第一章 科学方法

第一章科学方法论与科学真理
一、科学方法论的连续统假设
1.“连续统假设”：科学方法与日常生活的一般规律之间存在连续性（continuity）人人都是潜在的科学家
关于“多米诺狗”的例子：
观察：多米诺在某些特定时刻吠叫
假设：风暴来临是多米诺吠叫的原因
预测：若多米诺吠叫，则风暴将至
实验：多米诺吠叫时，观察是否有风暴
2.由此得出一般的科学方法：
观察——假设——预测——实验
观察：感知特定的物质实体或事件
假设：对观察到的现象的一般特性做出结论
预测：预测与假设相一致的未来事件
实验：观察预测的事件是否发生
若实验与预测一致（多米诺吠叫时风暴来临），则假设被证实。

若实验与预测不一致，则修正假设（多米诺受惊吓时也会吠叫），重复循环。

科学方法图示
3。

科学方法的特征：
假设是一种试探性的猜想
用实验证明假设是一项科学冒险
假设大多数情况下不可能被完全证实（多米诺吠叫的多种原因）
4。

科学方法的应用
是否普适？（universal）
是否有用？(fruitful)
二、模型与黑箱方法
1。

模型是为解释所观察到的现象而发明的替代性或相似的实物。

2。

无法直接观察其内部机制的模型即为黑箱。

黑箱——灰箱——白箱
3。

奥卡姆剃刀：“思维经济原则”
可接受的假设应该是能解释任何已知现象的最简单的假设
关于自动咖啡售货机的假设：纯机械装置或小矮人？
假说与“修正”
小矮人会挨饿
施放烟雾
播放刺耳音乐
……
吃宇宙食品
戴防毒面具
耳聋
……
三、科学方法中的逻辑
定义：逻辑学是研究正确推理的原则
1 .在科学知识的证据与结论之间存在着内在的逻辑联系
法拉第（1791-1867），《实验研究》：“热力通过激发化学亲和力产生电流”
“在热作用的这些结果中，我看到的只是最强有力的证据，证明电路中的电流依赖于构成这些电路的物质的化学作用；这些结果完全符合已知的热对化学性质的影响。

另一方面，我不可能看到接触理论如何能够承认这些结果，除非在组成这一理论的假定上添加一些新的假定。

”
增加热引起化学作用增强
增加热引起电活动增强
所以
化学作用引起电活动
如p，则q
如p，则r
——————
如q，则r
2.科学预测还涉及正确使用逻辑推理的前提条件
如，预测月蚀：
从太阳和月球先前的位置
和月球和太阳的运动规律
——————————————
推论月蚀的时间和方位
以上推论涉及如下假定的前提：
月球与太阳的运动有固定规律
月球与太阳是相对稳定的物体
3.两类常见的科学推理
（1）归纳法
培根：《新工具》
Knowledge is power
有而且只能有两种探究与发现真理的方法：第一种方法是从感官与特殊事例飞跃到最普遍的公理，而从这些被公认的、真实性无法动摇的原理出发，着手中间公理的判断与发现。

这种方法在时下是颇为流行的。

另一种方法是从感官与特殊事例中推衍出公理，经由逐步与不断提升的过程，最后获致最普遍的公理。

这是真正的方法，但是它却未被尝试。

求同法：只要某一现象的先行条件相同，就能假设它是该现象的原因，或与该现象的原因有关。

差异法：在某一条件下该结果发生，而在另一条件下该结果没有发生，则该条件是该结果的原因，或与该结果的原因有关。

培根方法的启示
第一，对集合意象或显象的观察依靠感官或精密复杂的科学仪器
光譜
6.21
北京正负电子对撞机(BEPC):1988年，5.6吉电子伏特,周长240米
西欧核子研究中心正负电子对撞机(LEP):1998年，100吉电子伏特,周长27公里
美国超导超级对撞机(SSC):周长87.5公里，耗资80亿美圆
第二，观察必须是理论中立的（theory neutrality），科学才能累计进步
科学与政治学、文学、宗教等的区别
第三，整个科学的目的在于运用知识以获得改变自然的力量
科学真正而合法的目标，就是让人生拥有新发现与新力量，除此之外，别无其他。

孟德尔豌豆实验
在实验1中比例是圆的5，474粒，皱的1，850粒=2.96：1
在实验2中比例是绿的428粒，黄的152粒=2.82：1
结论：在第二代中显性特征与隐性特征的比例为3：1
（2）假说-演绎法
牛顿：《自然哲学之数学原理》（1687）
在假说的指导下有目的的观察
Experiment——尝试
开普勒对哥白尼的修正
行星的运转轨道为椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上
连接行星到太阳的直径在相等时间内扫过相等的面积
行星公转周期的平方同它到太阳的平均距离的立方成正比
提出假说（火星轨道为椭圆）——演绎出结论（火星在某一时刻的位置）——通过观察检验4 .归纳法的困难
（1）可能有无穷的原因，对真正原因的说明仍然依赖于机制和规律
（2）归纳论证的证明依赖于其本身，是一种循环论证（休谟）
（3）因此，在实际的科学活动和日常思维中，是两种方法互为补充
逻辑练习
1。

