科学观与科学方法论演示文稿

1、第二篇科学观与科学研究方法体系,在人与自然的相互作用中，人们为了认识自然和改造自然，逐步掌握了自然科学这个武器，并把科学从包罗万象的自然哲学中分化出来，作为独立的对象加以研究,科学观是关于科学及其发展以及科学与社会的关系的总看法、总观点。本篇将立足于现代科学，把科学系统作为社会大系统中的一个子系统，探讨科学系统的性质、体系结构、内在矛盾，科学与社会系统的关系，当代的科学发展与大科学观等方面问题，以阐明辩证唯物主义的科学观。,1、本篇学习和研究的思维逻辑是如何展开的,2、把握哪些基本理论基础,认识科学,一、自然科学的基本涵义,二、科学的分类,三、科学知识的构成,四、科学价值,五、科学发展,科学一

2、词源出于拉丁文Scientia，原为“学问”、“知识”的意思,在东方,日本先引进“科学”的概念,1893年，康有为翻译日本书目时使用了“科学”一词,1896年，严复在天演论使用“科学”术语,“科学”广泛使用，但至今没有公认的统一定义。各国的百科全书和辞典的界说不尽相同，大致认为：科学是在社会实践基础上探索客观世界的活动，是以正确反映现实及其规律性为内容，并通过概念、定律、原理、假说和理论的形式表现出来的知识体系。,一、自然科学的基本涵义,贝尔纳：科学作为一种社会建制、一种探索的方法、一种研究活动、一种积累的知识传统、一种维持或发展生产的主要因素以及信仰和精神的来源之一，难以定义。科学是表示人类

3、活动的一个范畴，它的直接职能是不断探求和系统总结关于客观世界的知识。所以，“科学”不仅指获得新知识的活动，而且包括这个活动的结果，即知识体系；科学这种知识体系还可以物化为社会生产力。诺贝尔奖金获得者布莱克特：所谓科学，就是通过国家出钱来满足科学家的好奇心。江泽民2000年6月为美国科学杂志撰写的社论中阐明中国政府鼓励科学家进行“好奇心驱动的研究”。,二、科学的分类：17世纪，培根按照人类思维方式的特征把科学知识分为三大类，即记忆的科学（历史学、语言学等）、想象的科学（文学、艺术等）、理智的科学（哲学、自然科学等）。法国的空想社会主义者（以圣西门为代表）以科学研究的对象作为分类原则，认为自然现象

4、有天文现象、物理现象、化学现象和生理现象等4种，相应地自然科学划分为天文学、物理学、化学和生理学4门。孔德把圣西门的分类系统具体化，并在生理学之后加上一门社会学。,黑格尔把发展的思想带进了科学分类，他认为各门科学是在“绝对精神”的发展顺序中相继出现的。数学、力学，物理学、化学，地质学、植物学、动物学，人类学、精神现象学、心理学，关于公民社会和国家的学说，艺术、宗教和哲学。恩格斯提出了科学分类的原则：必须根据客观存在的对象（物质的不同的运动形式），而不是根据“绝对精神”来分类；必须根据物质运动形式的内在逻辑由简单到复杂、由低级到高级地进行分类。,马克卢普把知识分成5类：实用知识（专业知识、商业知

5、识、政治知识、家庭知识及其他知识），学术知识（人文教育），闲谈与消遣知识（幽默、小说、游戏），精神知识（宗教）和不需要的知识。人们通常认为，可以大体上把全部知识分属于数学、自然科学、社会科学和哲学4大门类。近年来，我国学术界（如钱学森同志）又有划分为6大类（即自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学）或9大类（再加上军事科学、文艺理论、行为科学）的提法。,现代自然科学实践活动结构：基础研究、应用研究、发展研究；自然科学知识体系机构：基础科学、技术科学和工程科学。基础自然科学，相当于工科（以及农医科）学生所学的基础课，如物理学、物理化学、化学、生物化学、生物学。研究对象是天然自

