科学观与科学方法论2014

自然辩证法概论主讲人：尹长青2/2/20231南华大学计算机学院专题一：科学的本质和科学知识的构成主讲人：尹长青2/2/20232南华大学计算机学院思考：科学的本质是什么？2/2/20233科学的本质和科学知识的构成问题一科学的本质问题二科学知识的构成问题三科学的价值

2/2/20234科学的本质

1、科学的涵义及性质2、科学的本质属性3、关于科学划界的标准2/2/20235

科学的涵义及性质马克思的“科学”的含义科学是“人对自然界的理论关系”科学只有从自然出发，才是现实的科学科学是生产力、科学是特殊的社会意识形式科学具有双刃剑作用2/2/20236科学的涵义及性质1、科学是“人对自然界的理论关系”2/2/202372、感性是一切科学的基础。科学只有从自然出发，才是现实的科学科学的涵义及性质2/2/202383、科学是生产力科学的涵义及性质2/2/20239一、科学的涵义及性质4、科学是特殊的社会意识形式2/2/202310科学的涵义及性质社会存在决定反作用社会意识社会意识形态社会意识形式社会心理2/2/202311一、科学的涵义及性质5、科学是双刃剑2/2/202312科学的涵义

关于“科学”的现代观点科学社会建制文化方法2/2/202313科学自然科学社会科学思维科学科学的分类2/2/202314自然科学的分类自然科学基础理论科学技术科学工程科学2/2/202315

科学的本质属性

科学的本质属性客观性实证性通用性共享性可检验性探索性创造性2/2/202316关于科学划界的标准辩证唯物主义认为：科学伪科学可检验不可检验2/2/202317关于科学划界的标准辩证唯物主义认为：科学可检验非科学无法检验2/2/202318思考：科学知识有什么构成？2/2/202319科学知识的构成科学知识科学事实科学假说科学理论科学定律2/2/202320一、科学事实

1、科学事实及其类型2、科学事实的特点及其作用2/2/202321一、科学事实

1、科学事实科学事实：科学认识主体对客观存在的个别事物真实描述和判断例如：“这块铀矿石具有放射性”2/2/202322一、科学事实

2、科学事实的特点及作用特点：具有可重复性、渗透着理论、比较系统、有相对独立性作用：是形成科学概念、科学定律、科学假说，建立科学理论的基础

2/2/202323二、科学定律

1、科学定律及其特征

反映自然界事物、现象之间的必然性关系的科学命题可分为经验定律和理论定律

2/2/202324三、科学假说科学假说：根据已经有的科学知识和新的科学事实，对所研究的问题作出的猜测性说明和尝试性解答2/2/202325四、科学理论

科学理论：是系统化了的科学知识，是关于客观事物的本质及其规律性的相对正确的认识，是经过逻辑论证和实践检验并由一系列概念、判断和推理表达出来的知识体系2/2/202326四、科学理论

科学理论的形成：在观察与实验的基础上，运用理性的方法（比较、分析、综合、归纳与演绎、溯因与类比等方法）整理感性材料，从而形成起来的2/2/202327四、科学理论

科学理论的基本元素：基本概念基本原理或定律逻辑结论2/2/202328

科学知识之间的关系科学事实是科学知识体系的出发点和归宿科学定律是构成科学理论的基础科学假说是科学理论的过渡形式科学理论是科学成果的系统体现2/2/202329思考：科学有无价值？2/2/202330科学价值

一、科学价值二、科学精神2/2/202331一、科学价值

1、价值与科学价值价值：是客体的属性满足主体需要的关系范畴科学价值：是科学对个人与社会的作用和意义，是指现实的人同满足其需要的科学的属性之间的关系2/2/202332一、科学价值

2、科学的内在价值科学的内在价值：求真、客观与人文关怀的科学精神；怀疑、批判与创新的科学思想，从实际出发、实事求是的科学方法。这是科学文化的核心2/2/202333一、科学价值

