自然辩证法讲义-绪论+8讲.doc

自然辩证法讲义成良斌编著自然辩证法之绪论主讲：成良斌一、自然辩证法的学科内容和性质1. 研究对象： 自然界发展的一般规律 科学技术发展的一般规律 人类认识自然界的一般规律和方法2. 学科内容 自然观：物质观 自然观 自然界的演化和发展 人与自然的关系 科技观：科学与非科学的划界标准 科学技术是福还是祸 科学技术发展的动力和模式 科学技术的社会功能 科学技术发展的社会条件 科技方法论：科学问题与科研选题 科学发现的逻辑 观察与理论 科学思维 科学悖论 科学研究的起点3. 学科性质 哲学门类(有争论)：属二级学科(群) (自然辩证法是马克思主义的一部分，还是马克思主义哲学的一部分。) 交叉学科：哲学、科学社会学和科技史学 桥梁和纽带：联结哲学和科学技术二、自然辩证法的学科历史1. 历史渊源(从古希腊自然哲学的诞生到19世纪40年代初) 第一阶段：自然科学还没有从哲学中分化出来，当时的哲学和自然科学统称为自然哲学。 泰勒斯(约公元前624-547年)：万物的始基是水。 阿那克西美尼：万物的始基是气。 赫拉克利特：万物的始基是火。 德谟克利特：万物的始基是原子和虚空。古希腊人的宇宙观 有限说(巴比伦人认为宇宙是一个密封的小箱子；古埃及人认为宇宙象一个长方盒子) 无限说(德谟克利特和赫拉克利特等) 地心说(阿那克西曼德等) 地动说(毕达哥拉斯学派等) 混沌说(认为宇宙是从一种最原始的混沌中产生出来的。)古希腊人的自然观： 自然界是客观存在的、物质的 自然界是统一的(统一于若干具体的物质形态) 自然界是运动、变化的 一切自然物都是“矛盾物” 自然界是普遍联系的、有机的整体第二阶段：自然科学与哲学分道扬镳，与神学分庭抗礼。观察、实验方法的运用(始于15世纪下半叶)分门别类牛顿力学的发展机械自然观和方法论的形成(哲学与自然科学重新结盟)第三阶段：机械自然观向辩证唯物主义自然观的转变1755年，康德自然通史和天体理论 (1796年，拉普拉斯宇宙体系论附录)黑格尔(1770-1831)客观唯心主义自然观费尔巴哈(1804-1872)唯物主义自然观19世纪自然科学的重大发现：1830年赖尔的地质学、1831年法拉第的电磁感应定律、巴斯德的微生物学、施莱登(1838)和施旺(1839)的细胞学说、能量守恒与转化定律、1859年达尔文的进化论等。辩证唯物主义自然观2. 创立和发展 马克思数学手稿(19世纪40年代) 恩格斯自然辩证法(写于1873-1876和1878-1883年，1925年出版) 恩格斯反杜林论(写于1876-1878年，在当时的德国社会民主党党报上连载)三、自然辩证法与自然哲学、科学哲学的关系1. 自然辩证法与古希腊自然哲学的关系 古希腊自然哲学直接对自然界作出判断； 自然辩证法则以自然科学为基础。 古希腊自然哲学依靠的手段和方法：直观、猜想、虚构和思辨； 自然辩证法则依靠概括和总结自然科学的成果。2. 自然辩证法与西方科学哲学的关系 西方科学哲学研究自然科学的哲学问题，但无视或反对自然科学的辩证法，特别是不承认自然界有辩证法。 西方科学哲学禁止研究自然科学的本质和客观基础，目中无物。 古希腊自然哲学和西方科学哲学是两个极端。3. 自然辩证法可以看着是马克思主义的自然哲学和科学哲学 自然哲学 = 自然观 科学哲学 = 科技观、科技方法论 有人据此把自然辩证法的内容划分为以下四大块：自然科学、科学哲学、技术哲学和科技与社会。4. 关于自然辩证法的改名(1) “自然辩证法”一词的由来(2)改名为“科学技术哲学”有利于其学科化和与国际接轨，但缩小了其生存和发展的空间。(3)改名为“科学技术学”(Science and Technology Studies, 参考自然辩证法研究2002.1) 下涉：科技哲学、科技社会学、科技史学、科技管理学、科技法学、科技政治学、科技政策学、科技伦理学、科技传播学、科技文化学等。(自然哲学？) 目前，美国的康奈尔大学设有科技学系，其研究人员的研究方向有：科学哲学、科学史、知识社会学、科技社会史、科技政治史、生命伦理学、技术史、科学人类学、科学传播与普及、公共卫生政策、农业系统生态学、产业政策与创新经济学、美国医学社会史、工程的社会影响等。(4)对自然辩证法的学科性质和三大块内容的反思四、学习自然辩证法的意义和方法1. 