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科学发展模式

1第1页题解：何谓科学发展模式？

定义：“从动态上描述科学发展主要特征和内在机理”指数增加律汤浅现象凯德洛夫：带头学科理论累积模式波普尔模式库恩模式应包含两个方面：宏观上描述科学整体运动规律：2第2页

微观上阐述科学理论生长

过程：观察、试验假说检验理论问题尝试性答案检验理论3第3页科学发展模式特点和意义特点模型和型式化不可能详细表征科学发展一切方面意义加深科学及其规律认识推进科学进步和发展4第4页一、证实标准与科学积累发展模式

可证实性标准（verifiabilityprinciple)认识和理论既来自经验，又由经验验证。一个陈说是科学还是非科学，应以其是否被证实为判别标准。科学随经验不停积累而向前发展。5第5页逻辑实证主义证实标准有意义命题：综合命题：（经验证实）

后天、经验、以事务为对象命题“这朵花是香”分析命题（逻辑句法规则证实）

数学、逻辑、以纯形式为对象命题“假如a=b;b=c;那么a=c”无意义命题：形而上学（世界是由物质组成）6第6页累积增加模式科学是一个不停积累过程，知识从少到多，日渐积累，越积越多.代表人物:亚里士多德（Aristotle）惠威尔（W.Whewell）7第7页亚里士多德从观察上升到理论，再从理论返回到观察，以指导观察。前者采取“归纳”，后者采取“演绎”。8第8页

从过程1到过程2,普通理论1成了认识背景，指导并解释经验观察2，这就要暗含一个前提：前后不矛盾。不矛盾意味着知识融汇可能。经验观察1经验观察3一般理论2经验观察2一般理论1归纳演绎归纳演绎过程1过程2认识背景指导、解释观察2用图表示：9第9页在认识每一个阶段，作为认识起点知识所包含内容越来越多,知识就像滚雪球一样越滚越大

假如相信累积模式，则:对发觉抱乐观态度；科学发展就是这种必定真知识不停增多过程；整个科学史就是科学不停进步历史10第10页19世纪以前科学界相信科学发展是累积。分析原因：⑴科学研究只有一个模式（从观察开始）；

⑵大多数历史事实使学者领悟到也是如此（牛顿；文件）

11第11页惠威尔：

把科学进化比作支流汇成江河形式，即科学是经过归并而进化

开普勒定律伽利略自由落体定律潮汐运动规律其它事实牛顿万有引力理论12第12页怎样归并呢？

首先要有事实1、2······m经验定律1、2、········n更高层次定律1、2、········o理论归并归并归并13第13页

事实1，事实2······事实m经验定律1，2，······经验定律n

更高层次定律1，2，······o

理论m＞n＞014第14页必定推论：

定律和理论并不在同一个层次上15第15页对惠威尔观点批评图尔明批评给科学史强加了一个虚假连续性；科学发展是坎坷不平，理论并不相互流入对方；相反，竞争是法则，一个理论被另一个理论替换，经常是革命性推翻燃素说和氧化说之间是取代、推翻关系，是竞争结果，是不连续16第16页亚里士多德：

速度V取决于作用力与阻力之比；运动存在表明作用力起了作用；需要解释是运动本身，不是运动改变牛顿第一定律匀速直线运动是惯性运动，它不需要作用力，也不需要解释；要解释只是运动改变这两种理想之间是冲突，牛顿理想获胜是对亚氏理想否定，不是归并。17第17页内格尔批评：

牛顿力学

相对论解释范围大；能够推出前者单纯用惠威尔方法不能说明科学理论改变，如：18第18页内格尔将归并分为两类：“同质归并”，这是惠威尔自己提出。“异质归并”这是他自己补充：从经典热力学统计力学从牛顿力学相对论19第19页累积模式图示知识量时间直线发展不存在突变没有科学革命地位20第20页卡尔纳普：中国套箱21第21页评价：优点：能很好地说明新旧理论之间继承性问题：科学发展并不全是渐进，其间曾经存在革命，有间断，无法用继承性加以说明;新理论产生常开始于旧理论与观察事实矛盾;累积模式把科学发展问题太简单化了22第22页二、证伪标准与不停革命模式

1905年相对论提出以前，牛顿理论已经受千百次检验，取得惊人成功，被证实是真理。在相对论冲击下，根基发生了动摇一个理论，不论多么成功，都难免被推翻命运。由此出发看1919年爱丁顿试验（不是对爱氏理论证实，而是对牛顿理论“证伪”、“否证”）科学不可能是“向着最终目标稳步前进系统，它永远得不到真理，甚至象几率那样真理替换物。”背景23第23页证伪标准证伪主义（falsificationism)波普尔反对归纳法