3、科学的社会价值物质价值和精神价值对物质文明的发展有巨大促进作用推动人类精神文明的进步

2/2/202334二、科学精神

科学价值的核心是科学精神

科学精神：即从科学研究的过程和成果中显示出来的科学本身独有的一种精神气质，以及与之相应的科学思想、科学方法

2/2/202335二、科学精神

1、求真务实精神2、有条理的怀疑精神3、开拓创新精神

2/2/202336观看视频袁隆平探讨科学精神2/2/202337观看视频袁隆平探讨科学精神2/2/202338专题二：科学认识的形成科学问题的提出

科学事实的获取

科学假说的形成2/2/202339思考科学研究从何开始？从科学问题始2/2/202340科学问题是科学研究的起点

1、科学研究从科学问题的提出开始2、科学问题的主要来源2/2/202341科学问题是科学研究的起点

科学问题：是指科学认识过程中需要回答而在当时的知识背景下无法解决的矛盾2/2/202342一、科学问题是科学研究的起点

“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”…标志着科学的真正革命。”2/2/202343科学问题是科学研究的起点

实践问题科学知识科学理论科学假说科学定律科学事实2/2/202344科学问题来源事实间联系理论间分歧社会需求理论内部矛盾理论与事实的矛盾科学问题是科学研究的起点2/2/202345

科学问题的主要来源

第一、从寻求事实之间的联系提出问题如：铜能导电、铁能导电、金能导电…产生问题：“莫非金属能导电？2/2/202346

科学问题的主要来源

第二、从理论与事实之间的矛盾发现问题如：牛顿力学理论不能解释水星近日点进动2/2/202347

科学问题的主要来源

第三、从某一个理论内部的矛盾中产生问题如伽利略推翻亚里士多德关于物体下落速率与物体重量成正比的理论2/2/202348

科学问题的主要来源

第四、从不同理论之间的分歧中发现问题如天文学中地心说与日心说的分歧2/2/202349

科学问题的主要来源

第五、从社会需求与已有生产技术手段的差距上发现问题如杂交水稻2/2/202350科学问题的选择1、选题的重要意义2、选题的基本原则2/2/202351

选题的重要意义

选题的重要性：科研选题是科学研究的起始步骤，它关系到科研的目标、方法、水平和价值2/2/202352选题的基本原则

科学性原则社会需求原则创新性原则可行性原则2/2/202353科学事实的获取一、观察与实验是获取科学事实的基本方法二、模拟实验中模型方法的应用三、观察实验中重要的认识论问题2/2/202354观察与实验是获取科学事实的基本方法

获取科学事实基本方法观察实验2/2/202355科学观察的特点和功能科学观察：是人们有目的、有计划地利用自己的感官认识和描述各种自然现象，获取经验知识的基本手段2/2/202356科学观察的基本原则第一、坚持观察的客观性第二、坚持观察对象的全面性2/2/202357科学实验的特点和功能

科学实验：是人们根据研究的目的、利用科学仪器、设备，人为控制或模拟自然现象，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下获得科学事实2/2/202358观察实验中重要的认识论问题1、观察与理论的对立观点

理论与观察“中性观察”观点（培根）“观察渗透理论”（波普尔）

2/2/202359观察实验中重要的认识论问题

1、观察与理论的关系“观察渗透着理论”的观点更合理，也更合乎实际“观察渗透着理论”并没有取消观察的客观性2/2/202360观察实验中重要的认识论问题2、微观领域中仪器的影响问题在微观领域中，实验仪器对微观客体状态的影响（干扰）很大，但对微观客体的观察具有客2/2/202361观察实验中重要的认识论问题3、观察实验中的偶然性在观察领域里，机遇只偏爱那种有准备的头脑2/2/202362科学假说的形成一、假说的形成与科学问题的解答二、经验型假说的形成方法三、原理型假说的形成--溯因方法（猜想、试错）2/2/202363一、假说的形成与科学问题的解答2、假说形成的基本条件一致对应性可预测性可解释性2/2/202364二、经验定律型假说的形成方法1、经验定律型假说的特点及类型2、经验定律型假说是概括的成果3、数理统计方法在概括中的应用2/2/202365二、经验定律型假说的形成方法

