近代科学技术的特点与启示.ppt

第六章近代科学技术的特点与启示 第六章近代科学技术的特点与启示 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 近代自然科学继承了古希腊哲学思辨 理性的传统 同时将视线投向实践 在发现科学事实 建立科学理论的过程中 形成了以观察实验的感性方法与假说推理的理性方法相结合的方法论传统 伴随着科学认识的不断深化 人们对自然的基本认识经历了从机械自然观到辩证自然观的转变 适应科学发展的需要 科学活动的组织形式也发生了深刻变化 科学成为一种社会建制 科学家成为一种社会职业 科学的社会规范成为科学共同体特有的精神气质 科学 内在结构示意图 第六章近代科学技术的特点与启示 第一节近代科学发展的特点 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 近代 科学认识活动发展为比较系统 比较成熟的认识活动 与日常认识活动相比 科学认识活动具有了下列优点 有一批专门从事科学认识活动的科学家 具有丰富的专业知识 组成一定的群体 进行各种形式的学术交流活动 采用一套专门的认识方法 研究方法和认识工具 采用一套专门术语 专门符号 并以此建构一定的理论体系 不仅能成功地解释已出现的自然现象 并对尚未出现的自然现象作出预言 并可以通过观察 实验来验证 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 1 经验的直观性古代希腊科学的基础主要是直观的经验 这些通过人的各种感官 眼 耳 鼻 皮肤等 直接感受所取得的经验事实不是在纯化的 可控条件下取得的 因此 比较表面 肤浅 模糊 不准确 当然 也有少数是通过实验取得一些数据的 如阿基米德的静力学 从而在某种程度上达到了实证科学的水平 1 古代科学及自然哲学的特点 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 2 理论的思辨性古代希腊科学由于其经验基础的直观性 所用概念及语言一般未经分解或分析 依靠猜测及思辨来编织 并受到各种宗教 神话 巫术不同程度的影响 因而其理论体系多数显得笼统 朦胧 粗糙 含混 未能从哲学形态中分离出来 1 古代科学及自然哲学的特点 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 逻辑的渗透性古代希腊科学因受到毕达哥拉斯 柏拉图 公元前427 前347年 数学重要性及亚里士多德逻辑法则的影响 在各种科学中都包含着理性成份及逻辑形式 这是古代希腊科学能成为近代科学摇篮的重要原因之一 1 古代科学及自然哲学的特点 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 正由于古代科学的自然哲学形态 坚持从自然界本身去解释自然界的现象 坚持从自然界总体联系和运动中去认识世界 因而 包含着对自然界本质及规律的某些天才预言及闪光的思想 1 古代科学及自然哲学的特点 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 近代自然科学革命使实验科学方法论传统得以确立 古代自然科学是以自然哲学形态出现的 而近代科学各学科均从自然哲学中分离出来并建立起实验科学方法论的传统 2 实验科学方法论的特点 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 2 实验科学方法论的特点 1 实验的受控性近代科学与古代科学不同 它所取得的感性资料不是直观的经验 而是科学的实验事实 这种实验事实主要是利用一定的物质手段 科学设备或仪器 使研究对象置于严格的控制条件下而取得的 这种受控实验所取得的实验事实 由于排除了各种偶然因素 次要因素的干扰 因此 这些实验事实具有简化与纯化的特征 只要严格重复控制条件 实验事实就可以以稳定的几率再现 例如 自由落体实验 一 实验科学方法论的确立 伽利略斜面实验 第四章近代科学的兴起与第一次技术革命 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 2 实验科学方法论的特点 2 推理的逻辑性近代科学吸取了古代希腊科学重视逻辑的传统 并且在许多成熟的学科把形式逻辑推理提高到严格的数学推导 逻辑推理数学化 形式逻辑的高级形式 水平 3 严格的实验检验近代科学另一个特点是它的最终结果都必须经受严格的实验检验 要求理论的预测必须全部与实验结果相符 如果不符 就必须修改理论之前提 直到相符为止 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 2 实验科学方法论的特点实验的受控性 推理的逻辑性 或数学化 严格的实验检验 这三者之结合构成实验科学方法论的传统 这是近代科学的成果能够取得全人类共识的保证 也是近代科学能蓬勃发展并经过技术转化成为生产力的重要原因 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 科学实验与生产的不同在于 生产实践的直接目的是把自然物改变为满足人们需要的物质产品 创造物质财富 科学实验则是以认识为首要目的的实践 就直接意义上来说 其目标主要不是生产物质产品 而是要生产 或检验 观念形态的知识 创造精神财富 作为认识自然事物和自然过程的研究方法 