经验观察---个别，特称；科学理论----普遍命题

区分科学与非科学-----可证伪性科学理论不能被经验证实，却能够被经验证伪可证伪性：逻辑上可能性24第24页模式描述P1TTEEP2P1＝问题TT＝TentativeTheory

试探性理论EE＝Eleminationoferror

用证伪消除错误P2＝下一个新问题

猜测和反驳是科学知识发展过程本质25第25页波普尔模式包含四个步骤①科学从问题开始②针对问题，科学家进行各种大胆尝试性猜测，即提出假设和理论③各种理论之间激烈竞争，相互批判，并经受观察和试验严格检验，从而去除错误，筛选出逼真度较高新理论④新理论被证伪，又出现新问题，开始下一个过程26第26页把科学看成是从问题到问题而进步，伴随这种进步，问题深度不停增加贯通该模式红线是猜测与反驳过程他自己将这个模式称为“以猜测和反驳为伎俩来处理问题普通模式”27第27页应提倡科学精神①要有勇于犯错误精神“怕犯错误是一个可怜愿望”“从错误中学习”“科学史仅是一部不可靠猜测史或错误史”

②要有批判精神向权威批判向自己批判③要有否定精神否定旧理论是发展新理论前提，否定得越早，进步越快。28第28页对波普尔模式评价：①突破了逻辑实证主义者对科学知识仅作静态语言逻辑分析框框，把人们眼光引导到对科学知识增加作动态考查和对这一过程内在机制作逻辑说明方向上去。②他科学始于问题提法也给人以启迪。③他认为一个反例就能够证伪一个问题（理论）不对。理论免疫问题。④问题有各种类型：29第29页a、产生于理论内部问题地心说统治时期逆行问题悬天说提出后“天会不会掉下来”问题爱氏引力理论提出后光线会不会弯曲问题

b、产生于两种不一样理论之间天体演化和地质进化提出后会问“地球表面生物怎么来？”上帝创造吗？C、产生于理论和观察矛盾日心说理论和恒星周年视差30第30页恒星视差aO日21恒星β1和2相差六个月，两次观察同一恒星，应该有不一样视角，（a≠β）但未有看到。原因：恒星太远日心说不对1938年才观察到恒星视差问题产生以后，怎样从一个问题转换到另一个问题，波普尔也没有作出令人信服说明。31第31页历史主义者批评波普：

不一样意不停否定论，这么不会有知识增加了不一样意经验证伪主义波普尔理论与科学发展史不相符合⑤只强调理论只能被证伪，不能被证实，必定造成他对真理错误看法。32第32页

波普理论并没有改变科学直线发展总趋势：时间知识量33第33页历史主义学派

库恩范式主义拉卡托斯研究纲领费耶阿本德无政府主义34第34页三.库恩（T.S.Kuhn)范式改变模式

又叫科学革命模式。因为他强调科学发展是“新理论抛弃并取代与之不相容旧理论革命过程，革命主要标志是范式（Paradigm）变换.”35第35页关键词：范式（Paradigm）《科学革命结构》（1962）100多页，20余种范式解释《必要张力》（1977）36第36页

范式要素一定时期内科学共同体“看问题方式”，包含共同世界观、方法论、信仰和价值观。科学共同体一致接收专业学科基本理论和取得重大成就，包含能够进行逻辑和数学演算符号概括系统。科学共同体拥有仪器设备和使用方法科学共同体从事科学活动所遵照范例37第37页1、模式描述前科课时期常规科课时期危机时期科学革命时期新常规科课时期38第38页

“前科课时期”

“范式”没有形成之前时期。亚里士多德以前动力学阿基米德以前静力学布莱克以前热力学燃素说以前化学赫顿以前地质学前科课时期39第39页

范式是一门学科成为科学必要条件

“常规科课时期”是范式已经形成时期科学发展快对待反常态度：

不理会消化反常怀疑自己能力40第40页

普劳特（W.Prout,1785-1850）假说

（1815-1816年提出）普劳特时代仍相信，上帝只会用少数几个砌块来创造世界，氢就是其中之一。因为当初发觉氢原子量为整数，其它元素原子量是氢整数倍，所以元素原子量应该是整数。（相信元素是氢化合物或聚合物）以后发觉氯原子量不是整数。有了反常出现。相信传说说法科学家干脆不予理会这一反常。41第41页