1、经验定律型假说的特点及类型

经验定律是对某类现象共同性质和特征或若干类现象之间因果联系的普遍化描述如：元素周期律2/2/202366二、经验定律型假说的形成方法

2、经验定律型假说是概括的成果从经验概括定律概括经验概括是以不完全归纳方式进行的2/2/202367二、经验定律型假说的形成方法

3、数理统计方法在概括中的应用有些经验定律是统计性的，这类经验定律型假说的提出，主要应用统计概括的方法

如孟德尔的遗传定律2/2/202368三、原理定律型假说的形成1、原理定律型假说的特点2、溯因方法与猜想3、理论模型的应用2/2/202369三、原理定律型假说的形成

原理定律

对事物内部必然联系的反映或解释。它寻求的是对经验定律的解释（说明“为什么”）

2/2/202370三、原理定律型假说的形成原理定律型假说的特点经验定律能够说明相关的科学事实原理定律能够解释经验定律

2/2/202371三、原理定律型假说的形成溯因方法与猜想原理定律型假说试图解释事物深层的运行机制，将事物表面的运动归结为“内部的现实运动”只能被设想、猜测2/2/202372三、原理定律型假说的形成2、溯因方法与猜想相关的经验定律L；若H（原理定律型假说），则L可被解释，所以，有理由认为H为真2/2/202373三、原理定律型假说的形成3、理论模型的应用理论模型是在一定的经验认识的基础上，经过分析、抽象、综合、现象类比等复杂的思维加工而得到的，它们采取的是概念、判断、符号、图表、公式、方程等表现形式2/2/202374专题三：科学理论的创立主讲人：尹长青2/2/202375南华大学计算机学院思考：

创立科学理论的思维过程是什么？

创立科学理论的思维方法、思维形态是什么？2/2/202376

科学理论的创立一创立理论的思维过程一创立理论的思维形态一创立理论的思维方法二创立理论的语言2/2/202377创立科学理论的思维过程

一、准备阶段----问题的提出二、酝酿阶段----问题的求解三、豁朗阶段----问题的突破四、验证阶段----问题成果的证明和检验2/2/202378创立理论的语言

一、科学理论与科学语言二、科学语言与科学理论的创立三、科学语言的形式化—人工语言2/2/202379

科学语言与科学理论的创立科学理论科学概念科学定律逻辑与数学2/2/202380科学语言与科学理论的创立科学语言基本的科学术语基本的科学命题逻辑演算与数学演算2/2/202381科学语言与科学理论的创立

例如牛顿力学理论体系（1）四个基本概念。用时间、空间、质点、力四个术语来表达。（2）四条运动定律。惯性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律和万有引力定律，用四个基本命题来表达。（3）基本方法。数学方法（微积分运算）、逻辑方法（逻辑推理）和实验方法（归纳推理）2/2/202382

归纳与演绎归纳：从个别到一般演绎：从一般到个别关系：归纳是演绎的基础，演绎则为归纳确定合理性和方向，二者相互渗透、相互转化2/2/202383

分析与综合分析：把研究对象的整体划分为各个要素、部分、方面、层次、环节并加以认识的思维方法综合：在分析的基础上，将人们对研究对象各个要素、部分、方面、层次、环节的认识整合起来，一形成对研究对象统一整体认识的思维方法2/2/202384

抽象与具体抽象：抽出共同的本质具体：感性具体理性具体感性具体抽象理性具体2/2/202385

逻辑与历史历史：历史的指客观现实的历史发展过程逻辑：历史发展过程在思维中概括的反映逻辑的分析要以历史发展为基础，逻辑与历史相统一2/2/202386创立理论的思维形态一、抽象思维与形象思维二、收敛思维与发散思维三、顿悟——直觉与灵感四、创新思维2/2/202387抽象思维与形象思维

抽象思维以概念为基本要素，是在概念及其判断的基础上进行的推理形象思维以意象为基本要素，是在意象及其联想（想象）和典型化的基础上进行的推理2/2/202388抽象思维与形象思维

抽象思维通常是线性的、串行的，形象思维通常是非线性的、并行的在科学思维中，抽象思维和形象思维是相互补充、相互渗透、相互转化、相互交替、相互促进的2/2/202389

收敛思维与发散思维

收敛思维在解决问题的过程中，思维能尽可能利用已有的知识和经验，把众多的信息逐步引导到条理化的逻辑系列中去，从所接受的信息中产生逻辑的推论2/2/202390

收敛思维与发散思维

发散思维

发散性思维：解决问题时，思维能不拘一格地从仅有的信息中尽可能扩展开去，朝着各种方向去探寻各种不同的解决途径和答案2/2/202391

顿悟—直觉与灵感

直觉在已有知识和经验的基础上不受某种固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本质2/2/202392