世界上的每一件事情都是由其他事情引起的。

人的行动和决定是世界中的事情。

因此，人的每一次行动和决定都是由其他事情引起的。

2。

我现在试图怀疑我的存在。

然而我认识到，如果我在怀疑，那么我就必须存在。

因此，我必然存在。

3。

如果她是无辜的，她就会大声喊冤了。

她的确在大声喊冤。

因此，她必定是无辜的。

4。

他说他爱我。

我想这是真的。

因为他不会欺骗一个他所爱的人。

5。

弗兰克查询了航空公司的飞行记录后发现，飞机上有一颗炸弹的可能性很小，而同时有两颗炸弹的可能性则微乎其微。

于是为了安全起见,以后弗兰克每次上飞机时都随身携带一颗炸弹。

6。

这支烟斗的种类与他用的一致，这里的脚印也与他的鞋子相吻合，案发前一小时，有人看见他正在附近，并且听见他说：“只要还有一口气，我就要对她进行报复。

”因此，他作案的嫌疑较大。

7。

“我给你带来了不好的消息：玛丽和弗朗克一起出去了。

我周六晚上给玛丽打了电话，她不在家；然后我又给弗朗克打电话，他也不在家！”
四、科学与认识论
1.定义：认识论是关于可靠知识的理论，关注区分真正的知识与谬误的知识等问题
认识论问题：“我们真正知道什么”？
2.知觉经验的可靠性问题
3 .两种解决办法
（1）拒绝科学陈述指称任何其他事物，它们只指称此时此地能够观察到的东西
（2）一些仪器延伸我们的感官知觉，而另一些仪器检测那些不能被观察到，但引起我们感性经验的作用
五、科学与形而上学
1.定义：形而上学是研究概念及其关系的理论
比如，研究空间和时间的概念系统与“事物”和“原因”之间的关系
2.科学与形而上学的关系类似科学与哲学的关系（寻求科学认识之所以发生的先验条件）
六、三个领域的相互关系
在科学哲学中，逻辑学、认识论与形而上学三个领域不是相互孤立，而是相互联系的。

一个领域内问题的解答将影响另一个领域问题的解答。

1.逻辑学与认识论
（1）科学活动中，有时候证据与结论之间的关系不是一种严格的推论关系，因此，可以谈论证据的真理性，但不能谈论自然律的真理性
如前面所引法拉第的推理过程
（2）所以，科学定律都只是多少令人满意的猜想（假说）
波普尔：《猜想与反驳》
（3）科学预见也是从作出预见的逻辑结构中得出的，如果自然律是猜想性的，那么由此所推演出的预见和自然律一样具有猜想性
约翰有红头发（初始条件）
有红头发的人有80%的可能性为凯尔特人（以一定概率为真）—————————————————
所以约翰有80%的可能性为凯尔特人
（4）但科学知识仍然在逐渐逼近真理（虽然进步的标准不同），因此要避免极端的怀疑论2.逻辑学与形而上学
（1）在逻辑学中使用谓词和量词代替名词，将影响我们关于“存在”的形而上学观念
亚里士多德：“古希腊第一个百科全书式的学者”——恩格斯
亚里士多德：S是P
这匹马是褐色的
所有马是褐色的
这只动物是马科的和褐色的
所有属于马科的是褐色的
“对于所有的x，如果x属于马科，那么x是褐色的”
理想气体定律：“对于所有的x和所有的y，如果x是气体和y是气体，那么x的膨胀速度=y的膨胀速度”
（2）由此引出的形而上学问题是：世界究竟是“事物”和“实体”，还是“过程”与“性质”？电子、质子等微观粒子是作为“实体”存在吗？
贝克莱：存在就是被感知
是“苹果”还是“香”、“甜”、“红”……等感觉的复合？
3 .认识论与形而上学
认识论：
知识不是关于实际事物的命题，而不过是关于直接感觉的现象的命题
形而上学：
科学的世界是感觉的世界，最基本的存在物是感性资料，而不是事物（现象论）
建立一门作为严密科学和绝对真理的哲学——“现象学”
形而上学：
否认绝对空间和时间的经验概念的可理解性（狭义相对论）
认识论：
不管事件的实际时间关系如何，我们绝不能知道什么是不同地点的绝对同时性
哲学原则是科学的一个不可分割的部分，在科学哲学中这些原则受到了批判考察。

如关于事物概念是否是基本的，及世界是否基本上由原子组成的，等等。

对这些问题的判定不能由实验作出，而是哲学论辩的结果。

——Rom.Harre：《科学哲学导论》
小结：
1.根据连续统假设，成熟、系统的科学方法是对日常生活实践方法的提炼而成。

2.逻辑学、认识论与形而上学彼此相互影响，融为一体，且都与科学哲学有密切的内在联系。

3.本章分别考察了它们之间的相互影响，得出的主要结论是：科学理论是带有猜想性的假说系统；但它仍然在进步（虽然对科学进步的标准有不同的看法），在逐渐逼近真理。

因此，极端的怀疑论是不可取的。

4.科学活动必须接受哲学的考察，才能更有效的反思自己的理论前提。

思考题：
1。

为什么说科学理论是带有猜想性质的假说？
2。

什么是“现象论”？它与逻辑学和认识论各有什么关系？。