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科 学 思 维,如何思维比思维什么更为重要。 歌德 重要的不是获得知识，而是发展思维的能力。 劳厄,思维：以已有的知识为中介,对客观事物的概括的、间接的反映。 思维的种类 （1）逻辑思维和非逻辑思维 （2）收敛性思维和发散性思维（民主与集中） （3）再生性思维和创造性思维,一、逻辑思维,逻辑思维（概念思维、理论思维）：以概念为基础的判断和推理，有固定的规则可以遵循。 概念：对同类事物的共同的本质的刻画。 1.比较、分类和类比 1）比较 （1）概念：确定对象之间的相同点和差异点。 （2）客观基础：客观事物存在的差异性和同一性。,（3）类型 空间比较（横向比较） 时间比较（纵向比较）(必然包含空间比较)（演化、冥王星） 理论与实践的比较（行星运动第一定律） （4）比较的逻辑规则 注意可比性，即应在同一条件下（对象， 环境，指标）进行； 相比较的应是事物的本质属性（异中之同，同中之异）。,（5）作用 对客观事物进行定性的鉴别和定量的分析； 由能够直接观察到的现象推知无法直接观察的现象（生物进化）； 对理论研究的结果与观察实验的事实之间是否一致作出明确的判断。 （6）局限性 比较的总是对象的较为有限的方面,2）分类 （1）概念：根据对象的共同点和差异点，将对象区分为不同的种类。 （2）规则 划分所得的各子项之和必须与被划分的母项相等(既完备又独立)； 按照一定的层次逐级进行； 同一层次按一个标准。,例： 营养不良性萎缩 萎缩 神经性萎缩 水变性 代谢障碍性形态改变 变性 脂肪变性 凝固性坏死 坏死 液化性坏死,（3）作用 使理论、事实等科研基础条理化（网络搜索）； 有利于发现和掌握事物发展的普遍规律（元素周期律）； 为人们寻找新的具体事物提供向导（始祖鸟、文昌鱼、北美肺鱼等的发现）。,3）类比 （1）概念：根据两个对象在某些方面的相似，推出它们在其它方面也可能相似或相同。 （2）客观基础：事物之间的统一性。 （3）形式 A对象具有属性：a， b， c， d B对象具有属性：a1，b1，c1 所以，B对象也可能有属性 d1 环节：联想和比较,（4）类型 定性类比 划分的依据：a.b.c与d的关系 A.简单共存类比 a.b.c与d存在简单共存关系 例： 奇特云彩 地震 B.对称类比 a.b.c与d存在对称关系 例：电子运动方程的正负能量解 物质世界的正负电子,C.因果类比 a.b.c与d存在因果关系 例 声：反射、干渉、衍射 波动 光：反射、干渉、衍射 光： 波动 定量类比（协变类比） a.b.c之间的数学关系相似 例 光： 费尔玛原理，波粒二象性 物质粒子： 莫泊丢原理 物质粒子： 波粒二象性,（5）特点 推理的两个对象之间的跨度大； 前提与结论之间没有严格的逻辑中介，因此结论具有或然性。 （6）作用 做出新的技术发明（响尾蛇）； 提出科学假说（库仑定理，引力波）； 为模拟实验提供逻辑依据； 激发想象力。,（7）提高结论的可靠程度 比较两个或两类事物的相同属性愈多，结论就越容易正确(相同属性的量)； 找出属性间的制约关系，防止机械类推(相同属性的质)； 寻找是否有和结论相排斥的属性，防止不正确的结论（检验）。,2.归纳与演绎（个别一般） 1）归纳 （1）概念：以个别对象具有（或不具有）某属性为前提，推出该类对象也具有（或不具有）某属性为结论。 （2）客观依据：个别中有一般。 （3）分类 完全归纳 简单枚举 不完全归纳 科学归纳 统计归纳,完全归纳法（描述功能必然性） A.概念：根据某类对象的每一个对象有（或没有）某种属性，从而推出该类事物的全部对象有（或没有）某种属性。 B.