哲学3科学观与科学方法论111128课件

第三讲科学观与科学方法论本讲的主要内容和结构1科学的本质和科学知识的构成2科学认识的形成3科学理论的创立4科学理论的评价和检验5科学理论的发展1科学的本质和科学知识的构成1.1科学的本质一、科学的涵义1.科学的词源

Science:源于拉丁文scintia，意指“知识”，其中scient是其词干,意指“求知”和“知道”，表示一个人对某些具体事务和隐含原理的认知状态。在英语中，广义的“科学”包括任何一个领域的系统知识。从狭义的角度看，“科学”就是人们通常默认的自然科学。此外，有“求知”和“知道”还引申出另外两个具有现代含义的“科学”：1）知识体系中的门类；2）实践中应用规律的方法。1834年英国哲学家惠威尔首次提出“科学家”（scientist)一词。我国古代的“格致”与科学的含义大致相当。16世纪西学东进时，中国学者将science对应于“格物致知”，简称“格致”。日本19世纪下半叶还沿用“格致学”，到产业革命兴起时才改称“科学”。将“科学”一词最早引入东方的人是日本人福泽谕吉，（分门别类加以研究的学问）。我国学者康有为于1893年从日本克隆过来。1894—1897间严复译《天演论》时，也把science译为“科学”。在现代汉语辞书中，科学被定义为“发现、积累并公认为普遍真理或普遍定理的运用----系统化的和公式化了的知识。”2.“科学”一词的在东方的传播(1)作为人类精神成果的科学：知识体系(2)作为人类创造知识的活动：科学活动(3)作为社会组织形式的科学：社会建制(4)作为第一生产力的科学：科学生产力(5)作为一种方法的科学：科学方法论(6)作为一种特殊社会意识形式的科学：科学文化(7)作为人与自然对话：科学对话3.科学的定义(1).作为知识体系的科学古希腊认为科学是一种知识。英文science由此衍生转变而来。亚里士多德认为科学知识的性质是一种“获得关于可以论证的事物的知识”，以区别于“意见”。希波克拉底：“我将尽力治好您的病，但我是学者，追求的是知识（而不是财富和权势）”。中世纪经院哲学把神学也称为科学，就是取有体系的知识这个含义。康德《自然科学的形而上学基础》“任何一种学说，如果它可以成为一个系统，即成为一个按原则整理组成的知识整体，就叫做科学”。科学包含：（1）感官材料，（2）普遍必然性的形式，即通过概念、范畴（因果性、必然性与偶然性）整理的知识。黑格尔：“一堆知识的聚集，并不能构成科学”。(1).作为知识体系的科学(2).作为一种活动的科学科学还应该被理解为是形成和产生科学知识、运用科学知识的实践活动。任何个人活动属于社会活动，明确提出科学活动是一种社会劳动。“一般劳动是一切科学工作、一切发现、一切发明”。科学属于精神生产领域。——马克思丹皮尔“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。”梅森：“科学就是人类历史上积累起来的有关自然界的相互联系着的技术、经验和理论知识的不断发展活动。”(2).作为一种活动的科学(3).作为社会建制的科学

所谓科学的社会建制，是指科学事业成为社会构成中的一个相对独立的社会部门和职业部类的一种社会现象。它从科学家的社会角色、科学专业、科学共同体及其活动、规范等方面反映了科学与社会的关系。社会建制包括：价值观念、行为规范、组织系统和物质支撑四大要素。链接：中国科学院院士科学道德自律准则(3).作为社会建制的科学1919年M·韦伯首先把科学作为一种社会职业，把从事科学活动的人作为一种社会角色来加以研究。指出科学已发展到这样的专门化程度，以致于需要长期严格的专业化训练的科学家才能胜任，以区别于其他社会活动和科学活动。贝尔纳在《历史上的科学》（1953）中指出，科学建制是一个社会事实，一个国家科学建制的状况，成为衡量一个国家经济、政治、军事等实力的重要标志。(3).作为社会建制的科学

科学的社会建制化始于17世纪。以约翰·威尔金斯为首的一批自然科学家经常聚会讨论自然科学问题，并约定把神学与政治排除在讨论范围之外。这个自发的、非正式的科学团体，被化学家波义耳称为“无形学院”，它后来成为英国皇家学会的组织基础。学会章程指出，皇家学会的任务是：靠实验来改进有关自然界诸事物的知识，以及一切有用的艺术、制造、机械实践、发动机和新发明。自此，科学成为一种有明确目标的社会建制。17世纪初意大利那不勒斯“自然奥秘协会”和“猞猁学院

”英国皇家学会以约翰·威尔金斯为首的一批自然科学家经常聚会讨论自然科学问题，并约定把神学与政治排除在讨论范围之外。这个自发的、非正式的科学团体，被化学家波义耳称为“无形学院”。随着无形学院的队伍扩大，在1660年的一次集会上，宣布正式成立一个促进物理—数学实验知识的学院。不久经国王查理二世批准，这学院变成以促进自然科学知识为宗旨的英国皇家学会。皇家学会根据培根的思想，十分强调科学在工艺和技术上的应用，建立起新的自然哲学，成为著名的学术团体。英国皇家学会(4).作为生产力的科学马克思“生产力里面也包括科学在内”。邓小平1988“马克思讲过科学技术也是生产力，这是非常正确的。在我看来这样说可能还不够，恐怕是第一生产力”。视频：科学技术(5).作为一种方法的科学

所谓科学方法，是在实现科学认识活动中所遵循的途径和运用各种方式和手段的总和。皮尔士认为，科学是驱逐怀疑，获得稳定思想的一种方法。默顿：科学是“证明知识可靠性的一种独特方法”。梅森：“科学方法主要是发现新现象，制定新理论的一种手段，因此不断地在扩大人类知识体系，只要科学方法应用得上，旧的科学理论就必须地为新的理论所推翻。”(6).作为一种特殊的社会意识形式的科学(7).科学作为人与自然的对话“人与自然之间永不完结的对话”。在传统科学中，人是旁观者，从外部描述自然。但量子力学、相对论“向我们表明了自然界不能‘从外面’来加以描述，不能好像是被一个旁观者来描述。描述是一种对话，是一种通信，而这种通信受到的约束表明我们是被嵌入在物理世界的宏观存在物”——普利高津普利高津讨论：中国古代有无科学？4.马克思的定义其一科学和工业是“人对自然界的理论关系和实践关系”，它揭示出科学和工业是人对自然的能动的认识和改造关系。其二科学是一种社会的、精神生产领域的劳动.