6、然；基础科学是一切自然科学的基础；技术（基础）科学，人们公认技术科学有别于基础科学，有特殊的地位和重要性，但对技术科学的内涵外延及其性质作用的理解不尽相同。可以认为，技术科学相当于工科学生所学的专业基础课，如材料力学、工程热物理、电工学、冶金物理化学、自动控制理论等。工程（应用）科学，相当于工科学生所学的专业课，如桥梁工程学、矿山工程学、民用建筑工程学、炼铁学、炼钢学等。,科学,是一种特殊的社会精神生产领域的劳动（实践上）,是一种间接的潜在的社会生产力（应用上）,是一种特殊的社会财富,是一种正确反映自然规律的社会意识形态（理论上）,以生产科学知识为行为特征的社会事业，是一种特殊的社会建制,科学

7、的本质属性,客观真理性,可检验性,系统性,主体际性,科学的本质属性,科学的重要特征,实事求是,探索创新,实际应用,人类共享,特征,三、科学知识的构成,科学知识,科学事实,科学定律,科学假说,科学理论,科学事实,科学事实是科学认识主体关于客观存在的、个别的事物的真实描述或判断,客观事实,经验事实,科学事实,涵义,讨论,科学事实,特点,科学事实是个别陈述,科学事实可复核、可重现,科学事实渗透理论,科学事实比较精确、系统,科学定律,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,科学定律以全命题形式出现,科学定律是绝对真理和相对真理的统一,科学定律具有简明性,涵义,特征,科学定律,作用,科

8、学定律揭示了事物的本质和规律,科学定律有助于科学概念和科学理论的形成,科学定律是进行科学解释和科学预测的有效工具,科学假说,科学假说是根据已知的科学事实和科学原理，对研究的自然现象和规律性提出的一种假定性的推测和说明,涵义,来源,当出现了用已知科学理论无法解释的新事实时,当把某一理论类推到原来适用范围之外,为解决新旧事实之间的矛盾,科学假说,科学假说,科学性和推测性的统一,抽象性和形象性的统一,多样性和易变性的统一,特点,是形成和发展科学理论的必经途径,是发挥思维能动性的有效方式,不同假说的争论有利于科学的发展,作用,科学假说,解释性原则,假说应与已知的经过实践复核的事实相符合,对应原则,假说

9、与已知科学理论的关系，一般假说不应与经过检验的科学理论相矛盾,可检验性原则,提出的假说必须能用观察、实验加以检验,建立原则,科学假说,逻辑分析,实践检验,证实和证伪,判决性实验,检验方法,科学理论是经过实践检验的系统化了的科学知识体系,科学理论,科学理论,科学理论,建立理论体系的方法,公理化方法,逻辑与历史相统一的方法,从抽象上升到具体的方法,科学知识的构成,辨证关系,科学事实是科学知识体系的出发点和归宿,科学定律是构成科学理论的基础,科学假说是科学理论的过渡形式,科学理论是科学成果的系统体现,四、科学价值,科学价值是应用一定的价值观来考察和评价科学对个人和社会的作用和意义，是反映现实的人与满

10、足其某种需要的科学的属性之间的关系,含义,科学价值,科学的内在价值,科学的社会价值,科学精神,科学思想,科学方法,科学知识的价值,科学道德的价值,科学美学的价值,构成,科学价值,科学精神,科学精神是指从科学研究的过程和成果中所显示出来的科学本身所独有的一种精神气质，以及与之相应的科学思想、科学方法,科学精神,求真务实精神,有理性的怀疑精神,开拓创新精神,科学认识的形成,科学研究的一般程序,选题,获取科学事实,进行思维加工,验证,建立理论体系,科学问题,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科学实践中需要解决而又未能解决的矛盾,规定,科学问题,来源,为寻求事实之

11、间的联系提出问题,从科学实践与科学理论的矛盾中发现问题,从科学理论内部的矛盾中发现问题,从不同学派理论之间的分歧和矛盾中发现问题,从社会需要与已有的生产技术手段的差距中发现问题,科学问题,选题,科研选题就是形成、选择和确定所要研究和解决的课题,选题的重要性在于,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,科学问题,选题原则,社会需求原则,创新性原则,科学性原则,可行性原则,科学问题,选题步骤,文献调研和实际考察,提出选题,初步论证,评议和确定课题,科学事实的获取,基本方法,科学观察,人们有目的、有计划地利用自己的感官认识和描述各种自然现象，

