第九章从科学假说到科学理论.ppt

1、第九章，从科学假设到科学理论，在科学实验和观察的逻辑抽象的基础上解释具体的科学问题。这是科学假说，只有经过科学实践的反复检验，才能被确认为科学理论，因此科学假说在科学理论的形成中起着重要的作用。科学假说的定义、形式、特征和功能。科学假说的含义：假说源于希腊神话，意为基础和思辨，是以事物、理性或本质为基础的。如德谟克利特的原子论、柏拉图的思想和亚里士多德的原动力。牛顿在自然哲学的数学原理中指出，他“从不编造假设”，所以每当他的理论被称为假设时，他立即作出愤怒的声明。例如，当数学家帕蒂斯说牛顿关于光的颜色的理论是一个“非常天才的假设”时，他立即纠正了这一说法：无可辩驳的事实证明，白光是由不同颜色和

2、不同折射性质的光组成的。牛顿著名的座右铭是：“永远不要说你不确定或不确定的事情”，这反映了牛顿严谨的学术精神。当然，牛顿的思想非常复杂，他并没有完全消除这个假设，但他有自己的假设。康德认为，假设不是幻觉，而是在理性的严格监督下对真实情况的看法。很难定义假设的含义。在科学哲学导论中，M-W和Wartofsky指出：“科学中没有比假设更模糊的术语”，有些人在理论形式和方法论意义上使用它。随着“理论对观察的渗透”，有人提出“任何描述性陈述和任何观察性陈述都是一种假设。”在现代，假设(名词)是指以判断(或某些判断)的形式表达的对某事的推测或预测，是有待进一步检验的科学知识；作为动词的假设是指根据科学原

3、理和事实对未知的新事实(科学问题)的假设或尝试性解决方案。科学假说的形式(三类)事实假说是以概念形式表达的科学对象和事实，如正电子、夸克和中微子。规律性假设是对事物某一方面的本质和规律性的假设性解释，通常以判断的形式来表达。如大陆漂移理论、海底扩张理论、哈勃定律等。理论假设是对事物本质的一种相对全面和系统的解释，主要采取推理的形式。如哥白尼的日心说、康德的恒星起源恒星云理论、麦克斯韦的电磁场理论、爱因斯坦的相对论、伽莫夫的BIGBANG假说、DNA双螺旋结构等等。科学假设的特征(二)(1)科学性：科学假设是建立在一定的科学理论和科学事实基础上的，假设不能被理解为毫无根据的虚假陈述。假设能够对相

4、关的事物、现象和问题给出合理的解释，避免与相关理论发生冲突。科学哲学家波普尔说：“发现就像试图撒谎。”爱因斯坦说：科学发现就像一个纵横字谜。猜什么是自由的，但是仍然有限制。他说，广义相对论基本原理的虚构特征是完全显而易见的。然而，任何“从基本经验中推导出力学的基本概念和假设”的尝试都注定要失败它的科学基础至少是：它是狭义相对论逻辑的合理延伸。如果速度的概念只能有相对的意义，我们还应该固执地把加速度看作一个绝对的概念吗？它是基于一个古老的经验事实，即“所有物体在引力场中有相同的加速度，这个定律也可以表示为惯性质量等于引力质量的定律。”假设是未经科学实践检验的知识。它是否符合现实还有待于未来的验证

5、、修改、发展、完善甚至否定或消除。对于同一个问题，由于不同的材料拥有，不同的指导思想和视角，不同的知识结构和不同的使用方法，各种假设经常出现。科学假说的作用恩格斯说，只要自然科学是思维，它的发展形式就是假说。一个新的事实被观察到，它净化了这些假设，取消了一些，修正了一些，最后构成了一个纯粹的法律。如果你想等待构成法律的材料被净化，那么在此之前停止使用思考的研究，法律将永远不会出现。“因此，科学人工手在科学研究中的作用是非常重要的，具体表现为：假说是智力活动的主要手段和科学思维的主要形式，它为科学研究指明了方向，使研究工作自觉而活跃。汤姆森曾提出原子的西瓜模型。原子由正电荷和负电荷组成。正电荷像

6、液体一样均匀分布，负电荷在其中穿行。可以发现，原子中外部射线与电子的相互作用角越大，散射概率越小。他的学生卢瑟福用射线做了散射实验，发现1/8000的粒子偏转了90以上，其中180被阻挡，远远超过汤姆森估计的1/103500。鲁说，这就像用一枚15英寸的炮弹射向一张纸，结果却被自己推了回去。他苦苦思索了几个星期，认为只有当正电荷融入原子核时，这种巨大的反射才会发生，一个电子不可能与一个粒子碰撞。因此，他提出了原子有核的新的原子理论模型。Geiger和marsden根据这一假设进行了实验，并在1913年发表了一篇证实性论文，认为“原子中心有一个强电荷，它比原子直径小得多。”卢瑟福提出了一个类似太

7、阳系节的原子行星模型。假设是通向科学理论的桥梁。科学发展的规律是：科学问题、科学假设、科学理论、新问题、新假设、新理论、关于不同假设的争论都有利于科学研究的发展。生物突变理论、进化光波理论和粒子理论；化学燃素理论和氧化理论；在地质学上，中国有地貌成因的成水成火理论，地壳结构和运动的假说，有李四光的“山”形力学和“多”结构理论，张文友的断块构造理论，黄的多旋回理论和陈的地洼学说。各种假说都处于平等竞争的状态，这有利于激发研究者的积极性，从而激发创造性地完成科学研究问题。假设产生的途径来自理论与实践的矛盾。一旦旧理论不能解释新现象，人们就会提出新的推测性解释。例如，x光、放射性和电子的发现与原子不