科学实验在许多方面是优越于一般观察和生产实践活动的 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 观察方法与实验方法观察方法 又称科学观察 是科学认识主体通过视觉器官或借助于科学仪器 有目的 有计划地对科学对象进行观看和考察 从而获得关于科学对象的感觉经验的方法 科学观察来源于日常观察 但二者有本质的区别 日常观察是人们在日常生活中对事物的观察 是有一定目的 注意力比较集中的 看 目的是为了满足生活的需要 科学观察的目的是为了求知 为了解题 日常观察只用感官进行 看 触 尝 嗅等 科学观察则可能借用工具 人眼只能看到可见光 看不到不可见光 红外线 紫外线 太远 太小的东西也看不清 所以 科学观察在大多数情况下需要借助认识工具 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 实验方法 又称科学实验 是人们根据研究的目的 应用一定的科学仪器 设备 使研究对象在自己的控制之下 按照自己的设计发生变化 并通过观察和思索这种变化来认识对象的方法 实验方法比单纯的观察方法有明显的优点 观察只能在自然发生的条件下进行 当然要受自然条件的局限 而实验方法是人为地去干预 控制所研究的对象 是在有意识地变革对象中去认识对象 更有利于发挥人的能动性去揭示隐藏的本质 观察所看到的对象的变化 是对象在没有人影响下的变化 也称为 自然变化 或 自然现象 实验对象在实验中的变化 是人的操作行为所引起的变化 可称为 人造变化 或 实验现象 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 科学实验由 设计 操作 观察 思考 四个环节构成 在思考以前 最后一个环节是观察 纯粹观察 是在自然状态下观察自然事物 实验观察 是在人工条件下观察自然事物 在科学实验中 认识主体的主观能动性得到了更大的发挥 实验方法就其人为地控制和变革自然过程而言 属于实践活动范畴 但它有别于生产实践 它的主要任务是研究还未认识或未充分认识的自然过程 去发现自然规律 发明新的材料 新的器件 新的工艺 从而推动社会生产力的发展 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根从哲学上充当近代实验科学发言人的是弗兰西斯 培根 1561 1626年 培根出身在伦敦一个新贵族家庭 父亲是伊丽莎白女皇的掌玺大臣 培根在詹姆士一世的斯图亚特王朝时代历任宫廷要职 1613年受命为首席检察官 1617年为掌玺大臣 1618年为大法官 尽管他的一生大部分时间在官场中度过 但他从没有放弃推进人类知识的大志 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根培根的主要著作是在1620年出版的 学术的伟大复兴 但这部巨著只完成了两部分 即 论科学的价值和发展 和 新工具 前者确定了科学研究的对象 意义 并对科学进行了分类 后者针对亚里士多德的 工具篇 实际是针对中世纪经院哲学的逻辑 阐明自然研究的新方法 归纳逻辑 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根培根在 论科学的价值和发展 一书中 为即将到来的科学时代而欢呼 他高度评价中国的印刷术 火药和指南针的发明 认为它们改变了整个世界面貌 他意识到科学技术将成为一种重要的历史力量 满怀激情地写道 在所能给予人类的一切利益中 我认为最伟大的莫过于发现新的技术 新的才能和以改善人类生活为目的的物品 知识就是力量 这句名言 就是在这样的背景下提出来的 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根培根把改造人类的知识 实现科学的 伟大的复兴 建立一个能促进生产发展和技术进步的新哲学 当作自己理论活动的目的 他坚信人类的理智能力 认为只要人们认识自己的力量 并愿意尝试和发挥这种力量 就可以获得比以往更多的东西 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根培根深感中世纪的经院哲学不能增进人类对自然的认识和支配自然的能力 因此致力于创立一种新的关于实验方法的理论 培根认为对自然界的科学理解和对自然界的技术控制是相辅相成的 在他看来 很多科学原理蕴藏在工匠的日常操作中 他们的操作经验是科学知识的可贵源泉 培根认为工匠的操作方法对于自然事物具有能动地改造即实验的性质 另一方面 培根也认识到单凭经验还不足以得到自然知识 还要对经验进行一定的加工 而思维加工的材料必须来自经验 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根针对当时学者沉溺于思辨 而工匠虽有经验却因没有文化不能把经验的东西记载下来加以分析 培根主张把学者传统和工匠传统结合起来 从而形成 经验和理性职能的真正的合法的婚配 他说经验主义者好像蚂蚁 只知道收集材料 理性主义者 经院哲学家 好像蜘蛛 只凭着自己吐的丝来结网 这两者都是片面的 他主张要像蜜蜂那样 从花园和田野里面的花采集材料 但是用他自己的一种力量来改变和消化这种材料 他强调 学者与工匠的结合 知识与力量的统一 从根本上解决思想上的贫困 他称此为 学问大革新 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根 