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医学科学思维与方法 医学科学思维方式的定义 我们所观察的不是自然的本事 而是由我们用来探索问题的方法所揭示的自然 海森堡 在医学活动中关于如何理解 研究 解决医学问题的立场 观点 方法的思想体系 思维方式决定着一个研究者或一个学科进行研究的方向 角度 着眼点和着重点 决定着研究什么 不研究什么 突出什么 忽略什么 决定着研究的视野 也就决定着特定的认识领域 思维方式的基本构成 哲学思想 专业知识 实践经验哲学思想是构成思维方式的基础 专业知识是形成思维方式的重要因素 实践经验使特定的思维方式个体化 系统论与还原论 中西医科学思维的差异 西医强调以物质为基础 以分析的方法为手段 从基础医学到病因学 病理学 都以阐明物质的结构 物质的变化为目的中医学以整体观和综合的方法来认识疾病 这种整体特征的思维方式表现为意象思维和类比思维 这种思维方式决定了中医在认识事物的时候 关注的是事物的属性而不是其物质性 中西医科学思维的差异 中西医科学思维的差异 世界本原认识不同中医系统论由分而生综合研究西医还原论由合而成分析研究中医重 道 即属性观 西医重 器 即物质观 系统论 系统 System 由若干要素以一定结构形式联结构成的具有某种功能的有机整体 系统论 SystemApproach 认为 整体性 关联性 动态平衡性是所有系统的共同特征 系统论的核心思想是系统的整体观念 系统论 系统论是一门研究现实系统或可能系统的一般规律和性质的理论系统是一个整体 包含着两个以上的要素 部分 系统内部及系统与环境之间存在相互作用 系统的整体性能 整体性原理联系性原理有序性原理动态性原理整体最佳原理 系统论基本原理 整体大于局部之和 整体中发挥机能的各部分不能离开整体而孤立存在 整体中的部分不同于从整体中分离的部分 系统论重要论点 系统中各要素不是孤立地存在着 每个要素在系统中都处于一定的位置上 起着特定的作用 要素之间相互关联 构成了一个不可分割的整体 要素是整体中的要素 如果将要素从系统整体中割离出来 它将失去要素的作用 是把研究对象分解开来 把整体分解为部分来研究 从部分来说明整体 把高级运动形式还原为低级运动形式来研究 从低级运动规律来说明高级运动 每一种事物都是一些更为简单的或者更为基本的东西的集合体或者组合物 世界或系统的总体运动 是其中每一个局部或元素的运动的总和 还原论 把我所考察的每一个难题 都尽可能地分成细小的部分 直到可以而且适于加以圆满解决的程度为止 笛卡尔 在自然科学里 应该像在数学里一样 在研究困难的事物时 总是应当先用分析的方法 然后才用综合的方法 用这样的分析方法 我们就可以从复合物论证到它们的成分 从运动到产生运动的力 一般地说 从结果到原因 从特殊原因到普遍原因 一直论证到最普遍的原因为止 牛顿 还原论 还原论的基本特点 对整体进行分解 把整体分解为部分 再把部分分解为更小的部分 直到认为适宜的程度 这是还原研究的首要步骤 对层次进行还原 把高层次还原到低层次 把高级内容还原为低级内容 一层层地降解 直到最低的层次和最终的物质要素 从微观揭示本质 坚信事物的本质不在宏观而在微观 在于构成宏观现象的微观物质基元 只有把整体分解为部分 把部分还原到 原子 或其化身 才能揭示事物的本质 从本原作最终解释 原子是一切事物的本原 只有将事物分解 还原到原子 或其化身 才能找到终极根源 作出终极说明 医学 生命科学的研究走过了漫长的 以还原论为基础的科研道路 促进了经典的解剖学 生理学 病理学的形成 以及生物化学 细胞生物学 分子生物学等的发展 并推动了近代科学的昌明 还原论与医学 十九世纪末物理学家伦琴发现X光 二十世纪相继出现的内窥镜 超声波诊断仪 B超 计算机X线断层扫描 CT 核磁共振成像等技术 1953年物理学家克里克和生物学家沃森共同发现了DNA双螺旋结构 开创了生物学研究的新世纪 经过半个世纪的发展 生物学家们已经逐渐阐明了生命现象的最底层机制 氨基酸如何在基因的调控下组合成一个个具有特定功能的小齿轮 蛋白质分子 这些小齿轮又如何对细胞以致整个生命体发生影响 