07-第七章-由问题而发现、从假说到理论

1、自然辩证法概论（第2版）,刘大椿 主编,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,第三篇 科学论与科学方法论,提出问题和解决问题 科学假说的创立与检验 理性准则与假说演绎方法 证明的逻辑与发现的逻辑,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,第七章 由问题而发现、从假说到理论,重点问题,一、提出问题和解决问题,科学研究从问题开始,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学问题是指一定时代的科学家在特定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尚未解决的问题。它包括一定的求解目标和应答域，但尚无确定的答案。 科学问题是一定历史时代的产物。时代所提供的

2、知识背景决定着科学问题的内涵深度和解答途径。同一问题，在不同的事实和经验背景下，其内涵深度是不同的。,一、提出问题和解决问题,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学问题蕴涵着问题的指向、研究目标和求解的应答域。科学问题从形式上可以分解为以下三种主要类型： “是什么”的问题，这类问题要求对研究对象进行识别或判定； “为什么”的问题，要求回答现象的原因或行为的目的，是一种寻求解释性的问题； “怎么样”的问题，这类问题要求描述所研究的对象或对象系统的状态或过程，是一种描述性的问题。,一、提出问题和解决问题,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,一般把问题所指向的研究对

3、象称为“问题的指向”。第一类问题的指向是自然界的某种可观察的实体或现象，第二类问题的指向是现象的原因，第三类问题的指向是对象或对象系统的状态或过程。,一、提出问题和解决问题,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学问题不仅包含问题的指向和与特定的疑问词相联系的义项，而且还包含了问题的“求解应答域”。应答域指在问题的论述中所确定的域限，并假定所提出问题的解必定在这个领域中。尽管这种预设是一种猜测，是可错的，但在实际的科学探索过程中，它却能起到定向和指导作用。预设的应答域可以排除许多因素，能对解决问题提供明确的方向。若问题只有求解目标而没有一定的应答域，则其求解范围可能是一个无所限

4、定的全域，这样的问题就不能构成科学的问题。,一、提出问题和解决问题,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,“科学研究活动始于问题”与“认识以实践为基础”并不矛盾。前者着眼于科学技术研究的程序，是从方法论角度提出的命题；后者着眼于认识的来源，是从认识论角度提出的命题。二者层次不同，但实质是统一的。作为认识的一般过程，实践是认识的基础，科学理论归根结底产生于科学实践和生产实践。认识过程的每一步既是终点又是起点，科学问题既包含先前实践的认识的成果，又预示着进一步实践和认识的方向。“科学研究活动始于问题”并未否定“认识以实践为基础”，而是将一般认识论原则具体化于科学研究过程中了。,一、提

5、出问题和解决问题,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学问题的产生,从逻辑上讲，任何真正的问题都是在一定的背景知识之下提出的。背景知识是科学家解释所观测到的现象和形成对未来的预期的依据。所有作为背景知识的科学理论都是假说，是试探性地对经验现象的解释和预言。当原有的理论不能解释新的现象和新的事实时，就产生了需要探讨的问题。,一、提出问题和解决问题,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,其次，寻求经验事实之间的联系并给出统一解释，既是科学活动的基本目标，也是科学问题产生的最基本的途径，又是建立科学理论或假说的最基本的出发点。科学理论或假说的最基本、最直接的目的就是要

6、寻求一定范围内的经验事实的联系和统一的解释。,一、提出问题和解决问题,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,再者，理论内部存在的逻辑悖论或佯谬可能引出重大的科学问题。任何一个科学知识体系在逻辑上都应当是无矛盾的，这是对科学知识的基本要求。科学知识体系的逻辑问题或者表现为逻辑上的跳跃或推理上的不严密，表面上的“逻辑结论”实际上并不能真正从前提中导出；或表现为一种理论在逻辑上不能自洽，从同一组前提出发，却导出相互矛盾的命题，从而造成科学理论中的“佯谬”或“悖论”。一种理论或一个概念，如果从中推出逻辑矛盾，那就表明其中存在需要进一步探讨的问题。,一、提出问题和解决问题,自然辩证法概论

7、普通高校硕士生马克思主义理论课教材,对科学问题的解决，可以总结出三条基本途径：,解决科学问题的基本途径,途径1,途径3,途径2,通过进一步获取事实来回答问题,通过引入新的假说来解答问题,通过引入新的概念来解决问题,一、提出问题和解决问题,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学问题一经提出，科学家就会通过猜测去寻求解答，或是发现新的事实，或是引入新的解释性理论，或是引入新的概念。科学问题的解答没有机械的、固定的、普遍有效的规则，它是主动、活跃、丰富多彩的探索，甚至对同一个问题可能有不同的提法，多种不同的答案可能同时存在而且相互竞赛。科学认识的过程就是一个不断提出问题、解决问题的