顿悟—直觉与灵感

灵感

主体对反复思考而尚未解决的问题，因某种偶然因素或潜意识信息启发而得到突然顿悟的心理状态2/2/202393

创新思维

创新思维的主要形式：意象思维和发散思维以及直觉与灵感，在创新过程中运用更多的是类比与联想和思想模型2/2/202394专题四：科学理论的评价和检验第一节科学理论的逻辑评价第二节科学理论的实践检验2/2/202395思考如何评价科学理论？如何对科学理论进行实践检验？2/2/202396

科学理论的评价和检验

科学理论必须具备的两个基本条件经验条件：必须反映“各种经验事实之间的联系，这种联系使我们能够根据那些已经经验到的事实去预见以后发生的事实”2/2/202397第七章科学理论的评价和检验

科学理论必须具备的两个基本条件逻辑条件：用数量上尽可能少的、逻辑上互不相关的假设为基础建立起来的理论体系2/2/202398科学理论的逻辑评价

一、相容性评价二、自洽性评价三、简单性评价2/2/202399

相容性评价

如果从新理论T2可以推出公认的理论T1或者从T2推不出与T1相矛盾的推论那么T2与T1就是相容的2/2/2023100

自洽性评价

自洽性评价：分析理论内部是否自相矛盾，即分析理论内在逻辑的完备性2/2/2023101

简单性评价

科学理论的简单性：理论体系所包含的彼此独立的基本概念和基本定律尽可能少

逻辑基础简单，不是内容简单2/2/2023102

简单性评价

逻辑简单性的作用：①包含的信息量较大，因而有更大普遍性②往往具有更大的可否证性（更普遍，包含更多的经验内容——所指对象更多）③是一个美学原则2/2/2023103科学理论的实践检验一、对应规则与检验蕴涵二、确证三、否证四、判决性检验五、科学理论评价和检验的复杂性2/2/2023104对应规则与检验蕴涵对应规则：科学理论语言中最基本的是术语，有的是观察术语，有的是理论术语，可以通过一定的操作，是它们之间相互对应起来，这种操作就是对应规则2/2/2023105对应规则与检验蕴涵单称经验命题（可以直接与经验比较，如“这只天鹅是白色的”）全称经验命题（无法直接与经验比较，如“所有的天鹅是白色的”）2/2/2023106对应规则与检验蕴涵全称命题（“所有的天鹅是白色的”）单称陈述（“这只天鹅是白色的”）（检验蕴涵）2/2/2023107确证通过检验蕴涵确证一个理论命题用公式表示就是：如果t为真，则p亦为真p为真t为真或者为假2/2/2023108确证确证实际上是新观察到的证据对理论的支持，包括四方面：1、证据的数量2、种类3、精确4、创造性2/2/2023109否证

否证：检验蕴涵与经验命题不一致否证公式：如果t为真，则p亦为真p为假t亦为假2/2/2023110判决性检验

对于两个相互竞争的理论，科学家们往往设计出所谓的判决性检验，来决定假说的取舍2/2/2023111判决性检验

在很多情况下，判决性实验对于两个相互对立的理论并不能最终决定孰是孰非，但是可以支持一个而不利于另一个2/2/2023112科学理论的评价与检验的复杂性1、这种复杂性是由于观察的易谬性2、这种复杂性来自科学理论的复杂结构2/2/2023113科学理论的评价与检验的复杂性3、这种复杂性还在于评价和检验受制与评价者和检验者的社会环境和个人因素4、这种复杂性还在于科学共同体从表述方式及社会形象方面对科学理论的确认2/2/2023114专题五：科学理论的发展第一节科学理论的累积式发展观第二节科学理论的否证式发展观第三节科学理论发展的社会历史观2/2/2023115思考科学理论发展的模式有哪些？2/2/2023116科学理论发展观的三种模式科学理论发展观累积式发展观否证式发展观社会历史观2/2/2023117科学理论的累积式发展观一、古典归纳主义的累积发展观二、逻辑实证主义的累积发展观三、理论的应用、调整和修改2/2/2023118逻辑实证主义的累积发展观知识就是力量“如果你把快乐告诉一个朋友，你将得到两个快乐;而如果你把忧愁向一个朋友倾吐，你将被分掉一半忧愁.”