2003年人类基因组计划完成 这个庞大工程绘制出的人类基因组图被誉为 人体的第二张解剖图 这张图把基因密码完整展现在人类面前 既然人体的生长发育是从受精卵开始 在基因的调控下一步步有序完成的 那么我们完全有理由相信 掌握了基因的密码 只要有一天能够完全解读密码的意义 人类就可以完全掌握生命的奥秘 还原论与医学 由线性科学到非线性科学 线性是指量与量之间的正比关系 在直角坐标系里 这是用一根直线表征的关系 经典科学实质上是线性科学 线性科学在理论研究和实际应用上都有十分光辉的进展 铸造出一套处理线性问题的行之有效的方法 线性科学的长期发展 也形成了一种常规的认识或 科学思想 认为线性系统才是客观世界中的正常现象和本质特征 才有普遍规律 才能建立一般原理和普适方法 非线性系统只是例外的病态现象和非本质特征 没有普遍的规律 经典科学的长期发展 都是封闭在线性现象的圈子里进行的 对于线性系统输入有小的变化必定引起输出小的变化 大的输出变化对应于大的输入变化 而非线性系统则不然 小的输入变化可引起大的输出变化 大的输入变化倒不一定引起大的输出变化 由线性科学到非线性科学 牛顿力学的 决定论 和严格的 因果关系 影响到自然科学的全部思维方式 解决了自然科学许多重大课题 在此基础上发展起来的量子论和相对论把人们的目光引向了微观世界和整个宇宙 由线性科学到非线性科学 但对生物学研究领域 有人比喻 工业社会很多问题被当成石头来研究 而石头在现代科学知识的框架下是异常清晰和明确的事情 运用弹道学的原理一切都可一目了然 但如果研究对象是一只鸟 飞行的轨迹就不是传统弹道学可以解决的了 研究对象具有更多的动态性和发展性成分 由线性科学到非线性科学 对医学研究而言 要完整阐述一个生理过程的全部细节几乎是不可能的事情 每一疾病至少涉及到已证实的人类基因总数 2 2 5万个基因 的1 2 即200 500个基因 如果我们想更多地了解肿瘤 我们从现在起必须关注细胞的基因组 人类肿瘤研究将因对DNA的详细知识而得到巨大推动 由线性科学到非线性科学 牛顿力学 量子论和相对论的时间都是可逆的 而在生命科学中 时间却是不可逆的 一切生物从出生到死亡都是不可逆的 也就是说时间是不可逆的 是单方向的 由线性科学到非线性科学 为什么 主要是由于生命科学极其复杂的非线性过程 非线性动力学已经成为当今自然科学基础理论研究的重大课题 1979年12月 洛伦兹在华盛顿的美国科学促进会的一次讲演中提出 一只蝴蝶在巴西扇动翅膀 有可能会在美国的德克萨斯引起一场龙卷风 蝴蝶效应 反映了混沌运动的一个重要特征 系统的长期行为对初始条件的敏感依赖性 蝴蝶效应 复杂性科学方法论 一 非线性 二 不确定性 三 自组织性 四 涌现性具有对传统还原论的继承性 批判性和超越性 复杂性科学方法论的具体特征 1 对初始条件的敏感依赖性 初始条件的微小差别在最后的现象中产生极大的差别 2 极为有限的可预测性 当系统进入混沌过程后 系统或表现为整体的不可预言 或表现为局部的不可预言 3 混沌的内部存在着超载的有序 混沌内部的有序是指混沌内部有结构 而且在不同层次上其结构具有相似性 即所谓的自相似性 混沌的特征 混沌不是杂乱无章 而是乱中有序 秩序生于混沌 钱学森说 每一个层次的混沌是紧接着上一层次有序的基础 没有混沌 就死水一潭 不会出现产生结构的有序化 也就没有生命 这就是混沌与有序之间的辩证关系 混沌的特征 在医学科学研究中许多情况下是先发现了果 再去找因 或去探索两个事件间的因果关系 科学研究的过程就是收集因果存在的证据的过程 但我们所收集的证据是否能够证实因果关系的成立 需要进行科学的推论 有些事物之间的因果关系是一一对应的 比较直观 但广义因果规律是建立在概率论基础上 即原因是使结果发生概率升高的事件 疾病的病因是指那些能使人群发病概率升高的因素 因果关系是事件或特征类别之间的一种关联 改变某一事件或特征类别的频率 就会引起另一事件或特征类别的频率改变 这样可以认为二者互为因果 因果推论 单因单果单因多果多因单果多因多果间接联系 因果关系的方式 归纳 演绎分析 综合比较与分类类比数学方法等 科学思维的逻辑方法 1 