洛伦兹（H.A.Lorentz,1853-1928）收缩假说消化反常42第42页收缩假说消化了反常43第43页●怀疑自己利用范式能力科学家思想保守

极少有创造性很有必要44第44页

“危机时期”：对旧范式发生了怀疑

有四种情况会造成怀疑反常数目越来越多。有些反常非常顽固。如“以太”有些反常打击了范式基本标准

社会需要45第45页1895年，x射线，伦琴1896年，铀放射性，贝克勒尔1987年，电子，J.J.Thomson1898年，α、β射线，卢瑟福1901年，me随速度增大，考夫曼

原子不可分原子最小元素不变质量不变传统认识新发觉冲击着传统（反常出现）46第46页●地●均轮能够解释行星亮度改变和逆行欧多克斯引进了26个球面，每个球面都有一个方向不一样旋转轴。亚氏引入56个球面，太复杂了。

阿波罗尼乌斯（fl.BC230）提出本、均轮概念本轮47第47页地心说早期“同心球”概念

●●●恒星系不能解释:行星不规则运动；行星与地球改变；行星亮度改变和逆行。

天体地48第48页派别斗争激烈科学家心理改变复杂科学家热衷于哲学和基本问题争论49第49页科学革命时期抛弃旧范式确立新范式时期但不是全体科学家一致行动科学革命时期，科学家能够不抛弃旧范式：范式选择不完全由观察、试验决定；两个范式之间不可比，无中性元标准，如莫雷试验50第50页“一个新科学理论并不是靠使它对手信服并使他们接收而获胜。不如说是因为它对手死绝了，而不熟悉这个真理新一代又成长起来了。”（普朗克语）“范式转换是一代人转换”（库恩）51第51页对范式选择也不是毫无标准：

简单性有效性准确性广泛性一贯性52第52页新常规科课时期：以新范式为指导科学发展时期53第53页2.库恩模式评价①克服了直线发展模式存在问题，既看到了科学发展继承性，又看到了科学发展间断性科学革命知识量常规科学时间54第54页②新范式是怎样产生？

突然出现，有点象格式塔转换③科学革命后产生理论是否更靠近真理？④新范式产生是否是旧范式决定性破坏？55第55页拉卡托斯科学研究纲领拉卡托斯Lakatos（1922-1974），匈牙利人，曾为卢卡奇指导硕士。自称早年深受黑格尔哲学影响；后期被Popper否证论之科学哲学影响，成为批判理性主义者，批判逻辑实证主义，但也不一样意Popper「朴素否证论」及其科学化界标准，而提出一个主张科学理论含有内在整体性结构「精巧否证主义」或「科学研究纲领方法论」。56第56页拉卡托斯57第57页对「朴素实证论」批判

Lakatos认为Popper否证论只是一个「朴素否证论」或「教条否证论」，其最大错误在于，科学理论并不是一旦为经验所否证，就立刻遭到抛弃，经验反驳并不能淘汰一个理论。理由有以下：（一）成功科学理论有许多是属于「概率式理论」（probabilistictheories），以此来批判科学理论关键是全称命题看法。（二）因为经验含有主观性，不一样人对于同一事实会有不一样观察结果。所谓「经验否证」，其实是因人而异，并无绝正确客观标准。58第58页对「朴素实证论」批判（三）任何相关理论正确性检证都是有条件，只要诉诸「辅助假设」，（auxiliaryhypoththeses），即可把问题归诸于其它原因，把反例消化，从而保护理论。（四）任何理论都有与其相互联络其它理论，组成此一理论背景知识，经由适当地调整理论背景知识，能够将任何理论从经验反驳中拯救出来。59第59页