科学劳动的特点是它部分地以今人的协作为条件部分地又以对前人劳动的利用为条件，而共同劳动则是以个人之间的直接协作为前提，因而可学属于一般劳动。属于“精神生产领域”。马克思的这一思想揭示出科学这种社会实践活动的本质特征。其三科学是生产力。其四科学既是观念的财富又是实际的财富。二、科学的本质属性1.客观真理性

即科学知识具有不以人的意志为转移的客观内容，反映了客观世界的本质及其规律。

1.1科学的本质2.可检验性

科学的结论不是笼统的、有歧义的一般性论述，也不是超验的命题，而是确定的、具体的命题，可以在可控的条件下可以重复接受实验的检验。也就是说，不具有可检验性的命题不能是科学命题。例如：世界是必然的。

可检验性要求对科学知识所涉及的内容给予明确的解释，并推导出特定的可以检验的论断，预言今后可能得出的实验事实。例如：牛顿的万有引力定律，不仅能够解释太阳系的天体运行，而且还预言海王星的发现。3.系统性

科学知识是有结构的体系，科学知识是组织起来的系统化的知识，它将客观知识采用概念、判断、推论等形式准确表达出来，构成严密的逻辑系统。具有自洽性。零散的知识不构成科学。4.主体际性

科学知识作为社会意识，应当被不同认识主体所理解，接受不同认识主体用实验进行重复检验，并在他们之间畅通地进行讨论、交流，这就是主体际性。冥王星惨遭降级5.简单性包含的初始假设或公理最少，但又尽可能好地符合客观对象，即要求理论或假说能够从最少的初始假设或公理出发，得到逻辑上前后一贯的体系，使观测到的一切现象都能得到简单明了的统一解释。“物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西，也就是说，他在基础上具有同一性。”——《爱因斯坦文集》第一卷三、科学的划界

科学划界问题是指区分科学与伪科学以及其它非科学的界线问题。科学划界问题的核心是科学划界的标准。这一问题最早由逻辑实证主义提出。20世纪以来，大致形成了四种观点：

◆亚里士多德以来的划界

◆逻辑实证主义的观点；

◆批判理性主义的观点；

◆科学历史主义的观点；

◆科学实在论的多元观点。1.1科学的本质7.辩证唯物主义的划界标准

辩证唯物主义认为科学知识与非科学、伪科学区别的标志是可检验性。非科学是指不满足精确性和可检验性的命题或理论，无法运用自然科学方法进行检验或评价的领域。科学和非科学没有好坏、对错之分，二者只是表明了两类不同性质的知识。

1.非科学

人们对于自然现象的理解，可以是哲学的，宗教的，艺术的和巫术的，这一切的形而上集合，构成“科学之外”，或曰非科学。科学和非科学构成认识论群体，它们在认识的作用上，无主次厚薄。我们把那些不满足科学命题必要条件的，即不可检验的知识理论体系，统称为非科学。也就是那些不满足精确性和可检验性的命题、问题或理论，无法用自然科学方法进行检验或评价的领域，如道德、哲学、宗教、神话、艺术等。须注意的事，科学与非科学没有好坏、对错之分，它们只是标明了两类不同性质的知识。（二）非科学、伪科学和反科学

2.伪科学

伪科学是把没有科学根据的非科学理论或方法宣称为科学或者比科学还要科学的某种主张。伪科学不同于一时的科学错误，它是一种社会历史现象，要害在于，它在特定的时间和地点冒充科学，或者把已经被科学界证明不是科学的东西当作科学对待，对其主张长期不能或者拒绝提供证据。讨论：中医是否伪科学？（二）非科学、伪科学和反科学关于伪科学注意的几个问题：伪科学不同于科学中的谬误伪科学不同于科学骗局搞假数据，假结论，假论文，或者把别人的成果说成是自己的，都属于科学骗局。（舍恩事件）

伪科学与人们对非科学的态度有关不说非科学是科学，它不是伪科学，偏要把非科学说成是科学，那么它就转化成伪科学。

维基百科列举了伪科学经常违反的科学方法论。

1）使用模棱两可或无法验证的论断。（气血两虚，虚的标准是什么）

2）缺乏具体的测量标准，没有操作流程的明确定义，来说明测量数据是如何取得的。（如何测量气和中医概念的血，气血两虚，到底多少气多少血算正常）

3）过度依赖正面支持而没有挑战。过度依赖个人证言和个案例子。（某人吃什么药病就好了，治好多少多少个癌症病人)

5）诉诸于某个崇高的说法。（民族文化，纯天然）

6）声称拥有某种独家知识而不提供数据和具体方法让同行评议。（独家秘方）关于伪科学灵学

近代社会出现的一种用非科学解释一些科学无法解释的灵异现象的学说。1848年近代唯灵论运动发源于美国，到1882年心灵研究会在伦敦成立，一般称为唯灵论时期。1882年心灵研究会成立，由克鲁克斯等一批知名科学家参与其中，用心灵研究取代臭名昭著的唯灵论，灵学被披上了漂亮的科学外衣。1927以后，灵学不断演化出伪技术，为有关人员和政府服务，如女巫的"心灵阅读"开始被搬上电视节目，超心理家也展开公关活动，游说政府官员利用心灵传感、遥视等声称的特异功能为"心灵战"服务。占星术

占星学是用天体的相对位置和相对运动（尤其是太阳系内的行星的位置）来解释或预言人的命运和行为的系统。从科学的角度出发占星学是一种伪科学。它试图利用人的出生地、出生时间和天体的位置来解释人的性格和命运。

占星术◆水变油事件1984年起,东北农民王洪成声称做了大量实验，发明了水变油技术。只要往水中加入某种膨化剂，便可将水变成汽油或柴油，王声称他的这项发明可以解决人类的能源危机。从1984年到1994年,在全国各地有三、四百家工厂与王洪成合作,但没有一家可以投产，厂家损失巨大。资料显示，王洪成造成的经济损失达4亿之多。1995年8月4日,《中国科学报》在头版头条的《维护科学尊严》专栏中,刊登了赵忠贤等41位科技界的全国政协委员的联名呼吁：《调查“水变油”投资情况及对经济建设的破坏后果》。至此，沸沸扬扬闹了十余年的“水变油”事件终于告一段落。伪科学行为法轮功：创始人李洪志曾经说过，他发功的时候，可以将铁、铝、铜等变成金。这一说法，吸引了许多人加入练习法轮功的队伍，也激发了法轮功信徒的种种幻想，发生在天安门自焚事件中的一名自焚者在生命垂危之时，仍然坚信通往“天国”之路是用金子铺成的，“天国”里用的东西都是用金子做的。3.反科学一种是反对科学的进一步发展的思潮：2战后，由可能的核大屠杀而引起的巨大焦虑；环境的破坏，比如臭氧层的破坏引起的人们对科学的恐惧，此种恐惧常常导致对一些技术的无理排斥；由化学添加剂引发的毒性恐怖。对农药和化肥的恐惧造成世界范围的呼唤绿色，回归自然的运动；对生物遗传工程的怀疑。克隆技术造成公众的忧虑，因为，一旦此种技术运用于人类，那么，复制多个希特勒造成战争危险和复制多个爱因斯坦对我们庸人造成生存竞争都是不可想象的；（二）非科学、伪科学和反科学1.2科学知识的构成一、科学事实1.科学事实及其类型事实与经验事实“事实”这个概念具有两种不同的含义。一种是指在时间和空间中客观存在的、被观察到的事件、现象和过程，可以称之为“客观事实”。另一种是指用某种语言描述被观察到的客观事件、现象和过程作出的经验陈述或观察判断，可以把这种含义的“事实”称之为“经验事实”。经验事实存在着可错性、主体性。①同一客观事实,受测量条件的制约，不同主体会有差异。②同一事实的描述,受理论系统的制约。不同主体会有差异。◆科学事实“科学事实”这一概念一般是在“经验事实”的意义上使用。但并非是一切观察陈述都是科学事实。科学事实是指通过观察与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。◆科学事实的三种类型：

事实Ⅰ：客体与仪器相互作用结果的描述。事实1与客体性质有关,也与人所设的认识条件有关。同一客体事件在不同仪器上的显示可以不同。事实Ⅱ：对观察和实验结果的陈述和判断。事实2既与客体性质有关,又与人用以描述事实的概念系统有关。同一事件在不同概念系统中可能有不同描述。事实Ⅲ：被观察与实验证明了的理论结论，即理论事实。关于事实Ⅰ宇宙禽流感病毒甲型感病毒宇宙

关于事实Ⅱ指针读数＝2.0大气压电压＝224.4V

关于事实Ⅲ波义耳定律在定量定温下，理想气体的体积与气体的压力成反比。公式：V=k/P欧姆定律在同一电路中，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻阻值成反比。公式是I=U/R