意义 前提和基础 改变观念和思维方式 提出科学问题 提高科研能力和创新能力2. 方法 (1)增强哲学素质(至少看一本西方哲学史的书) (2)抓住重点(自然辩证法基本理论) (3)了解有关自然科学知识和科学技术史(至少看一本科学技术史方面的书) (4)重视应用(实践教学) (5)课堂学习与课外阅读相结合(通读教材和相关资料)五、参考书目吴国盛科学的历程湖南科技出版社,1997李思孟等科学技术史华中理工大学出版社,2000罗素西方哲学史商务印书馆自然辩证法研究自然辩证法通讯科学技术与辩证法科学学研究中国软科学科研管理华中科技大学求真网：北京大学科学史与科学哲学(简称科科网)：/hps/三思科学网站 ： 科学网：成良斌博客：/chengliangbin成良斌邮箱：第一讲 科学、非科学和伪科学主讲：成良斌一、科学与非科学的划界标准1. 逻辑经验主义的划界标准代表人物有石里克、卡尔纳普等人可证实原则：在原则上可被经验证实或证伪他们认为，可被经验证实的命题和分析命题是有意义的；其他都是无意义的、非科学的、形而上学的。2. 证伪主义的划界标准英国哲学家波普尔（19021994）代表作：科学发现的逻辑（1934）猜想与反驳（1963）证实与证伪在逻辑上的不对称性可证伪性与可证伪原理可证伪程度波普尔认为是非科学的命题或理论有： 永真式命题 重言式命题 数学命题 形而上学命题 伪科学命题 宗教、神话3. 历史主义的划界标准代表人物有库恩、拉卡托斯和费耶阿本德等人。(1)库恩的范式价值取向和思维方式基本理论和定律实验仪器和方法范例库恩的划界标准：范式的有无范式与宣传、信仰(2)拉卡托斯的科学研究纲领方法论硬核：基本假设和基本原理保护带：辅助性假说助发现法：正面和反面拉卡托斯的划界标准：预见性的有无进步的研究纲领和退步的研究纲领科学的划界标准与科学的评价(3)费耶阿本德的划界标准：无标准费耶阿本德的无政府主义和多元主义 反对方法论：怎么都行（anything goes） 科学的地位：反对科学沙文主义 非理性的作用：保护新理论，战胜旧理论 非科学的作用：科学的来源和组成部分二、非科学、伪科学与反科学1. 科学、非科学、伪科学与反科学之间的关系2. 反科学思潮科学是社会建构的产物瓦解科学知识的客观性抨击科学霸权倡导人文社会科学：用人文代替科学，用玄学改造科学3. 伪科学的分类和鉴别伪科学的定义：自称为科学，但又不是科学伪科学的分类：广义和狭义假与伪静态和动态江湖型、学院型和权贵型伪科学和伪技术伪科学研究对象： 异常现象(含虚概念)：人体特异功能、外气、水变油、炼金术、永动机、常温核聚变、聚合水、超浅水船等。伪科学研究对象的特点： (1)低概率事件：外星人与UFO等； (2)低信噪比事件：韦伯与气功师等； (3)巧合事件：中奖、世界杯与神算等。狭义伪科学的鉴别（1）从科学角度看自称为科学不可重复不可证伪 没有形成范式 退化的科学研究纲领（2）从经济角度看：以赢利为目的（3）从社会角度看：产生社会危害伪科学的防范 观念更新 依法治伪 民主监督 传媒监管 科学素养三、小结1. 科学与非科学的划界标准：从经验证实到实践检验。2. 伪科学是非科学，但非科学不一定是伪科学。3. 伪科学不同于反科学。4. 伪科学有广义和狭义之分，真正要防范和批判的是狭义的伪科学。第二讲 科学技术前沿的哲学问题引子：n （1）前沿： 既指新近解决的科学技术问题；也指正在探索中的科学技术问题；还指其产生的哲学问题至今没有很好解决的那些科学技术问题 n （2） 科学技术与哲学之间的联系问题。历来众说纷纭：无关说、取代说、指导说和相互促进说 。1 各个历史时期的科学技术都曾产生过哲学问题 1.1 原因之一： 科学的发展会触及学术传统 学术传统分一个学派的传统和一个时期整个科学界的传统，属于信仰的内容之一。 例子1：古代的根号2事件 和毕达格拉斯学派有关，该学派相信：任何一次度量都可以用数表示出来。困境：等腰直角三角形。例子2：欧姆定律被延迟承认 n 采用的是法国数学物理学派的方法n 导热杆 热流量与温度差成正比n 导线 电流量相当于热流量，温度差相当于电驱动力。n 推论应该是电流正比与两点之间的驱电力。n 实验中采用温差电偶，电力扭称，是很先进的。n 有实验结果，但未被学术界承认。 