归纳归纳是科学思维中由个别到一般的推理形式和研究方法 在科学研究中的地位 归纳作为人类认识过程的一种方式来看 归纳是获得知识和知觉的基础 归纳推理的前提是某类事物中个别的知识 整个推理是由个别推到一般 归纳法的客观基础是个性和共性的对立统一 因个性中包含着共性 故通过个性能够认识共性 一 归纳与演绎 Selye发现处于不同病态或有害刺激下的个体却具有一系列类似的生理生化指标的变化 Selye将这种相同的非特异性的涉及全身的生理生化反应过程称作一般适应综合病 归纳法的应用 演绎是科学思维中从一般原理推论个别对象的推理形式和研究方法 演绎法与归纳法相反 推理的前提是一般 推出的结论是个别 因为同类事物具有共性 一般中概括了个别 所以从一般肯定能推论个别 推出的结论是否正确 取决于前提 一般原理 是否正确和推理形式是否合乎逻辑 演绎 1 所有的金属都能导电铜是金属 所以 铜能够导电2 一切奇数都不能被2整除 2100 1 是奇数 所以 2100 1 不能被2整除 3 三角函数都是周期函数 tan是三角函数 所以 tan是周期函数 演绎的应用 科学推理是由一特定对象认识另一特定对象的思维方法 从个别到一般的归纳推理 和从一般到个别的演绎推理是常用的方法 归纳是演绎的基础 演绎是归纳的指导 二者在一定条件下相互转化 要建立归纳和演绎相互统一的思维模式 归纳与演绎的关系 克雷布斯 李普曼发现三羧酸循环克雷布斯研究机体将食物转化成能量途径 研究琥珀酸和延胡索酸 后认识草酰乙酸和丙酮酸协同化合成柠檬酸 李普曼发现丙酮酸和草酰乙酸间有起关键作用的物质 辅酶A 丙酮酸先和辅酶A反应 生成乙酰辅酶A 后再和草酰乙酸缩合 生成柠檬酸 完善了三羧酸循环 二人获1953年诺贝尔生理学和医学奖 归纳与演绎 1 分析 分析法是把复杂事物分解成简单因素而逐一加以研究的一种思维方法 分析方法把复杂事物简单化 深化对事物的认识 便于把握事物的本质 分析法割裂了事物的联系 得到的只是事物的局部知识 缺乏对事物的整体认识 在观点上容易产生片面性 二 分析与综合 2 综合是在分析的基础上把客观对象的各个部分或各种要素在思维中内在地联系起来 形成对客观对象的整体认识 综合方法克服了分析方法的局限性 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 所谓综合 并不是机械的相加或随意捏合 而是按照各部分的有机联系从整体来观察事物 进而掌握事物的本质 分析与综合 斯佩里发现大脑半球职能分工分析 重症癫痫切割大脑连合部 称 裂脑人 发现大脑两半球各司其职 综合 对 裂脑人 的试验 分析 研究资料加以概括总结 升华为科学观 大脑分离后的每一个半球能独立理解 学习和记忆 高度专门化分工 左半球抽象思维和逻辑分析 右半球音乐 美术 空间 知觉 辨识 两半球功能互补 相辅相成 修正左半球支配论 推翻右半球拙劣论 获1981年诺贝尔生理学和医学奖 分析与综合 分析是综合的前提和基础 综合是分析的发展和提高 科学认识总是从分析到综合 又在综合的基础上进行新的分析 再到新的综合 应建立分析和综合相统一的思维模式 分析与综合的关系 1 比较是确定对象之间的同一性与差异性的一种逻辑方法 是科学思维对由观察与实验获得的感性材料进行逻辑加工的初步方法 凡是平行存在或先后伴随出现的事物之间 有同一性和差异性者 都可以进行比较观察 因此 比较法的客观基础就是同一性与差异性 比较的作用 对事物进行定性鉴别和定量分析 揭示事物的运动及其发展的历史顺序 三 比较与分类 比较要有参照物 要设置对照医学科学研究中 设 空白对照 或 标准对照 以及分组观察 都是比较方法的应用 在实验研究中尤为普遍 参与比较的事物要有可比性比较的可比性 主要表现在比较的方面 标准 条件以及三者之间的关系上 比较 无处理 假手术 肝结扎 肝结扎 CCl4注射 假手术 CCl4注射 比较法的应用 分类是根据研究对象的共同点和差异点 将其区分为不同种类的逻辑思维方法 按共同点将研究对象归为较大的类 按差异点将研究对象区分为不同的较小的类 分类必须相应相称 即分类所得的相互排斥的各子项之和必须等于母项 同一种分类必须采用同一个标准 