12、获取经验知识的基本手段,科学实验,人们根据研究目的，利用科学仪器、设备，人为地控制或模拟自然现象，排除干扰，突出主要因素，在有利的条件下获得科学事实的方法,科学假说的形成,方法,经验定律型假说,原理定律型假说,科学理论的创立,科学理论是经过实践检验的系统化了的科学知识体系,科学理论,准备阶段,问题的提出,酝酿阶段,问题的求解,豁朗阶段,问题的突破,验证阶段,问题成果的证明和检验,记录科学事实的语言,表达科学概念的术语,确立科学定律的语言,科学理论的语言,科学理论创立过程的语言,科学理论的语言,基本的科学术语,基本的科学命题,逻辑演算和数学演算,思维方法,演绎方法,非演绎方法,思想模型方法,演绎

13、推理,证明,公理方法,分析和综合,归纳与概括,类比与联想,思维形态,抽象思维和形象思维,收敛思维和发散思维,顿悟直觉与灵感,创新思维,科学理论的评价和检验,科学理论评价是关于人们如何接受和选择理论的问题,理论评价主要研究假说、观察事实和科学家三者的关系，讨论科学家评价理论的准则,科学理论评价,科学理论的逻辑评价,相容性评价,自洽性评价,简单性评价,科学理论的实验检验,对应规则与检验蕴涵,确证,否认,判决性检验,20世纪科学理论的发展及其发展模式,发展模式,累计式发展观,否证式发展观,社会发展观,科学理论与科学实践（实验）之间的矛盾；不同理论观点（学派）之间的矛盾；各门自然科学之间发展不平衡的矛

14、盾：带头学科凯德洛夫的带头学科更替理论：力学物理学、化学、生物学微观物理学控制论、原子能科学、宇宙航行学分子生物学、心理学。,一、科学发展的基本矛盾,二、科学发展的主要形式1、纵向（时间）渐进与飞跃2、横向（空间）分化与综合，当代科学发展的分化与综合趋势更强了，大小学科分支数以千计，边缘、交叉学科，横断学科（信息科学、系统科学）3、科学中心转移：1954年，科学学的创始人贝尔纳在历史上的科学一书中，用图表形式绘出了“科学活动的主流”在世界范围内随时间流动的概貌。1962年，日本神户大学科学系汤浅光朝系统地提出了科学中心转移的理论。他根据达姆斯塔特和赫旁萨的科学和技术编年表、威伯斯特的人物词典中

15、4万名科学家的传记、历年来发表在期刊或杂志上的重要科学论文，以及1901-1960年间215名诺贝尔奖金获得者的资料，得出了科学中心转移的结论。他把各国当时的重大科研成果作为衡量具体科学发,展水平的指标。如在一个历史时期内，一个国家对科学技术的贡献，超过了在那些年代里全世界科学成就的1/4，就认为“科学活动中心”已转入该国。根据汤浅的研究，近、现代科学中心转移的大致路线是：从意大利（1540-1610）、经英国（1600-1730）、法国（1770-1830）到德国（1830-1920）。现在又转移到了美国。近、现代科学中心转移的周期为80年左右。（大连理工校长程耿东院士报告）4、科学知识指数

16、增长：美国科学学家、计量科学史家普赖斯，1949年发现,三、关于科学发展一般模式的评述科学发展模式是关于科学发展的规律性、主要特征和内在机制的概括和描述。它所回答的主要问题是：科学是怎样发展的？科学发展的一般形式是什么？什么是科学知识增长的动因和机制？等等。1、培根及逻辑实证主义：归纳主义，科学发展是渐进积累的直线发展，没有革命。库恩的批评：科学的发展成了一点一滴的进步，各种货色一件一件地或者一批一批地添加到那个不断加大的科学技术知识的货架上。20世纪50年代以来，许多科学家和科学哲学家对逻辑实证主义的直线式积累的科学发展观进行了批评。主要有：,2、波普证伪主义模式：P1TTEEP2。3、库恩

