自然辩证法第四章.ppt

第二篇科学技术方法论 科学认识与科学方法科学发现方法科学抽象方法科学理论建构方法技术方法与技术创新 第四章科学认识与科学方法 科学认识的结构与功能科学方法的认识论意义科学方法的体系结构 第一节科学认识的结构与功能 科学认识科学认识的结构科学认识的功能 一 科学认识 科学认识是对事物本质与规律的理论认识 科学认识既是认识活动 又是认识成果 认识活动 科学认识是信息获取和信息转换的过程 科学认识所需要的信息是科学认识的原始资料 作为科学认识对象的物质世界是这种信息的最初源泉 物质世界所承载的信息是自在的 一般不会自动地作为认识材料而进入认识主体 只有通过认识主体的观察和实验才能进入认识主体进行贮存和加工 物质世界所承载的信息源与认识主体所获得的信息并不是等同的 认识主体所获得的一般是关于事物现象的信息 不可能直接提供现象背后的本质和规律的信息 这就需要对所获取的信息进行必要的处理和加工 认识成果 科学认识不同于非科学认识 具有真理性系统性精确性三者缺一不可 真理性 科学认识在主观形式中包含有不依人们意志为转移的客观内容 科学认识的成果在形式上是主观的 它以语言 文字 图表等形式表现出来 科学认识反映的是客观世界的本质联系 它以科学理论的形式反映了客观的内容 任何科学理论和科学认识都体现了主观和客观的辩证统一 系统性 科学认识不是零碎的经验知识 而是形成了一个系统 符合前提 论证和结论的逻辑推论形式 精确性 科学认识的成果能够精确测量 逻辑严密 特别是是否成功应用数学 是科学认识精确化的重要标志 数学是研究数量关系的科学 而数量是一切客观事物的根本属性之一 数学工具具有极大的普遍性和高度的精确性 它一方面是一种科学语言另一方面又是实现精确化的手段 二 科学认识的结构 科学认识是由科学认识主体 科学认识客体和科学认识中介这三大要素组成的系统结构与相互作用的过程 认识主体 与一定的自然客体构成某种实践关系和认识关系的科学家 科学共同体 他们具有从事某种科学活动所必须具备相应的知识 方法和经验等 认识主体是科学认识系统中能动的 主导的方面 认识主体的水平和构成对科学活动成果的获得具有决定性的作用 认识主体的层次性 可以是个人科学研究小组或课题组规模相当大的集体或机构国家组织的研究机构跨国的世界性科研机构 认识客体 那些进入科学认识过程中的事物 是科学认识主体所要理解和认识的对象 可分为自然客体 社会客体和精神客体三大类 自然客体 一般理解为自然界 是自然科学的研究对象 可分为天然自然和人工自然 天然自然是指独立于人的作用之外本来就存在着的各种自然现象和自然过程 以及未经人工改造过的自然景观 有人称之为第一自然 人工自然是指那些经过人力改造了的自然物 和利用自然资源 依据科学规律创造出来的人造物 这些也被称为第二自然 社会客体 人类社会中的各种社会现象和社会过程 包括过去发生过的和现在正在进行的种种社会活动 构成社会科学诸学科的研究对象 精神客体 人类的各种精神现象和各种精神产品这里着重讲的是人类精神活动所凝结而成的精神产品 它们本身就是人类对自然和社会的认识成果 这些成果又进而转变成为人们的研究对象 如历史上的科学著作 文学作品以及哲学书籍等 认识中介 主体认识客体必须具备的联系手段 科学认识是主客体相互作用的过程 其结果一方面是科学认识主体能够以理论化形式再现科学认识客体 使客体主体化另一方面 科学认识客体以其自身的发展规律制约主体的行为 使其认识客体化科学认识中的这种主客体相互作用关系不是通过简单的直接作用就能完成 通常是需要经过若干中介环节来实现 中介环节的构成 为了克服人类认识器官的局限性 必须引入仪器 工具这些感性物质中介为了简化思维过程 保证思想的有效保存和传播 必须引入作为思想载体的符号中介为保证科学研究的合理性和有效性 必须引入操作 运算 推理等中介 三 科学认识的功能 