第四讲 科学认识的形成 医学伦理学.ppt

1、1,第四讲 科学的本质和科学认识,2,本讲内容,科学的本质 现代科学的起源和发展（38） 科学的形象和特征（910） 科学的划界标准（1115） 科学认识的形成 科学知识的构成（16） 科学问题及其主要来源（1720） 科学事实及其获取的途径（2125） 观察实验中的认识论问题（2631）,3,哥白尼革命近代自然科学的开端,在这部著作中，哥白尼提出了日心地动说，否定了地心说，并用日心说解释行星的运动。 从科学上说，哥白尼学说的提出是科学史上一件划时代的事件，它标志着近代自然科学的诞生。 从哲学上说，哥白尼学说摒弃了神创论的宇宙观，是向宗教神学发出的挑战书。,1543年，波兰天文学家哥白尼 天体

2、运行论一书的出版，揭开了近代自然科学的序幕，引发了自然观的革命性变革。,4,第谷与开普勒天空绝配,丹麦第谷(15461601）,德开普勒（15711630）,他们师徒二人，一个有极强的观测力，但数学能力不足；一个视力几乎为零，但有很高的数学能力。如果他们不走到一起，以己之长，补彼之短，那么，现在的天空可能还是一片黑暗。,5,行星运动的三定律,行星围绕太阳运行的轨道是椭圆形，太阳位于椭圆的一个焦点上。 在相等的时间内，行星到太阳的连线扫过的面积相等。即行星靠近太阳时，距离小，速度快，远离太阳时，距离大，速度慢。 行星绕太阳运动的公转周期的平方与它们轨道半径的立方成正比。即离太阳越远的行星公转周期

3、越长。,6,伽利略近代科学与近代科学方法论之父,作为近代科学的奠基者之一，伽利略的成就是多方面的，其中最重要的成就在动力学方面。他发明了摆的等时性定律，提出了自由落体定律，论证了物体运动的惯性原理，还研究了抛物体的运动规律。他以一系列关于物体运动的实验，推翻了以亚里士多德为代表的传统的运动观念，并以精密的数学形式来表述物体的运动规律，从而开创了科学实验与数学相结合的科学方法。,意伽利略（Galileo，15641642）,7,牛顿 经典力学的集大成者,牛顿在吸取前人和同时代人成果的基础上，对哥白尼学说、开普勒三大定律、伽利略的自由落体定律、笛卡儿的惯性定律、惠更斯平方反比的向心力等加以综合，系

4、统地制定了古典力学的基本原理，使经典力学进入了全盛时期。 牛顿把物体的运动规律归结为三条运动基本定律和万有引力定律，由此建立起一个完整的力学理论体系，从而把地上和天上两种物体的运动规律都概括在一个严密的理论之中。,英牛顿（Newton，16421727）,8,牛顿力学的基本思想,自然哲学的数学原理是经典力学的集大成,惯性是物质的本质属性，物质自身没有改变状态的能力。 各种复杂的运动形式都可以还原为简单的机械运动。 运动只能改变物体的速度与位置，而不能改变其质量。 存在“绝对时间”和“绝对空间”。 可以用严格的数学公式表达自然界的因果关系，并可以精确预言运动的结果。 物质微粒可以无限地分割，自然

5、界可以还原为简单粒子的集合。,9,科学的各种形象,科学是系统化、理论化的知识体系； 科学是产生知识的实践活动； 科学是一种社会建制； 科学是一种方法； 科学是一种生产力； 科学是一种文化。,10,科学的本质特征,逻辑一致性； 经验检验性； 解释性； 预见性； 可错性。,11,案例：美国的“创生科学”事件,1981年，美国的阿肯色州曾发生过平衡对待“创生科学”和进化论的诉讼。当时美国的公立中学教的是进化论，但有些宗教信仰很坚定的人支持所谓的“创生科学”。创生科学试图综合上帝创世说和一部分现代科学理论，主张如下的观点：宇宙是突然从无到有地创生；虽然自然选择曾起了一定的作用，但不足以解释所有的生物起

6、源；大多数动植物是创生的，动植物只在很有限的范围内改变；人和猿有着不同的祖先，人不是由猿进化而来的；灾异（如大洪水）是地理变化的原因。 这些创生科学的信徒向阿肯色州法院提出诉讼，要求在公立中学平衡对待创生论和进化论。这一事件引发了教育界和司法界的一场大争论。争论的焦点在于：创生科学是不是科学？如果它是科学，那么应该进入中学教学内容；如果它不是科学而是宗教信仰，那么按照现代国家政教分离的原则，就不允许进入课堂。 这一争论涉及到科学的特征是什么。最终，法官奥弗顿认为，科学知识应具有5个必要的特征：受自然定律的指导；它利用自然定律，具有说明能力；它受到经验世界的检验；它的结论是试探性的，不是终结性的