17、科学革命论模式：前科学常规科学（形成范式）反常危机科学革命（新范式战胜旧范式）新常规科学“范式”：其含义有多种解释，基本上是科学家集团的共同信念、共同传统、共同理论框架以及理论模式、基本方法等。,4、拉卡托斯科学研究纲领模式科学理论体系是一套科学研究纲领，由“硬核”、“保护带”、“启示法”组成；科学发展模式：科学研究纲领的进化阶段科学研究纲领的退化阶段新的进化的研究纲领取代退化的研究纲领新的研究纲领的进化阶段,脑体分工。1840年威廉惠威尔首创“科学家”（scientist)这个词汇。科学的职业化历史：“恩主制”伦敦皇家学会（1660），法兰西科学院（1666），柏林学院（1700）电气技术革

18、命尤其是20世纪以后，科学家角色迅速分化发展。在1896年，世界职业科学家5万人，其核心约1.5万人，而到1970年，300万人。,科学的社会组织,一、科学家和科学共同体,科学共同体（ScientificCommunity)，最早由英国科学家和哲学家波兰尼于1942年在科学的自治一文中提出。1962年，库恩在科学革命的结构中把“科学共同体”与“范式”等同使用。职业精神（敬业精神）、体制目标、行为规范和精神气质。体制目标：以增进知识为己任，并用知识造福人类（培根）。默顿概括的科学精神气质：（1）普遍主义；（2）公有主义；（3）不谋私利精神；（4）有条理的怀疑精神；（5）诚实；（6）为首创权（优先

19、权）而竞争。,科学权威结构（附：美国科学界金字塔结构）科学成果的承认及奖励制度“承认是科学王国的通货。”（默顿）科学奖励中的“马太效应”及其几种表现形式：优势积累效应、光环效应、回溯效应、“波敦克效应”、普朗克效应（普朗克：“一项重要的科学发明创造，很少是逐渐争取和转变它的对手而获得成功的。而一般的情况是，对手们逐渐死去，成长中的一代从一开始就熟悉这种观念。”）、“棘轮效应”（加斯顿科学的社会运行）,美国科学界的社会分层（朱克曼）,内在的和外在的两种（1）以共同的学术观点为核心而形成的学派。典型：历史上的毕达哥拉斯学派、法国的大百科全书学派，现代的哥本哈根学派、布鲁塞尔学派、维也纳学派，数学上

20、的布尔巴基学派；学派由具有共同学术思想的人们组成，他们之间保持密切的学术思想的交流或科学研究的合作，并有公认的学术权威为自己的带头人；特点：（1）核心人物，（2）整体性，（3）传统性，（4）排它性；形成：师承关系，访问学者；,二、科学的社会组织：,作用：继承，保护，争鸣，发展。（2）“无形学院”。介于学派与正式有形科学组织之间的一种科学组织形式。与学派相同的地方是以优秀科学家为中心，自由联合、自由讨论；不同之处在于它的排它性不那么强，而且常常是多学科的。（3）学会。人员最为广泛，受国家法律保护的职业科学家团体。1660年英国皇家学会的成立是其起点。学会是科学劳动者的集团利益的代表，主要任务是学

21、术交流。当代国际化；成为国家领导科学技术的智囊团和思想库。,（4）由一定的行政关系形成的科研组织，如科学院、各类研究所、高校。不同国家，组织形式不同。一般地，国家级科研机构侧重基础研究和综合性应用研究；地方和企业的科研机构侧重应用和开发研究；高校则基础和应用研究并重。（附：门罗实验室、贝尔实验室）（5）科研中心。新近出现的，由国际、国家或社会举办，既有一定的专门科研队伍、配套的实验设备、资料情报和行政管理系统，又能灵活地组织力量实现重大的综合性的科学研究任务。如20世纪30年代德国制造“飞弹”的军事科研中心，40年代美国曼哈顿工程核研究中心，60年代阿波罗计划宇航研究中心。,此外，当代社会还发