科学认识所创造的是精神产品 在科学创造中具有实证性 能动性和能动性功能 实证性 在科学创造中能够提供具体确定的知识 其结论比较明确 具体 容易得到验证 能动性 在科学创造中能够地透过现象揭示事物的本质 规律和内部机理 创造性 在科学创造中能创造出科学概念和科学理论 并用于指导科学实践 创造出前所未有的人工客体 这个生机勃勃的认识进行着发现宇宙 生命和人类自身之谜的巨大探索 今天我们能够测定 衡量和分析太阳 估计构成我们宇宙的基本粒子的数量 解读赋予任何生物组织以形式和程序的遗传语言 这种认识使得人类在所有的活动领域能够达到极端的精确性 包括给在地球轨道之外运行的宇宙飞船导航 待续 与此相联 科学认识显然造成了前所未有的技术进步 诸如驾驭原子能相开创遗传工程 因此科学是释疑的 它解释疑团 驱除神秘 致富的 它能够使社会需要得到满足 从而导致文明的高度发展 并且事实上是征服性的和获得辉煌成就的 埃德加 莫兰 第二节科学方法的认识论意义 科学方法推动科学认识主体的形成科学方法推动科学认识的独立科学方法促进科学认识的发展 近代以来 科学的形成和发展是人类认识世界最大的成就所在 科学方法对科学的作用在更高意义上说就是它在认识论领域的意义 一 科学方法推动科学认识主体的形成 科学方法的产生和运用直接导致了科学认识主体的形成 并且可以进一步说科学方法是构成科学认识主体的一个基本条件 古代人类认识世界的方法主要在于经验的直观和整体的思辨 不但不能使人类认识达到科学水平 也不利于认识主体的分化和发展 其作用仅在于提供一些经验的积累和自然哲学的图式 到了近代 随着实验方法和其它科学研究方法的出现和应用 专门从事自然规律研究的群体才逐渐形成 掌握和运用科学方法的人 科学认识主体从一般认识主体中分化出来 贝弗里奇 良好的方法能使我们更好地发挥运用天赋的才能 而拙劣的方法则可能阻难才能的发挥 因此 科学中难能可贵的创造性才华 由于方法拙劣可能被消弱 甚至被扼杀 而良好的方法则会增长 促进这种才华 二 科学方法推动科学认识的独立 科学认识是人类认识发展到一定的历史时期才从哲学认识中分化独立出来的 在这个过程中 科学方法的创造应用直接推动了这种分化 欧几里得 几何原本 的公理化演绎方法 阿基米德浮力定律和杠杆原理中的实验方法 但就认识的总体而言 古代获得知识的方法仍是笼统的直观和思辨 哥白尼把长期的精心观察同数学计算结合起来 创立了太阳中心说 伽利略运用实验方法研究自然现象 用数学方法来描述实验结果 从而发现了自由落体定律和惯性定律 奠定了力学发展的基础 开普勒则是在数学方法的引导下 在寻求以数学公式描述行星运动的过程中提示了行星运动三定律 待续 牛顿系统地发展了数学方法 提出了力学三定律和万有引力定律 并依照公理演绎结构创立了第一个完整的力学理论体系 随后 生物学 化学 地质学等也因有了自身研究方法和对象而成为独立的学科 15世纪下半叶到18世纪中叶 正是由于改变了古代对自然事物作笼统的直观 进行了分门别类的研究 广泛地采用了仪器观察方法 实验方法 数学方法以及各种逻辑方法 各门自然科学才相继地从统一的哲学中分化出来 开始自然独立的发展 三 科学方法促进科学认识的发展 在科学研究活动中 采用什么方法和手段 始终是直接决定科学认识能否发展的关键 初期研究的障碍 乃在于缺乏研究法 科学是随着研究法所获得的成就而前进的 研究法每前进一步 我们就更提高一步 巴甫洛夫 科学方法创新例 量子论方法 20世纪以前的物理学都是以能量连续的观念和方法来考察物质运动的 这在黑体辐射问题上就遇到了不可克服的困难 德国物理学家普朗克突破传统观念 以非连续的方法处理黑体辐射谱 提出了能量间断的量子假说 爱因斯坦用量子论方法研究光电效应 创立了光量子学说 玻尔用量子论方法研究氢原子结构 提出了量子化轨道的理论 而量子论方法在原子结构研究中的彻底运用便导致了量子力学的诞生 