2.科学事实的特点(1)个别性来自于感性活动，是关于个别存在的陈述，如“铀具有放射性”，“水分子由二个氢原子和一个氧原子构成”。(2)可复核性、可重现性重复实验的压力可以排除错觉和假象，消除谬误。(3)精确性、系统性科学事实比较精确、系统。如迈克尔逊—莫雷实验(4)可靠性科学理论具有变动性，但科学事实尽可能精确、稳定。如第谷的观测资料、加热氧化汞。3.科学事实在科学认识中的作用(1)科学事实是形成科学概念、科学定律和科学原理，建立科学理论的基础。黑体辐射、固体比热、光电效应——量子理论贝纳德花样、化学振荡、激光——自组织理论(2)科学事实是对科学假说和科学理论进行评价的基本手段。假说和理论的有效性必须通过与科学事实相比较。如：元素周期律(3)科学事实能促进科学理论和科学假说的完善和发展。4.关于科学事实发现的几个理论(1)古典经验主义的“纯观察说”(2)逻辑经验主义的“中性观察说”(3)历史主义的“观察渗透理论”(4)科学事实的发现有赖于科学理论背景的转换(1)古典经验主义的“纯观察说”培根认为，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，在观察中也应该排除任何理论的影响，纯粹客观地进行观察。人类当务之急是清除扰乱人心的“四假相”，使理智完全得到解放。“种族的假相”（把人的本性加于自然事物，如目的论）“洞穴的假相”（人所受教育、社会环境的影响及个人习性形成的偏见）“市场的假相”（在交往中，语词流行的庸俗用法产生的歪曲）“剧场的假相”（盲目信仰权威、教条、传统的哲学体系和方法）。其次是改善人们在科学研究中的手段，采用实验归纳法。自然的奥秘在实验中往往比在自然发生时更易暴露出来，因此，在获得知识方法，要靠观察和实验，在整理和发展知识方面，需用归纳法。洛克把观察看成是消极、被动、纯感官的生理反应过程，观察就是人们对客体的感觉过程。他提出了有名的“白板说”。“如果某人的视网膜上有正常形成的太阳映象，则他就看到了太阳”。赫胥黎：“你们要象一个小学生那样坐在事实面前，准备放弃一切先入之见，恭恭敬敬地照着大自然指的路走，否则，就将一无所得。”纯观察说实质上把观察过程等同于纯粹的生理反应过程，即把观察看作类似于摄影机镜头的物理成像状态。(1)古典经验主义的“纯观察说”逻辑经验主义者相信，观察语言是不受任何理论影响的，因为理论语言的意义依赖于观察语言。在没有从观察语言中获得经验内容之前，理论语言是没有意义的。现在我们已经知道，中性观察者忽视了观察主体的理论结构对观察活动的深刻影响。(2)逻辑经验主义的“中性观察说”(3)历史主义的“观察渗透理论”1958年美国科学哲学家汉森在《科学发现的模式》中认为，持不同的理论观点的人可能会对同一对象形成不同的观察结果。如开普勒和第谷看到的并不是同一个太阳。这是因为：眼睛从观察对象得到光刺激而形成视网膜印象，这是物理过程，而“看到”是一种观察经验，属于心理过程，它已把外来刺激与过去认识（包括理论和经验）溶为一体。人们对感觉材料首先的反应，是有意无意地以一种概念模式去套，使它适用于自己过去较为熟悉的材料，从而使各人对同一对象的反应有各种程度的差异。类似于格式塔心理学（完形心理学）。观察作为一种认识活动，存在着观察主体和观察客体的相互关系。一方面，观察主体影响着观察中主体与客体的一致，即观察主体不是通过视觉器官被动地接受客体的信息刺激，观察主体如何接受，接受那些客体信息及如何整理客体的信息，都受着观察主体中理论结构的影响。（需要说明的是，观察客体本身与观察主体所认识的观察客体的界限。观察客体本身并不会因理论结构的改变而改变，改变的只是观察主体所认识的观察客体。）另一方面，客体是观察主体进行观察活动的对象，观察主体与观察客体的一致是观察的客观要求。这里，客体是第一性的，主体是第二性的。客观上观察是受理论结构的影响的观察；主观上又要求在观察中排除理论的消极影响，这两者在具体观察认识活动中的结合与相互作用，则体现了真实的观察认识活动的发展过程。关于上述观点的分析(4)科学事实的发现有赖于科学理论背景的转换

———一个重要的方法论思想我们承认观察渗透理论，就必然进一步认识到人们决不能脱离理论背景而抽象的看待科学事实的发现。例如：氧化说的提出：瑞典药剂师舍勒1773年首先通过分解硝酸盐、氧化物、碳酸盐等制得了氧气。由于坚持燃素说，他认为燃烧是空气中的这种“火气”与燃烧物中所含燃素相结合的过程。1774年英国化学家普里斯特利独立分解出氧，但命名之为“脱燃素空气”。拉瓦锡：摆脱燃素说，认为燃烧是可燃物与氧发生化合的反应，于1777年正式提出燃烧的氧化学说。二、科学定律1.科学定律及其特征

科学定律是反映自然界事物、现象之间的必然性关系的科学命题.科学定律形成的两条途径：其一，借助归纳法从科学事实中概括；如：开普勒行星运动三定律。其二，借助想象、直觉得出理论定律。如：光速不变原理。开普勒三定律第一定律：

所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳正位于所有轨道的焦点上。开普勒三定律第二定律：

太阳和行星连线在相等的时间内扫过的面积相等。开普勒三定律第三定律：

所有行星的轨道的长半径的三次方跟公转周期的平方的比值都相等。RR3T3＝K科学定律的特征其一，相对真理与绝对真理的统一；其二，简明性。

“我们在寻求一个能把观察到的事实联结在一起的理论体系，它将具有最大可能的简单性。我们所说的简单性，并不是指学生在精通这种体系时产生的困难最小，而是指这体系所包含的彼此独立的假设或公理最少。”

2.科学定律的作用其一，揭示事物的本质；其二，有助于形成科学概念和科学理论；其三，科学解释和科学预测的工具。F=G×M1M2/R2

三、科学假说1.科学假说

假说是根据已知的科学事实和科学原理，对所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。它是自然科学理论思维的一种重要形式。例如：燃素说，氧化说。假说的基本要素构成：事实基础；背景理论（包括推理规则）；对现象本质的猜测；推演出的预言和预见。大陆漂移假说大陆漂移说认为﹐地球上所有大陆在中生代以前曾经是统一的巨大陆块﹐称之为泛大陆或联合古陆。中生代开始﹐泛大陆分裂并漂移﹐逐渐达到现在的位置。大陆漂移的动力机制与地球自转的两种分力有关﹕向西漂移的潮汐力和指向赤道的离极力。2.假说的来源：第一，当出现了用已知科学理论无法解释的新事实时，会产生对新事实的猜想性的说明；例如：形成于17世纪末、18世纪初的燃素说曾被认为是公认的真理，燃素说认为，可燃的要素是一种气态的物质，存在于一切可燃物质中。它可以解释说明氧化、呼吸、燃烧、分解等很多化学现象。但无法解释金属燃烧后重量增加的问题，结果导致氧化说。第二，当把某一理论类推到原来适用的范围之外，对其它事物的属性、规律进行猜测或设想时，会提出新的假说；第三，为解决新旧事实之间的矛盾会提出假定性说明。例如：海王星的发现。