新工具 是培根阐述他的科学方法论的主要著作 书中批判了经院哲学所坚持的亚里士多德那一套科学推理程序 提出了自己的实验归纳方法论 他提倡 观察 实验 经验 归纳 总结 分析 发现真理 验证真理 的新三段思想方法 反对亚里士多德的 真理 理论 解释现实 产生新体会 的旧思想方法论 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根培根比较详细地研究了归纳法 认为只有归纳法才能获得自然界的真理 归纳法并非培根所首创 但培根是自觉地把归纳法作为认识真理的根本方法的第一人 因而他被称为归纳主义的始祖 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根归纳逻辑和演绎逻辑都开始于亚里士多德 培根发表 新工具 一书 首次使这种推理法则具有了理论形态 并称它为科学发现的逻辑 与之相对的演绎逻辑 则被称为论辩的逻辑 事实上 这两种逻辑在科学研究中都得到了广泛的应用 如果大量的A A1 A2 A3 在各种各样的条件下被观察到 而且如果所有这些被观察到的A都无例外地具有性质B 则所有的A都具有性质B 比如 当你在各种各样的情况下都观察到了金属元素的导电性时 你就可以得出结论说 所有的金属都导电 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根这是最一般的归纳原则 逻辑学上常称之为经典归纳原则 这个原则的实际应用还有许多不同的形式 如伊壁鸠鲁 公元前341 前270 的类似法 培根 1561 1626 的三表法 穆勒 1806 1873 的析因法都是这一原则的具体运用 一 实验科学方法论的确立 第六章近代科学技术的特点与启示 伊壁鸠鲁的类似法归纳推理由前件相似 后件相同的一组特称陈述可以推出一个归纳性的全称陈述 1 石头在太阳的曝晒下变热 2 砖头在火炉边烘烤后变热 3 铁夹子放在篝火旁会变热 结论 所有物体在热源环境中都会变热 其中 石头 砖头和铁夹子为相似 太阳 火炉 篝火也为相似 变热为相同 本例是原因相似 结论相同的类似法归纳 事实上 也可以进行结论相似 原因也相似的归纳推理 第六章近代科学技术的特点与启示 培根的三表法归纳推理培根认为 通过对事物的存在性 差异性和程度列表可以归纳出一般性结论来 通常把这种归纳法叫做 三表法 例如 1 存在表 阳光 火焰 沸腾 存在热 2 差异表 月光 磷光 静水 不存在热 凡存在热的都是运动的 凡不存在热的都是不运动的 由此得出结论 热是一种运动 3 程度表 聚光 散光 自然光 当阳光越集中时 发热越大 据此的结论是 运动程度越大 越集中 发热也越大 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 在不完全归纳法中 有一种对科学研究十分有用的方法 判明因果关系的归纳法 判明因果关系的归纳法 它根据因果规律的特点 在前后相随的一些现象中 通过某些现象的相关变化 如同时出现 同时不出现或者同时成比例地发生变化等事实 归纳出现象间的因果联系 这种方法包括求同法 差异法 求同差异共用法 共变法和剩余法 穆勒的归纳析因五法 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 一 实验科学方法论的确立 求同法 有关因素被考察对象A B C aA D E aA F G aA和a有因果关系 判明因果关系的归纳法 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 一 实验科学方法论的确立 差异法 有关因素被考察对象A B C aB C a不出现A和a有因果关系 判明因果关系的归纳法 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 一 实验科学方法论的确立 求同差异共用法 有关因素被考察对象A B C aA D E aG F a不出现M Q a不出现A和a有因果关系 判明因果关系的归纳法 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 一 实验科学方法论的确立 共变法 有关因素被考察对象A1 B C a1A2 B C a2A3 B C a3A和a有因果关系 判明因果关系的归纳法 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 一 实验科学方法论的确立 剩余法 有关因素被考察对象A B C a b cB bC cA和a有因果关系 判明因果关系的归纳法 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根培根的科学思想和方法论有其历史的局限性 例如 他在提倡归纳法和实验科学时 却忽视了演绎推理和数学在科学中的巨大作用 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根培根本人并未投入当时的科学实践 精心设计的方法论未派上用场 但他的思想具有更为深远的意义 他是科学实验的鼓动家 他是未来科学时代的预言家 著名科学史家迪克斯特惠斯说他在近代科学史上的作用同希腊瘸腿诗人第泰尔斯相仿 第泰尔斯自己不能打仗 但他的诗篇鼓舞了士兵英勇作战 这个说法是很精辟的 