培根2/2/2023119逻辑实证主义的累积发展观

“读史使人明智，读诗使人聪慧，演算使人精密，哲理使人深刻，论理学使人有修养，逻辑修辞使人善辩

2/2/2023120古典归纳主义的累积发展观古典归纳主义认为，作为科学基础的是关于经验事实的命题，科学研究是通过归纳程序去发现一般原理，如此逐步地上升到最基本的原理2/2/2023121古典归纳主义的累积发展观科学的进化如同支流汇合成江河--惠威尔（英）[1794-1866]2/2/2023122逻辑实证主义的累积发展观①科学理论是从少数几个基本概念与基本假设出发，用数学演绎与逻辑推理，推演出一系列命题2/2/2023123逻辑实证主义的累积发展观②科学理论中的命题只有通过经验证实，证明它们同我们的各个单独的经验相符合才能成立2/2/2023124逻辑实证主义的累积发展观③科学理论是通过新的经验事实的证实而不断地朝前发展的2/2/2023125逻辑实证主义的累积发展观明确地把可证实性作为“科学的”划界标准，作为“命题有（科学）意义的”标准逻辑实证主义2/2/2023126逻辑实证主义的累积发展观经验理论经验2/2/2023127逻辑实证主义的累积发展观科学进步表现理论确证、应用确证理论被新理论包容2/2/2023128逻辑实证主义的累积发展观科学理论的累积发展就是理论的不断应用、调整和修改2/2/2023129逻辑实证主义的累积发展观哥白尼预见金星有盈亏、恒星周年视差，伽利略、斯特鲁维确证“日心说”：地球等行星绕太阳运动哥白尼“塔的证据”伽利略“惯性”2/2/2023130逻辑实证主义的累积发展观科学知识增长的特征：来自对经验事实的归纳，科学发展即通过归纳获得的科学知识的不断增加2/2/2023131逻辑实证主义的累积发展观科学发展是一个渐进积累的直线发展过程，其中没有渐进的中断，没有革命2/2/2023132逻辑实证主义的累积展发观逻辑实证主义的累积发展观曾长期统治科学界和哲学界，它勾画了一幅积累式的科学发展图景，从一个侧面反映了科学不断进步的总趋势2/2/2023133逻辑实证主义的累积展发观缺陷：忽视了科学中的革命，因而不能解释人们是怎样提出逻辑上和传统理论不同的革命性新理论2/2/2023134科学理论的否证式发展观一、理论的可否证性三、科学的成长与进步二、科学发展的可否证模式2/2/2023135科学理论的否证式发展观

可证伪性是科学的不可缺少的特征，科学的增长是通过猜想和反驳发展的，理论不能被证实，只能被证伪——波普尔2/2/2023136科学理论的否证式发展观

波普尔的科学发展的模式问题P1→试探性理论TT→排除错误EE→提出新的问题P2

2/2/2023137理论的可否证性

可证实科学知识与经验相符合可否证科学知识与经验不相符合科学知识可检验2/2/2023138理论的可否证性

把否证原则作为科学与非科学的分界标准是基于全称陈述与单称陈述之间逻辑关系的不对称2/2/2023139科学发展的可否证模式

①把科学看作一个永不止息的动力学系统，强调从动态角度解释科学知识增长的机制，开动态研究科学发展模式的先河2/2/2023140二、科学发展的可否证模式

②把问题看作科学认识的起点和动力，科学就是在不断提出问题不断解决问题中发展的2/2/2023141科学发展的可否证模式

③强调发挥思维的能动作用，主张在科学探索中要大胆猜测，反对狭隘的经验论。这对鼓励创造性思维、推动科学发展有重要意义2/2/2023142科学发展的可否证模式

④强调革命的批判的精神，认为科学只有在不断批判、不断否定中才能前进，勾画了一幅科学知识在矛盾中发展的途径2/2/2023143科学的成长与进步科学进步有两方面的标志：一方面：理论的可否证度另一方面：理论确证度的增加2/2/20