22、展出大型科学技术服务机构，如实验中心、测试中心、数据中心等。巨大的科学的社会建制的形成，提出了如何有效管理科学研究的问题。关键是处理好科学劳动自身的特点（脑力劳动、创造性、不确定性、自由）与社会需要（时限强、求统一）之间的关系。,爱迪生不仅是一个伟大的发明家（一生有1,093项发明专利，是有记录的历史上发明专利最多的人，被誉为“发明大王”），而且具有发明组织才能，开创了有组织的技术研究之先河。1881年（另一说法是1876年），爱迪生在离纽约40公里的新泽西州门罗公园（MenloPark）建起研究实验室。在这里，他开始了“每10天一小发明，每6个月一大发明”的事业。他以“发明增进人类的幸福”和

23、“发明用于商业需要”为创办目的。雇佣约40个人从事电器和机械的发明，其中有科学家和工程师。像乐队指,爱迪生门罗公园实验室,挥一样指导和协调科学和技术研究。19世纪80年代初，有44项发明同时进行，每个助手负责一项，他每天检查进度，提出意见，使像滚筒油印机、电缆及其装置、电话耳机、电灯的灯丝、测声音仪器、药品等研究几乎齐头并进。其中，最著名的是电话耳机和白炽电灯的发明。在他看来，发现带有偶然性，而发明却是有预计的追求。这是世界上第一个科学技术“发明工厂”，开创了有组织地进行规模较大的工业实验研究的新时期。从此，企业研究开发中心开始成为科学技术进步的主角。（被科技史学家称为“对科技发展有重大影响的

24、四件历史事件”之一）,英国剑桥大学卡文迪许实验室，1871年筹建，是世界上最早的集体研究机构。橡木大门上的题词：“主之作为，极其广大；凡乐为者，皆应考察。”历任主任有：麦克斯韦、瑞利男爵、约瑟夫汤姆森、卢瑟福、小布拉格，等。汤姆森时代：他本人发现电子，阿斯顿质谱仪，威尔逊云雾室，理查森金属电,诺贝尔奖获得者的摇篮卡文迪许实验室,子热发射实验，巴克拉化学元素的X射线能谱汤姆森邀请许多国家的研究生到他那里工作。为了创造自由、活泼的研究和交流气氛，他制订这样一条制度：研究人员每天上午、下午各一次集中在一起喝茶，在使身心处于松弛状态的环境里交流思想。在卢瑟福任内，卡文迪许聚集了当时世界上最著名的一批青

25、年物理学家，例如，发现中子的查德威克，发明静电加速器的科克拉夫特、瓦尔顿。现在，实验室大楼可用面积是1.6万平方米，研究人员包括研究生和访问学者在内共是700多人，研究领域扩大到许多学科的前沿。130多年来，培育了几代出色的科学家，其中包括25位诺贝尔奖获得者（见后）。,1、瑞利男爵1904研究气体密度，发现氮2、J.J.汤姆逊1906气体导电的理论和实验研究3、卢瑟福1908因放射性研究获诺贝尔化学奖4、布拉格父子（W.H.布拉格、W.L.布拉格）1915用X射线研究晶体结构5、巴克拉1917发现作为元素特征的二次X射线6、阿斯顿1922因发明质谱仪而获诺贝尔化学奖7、C.T.R.威尔逊19

26、27发现用蒸汽凝结的方法显示带电粒子的轨迹8、理查森1928研究热电子现象，发现理查森定律9、查德威克1935发现中子,从卡文迪什实验室出身的诺贝尔奖获得者,10、G.P.汤姆逊1937电子衍射11、阿普顿1947上层大气的物理特性12、布莱克特1948改进威尔逊云室，由此在核物理和宇宙线领域中有新发现13、鲍威尔1950照相乳胶探测技术14、科克拉夫特、瓦尔顿1951用人工加速原子粒子实现原子核嬗变15、佩鲁茨、肯德鲁1962用X射线分析大分子蛋白质的结构，获诺贝尔化学奖16、克里克、沃森、威尔金斯1962发现去氧核糖核酸的双螺旋结构，获生理学或医学奖17、约瑟夫逊1973发现约瑟夫森效应,

