自然辩证法课件

1、自然辩证法概论自然辩证法概论（第（第2 2版）版）刘大椿刘大椿 主编主编第七章 由问题而发现、从假说到理论要点部分提出问题和解决问题 科学假说的创立与检验 理性准则与假说演绎方法 证明的逻辑与发现的逻辑一、提出问题和解决问题科学研究从问题开始 科学问题是指一定时代的科学家在特定的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而又尚未解答的问题。它包括一定的求解目标和应答域，但尚无确定的答案。一、提出问题和解决问题 科学问题蕴含着问题的指向、研究目标和求解的应答域。科学问题从形式上可以分为以下三类： “是什么”的问题，这类问题要求对研究对象进行识别或判定，一般具有“X是什么？”的语句形式 “为

2、什么”的问题，要求回答现象的原因或行为的目的，是一种寻求解释性的问题，例如，“为什么苹果会落地？” “怎么样”的问题，要求描述所研究的对象或对象系统的状态或过程，是一种描述性的问题，例如“太阳系的结构是怎样？”一、提出问题和解决问题 一般把问题所指向的研究对象称为“问题的指向”。 第一类问题的指向是自然界的某种可观察的实体或对象； 第二类问题的指向是现象的原因； 第三类问题的指向是对象或对象系统的状态或过程。一、提出问题和解决问题 “科学研究活动始于问题”与“认识是以时间为基础”并不矛盾。前者着眼于科学技术研究的程序，是从方法论角度提出命题；后者着眼于认识的来源，是从认识论的角度提出命题。两者

3、层次不同，但其实质却是统一的。一、提出问题和解决问题 “提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。” 爱因斯坦一、提出问题和解决问题科学问题的产生 从逻辑上讲，任何真正的问题都是在一定的背景知识下提出的。知识背景是科学家解释所观测到的现象和形成对未来的预期的依据。所有作为背景知识的科学理论都是假说，是试探性地对经验现象的解释和预言。当原有的理论不能解释新的现象和新的事实时，就产生了需要探讨的问题。例如，电子的发现与传统的原子不可分理论之间的矛盾

4、。一、提出问题和解决问题 其次，寻求经验事实之间的联系并给出统一解释，既是科学活动的基本目标，也是科学问题产生的最基本途径，又是建立科学理论或假说的最基本的出发点。科学理论或假说的最基本、最直接的目的就是寻求一定范围内的经验事实的联系和统一的解释。例如，元素周期表的发现。一、提出问题和解决问题 再者，理论内部存在的逻辑悖论或佯谬可能引出重大的科学问题。悖论或佯谬往往蕴含着重要的科学问题，它们的解决往往引起科学理论的突破性进展。例如，狭义相对论的出现就是经典物理学在以太问题上陷入困境。一、提出问题和解决问题解决科学问题的基本途径 通过进一步获取事实来回答问题 通过引入新的假说来解答问题 通过引入

5、新的概念来解决问题 一、提出问题和解决问题 科学问题一经提出 ，科学家就会通过猜测去寻求解答，或是发现新的事实，或是引入新的解释性概念。科学问题的解答没有机械的、固定的、通用的规则，甚至对同一个问题，可以有多种不同的答案。科学认识的过程就是一个不断提出问题、解决问题的永续过程。通过不断的提出问题和解决问题，科学家对世界的解释就会越来越具有合理性和人完备性。 分析： 1、什么是科学问题，科学问题的形式结构和基本问题有哪些？ 二、科学假说的创立与检验通向科学理论的必要环节 从科学活动的一般模式看，假说是通向科学理论的必要环节。恩格斯曾经指出：只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。科学假说不仅

6、是科学研究活动的基本程序之一，而且也是科学理论建立的必须的思维形式和科学方法。科学假说是科学认识活动环节中必需的重要环节。 二、科学假说的创立与检验 科学研究和科学理论的主要任务是试探性地对已有的经验和事实作出解释，并对未来的经验和事实提出预测，而科学假说是实现这种试探性解释和预测的基本的思维形式。 二、科学假说的创立与检验科学假说通常由以下几个因素构成 事实基础 背景理论（包括推理规则） 对现象本质的猜测 由猜测推演出的预言和预见 二、科学假说的创立与检验 科学假说是科学理论的可能方案。科学假说之所以重要，是因为许多规律难以直接发现，不管积累的事实有多少，本质和现象总有质的差别。例如，虽然第