3.假说的形式模型（分子、原子、原子核模型），概念（场、量子），知识形态的假定性理论（太阳系起源学说）等。各门自然科学在其发展过程中都运用假说：数学中的费尔马猜想、哥德巴赫猜想；物理学中的普朗克能量子假说，化学中的门捷列夫元素周期说，天文学中哥白尼的太阳中心说，地质学中的大陆漂移说、板块构造假说，生物学中的达尔文生物进化假说、中性突变假说等。4.假说的一般特征(1)科学性。以一定的科学事实为依据、以科学理论为前提。不同于毫无科学根据的神话和缺乏逻辑基础的幻想。例如：板块构造假说基于两种独立的地质观测结果：海底扩张和大陆漂移。(2)假定性。包含着对事物的本质和规律的猜测。(3)易变性。对同一现象，几种不同的假说并存，并且随着新发现、新争论而发展和修改。例如：光的微粒说和波动说。5.建立假说的方法论原则解释原则：能解释和说明该范围内已知的全部科学事实，且不能与研究对象范围内已知的科学事实相矛盾。对应原则：对应于一定的范围，包容原有理论无法解释的事实，原有理论作为新假说的特例。简单化原则：逻辑简单性。（奥卡姆剃刀）可检验性原则：原则上的可检验性；技术上的可检验性6.科学假说的检验实践检验：

直接检验：直接通过观察和实验检验假说所指称的内容。

间接检验：检验假说的基本命题所作出的个别结论和预言，从而间接确证和否证假说。理论检验的内容⑴假说的逻辑完备性，即假说中的概念与判断、原理与推论之间有无矛盾，是否前后连贯一致；⑵假说的逻辑简单性，即假说与它所代替或竞争的原有假说或理论比较，在基本假定上是否更简单明了；⑶假说的解释和预见能力，即假说推断的结论对所研究的对象领域和已知事实能够解释的深度和广度，对未知事物预见的数量和程度。7.假说在科学思维中的作用：（1）通向科学理论的桥梁；自然科学的发展道路是：问题－假说－理论－新问题－新假说－新理论··········（2）激发思维创造性的媒介；（3）不同假说的“争鸣”有利于学术繁荣。恩格斯：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”四、科学理论1.科学理论及其结构科学理论是经过实践检验的系统化的科学知识体系。它是由科学概念、科学原理以及对这些概念、原理的理论论证所组成的体系。科学理论是由基本概念、基本原理（或定律）和逻辑结论（科学推论）等元素组成的有逻辑结构（演绎结构）的体系。2.科学理论的基本特征客观真理性全面系统性逻辑完备性科学预见性2.科学认识的形成

归纳主义：科学始于观察归纳主义的科研程序(从亚里士多德开始，到培根确立)：归纳—演绎程序定律、理论

归纳演绎通过观察、取得事实预测和解释2.1科学问题培根：科学始于观察？首先，进行无预设的观察其次，列表分类整理观察材料，找出现象的原因再次，对因果联系作进一步归纳概括，上升为一般原理（归纳是通过中间公理而逐级上升）最后，检验⑴完全归纳法

研究了某类事物中每一个对象都具有某一性质，然后对该类全体对象做出一般性结论的推理方法。

公式：

优点：结论可靠。局限性：事物包含的数目不多时才适用Ｓ１是Ｐ，Ｓ２是Ｐ，．．．Ｓｎ是Ｐ，Ｓ１、Ｓ２、。。。Ｓｎ是Ｓ类的全部对象，∴所有的Ｓ都是Ｐ⑵简单枚举法指研究某一属性在一部分同类对象中不断重复而没有遇到相反事例，从而对该类所有对象做出一般性的结论。公式：

优点：方便缺点：具有或然性，不可靠。“以偏概全”“轻率概括”“武断定论”减少错误的原则：[1]对弈考察对象的陈述和判断必须准确无误；[2]所考察的对象个数应当足够多；[3]考察应在不同条件下重复；[4]在考察过程中应注意搜集可能的反例。

所观察的S都是P，在观察过程中未遇到反例，∴所有的S都是P例：

王强邻居家的小男孩，头发有两个旋。王强的小侄子，头发也有两个旋，脾气也很犟。王强因此得出结论：头发上有两个旋的孩子脾气都很犟。⑶统计归纳法

与简单枚举法既相似又不同，它们都是通过对一类事物中的一部分个别对象的考察，从而做出关于整类对象的结论。但明显不同的是，简单枚举法的结论是普遍性的，统计归纳法的结论则是概率性的，并在枚举过程中允许出现反例。

公式：

所考察的样本中Z%的S是p

∴被考察的整类对象中Z%的S是P缺点：不可靠，对于其他归纳法中的或然性结论来说，因其采用了概率统计的的数学手段，所获得的是一个精确化形式的或然性结论，故在现代科学实践中得到广泛应用。例：某电视机厂生产了5000台29英寸的彩电（这是要考察概括的全部对象），检察院对产品质量进行抽样检查（要考察概括的部分对象）比如抽查500台，结果发现有25台是次品（反例）。于是进行统计计算，抽样的95%是优质品。最后得出结论，着一批彩电的95%是优质品。

⑷求因果五法★求同法：又称“契合法”，指被研究的现象在两个以上的场合出现时，在每一场合中只有一个先行条件是共同的，那么，这个共同的先行条件被判明为是该现象的原因。异中求同，即排除不同因素，找出共同因素，以此作为结果的原因。场合先行条件被研究现象1A、B、Ca，b,c2A、D、Ea,d,e3A、F、Ga,f,g∴A是a的原因例：人们对醋、柠檬汁、碳酸矿水和盐酸进行化学实验时，他们会有许多现象发生，其中都能使石蕊试纸变红。那么，是什么原因导致石蕊试纸变红的呢？本来，这些物质的化学性质既不相同：醋和柠檬汁是有机化合物，碳酸矿水和盐酸是无机化合物，各自形态上也有很大差别。但是，它们都又一个共同的性质：酸性。因此可以按照求同法得出结论，酸性是使石蕊试纸变红的原因。

场合不同情况被研究对象1A，B，Ca,b,c2B,Cb,c

所以A是a的原因

★求异法：又称差异法。指只有两个场合，如果被研究的现象只出现在其中一个场合而在另一场合不出现，且这两个场合只有某一个先行条件不同，那么，这个先行条件被判明为所研究现象的原因。同中求异，即排除相同因素，找出唯一不同的因素，以此作为结果的原因。

★共变法

在所有场合中，A发生变化，研究现象a也随之变化，则可判定A与a又因果联系。例：有关气体压强、体积和温度关系的波义耳定律、盖-吕萨克定律核查理定律都是应用了共变法的结果。在等温条件下作气体实验时，让压强的值逐渐改变，并测出相应的体积值，就能後运用共变法概括出体积和压强的反比关系。同样，在压强不变的条件下，气体的温度越高，它的体积越大，体积和温度成正比关系。由于共变法可以得到一个函数关系，它的可靠程度是比较大的。

场合不同情况被研究对象1A1，B，Ca1,b,c2A2

B,Ca2，b,c3A3

B,Ca2

b,c

所以A是a的原因例：19世纪德国有机化学家李比希到英国考察绘画颜料柏林蓝的制造过程。在工厂里，他看到工人用一根铁棍在装着配好的有机溶液的大锅里搅拌，搅拌时发出很大的声响，李比希觉得很奇怪。后来工人对他说，搅得声音越大，柏林蓝的质量越好。李比希认为搅拌声响只是表面现象，通过进一步分析，他发现，搅得声音大，无非是用铁棍使劲蹭锅，把更多的铁屑蹭下来，使铁屑与有机溶液化合而制成柏林蓝，于是他得出结论：蹭下的铁屑越多，生成的柏林蓝质量越好。★剩余法如果得知被研究的某一复合现象是由一组条件引起的，把其中已判明因果联系的部分减去，那么，可判定剩余部分有因果联系。

