专题三科学观与科学方法论(简)

专题三

科学观与科学方法论

第一节科学的本质第二节科学认识的形成“科学”词义的来源:19世纪下半叶，日本明治时代启蒙思想家福泽瑜吉首次把Science译为科学（分门别类加以研究的学问）。1893年，康有为最早将“科学“一词引进中国。随后，梁启超在《变法通议》中，严复在《天演论》中，都使用了”科学”一词，将科学研究机构译为“格致大馆”。从此科学一词便在我国广泛使用。

第一节科学的本质

科学的本质是科学观和科学认识论的核心，也是科学哲学中争议最大的问题之一。事实上，对于科学本质的观点也是在不断发展的。英国著名的自然科学史学家W.C.丹皮尔在他的《科学史及其与哲学和宗教的关系》（1949）的绪论中，对科学一词开章作出了阐述：什么是科学？拉丁语词Scientia，就其最广泛的意义来说，是学问或知识的意思。但英语词“science”却是naturalscience（自然科学）的简称，虽然最接近的德语对应词Wissenschaft仍然包括一切有系统的学问，不但包括我们所谓的science（科学），而且包括历史、语言学及哲学。所以，在我们看来，科学可以说是关于自然现象的有条理的知识，可以说是对于表达自然现象的各种概念之间的关系的理性研究。什么是科学？达尔文：科学就是整理事实，以便从中得出普遍的结论。伏尔科夫：科学本身不是知识，而是产生知识的社会活动，是一种社会生产布莱克特：所谓科学，就是国家出钱来满足科学家的好奇心

J•贝尔纳虽然没有对科学给出严格的定义，但还是从多方面作出了自己的概述：

“科学可作为（1）一种建制；（2）一种方法；（3）一种积累的知识传统；（4）一种维持或发展生产的主要因素；以及（5）构成我们的诸信仰和对宇宙和人类的诸态度的最强大势力之一。”

可见，他把科学看作是：组织人们去完成一定社会任务的体制；发现自然界和社会的新规律的方法；积累起来的知识体系和传统；发展生产的主要因素；新思想、新世界观的来源。科学研究的程序选题：始于科学问题；获取科学事实：按课题的需要收集和整理事实材料；进行思维加工：基于已有的材料，进行科学抽象，形成科学假说；验证：对已形成的假说进行检验；建立理论体系：形成严密的逻辑体系第二节科学认识的形成科学问题的提出科学事实的获取科学抽象－科学思维科学假说的形成科学理论的创立一、科学问题及科研选题科学问题是科学研究的指向，是科研主体从事科学活动的起点；1、科学问题的提出（1）科学问题科学问题主体在当时知识背景下提出的关于科学认识和实践中需要解决而又未解决的矛盾,包含着一定的求解目标和求解范围,但尚无确定的答案。德国数学家希尔伯特在20世纪一次国际会议上提出数学研究的23个问题，对本世纪数学研究起到了重要的推动作用。

“我们必须知道，我们必将知道。”

注意：科学问题是历史时代的产物。问题与科学问题；科学问题与伪科学问题爱因斯坦——“提出一个问题往往比解决一个问题更加重要。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。”