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 3 培根培根在科学方法上的一个重大贡献是 他最先倡导有组织地集体协作研究 在 新大西岛 一书中 他虚构了一个科学技术高度发达的国度 它是由 所罗门宫 里的科学家进行管理 所罗门宫是一个有组织的科学研究机构 它是对未来科研机构的一个构想 事实上 新大西岛 出版后不到半个世纪 英国的实验科学家们便仿照所罗门宫成立了一个 无形学院 他们定期聚会讨论问题 交流最新研究成果 1663年 无形学院被正式承认 成为著名的皇家学会 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿在科学方法论上与培根形成对照的是笛卡儿的数学演绎方法 但与培根不同 笛卡儿在数学和力学上都做出了重要的开创性贡献 而且是机械自然观的第一个系统表述者 还被誉为近代哲学的开创者 因此其在科学史和哲学史上的地位和重要性更为突出 一 实验科学方法论的确立 1596 1650 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿笛卡儿出生于法国的一个古老的贵族家庭 他从小体弱多病 但十分好学 在耶稣会学院接受古典教育时 院长照顾他不必早起 这使他养成了早晨躺在床上思考问题的习惯 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿1634年写出了他的重要著作 论世界 书中总结了他在哲学 数学和诸多自然科学问题上的看法 但伽利略受审 1633年 的消息传来后 使他打消了出版该书的念头 因为书中赞成哥白尼的学说 1637年 在朋友们的劝说下 他出版了 方法论 附设三短论及一篇序言分别为 折光学 气象学 几何学 及 科学中正确运用理性和追求真理的方法论 书中提出了他的数学方法论 他发明的解析几何以及他关于光学的一些研究成果 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿1641年出版 第一哲学沉思录 1644年出版 哲学原理 进一步阐发了自己的哲学体系 1649年 瑞典女王克里斯蒂娜执意邀请他成为宫廷哲学家 笛卡儿盛情难却 只好来到了斯德哥尔摩 这里寒冷的气候对长年患气管炎的笛卡儿十分不适 偏偏这位刚愎自用的19岁的女王认为凌晨5点钟学习哲学最合适 笛卡儿不得不改变他一生睡懒觉的习惯 冒着严寒去王宫图书馆授课 不久他就染上了肺炎 1650年2月11日在斯德哥尔摩去世 1664年 他的 论世界 出版 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿在 方法论 中 笛卡儿提出了他的数学演绎方法论 在他看来 培根的 新工具 强调知识来自经验是正确的 但他将科学推理的程序弄颠倒了 经验诚然重要 但它面对的是十分复杂的对象 往往并不可靠 以它为基础进行推理很容易发生错误 但演绎法却不可能出错 只要其前提没有问题 他相信 理性比感官的感受更可靠 他举出了一个例子 在我们做梦时 我们以为自己身在一个真实的世界中 然而其实这只是一种幻觉而已 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿笛卡儿倡导科学研究中的公理演绎法 他认为 必须从几个不证自明的公理出发 一步一步推出其他原理 直至构成一个能够自圆其说的知识体系 而推理的每一步都要清楚明白 只有这样才能达到真理 在他看来 只有自明性才是真正知识的基础和真理的标准 而这种自明性又只是 理性直觉 即直接推理所特有的 它既不需要经验的基础也不需要逻辑的证据 一 实验科学方法论的确立 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿如何才能得到一个真正可靠的前提呢 笛卡儿认为必须首先怀疑一切 然后在怀疑中找出那清楚明白 不证自明的东西 笛卡儿主张科学起始于怀疑 他认为 必须怀疑被信以为真和一般被当作真理的东西 但这种怀疑并不是目的 而是为了保证认识的基础绝对可靠而没有错误 他找到的第一个自明的前提是 我在 因为什么都可以怀疑 但对我正在怀疑这件事不能怀疑 怀疑即我思 而我思意味着我在 因此 我思故我在 是一个清楚明白的命题 从这个命题出发 笛卡儿确认了上帝 外在世界的存在 提出 物质 心灵 的二元论 物质的本质属性是广延 心灵的本质属性是思维 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿 我思故我在 笛卡儿将此作为形而上学中最基本的出发点 从这里他得出结论 我 必定是一个独立于肉体的 在思维的东西 笛卡儿从该出发点证明出上帝的存在 笛卡儿认为 我们都具有对完美实体的概念 由于我们不可能从不完美的实体上得到完美的概念 因此有一个完美实体 上帝 必定存在 从所得到的两点出发 笛卡儿证明 现实世界中有诸多可以用理性来察觉的特性 既它们的数学特性 如长 宽 高等 当我们的理智能够清楚地认知一件事物时 那么该事物一定不会是虚幻的 必定是如同我们所认知的那样 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿笛卡儿的方法论集中表现在 发扬科学真理四原则 上 先有清晰明确的判断 把问题分解为许多小问题 逐一研究解决办法 从最简单最容易认识的问题开始 爬梯子 最后解决复杂困难问题 