8、永续过程。旧的问题被解决了，新的问题又会被提出，通过不断地提出问题和解决问题，科学家对世界的解释就会越来越具有合理性和完备性。,二、科学假说的创立与检验,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,通向科学理论的必要环节,从科学活动的一般模式看，假说是通向科学理论的必要环节。恩格斯曾经指出：只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。科学假说不仅是科学研究活动中的基本程序之一，而且也是科学理论建立的必需的思维形式和科学方法。科学假说为实现科学认识由“感性的具体”到“抽象的规定”、再由“抽象的规定”到“思维的具体”提供了不可或缺的桥梁，是科学认识活动过程中必需的重要环节。,二、科学假说的

9、创立与检验,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学研究和科学理论的主要任务是试探性地对已有的经验和事实作出解释，并对未来的经验和事实提出预测，而科学假说就是实现这种试探性解释和预测的基本的思维形式。科学假说通常由以下几个基本因素构成：事实基础；背景理论（包括推理规则）；对现象本质的猜测；由猜测推演出的预言和预见。,二、科学假说的创立与检验,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学假说是科学理论的可能方案。科学假说之所以必要，是因为从有限的、个别的事实中，很难直接发现许多规律性的联系。不管积累的事实有多少，本质和现象总是具有质的差别。虽然第谷积累了丰富的天文观测

10、事实，但并不能直接从事实中看到后来被开普勒发现的行星运动定律，更不能直接导出万有引力定律。要超越经验，提出更具有普遍性的科学理论，必须借助科学假说的神奇力量。,二、科学假说的创立与检验,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学假说的类型和检验,科学假说常常是针对科学问题而提出的。相应于科学问题的不同类型，假说的内容和形式也不相同。 对于常规科学问题，提出假说的主要目的在于修改、调整、扩展原初的背景知识体系。一方面，当新科学事实发现不能够纳入已有的理论框架中加以解释时，就需创立新的更具普遍意义的科学假说对新事实作出解释；另一方面，科学家总是力求将已有背景知识体系扩展到原来不曾应用

11、过的领域，这时需要的是在已知理论和辅助假说条件的基础上进行逻辑推导，得出一个新的关于经验事实的预测假说。,二、科学假说的创立与检验,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,对于某些科学领域中反复出现的反常问题，科学家则可能提出突破背景知识体系的革命性的理论假说。这类假说多出现在新旧理论交替的时期，旧理论的局限性已经日益显现，而新的理论尚未建立，整个科学共同体被一些无法用已有的理论加以解释的“异常”科学事实所困扰。这时就需要一些才智过人的科学大师提出富有原创精神的科学假说来引领科学变革。,二、科学假说的创立与检验,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学实践作为检验科

12、学假说的标准，既能证实科学假说也能证伪科学假说。一般说来，经过科学观察、实验证实的科学假说即可转化为科学理论，而被科学观察、实验所证伪的科学假说就会被否决。但我们必须认识到，科学假说的检验是一个复杂的过程。,二、科学假说的创立与检验,首先，一个全称判断所演绎出的经验推论在数量上是无限的，其中部分结论与观测事实相符合只是为该科学假说提供了某些辩护和支持，还不能说完全证实了这一科学假说。 其次，以全称判断形式出现的科学假说只能通过证实后件（即推论）为真从而证实前件（科学假说）为真的方法确证。但是，在逻辑上，这种方法是不能完全保真的。 再者，一个科学假说所演绎出的可被直接检验的结论若与观测事实不符，

13、则在整体上这个假说被证伪。,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,二、科学假说的创立与检验,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,判决性实验,在科学发展史上，判决性实验常常被当时的科学家视为科学假说是否转化为科学理论的重要判据。判决性实验，就是在对立的两个假说之间，设计一个或一组观测或实验来证实哪一个具备预见性，或者说证实哪一个不具备预见性。长期以来，科学家们相信，如果从一个假说作出的推断（预见）跟另一个假说作出的推断（预见）相抵触，实验结果支持其中的一个推断而否定另一个推断，就可以认为该实验在两个对立的假说中作出判决，其中一个便转化为理论。,二、科学假说的创立与检

14、验,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学假说一旦经受住了实践检验，具备了解释性和预见性，就可以转化为科学理论。然而，这种科学理论仍然是相对真理，随着科学实践的发展，它又将接受新的挑战。科学假说和科学理论之间的转化是不会终结的。尽管在原则上可以根据其真理性来区分科学假说和科学理论，但科学假说和科学理论之间的转化却包含着许多复杂的因素和过程。,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学的理性准则,在科学认识中，科学家常根据科学实践的规律和能动反映论的认识论原理，为提出假说和鉴别假说规定一些方法论原则，以便随时剔除那些不适当的假说而集中精