海森堡——“提出正确问题标志问题解决了一大半。”美19名科学家提出21世纪11大科学难题11（1）何谓暗物质（2）暗能量的性质（3）宇宙的起源（4）爱氏引力论是否定论（5）中微子质量（6）高能粒子束原理（7）质子稳定性（8）高密高温下的物质新形态（9）元素的组成细节（10）有否额外时空维度（11）描述中子星、射线的新理论（2）科学问题的来源实践与理论的矛盾:原理论难解释新现象；同一事实进行多方面观察、实验，其结果无法给予统一解释。理论内部的矛盾:理论的推论中证明了两个矛盾命题理论中有悖论；从理论中能推出它不能成立的结论佯谬。不同理论、学派之间的矛盾:不同学派运用不同理论；不同学科领域的不同理论解释。社会需要而现有技术不能满足需要的矛盾。（二）科研选题1、科研选题是对科学问题的系统思考和深入的结果，它具有明确的问题结构、研究方法的描述、研究程序的说明、研究价值和意义的展望等，是科研活动实际过程的真正起点。科学学创始人贝尔纳：“课题的形成和选择，无论作为外部的经济要求，抑或作为科学本身的要求，都是研究工作中最复杂的一个阶段，一般来说，提出课题比解决课题更困难……所以评价和选择课题，便成了研究战略的起点。”（1）科研选题的意义A、选题是研究工作的首要步骤和战略起点，在科研活动中占有举足轻重的地位。B、选题直接关系到研究工作的进展速度、成果的大小甚至成败。C、提出有创建性的课题，能加速科学发展。D、科研选题还与研究人员的成才有重大关系科研选题的基本原则需要性(与社会、经济发展密切联系,或是与学科发展本身需要密切联系；）创造性(科研是探索性工作,本质上要求创新,其生命在于创新)科学性(有一定的科学理论、事实的依据,把选题置于当时背景条件下,使之成为科学上可成立和探索的问题)可行性（与主客观条件适应,据已有条件或努力创造条件,取得预期或一定成果)科研选题还应注意选题的方法和艺术1、要勇于提出自己的见解；2、善于抓住两门或几门学科相互接触的交叉点和结合点，延伸自己科研的领域和视野；3、敏锐地抓住研究中意外出现的机遇，调整课题、转向进攻，及时调整思路；4、善于抓住矛盾，从中发现问题，制定课题；5、学会站在“巨人肩上”制定课题；6、善于把握学科发展动态和趋势，在各学科前沿选择课题；7、善于接近哲学、文学的预见和科学幻想的启迪在克林顿时代，著名的国家基础信息计划、人类基因组计划和纳米创新计划，不仅对科技，而且对经济社会发展产生了巨大的推动和影响。布什时代，注意力由于9.11原因转移到了反恐上，在科技政策上更多的关注本土安全跟所谓的国家防御问题。但是他也提出生物探空计划，希望经过15年到20年的努力，把人送到火星。二、科学事实1、所谓科学事实，是指人们通过观察和实验所获得的经验事实，是经过科学整理和鉴定的确定事实。客观事实：在时空中实际存在着的事件、现象和过程。在人们的意识之外，不依赖于人们的意识而独立存在。

客观事实与科学事实但是，客观的事件和现象会随着观察和实验过程的结束而消失，怎样才能长期保持事实，把它们纳入科学认识的系统中并在理论中加工它们呢？这就需要对事实进行陈述和判断。所以，科学事实既不是客观事实本身，也不是所学理论，而是科学与客观事实的结合。特点：⑴内容是客观的⑵形式是主观的科学事实是科学研究的基础。苏联生理学家巴甫洛夫：“不管鸟翼是多么完美，但如果没有空气，它是永远不会飞翔高空的。事实就是科学家的空气。你们不凭借事实，就永远不会飞腾起来。”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辨去发现的。——爱因斯坦科学事实一般分为两类：事实Ⅰ：客体与仪器相互作用结果的表征，如观测仪器上所记录和显示的数字，图像等；事实Ⅱ：对观察实验所得的结果的陈述和判断。如，“X射线不改变铀的状态。”科学事实满足的条件

1．可重复性:科学事实应该可重现

2．精确性与系统性:科学事实应该比较系统精确

3．个别性:科学事实应当是个别存在陈述。如：“铀具有放射性”；水分子由二个氢原子和一个氧原子构成；“一只鸡吃了含农药的食物3小时以后中毒死了。”又如：整个宇宙都在膨胀着；生物都有新陈代谢;所有微观客体都具有波粒二象性等，为普遍性陈述,应视为科学事实加工提炼之后做出的理论论断。

