自然辩证法课件第7章科学假说的检验与科学理论的评价.ppt

第7章 科学假说的检验 和科学理论的评价,7.1 科学假说的特征与作用 7.2 科学假说的检验 7.3 科学理论的评价 7.4 科学与非科学的划界 关键词：科学假说及其检验,重点掌握的问题（202）,1、科学假设的特征和作用是什么？ 2、在科学假说的检验中证实、确证与证伪之间的关系怎样？ 3、证伪一个科学理论是一件非常简单的事情吗？,5、如何看待逻辑实证主义关于科学与非科学的划界？ 6、如何区别科学与伪科学？,7.1 科学假说的特征与作用,1、什么是科学假说？ 2、为什么要有科学假说？,H1：棍子弯曲现象是由于光粒子通过气水分界面时所发生的折射 H2：棍子弯曲现象是棍子断裂了 H3：棍子弯曲现象是一种幻觉 H4：棍子弯曲现象是上帝对人类智力的考验,1、什么是科学假说？,所谓假说(Hypothesis) ，可以看作是对事物、现象及其规律或原因的一种猜测性、试探性的说明或解释 猜测性：当下尚未经验到，或原则上不可经验到的超越经验的内容,科学假说： - 以一定的科学事实和科学理论为依据，对某一科学问题所做的假定性解释 - 原则上，科学中任何需要经受检验的陈述，都可称之为科学假说,科学假说的基本特征,科学性 以一定的科学背景知识、科学事实为根据 猜测性 可检验性 试探性可修正的,科学假说与科幻有什么区别吗？,科幻,科幻的基本原则： - 遵循物质同一性原理 - 具有符合一定逻辑的思维开拓精神 - 超现实的虚构,科学追求对经验、事实给出可检验的、系统性的、可解释性原理 科学需要提出解释性原理，给出严格、精确的解释性论证,2、为什么要有科学假说？,为什么科学假说是自然科学理论发展的形式？ 世界的复杂性、多样性 科学认识过程的复杂性 科学假说在科学探索中具有重要作用,7.2 科学假说的检验,大胆假设，小心求证 科学假说是如何得到检验？ 科学假说检验中需要注意的问题？,假说的检验步骤,1、推导检验蕴涵 2、设计科学实验检查假说的检验蕴涵 3、做出检验论证，看看观察事实是否构成对假说的支持,什么是假说的检验蕴涵？,从科学假说中推导出的待检验的可观察事实的陈述 例如，从广义相对论中推出的几个可观察的事实陈述：水星近日点的进动，光线在引力场中的弯曲，光线的引力红移,由相对论推导出的检验蕴涵: 光线在引力场中会弯曲，当恒星光线经过太阳附近会发生偏转，偏转角为1.75 对检验蕴涵的检验： 1915年5月29日，由爱丁顿率领的观测队和另一观测队分别在西非和巴西进行日蚀观察，观测结果与该检验蕴涵基本相符,对科学假说检验的反思,科学假说的检验蕴涵与观察事实相符时，科学假说是否为必然为真？ 科学假说的检验蕴涵与观察事实不相符时，科学假说是否必然为假？,科学假说的证实,H I （如果H真，则有I ) I （I为真） H （所以H为真）,确证的困难,1、从推理形式上来看 肯定后件的推理，在演绎上是无效的,如果某所大学在北京，则该所大学在中国 这所大学（华工）确在中国 所以华工在北京,北京大学毕业的学生语言表达能力都比较强，章子羽具有很强的语言表达能力，因此： 章子羽可能是北京大学毕业的学生,确证的困难,2、存在替代性假说或竞争的假说 H I H I 如果存在替代性假说，如H,而且 H I,那么，应选择哪个假说呢？,谁更可信？,解决方案：引入假说的先验概率（H/k) 它不依确证证据的数量与质量为转移，它逻辑上独立于假说的检验，与检验无关，并可以在验前或验后派给假说的一个数值,假说确证检验的逻辑结构,前提： 1、某个假说具有不可忽略的先验概率，P(H/k)0 2、如果这个假说为真，则其检验蕴涵为真，H I,3、检验蕴涵为真，即 I 4、有同样证据的其它假说H的先验概率低于H，即 P(H/k) P(H/k),结论： 5、这个假说最为可靠，即H 最可信,科学假说的检验蕴涵与观察事实相符时，假说只是得到了经验证据对过去的确证而非完全的证实 假说的确证可以看作是假说的检验蕴涵作为一个证据在一定程度上支持和确认了这个假说，而并不意味着假说必然为真,lim 科学假说科学理论,确证度无穷大,科学假说的证伪,H I （如果H真，则有I ) I （观察实验结果证伪I） H （所以H为假）,证伪在假说检验中的作用,从推理的形式上看 通过否定后件从而否定前件，在演绎上是有效的，比确证具有更优越的地位和更强的确定性,一个经验证据的反例是否可以完全决定性地推翻一个理论？