15、力分析、验证真正有价值、有前途的假说。这些方法论原则起着理性准则的作用，主要包括理性信念、可检验性原则、对应原则和简单性原则，它们在科学认识中具有重要的实践价值。作为理性准则的方法论原则体现了理性活动的本质特征，反映科学认识的基本性质。,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,理性信念包括普遍的哲学原理与普遍的科学原理两个层面。就前者而言，它帮助科学家剔除非理性的假说，把那些必然通向迷信和唯心论的伪科学排斥在科学的殿堂之外。但必须特别指出的是，作为理性信念的普遍的哲学原理不是现成的教条，那种凭借权势在不同的科学假说或理论上乱贴标签的做法，与理性原则的运用

16、毫无共同之处。,1. 理性信念,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,2. 可检验性原则,科学理论在原则上应当是可检验的。如果一个理论不但无法在技术上接受观测实验或一般实验的检验，而且在原则上也不可能被检验，那它就不能被称为科学理论。所谓原则上不可能被检验，是指它根本没有检验蕴涵它本身不能被检验，由它演绎推导出的命题也不能被检验。概言之，它与任何经验现象都没有关联。既然找不到哪个经验能够与它相符合或相抵触，就只能认为它缺乏经验意义，是不可检验的。,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,3. 对应原则,把对应原则

17、作为可接受性的一个标准来应用，意味着任何一个新理论或假说替代原理论或假说都应满足这样两个基本要求：（1）新的理论或假说比原有理论具有更丰富的检验蕴涵；（2）新的理论或假说在原理论得到充分确证的那个领域以渐近线的形式与之相一致。形象地说，如果把新理论或假说比做双曲线，则原有理论相当于作为双曲线渐近线的两条交叉直线。在交点附近的领域，两者很不相同；随着曲线和渐近线的延伸，两者渐趋一致。,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,4. 简单性原则,科学是探求真理的事业。在真和美之间，有着极其深刻的内在统一性。这种统一性反映在方法论原则上，就是科学在历史上形成的一

18、系列美学准则，即所谓的臻美原则。它们在提出和选择科学假说的过程中，起着特殊的作用。在科学的美学准则中，最重要的一条是简单性原则，它最为科学家所重视，而且一直是认识论和方法论的对象。其他一些美学准则，如和谐性、对称性、统一性等，大多数也可以归结为简单性，或是简单性原则的引申。,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,简单性原则最著名的表述者是14世纪的唯名论哲学家奥卡姆的威廉，他因一句格言而享有盛名。这句格言是：“如无必要，勿增实体。”此格言被世人称为“奥卡姆的剃刀”。这就是说，在某一门科学里，如能不以这种或那种假设的实体来解释某一事物，人们就没有理由去假

19、说它。英国现代著名哲学家罗素在评论“奥卡姆的剃刀”时说：“我自己觉得这在逻辑分析中是一项最有成效的原则。”,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,演绎理论是构造型语言的一种特殊形式，从句法学的角度看，演绎语言是不考虑符号之外意义的某种符号组合，称之为演绎体系。一个演绎体系通常由三部分组成：（1）基础词汇，即基本符号手段的总和；（2）给定语言所使用的逻辑手段；（3）通过逻辑手段从基础词汇得出的理论体系。演绎体系的构建是科学史上最重要的基础成果，也是科学方法论中最基本最重要的研究内容。,基本的假说演绎方法的构建,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论

20、普通高校硕士生马克思主义理论课教材,假说演绎模型在近代科学史上的完善过程，是与牛顿创立力学体系的工作一道进行的。这一工作的实质是用一个与经验相联系的公理体系来组织科学知识，具体说可分为下述几个方面： 首先，提出一个公理系统。公理系统是通过演绎（特别是数学关系）组织起来的公理、定义和定理体系。这个公理体系本身是自洽的，全部定理都必须由公理逻辑地推导出来，而公理本身均为初始的基本假说。,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,其次，规定一个把公理体系的命题与观测结果相连接的程序。在自然哲学的数学原理中，牛顿区分了公理体系与它在经验中的应用，并强调抽象的体系在

21、具体场合必须获得恰当的物理解释，这就要求将公理体系与物理世界中的事件联系起来。 再次，确证用经验解释的公理体系中的演绎结果。事实上，牛顿力学正是由于与这些可观测的现象存在着密切的现实联系，才成为了经典科学。,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,现代假说演绎模型,20世纪以来，假说演绎结构作为最重要的演绎模型，成为科学方法论研究的焦点之一。当前最为流行的演绎模型可图示如下： PHOcHc 其意义是：某项研究从解决一个问题（P）开始，通过非逻辑的或者直觉的猜测所谓智力突变（），导出一个假说（H），由此推演出（）必然的可观察的检验陈述（Oc）,如果这些陈述