科学事实的作用科学事实是形成科学概念、科学定律、科学假说、建立科学理论的基础。科学事实是对科学假说和科学理论进行评价的基本手段。2、科学事实的获取两种途径：直接途径：科学观察与科学实验是获取科学事实的最基本手段和方式；间接途径：文献调研李约瑟难题

李约瑟先生在研究中国科学技术发展史的过程中，提出了这样一个问题，就是在公元前二世纪至公元十五世纪，中国在自然科学及运用方面，远胜于西欧，但是近代科学为什么不是从处于世界领先地位的中国古代文明中演绎出来，而是在文明程度相对落后的十五世纪的欧洲诞生呢？这就是学术界所说的“李约瑟难题”。

（1）科学观察科学观察是人们为了认识事物的本质和规律，通过感觉器官或辅之以仪器，有目的、有计划地对自然现象在自然发生的条件下进行考察的一种方法。特点：一种感性活动；一种有目的、有计划的活动；对于自然状态下客体的感知和描述。观察方法的局限性

A、只能直接发现对象的现象，而不能直接发现对象的本质；B、不能直接观察到所有研究的现象；

案例：错误百出的观察报告

在一次国际心理学会议上，突然冲进两个人，后面的人拿着枪追赶前面的人。两人在会场中追逐，突然一声枪响，两人又一起冲出门去。事情发生的时间前后不过二十秒钟。

会议主席让所有与会者写下他们目击的经过。整个事件其实是预先安排好的，并全部被录影。结果，在上交的四十篇报告中，没有一个人的记载是完全正确的。其中只有一篇错误率少于20%，有十四篇的错误在20%—40%之间，十二篇的错误率在40%—50%之间，十三篇的错误在50%以上。而且许多报告的细节是臆造出来的。（2）科学实验

科学实验是人们根据一定科研目的,用一定物质手段(科学仪器和设备),在人为控制或模拟客观对象的条件下考察对象，从而获取科学事实的一种基本方法。特点：可以简化和纯化自然现象；可以强化和激化研究对象；可以再现或重现自然过程。与观察方法比较：

1）更能发挥人的主观能动性。其最大特点是在变革自然中认识自然。

巴甫洛夫形象比喻；“实验好像把各种现象拿在自己的手中，并时而把这一现象，时而把那一想象纳入实验的进程，从而在认为简化的组合中确定现象间的真实联系。换句话说，观察是搜集自然现象所提供的东西，而实验则是从自然现象中提取他所愿望的东西。

2）更能获得大量、精确和可靠的科学事实，更能深刻地揭示事物的本质和规律。观察实验中的认识论问题

（1）观察和理论的关系：古典经验主义的“纯观察说”历史主义的“观察渗透理论”

古典经验主义的“纯观察说”“纯观察说”代表人物是英国哲学家培根和洛克。培根认为科学观察是一种纯粹的感官反应活动，它不受任何理论因素的影响，在观察中应该要排除任何理论的影响，纯粹客观地进行观察。洛克认为观察是消极、被动的反应过程，观察过程就是人们对客体的感觉过程。局限：把观察等同于纯粹的生理反应过程，而看不到科学观察更重要的一面，即它是一种认识活动过程，有其复杂的认识论机制。历史主义的“观察渗透理论”

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“观察渗透理论”，是美国科学哲学家汉森在《发现的模式》（1958）一书中提出的著名命题。科学观察受到观察者理论的影响和支配，不同理论观点的人可能对同一对象形成不同的观察结果。有伤风化！真美！一个残废！

观察之所以渗透着理论，因为：观察不仅是接受信息的过程,也是加工信息的过程,所以必然与观察者的知识背景乃至生活经验、心理定势相联系,不同的观察者对同一过程可能会得出不同的结论。观察陈述是用科学语言表述出来的，而科学语言总与特定的科学理论联系着。为什么？检查X光片最初医学系的学生只能注意到荧光屏上有一些影迹。一开始他完全迷惑不解，看不到专家们讨论的东西。最终，经过系统学习，他就会看到生理变异，病理变化以及慢性传染病、急性病的症候。“是理论决定我们能够观察到的东西”，“只有理论，即只有关于自然规律的知识，才能使我们从感觉印象推论出基本现象。”