根本原因是无法接受法国的数学物理方法 n 孟克：“自从牛顿和笛卡尔时代以来，数学的价值已经越来越高。我们不能不看到这种价值已经充斥法国的广大领域，而且正在向德国袭来如果我们诚心诚意地为着促进科学的发展，并且正确而又全面地考虑目前物理学状态的话，那么我们一时也不能不想到我们更需要的是观察和实验，而不是计算和几何公式。”1.2 原因之二： 科学发展会触及政治和宗教信仰 案例：伽利略案2 科学技术发展离不开哲学思想的指导 宏观上哲学指导自然科学的案例： （1）中国未能产生近代科学和中国哲学的影响有关 ： 中国古代取得了光辉灿烂的科技成就 儒道两家都强调内心追求，对外界采取消极态度：道家追求的道就在人心中，儒家强调先天存在的“知”和“能” 中国科学与西方科学的区别（2）科学中心的形成和转移是以哲学高潮的超前形成和转移为条件的 n 刘则渊、王海山以哲学史（16卷，敦尼克主编）为统计资料源，对近代以来意大利、英国、法国、德国的哲学家人数进行了统计，并把一个国家的哲学家人数超过世界总数的15%时，称为哲学高潮期。他们发现，近代以来哲学高潮期是客观存在的，且存在转移现象 。近代世界哲学高潮发生顺序、时间长短及峰值表 哲学高潮期（I）和科学中心期（III）的 起始年代表 哲学高潮期（I）和科学中心期（III）的峰值发生年代表 结论： （1）哲学高潮期兴起和转移顺序与科学中心的转移顺序一致； （2）科学高潮期前都存在一个哲学高潮期，说明哲学高潮的兴起和转移是导致科学中心形成的重要原因；哲学高潮是科学兴盛的先导。 （3）哲学对自然科学有指导作用 。 微观上哲学指导自然科学的例证：n 帕斯卡、洛仑兹 3 科学前沿的哲学问题 n 3.1 转基因食品引发的问题 定义：利用现代分子生物技术，将某些生物的基因转移到其它物种上去，通过对生物的基因进行改造获得的食品。 1983年问世。目前有转基因食品4000多种，转基因植物的种植面积有7亿多亩。美国是转基因植物种植大国，转基因玉米种植面积占1/3，转基因大豆和棉花各占1/2。 2002年上半年，上海一家公司的调查。 调查内容是公众对转基因食品的认识。结果52.1%的人不赞成发展转基因食品；同样售价情况下，60%以上的人表示不会购买贴有转基因食品标签的商品。 两种截然不同的观点： n 赞成发展转基因食品的人认为： 认识有误区。 转基因育种同常规杂交育种没有本质不同； 迄今未发现对生态环境造成的不良影响； 数亿人食用未发现对健康造成的有害影响； 马铃薯案件和斑蝶案件在实验结果分析和实验方法上都有严重缺陷。 反对发展转基因食品的人认为有潜在危险性： 食用安全上有潜在危险性 过敏反应的转移 疯牛病 2002年2月17日 中国环境报的观点 马铃薯案件：英国罗伊特研究所、普斯陶教授1998年8月10日在电视上公开了实验结果 。 对生态环境的潜在危害性 ： 1995年5月，自然发表了罗西教授文章，指出抗虫害转基因t玉米的花粉含有毒素，44%的幼虫死亡。 转基因会逃逸、泄露，会与野草杂交产生超级杂草，超级害虫。 对生物多样性的潜在危害性 通过逃逸会破坏自然界原有基因库 会改变现有生态系统结构对经济贸易的潜在危害性 造成种子市场的控制、垄断 培育出不育种子，一次性种子、抗特定除草剂的种子 会把含有对人体有害的基因的食品输入别国 目前采取的对策 ：n 实质等同性原则： 如果一种新的食品与传统食品的分子、成份、营养等数据实质等同，该食品被认为与传统食品同样安全。 这一原则操作上有困难。 n 加贴标签： 政府在推卸责任，难以实现，有点“此地无银三百两”的味道 。3.2 克隆技术的伦理问题 n 1997年2月23日 英国泰晤士报登出了一个爆炸性新闻，多利羊问世了。这是用体细胞通过无性繁殖技术培育出的第一个克隆产品，从此克隆技术逐渐走向成熟。 克隆技术应用于人类会面临许多伦理问题： 克隆人的身份难以认定人是动物长期进化而来的，是通过有性繁殖产生的，是在特定的社会环境中成熟起来并具有特殊的生物性、社会行为和社会特征的集合体。 克隆技术只能克隆出生物人，无法克隆社会属性，想克隆有全息拷贝的人不可能。 克隆人如不是人，就可在其身上进行一系列被禁止的试验，这合乎人道吗？ 克隆人是人，也会面临伦理道德问题。克隆人搞乱了社会人伦关系，无法纳入现有的伦理体系 。克隆人会因自己的特殊身份产生心理缺陷，形成新的社会问题。 