量子论方法不仅造成了物理学革命 推动了物理学各个分支的迅速发展 而且还影响到其它学科 有力地促进了化学 生物学的进步 科学方法的突破带来了科学认识的飞跃 第三节科学方法的体系结构 科学问题是科学研究的起点科学事实是科学研究的基础科学抽象是科学研究的核心理论建构是科学研究的深化 关于科学方法的体系结构 目前有各种不同的看法在各种不同的科学方法之间是否存在着内在的逻辑结构 这种内在的逻辑性建构原则是什么 科学方法内在的逻辑性是与科学认识的规律和科学研究的程序相一致的 是从低级到高级 从简单到复杂的序列 可划分为经验层次和理论层次 一 科学问题是科学研究的起点 科学始于问题 科学是探索未知世界的活动 科学问题则是科学探索的导向 驳 科学始于观察 要求研究者第一步就去 观察并记录一切事实 这一点实际上是永远无法完成的 一切事实相对于人的认识来说是一个无穷集合 研究者永远不可能穷尽一切事实 波普尔 观察总是有选择性的 通过观察可以引出问题 但观察过程总是要渗透 伴随着预设的问题 观察总是有选择性的 需要有一个较为明确的观察对象需要明确一定的任务需要带有一定的兴趣需要持有一定的观点需要怀着一定的疑问 观察要回答观察什么 为什么观察和如何观察问题 在维也纳 波普尔为了让一群学物理的学生意识到这一思想 给他们做了一个演讲 一上来 他就指令他们 拿出一张纸和一支笔 仔细地观察 并且把你观察到的写下来 学生们莫名其妙 不知道要观察什么 这就是没有问题而引起的 科学和知识增长始于问题 终于问题 与问题无关的观察和实验 往往不能在科学认识主体中引起信息效应或思维共鸣 由此 波普尔提出了一种新的科学认识活动的模式 即著名的猜想与反驳的模式 按照这种模式 科学和知识的增长永远始于问题 终于问题 库恩的观点 常规科学就是解决难题 难题就是出现了理论无法解释的现象和问题 当大量难题出现 范式 发生危机时 就需要用新的 范式 来代替旧的 范式 这时就需要发明新的理论 科学的危机 实际上就是理论结构内在矛盾的暴露 也是理论自身问题的显现 科学家在善于质疑和好奇心驱使下 对相关背景知识思考和分析中提出了科学问题 为了解答所提出的科学问题 就要通过种种手段获取科学事实 二 科学事实是科学研究的基础 科学认识的一个重要特点就是依据科学事实建立理论 并解释说明科学事实 亚里士多德 当我们知道事实后 我就探讨根据 例如 如果我们知道了太阳被遮蔽和地球运动 我们就要问他们之所以如此的原因 爱因斯坦 一个希望受到应有的信任的理论 必须建立在有普遍意义的事实之上 从来没有一个真正有用的和深入的理论果真是由纯粹的思辩去发现的 纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识 一切关于实在的知识 都是从经验开始 又终结于经验 用纯粹逻辑方法所得到的命题 对于实在来说是完全空洞的 事实是理论基础例 如果没有黑体辐射 固体比热 光电效应之类的实验事实 量子力学的概念和理论是难以建立起来的如果没有贝纳德花样 化学振荡 激光之类的实验事实 自组织理论的概念和模式也难以建立起来 事实在检验和评价中的作用 实践检验是通过观察和实验对假说及其推论进行的验证 它是假说转化为理论的基本条件 理论同经验事实的一致性 是科学家理论评价中共同遵守的基本准则 假说和理论的正确性和有效性主要是通过与科学事实相比照而进行评价的 三 科学抽象是科学研究的核心 在科学认识活动中 只有通过抽象思维才能把握自然界各种现象之间普遍的 必然的联系 从而形成科学概念和科学定律 列宁 物质的抽象 自然规律的抽象 价值的抽象等等 一句话 那一切科学的 正确的 郑重的 不是荒唐的 抽象 都更深刻 更正确 更完全地反映着自然 认识是人对自然界的反映 但是 这并不是简单的 直接的 完全的反映 而是一系列的抽象过程 即概念 规律等等的构