——爱因斯坦（2）观察实验中的机遇科学研究中由于意外事件导致科学上的新发现，称为机遇。机遇最大的特点就是意外性。完全意外与部分意外。A、完全意外性，研究目的是为了发现现象A，但却意外发现一种完全不同于A的现象B，而且B比A更有价值。如，瑞士化学家肖班在厨房里利用纤维素作原料合成巨分子实验时，弄洒了一瓶硫酸和硝酸的混合物，他抓起棉围裙去擦，再放到炉子上烤，不料围裙着起火来，烧得干干净净，但是没有发生浓烟。受这一意外的启示，发明了威力巨大而又无烟的烈性炸药。“有心栽花花不开，无心插柳柳成荫”B、部分意外性，指结果是意料之中的事情，但发现这一现象的方式、时间或场合确是意外的。

如古德意尔橡胶硫化技术的发明，就是在实验过程中不小心把橡胶和硫磺的混合物掉在火炉上，出乎意料地发现这种混合物的良好性能。

“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”

机遇产生的根源：

1）客观根源：自然界本身是偶然性与必然性的对立统一。机遇表现为偶然性，但他背后却隐藏着自然规律的必然性。

2）认识论根源：来源于主体的目的性与客体的复杂性之间的矛盾。如何捕捉机遇？

“在观察的领域里，机遇只偏爱那种有准备的头脑。”

——法国化学家和微生物学奠基人巴斯德“有准备的头脑”？？具有严谨诚实的科学态度——留心意外事件，对新现象抓住不放，追究到底；具有敏锐的观察能力和识别能力；具有娴熟的理论分析能力和观察实验的实际经验。尼科尔：“机遇只垂青那些懂得怎样追求它的人。”

现代科学积累了与日俱增的、数量庞大的经验材料，如何从经验层次的认识上升为理论层次的认识，是哲学家和科学家们十分关心的重大问题。三、科学抽象马克思：“如果事物的表现形式和事物的本质会合而为一，一切科学就都成为多余的了”

1、科学抽象的内涵

含义：在思维中对同类事物去除其现象的、次要的方面,抽取共同的、主要的方面,从而做到从个别中把握一般,从现象中把握本质的认知过程。

科学方法，一般是指科学认识主体在探索自然现象、自然过程及揭示自然规律活动中所应用的方法。

2、科学方法科学方法的层次性第一个层次是各门自然科学中的特殊研究方法。(如光谱分析法,催化方法等)第二个层次是整个自然科学的认识和方法。(如观察实验,逻辑方法,假说方法,数学方法等)第三个层次是自然科学、社会科学和思维科学普适的方法。(如从实际出发,调查研究,实践是检验真理的唯一标准等)科学方法的两大类别

经验认识的方法：观察和实验方法理论思维的方法：逻辑思维方法和非逻辑思维方法科学研究方法的历史演进

（1）以直观思辨方法为主的时期古代（公元前—15世纪末）：简单、直接的观察；思辩地概括和猜测同时实验方法和数学方法开始萌芽。这一时期，科学方法的最高成就体现在亚里士多德的《工具篇》、欧几里德的《几何原本》、德谟克利特的《论逻辑》等著作中。(2)以实验和分析方法为主的时期:近代（16世纪—19世纪中叶）伽利略：倡导实验方法和数学方法；弗朗西斯·培根:创立了近代前期的实验科学方法论和近代归纳法（轻视演绎法和数学）笛卡尔：创立以数学为基础、演绎法为核心的科学方法论（轻视归纳法）（3）分析方法和综合方法并重的时期：19世纪下半叶至20世纪初）：