8、能分离的传统观点相矛盾，所以人们提出了各种原子模型。理论本身固有的矛盾。例如，根据光的波粒二象性，德布罗意猜想物质粒子具有波动性(物质波)，薛定谔基于物质波描述了微观粒子的波动方程。对新旧理论和事实的矛盾统一提出了新的假设。例如，热力学第二定律和生物进化理论在世界进化方向上的矛盾被普里高金的耗散结构理论所解决，该理论分析了开放系统进化和退化的各种可能性。提出假设应遵循的原则和方法，并提出假设的要求(原则)。解释原则：假设不应与现有事实相冲突，并能对其给出统一的解释。当然，当提出一个假设时，我们可以暂时回避一些困难，等待以后的解决办法，或者提出一个更新的假设。一致性原则(兼容性):假设不应与现有

9、的科学理论相矛盾。当它们不一致时，应增加辅助性假设，并将旧理论作为特例、限制或部分纳入，以保留经实践检验的旧理论的合理内容。比如相对论和经典力学。S原则科学哲学家波普尔认为，区分科学与非科学的标准应该是可测性。他认为阿德勒的自卑和超越理论，甚至马克思主义的阶级利益理论都不能证伪，就像弗洛伊德的力比多转移理论一样。与爱因斯坦的广义相对论不同，如果爱丁顿的探险队没有观察到重力场空间的弯曲现象，这意味着该理论失败并承担巨大风险。理论承担的风险越高，可测试性越高，理论就越科学。没有可测试性，如化水为油，永动机，气功治疗疾病等。根据上述原则，提出假设的方法有很多：和谐原则。法拉第认为电、磁、光、热、化学

10、、重力等之间有联系。他在这些事物之间的联系过程中发现了许多科学思想，而爱因斯坦对统一场论的探索也受到了法拉第的启发。对称性原理狄拉克根据对称性提出了正电子的概念，人们进一步假设基本粒子是反粒子，如反质子、反中子、反物质等。化学上，日本的福井健一、美国的伍德沃德和霍夫曼提出了化学反应前后分子轨道的对称性理论。守恒原理：泡利在1931年提出的中微子带走电子能量的假设已经被美国物理学家莱恩和科恩23年的实验所证明，李政道和杨振宁在1956年提出的弱相互作用条件下的宇称非守恒定律已经被吴健雄的实验所支持。假设检验实验检验有两种形式：直接检验(直接观察)和间接检验(实验检验)。测试过程的逻辑表达式是：如

11、果假设h，在条件c下，事实e可以出现，现在观察到e，那么h是真的。如果广义相对论预言引力波的存在，引力辐射将导致双星运行周期的改变。1978年，美国天文学家约瑟夫泰勒(Joseph Taylor)宣布，他将观测到一颗高速旋转四年的致密双星(中子星)，被测双星的旋转周期缩短了万分之四秒，这与广义相对论引力波理论的计算结果一致。因此，许多人认为应该为科学确定一些决定性的实验，它的逻辑表达式是：如果H1和c，那么E1如果H2和c，那么E2和E！E2相互排斥。现在，如果观察E1，H1是真的，H2是假的。但有时判断是相对的，例如，对光的性质的测试。1850年，火狐狸测量光在水中传播速度的实验支持了波动理

12、论，1903年，莱纳德的实验支持了粒子理论。逻辑测试(关于实践是检验真理和逻辑证明的唯一标准的关系的讨论)首先，逻辑测试和实践测试之间的关系是互补的，因为许多科学假设在实验条件的限制下不能通过实验直接验证，所以它们必须通过逻辑推理的手段来论证，然后在实验手段将来进步时再进行验证，这表明实践作为一种理论测试方法有其局限性；即使一个假设可以通过实践来检验，假设和被检验的案例之间是否有明确的对应关系，也需要通过逻辑分析来证实。因此，逻辑分析是科学假说能否被实践直接检验的不可或缺的辅助手段。其次，从实验本身的角度来看，一次验证并不等于一劳永逸，所以没有必要再测试一次。因此，作为检验真理的标准，实践是绝

13、对性和相对性的统一。用经验事实检验科学假设取决于被检验的假设形式。如果它是一个事实假设，它一般是单一的形式，只要获得了事实基础，就可以说它已经得到了证实；如果被检验的假设是规则的或理论的，它们的陈述具有全称判断的特征，并且检验的经验事实往往是演绎的，以一个或几个经验事实作为检验的标准，这使得被检验者和被检验者之间存在不对称性。因此，在一定程度上，只能说它是对假设的确认，而未来进一步的检验只能提高假设的确认程度，但不能视为最后，强调实践作为真理的唯一标准，不应成为拒绝逻辑证明的理由，因为从逻辑证明的知识来源来看，逻辑证明所依赖的逻辑规则和理论知识是过去长期实践知识的结晶。科学假说与科学理论的关系科学假说是一个未经证实的知识体系，而科学理论是一个经过证实的科学假说，它有可能转化为科学理论，但这并不意味着科学假说必然会成为科学理论，一些相互竞争的科学假说可能会被淘汰，或者各种假说的优势会被混合形成一个更新的假说，但它仍然需要科学实践的检验。科学理论作为已被证明的知识，是相对稳定的，