27、18、赖尔1974射电天文学19、休伊士1974发现脉冲星20、莫特1977磁性与无规系统的电子结构,与卡文迪什实验室有密切关系的诺贝尔物理学奖1、玻尔1922研究原子结构和辐射2、康普顿1927发现康普顿效应3、狄拉克1933建立新的原子理论4、P.W.安德逊1977磁性与无规系统的电子结构5、卡皮查1978低温物理学,贝尔实验室创立于1925年，是AT&T(美国电话电报公司）的研究机构。研究内容分为基础研究、先进技术和产品开发三部分。分布世界各地的2.5万研究人员，10%从事基础研究，10%先进技术研究，80%产品开发。R&D费用占销售额的11%多，2000年为37.4亿美元，其中1%用于

28、基础研究。先后有11位科学家获得诺贝尔奖，其中肖克利、布拉顿和,企业研究机构的范例贝尔实验室,巴丁因发明晶体管于1956年获得诺贝尔物理学奖。获得专利3千多项。1997年5月，贝尔实验室分别在北京和上海成立了中国贝尔实验室，从中国招聘了第一批12名研究人员。1999年，在北京成立了贝尔实验室亚太及中国地区总部，目前有700多名研究人员，其中90%有硕士或博士学位，50%来自应届毕业研究生。（许浚感悟创新贝尔实验室华裔高级副总裁的领导理念，中国商业出版社，2001年）,1、经济支持系统（经费投入）“恩主”赞助科学基金会国家财政支持、企业投入（R&D投入结构：美、法、德、韩等国政府与民间6：4或5

29、：5，我国一是总量弱，R&D/GDP比例低，二是政府投入偏低）2、教育支持系统（人才）法国大革命后，科学教育取代一般文化教育成为教育的主要内容。德、日战后复兴的经验在于教育和人才基础。我国实施“科教兴国”战略,三、科学的社会支持系统,3、信息支持系统（图书、情报）4、实验技术装备支持系统（专门设备）科学技术发展的社会整体能力赵红州在1979年红旗上发表“试论社会的科学能力”一文，钱学森好评，被学者引为经典。该文提出：在现代，决定一个国家科学技术发展速度的，已经不是个人的力量，而是社会的力量，是由规模宏大的科学家队伍，由技术先进的实验技术装备，由效率极高的“图书-情报”网络系统，由构成合理的科学

30、劳动结构所提供的巨大的集体力量，即社会的科学能力,社会的科学能力的基本要素：（1）科学家队伍的社会集团研究能力；科学家队伍规模数量和质量两个方面，尤其质量方面，高级科研人员的比例，平均年龄和年龄构成。当代科学发明的最佳年龄区是2545岁，峰值年龄在37岁左右（以诺贝尔奖金获得者出获奖成果时的年龄为代表）。1998年江泽民同志在接见两院院士时的讲话“创新的关键在人才”中，列举了著名科学家等杰出人物取得成果的年龄之事例（见附表）。创办少年班，硕博连读制度等措施。,（2）实验技术装备的质量实验技术装备主要包括仪器、仪表、机械、材料、诸剂、动力以及相应的建筑设施等。是物质形态的科学劳动资料，标志着不同时期不同国家科学能力水平的指示器。（见附：法、德科学中心转移与实验技术装备）当代，以电子计算机为基础的实验技术装备系统极为关键。（3）“图书情报”系统的效率马克思：科学劳动“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”。人类知识总量增长迅速，信息爆炸，科研人员1/3的时间用在资料检索上。情报工作效率的高低直接影响一个国家的科学能力。（4）科学劳动结构的最佳程度现代科学劳动的结构包括科学队伍的社会构成（按工作性质、科学结构、业务水平、学术观点等划分）、实验设备的社会构成（用途、部门）、科研经费的有机结构（来源、,使用部门和使用方向）、“图书情报”网络系统，以