他们可以寻找其生物学父母、社会学父母吗？一旦找到克隆人可以更换父母吗？克隆人对谁的遗产有继承权？克隆人的生理性状是完全受到控制的，会产生悲观心理和宿命感。为某种目的而生产的克隆人一旦知晓会报复社会。 对现有家庭结构形成冲击 对作为自然物中一部分的人类发展是一种过强干涉，可能影响人类的人种自然构成和自然发展。 性别比例失调 人种失调 由于要利用在人体内至少存活了20年的细胞，在20年中，化学和环境辐射的影响有可能使细胞脱氧核糖核酸的特性发生改变，用它去克隆会产生许多生理缺陷的人。 增大了人类退化的危险。 会带来生命的淡薄 。 一旦被滥用会带来严重的社会恶果 ： 克隆天才人物 克隆人工业化，使人沦为商品 克隆出怪物 3.3 网络伦理问题个人隐私知识产权的保护问题网络色情 信息垃圾 网络信用危机网络黑客网络沉溺3.4 相对论的哲学问题 n 可观察量在理论中不再具有绝对意义 传统看法：物理量等价于可观察量 相对论：测量具有相对性 n 时空观念的变革 (亚里士多德、牛顿、爱因斯坦和霍金)n 科学研究的材料是不是纯客观的？ 第三讲 科学技术是祸还是福主讲：成良斌一、科学技术的属性和价值1.什么叫科学和技术科学的三个层面：广义、中义和狭义两个状态：静态和动态技术的两个层面：广义和狭义 广义的技术包括改造自然、改造社会和改造人本身，如管理技术、宣传技术、军事技术和弹钢琴的技术等； 狭义的技术仅包括改造自然，如生产技术、工程技术和医疗技术等。技术的两个状态：静态和动态 静态的技术是指技术体系，包括知识体系和工具体系两方面； 动态的技术是指技术活动，即改造自然的实践活动。两个要素：主体和实体2.科学的自然属性和社会属性科学的自然属性：科学所揭示的内容必须与自然现象或过程相一致，不能违背自然规律。科学的社会属性：科学的产生和发展是在一定社会条件下进行的，不能违背社会规律。如科学中心的产生和转移，近代科学的产生，默顿规范的失效等。3.技术的自然属性和社会属性技术的自然属性：不能违背自然规律和科学规律，如永动机。技术的社会属性：技术的产生和发展是在一定社会条件下进行的，不能违背社会规律。如印刷术的产生和发展，蒸汽机，世界各国的技术发展战略等。4.科学技术的价值四种观点：价值无涉价值中性福祸（致毁知识）勾勒姆(Golem)：犹太神话中的怪物，强有力、笨拙而又无知。价值偏向在“动态”的科学技术中产生，这是由科学技术的社会属性决定的。核技术的价值：福核能发电祸核弹核弹的价值：福移山填海、开采石油和矿产、扑灭井喷、消灭化学和生物武器、地下核爆炸发电、防止小行星或彗星撞击地球。 (核弹的成本只有化学炸弹的1/10，1%，甚至1。增产石油是消耗的核燃料能量的5-7倍。地下核爆炸发电使可释放的核变能源增加了100倍，有关技术将在今后20-30年内解决。40-50年后将成为世界能源的主导供应者。) 祸用于战争核弹用于战争的价值：福正义战争祸非正义战争结论：价值偏向由人的活动决定，归根结底由人的价值观决定。 这种观念的核心是如何看待自然，如何看待人。二、人与自然关系的反思1.人与自然关系的历史原始社会依赖关系农业社会平衡关系工业社会掠夺关系信息社会“和谐”？2.哥白尼式的革命 人类中心主义：狭义广义古希腊普罗泰戈拉：人是万物的尺度。柏拉图：理念论中世纪圣经与托勒密的地心说近代笛卡尔：人是自然界的主人、统治者。康德：人是自然界的最高立法者。培根：知识就是力量。洛克：对自然的否定就是通往幸福之路。非人类中心主义：广义的人类中心主义非人类中心主义原因：(1)自然界具有内在价值内在价值与外在价值（工具价值）商品性价值（经济价值）与非商品性价值生存价值、科学价值和审美价值(2)理性的局限性(3)人类中心主义容易滑向部分人中心主义 权利的下放与自然的权利三、可持续发展观1.问题的提出2.两个或三个平等：人与人的平等（代际、代内）人与自然的平等3.自然界的报复和人的报复(恐怖主义)4.自然资源的有限性和无限性自然资源的有限性是相对的，自然资源的无限性是绝对的。5.实现可持续发展的必要性和可能性。四、结论1.科学技术不是价值无涉的，这是由科学技术动态定义和其社会属性决定的。2.科学技术是福还是祸将由三个平等（人与自然、代际、代内）决定。3.自然资源的有限性是技术悲观主义的潜在前提。4.福与祸的相对性。