22、被证明是正确的，就归纳出（）被确证的结论（Hc）。,三、理性准则与假说演绎方法,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,波普尔的演绎模型甚至把一般演绎模型中最后的归纳确证过程去掉了，他的著名图式如下： P1TTEEP2 这里P1表示问题，TT表示试验性理论，EE表示消除错误，P2表示新的问题。与前述演绎图式相比，该图示实质上是删去了最后一步：PHOc 按照这个图式，整个程序由两种类型的尝试构成：一种尝试是猜测出假说H；另一种尝试是演绎出观察命题Oc来试图对假说加以否证。前者是直觉的突变，后者是演绎出来的论据。,四、证明的逻辑与发现的逻辑,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论

23、课教材,逻辑实证主义的中心问题知识的经验论证问题就是为完成辩护的任务而设立的。经验证实是它的原则，为了贯彻这个原则，必须寻找一条从理论还原为经验的通道，于是便求助于对陈述的逻辑分析，利用数理逻辑的成果对所有的知识命题进行逻辑分析，以揭示这些命题的经验基础。命题的意义是通过逻辑分析得以澄清的。具体说来有下面三个主要观点：,证明的逻辑基础,四、证明的逻辑与发现的逻辑,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,1. 所有有意义的认识陈述或者是分析的（不然就是自相矛盾的）或者是经验的。逻辑和数学命题是分析的，而实证科学的命题大多数是经验的。前者实际上是以某种方式使用语言的规定，提供用以判断对

24、或错的法则。后者才真正是有意义的，可以为人们提供有关经验世界的知识。,四、证明的逻辑与发现的逻辑,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,2. 所有有意义的经验陈述，原则上可以用经验来证实，也只能用经验来证实。换言之，经验命题不可能单独由某些分析前提演绎出来，必定要诉诸某种直接经验的手段。 3. 所有有意义的经验陈述都能归结为中立的直接观察语句。观察语句最重要的哲学用途就在于能够以它来证明经验陈述的真或伪，从而讨论知识基础的结构问题。,四、证明的逻辑与发现的逻辑,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,经验原则、证实理论和还原分析方法，这些都是逻辑实证主义的真髓，是现代

25、经验论的核心。其中的根本点，是把直接观察和观察语言作为互相竞争的理论的取舍标准。辩护就是看理论的确证度有多大，看它在多大程度上能够接受直接观察的检验，看它的命题能否通过逻辑分析归结为观察语句。证明的逻辑不止一种，辩护可以是多种多样的。所有以辩护为宗旨的科学哲学的共同之处就在于它们都认为发现过程是不能做逻辑分析的。,四、证明的逻辑与发现的逻辑,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,关于科学发现的逻辑，即关于科学发现的逻辑是否可能的问题一直是科学家和科学哲学家争论的焦点。这其中隐含着对科学发现逻辑的不同理解。以研究科学知识的创造方式为核心，这就是科学发现的逻辑最初的明确观念。事实上，

26、在近代科学发展的过程中，有许多重要的哲学家和科学家都相信可以确定某些导致科学发现的规则。其中，强调经验归纳的一派认为，科学发现的逻辑就是归纳逻辑，而主张理论推演的一派则认为科学发现的逻辑是演绎逻辑。,发现的逻辑,四、证明的逻辑与发现的逻辑,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,发现过程是从特殊事实到以某种方式从中归纳出来的一般定律，检验发现的过程则是从定律到从中演绎出来的特殊事实的预测。因此得出结论：普遍的演绎逻辑提供了有关定律检验（尤其是定律证伪）的规范理论的形式基础；而有关定律发现的规范理论则被认为需要归纳逻辑作为其基础。定律的发现仅仅意味着在已被观察的数据中找出模式，至于模

27、式能否继续适合于被观察的新数据，这将在检验定律的过程中判定。所以发现过程中并没有归纳问题，倒是证明（检验）过程中会遇到归纳问题。,四、证明的逻辑与发现的逻辑,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,从创造性角度来看，科学发现的过程是一个意识和潜意识、逻辑和非逻辑交互作用的过程。当问题萦绕于心的时候，科学家就开始了一个可称为“主观模拟”的过程，他们主观地模拟周围的事物现实的或想象的，并把自己的注意力集中在特定的现象情境中，尝试通过主观模拟这一情况来获取一种内部的表达形式，首先是现象本身，而后是现象的来源等。从而找到解决问题的关键。之后，科学家用科学语言把心中的发现和构想描述出来，形成真正的科学假说。,科学发现过程中的逻辑与非逻辑问题,四、证明的逻辑与发现的逻辑,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,科学发现常表现为发散思维和收敛思维互补共济的过程。发散思维是针对一个有待解决的问题，沿着各种不同的方向去思考，从多方面提出解决方案，寻求各种各样的解决办法，以求得最佳解决方案的思维形式。发散思维是指在解决问