分类必须按一定的层次和等级 逐级进行 分类 分类法是在比较的基础上 将具有共同点的事物归为一类 将具有差异点的事物分为不同的类 从而将体态万千的事物划分为具有一定从属关系的不同等级层次的系统 分类的作用 提供便利简捷的检索途径 正确的分类系统反映了事物的本质特征和内部联系 因而具有一定的科学预见性 分类 类比是将未知事物与已知事物进行比较 根据对象属性之间的关系在某些方面的相似或相同 而推断未知事物也可能具有已知事物其它的某种属性的方法 类比的特点 类比法以比较法为基础 即根据比较法先找出两个 或两类 对象的相同点或相似点 然后 把其中一个对象的有关结论推移到另一对象在推理过程中 前提与结论之间没有严格的逻辑中介 中间要经过逻辑的跳跃 因此 结论具有或然性 也因而具有创造性 类比 类比是根据两个或两类事物在某些属性的相似或相同 推出它们在其他属性也可能相似或相同的一种逻辑思维方法 类比方法在科研中具有启发思路 提供线索 举一反三 触类旁通的作用 类比是提出科学假说的重要途径 是设计实验的逻辑基础 类比具有一定的局限性 应扩大类比的范围 增强已知属性与未知属性之间的相关性 提高其可靠性 类比 1 哈维发现血液循环 我开始想到究竟会不会有一个循环运动 如亚里士多德所说的空气和雨模仿天体的循环运动一样 因为潮湿的大地经太阳加热而蒸发 向上移动的水蒸汽又凝结起来 以雨的形式降落使大地潮湿 由于这样的安排便产生了一代代的生物 因此 通过血液的运动 循环运动也在体内进行着 这是完全可能的 2 雷内克发明听诊器从一群儿童玩金属针划木棍听声音传导游戏 从直接听诊变为间接听诊 发明听诊器 推进医学诊断水平的提高 类比 类比法所得出的推论不一定可靠 其推理带有相当程度的偶然性 1 类推的客观基础是事物间的同一性和差异性 同一性为类推提供了根据 但差异性则局限了它 相似的对象之间总存在一定的差异 被类推出来的属性如果正好是差异性 则所推出的结论就有错误 2 类推在逻辑上根据不充分 因为相似的对象 不能由于有相同或相似的某些属性 就可推出其它属性也相同或相似 相似的属性与被推出的属性之间不一定有必然的联系 所以推出的结论可能正确 也可能错误 类比 潜意识 直觉 灵感 想像 形象思维等形象思维 形象思维是以事物的形象为思维的对象和基础 在形象地反映客观事物的具体形态的感性认识基础上 通过意象 联想和想象等思维形式来揭示客观事物的本质及其规律的思维方式 如通过蛇首尾相连联想到苯环的结构 科学研究中的非逻辑思维 想象的特点 极富有创造性 还具有形象性 概括性和幻想性等特点 想象的作用 1 是建立新的概念 形象 发现新的联系 规律的有效且重要的思维途径 2 想象可以超越客观对象及其所处的环境条件的各种限制 通过在头脑中纯化和概括客观对象 使认识直接触及事物的本质 使科学研究表现出极大的创造性 王淦昌 大胆怀疑 小心验证 想像 克曼发现脚气病病因19世纪荷兰是海上大霸 派往爪哇岛的官兵得脚气病 艾克曼是随军医生 从欧洲运来鸡全染脚气病 找不到细菌 病鸡近两月来逐渐好转 新来的厨师用领来的饲料喂鸡 过去的厨师一贯用剩白米饭喂鸡 艾克曼猜想病愈与饲料有关 健康鸡分两组喂不同饲料 3个月后 喂白米饭鸡生脚气病 喂鸡饲料的健康 鸡饲料主要由杂粮组成 自己及病人吃杂粮 病愈 猜想 白米饭中缺少杂粮中的某些物质 米糠泡在水里 浸出液治疗脚气病 收到奇效 获1929年诺贝尔生理学和医学奖 想像 1 所谓 直觉 是这样一种 敏感或机灵 它能直接地把握整体 并且洞察到正确的东西 2 直觉思维的机制在于等同确认 这是一种高度敏捷的类比能力 直觉思维的特点 认识的突发性 认识过程的突变性 认识成果的突破性 直觉思维 例如 1973年 卢嘉锡研究固氮酶用毛估方法给出该结构 网兜模型 1995年 美国测出固氮酶结构 与卢嘉锡的毛估基本一致 灵感 或 直觉 其实是研究者积极思维的基础上一时的醒悟 灵感是创造性思维活动的一种表现 是偶然受到了启发而出现思维活动的飞跃 灵感 的产生是有前提和条件的 研究者对正在探索的问题积极地思考答案 偶然的因素起了触媒或激活的作用 使研究者产生新的联想 打开了新的思路 导致问题的解决 机遇与灵感 灵感有层次