第六讲从科学假说到科学理论

第六讲从科学假说到科学理论1第1页，课件共29页，创作于2023年2月本讲内容科学假说的特点和作用（3-9）从科学假说到科学理论（10-19）科学理论的评价（20-26）科学理论的修改和淘汰（27-28）观看视频：《科学史上的100个最伟大的发现——医学》（约45分钟）第2页，课件共29页，创作于2023年2月科学知识的构成科学事实科学认识主体关于客观存在的、个别事物（事件、现象、过程、关系等）的真实描述或判断，其逻辑形式是单称命题。科学定律反映自然界事物、现象之间的必然性关系的科学命题，其逻辑形式大多为全称命题。科学定律可分为经验定律和理论定律。科学假说根据已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。科学理论系统化的科学知识，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。第3页，课件共29页，创作于2023年2月科学假说的特点假说具有科学性。科学假说是以一定的科学事实为依据，并在某些背景知识的基础上提出来的，它能解释有关事实，并与引以为据的理论相一致。假说具有猜测性。假说的核心内容是靠推测、靠想象、靠逻辑的跳跃得到的，它已经超越了它所依据的经验事实的范围，包含尚未经验到的，或者在原则上不可能经验到的内容。第4页，课件共29页，创作于2023年2月科学假说的作用科学假说是形成和发展科学理论的必经途径。当新发现的事实不能用原有的理论来说明时，就需提出假说。科学假说是发挥意识能动性的有效方式。首先，由于假说是对蕴含在科学事实背后的本质规律的猜测，它本身就是人类创造性的高度表现，所以，提出假说的能力，往往被认为是科学创造性的重要标志。其次，科学假说引导人们自觉地进行新的观察、新的实验、发现新的事实，成为发挥意识能动性的有效手段。其三，不同假说之间的竞争有利于科学的发展。关于同一对象的多种不同假说之间的竞争，有利于揭露各种假说中存在的问题，促使人们的认识在实践的基础上不断深化和精确化。第5页，课件共29页，创作于2023年2月关于假说的一个例子——大陆漂移说

德国地质学家魏格纳（A.Wegner）（1880-1930），大陆漂移说的创始人

一次世界大战期间，魏格纳受伤在医院治疗，他的病床对面有一幅世界地图。有一天，魏格纳盯着这幅地图出神，无意中发现大西洋两岸的大陆轮廓吻合得非常好——非洲西海岸突出的部分与南美洲东海岸凹进的部分正好拼成一个整体。于是魏格纳突发奇想：大西洋两岸的陆地在远古时代曾经是连接在一起的，后经裂开和漂移成了今天格局。他广泛收集地质学和古生物学等方面的证据。1915年出版了《大陆和海洋的起源》，阐述了大陆漂移的观点。第6页，课件共29页，创作于2023年2月

证据1：相邻大陆的边缘形态可以拼接巴西东端的直角突出部分与非洲西岸直角凹进的几内亚湾非常吻合。1965年，人们曾根据大西洋最新海深图通过计算机对1000米等深线处进行拟合，发现两岸几乎可以完美无缺的拼接。具有如此高的拟合度不可能是偶然造成的。

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证据2：相邻大陆在地层上有许多相似性和可拼合性例如挪威到苏格兰的加里东褶皱山系在北美东海岸再现；南非开普山与南美布宜诺斯艾利斯的二叠纪地层可以拼合；非洲高原的前寒武纪片麻岩在巴西重现等等。这就象被撕碎的书页，不仅毛边可以拼接，连印刷文字都恰好齐整切合，显然就不是巧合了。