自然科学从分门别类的研究到阐明过程间的联系；静止地分析现成的事实到考察自然过程的变化和发展。因此，科学方法也从观察、实验方法发展为综合整理；从实验、分析方法进入在实验、分析基础上进行理论综合的时期。（4）综合、系统思维方法时期：从20世纪40年代开始观察、实验与理论思维密切结合；科学方法的相互渗透和移植，产生了跨学科的研究方法；产生了控制论、信息论、系统论、耗散结构理论、协同学、突变论等等新的理论和方法。特点：突出了理论思维的能动性，强调整体性和综合性。伴随着科学的历史发展，人类认识自然的研究方法经历了从朴素整体综合到分析再到系统整体综合的辩证发展过程。方法的重要性巴甫洛夫：“初期研究的障碍，乃在于缺乏研究方法。有了良好的方法，即使是没有多大才干的人也能作出许多成就。如果方法不好，即使是有天才的人也将一事无成。”爱因斯坦:

A=X+Y+Z

成功=劳动+方法+少说空话方法的重要性

“科学中难能可贵的创造性才华，由于方法拙劣可能被削弱，甚至被扼杀；而良好的方法则会增长、促进这种才华。”

—贝尔纳卡尔·萨根（C.Sagan）：

科学家为什么应该普及科学“我们是能思考的生物。这正是我们的长处所在。我们不如其他动物跑得快、会伪装、善于挖洞、长于飞翔和游泳。但我们善于思考。并且由于有双手，我们善于建造。这是我们的特殊天赋，也是人类延续的主要原因。如果我们仅自己最明智地运用这些能力而没有鼓励他人运用，那就否认了我们人类善于思考的天生权力。因而我认为没有被鼓励着去积极思考的人是不幸的。”4、理论思维方法的基本形式：逻辑思维方法非逻辑思维方法逻辑与非逻辑思维方法逻辑思维方法，是指主体在科学认识过程中借助于概念、判断、推理等思维形式，遵循一定逻辑规则而揭示事物本质或规律的理论思维或抽象思维方法，是最普遍、最基本的科学思维方法。非逻辑思维方法是指不受固定逻辑规则等制约的间断与跳跃式、突发与创造性的思维方式。逻辑思维：演绎－归纳、公理化方法、分析－综合、类比、非逻辑思维：想象、灵感、直觉演绎方法演绎是从一般原理推论出个别或特殊事物及其结论的过程。个别一般亚里士多德演绎的三段论：大前提，小前提，结论大前提：已知的一般原理或一般性的假设；

小前提：研究的特殊场合或个别事物的判断；

结论：从一般的已知的原理或假推出的对于特殊场合或个别事物的判断；如：凡人皆会死，张三是人，张三也会死。水果都含有维生素梨是水果梨含有维生素。演绎法在科研中的作用解释事实或预见事实:从理论命题推导出事实命题，或解释已知事实，或是预见未知事实。发展假说和理论：通过演绎从假说和理论中推演出一个可以与实验相对比的具体结论，通过实验的验证推翻或证实理论的正确或错误。演绎方法的局限性它只适合于已有理论的证明和推演。

归纳方法从个别或特殊事物概括出共同本质或一般原理的逻辑思维方法，在逻辑上叫做归纳推理。个别一般培根完全归纳与不完全归纳完全归纳：通过考察某类事物中全部个别事物，包括其属性、类型、特征后，概括抽象出这类事物的一般性特征结论的认识方法。不完全归纳：根据一类事物中的部分对象具有(或不具有)某种属性，从而得出该类事物所有对象都具有(或不具有)某种属性的思维方法。

不完全归纳论证把有关某一特定种类的某些事情的命题，推广到有关该类的所有事情的命题，从而超出了前提所蕴含的内容。长角的动物都是食草动物。羊是食草动物牛是食草动物鹿是食草动物羊、牛、鹿……都长角…………归纳方法的作用