第四讲 科学发展的模式主讲：成良斌1 概述 科学从小到大逐渐发展起来的： 按时期分，经历了古代、中世纪、近代、现代四个阶段； 按形态分，经历了零星的知识、经验形态的知识、理论形态的知识、知识体系四个阶段。 自然科学发展模式又可称为“科学演进的模式”，是从动态上描述科学发展的主要特征和内在机理。 宏观上描述科学整体运动的规律。 微观上阐述科学理论生长的过程。2 宏观上的科学发展模式（一） 2.1 指数增长律 恩格斯：“科学发展则同前一代人遗留下来的知识量成正比。因此，在最普通情况下，科学也是按几何级数发展的。” 科学的发展“可以说是于其出发点起的（时间的）距离的平方成正比的。” 普莱斯 W=(W为科学指标，、为常数 ，为年代) 指数增长率存在的问题：导致增长佯谬。 S型曲线2.2 汤浅现象 从大的时间尺度看，在不同地区或国家科学发展不平衡。最先注意到这一点的是（英）贝尔纳。1954年历史上的科学中明确把一个时期科学技术繁荣昌盛的国家或区域称为“技术和科学活动中心”。从旧石器时代到1950年，共存在过20个技术和科学活动中心。贝尔纳揭示了这个现象，未能展开进行深入研究。 1962年，日本学者汤浅光朝用统计方法再次证明。 科学活动中心：一国科学成果技术占同期世界科学成果总数的百分比超过25%的国家。 科学兴隆期：一国保持在25%以上的时间。 统计源：Herbonsha的科学和技术编年表（1956年版）2.3 凯德洛夫的带头学科理论 不再着眼于科学在空间上的发展状况，而是着眼于科学的内部结构。20世纪70年代发现，各门学科的发展并不是齐头并进的。 带头学科或先导学科形成学科群。 科学的发展过程就是带头学科（及形成的学科群）不断被取代和更替的过程。 起作用的时间T=200/2n-1 启发性：（1）自然客体的复杂程度和发展水平不一，为了认识它们，首先认识这些自然客体的共同基础。这个共同基础往往就是带头学科。（2）理解了为什么现代科学技术是加速发展的学科群3 宏观上的科学发展模式（二）3.1 科学发展累积模式 认为科学是一个不断积累的过程， 知识从少到多，日渐积累，越积越多。代表人物: 亚里士多德（Aristotle）、惠威尔（W.Whewell）3.1.1亚里士多德 从观察上升到理论，再从理论返回到观察，以指导观察。前者采用“归纳”，后者采用“演绎”。 从过程1到过程2,一般理论1成了 认识的背景，指导并解释经验观察2，这就要暗含一个前提：前后不矛盾。不矛盾意味着知识融汇的可能。3.1.2 惠威尔 把科学的进化比作支流汇成江河的形式，即科学是通过归并而进化的开普勒定律伽利略自由落体定律潮汐运动规律 其它事实如何归并的呢？首先要有事实1、2 m 经验定律1、2、n 更高层次定律1、2、o 理论必然的推论：定律和理论并不在同一个层次上对惠威尔观点的批评：图尔明的批评恩格斯：“在化学中，燃素说经过几百年的实验工作提供了这样一些实验材料，借助于这些材料，拉瓦锡才能在普利斯特列制出的氧中发现了幻想的燃素的真实对立物，因而推翻了全部的燃素说。但是燃素说者的试验结果并不因此而完全被排斥，相反地，这些实验结果仍然存在，只是它们的公式被倒过来了，从燃素说的语言翻译成了现今通用的化学的语言，因此它们还保持着自己的有效性。” “自然秩序理想”概念 一个理论被另一个理论替代就是“自然秩序理想”的改变。 V取决于作用力与阻力之比；运动的存在表明作用力起了作用； 需要解释的是运动本身，不是运动的变化“反常”是新的自然秩序理想确立的原因 若一个现象与可理解性原理相抵触，则该现象就被认为是反常累积模式的图示评价： 卡尔纳普：中国套箱 优点：能较好地说明新旧理论之间的继承性 问题：科学发展并不全是渐进的，其间曾经存在革命，有间断，无法用继承性加以说明; 新理论的产生常开始于旧理论与观察事实的矛盾; 累积模式把科学发展问题太简单化了。3.2 波普尔的不断革命模式 1905年相对论提出 此前，牛顿理论已经受千百次检验，取得惊人成功，被证明是真理。 在相对论冲击下，根基发生了动摇 一个理论，不管多么成功，都难免被推翻的命运。