例：海王星的发现。当天文学家观察天王星时，发现了一组复合现象，即它在运行轨道上发生各种偏离；经计算表明，这一现象是由另一组复合的条件所引起的，即已知几个行星的吸引力是使天王星发生相应偏离的原因，由此推论，天王星的剩下一个偏离现象，很可能是由另一未发现的行星的吸引力造成的。后来，果然发现了这颗行星，取名为海王星。场合Ａ，Ｂ，C引起a,b,c已知B,C是b,c的原因所以,A是a的原因★求同求异法在被研究现象出现的若干场合(正事例组)中，如果只有一个共同情况，而在被研究现象不出现的若干场合(复事例组)中，却没有这一情况，其他情况不尽相同。那么这个唯一共用的情况就是被发现现象的原因。图示为：场合先行情况(后行)被观察对象(1)ABCa(2)ACDa正事例组(3)ADEa(1)-EF-(2)-FG-副事例组-GH-

Ａ是ａ的原因特点：两次求同一次求异，分为三个步骤：（1）把a出现正事例场合加以比较，发现共同情况A，用求同法得A是a的原因。（2）把a不出现场合加以比较，发现A不出现，由求异法得：A是a不存在原因。（3）比较正反事例，有A就有a，无A则无a，知：A是a的原因。注意：（1）正反事例组组成场合越多结论越可靠。（2）复事例组的各个场合应选择与正事例组的相似场合。★求同求异法一、科学问题是科学研究的起点科学问题是指一定时代的科学认识主体在当时的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，它包含一定的求解目标和应答域，但尚无确定答案。科学问题是一种已知与未知的结合体、交界。作为一个科学问题，它应包括：事实基础、理论背景；求解目标；求解范围科学问题的实质是经验与理性之间的矛盾。科学问题主要包括经验事实之间、经验和理论之间、理论自身、理论与理论之间等方面的矛盾。2.1科学问题科学认识发生发展的微观机制

科学认识发生的微观机制就是：发现并提出问题；选择意义重大的科学问题进行研究；运用种种手段，提出科学假说；通过观察和实验等科学实践，检验、评价和确认科学假说；最后提出和建立科学理论。可见，科学问题是科学认识的起点，科学发现植根于此，进而获取科学事实，并运用科学方法构建科学理论。即“科学始于问题”。波普尔:理论先于观察①观察不是随便看看，要解决观察什么，为什么观察，如何观察的问题，因此观察是带着问题的。如1919年爱丁顿观察日蚀，其目的是检验广义相对论。②从科学研究的具体进程看，人们总是以问题为框架有选择地去搜集事实材料，与问题有关的材料披搜集起来，与问题无关的材料则任其流散，不在科学认识主体中引起信息效应。③从科学理论发展的总体过程看，只有发现了原有理论不能解决的问题时，人们才会去修正，补充它，或着手建立新理论，在这个意义上可以说，问题既是旧理论的终点也是新理论的起点（1）归纳法的缺点：科学理论是全称判断，个别事例无法证实理论。（2）任何观察都受理论指导。问题是一个凝聚核，聚焦点。“请观察！”令人莫名其妙。（3）试错法：假说－事例－更完善的假说。“应当把科学设想为从问题到问题的不断进步从问题到越来越深刻的问题。”P1→TT→EE→P2。科学始于问题（P1）,对问题的大胆猜测（TT）,各种猜测（理论）在竞争中接受批判并遭到证伪（EE）,新困难导致新问题（P2）。波普尔:理论先于观察第1页蒙太格语法(MG)研究“理论先于观察”（观察渗透理论）首先，视觉观察不同于视网膜上的映像，还取决于观察者所具有知识、经验、期望及内心的一般状态等。其次，观察陈述不同于视觉观察，它需要用公共语言加以描述，而概念是不能靠观察得来的，只能靠在理论中起到一定作用才能获得明确含义。所以，理论是观察陈述的前提。再者，不存在“纯粹”的观察事实。对于“观察事实是什么”的理解还要取决于特定的理论。最后，理论指导观察。观察的目的是为了检验某一理论，只有与检验理论的任务有关的观察才会被记录下来。爱因斯坦

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的或实验上的技巧而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看待旧问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。二、科学问题的基本特征探索性。即科学问题是对未知现象、事件、过程及其本质和规律的探求、寻迹和追索，对问题的求解具有反复性、不确定性、可错性和长期性等。混沌性。即主体对问题探求的模糊性和不确定性等。待解决性。即受主客诸条件制约已发现并提出的问题，目前不能解决而需等待将来条件具备时再加以解决。可解决性。在辩证唯物论者看来只存在已知与未知，不存在可知与不可知问题，因而科学问题一经被发现和提出就必定会被解决。可变异性。即受一定条件限制当时以为已被解决的问题又引发出新的科学问题。理解科学问题应注意的问题1.区别科学问题与无知性问题，科学问题与虚假问题所谓无知性问题是指对科学背景的无知而提出的问题，这些问题不是产生于对知识的分析。所谓虚假问题是既不能证实又不能证伪，不能由经验事实回答的问题。这类问题不是科学研究的范畴。2.科学问题是一定历史时代的产物。某个问题是否可以称为科学问题，是以整个时代科学发展水平衡量的。3.科学问题与科学认识主体的“欲求”以及智能状况相联系，自然界或自然物本身并不存在什么“问题”。4.科学问题的提出并不是孤立的，而是有结构的，它蕴含着问题的指向、研究的目标和求解的应答域。

三、科学问题的来源1.来自社会生产的实际需要， 如阿基米德的浮力定律等。2.来自实践与实践之间的矛盾与疑难 如光的微粒说与波动说实践之间的矛盾催生了爱因斯坦的“光量子”假说与德布罗意的“物质波”假说，并最终揭示出光的波粒二象性本质。3.实践与理论之间的矛盾与疑难 天王星轨道摄动和海王星的发现是由新的实践与牛顿力学的矛盾所引发的。三、科学问题的来源4.理论与理论之间的矛盾与疑难(1)同一领域内不同理论间;(2)不同领域理论间

如：“光的波动说和光的粒子说”5.理论自身内部的逻辑矛盾或悖论

A.A.弗兰克尔认为：若某一理论的公理和推理规则看上去是合理的，但在该理论中却推出了两个互相矛盾的命题；或证明了这样一个复合命题，它表现为两个矛盾命题的等价式，则该理论包含了一个悖论。 第一次数学危机

古希腊的毕达哥拉斯学派认为，宇宙的本质就是数的和谐，一切事物都必须而且只能通过数学得到解释。而他们所谓“数的和谐”是指一切事物和现象都可归结为整数或整数与整数之比。可是希帕索斯却发现了无理数。三次数学危机第二次数学危机

由哲学贝克莱提出，他说，为计算比如说x2

的导数，先将x取一个不为0的增量Δx，由(x+Δx)2-x2，得到2xΔx+(Δx2)，后再被Δx

除，得到2x+Δx，最后突然令Δx=0，求得导数为2x。贝克莱批评说：“无穷小最初不是零，后又作为零而舍弃，这违反了矛盾律。无穷小如果是零就不能作除数，如果不是零，就不能舍弃”。这就是著名的“贝克莱悖论”。三次数学危机三次数学危机第三次数学危机弗雷格在他刚要出版的《算术的基本法则》第２卷末尾写道：“一位科学家不会碰到比这更难堪的事情了，即在工作完成之时，它的基础垮掉了，当本书等待印出的时候，罗素先生的一封信把我置于这种境地”。于是终结了近12年的刻苦钻研。

