05-理论的结构.ppt

1、第五章 科学理论及其结构,第一节 科学假说,一、假说的特点和作用 科学假说是根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种带假定性的推测和说明。 狭义的假说有关对象存在或它与其它对象具有本质联系的某种猜测性判断 广义的假说判断体系，对一些原始前提（狭义假说）的演绎展开。在科学理论层次中，最有意义的是广义假说。,提出假说的动因： 1。已知的科学理论无法解释的新事实 2。某一理论被推到原来适用的范围之外 3。新旧事实的矛盾,假说的运动过程： 1。发现问题 2。收集、整理有关该问题的事实材料，运用创造性思维，提出初步解释和假定性推测。 3。从假定性说明出发，采用各种方法对假说进

2、行论证，进而形成有结构的知识体系。,（一）假说的构成要素及一般特征 假说的构成要素： 事实基础 背景理论 对基本规律的猜测 推导的预言或预见,特征： 科学性以科学事实为依据，以科学理论为前提。 假定性对事物本质和规律的猜测 易变性对同一自然现象可有不同的假说，假说随着实践的发展而不断修正。 （二）假说的认识作用： 1。通往科学理论的桥梁 2。假说是科学性和假定性的辩证统一。,假说的推测性和假定性意味着它是作为问题的可能回答之一而产生的，作为问题而表述出来的困难是建立新理论的起点。提出假说，除了要求发达的理论思维能力以外，还要求具备在困难中发现问题症结的能力科学假说并不是直接从科学事实中引申出来

3、的，而是为了说明科学事实而发明出来的，是对正在研究的现象之间各种可能的联系、或现象本质的猜测，所以假说体现着创造。,二、建立假说的方法论原则 1。解释性原则假说应与科学事实相符合，能解释已知的全部事实。构成事物本质内容的因素有三种：因果联系、结构功能联系和起源关系，因此解释包括：因果解释、概率解释、结构解释、功能解释和起源解释。,2。对应原则假说不应与经过检验的科学理论相矛盾。但理论也有继承性，也有适应范围。在物理学中新假说指出旧理论局限性的事例不胜枚举。 3。可检验性原则假说必须能用观察、实验加以检验从而判定其真伪。观测和实验检验的往往不是假说本身（基本假设），而是它们的推论。,三、假说的检

4、验 假说的检验包括实践检验和逻辑分析检验。 1。逻辑分析假说在逻辑上的合理性。其方法是从一些已确认的判断出发，通过合规则的推理来论证另外一些判断的可靠性。 1）实践检验前的逻辑分析： 概念的精确性、明晰性和简单性 逻辑结构的一致性 是否得到已有科学理论和事实的支持,2）实践过程中的逻辑分析： 实验方案设计 实验过程调节 实验数据处理 逻辑分析与实验检验的关系： 单纯的实验检验只能说明假说与事实是否一致，只有通过逻辑分析才能说明被证明或证伪的原因。,2。实践检验通过观察和实验对假说及其推论进行的验证。假说本身因其抽象性和普遍性往往难以直接验证，因此实践检验多数情况下是对假说的推论或预见进行验证。

5、,假说的检验 (一）直接检验与间接检验 单称陈述直接检验全称陈述间接检验 (二）间接检验的步骤: 1、推出检验蕴涵 2、拿观察实验结果与检验蕴涵相比较 3、作出检验论证,3。证实和证伪的逻辑分析实践检验作为真理性的标准是可靠的，但检验是一个复杂的过程。 1） 以全称判断形式出现的假说可演绎出无限多个检验结论，其中部分结论与观测事实相符并不能说完全证实了这一假说，只能说确证。,2）检验蕴涵方法（证实后件（推论）为真从而证实前件（假设）为真）进行验证的保真性是不可靠的肯定后件推理错误。,检验蕴涵与观察实验结果一致（确证） 实践结果与假说的检验蕴涵一致，不能说该假说被证实了，因为： 肯定后件的推理无