在纷乱事物中寻求存在的秩序 作详尽普遍观察 不得遗漏 笛卡儿将这种方法运用在哲学和科学的思考上 还运用于几何学 并创立了解析几何 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿笛卡儿创立解析几何p92在笛卡儿的哲学著作 方法论 一书中 附录了 几何学 一文 包含着今天的解析几何的两个基本思想 坐标法以及通过它将代数中的方程和几何中的曲线结合起来 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿在物理学方面 笛卡儿也有所建树 他在 屈光学 中首次对折射定律提出了理论论证 他还解释了人的视力失常的原因 并设计了矫正视力的透镜 力学上笛卡儿则发展了伽利略运动相对性的理论 强调了惯性运动的直线性 笛卡儿发现了动量守恒原理 他还发展了宇宙演化论 漩涡说等理论学说 虽然具体理论有许多缺陷 但依然对以后的自然科学家产生了影响 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿在 方法论 中 笛卡儿还给出了机械自然观的基本论点 机械的 一词原义是 力学的 但笛卡儿还赋予它另一层意思 即 可以用机械模型加以模仿的 在前一种意义上 笛卡儿是很彻底的机械论者 他认为宇宙中无论天上还是地下处处充满着同样的广延物质和运动 他又将运动定义为位移运动即力学运动 而且提出运动守恒原理 使宇宙处在永恒的机械运动之中 在第二种意义上 笛卡儿也是一位很突出的机械论者 他认为人造的机器与自然界中的物体没有本质的差别 所不同的是 前者的每一部分都是我们很明确地看到的 他相信 人体本质上是一架机器 它的机能均可以用力学加以解释 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 4 笛卡儿笛卡儿强调演绎看轻归纳 这是片面的 但在实验科学家普遍重视归纳方法的条件下 使人们充分注意到运用演绎论证进行科学研究又有着积极的意义 此外 尽管他对经验的作用估计不足 但他对数学的贡献和强调数学方法的意义 却对后来的实验科学家有重要的帮助和启示 一 实验科学方法论的确立 第六章近代科学技术的特点与启示 5 伽利略与牛顿的科学方法 1 伽利略的数学与实验相结合的方法真正代表近代科学方法的既不是培根也不是笛卡儿 而是伽利略和牛顿 伽利略把培根所倡导的实验方法和笛卡儿所推崇的数学方法 逻辑方法有机地结合起来 伽利略最先倡导并实践 实验加数学 的方法 即在观察实验的基础上 经过推理和计算 对现象提出假定性的说明和定量描写 并用数学公式表示出来 然后再用实验方法去考核推理结果是否正确 但是 伽利略所谓的实验不是培根意义上的观测经验 而是理想化的实验 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 1 伽利略的数学与实验相结合的方法在伽利略看来 只有用数学证明了的东西 才是科学的 在伽利略的著作中 既援引了丰富的实验材料 又充满了数学证明 紧密地把观察实验同数学方法结合起来 伽利略高明之处是设计了延缓落体运动 冲淡 引力的斜面实验 自由落体运动太快 当时无法测定和计算 这个难题通过斜面实验的设计解决了 一 实验科学方法论的确立 第四章近代科学的兴起与第一次技术革命 一 伽利略的贡献2 对自由落体的研究在16世纪以前 亚里士多德运动观一直占统治地位 体积相等的物体下落的快慢与它们的重量成正比 即较重的下落快 较轻的下落慢 这种观点比较符合人们的常识 再加上被宗教利用在当时被人们敬为圣贤之言 不可触犯 对这一错误观点发起冲击的是伽利略 第三节经典力学的建立 伽利略用逻辑推理的方法进行论证分析 发现了亚里士多德自由落体观点中的逻辑矛盾 M M m m 如果 那么 M m M 只能是 M m 第四章近代科学的兴起与第一次技术革命 第四章近代科学的兴起与第一次技术革命 2 对自由落体的研究伽利略并未满足于逻辑推理 而是通过实验寻求根据 设计了著名的 斜面实验 一个小球沿斜面下滑 可以看成 冲淡重力 的条件下的落体实验 物体在垂直地自由下落时 由于地球引力较强 降落速度很快 很难精确测定不同重量物体降落过程 但在斜面上 引起物体下落的只是重力沿斜面的分力 因而易于观测 伽利略反复进行实验 终于得到了自由落体是匀加速运动 其下落的速度和时间同物体的轻重无关的结论 第四章近代科学的兴起与第一次技术革命 一 伽利略的贡献伽利略在发现自由落体定律的基础上 进一步进行分析和实验 又发现了 惯性原理 物体在没有外力作用的情况下 不仅有保持其静止状态不变的特性 而且还有保持其匀速直线运动的特性 第三节经典力学的建立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 1 伽利略的数学与实验相结合的方法伽利略的研究方法 对后人产生了巨大的影响 既推动了经典力学的发展 也推动了数学的发展 伽利略被人们称为近代实验科学之父 近代科学方法的奠基人 一 实验科学方法论的确立 重的物体下落得比轻的物体快 小球在斜面上运动实验 外推至落体运动 对现象的一般观察 提出假设 逻辑 数学 得出推论 对推论进行检验 对假说修正和推广 伽利略的科学方法 第六章近代科学技术的特点与启示 5 伽利略与牛顿的科学方法 2 牛顿的 归纳 演绎 法牛顿的方法可以称之为 归纳 演绎 法 但是他完全不同意笛卡儿的 先天 演绎法 他认为 