3.2.2 模式描述波普尔模式包含四个环节 科学从问题开始 针对问题，科学家进行各种大胆的尝试性猜测，即提出假设和理论 各种理论之间激烈竞争，相互批判，并经受观察和实验的严格检验，从而清除错误，筛选出逼真度较高的新理论 新理论被证伪，又出现新问题，开始下一个过程 他把科学看成是从问题到问题而进步的，随着这种进步，问题的深度不断增加 贯穿该模式的红线是猜测与反驳的过程 他自己将这个模式称为“以猜测和反驳为手段来解决问题的一般模式”3.2.3 应提倡的科学精神 要有敢于犯错误的精神 “怕犯错误是一种可怜的愿望” “从错误中学习” “科学史仅是一部不可靠的猜测史或错误史”3.2.4 对波普尔模式的评价：突破了逻辑实证主义者对科学知识仅作静态的语言逻辑分析的框框，把人们的眼光引导到对科学知识的增长作动态考察和对这一过程的内在机制作逻辑说明的方向上去。他的科学始于问题的提法也给人以启迪。他认为一个反例就可以证伪一个问题（理论）不对。理论的免疫问题。问题有各种类型： a、产生于理论内部的问题 地心说统治时期逆行的问题 悬天说提出后“天会不会掉下来”问题 爱氏引力理论提出后光线会不会弯曲的问题nb、产生于两种不同的理论之间 天体演化和地质进化提出后会问“地球表面的生物怎么来的？”上帝创造的吗？nC、产生于理论和观察的矛盾 日心说理论和恒星周年视差恒星视差 历史主义者批评波普尔： 不同意不断否定论，这样不会有知识增长了 不同意经验证伪主义 波普尔理论与科学发展史不相符合 波普理论并没有改变科学直线发展的总趋势：3.3 库恩的范式发展模式又叫科学革命模式。因为他强调科学的发展是“新理论抛弃并取代与之不相容的旧理论的革命过程，革命的重要标志是范式 （Paradigm）变换.”关键词：范式（Paradigm） 科学革命的结构（1962）20余种范式解释 必要的张力（1977） 无论实际上还是逻辑上都很接近于“科学共同体”这个词 科学共同体：在科学发展的某一历史时期，该学科领域中持有共同的基本观点、基本理论和基本方法的科学家集团 托氏地心体系为早期天文学家的范式. （它规定了基本理论、基本观点和基本方法，提供了研究问题和解决问题的模型或框架，为当时天文学发展规定了方向）3.3.1 模式描述 “前科学时期”就是“范式”没有形成之前的时期。 亚里士多德以前的动力学 阿基米德以前的静力学 布莱克以前的热力学 燃素说以前的化学 赫顿以前的地质学 范式是一门学科成为科学的必要条件 “常规科学时期”是范式已经形成的时期 科学发展快 对待反常的态度：u 不理睬 普劳特（W.Prout,1785-1850）假说 （1815-1816年提出） 普劳特时代仍相信，上帝只会用少数几个砌块来创造世界，氢就是其中之一。由于当时发现氢的原子量为整数，其它元素的原子量是氢的整数倍，因此元素的原子量应该是整数。（相信元素是氢的化合物或聚合物） 后来发现氯的原子量不是整数。有了反常出现。相信传说的说法的科学家干脆不予理睬这一反常。 洛伦兹（H.A.Lorentz,1853-1928）收缩假说q 有些反常非常顽固：如“以太”q 有些反常打击了范式的基本原则：如地心说科学革命时期 抛弃旧范式确立新范式的时期 但不是全体科学家的一致行动 “一个新的科学理论并不是靠使它的对手信服并使他们接受而获胜的。不如说是因为它的对手死绝了，而不熟悉这个真理的新一代又成长起来了。” （普朗克语） “范式的转换是一代人的转换”（库恩）对范式的选择也不是毫无标准： 简单性 有效性 精确性 广泛性 一贯性新的常规科学时期：以新范式为指导的科学发展时期3.4 拉卡托斯的科学研究纲领竞争模式 3.4.1 波普、库恩、拉卡托斯三种模式的基本区别 3.4.2 拉卡托斯的科学研究纲领由三部分组成： 硬核：由最基本的理论、观点构成，包括形而上学的内容。 硬核不是一下子形成的； 硬核具有韧性和相对稳定性 硬核与范式比较 硬核的提出受到过库恩范式的影响； 范式的内容比硬核庞杂 保护带：在硬核的外面，保护硬核。 由辅助性假说构成 托氏天文理论的保护带是本轮-均轮假说 哥白尼理论的保护带是恒星距地球太远 牛顿理论的保护带是其他行星的摄动影响 保护带理论有效克服了波普和库恩模式中存在的问题 方法论规则： 由正反启示法组成 正面启示法告诉科学家应该遵循哪些研究途径，由一组提示或暗示组成 例如： 利用牛顿纲领计算行星轨道时，正面启示法包括： T1：行星、太阳是质点，太阳静止的假定，应用万有引力定律 T2：行星、太阳又围绕共同的引力中心 T3：太阳系中其他行星的引力 T4：行星质量分布的不对称性反面启示法是告诉科学家应该避免哪些研究途径。 