①从事实材料中得出普遍规律或结论。②为科学观察实验的设计，提供逻辑依据。归纳方法的局限性

①归纳法不能保证一定能获得必然真理。②归纳方法多是根据对事物现象的归纳来获得结论的，所以它缺乏内在的必然性。FrancisBacon的归纳法

培根(1561-1626)认为，经院哲学家或理性主义者像蜘蛛一样，只用自己的物质来织网（排斥感性物质材料）；炼金术士和经验主义者，则像蚂蚁一样只知道不加选择地搜集材料，储存起来而不做丝毫加工；而真正的科学家的工作则像蜜蜂，从自然界采集原料，然后将其变成新产品。他不仅是英国实验科学的始祖，而且在认识论和方法论方面有卓越贡献。在逻辑史上，有片面夸大或贬抑演绎法与归纳法的倾向“归纳和演绎，正如分析和综合一样，是必然相联系着的。不应当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，就只有注意他们的相互联系、它们的相互补充。”

——恩格斯我们需要辩证地看待归纳法与演绎法之间的关系：二者在科学认识中特定的功能是整个科学认识中不可缺少、不可完全替代的；归纳和演绎在运用中相互联系、相互依赖、相互渗透；单纯依靠归纳或演绎本身都无法克服自身的先天缺陷。分析与综合分析方法

将被研究对象整体分为各部分、方面、因素和层次等,并分别加以考察的认识方法.定性分析:对象是否具有某种属性;有没有？是不是？定量分析:对象的各种成分数量;有多少？因果分析:引起某一现象变化原因;为什么？综合方法综合以分析为基础，将已有的关于研究对象各个部分、方面、因素和层次的认识联系起来，从而形成对研究对象整体性认识的认识方法。类比类比是根据两个（或两类）对象在某些方面的相似或相同，而推出它们在某个方面也可能相似或相同的一种推理方法。（基本环节是联想和比较）如：A对象具有a、b、c、d属性，B对象具有a’、b’、c’属性，其中a、b、c、与a’、b’、c’分别相似或相同。则B对象可能也具有d’属性，d’与d具有相似或相同的性质。以德布罗意提出物质波假说为例：力学和光学理论有许多深刻的相似之处；如光的运动服从最短光程原理（费尔玛原理），力学质点运动也服从最小作用量原理，且这两条原理的数学形式极其酷似；光学中的新发现光的波粒二象性得到证明后，马上引起其类比联想：物质（粒子）的波动性是否也可以设想，从而提出物质波假说，并且还通过类比提出物质波的定量显示（德布罗意关系式），为量子力学的创立奠定基础。类比的结论具有或然性类比的客观基础（客观对象的相似性和差异性）限制了类比结论的可靠性。类比的逻辑根据是不充分的。