尽管从实验和观察出发的归纳论证并不能证明一般性结论 但它依然是事物的本性所容许的论证方法 因此他十分重视归纳 但这不意味着他忽视数学演绎 相反 他的公理法是构成牛顿力学体系的根本方法 与从前的演绎法不同的是 牛顿认为演绎的结果必须重新诉诸实验确证 可以看出 在伽利略和牛顿这样的近代科学大师那里 实验观察与数学演绎是十分紧密地结合在一起的 一 实验科学方法论的确立 第六章近代科学技术的特点与启示 5 伽利略与牛顿的科学方法归纳方法和演绎方法的辩证关系自从培根倡导归纳法 笛卡儿倡导演绎法以来 历史上就长期存在归纳主义的 归纳万能论 同演绎主义的 演绎万能论 的争论 从辩证唯物论的认识论来看 科学认识是归纳和演绎的辨证统一 恩格斯指出 归纳和演绎 正如分析和综合一样 是必然相互联系的 不应该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 而要做到这一点 就必须注意到它们的相互联系它们的相互补充 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 5 伽利略与牛顿的科学方法归纳方法和演绎方法的辩证关系就归纳方法和演绎方法的关系而言 前者具有基础的性质 这是因为 归纳法是对经验事实的归纳 而经验事实才是人们对事物认识的出发点 演绎法使用的公理和假说 是以前的思维结果 是再思维的根据 它们最初通常也是从经验事实中抽象概括出来的 当然 不能因此过分强调归纳而否定或忽视演绎 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 5 伽利略与牛顿的科学方法归纳方法和演绎方法的辩证关系归纳既不是万能的 同时也离不开演绎 首先 归纳是从大量的经验材料开始的 搜集材料必须有一定的理论原则作指导 否则就会在经验材料中迷失方向 就不能正确地了解和评价被概括的对象 其次 归纳得出的结论 其可靠性并不都是完全充分的 还必须靠演绎的补充和修正 这种补充和修正 或者是弄清归纳结论的逻辑依据 从而证明其结论 或者是举出反例 反驳其结论 无论证明或反驳 都只有演绎推理才能胜任 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 5 伽利略与牛顿的科学方法归纳方法和演绎方法的辩证关系在人们的实际思维过程中 归纳与演绎是相互渗透 相互转化的 既存在由个别到一般的思维进程 也存在由一般到个别的思维进程 毛泽东指出 这是两个认识过程 一个是由特殊到一般 一个是由一般到特殊 人类的认识总是这样循环往复地进行的 而每一次循环 只要是严格地按照科学的方法 都可能使人类的认识提高一步 使人类的认识不断深化 一 实验科学方法论的确立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 1 机械自然观产生的背景2 机械自然观的内涵 1 用机械装置和力学来设想自然界的万事万物 2 自然界是绝对不变的 3 一切运动都是由严格的因果关系决定的 纯粹必然的过程 偶然性等同于无知 3 机械自然观的革命意义与存在的问题4 机械自然观产生的历史必然性5 近代科学的发展对形而上学机械自然观的冲击 二 机械自然观的兴盛与衰落 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 恩格斯在 反杜林论 一书中 把握西方认识发展的历史 阐述辩证法和形而上学两种思维方式的对立 使人们深刻认识到机械自然观的兴盛与衰落 马克思的唯物主义辩证法是辩证法的科学形态 二 机械自然观的兴盛与衰落 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 在古代 科学还没有分化 世界被当作一个整体从总的方面来考察 那时的辩证法家在直观的基础上 把世界描绘成由种种联系和相互作用交织起来的画面 其中 一切都在运动 变化 产生和消失 这种原始的 朴素的世界观正确地把握了总画面的一般性质 但是 还不足以说明构成这幅总画面的各个细节 而不知道这些细节 就看不清总画面 为了认识细节 不得不把它们从自然的或历史的联系中抽出来 从它们的特性 特殊的原因和结果方面逐个地加以考察 二 机械自然观的兴盛与衰落 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 到了近代 自然界被分解为各个部分 科学分化为许多门类 分门别类的研究是当时认识自然界方面取得巨大进展的基本条件 同时也给人们留下了一种习惯 即孤立 静止 片面地看事物 这种考察事物的方法从自然科学移到哲学之后 就成为形而上学的思维方式 二 机械自然观的兴盛与衰落 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 当着经验自然科学积累了大量实证材料 需要将这些材料加以系统化 找出每一个领域以及各个领域之间的内在联系的时候 形而上学的丧钟敲响了 因为这种思维方式堵塞了从了解部分到了解整体的道路 这时 只有从联系和发展方面考察事物的辩证法能够解决理论困难 近代德国哲学的最大功绩就是恢复了辩证法这一最高的思维方式 康德打开了第一个缺口 在黑格尔身上达到了高峰 然而 黑格尔的辩证法是唯心主义的 不彻底的 马克思恩格斯从德国唯心主义哲学中拯救了自觉的辩证法 把它转为唯物主义的自然观和历史观 二 机械自然观的兴盛与衰落 