三、科学问题的类型

研究的视角或角度不同，或者分类的标准不同其类型表现就不同。依据科学问题的性质、研究需要及其方式，以及在目标整体中的地位等，可以将其作如下分类。1.理解性与实用性问题英国学者齐曼根据理论与应用的关系，把科学问题归结为理解性和实用性问题两类。（1）理解性问题或称理论性的问题，即与解释现象和理论思维有关，或主体探讨有关科学概念、原理、假说等问题。如物理学中的万有引力、时空相对性和光速不变；生物学中的遗传本质、基因本质及其化学结构等等问题。（2）实用性问题或称经验性问题，即凡与观察、实验等实践活动相关的问题。如阿基米德浮力定律、伽利略的斜面实验。2.常规与非常规性问题我国学者于祺明根据库恩关于科学发展模式的观点，提出科学问题包括常规性和非常规性等两类。（1）常规性质的科学问题 此指在科学逐步积累、演化阶段，为充实和完善已有理论体系而提出的问题。例如在牛顿《自然哲学的数学原理》所规定的经典力学的基本理论框架或范式下，亚当斯和勒维烈所提出的天王星轨道摄动和海王星的发现；瑞士数学家丹·贝努力和欧勒的多质点体系、刚体和流体力学；拉格朗日用变分法得出能概括牛顿力学的普适数学形式等等问题。（2）非常规性质的科学问题

指在科学革命阶段为突破已有的并创造新的理论体系而提出的问题。例如，为突破托勒密地心说哥白尼提出太阳中心说；爱因斯坦在牛顿绝对时空观所潜藏的问题中提出狭义相对论；拉瓦锡针对“燃素说”提出氧化说等等。3.依据问题表述形式的分类（1）“…是什么？”的问题 即what，要求对研究对象进行识别或判定，其答案是对事实的陈述。（2）“…怎么样？”的问题 即how，要求从要素构成、性质、相互关系及其规律等方面描述对象状态或过程。（3）“…为什么？”的问题即why，要求分析揭示产生某类现象的原因或行为的目的等。4.科学问题的意义科学问题能够推动科学研究向深度和广度发展某个问题解决之后，往往会引申出其他新的问题。因而，在科学研究过程中，问题引导着发现，而新的发现又会激发出新的问题。问题与发现的相互引发机制是导致科学研究向深度和广度发展的重要原因。科学的进步和生命力并不在于它消灭了各种问题，而在于它能不断的提出问题与解决问题。例如：伦琴发现X射线，引发了“使底片感光的射线是否是阴极射线在阳极激发出来的一种波长很短的电磁波？”这一有关X射线本质的问题；这进一步启发贝克勒尔提出新问题“其他物质也能产生类似X射线的射线吗？”贝克勒尔终于发现铀盐矿石也能发出类似射线，并将这一现象称为放射性。第1页蒙太格语法(MG)研究问题起着评价理论的作用一个理论能够解决问题无疑是一个理论成功的标志。以解决问题的能力来评价一个理论的优劣，与实验是检验认识真理的标准是相吻合的，正是体现了实践标准的内核和精髓。因为，理论解决问题的过程，就是实践检验的过程。

“科学进步的重要标志之一是将反常问题和未解问题转变为已解问题。要对任何理论作出评价，我们必须看它已解决了多少问题，它又面对着多少反常问题”。

——L.劳丹4.科学问题的意义2.2科研选题一、科研选题的含义科研选题是形成、选择和确定所要研究和解决的课题。科研选题是科学研究的起始步骤，它关系到科学研究的方向、目标和内容，直接影响科研的途径和方法，决定科研成果的水平、价值和发展前途。因此，提出课题比解决课题更困难更关键。科学问题与科研选题的联系和区别1.科学问题和科研选题都需要探索研究，这是两者的共同之处，区别在于前者在不违背科学原则的前提下，凭着直觉和想象可以自由发问；而确定的研究课题，是从诸问题中遴选出来的付诸实践的问题，它要具体复杂得多。2.问题的提出是多方面的、发散式的，但课题的确定则是收敛式的思考问题。3.二者对科学工作者具有不同的责任感和使命要求。本课题主要讨论人体特异功能和气功热是怎么兴起、发展和为什么又逐渐低落的。本课题选取了一个独特的视角，那就是以科普政策同“伪科学”事件的相互影响的关系角度来考察这段历史。课题重心主要放在这段时期内，中国早期的科普政策对此类事件是怎么起影响作用的，以及有关这方面的科普政策怎么受到此类事件的影响而发生了怎么样的变化，探讨两者之间互动关系。初步结论是，中国人体特异功能和气功热现象以及人体科学研究的兴起，同思想解放－科学的春天的政策环境和受到双百方针的指导有关。人体科学研究活动的迅速低落是受到1994年中央针对此类事件而发布的一个有关科普工作的政策密切相关。1979－1994年中国“伪科学事件”与科普政策的互动影响二、科研选题的一般步骤搜集情报资料这是科研选题的第一步。对所要研究的问题的产生、现状和发展前景进行详尽的考察，从而充分了解前人的工作及其经验教训，以免重犯他人已指出的错误和重复他人已作过的工作，恰当的确定自己的研究起点。课题设计在搜集科技情报的基础上，对研究材料进行分析、比较，概括出需要研究的课题并提出选题报告。课题设计的水平在很大程度上决定了研究成果的水平。二、科研选题的一般步骤课题论证这是选题过程的最后关键环节。实际上就是对课题或方案进行可行性分析。课题确定这是一个综合评估的过程。课题评估一般采用同行专家评议与管理部门决策相结合的方法。三、科研选题的基本原则需要性原则所选定题要着眼于社会实践和科学发展的需要。例：杂交水稻。创造性原则所选择的课题要有创新性，它应当是前人所没有解决或没有完全解决而预期能出新成果的科学问题。科学性原则要有一定的科学理论和事实为依据。例：非欧几何的诞生可行性原则又叫现实可能性原则。指在选定科研课题时必须考虑完成课题的主观和客观条件。第1页蒙太格语法(MG)研究科学性选题应当有一定的科学理论和事实根据。通常，反常问题不应作为选择对象，除非确已发现了与该理论相矛盾的事实。相应的，毫无事实根据的问题也不应作为选择对象，除非确有把握在研究过程中可以获取有关事实。当然，选题毕竟是科学研究的开端，科研工作者在开始时所依据的事实是不完全的，可能存在错误；理论也受一定条件限制，会随着科学实践的发展而发展。因此，科研选题既要尊重所依据的科学理论和科学事实，又要随着基础事实和背景理论的改变而对选题进行调整。这正是坚持科学性原则所必需的。三、科研选题的基本原则第1页蒙太格语法(MG)研究创新性科学研究是探索性工作，其本质在于创新通常，有可能导致新理论、新概念、新方法、新应用出现的课题，应成为优先被选择的课题。有时候，在选题阶段对课题结果的创造性无法做出精确的估计，这就更需要在选题时熟悉别人已进行的相关工作，文献调研显得尤其重要。选择前人没有解决或没有完全解决的疑难问题，其中所包含的创造性成分就高。在基础研究中，创造性表现为原始独创性，即基本原则和思路的独创性；在应用研究中，创造性则表现为综合性、实用性。三、科研选题的基本原则第1页蒙太格语法(MG)研究需要性选题应满足科技本身发展和社会发展的需要。不同类型的课题，其需要性的表现是不同的。基础研究要从学科理论发展的需要出发，去研究和发现自然界的新现象和规律。立足于本学科前沿进行选题。应用研究致力于解决国民经济和社会生活中所提出的实际科技问题，其任务在于把理论推进到应用的形式。它的选题方向应指向加强生产活动的技术基础。发展研究担负着把科学技术直接转化为社会生产力的任务。其选题应将当前社会需要置于首要位置，充分注意所开发技术的经济效益、社会后果和对环境的影响。选题的需要性原则反映了科学发展、技术发展、社会经济发展三者的内在联系，要求辩证的处理社会需要与科学技术发展需要、目前需要和长远需要的关系。三、科研选题的基本原则蒙太格语法(MG)研究可行性选题应与自身的主观能力和客观条件相适应。主观方面：包括研究队伍的结构、研究者的素质、能力、研究兴趣等；充分发挥科研工作者的特长，结合个人的兴趣和爱好来选题。客观方面：包括科研经费、实验设备、原材料供应、图书情报资料等。强调客观条件的重要性，但不能陷入“唯条件论”。居里夫妇在简陋的实验室里，利用手中仅有仪器对天然放射现象进行研究，从数以吨计的沥青铀矿渣中提炼出镭的事迹，已为人熟知。选题时从实际出发，扬长避短、发挥优势，才容易取得研究成果。三、科研选题的基本原则一、观察和实验是获取科学事实的基本方法(一)科学观察1.科学观察的含义

