科学观察成良斌

科学观察

主讲:成良斌

2/6/20231华中科技大学人文学院2/6/20232华中科技大学人文学院2/6/20233华中科技大学人文学院一、观察的特性1.什么叫科学观察？

观察是主体(观察者)与客体(被观察对象)相互作用的过程。科学观察具有目的性。海森堡：盲人摸雪花与正常人认识电子雪是白的。

2/6/20234华中科技大学人文学院2.观察的特性主观性：是指观察是由主体来进行的，即观察内容是被观察对象在观察者头脑中的主观印象。

客观性：是指观察是对客体的观察，即观察内容是观察者就观察对象所达成的共识；没有观察对象什么也看不到。2/6/20235华中科技大学人文学院二、观察的主观性

1感觉的局限性和错觉

感官都有一定的感觉阈值；

感官的反应速度有限；

感官的感觉灵敏度也不高；

错觉。2/6/20236华中科技大学人文学院黑色的幽灵2/6/20237华中科技大学人文学院2/6/20238华中科技大学人文学院2知觉的选择性

在观察过程中，对同一现象，由于知觉的选择性和主动性往往会得到完全不同的主体印象。知觉的选择性就是选择某一或某些事物为观察对象，而把其它的事物作为观察背景；由于选择的不同，观察对象和背景又可以相互转换。2/6/20239华中科技大学人文学院2/6/202310华中科技大学人文学院

对象与背景：1928年弗莱明发明青霉素(葡萄球菌与绿霉点)。

信号与噪音：1965年彭齐亚斯、威尔逊关于3K微波背景辐射的发现。

2/6/202311华中科技大学人文学院3背景知识

背景知识往往决定了主体能够观察到什么。如果没有经过一定的科学训练，没有必要背景知识，就往往导致观察失误，甚至视而不见(X光片、化石、听外语)。2/6/202312华中科技大学人文学院4观察仪器

观察仪器对观察的影响具有二重性。一方面是人的感官延长，大大扩大了人的视野，提高了观察的精确度，克服了直接观察的局限性、主观性和模糊性；另一方面，观察仪器又会引起观察失误。

观察的主观性也决定了观察的易谬性（观察主观性的两重性）。2/6/202313华中科技大学人文学院三、观察的客观性

观察的客观性是指观察是对客体的观察。

客观事实、经验事实和科学事实。实现观察客观性的主要条件有：2/6/202314华中科技大学人文学院1观察的可重复性问题

一般来说，在观察(包括实验观察)中发生的事件能够被反复检验，就在一定程度上保证了观察结果的客观性；从经验科学的角度看，可重复即为真(1969年韦伯声称发现了引力波)；但从哲学的高度看，可重复的东西不一定是真的。

2/6/202315华中科技大学人文学院2观察必须以正确理论为指导

观察总是渗透着理论的，当不完备甚至错误的理论或观点渗透到观察之中时，就会导致错误观察。其表现主要有先入之见、无意过失和假想等。2/6/202316华中科技大学人文学院《严新气功现象》

镅（Am）-241的衰变计数率因受气功影响上升0.28%或下降1.35%，实验误差0.19%。

双盲法则2/6/202317华中科技大学人文学院3观察必须全面、系统这就是说，应当从事物的空间分布上，观察事物的各个方面和全体；从事物本身的关系及其与其它事物的相互关系上，观察事物的整体特征及其在环境中的表现；从事物的时间演化上，观察事物变化发展的各个阶段或全过程。2/6/202318华中科技大学人文学院

竺可桢《物候学》1974-1978年，泰勒等，射电脉冲双星(PSR1919+16):经上千次观测，发现其轨道周期减少率为万亿分之三。

2/6/202319华中科技大学人文学院4必须选择典型的观察对象和条件由于客观事物往往非常复杂，其本质常常被纷繁的现象所掩盖，所以，要想顺利揭示事物的本质，就必须暂时撇开与当前观察无关的内容，撇开次要过程和干扰因素，使事物的自然状态变成比较纯粹的形态，让其主要过程充分暴露出来。雷默的光速（见图）、孟德尔的豌豆、摩尔根的果蝇。

2/6/202320华中科技大学人文学院2/6/202321华中科技大学人文学院5必须选用完备、先进的观测技术和仪器现代仪器越来越完备、先进，其精度和可观测范围也越来越大，这样就能更准确、更客观地记录客体的运动状态。2/6/202322华中科技大学人文学院四、观察渗透理论

1958年，科学哲学家汉森明确提出了“观察渗透理论”的观点。这种观点强调了理论在观察中的重要作用，阐述了理论对观察目的、观察手段、观察对象和观察结论的全面渗透。2/6/202323华中科技大学人文学院1理论决定了观察的目的和对象

现代神经生理学和心理学研究表明，知觉是大脑对一系列感觉判断(如视觉印象)进行解释和组合的过程而形成的，具有选择性、主观性和创造性的。知觉的这一特性决定了观察的主观性，也就决定了理论对观察目的和对象的影响。2/6/202324华中科技大学人文学院（1）观察结果与背景知识矛盾：导致科学发现(伦琴的X光,氰亚铂酸钡)；（2）对理论预言的检验成为观察的目的，理论预言的对象成为观察的对象(广义相对论预言光线弯曲)；（3）目的不同，观察结果往往不同：看书、画，听音乐；（4）实验观察：实验目的决定了实验过程、方式；也决定了观察的结果(电子的位置和速度；理论上有突破、创新往往是导致重大发现的前提。如正电子、中子、电磁波的发现就是这样。很多人被传统观念禁锢了头脑，阻碍了科学的发展。安德逊发现正电子之前，多人都看到过，但不知是什么)。2/6/202325华中科技大学人文学院

2理论决定了观察到什么

在科学史上，常发生这样事情：有的人虽然在观察中遇到了新的自然现象，但是，由于缺乏正确理论的指导而犯了“丢失结论”的观察错误；而另外的人由于对这一现象作出了正确的理论解释，却得到了重大的科学发现。

2/6/202326华中科技大学人文学院科技史中的例子:脱燃素空气与氧气；电火花与电磁波（赫兹1888）；正电子（狄拉克与安德逊）2/6/202327华中科技大学人文学院3理论可以纠正一些错误观察

观察是可错的，对错误的观察，只有靠观察和理论的相互作用才能得到纠正(地球的形状、布朗的花粉、孔子与颜回、开普勒的火星)。

2/6/202328华中科技大学人文学院4理论提供了观察语言语言分为物质外壳和语义；任何观察的结果只有用语言陈述出来才有科学价值，而观察语言总是与特定的科学理论联系着的。科学发现或陈述必须进入或依靠科学概念系统。