,证伪的困难,存在不可以证伪的命题 观察的可错性使证伪发生困难 辅助假说的作用使证伪过程复杂化,不可以证伪的命题: 永真命题，如 “2 + 2 = 4 ” 重言式，如 “ p p” 存在命题： 如 “存在着一只天鹅，它不是白的”,辅助性假说,如果下雪，则路面就会结冰 路面没有结冰 所以 没有下雪,( H A1 A2 Am) I I ( H A1 A2 Am ),H: 牛顿三大力学方程与引力定律 A: 太阳系现有行星运动的初始条件和边界条件 I:天王星运动轨道,出现反例，不能够解释,L: 广义相对论与引力方程 C: 太阳系现有行星运动的初始条件和边界条件 E: 水星运动轨道,特设性假说（ad hoc hypothesis) 特意设计出来，只是为了使一个理论性假说免受证伪威胁而并不能推导出新的检验蕴涵的辅助性假说,人们用“自然界惧怕真空” 来解释抽水泵的作用 当发现抽水泵的水柱不能高于34英尺时，人们补充一个特意设计的辅助假说来包住上述假说“惧怕真空是一种力，而且它惧怕到一定的程度”,证伪并不是简单的过程,科学假说的检验蕴涵与观察事实不相符时，科学假说是否必然为假？ 回答：不能唯一地得出假说被证伪了的结论，有可能是因为由辅助性假设或观察实验的错误造成,几个基本概念,证实（confirmation） 确证（corroboration) 证伪 (falsification),“经验”与“理论”关系的小结,科学假说的检验蕴涵与观察事实相符时，并不意味着假说必然为真 科学假说的检验蕴涵与观察事实不相符时，不能唯一地得出假说被证伪了的结论,当科学的理论面对经验证据的支持或反驳的时候，都不能够说经验证据证实或推翻了这一科学的理论，换言之，经验证据对于科学理论来说是不完全决定的,7.3 科学理论的评价,一、科学理论的评价标准 二、科学理论的基本特征,科学理论的评价标准,1、科学理论的经验证据标准 一方面： 一个得到经验事实支持的假说，在一定程度上具有了一定的可接受性 （科学与非科学在方法上的区分）,另一方面：如果经验证据与已有的理论背景之间产生矛盾，得不到总体经验背景的支持，即使就其自身而言具有相对独立的可接受性，那么也会影响对它的评价,2、科学理论的功能标准 1、 解释 2、 预言 （科学是追求对经验事实给出解释性原理的学科科学与常识区分）,3、理论的结构标准 简单性 逻辑自洽性 4、理论与背景知识的协调性标准 5、审美标准,科学理论的基本特征,真理性 逻辑性 统一性 简单性,7.4 科学与非科学的划界,一、科学哲学中关于划界问题的争论 二、科学与伪科学的对立 三、科学与宗教,什么是划界问题？,The problem of demarcation is to distinguish science from nonscientific disciplines that also purport to make true claims about the world. Various criteria have been proposed by philosophers of science, including that science, unlike non-science, (1) is empirical, (2) seeks certainty, (3) proceeds by the use of a scientific method, (4) describes the observable world, not an unobservable one, and (5) is cumulative and progressive. Peter Achinstein Routledge Encyclopedia of Philosophy 划界问题：指如何将科学与非科学区分开来的问题。这之所以成为问题，原因在于那些非科学也企图做出关于世界的真主张（真命题）。