非逻辑思维方法

非逻辑方法

运用潜意识、直觉、灵感、想象、形象思维于科学研究所产生的方法。特点

非逻辑思维不受或少受思想束缚，常常超越思想常规、摆脱成见、构筑新意，并有想象力参与，以达到科学研究上产生突破的一种思维活动。非逻辑思维的基本形式

形象思维方法：想象和联想直觉思维方法：直觉和灵感1、形象思维方法在形象地反映客体具体形状的感性认识基础上，主体通过意象、联想、想象等方式以揭示对象本质和规律的思维形式。意象：对同类事物形象的一般特征的反映,通过印象、表象这些还处于感性阶段的关于对象的生动形象或“内心图画”。联想:广义指从一事物想到另一事物的思维活动;想象:在联想基础上加工原有意象而创造出新意象的思维活动.想象与联想的区别：联想是将头脑中的意象联系在一起，由一种已知的意象唤起另一种已知的意象，并不创造新知识。想象是在联想的基础上加工原有的意象，从而创造出新意象。【例】卢瑟福提出的原子模型，就是运用与太阳系的恒星-行星结构的联想而创造的一种新意象，这就是一种科学想象。形象思维与逻辑思维的区别：逻辑思维的“细胞”是抽象的概念，而形象思维的“细胞”则是形象的意象；形象思维的思维过程的一般形式是运用意象进行联想和想象，而逻辑思维则运用概念进行判断和推理。2、直觉思维方法直觉思维方法是指不受某种固定逻辑规则约束而直接领悟事物本质的思维形式。这种思维形式具有非逻辑性、突发性和独创性等基本特征；而且具有寻找事物联系、优选和预见事实，以及构建科学理论的功能。其主要类型包括直觉和灵感。（1）直觉直觉是一种不依靠逻辑思维而直接领悟事物本质的思维方式。特点：直觉不受逻辑规则的限制，思维者不必通过逻辑推理便可直接把握事物的本质和规律。（2）灵感灵感是认识过程中最富于创造性的一种非逻辑的思维形式灵感的产生完全是随机的、不可预期的，是在瞬间突然实现的。灵感的存在：认识主体的创造力突然达到超水平发挥的一种特定的心理状态、情绪体验。前提条件：科学家执着于创造性地解决问题。“积之于平日，得之于顷刻”。灵感产生时的特点：注意力处于高度集中状态；忘我境界建议：摆脱分散注意力的各种干扰，尤其是不为私生活的烦恼所困（“文武之道，一张一弛”；范特霍夫）；对于瞬时即逝的灵感，必须设法及时抓住，牢记于心。爱迪生如何辩证地看待逻辑方法和非逻辑方法之间的关系？在任何科学创造过程中，两者都是互为补充的在逻辑方法走不通的地方，科学就需要用非逻辑的方法开辟新的通路而当非逻辑方法已打开通路之后，又必须及时地在从旧认识到新认识之间的“深渊”上架起“逻辑的桥梁”非逻辑方法的认识成果必须经过逻辑的加工，否则，它们就不可能成为真正的科学知识。请结合以下材料谈谈卢瑟福运用了哪些方法？并对所用的每一种科研方法进行简要论述。

1910年，科学家卢瑟福从太阳系结构设想出原子结构的太阳系模型。1911年，卢瑟福做了著名的粒子散射实验，用α粒子轰击金属箔，结果发现大部分粒子穿过金属箔，少数粒子发生偏转，个别粒子被反弹回来，这说明原子的绝大部分质量以及正电荷集中在内部很小的一个核上，不像“西瓜模型”所描绘的那样，在均匀分布的正电荷上镶嵌着负电荷。实验和计算表明，原子核的质量占原子质量的99．99%，而太阳的质量占太阳系质量的99．8%；原子核在原子中占很小一部分空间，太阳也是这样；原子核与电子靠库仑力联系，遵循平方反比律，太阳与行星靠万有引力联系，也遵循平方律。比较的结果证实了卢瑟福的设想。这就是原子结构的“小太阳系模型”的形成过程。课堂作业（实验、想象、联想、类比、模型、假说）

四、科学假说科学假说是根据已知的科学事实和科学原理，对研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明，是自然科学理论思维的一种重要形式。假说不仅是一种认识，具有知识形态，而且也是一种研究方法，可以用于认识的任何一个阶段上。假说、推测和理论假说同理论有着基本相同的结构和功能，但它不同于理论，它对事物未知本质和规律的认识是根据已知的科学知识和科学事实推想出来的，具有一定猜测性质，它是否把握了客观真理，还有待于实践的检验。假说也不同于一般的推测，它是以确实可靠的科学事实和经得起实践检验的科学原理为根据合乎逻辑地推论出来的。因此，假说又与简单的幻想和随意的猜测不同，具有科学性。假说是科学性和猜性或假定性的辩证统一。科学假说的作用是形成和发展科学理论的必经途径；

自然科学就是沿着“假说——理论——新假说——新理论……”的途径，不断地向前发展的。假说为科学研究提供指导思想；不同假说的争论有利于科学的发展，有利于更全面、更深刻地揭示事物的本质；恩格斯指出：“只要自然科学在思维着，他的发