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 上述这样一种独具历史感的分析 使我们明白了古代朴素辩证法 形而上学 黑格尔的唯心主义辩证法 马克思的唯物主义辩证法 这几种思维方式的依次更替绝非偶然 每一种思维方式对于它自己的时代来说 都有其存在的理由 随着时间的推移 条件的变化 它势所必然地会被另一种思维方式所取代 马克思的唯物主义辩证法 综合了人类认识史的积极成果 克服了古代朴素辩证法和黑格尔唯心主义辩证法的缺陷 是辩证法的科学形态 二 机械自然观的兴盛与衰落 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 1 科学家社会角色的确立2 科学研究事业的组织化 三 科学共同体的形成 科学体制的建立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 1 科学家社会角色的确立Scientist一词最早出现在1833年 在剑桥召开的英国科学促进会的会议上 威廉 休厄尔提议仿照artist造出新词 这意味着 在此之前 一个统一的 科学家 的社会角色并未形成 近代科学革命以来 今天被我们称为 科学家 的那些人的社会角色是什么 如何谋生 在哪里工作 三 科学共同体的形成 科学体制的建立 16 17世纪科学家 第六章近代科学技术的特点与启示 16 17世纪科学家 第六章近代科学技术的特点与启示 16 17世纪科学家 第六章近代科学技术的特点与启示 16 17世纪科学家 第六章近代科学技术的特点与启示 18世纪的科学家 第六章近代科学技术的特点与启示 18世纪的科学家 第六章近代科学技术的特点与启示 18世纪的科学家 第六章近代科学技术的特点与启示 18 19世纪的科学家 第六章近代科学技术的特点与启示 18 19世纪的科学家 第六章近代科学技术的特点与启示 18 19世纪的科学家 第六章近代科学技术的特点与启示 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 1 科学家社会角色的确立作为汇集知识精英的大学 并不是近代科学的策源地 大学是保守势力的大本营 容不下科学革命家 科学革命的先驱者 大多散布在民间 从事各种各样的职业 18世纪开始 国家设立专职的科学研究岗位 19世纪开始 大学又重新成为科学精英的汇集之地 三 科学共同体的形成 科学体制的建立 第一节近代科学发展的特点 第六章近代科学技术的特点与启示 2 科学活动的组织化实验科学需要资金支持 政府和社会介入科学活动 16 17世纪的主要资助方式 贵族资助 1560年意大利人波尔塔 1535 1615 创立 自然奥秘学院 不久指为巫术团体被取缔 1603年在罗马成立林琴 Lincei 山猫 猞猁 学院 伽利略为重要成员 1630年因赞助人去世而解散 1657年佛罗伦萨成立 齐曼托 Cimento 实验 学社 伽利略的学生托里拆利和维安尼是发起人 1667年赞助人梅迪奇家族不再赞助 遂解散 三 科学共同体的形成 科学体制的建立 第六章近代科学技术的特点与启示 2 科学活动的组织化17 18世纪的资助方式 国家介入 以皇家学会为例 1663年正式成立英国皇家学会 以促进自然知识为宗旨 1665年 学会的机会刊物 皇家学会哲学学报 由学会秘书 商人奥尔登堡自费出版 整体上体现典型的英国式经验主义风格 是培根精神的体现 名为皇家学会 实为民间组织 早期工艺师 商人较多 机械 航海技术等问题受到重视 三 科学共同体的形成 科学体制的建立 第六章近代科学技术的特点与启示 2 科学活动的组织化皇家学会学会一开始基本贯彻了培根的学术思想 注重实验 发明和实效性的研究 皇家学会设立了不少委员会 有机械委员会研究机械发明 贸易史委员会研究工业技术原理 以及各专业委员会如天文学 解剖学 化学等 实用科学特别与商业贸易有关的科学知识最为皇家学会所重视 皇家学会虽然有皇家许可证 但基本上是一个民间组织 王室并不提供津贴 它的经费主要来自会费和富商赞助 但皇家确实出资建立了一个重要的科研机构 它就是格林威治天文台 三 科学共同体的形成 科学体制的建立 第六章近代科学技术的特点与启示 2 科学活动的组织化法国科学院 1666年由路易十四创立 与英国一样 法国的科学家和哲学家起初也是自发聚会 巴黎的数学家费尔玛 哲学家伽桑迪和物理学家帕斯卡等人先是在修道士墨森 1588 1648年 的修道室里 后是在行政院审查官蒙特莫尔 1600 1679年 的家里集会 讨论自然科学问题 英国哲学家霍布斯 荷兰物理学家惠更斯也参加过这里的聚会 法国国王路易十四的近臣科尔培尔向路易十四建议成立一个新的科学团体 为国家服务 1666年 巴黎科学院正式成立 三 科学共同体的形成 科学体制的建立 第六章近代科学技术的特点与启示 2 科学活动的组织化法国科学院 1666年由路易十四创立 与伦敦皇家学会不同 该院由国王提供经费 院士有津贴 官方色彩更浓一些 他们的研究分为数学 包括力学和天文学 和物理学 包括化学 植物学 解剖学和生理学 两大部分 外籍院士惠更斯将培根的思想带进了这所新成立的科学院 他领导了大量的物理学实验工作 著名物理学家马略特 1620 1684年 的气体膨胀定律就是在这期间发现的 三 科学共同体的形成 科学体制的建立 第六章近代科学技术的特点与启示 2 科学活动的组织化吉森化学实验室和卡文迪许实验室吉森化学实验室由德国著名化学家李比希创建 