7、；它可以被否证。据此，奥弗顿判决创生论不是自然定律，是不可否证的教条，所以不是科学。 奥弗顿的判决也引起了科学界和科学哲学界的争论。有些科学哲学家虽然赞同奥弗顿的判决，但不同意判决的理由，认为科学划界应有更为细致、更为多元的理由。,12,科学的划界标准区分科学与伪科学,艺术领域无真假之分，非科学并不可耻。,当非科学试图装扮成科 学时，就会成为伪科学,人们通常认为，科学具有某种 特别的本质，这就预设了一个 科学与非科学的分界问题。,13,可证实标准（绝对标准）,内容 逻辑经验主义认为，有意义的命题才是科学的命题，否则便是非科学的命题。如果一个命题能用经验事实加以证实，那么这个命题就是有意义的，反

8、之就没有意义。 缺陷 忽略了全称命题,卡尔纳普（ Carnap 18911970） 美国哲学家，逻辑实证主义的主要代表,14,可证伪标准（绝对标准）,内容 波普尔认为，科学的理论或命题具有普遍性，不可能被经验证实，而只能被经验证伪。可被证伪的理论或命题才是科学的，否则是非科学的。 意义 改变了人们对科学具有终极真理的绝对主义的看法，肯定了人类知识的相对性。 缺陷 忽视了存在命题。,卡尔波普尔（1902-1994）， 20世纪最著名的哲学家之一， 是批判理性主义的创始人。,15,历史主义标准（相对标准）,历史主义在科学划界问题上又分为两派，一派以库恩、拉卡托斯等为代表，承认科学与非科学、伪科学划

9、界的必要性，坚持一种历史的、发展的和相对的，渗透着社会和心理因素的科学划界标准。他们认为科学与非科学、伪科学的区分就在于是否在范式或科学纲领的指导下从事解决疑难的活动。 另一派则以费耶阿本德为代表，否认科学划界的必要性，认为不存在普遍适用的科学研究方法，不存在科学与非科学之间的一成不变的界限，因而主张科学与非科学不可划分，也不应该划分。这是历史主义走向极端的典型表现。,16,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

10、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。,17,科学发现：一个经典的例子,1928年9月的一天，英国细菌学家弗莱明走进实验室，偶然发现培养葡萄球菌的器皿里长了绿霉。按照通常的判断，这种情况说明培养液被污染了，实验失败了。但弗莱明发现，在绿霉的周围出现了一圈空白，原先生长旺盛的葡萄球菌不见了。这是怎么回事呢？他进一步提出问题：是不是绿霉有某种作用能把它周围的葡萄球菌杀死呢？

11、带着这个问题，他进行了研究，不到一年就发现了青霉素，并因此获得了1945年的诺贝尔奖。,1928弗莱明发现了青霉素,18,科学发现从哪里开始？,从观察开始 科学发现从观察个别事实开始，然后通过归纳，得出一般性的定理或理论。 从理论开始 科学理论是通过演绎法从某些清楚明白、不证自明、绝对可靠的公理或假设推出的。 从问题开始 科学发现是在科学问题的引导下完成的，正是问题推动我们建立科学假说，进行观察和实验，从而发现新知识，开辟新领域。,英国科学哲学家波普尔认为，引导科学家进行探索性研究活动的真正起点，是科学问题而不是观察或理论。,19,科学问题的主要来源,由某个理论内部的逻辑矛盾而提出的问题； 由

12、不同理论之间的矛盾而提出的问题； 由理论结构上不符合简单性与普遍性的要求而提出的问题； 由现有理论与经验事实之间的矛盾而提出的问题； 对经验事实未能作出统一的理论说明所提出的问题； 由理论的实际应用于现有技术条件的矛盾而提出的问题。,20,科研选题的原则,需要性原则 选定的课题必须着眼于社会实践的需要或科学本身发展的需要； 创新性原则 选定的课题应是别人没有解决或没有完全解决的问题，力求研究成果有新的发现或发明； 科学性原则 选定的课题必须有一定的科学理论和科学事实作为根据，明显地与已确证的科学理论相违背的问题不应被选为课题； 可行性原则 选择课题时必须考虑完成课题的主客观条件，根据实际具备或