科学研究纲领的进化阶段 退化阶段新的研究纲领证伪并取代退化的研究纲领 新的研究纲领的进化阶段 该模式的核心内容是科学研究纲领的进化和退化的互相更替。 几个具体问题： 如何判定一个研究纲领的进化和退化？ 一个理论系列 T1, T2 Tn，如果满足下列条件，它的问题转换就是进步的： Tn能够说明Tn-1以前的各理论的成功 Tn比Tn-1有更多的经验内容 Tn的有些超量内容已被确认 否则问题转换就是退化的。研究纲领对待反常的态度 如何否定或证伪一个退化的研究纲领？ 靠的不是反常 靠的是研究纲领的竞争 常规科学时期仍有研究纲领的竞争，竞争中退化的研究纲领有可能卷土重来 淘汰一个研究纲领是应该慎重3.4.3 拉卡托斯模式的问题 （1） 无法回答何时才能确定研究纲领的退化（2） 描述性的（3）进步的问题转换是科学史上几乎从来没有实现的理想化（4） 硬核过于僵硬（5） 没有说明为什么一个时期有一个研究纲领占主导地位 （从他的理论会得出：一个时期会有多个研究纲领存在） 第五讲 悖论与科学发展主讲人：成良斌一、什么是悖论 悖论是英文paradox一词的意译。从广义上说，凡似是而非或似非而是的论点，都可以叫做悖论。从狭义上说，悖论是从某些公认正确的背景知识中逻辑地推导出来的两个相互矛盾命题的等价式(即pp或pp)。悖论是一种特殊的逻辑矛盾，其特殊性表现在： 1.悖论是相对于一定的背景知识而言； 2.悖论是从某些公认的背景知识中合乎逻辑地推导出来的；3.悖论是指两个相互矛盾命题的等价式(即pp或pp)。 下列方框内的语句即提供了一个简单的语义学悖论的例子。它完全符合上述悖论概念的三个要点。在该悖论面前，经典逻辑学的基本大法矛盾律、排中律失效。本方框内的语句是假的。本方框内的语句由十五个汉字组成。本方框内的语句由十六个汉字组成。历史上人们对悖论的称谓：难题（说慌者悖论）不可解命题悖论或二律背反（“悖论”在英文中还有一个词antinomy，这个词在哲学文献中又译为“二律背反”。德国哲学家康德首次把自己所发现的悖论称为“二律背反”(德文antinomie)。康德认为，人类的认识由感性、知性和理性三个环节组成，当人类运用作为知性固有的先天思维形式的范畴，试图去把握世界整体，即认识进入“理性”阶段时，必然陷入二律背反。）怪圈（1979年，美国数学家霍夫斯塔德(D.R.Hofstadter)认为悖论就是一个“怪圈”(strange loop,又译为奇异的循环)，它是由于“自我相关”而导致的。这种怪圈不仅存在于数学和思维中，也存在于绘画和音乐中。）生活和艺术中的怪圈； 怪圈坏的效应：电话或收音机的噪音； 怪圈好的效应：电视的屏幕。 科学中的怪圈。 数学上，罗素提出了罗素悖论： 设A=X|XX,B=X|X不属于X,如果BA，则根据A的定义，BB,反之亦然。 理发师悖论：给且只给那些不给自己刮胡子的人刮胡子。 二、悖论对科学发展的影响1 一种重要的证伪手段从逻辑上讲，一个科学理论必须满足相容性，当人们在该理论中发现了某个悖论的时候，就意味着这种相容性已遭到了破坏，在一定程度上说，这种理论也就被证伪了。落体悖论之于亚里士多德物理学，罗素悖论之于康托尔集合论就可以看着是这种证伪。2 科学问题的生长点 在一个科学理论中发现了悖论，并不一定就立即证伪了该理论，因为理论有一定柔性，它可以提出辅助性假说以限制或消除悖论；甚至可以暂时视悖论而不见，把悖论暂时搁置起来，留待今后去解决。但无论如何，悖论就是悖论，人们不可能永远不正视它，研究它：讨论悖论是怎样产生的，如何消除悖论等问题。因此，悖论正是科学问题的生长点。 3完善、发展原有理论 消除悖论的过程常常是完善、发展原有理论的过程。贝克莱悖论曾严重威胁着微积分的真理性(仅指内真理)；双生子悖论曾对爱因斯坦的狭义相对论形成有力的挑战，但后来终被解决，同时丰富和发展了爱因斯坦的相对论。双生子悖论（twin paradox）： 设甲、乙是一对年满20的双生子。 甲留在地球上，乙乘宇宙飞船以相对于地球为0.99c的速度作星际旅行，10年后返回。 