6、效； 归纳推理结论是或然的； 有替代性假说存在。,3）否定后件推理在逻辑上是正确的，但是否定后件并不一定导致证伪，因为： 实践水平受技术水平制约 假说本身具有结构， 检验蕴涵与观察实验结果不一致（证伪） 证伪是个复杂的过程，有两种情况须审查： 辅助性假说是否正确；观察实验结果是否正确 如果观察实验结果正确，辅助性假说无问题，当一个假说的检验蕴涵与观察实验结果不一致时，则可以肯定地说，该假说被证伪了。,第二节 科学理论,一、科学理论的基本特征及其结构 特征： 有限性科学只探讨人类经验可及的范围内发生的事物；科学知识受特定时代人类认识能力的局限，因此具有时间和空间的有限性 客观真理性理论真实反映了

7、事物本质及其规律性 普遍性理论揭示了某一领域的共同本质而普遍适用于该领域,“物理学的概念是人类智力的自由创造，它不是(虽然表面上看来很象是的)单独地由外在世界所决定的。我们企图理解实在,多少有些象一个人想知道一个合上了表壳的表的内部机构。他看到表面和正在走动着的针，甚至还可以听到滴答声，但是他无法打开表壳。如果他是机智的，他可以画出一些能解答他所观察到的一切事物的机构图来,但是他却永远不能完全肯定他的图就是唯一可以解释他所观察到的一切事物的图形。他永远不能把这幅图跟实在的机构加以比较,而且他甚至不能想象这种比较的可能性或有何意义。但是他完全相信，随着他的知识的日益增长，他的关于实在的图景也会愈

8、来愈简单，并且它所能解释的感觉印象的范围也会愈来愈广。他也可以相信，知识有一个理想的极限，而人类的智力正在逐步接近这个极限”。人们“可以把这个理想的极限叫做客观真理”。(爱围斯坦、英费尔德:物理学的进化第20页),系统性根据自然界的有机联系，由知识单元按系统性原则组成有内在性联系的知识体系 逻辑性理论概念明确、判断恰当、推理正确、论证严密 结构： 基本概念 基本原理判断 逻辑结论,研究纲领方法论: 概念和定律构成了研究纲领的”硬核”，在其外围有一个巨大的“保护带”保护其不受反驳，这个硬核有一个”正面启示法”，即有力的解题手段，借助于实验技术或数学方法消化反常或寻找证据。还有一个“反面启示法”，

9、即禁止做某些事。 保护带是指初始条件、观察理论、对应规则、模型等。 一个研究纲领的价值可以从两个方面评价：一、它必须具有一定程度的严密性，从而有可能为未来的研究提供一个明确的纲领；二、它应当能够，至少也要偶而能够导致新现象的发现。如果一个研究纲领能够作出一些新颖的预见并且被确证，那末它将导致进步的问题转换，然而如果研究纲领的预见累遭失败，为消化反例所作的坚韧努力又长久不得成功，那末就将导致退步的问题转换。理论不是被观察和实验驳倒的，而是退化的研究纲领被进步的研究纲领所取代。,伯内特纲领的硬核及其辅助性假说 在Changing Patterns一书中，伯内特将克隆选择理论的基本观点表述为： 1、

10、抗体由细胞产生，由细胞核的遗传机制决定其类型。 2、抗原只有一个功能，激发细胞产生特定抗体的潜能，增殖和释放特异性抗体。 3、除非某种异常情况发生，一个细胞只产生一种类型的抗体。 4、所有单一抗体产生细胞的后代都只生产同一种抗体。 5、有一种遗传机制能够随机产生广泛而不确定的抗体类型，因此，至少有一些细胞能够与任何进入机体的外来物质反应。,克隆选择理论作为一个研究纲领，其中，第2条、第3和第4条分别表达了抗原选择抗体和细胞克隆产生同一种抗体的思想，这三条构成了该纲领的硬核，由这个假说的硬核出发，推导出更多启发性问题，产生一系列辅助性假说，形成进步的问题转换。Schaffner将这些问题总结为以