按韦氏辞典的解释，所谓“观察”是指“受引导地、仔细地、分析地专注于察看与感知”。“观察”概念往往强调二点：一是看的动作，即用人的感官特别是眼睛以及观察仪器直接去感知，不是通过演绎类比等抽象思维来实现。

二是看的动作带有目的性或者说这一动作是受到预先设定和控制的，不是盲目地、随意地进行的。

2.3科学事实的获取一、观察和实验是获取科学事实的基本方法(一)科学观察1.科学观察的含义科学观察是人们有目的有计划地利用感官认识和描述各种自然现象，获取经验知识的基本手段。2.3科学事实的获取2.科学观察的基本原则1)客观性要求观察者按研究对象的本来面目去观察它和反映它。首先要避免把某种假定或预想凝固化、僵化；其次要注意排除假象和错觉的干扰。2)全面性要求在观察中，尽可能地观察研究对象的各个方面、各种因素、各种关系和各种规定，力求获得丰富而完整的科学事实，客观地反映事物的全貌。3)典型性注意选择具有代表性的对象和干扰比较小的观察环境是非常必要的。2.科学观察的基本原则3)典型性注意选择具有代表性的对象和干扰比较小的观察环境是非常必要的。

由于事物的复杂性和各种条件的限制，要毫无遗漏的观察到对象的一切方面和过程是很难办到的，有时也是不必要的，因而选择能够反映同类的特点及规律、且便于观察的具有代表的对象是非常必要的。如摩尔根选择果蝇，优点在于它只存活两周、有几十种易观察遗传特征、4对染色体易识别。3.科学观察方法的类型

（1）从主体与被观察对象的关系疏远程度看，可将其分为直接(肉眼)与间接(仪器)观察方法； （2）依据观察结果的陈述特征分为定性与定量观察方法； （3）根据其目的不同包括记录性(获取感性材料)与检验性(将结果与已有标准对照)观察方法； （4）根据其是否与实验结合分为自然与实验观察方法。

4.观察方法的作用和局限性

◆形成科研选题的重要途径

青年船医迈尔，通过观察发现了船员的血液颜色在赤道附近比在北欧时更鲜红，确立了有关能量守恒和转化定律方面的科研选题；印度科学家拉曼通过对海水呈现深蓝色的观察与研究中，才确立了有关光的折射这一选题；现代仿生学众多科研课题，是通过运用观察方法来确定的。◆是建立科学假说的先决条件

一般来说，天文学、地质学、气象学、动植物学等学科不可能从事精确的实验研究，故这些学科的知识大都以假说的形式建立起来的，而这些科学假说得以建立的先决条件就是观察。魏格那大陆漂移学说；竺可祯《中国近五千年气候变迁的初步研究》一书；德国开普勒没有第谷的观察，无法提出行星运动三定律。

4.观察方法的作用和局限性◆验证科学认识真理性的基本手段

英国物理学家爱丁顿的日食观测。1916年，爱因斯坦提出广义相对论学说。根据这一学说，他预言光线在引力场中将会发生弯曲效应。天文计算表明，1919年5月29日将发生全食，此时，金牛座中的毕宿星团刚好在太阳附近，若天气好，至少可拍摄13颗亮星。爱丁顿抓住了这个机会，就在该年5月，组织了一个探险队，奔赴非洲普林西比岛，利用日全食来测定星光的弯曲效应。结果，所测得的恒星偏离角度值（1.61+0.30s），恰好与爱因斯坦预言值（1.7s）相符，从而验证了广义相对论的正确性。◆局限性：观察范围、精确度、速度

4.观察方法的作用和局限性(二)

科学实验

是人们根据研究的目的，运用科学仪器、设备，人为地变革、控制或模拟客观事实，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下，去获取科学事实的方法。

观察者听命于自然界，而实验者则质问自然界，并迫使自然界坦露她的奥秘。——居维叶

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。(二)科学实验科学实验包括三部分：实验者：组织、设计和进行科学实验的人，是科学认识过程的主体。实验目的的确定、实验方案的设计、实验步骤的制订、实验过程的操作、实验结果的处理，没有一个环节可以脱离实验者。实验对象：实验者所要认识的对象。它既可以是自然物体，也可以是自然现象或是人造物体或现象。实验手段：由实验的仪器、工具、设备等客观物质条件组成。(二)科学实验1.实验方法有特殊的优点：

1）

纯化和简化研究对象。通过仪器设备把所要研究的客体——某一种物质或某一种现象或过程孤立或隔离出来，排除其它的现象、过程等起干扰作用的因素，在纯粹的状态下观察客体的变化进程和规律。同时，通过仪器设备控制客体的有关因素，可以同时固定一些因素和变化一些因素，可以加进一些因素或减去一些因素，用有意识地变换和组合各种因素的办法，分别观察和揭示各因素之间的因果关系。

伽利略斜面实验◆简化和纯化自然现象为检验电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用统一的假说，温伯格、格拉肖、萨拉姆等人在美国克利夫兰市以东40公里的一个废弃的盐矿，在地下600米的深处，建造了一个能灌入1万吨纯水的大洞，以寻找质子衰变的闪光，从而验证了三个相互作用的统一性假说。之所以如此，是为了排除宇宙射线和水中其他杂质的干扰，使整个研究工作在纯粹状态下进行。2）强化和激化研究对象。通过仪器设备把要研究的客体置于人工控制的极端状态或极限状态，如在超高温、超低温、超高压、超真空、超强磁场……等状态下观察客体性能的变化。也可以加速或减缓自然过程，来推测自然过程的原貌，例如短期推动长期的研究工作。3）再现和重演自然过程。用模拟的方法，制作与自然状态相似的环境，选取与研究客体主要性质相似的对象，通过模拟或模型实验，观察和研究那些不易直接变革的客体等等。随着认识对象之日趋复杂，科学研究的难度日益增大，能不能设计和构建合适的模型，常常是能不能开展研究和取得成果的关键。2.实验方法有特殊的优点：再现和重演自然过程