往转弯 返合计甲从地球上看地球上的钟35.44 035.4470.88飞船上的钟 5 0 510乙从飞船上看地球上的钟 0.7069.480.7070.88飞船上的钟 5 0 510 4导致科学危机当一个理论出现悖论时，其真理性(内真理)就遭到怀疑，而当这一理论在科学大厦中处于重要地位时，就会导致科学危机。数学史上的三次危机都是由悖论而引发的。 毕达哥拉斯悖论引发了第一次数学危机； 贝克莱悖论引发了第二次数学危机； 罗素悖论诱发了第三次数学危机。 5产生新理论，诱发科学革命 伴随悖论的解决，还常常产生新理论；当重大理论诞生时，就预示着科学革命就要到来。对光速悖论的解决，就导致了爱因斯坦狭义相对论的产生，并掀起了一场影响深远的物理学革命。可以预言，对EPR悖论的彻底解决也必将产生一场新的物理学革命。 EPR悖论： E: 爱因斯坦（A. Einstein） P: 波多尔斯基 (B. Podolsky) R: 罗森 (N. Rosen)1935年5月量子力学对物理实在的描述是否完备？三、悖论产生的根源和必然性 1悖论产生的根源 从哲学的高度看，悖论根源于认识对象所固有的矛盾和主客观之间的矛盾。由于认识对象本来就是对立面的统一，而人类思维在认识世界时又具有必不可少的割离性。因此当人们把这些割离开来的东西又重新结合在一起时，就为悖论的产生提供了机会。另外，任何科学理论都是相对真理，都是对客观世界的近似描述。科学理论的这种局限性也是悖论产生的一个重要原因。 2悖论产生的必然性 由于悖论根源于主客观之间的矛盾和认识对象本身所固有的矛盾，因此要想彻底消除悖论是不可能的；换言之，悖论的产生具有某种必然性。哥德尔(K.Godel)定理(对于一个包含自然数的形式系统，如果是相容的，则是不完备的，而且其相容性不可能在该系统内部得到证明)也深刻揭示了悖论产生的必然性。该定理证明，任何复杂到一定程度的理论，如果是完备的，则是不相容的；如果是相容的，则是不完备的，而且其相容性不可能在该理论内部得到证明。这就是说：任何复杂到一定程度的科学理论无法证明自己不包含悖论；而且一个完备的科学理论必然包含悖论，虽然人们现在可能还没有发现它。四、悖论对科学研究的方法论意义悖论的产生既然有某种必然性，那么在科学研究过程中就不能回避或惧怕悖论的出现，相反，要象伽利略和爱因斯坦那样在传统理论中寻找悖论，构造新的、更好的理论，从而推动科学理论的发展。主动地、有意识地发现悖论，寻找传统理论的破绽或突破口，是从逻辑上发展、完善传统理论，创立新理论的重要方法，具有一般的方法论意义。 亚里士多德从自然回归说出发构造其物理学理论，其中有一个基本观点，即物体下落的速度与其重量成正比。伽利略在大学时代就对此表示了怀疑，传说伽利略在比萨斜塔上做了一个扔球的实验(伽利略晚年的学生维维安尼在他写的伽利略传记中提到)，但至今仍没有足够的证据表明伽利略做过这个实验，伽利略也从来没有提过这个实验。实际上，伽利略并不需要做这个实验,他只要从亚里士多德物理学中发现一个落体悖论即可。在关于两种新科学的数学证明的论说(1638年出版)中，伽利略阐述了发现这个悖论的思想实验过程。有一种观点认为爱因斯坦的狭义相对论是由迈克尔逊-莫雷实验的零结果所导致的，也有人多次向爱因斯坦提出迈克尔逊-莫雷实验对其狭义相对论有多大影响的问题。爱因斯坦认为，迈克尔逊-莫雷实验对其狭义相对论的创立并无直接影响，其狭义相对论直接来源于对光速悖论的发现和解决。爱因斯坦在其自述中写道：“经过十年沉思以后，我从一个悖论中得到了这样一个原理(指同时的相对性原理)，这个悖论我在16岁时就无意中想到了：如果我以速度C追随一条光线运动，那么我就应当看到，这样一条光线就好象一个在空间里振荡着而停滞不前的电磁场。可是，无论是依据经验，还是按照麦克斯韦方程，看来都不会有这样的事情。从一开始，我就清楚地看到，从这样一个观察者的观点来判断，一切都应当象一个相对于地球是静止的观察者所看到的那样按照同样的一些定律进行。因为第一个观察者怎么会知道或者能够判明他是处在均匀的快速运动中呢？人们看得出，这个悖论已经包含着狭义相对论的萌芽。今天，当然谁都知道，只要时间的绝对性这条公理仍留在潜意识里，那么，任何想要澄清这个悖论的尝试，都是注定要失败的。”爱因斯坦光速悖论的发现和解决，EPR悖论的提出，充分反映了爱因斯坦别具特色的“悖论”研究方法。第六讲 观察与理论主讲:成良斌一、观察的特性观察（自然观察、实验观察）既有主观的因素，又有客观的因