11、下几个方面：,问题1：每一个细胞是否只能产生一种类型的受体？ 伯内特表述的该理论第2和第3条回答了这一问题，而他的克隆删除假说则暗示如果一个细胞能产生许多不同的受体，那么所期望的特异性就可能丧失，相反，不期望的特异性（如自身免疫）抗体就可能产生，伯内特用“禁忌克隆”来形容这种情况。 问题2：抗原与表面受体的相互作用是如何引导细胞增殖和分化的？ 伯内特在提出克隆选择假说时并未直接回答这一问题，因为这涉及到十分复杂的信号转导机制，这一机制十多年以后才被提出，到20世纪90年代，逐步发现淋巴细胞激活和发挥效应的胞内信号转导途径，阐明了抗原递呈细胞摄取、加工、处理和递呈抗原的主要环节及其机机制，从而初

12、步弄清了特异性免疫应答的启动与本质。,问题3：抗体由细胞产生，由细胞核的遗传机制决定其类型，那么遗传机制是如何决定抗体的多样性的？ 伯内特的回答是抗体的多样性是通过体细胞突变产生的，这是阐明该纲领硬核而增加的一个辅助性假说，也是一个进步的理论调整。 问题4：如果多样性是由体细胞随机产生的，那么为什么一般情况下不会形成针对自身抗原的抗体从而导致自身免疫性疾病？ 伯内特以“克隆删除”作为辅助性假说解决这一问题。他认为胚胎期未成熟细胞具有一种特殊的敏感性，任何抗原都会使克隆前体变质或流产。,公理化体系，如经典力学、经典热力学、相对论、量子力学等。 无矛盾性和完备性是公理化结构的理想，大多数科学理论都

13、与这一理想有一定的偏离，因此理论中除了严格的逻辑推导，还可以看到归纳概括的成分，看到被系统化了的事实材料和加工过的实验材料，它们并不总能完全纳入理论的演绎体系中，而是作为理论的补充或例外存在着。,二、建立理论体系的方法 1。公理化方法从尽可能少的基本概念、公理、公设出发，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。 建立公理化体系的要求： 无矛盾性逻辑上首尾一致 完备性所选择的公理应当足够 独立性所有的公理彼此独立，任何一个公理都不可能从其它公理中推出,2。逻辑与历史相统一的方法 历史是指事物发展的过程，或认识的过程。逻辑是指人运用概念思维的过程。 逻辑与历史的一致

14、是讲人们的逻辑思维过程（表现为知识的逻辑体系）是事物的历史发展过程或认识的历史发展过程的反映，是历史过程的缩影。,方法1：按逻辑发展程序和自然史相一致的原则构建理论体系，例如有机化学理论体系的构建从最简单的脂肪烃化合物开始，到碳氢化合物再到它的衍生物直至生物大分子。 一门科学的逻辑体系应该体现这门学科研究对象的历史发展线索逻辑与自然史一致,方法2：逻辑发展程序和人类认识史相一致的原则。如热力学体系由三条基本定律组成，这个体系也反映了热力学发展的历史。19世纪40年代的热力学第一定律，50年代发现第二定律，20世纪初又发现第三定律，依次反映了人类对热本质认识的逐步深化。 一门学科的逻辑体系应反映

15、人类对这门学科研究对象的认识发展过程逻辑与认识史一致,在科学理论体系的建立中，只有遵循历史的线索才能建立起有内在联系的逻辑体系，或理解和把握相对成熟的科学体系。 根据原始论文来追踪理论的形成过程却始终具一种特殊的魅力；而且这样一种研究，比起通过许多同时代人的工作已完成的题目作出一种流畅的系统的叙述来，往往对于实质提供了一种更深刻的理解。爱因斯坦,3。从抽象上升到具体 由经验上升到理论的过程：由感性的具体 抽象的规定思维中的具体。 即从大量经验材料出发，经科学概括建立某些局部的科学定律（概念、经验定律或经验公式），对这一系列局部定律加以分析和综合，把那些最基本的规定扩展到整体，把事物的各种联系在