它标志着科学家组织由学会型向专业型结构的过渡 德国的大学实验室有职业研究者 而不是教授一研究者 有众多的助手 研究生专心致志地工作 直到取得结果 这种新型的实验室 远非英 法两国那种简陋的私人实验室可以相比 从科学制度化和组织化方面来看 尽管实验室不是一种有意识 有计划的发展的结果 但却比自19世纪初期以来其他任何改革都更具有意义 从此研究工作开始成为一种正式职业而不再是教师或传统学者的业余活动了 职业研究者 或 教授一研究者 相互之间开始形成 社团 网络 而网络的节点就是实验室 通过社团的科学交流 可以对所选择领域中的题目进行审慎设想和调集力量 这就大大加快了科学研究的速度 p162 三 科学共同体的形成 科学体制的建立 第六章近代科学技术的特点与启示 2 科学活动的组织化吉森化学实验室和卡文迪许实验室以科学家群体或集团合作交流的研究方式 取代了近代科学的那种分散 独立 业余地从事科学研究的状况 说明科学共同体的出现是科学发展的必然结果 同时也是科学活动社会化 体制化的一个标志 p152 三 科学共同体的形成 科学体制的建立 第二节世界科技中心的转移及其启示 第六章近代科学技术的特点与启示 日本神户大学科学系主任汤浅光朝教授 发现 科学中心转移 的现象 如果一个国家取得的重大科学成果占了同期世界科学成果总数的25 以上 就定义这个国家叫 世界科学中心 P157汤浅光朝根据统计处理的结果发现 一方面 科学中心 是会发生转移的 另一方面 科学中心 的转移又不是今年在这个国家 明年又在那个国家那样频繁的转移 它在一段历史时期内是相对稳定的 第二节世界科技中心的转移及其启示 第六章近代科学技术的特点与启示 从文艺复兴运动开始的近代以来 平均80年左右转移一次 16世纪 科学中心 在意大利 17世纪 科学中心 在英国 18世纪 科学中心 在法国 19世纪 科学中心 在德国 20世纪 从1920年开始 科学中心 转移到了美国 16世纪意大利居于 中心 时 说明英国等其它国家的科学都是落在它的后面 可是到了17世纪 被过去落在后面的英国超过 17世纪英国成为 中心 时 说明法国等其它国家的科学都是落在它的后面 可是到了18世纪 被过去落在后面的法国超过 如此等等 后来的几次 科学中心 转移亦是这样 总是后来居上 第二节世界科技中心的转移及其启示 第六章近代科学技术的特点与启示 但是 后来者要居上 是有条件的 新的科技革命 对我们来说虽然是一种机遇 但机遇要利用得好 也是有条件的 重要的是要有准备 包括思想准备 物质准备 经济准备 人才准备 政策准备等各种准备 首要的是思想准备 正如法国科学家巴斯德所说 任何机遇 它都只偏爱有准备之头脑 要提高认识 增强全面落实科学技术是第一生产力的思想 加速我国科技进步的紧迫感 第三节中国近代科学技术落后的原因探析 第六章近代科学技术的特点与启示 中国曾有过辉煌灿烂的古代文明 但是为什么近代科学只产生于伽利略时代的西方 为什么公元前1世纪到公元15世纪的中国文明比西方更有效地应用人类的自然知识以满足人类的需要 这种领先却没有在中国导致 近代 科学的产生 这个问题就是著名的 李约瑟难题 李约瑟 第六章近代科学技术的特点与启示 第三节中国近代科学技术落后的原因探析 1900 1995 第三节中国近代科学技术落后的原因探析 第六章近代科学技术的特点与启示 李约瑟博士是英国著名科学家 英国皇家学会会员 他早年以生物化学研究而著称 20世纪30 40年代出版了 化学胚胎学 三卷本 及 生物化学与形态发生 在国际生化界享有盛誉 1994年被选为中国科学院首批外籍院士 1937年 在鲁桂珍等三名中国留学生的影响下 转而研究中国古代科学 技术与医学 从此一发而不可收 1942年秋 受英国皇家学会之命 前来中国援助战时科学与教育机构 在陪都重庆建立中英科学合作馆 结识大批的中国科学家与学者 并结下深厚的友谊 第三节中国近代科学技术落后的原因探析 第六章近代科学技术的特点与启示 中华人民共和国成立后 李约瑟亲自发起并分别就任英中友好协会会长 英中了解协会会长 先后八次来华考察旅行 大规模地搜集中国科技史资料 实地了解新中国的政治 经济 科学和文化的发展情况 1954年 李约瑟在 中国科学技术史 这部七卷三十四分册的系列巨著中 以浩瀚的史料 确凿的证据向世界表明 中国文明在科学技术史上曾起过从来没有被认识到的巨大作用 在现代科学技术登场前十多个世纪 中国在科技和知识方面的积累远胜于西方 李约瑟一生著作等身 被誉为 20世纪的伟大学者 百科全书式的人物 第三节中国近代科学技术落后的原因探析 第六章近代科学技术的特点与启示 李约瑟的看法李约瑟在巨著 中国科学技术史 曾成篇地论述过这个问题 中国早期的哲学如阴阳五行等理论尽管曾促进过中国早期的科学发展 可是这些理论本质上的经验性和思辨性 在后来却成为阻碍实验科学在中国产生的原因 中国没有充分发展资本主义是实验科学没有在中国产生的基本的社会原因 中国的传统价值观念不鼓励 甚至是抑制了近代科学在中国的产生 第三节中国近代科学技术落后的原因探析 第六章近代科学技术的特点与启示 杨振宁的看法 中国古代由于种种原因没有出现欧几里得研究这样具体的几何问题 以及因为研究这类问题而产生来的逻辑系统 杨振宁还指出 从中国传统文化角度看 和其中的某些有关系 中国传统文化 尤其是最为正统的儒家文化长期以来形成的封闭 保守 甚至愚昧的一面 在抗拒西方科技传入中发挥了重要作用 第三节中国近代科学技术落后的原因探析 第六章近代科学技术