7、谷积累了丰富的天文观测事实，但并不能直接从事实中发现行星运动规律和万有引力定律。 二、科学假说的创立与检验 科学假说的类型和检验 科学假说常常是针对科学问题而提出的。相应于科学问题的不同类型，假说的内容和形式也不相同。 对于常规科学问题，提出假说的目的主要在于修改、调整、扩展原初的背景知识体系。例如，麦克斯韦关于电磁波的假说，狄拉克关于正电子的假说等。 对于某些科学领域反复出现的反常问题，科学家则可能提出突破背景知识体系的革命性的理论假说。著名物理学家普朗克在20世纪初期提出的量子假说，就是一个典型的例子。 二、科学假说的创立与检验 科学假说向科学理论的转化是一个复杂的认识过程。科学实践作为检

8、验科学假说的标准，既能证实科学假说也能证伪科学假说，科学假说的检验是一个极为复杂的过程。 二、科学假说的创立与检验判决性实验 在科学发展史上，判决性实验常常被当时的科学家视为科学假说是否转化为科学理论的重要判据。所谓判决性实验，就是在对立的两个假说之间，证实哪个不具备预见性。长期以来，科学家们相信，在两个对立的假说之间，如果实验结果支持其中一个而否定另外一个，就可认为该实验在两个对立的假说中作出判决，其中一个便转化为理论。例如，1850年博科实验就肯定了光的波动说而否定了光的微粒说。二、科学假说的创立与检验 科学假说一旦经受住了实践检验，具备了解释性和预见性，就可转化为科学理论。然而，这种理论

9、是相对真理，随着科学实践的发展，它又将接受新的挑战。科学假说和科学理论之间的转化是不会终结的。分析： 2、什么是科学假说？试结合科学史具体案例分析科学假说的提出过程和检验条件。三、理性准则与假说演绎方法 科学的理性准则 在科学认识中，科学家常根据科学实践的规律和能动反映论的认识论原理，为提出假说和鉴别假说规定了一些方法论原则，这些方法论原则起着理性准则的作用，主要包括理性信念、可检验性原则、对应原则和简单性原则，它们在科学认识中具有重要的实践价值，体现了理性活动的本质特征，反映科学认识的基本性质。 三、理性准则与假说演绎方法 理性信念 理性信念包括普遍的哲学原理与普遍的科学原理两个层面。就前者

10、而言，它帮助科学家剔除非理性的假说，把那些必然通向迷性和唯心论的伪科学排斥在科学的殿堂之外。科学中普遍的、基本的理论和规律，对于提出假说和鉴别假说也起着准则作用，这是理性信念的另一个重要部分。 三、理性准则与假说演绎方法 可检验性原则 科学理论在原则上应当是可检验的。如果一个理论不仅无法在原则上被检验。而且在技术上也无法被检验，那它就不能被称为科学理论。所谓原则上不可能被检验，是指它根本没有检验蕴涵它本身不能够被检验，由它演绎推导出的命题也不能被检验。 三、理性准则与假说演绎方法 对应原则 把对应原则作为可接受性的一个标准来应用，意味着任何一个新理论或假说替代原理论或假说都应满足这两个条件：新

11、的理论或假说比原有理论具有更丰富的检验蕴涵；新的理论或假说在原理论得到充分确证的那个领域以渐近线的形式与之相一致。 三、理性准则与假说演绎方法 基本的假说演绎方法的构建 演绎理论是构造型语言的一种特殊形式，从句法学的角度看，演绎语言是不考虑符号之外意义的某种符号组合，称之为演绎体系。通常一个演绎体系由三部分构成：基础词汇；给定语言所使用的逻辑手段；通过逻辑手段从基础词汇得出的理论体系。 三、理性准则与假说演绎方法 假说演绎模型在近代科学史上的完善过程，是与牛顿创立力学体系的工作同时进行的。具体来说可分为以下几个部分： 首先，提出一个公理系统。公理系统是通过演绎组织起来的公理、定义和理论体系。