16、思维中完整地复制出来。如经典电磁理论的建立。,三、科学理论的评价 理论评价是关于人们如何接受和选择理论的问题。评价过程受科学家知识背景、价值观念及其它社会心理因素的影响，因此不同的科学家对同一理论会有不同的评价。 经验论的观点：经验的证实或证伪作为科学与非科学的划界标准和理论评价标准。其代表有逻辑实证主义和证伪主义。,逻辑实证主义：可证实性是科学的标准。 费格尔（维也纳学派）： 1。主体间的可检验性。公开检验，可重复性。 2。可靠性。检验结果为真。 3。精确性。定量表述自然规律。 4。系统性。理论之间彼此关联。 5。广泛性。能最大程度说明自然现象。,证伪主义： 波普尔： 证伪是科学与伪科学的标

17、准。 1。只有当一个理论（有可能）同一个基本陈述相冲突时，该理论才是科学的；当理论同业已接受的基本陈述相冲突应当淘汰该理论。 2。任何对一种理论的真正检验都是企图否证它或驳倒它，可检验性就是可证伪性 3。任何“好”的科学理论都是一种禁令：它不允许某种事件的发生，一个理论禁止的事例越多，就越好。,整体论的观点：观察证据无法作为评价理论的唯一标准，除了恰当的证据以外，还应考虑理论的其它性质，如保守性、温和性、简单性、普遍性、精确性等。主张用实用的的标准，从理论说明现象和预测未来的有效性方面评价理论。 历史主义学派的观点：理论的评价受范式的制约，对同一理论的不同评价，实质是范式的竞争，理论评价是科学

18、共同体的一种共同决定。,评价理论的标准： 1。理论应与经验事实一致。承认理论的真理性和科学事实的客观性。 2。理论内在逻辑的完备性。理论内部自洽与公认的有关理论也应具有一致性。 3。理论的简单性。体系中包含的彼此独立基本概念和基本定律最少。 4。理论的预见性。理论揭示的自然规律越深刻、越普遍，预见性越强，预见的现象越多。,第三节 科学理论的运动模式,一、逻辑实证主义的模式 逻辑实证主义的代表人物是卡尔纳普、赖欣巴赫、亨普尔等人。其观点归纳如下： 1。科学理论是假设科学理论的建立是归纳过程，从对个别事物的观察开始，由单称命题上升为全称命题。 2。作为假设的理论需要验证理论不能被证实或证伪，只能被

19、验证。,3。理论的进步形式水桶理论或套箱理论。被确证的理论应用到更大的范围；不同的理论被归并到更全面的理论之中。 逻辑实证主义承认理论是运动的，对归纳的作用进行了分析，开创了对科学理论逻辑结构的分析。其缺陷在于： 科学理论并非都是假说，更不是假设，它在一定范围内是对客观真理的反映。 科学发展的过程不是一个单纯积累的过程。,二、证伪主义的模式 证伪主义的代表是卡尔波普尔。他认为理论不能通过归纳得到证实，但可被证伪，科学的发展是理论不断被经验反驳和证伪的反复过程。科学运动的模式： P1TTEEP2 合理之处：强调科学是一个不断革命的过程；把问题看作科学发展的动力；主张在科学探索中要大胆猜测，发挥思维的能动作用。,不足之处： 否定科学发展中知识的继承和积累； 在证实和证伪的关系上片面强调证实的相对性和证伪的绝对性； 否定机械观察的同时也否定了观察实验的客观性和可靠性； 忽视逻辑思维在提出假说中的作用，在推崇演绎法的同时片面否定归纳法的作用。,三、历史主义的模式 历史主义的代表人物是托马斯库恩。他的科学运动模式： 前科学常规科学（形成范式）反常危机科学革命新的常规科学。 范式是指科学共同体的共同信念、共同传统、共同理论框架及理论模式、基本方法等。,合理之处： 综合了“渐