1953年，美国芝加哥大学的学者米勒及其助手在实验室内首次模拟原始地球在雷呜闪电下将原始大气合成小分子有机物的过程。米勒等人设计的火花放电装置如课本的图中所示。他首先把200毫升水加入到500毫升的烧瓶中，抽出空气，然后模拟原始大气成分通入甲烷、氨、氢等混合气体。将入口玻璃管熔化封闭，然后把烧瓶内的水煮沸，使水蒸气驱动混合气体在玻璃管内流动，进入容积为5升的烧瓶中，并在其中连续进行火花放电7天，模拟原始地球条件下的闪电现象，再经冷凝器冷却后，产生的物质沉积在U型管中，结果得到20种小分子有机化合物，其中有11种氨基酸。这11种氨基酸中，有4种氨基酸——甘氨酸、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸，是天然蛋白质中所含有的。

4）替代物理过程和数学关系

科学研究过程中，处于安全原因或因耗资巨大（如水库、电力系统），往往很难直接进行实验。通常通过建立模型来模拟和替代物理过程或来反映其数学关系。再如制造飞机、火箭、导弹、飞船等，必须掌握气流和飞行器之间的相互作用的各种数据，如果我们对制造的各种飞行器发射到空中进行实地实验测定，既费时又费钱，实际上又难以把握，甚至有危险，所以人们采用模拟大气流的“风洞实验”的方法来进行，这是结构模拟实验。2.实验方法有特殊的优点：第1页蒙太格语法(MG)研究3.模拟实验方法

“模拟实验”是科学实验的一种特殊类型。通过设计一种与被研究客体相似的替代物即“模型”，通过对模型的研究将信息外推到原型的实验。物理模拟：以模型和原型之间的物理过程相似为基础的一种模拟实验。物理过程相似，是指模型和原型的所有相对应的物理量之间有相似性，其物理过程本质是一样的，服从相同物理规律。数学模拟：以模型和原型之间所遵循的自然规律在数学方程上具有相似形式的一种模拟实验。功能模拟：以控制论为理论基础，以功能相似为目标的模拟实验，也在现代科学技术中起着重要作用。第1页蒙太格语法(MG)研究模拟实验方法的特点：根据模型与原型的相似，用模型替代对客体本身的研究。优点：可以克服时空、经济或人道上的某些限制。有的对象在空间上极为遥远（宇宙天体）、有的现象已时过境迁（生命的起源和演化）、有的对象难以直接控制（大气环流）、有的对象造价昂贵（大坝、飞机、桥梁）、有时无法保证人身安全（药物试验）。缺点：有什么根据和在多大范围内能将模型上所得到的信息，转移到被模拟的客体上去？必须从理论上论证模型与原型之间的相似，否则模拟实验就失去意义。模拟实验方法的推理方式总体上是以“类比为基础。因此，从模型研究中获得的知识外推到原型具有或然性，仍需要经受原型实验的进一步检验。1.观察的主观性与客观性主观性：（1）感觉的局限性和错觉（2）知觉的选择性（3）背景知识（4）观察仪器客观性（1）在标准条件下，观察者的感觉图像能够重复（2）观察中渗透的理论要经过实践检验（3）观察中使用的仪器和方法符合科学原理。二、观察和实验中重要的认识论问题双关图1.观察的主观性与客观性2.观察和理论的关系◆观察是中性的

必须把观察和理论严格区分开来，观察不应受任何理论因素和主观想法的干扰，而保持它绝对的客观性。（只承认观察的客观性，而否定其主观性）17世纪的培根主张要进行不受理论制约的纯粹的观察。现代西方科学哲学中的逻辑经验主义学派提出不受任何理论影响的中性观察。◆观察渗透着理论

现代科学哲学家波普尔、汉森、库恩等人，他们认为纯粹的中性观察是根本不存在的。爱因斯坦也认为：“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中推论出基本现象来。”具体表现为：①理论对观察有定向作用。②观察者要受到背景知识影响。观察不仅是接收信息的过程，同时也是加工信息的过程。③对观察结果的陈述渗透着理论。任何观察陈述都是用科学语言表达出来的，而科学语言总与特定的科学理论联系着。4.观察和实验中的机遇

机遇：在观察和实验中，人们往往由于某种偶然的机会发现了出乎预料的未曾见过的意外现象，并由此导致了科学技术的新突破，这种意外的发现，被称为机遇。机遇的特点------意外性。1)

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，瑞士化学家雄班在厨房里利用纤维素作原料合成其他巨分子实验时，弄洒了一瓶硫酸和硝酸地混合物，他抓起妻子的棉围裙去擦，然后把它放到炉子上烤，不料围裙“噗”地一声着起火来，烧得干干净净，但是没有发生浓烟。受这一意外地启示，发明了威力巨大而又无烟的烈性炸药。2)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。“众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处”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。4.观察和实验中的机遇

如何捕捉机遇？

法国化学家和微生物学奠基人巴斯德在讲述奥斯特偶然发现电的磁效应现象的生动故事时说：“在观察的领域里，机遇只偏爱那种有准备的头脑。”“有准备的头脑”？？良好的哲学素养；具有敏锐的观察能力和识别能力；具有诚实的科学态度；具有娴熟的理论分析能力和观察实验的实际经验。青霉素的发现

1924年，弗来明在一所旧房子里进行葡萄球菌培养。实验期间由于多次打开玻璃盖，培养物受到了污染。正常的葡萄球菌繁殖区应当呈现黄色，可弗来明看到，在培养皿边缘生长了一堆奇特的绿色霉菌，在这堆绿色露茵周围的培养基是清澈明净的。有些细菌学家也看到过这种现象，但并不觉得这有什么特别的地方，因为早就知道有些细菌会阻碍其他细菌的生长。但是，弗来明却想到要弄清：究竟是什么杀死了葡萄球菌。最后发现，这是培养皿边沿生长不常见的绿霉作用的结果，这种绿霉是一种真菌——青霉菌，能产生一种杀死病菌的“青霉素”。。2.4科学假说的形成科学假说的形成科学假说是对科学定律的猜测科学定律分为经验定律和原理定律科学假说的类型：经验定律型假说和原理定律型假说一、经验定律型假说的形成方法（一）经验定律型假说的特点和类型经验定律1、经验定律的类型（1）性质描述型（2）关系描述型一、经验定律型假说的形成方法2、经验定律型假说的特点第一，经验定律反映的是事物表面的可以看得见的运动规律。第二，经验定律总是用描述性词语来表述。第三，经验定律是相对稳定的。一、经验定律型假说的形成方法（二）经验定律型假说的形成方法——归纳、概括二、原理定律型假说的形成方法（一）原理定律的含义（二）原理定律与经验定律的联系二、原理定律型假说的形成方法（三）原理定律型假说的特点第一，原理定律具有高度的抽象性。第二，经验定律总是用非描述性词语来表述。第三，经验定律具有变动性。

二、原理定律型假说的形成方法（四）原理定律型假说的形成方法————溯因法第一，有相关的经验定律L。第二，如果假定的原理定律H为真，经验定律L可被解释。第三，那么就有理由认定原理定律L也未真。

2.5科学理论的创立(自学)第六章科学理论的创立

本章从创造性思维的角度，论述创造科学理论的思维过程．思维方法与思维形态。第一节创立理论的思维过程在科学理论创立的过程中，科学问题的提出，科学事实的获取，科学定律的发现，都是知识创新的过程。

赫姆霍兹、彭加勒、阿达玛等著名科学家根据他们自己进行科学研究的经验．总结出创立新理论的整个思维过程，即从提出问题、解决问题到新理论的证明和检验的全过程。把创造性思维过程概括为如下四个阶段：第一准备阶段——问题的提出.从提出问题开始，问题的深度决定科研活动是否具有创造性。第二酝酿阶段