逻辑形式：S1是（或不是）P, S2是（或不是）P, ： Sn是（或不是）P, S1 Sn是S类的全部对象； 所以，所有S是（或不是）P。 例1：四色定理,例2： 水星绕日运行 金星绕日运行 地球绕日运行 火星绕日运行 木星绕日运行 土星绕日运行 天王星绕日运行 海王星绕日运行 冥王星绕日运行 结论：太阳系的大行星都绕日运行,C.要求 前提确实 无一虚假 穷尽对象 无一遗漏 D.特点 结论可靠 适用范围小,不完全归纳法 (预见功能或然性) A.简单枚举法 概念：根据已观察到的某类事物的个别对象都具有某种属性，没有遇到反例，于是作出结论说：该类事物都具有某种属性。 逻辑形式： S1是（或不是）P, ： Sn是（或不是）P, S1 Sn是S的部分对象，且无反例； 所以，所有S是（或不是）P。,例1： 丹麦的天鹅是白的 英国的天鹅是白的 伊朗的天鹅是白的 美国的天鹅是白的 中国的天鹅是白的 且无遇上任何反例 结论：天鹅皆白 例2：“瑞雪兆丰年”，“鸟低飞,披蓑衣” 例3：歌德巴哈猜想,提高结论可靠性的条件 前提中所列举的对象尽量增多（量）； 被考察对象之间的差异要足够大（质）； 注意搜集可能出现的反面事例。,B.科学归纳法引进因果关系的分析 概念：根据某类对象的部分对象都具有某种属性，并且这一部分对象与该属性之间具有因果联系，从而推出该类对象都具有某种属性。 逻辑形式：S1是P, ： Sn是P, S1 Sn是S类的部分对象，并且S1 Sn都与P有因果联系； 所以，所有S是P。,例1：金受热后体积膨胀； 银受热后体积膨胀； 铜受热后体积膨胀； 铁受热后体积膨胀； 因为金属受热后,分子的凝聚力减弱,分子运动加速,分子彼此距离加大,从而导致膨胀,而金,银,铜,铁都是金属； 所以,所有金属受热后体积都膨胀。 例2：奎宁（金鸡纳霜）,优点 由于不仅知道是什么，而且知道为什么，所以结论深刻且可靠性提高； 由于必然属性不受枚举数目限制，所以使用方便。,C. 统计归纳（定量分析的归纳） 概念：由一类事件中部分事件出现的概率推出该类事件出现的概率。(孟德尔理论) 逻辑形式： S1是P, S2不是P, ： SN是（或不是）P, S1 SN是S类的部分对象,N中有V个是P 所以，所有S都有V/N是P。,（4）特点 能扩大知识； 其正确性不能由推理本身来判定； 必须时时与实践保持密切的联系。 （5）局限性（即归纳问题） 归纳问题即著名的“休谟问题”，其实质是否定通过归纳可以得到普遍性、必然性的知识； 诉诸经验循环论证。,2）演绎方法（必然性） （1）概念：从一般原理推出个别事物的未知属性。 （2）客观依据：一般存在于个别之中。 （3）形式：大前提（一般原理）、小前提（个别事物）、结论（未知属性）（逻辑蕴涵） 例： 所有的人都是要死的 苏格拉底是人 苏格拉底也是要死的,（4）作用 作出科学的预见； 使知识由隐性变显性。 （5）局限性（即演绎问题） 演绎问题是指演绎过程的有效性并不能保证结论的真实性。,例1 所有哲学书都是令人厌烦的。 这本书是哲学书。 这本书是令人厌烦的。 （逻辑蕴涵，这个论证是有效的） 例2 许多哲学书是令人厌烦的。 这本书是哲学书。 这本书是令人厌烦的。 （非逻辑蕴涵，这个论证是无效的）,例3 所有猫有五条腿。 疯咪是我的猫。 疯咪有五条腿。 （逻辑蕴涵，这个论证是有效的） 结论：演绎本身不能保证结论的正确性。如果前提为真，论证是有效的，那么结论必定为真。但前提是否为真不是一个诉诸逻辑能解决的问题。一个论证可以是完全有效的，但其结论却是明显荒谬的（如例3）。（问：例1的结论是否为真？）