13、经过努力可以具备的条件来确定课题。,21,科学事实科学认识的最初成果,客观事实 客观世界存在的事物或现象本身，不包含人的主观认识因素，它是人类认识的本原，属于本体论范畴。 经验事实 用语言文字对观察到的客观事实所做的陈述和判断，是客观事实与人的感官（或仪器）相互作用的结果的表征，属于认识论范畴。 科学事实 用语言文字对观察到的客观事实所做的真实描述和记录，是通过鉴定被认为是正确反映了客观事实的经验事实，也属于认识论的范畴。,22,科学事实的特点及作用,科学事实的特点 科学事实是单称陈述 科学事实具有可重复性 科学事实受理论影响 科学事实的作用 科学事实是形成新概念、建立新理论的基础。 科学事实

14、是检验科学假说和评价科学理论的依据。,23,科学观察获取科学事实的基本方法,涵义 人们在科学认识中用自己的感官或借助仪器对客观事物进行的一种有目的、有计划的感知活动。 类型 直接观察、间接观察 原则 客观性、全面性 要求 排除感官产生的错觉；排除先入之见；注意每一个细节；及时作出准确的记录等。,24,科学实验获取科学事实的基本手段,涵义 科学实验是人们根据研究的目的，运用科学仪器和设备等物质手段，人为地控制或模拟所研究的自然对象，从而获取科学事实的认识活动。 类型 定性实验、定量实验、析因实验、对照实验、中间实验、模拟实验 作用 可以简化和纯化自然过程；可以强化和激化研究对象；可以重现或模拟自

15、然现象，加速或延缓自然过程。,25,关于模拟实验,适用场合：时过境迁，原型无法再现；范围广大，过程漫长；耗费巨大，代价太高；涉及人的性命安全等。 基本涵义：通过设计一种与被研究对象（原型）相似的替代物（模型），然后通过对模型进行研究并将研究结果外推到原型的一种特殊实验。 实物模型：以自然界原有的或人工制造的材料，应用模拟方法设计出与原型相似的模型，如物理模型、化学模型、生物模型以及功能模型等。 思想模型：运用科学思维揭示出对象（原型）的内在本质，发挥想象力在思想中构思出与对象相似的模型。数学模型是最重要的思想模型。,26,案例：错误百出的观察报告,在一次心理学会议上，会议室的门突然开了，冲进两

16、个人，后面的人拿着枪追赶前面的人。两个人在会场混战一阵，突然一声枪响，两个人又一起冲了出去。整个过程只持续了20秒钟。会议主席请与会者马上写下现场目击情况。这个事件当然是预先安排的，整个过程事先经过排练并全部录了像。在收到的40份观察报告中，只有一篇在主要事实上的错误少于20%，错误占20%40%的有14篇，其余25篇的错误在40%以上。特别值得一提的是，超过半数的报告都有10%以上的情节是无中生有，纯属臆造的。,27,科学观察与科学理论的关系,“纯观察说” 或“中性观察说” 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，理论依赖于观察，观察却独立于理论，观察处于科学知识结构的最底层

17、。 “观察渗透理论” 或“理论负荷说” 观察并非只是感官对观察对象“刺激”的机械反映，而是受观察者背景理论的影响和支配的。具有不同知识背景或不同理论观点的人，对同一对象会形成不同的观察结果。,28,观察真的是中性的吗？,你看到了什么？,两根红线有长短区别吗？,29,为什么“观察渗透理论”?,科学观察不仅是接受信息的过程，同时也是信息加工的过程。科学家在观察过程中，不仅要“看到”事实和现象，同时也要对“看到”的事实和现象进行理解和估价。这就与一个人的理论背景有关了。 观察陈述是用科学语言表述出来的，通过语言，来自客体的信息被编码记载下来。但科学语言总是与特定的科学理论联系在一起的，在使用科学语言的过程中，与之相应的理论框架也会同样发生作用。 理论在观察中既起着“定向”作用，引导观察者有选择地接受外界信息，又起着“加工改造”的作用，帮助观察者理解观察到的是什么。,30,观察的客观性如何保证？,科学观察要求实验结果可以用某种标准的方法进行重演； 科学观察要求以正确反映客观事物本质的理论为指导； 科学观察要求尽量使用先进的观测技术和仪器设备； 科学观察要求科学家要具有严谨的、实事求是的学风。,31,观察实验中的机遇问题,机遇可分为两种 导致与原来研究目标完全不同的新发现的机遇；