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证据3：古生物化石的分布由于相同的生物种不可能在相隔十分遥远的地点分别独立出现，它们应该起源于同一地区，然后再逐渐传播到其他地区。但是，魏根纳通过对比发现，在远隔重洋的大西洋两岸许多生物种群却存在着亲缘关系，其中特别是那些根本无法远涉重洋的陆生生物群落，只有用“联合古陆”的观点才能得到圆满解释。第9页，课件共29页，创作于2023年2月科学假说的检验科学假说由于具有假定性和猜测性的特点，其本身还不是科学理论，因此，假说提出来之后还要接受检验。通过检验，假说可能被证实或获得某种支持，也可能被否证或被推翻。被推翻了的假说将被人们所抛弃，而被证实或获得支持的假说则转化为科学理论被人们接受下来，成为科学知识的一部分。第10页，课件共29页，创作于2023年2月假说检验的三个步骤从假说推导出一些预期的、可观察事件的陈述，即推出假说的检验蕴涵。进行观察实验获取观察事实，并检验假说的检验蕴涵与观察事实是否相符。作出检验结论，即如果假说的检验蕴涵与观察实验结果相符，就可以认为假说得到了证实或得到了支持，否则，就可以认为假说被证伪或被推翻了。第11页，课件共29页，创作于2023年2月什么是检验蕴涵？从语言形式上看，科学假说大多表现为全称命题。由于全称命题无法直接与经验进行比较，因此，检验一个假说，只能通过间接的途径，即通过检验由假说推导出来的结论而实现。设受检验的假说为H，H为全称命题。显然，如果H为真，则可以推出某个命题I，I是可观察事件。于是，检验假说H的真假就可以通过检验命题I的真假来间接实现。由于I是以H为前提演绎出来的，即I为H所蕴涵，因此称I为H的检验蕴涵。第12页，课件共29页，创作于2023年2月充分条件假言推理的两种有效式肯定前件式如果p，那么qp——————所以，q例如：

如果死者身上有自己无法形成的致命伤，则死者是他杀；本案死者身上有自己无法形成的致命伤；——————————————————所以，本案的死者是他杀。否定后件式如果p，那么q非q———————所以，非p例如：

如果死者是砒霜中毒而死的，那么死者的牙根就会呈现出青黑色；这名死者的牙根没有呈现出青黑色；——————————————————所以，这名死者不是砒霜中毒而死的。第13页，课件共29页，创作于2023年2月充分条件假言推理的两种无效式否定前件不能否定后件例

如果某甲是贩毒犯，那么某甲应受法律制裁；经查明，某甲不是贩毒犯；—————————————————————所以，某甲不应受法律制裁肯定后件不能肯定前件例如果矿石中的黄金含量很高，那么矿石就会带有光泽；这块矿石带有光泽；—————————————————————————所以，这块矿石中的黄金含量很高。第14页，课件共29页，创作于2023年2月假说证实中的逻辑模式

如果H，那么II—————所以，H实质结论具有或然性，属归纳推理。意义提供了一个证据，在一定程度上支持了这个假说，并且这样的证据越多，该假说为真的可能性就越大。第15页，课件共29页，创作于2023年2月假说证伪中的逻辑模式

如果H，那么I非I—————所以，非H确定性逻辑上具有必然性，属演绎推理。复杂性

当检验蕴涵与观察实验结果不一致时，要考虑两种情况：观察实验结果是否正确；辅助性假说是否正确。第16页，课件共29页，创作于2023年2月实践检验与逻辑证明所谓逻辑证明，是指在认识过程中，运用正确的概念和判断进行推理，从理论上论证和确定一个新判断是否正确的逻辑方法。逻辑证明是实践检验的必要补充。第一，逻辑证明把实践检验由特殊提高到普遍，从而辅助实践检验。第二，逻辑证明是实践检验的先导，它为实践检验提供理论依据，做到知其然又知其所以然。第三，有些理论无法直接引入实践来加以证明，必需借助逻辑推理来证明。