,3）归纳与演绎的关系 （1）区别 思维进程：个别到一般与一般到个别 结论与前提所断定的范围：超出与不超出 前提与结论联系的性质：或然与必然 （2）联系 归纳是演绎的基础 演绎是归纳的补充(检验鸭嘴兽),归纳 演绎,前提 个别知识 全体知识 结论 全体知识 个别知识 性质 或然性 必然性 作用 经验规律 建构理论、预见 局限 不能证明必然性 不能保证前提真实 关系 演绎的基础 归纳的指导,归纳和演绎，正如分析和综合一样，是必然相互联系着的。不应当牺牲一个而把另一个捧到天上去，应当把每一个都用到该用的地方去，而要做到这一点，就只有注意它们的相互联系、它们的相互补充。 恩格斯,3.分析与综合（部分整体） 1）分析（部分） （1）概念：把研究对象分解为各个组成部分并分别加以研究。（空间、时间） （2）优点：把复杂事物简单化，深化对事物的认识，便于把握事物的本质。 （3）局限：容易形成孤立看问题的习惯 容易见树不见人,2）综合（整体） （1）概念：在分析的基础上把各个部分内在地联系起来，形成对客观对象的整体认识。 （2）优点 能揭示事物在分割状态下不曾显现的特性，从整体上全面把握事物的本质； 综合是化合而不是混合，有新质的出现。 （3）分析和综合的关系 分析是综合的基础； 综合是分析的目的和指导,使分析的结果更具价值。,二、非逻辑思维,非逻辑思维：没有固定的逻辑规则可以遵循。结论的可靠性有限，但创造性大。 1.形象思维 1）概念：以意象为基础的联想和想象。 2）客观依据：本质与现象的统一。 “有诸内，必形诸于外” 3）种类 （1）意象：对同类事物的共同的外在形象的刻画。,（2）联想 (已知已知) 广义：以特定关系（相似，相反，相关）为纽带的两个事物（均是已知）之间的连接。 狭义：以意象为纽带的两个事物（均是已知）之间的连接。 （3）想象(已知未知) 概念 广义：以特定关系（相似，相反，相关）为纽带的两个事物（一个是已知）之间的连接。 狭义：以意象为纽带的两个事物（一个是,已知）之间的连接。 种类 再造想像(导演）和创造想像（富勒烯C60) 特例幻想(未来,主观) 科学幻想（潜水艇、通讯卫星）、空想 4）特点 形象性 发散性 方便性 5）作用 使某些高度抽象的理论容易理解； 突破了逻辑思维的局限性； 在工程技术领域有更突出的意义。,想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格的说，想象力是科学研究中的实在因素。 爱因斯坦,2.直觉和灵感 1）灵感 （1）概念：对于长期思考的问题，由于某个事物（原型）的启发而一下子找到了答案。 （2）特点 原发性（浮力定理、苯分子结构） 酝酿性 情感基础愉悦、轻松 （3）产生过程（类似于结晶） 专注 搁置 顿悟,2）直觉 （1）概念：对于研究的问题并没有进行自觉的逻辑推导而一下子找到了答案。 （2）特点 直接性（链式反应） 情感基础自信 3）灵感与直觉的关系 （1）不同点,对象：直觉是面对需要解答的问题不假思索地迅速作出结论性的判断；灵感是对反复思索的疑难问题,不期而遇产生的顿悟。 基础：直觉的基础是经验知识的积累；灵感的基础是在思维渐进过程中断时有一个原型的启发。 情感状况：直觉往往伴随以较强的自信；灵感以情感的愉悦和放松为特征。 （2）共同点（易混淆） 创造性 突发性 轻松性 不可靠性,三、综合思维,1.科学抽象 “单是事实的收集，哪怕收集得非常广泛；单是事实的积累，哪怕积累得毫无遗漏，都不能使你获得掌握科学的方法，不能向你提供进一步成功的保证，甚至还不能使你有权按照科学这个名词的高级意义来把它叫做科学” 门捷列夫,七桥问题,1）概念：在经验事实的基础上，根据一定的研究目的，排除研究对象的非本质因素，抽取其本质的东西。 是科学认识由感性阶段向理性阶段飞跃的决定性环节和根本标志。 