精巧否证论

Lakatos认为任何理论都不是孤立存在，而是一系列相互联络，含有严密内在结构理论系统，所以提出「精巧否证论」（sophisticatedfalsificationism）主张以「理论系列」或「科学研究纲领」取代理论。60第60页科学研究纲领组成（一）硬核（hardcore）：「研究纲领」基础理论，是不受经验检验陈说和命题所形成集合，是一组含有启发力形而上理论或是预设，假如遭到反驳和否定，整个「研究纲领」就会遭到动摇或彻底否定。61第61页科学研究纲领组成（二）保护带（protectivebelt）：由许多「辅助假设」所组成，其功效为保护硬核，将经验反驳矛头引向本身。（三）反面启示法（negativeheuristic）：又称消极性诱导。是一个方法论上禁止性要求，禁止把批判矛头指向硬核，并要求科学家用自己智慧去型塑硬核或创造一些辅助假设以形成保护带。（四）正面启示法（positiveheuristic）：又称为主动性诱导。是科学家预先想好研究方向、方针和步骤，能够开展出一系列越来越复杂模型以仿真实在，而不用理会实际存在反例。62第62页「科学研究纲领」进化与退化假如有一系列理论，一个后续理论在前一个理论上添加一些辅助假设，便能消化与原来理论不一致「异例」（anomaly）；同时后续理论又能够预测一些先前理论未能预见“新奇事实”，则这种理论上调整过程是“理论上进步”（theoreticallyprogressive）。假如一个理论在新奇预测中，有一些能够被经验左证（corroborated），则此一调整过程是经验上进步（empiricallyprogressive）。假如一个理论调整在理论上与经验上都是进步，则此一调整过程为进化，科学；反之则为退化。63第63页科学研究纲领竞争Lakatos认为一个研究纲领，即使在进化时期，也常有一个或更多个对手与之竞争。对于科学进步而言，「理论多元论」比「理论一元论」要好，即使是在Kuhn常规科课时期，科学家也应该有批判精神。不过批判对象是「保护带」，而非「硬核」。64第64页科学研究纲领淘汰在Lakatos精巧否证主义观点下，科学理论惟有含有下述特点时，才真正受到否证：（一）新理论必须比旧理论含有更多经验内容。（二）新理论能解释比旧理论先前成功，或者新理论内容包含了旧理论中不可反驳部分。（三）新理论经验内容比旧理论多，而且能得到观察或试验验证。65第65页淘汰一个退化研究纲领注意以下标准一，不要急于淘汰刚处于萌芽状态研究纲领；二，一个已经退化研究纲领也可能取得新生，而转化为进步研究纲领。在研究过程当中，并没有所谓判决性试验，这种认为试验能够马上判定研究纲领是否退化观点，Lakatos称之为实时理性（instantrationality），并给予彻底批判。66第66页科学研究纲领科学发展模式：科学研究纲领进化阶段→退化阶段→新进化科学研究纲领取代退化研究纲领→新科学研究纲领进化阶段…（以下重新循环）。67第67页科学与非科学分界Lakatos对于「科学/非科学」划界标准，和逻辑实证及Popper否证论一样，都是以经验作为基础，但不一样之处于于Lakatos从历史角度来对待此一问题，不认为有某种永恒不变划界标准，也不像Kuhn那样，完全以科学社群信念作为「科学」划界标准，而能够防止陷入心理主义泥沼。68第68页科学史Lakatos将科学史区分为「内部史」与「外部史」，依据方法论启发，我们能够建立关于科学理性理论。能够用方法论来对知识史进行「理性重建」（rationalreconstruction）；所编写出来科学史，就是内部史（internalhistory）。那些无法由任何一个方法论能够加以合理化，而必须用社会心理原因（组织、宗教信仰、性别、阶级意识等）来解释事件，就组成科学史外部史。假如有一个科学方法论能够把科学史里愈多事实包含进内部史里，相对地缩小外部史范围，由此产生科学史著作就是很好科学史，伴随旧方法论向新方法论移转进步，内部史疆界会逐步地入侵外部史地盘。69第69页费耶本德科学无政府主义

“怎么都行“anythinggoes”70第70页费耶阿本德将历史主义学派推行极端是美国哲学家费耶阿本德（PaulKarlFeyerabend,1924-1994）。他生于奥地利维也纳，1951年获哲学博士学位。曾任美国伯克利大学、瑞士苏黎世工业大学教授。主要著作有《反对方法》（1975）、《自由社会中科学》（1078）、《与理性告别》（1987）等。71第71页质疑：事实与理论一致性证实“一致性”比证实“不一致性”更轻易一样事实能够支持或反对不一样理论理论比事实可靠证实一致性并不能确保理论科学性废除“一致性准则”，允许不一样理论竞争72第72页科学与非科学关系科学与非科学不能完全分离，非理性与非科学成份在科学中应占主要地位。科学历史发展中，非理性不可少。

保护新理论科学与非科学分界

科学并无特殊普遍科学方法科学不是神圣不可侵犯73第73页理论多元主义与方法论多元主义理论能够与经验事实不一致经验证据“污染”“韧性理论”理论之间能够不一致“增生理论”方法论：怎么都行没有绝正确一定之规不受束缚发散思维74第74页“韧性”和“增生”理论（1）科学在发展过程中含有“韧性”，在一定时期人们总会信守一个理论，置大量反例而不顾，所以，他反对波普关于理论总是不停遭到证伪观点。（2）科学理论含有“增生”，允许对现有理论进行调整，甚至改变形式，所以，他反对库恩“规范”绝对统治论和存在“常规科学”论断。75第75页“韧性”和“增生”理论（3）科学“韧性”和“增生”是相互作用，要勇于在困难面前坚持自己观点，又要善于修正自己观点，容忍不同理论。（4）“常规科学”和“科学革命”不是科学发展两个