第17页，课件共29页，创作于2023年2月科学理论及其其特征科学假说经过严格的检验转化为科学理论。科学理论是人们借助于抽象思维所把握的关于事物的本质及其规律的认识，其逻辑形式是概念、判断、推理及其由此组成的理论系统。科学理论作为一种系统化的知识体系，是由三个基本的知识元素组成的：基本概念、联系基本概念的判断即基本原理或定律、由这些概念与原理推演出来的逻辑结论，即各种具体的规律和预言。科学理论具有四个基本特征：真理性、逻辑性、统一性、简单性。第18页，课件共29页，创作于2023年2月科学理论的构建方法公理化方法指从尽可能少的基本概念、公理出发，运用演绎推理规则，推导出一系列的命题和定理，从而建立整个理论体系的方法。从抽象上升到具体的方法指在思维过程中，把表现复杂对象的多种规定性，按照从抽象到具体的逻辑顺序联系起来，形成一个反映对象整体的理论体系。逻辑与历史相统一的方法指思维或理论的逻辑进程应当与客观事物的历史发展过程相一致，或与人类认识的历史过程相一致。第19页，课件共29页，创作于2023年2月科学理论的评价由于科学实践本身不能绝对证实也不能绝对证伪一个科学假说，因此，科学假说的检验问题就推广为科学理论的评价问题。所谓科学理论的评价，是指人们怎样接受和选择理论的问题，也就是人们以什么样的标准去衡量和看待已经出现的理论，并由此决定对理论的态度，是接受还是拒绝。科学理论的评价概念比科学假说的检验概念要广一些，因为对一个理论的接受或拒斥是由多种因素、多种标准的共同作用决定的。第20页，课件共29页，创作于2023年2月经验标准一个假说是否可以被接受，可接受的程度有多高，不仅要看它有没有获得经验事实证据的支持，还要看支持它的事实证据的数量和质量。在数量方面，支持一个假说的经验证据越多，假说的确证度也就越高。在质量方面，要考虑证据的多样性、精确性和新颖性。确证证据越是多样广泛，越是精确，越是新颖，对假说的支持就越强。第21页，课件共29页，创作于2023年2月功能标准科学理论具有解释和预见两种功能，它不仅能解释已知的自然现象，还能预见一些目前尚未观察到的自然现象。评价一个假说的优劣，除了要看证据支持程度之外，还要看它的解释力和预见力的大小。如果一个假说比另一个假说解释、预言了更多的东西，即使它的预言尚未得到确证，它也会比另一个假说更可接受。第22页，课件共29页，创作于2023年2月结构标准科学假说评价的结构标准要求理论内部具有简单性和逻辑自洽性。简单性是指科学理论体系内所包含的独立的基本概念和基本假定应该尽可能地少，它要求以简单的逻辑形式反映尽可能多的理论内容。公理系统最典型地体现了这一原则。逻辑自洽性是指科学理论内部的无矛盾性，即要求理论自身能自圆其说，不允许在同一理论内部存在自相矛盾的命题。第23页，课件共29页，创作于2023年2月案例：一个不自洽的理论——燃素说在化学发展史上，燃素说曾经解释了许多化学现象，取得了极大的成功，在化学中长期占据着主导地位。该理论认为，燃烧是物体放出一种特殊的化学元素即燃素的过程。这个核心假定可以解释木头燃烧后得到的灰烬比木头轻的现象。但是后来人们发现，金属煅烧后形成的煅灰却比煅烧前的金属重。于是燃素论者提出一个新的辅助性假设，即燃素具有负重量。这就出现了矛盾：同一种燃素，在木头中具有正重量，而在金属中却具有负重量。这种不自洽的理论观点，反映了燃素说的严重缺陷。第24页，课件共29页，创作于2023年2月背景标准一个新假说应与已经得到确证并且被普遍接受的科学理论相一致。如果一个假说与这些背景知识相容，并且得到这些背景知识的有力支持，它的可接受程度就会大些；相反，如果某个假说与这些背景知识不协调，它的可接受程度就会差些。所谓与背景知识协调或与背景知识相容，主要包括两种情况：它或者包含了背景知识，或者为背景知识所蕴涵。第25页，课件共29页，创作于2023年2月案例：相对论、量子力学与牛顿力学牛顿力学研究宏观物体的低速运动，量子力学研究微观客体的高速运动，相对论研究宇观物体的高速运动。据此，牛顿力学一方面可以看作是量子力学在宏观世界的近似表现，另一方面又可看作是相对论在低速世界的近似表现。反过来说，可以把相对论和量子力学看成是牛顿力学在高速运动领域和微观世界领域的拓展。因而它们之间是相容的关系。第26页，课件共29页，创作于2023年2月科学理论的修改理论的修改是指人们为了提高理论的解释和预言能力，在理论的基本概念和基本原理即理论的硬核保持不变的情况下，对体系的次要部分做出的某种调整和改进。科学理论之所以要进行修改有，一是研究者认识能力的局限性，二是认识对象的复杂性，这两个原因决定了人们不可能一蹴而就地获得完善的认识。理论的修改主要有两种类型：第一，为理论的完善而自主地修改；第二，为对付反常而