12、其次，规定一个把公理体系的命题与观测结果相联系的体系。 再次，确证用经验解释的公理体系中的演绎结果。 三、理性准则与假说演绎方法 现代假说演绎模型 20世纪以来，假说演绎结构作为最重要的演绎模型，成为科学方法论研究的焦点之一。当前最流行的演绎模型可图示如下： PHOc Hc 其意义是：某项研究从解决一个问题(P)开始，通过非逻辑或直觉的猜测，导出一个假说(H)，由此推演出必然的可观察的检验陈述(Qc)，如果证明这些陈述是正确的，就归纳出被确证的结论（Hc）。 三、理性准则与假说演绎方法 现代假说演绎模型 波普尔的演绎模型可图示如下： P1 TT EE P2 这里P1表示问题，TT表示实验性理论

13、，EE表示消除错误， P2表示新的问题。这种模型有两个特征， 反归纳主义的倾向； 间断论的观点。 分析： 3、谈谈你对判决性实验的理解。四、证明的逻辑与发现的逻辑 证明的逻辑基础 逻辑证实主义的中心问题知识的经验论证问题就是为完成辩护而设立的。经验证实是它的原则，为贯彻这个原则，须寻找一条从理论还原为经验的通道，于是便求助于对陈述的逻辑分析，利用数理逻辑的成果对所有的知识命题进行逻辑分析，以揭示这些命题的经验基础。 四、证明的逻辑与发现的逻辑 命题的意义是通过逻辑分析得以澄清，具体来说有以下三点： 1、所有有意义的认识陈述或者是分析的（否则就是自相矛盾）或者是经验的。 2、所有有意义的经验陈述

14、，原则上可以用经验来证实，也只能用经验来证实。 3、所有有意义的经验陈述都能归结为中立的直接观察语句。 四、证明的逻辑与发现的逻辑 经验原则、证实理论和还原分析方法，这些都是逻辑证实主义的真髓，是现代经验论的核心。其中的根本点，是把直接观察和语言观察作为相互竞争的理论的取舍标准。 四、证明的逻辑与发现的逻辑 发现的逻辑 一般认为，研究科学发现逻辑的任务是亚里士多德在分析后篇中提出的，即研究概念最初是怎样形成的和理论最初是如何生成的。事实上，在近代科学发展的过程中，有许多重要的哲学家和科学家都相信可以确定某些导致科学发现的规则。其中，强调经验归纳的一派认为，科学发现的逻辑就是归纳逻辑，而主张理论

15、推演的一派则认为科学发现德尔逻辑是演绎逻辑。 四、证明的逻辑与发现的逻辑 发现过程是从特殊事实到以某种方式从中归纳出的一般规律，检验发现的过程则是从定律到从中演绎出来的特殊事实的预测。因此得出结论：普遍的演绎逻辑提供了有关定律经验的规范理论的形式基础；而有关定律发现的规范则被认为需要归纳逻辑作为其基础。 四、证明的逻辑与发现的逻辑 科学发现过程中的逻辑与非逻辑问题 从创造性角度来看，科学发现的过程是一个意识和潜意识、逻辑和非逻辑交互作用的过程。当问题萦绕于心的时候，科学家就开始了一个可称为“主观模拟”的过程，他们主观地模拟周围的事物现实的或是想象的，把自己的注意力集中在特定的现象情境中，尝试通过主观模拟这一情况来获取一种内部的表达形式，首先是现象本身，而后是现象的来源等。从而找到解决问题的关键。 四、证明的逻辑与发现的逻辑 科学发现常表现为发散思维和收敛思维互补共济的过程。发散思维是针对一个有待解决的问题，沿着各种不同的方法去思考，从多角度提出解决方案的思维形式因此常常能形成一些奇思妙想，被称之为“开放式思维”。 四、证明的逻辑与发现的逻辑 为了得到新理论和新发现，科学家必需经常调整他过去的思维模式和行为习惯，