抽象的思维科学抽象(以实践为基础),2）过程 （1）感性具体：获取科学事实；(整体、不具体模糊、不分主次） （2）抽象规定：（主要是用分析方法）对事物某一本质方面的认识； （3）思维中的具体：按事物本身的层次和转化关系把各种抽象规定联系起来。(光） 确立上升的逻辑起点（对象本质的最根本规定和最简单规定）； 主要运用分析和综合的辨证统一的矛盾分析法。,3）成果 (狭)科学概念 科学符号 思想模型 (广)科学判断 学说 理论 （1）科学概念 含义：对同类事物的共同的本质的刻画。 内容-共性与一般性 形式-普遍陈述,类型 A.经验概念（外显共性） 理论概念（内在共性） B.实概念 空概念：没有外延 特点 A.可确定性 有确定的内涵与外延； 空概念指逻辑上的可确定性,在概念的逻辑关系和演绎网络中有确定的含义。 B.可检验性,理论概念是通过检验蕴涵间接检验的（如微观的平均动能与宏观的压强）； 空概念可导出经验陈述。 C.可变动性 内涵：概念中所思考的属性、关系和本质特征的总和。 外延：所涉及的类的总和。 例：冥王星 制作的规定 不应当是循环的； 不是否定的； 应该简明清晰。,作用 区分混淆的概念，加速科学的发展； 用对的概念代替错误的概念，促进科学发展； 引入新的概念，可使理论获得重大进展； 新概念对其他学科的渗透，成为促进科学发展的有力杠杆； 新概念能指导人们的实践，导致科技重大突破。,（2）思想模型 物质模型的特点：简单性、相似性、代表性、外推性 概念：对原型高度抽象化了的思想客体或思想事物，有转化为物质模型的可能。 特点：抽象 组成：概念、符号 类型,A.理想模型 概念：既具有高度抽象性，又具有某种极限特征的理想客体或理想事物。 例：质点、刚体、绝对黑体 特点：极限 意义 使问题处理简化，又不发生大的偏差； 先研究复杂对象和过程的理想模型，然后对结果加以处理； 依靠理想模型研究结果的指示，可形成科学的预见。,B.数学模型 概念：用数学的方法来再现原型的功能或结构特征。 仿真模型：根据系统的数学模型，用仿真语言转化为计算机可以实施的模型。 分类 数学方法：初等数学、几何、微分方程、图论、马氏链、规划论 现象性质：确定性、随机性 、突变性、模糊性(综合评判),模型的表现特性： 静态模型和动态模型 线性模型和非线性模型 离散模型和连续模型 对模型结构的了解程度：白箱、灰箱、黑箱 特点 逼真性和可行性 渐进性 强健性 可转移性 非预制性 条理性 技艺性 局限性,思想实验 A.概念：运用思想模型进行逻辑推导，不排除转化为物质实验的可能（理论研究）。 例：悖论的提出 B. 类型 理想实验 概念：没有转化为物质实验可能的思想实验。 例：惯性定律、火车实验、电梯实验,作用 具有实际的科学实验达不到的极度简化和纯化程度，有利于探索和揭示自然事物和现象的规律性 可以帮助人们提出一些基本的科学原理 加深对现实实验和研究对象的认识 使逻辑证明和反驳更加明确、直观 计算机仿真 概念：基于所建立的系统仿真模型，利用计算机对系统进行分析与研究。 特点：安全 高效 经济 方便,（3）科学判断 定律（原理、定理） A.概念：对自然过程的普遍必然性的刻画。 原理：特定条件下的必然性，用自然语言表达（并不排除数学表达）。 例：帕斯卡原理“在密闭容器内，液体向各个方向传递的压强相等”。 定理：着重反映数学方面的必然性。 B.类型 经验定律 确定型（性质描述型和关系描述型） 统计型,理论定律 内部原理（基本原理） 桥接原理(气体压强公式) 经验定律与理论定律的区别： 前者依赖于观察，后者依赖于理论； 前者源于归纳，后者源于假定； 前者可直接用经验验证，后者检验蕴涵； 前者属于被解释者，后者是解释者； 前者采用描述性词语（经验概念），后者采用非描述性词语