,一、科学哲学中关于 划界问题的争论,1、逻辑经验论的意义标准 2、证伪主义的可证伪性标准 3、历史主义的相对标准,1、逻辑经验论的意义标准,意义标准 可证实原则 经验命题的可证实原则：原则上可以根据（感觉知觉）经验加以证实,“如果我们手里拿着任何一本书，例如关于神学或者关于形而上学，我们就可以问一下：它含有任何关于量和数的抽象推理么？没有。它含有任何关于事实和存在的经验推理么？没有。那么就可以把它付之一炬，因为除了诡辩和幻觉之外，它一无所有” 。 休谟，人类理解研究,有意义 与感性经验关联 并且能够知道它应用于经验的方法，或证实它为真的方法,What is outside?,意义标准,如果一个命题能用逻辑分析的方法加以证明，或用经验事实加以证实，那么这个命题就具有认知意义，反之就没有意义 “意义就是可证实”,“曹操是个质数” “X 是一个动物” “X 是上帝” “单身汉是未婚的”,可证实性原则,原则上可证实 可确证 证实的经验可能性 证实的逻辑可能性,2、证伪主义的可证伪性标准,地心说取代了日心说 燃烧的氧化学说取代了燃素说 爱因斯坦的广义相对论表明了牛顿力学体系局限性 . 我们永远也无法知道科学的哪一部分将被修改,2、可证伪性标准,科学之所以为科学，不在于它是否是真理、是否可以被证实，而在于它是否可错、是否可被证伪、是否能够积极面对相反证据,科学与非科学的区别就在于它们是否具有可证伪性（falsificabitity) 任何理论或命题，凡在逻辑上可证伪的（可反驳的），并在经验上证实了这种证伪性的，便是科学的，否则便是非科学的。,可证伪性被证伪,对于某个命题、假说、理论而言，如果有与这个命题相反的观察陈述存在，我们就说这个命题具有可证伪性 如果在经验上找到反例，那么就说这一命题被证伪了,- 凡星期三都不下雨 - 星期三下雨或不下雨 - 所有的物体受热都膨胀 - 地球上的自由物体会垂直落下,假说的可证伪度不仅是假说经验内容的量度，而且是假说的普遍性、精确性、逻辑力（解释力和预言力）的量度,1 所有行星沿椭圆轨道运行 1火星沿椭圆轨道运行 1 行星绕椭圆轨道运行 1行星绕闭合回路运行,3、历史主义的相对标准,经验的方法和检验不能够作为科学划界的惟一标准，不存在着科学划界的绝对的标准 科学划界的标准是相对的，多元的，包含了社会，心理，历史等因素,库恩观点的核心概念： - 范式：不可还原为逻辑的元素，划分前科学与科学的划界标准 - 科学共同体 - 科学革命，不可通约性,库恩的科学革命模式, 科学发展是累积式的常规科学与突变式的科学革命相交互的过程 前科学 常规科学 危机 革命 新的常规科学 新的危机,消解划界问题,费耶阿本德的“怎么都行”（anything goes)相对主义的划界方法 - 否定存在客观的科学方法 - 否定科学与非科学之间人为的、绝对的划分,二、科学与伪科学的对立,什么是伪科学？ 什么是“伪”？ 伪科学前科学的认识？ 伪科学认识上的不充分、不正确？,中医 是不是 科学？,中医是不是科学？,科学的标准是什么？ 有效能否作为支持中医是科学的充分论据？ 中医的理论体系是否具有科学性？ 中医是否需要打上“科学”的标签？,这30 年来,有一名词在国内几乎做到了无上至尊的地位;无论懂与不懂的人,无论守旧和维新的人,都不敢公然地对外表示轻视或戏侮的态度,那个名词就是科学。这样几乎全国一致的崇信,究竟有无价值,那是另一问题, 我们至少可以说,自从中国讲变法维新以来,没有一个自命为新人物的人敢公然毁谤科学的 胡适,传统科学划界的逻辑形式,理想化的划界标准采取的形式： X 是科学当且仅当 C。 此处，X是一个理论，命题或领域，而C则是X 科学的充要条件。 多元标准的处理： 不从充要条件刻画概念的意义，而从概念的典型来理解概念,相似性,1,2,3,4,1,2,3,4,5,图1：维特根斯坦的家族类似表达,图2：认知心理学的相似性表达,我们问“风水，占星术是否伪科学”恰当吗？ 我们可以问风水，占星术等是否是科学，但是不能够脱离具体情境来问它们是否伪科学,科学与宗教关系的思考,据统计，在美国许多科学家都具有宗教信仰，而许多著名的科学家也都有自己的宗教信仰，你认为这说明了什么？,科学与宗教关系的几种观点,