科学问题、科学假说和科学理论ppt

科学问题：案例（续）
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科学问题：案例（续）
• 以上问题是由汉代的数学家徐岳在《数学记遗》 中提出的一种叫“九宫算”的数学游戏。
• 问题1很好解决，但问题2就不那么好解决。 • 元代数学家杨辉在《续古摘奇算法》中给出了规
案例：歌德巴赫猜想
• 1948年，匈牙利的瑞尼(Renyi)证明了“1 + c ”， 其中c是一很大的自然数。
• 1956年，中国的王元证明了 “3 + 4 ”。 • 1957年，中国的王元先后证明了 “3 + 3 ”和
“2 + 3 ” • 1962年，中国的潘承洞和苏联的巴尔巴恩(BapoaH)
律性的算法。
科学问题的特征
• 科学问题是时代的产物； • 科学问题一般是以疑问句的形式来陈述的； • 科学问题蕴涵着问题的指向、研究目标和求解的
应答域。 “是什么？”：指向自然界的某种可观察的实
体和现象； “为什么？”：实体和现象背后的原因； “怎么样？”：对象或对象系统的状态或过程；
• 在科学问题中，“背景知识”与“求解的应答 域”。
• 欧几里德使用了公理化的方法。公理(axioms)就 是确定的、不需证明的基本命题，一切定理都由 此演绎而出。
• 第五共设：“在一点上只能通过一条直线平行线” • 非欧几何：“从一点上至少可通过两条平行直线”
罗巴切夫斯基与他的《非欧几何》
• 非欧几何学是1829年由俄罗斯数学家尼古拉.罗巴 切夫斯基（1793－1856）提出的。
• 哥德巴赫猜想的一般提法是：每个大于等于6的偶 数，都可表示为两个奇素数之和；每个大于等于9 的奇数，都可表示为三个奇素数之和。其实，后 一个命题就是前一个命题的推论。
案例：歌德巴赫猜想
• 1920年，挪威的布朗(Brun)证明了 “9 + 9 ”。 1924年，德国的拉特马赫(Rademacher)证明了“7 + 7 ”。 1932年，英国的埃斯特曼(Estermann)证明了 “6 + 6 ”。 1937年，意大利的蕾西(Ricei)先后证明了“5 + 7 ”, “4 + 9 ”, “3 + 15 ”和“2 + 366 ”。 1938年，苏联的布赫 夕太勃(Byxwrao)证明了 “5 + 5 ”。 1940年，苏联的布赫 夕太勃(Byxwrao)证明了 “4 + 4 ”。
科学问题的分类
• 按照科学研究的分类：
• 科学问题与非科学问题：科学与非科学的划界； • 真实问题与虚假问题：如鲸鱼是什么鱼？欧几里
德的第五共设——问题的应答域就提错了。 • 待解问题与无知问题:涉及到科学认识主体的能力
和背景知识。 • 抽象问题与具体问题。
欧几里德与他的《几何原本 》
• 欧几里德(Euclid of Alexandria)，希腊数学家。 约生于公元前330年，约死于公元前260年。
“提出一个问题往往比解决一个问 题更重要。因为解决问题仅仅是一个数学 上或实验上的技能而已，而提出新的问题、 新的可能性、从新的角度去看待旧的问题， 却需要有创造性的想象力，而且标志着科 学的真正进步”。
因斯坦
——爱
波普尔：科学研究始于问题
• 归纳主义的科学方法论认为：科学研究始于观察和搜集材 料；
案例：歌德巴赫猜想
科学问题
• 波兰尼（M.Polanyi）：一个问题或发现本身是没 有涵义的。问题是只有当它使某人疑惑或焦虑时， 才会成为一个问题；发现也只有当它使人从一个 问题的负担中解脱出来时，才会成为一个发 现。……一个问题就是一个智力上的愿望。
科学问题
• 波普尔（Karl Popper）：问题是背景知识 中固有的预期与所提出的观察或某种假说 等新发现之间的冲突。
三
科学问题、科学假说和科学理论
科学问题
• 科学问题是指一定时代的科学家在 特定的背景知识下提出的关于科学 认识和科学实践中需要解决而尚未 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。
案例：歌德巴赫猜想
• 这个问题是德国数学家哥德巴赫（C．Goldbach， 1690-1764）于1742年6月7日在给大数学家欧拉的 信中提出的，所以被称作哥德巴赫猜想(Goldbach Conjecture)。
科学问题产生
• 从科学实践与科学理论的矛盾中产生：
当原有的科学理论不能解释新的现象、新的事实 时，便产生了矛盾，也产生了需要探讨的问题。 • 例如：水星近日点进动与牛顿理论的矛盾、光的 波动说与粒子说矛盾与统一等。
证明了 “1 + 5 ”， 中国的王元证明了“1 + 4 ”。 • 1965年，苏联的布赫 夕太勃(Byxwrao)和小维诺 格拉多夫(BHHopappB)，及意大利的朋比利 (Bombieri)证明了“1 + 3 ”。
案例：歌德巴赫猜想
• 1966年，中国的陈景润证明了 “1 + 2 ”。
• 而“1+1”，这个哥德巴赫猜想中的最 难问题，还有待解决。
科学问题
• 图尔敏（S.Toulmin）：解释的理想与目前 能力的差距。 科学问题=解释的理想-目前的能力 P=St-Sp
科学问题：案例
• 问题1：把1、2、3、4、5、6、7、8、9这9个数填 在以下正方形中，并使边、对角相加相等？
• 问题2：有无规律？
科学问题：案例（续）
4 92 3 57 8 16
科学问题的分类
• 科学哲学的分类：
• 科学问题与非科学问题：科学与非科学的划界； • 经验问题：关于自然界的任何能使我们觉得奇怪
而要求我们解释的事物——劳丹（L.Laudan) 已解决但可以进化的问
题 反常问题 未解问题
• 理论问题：即理论内部不自洽或理论之间的冲突 而产生的问题。
科学问题产生
• 波普尔认为：科学研究始于问题而不是始于观察。因为， 尽管通过观察可以引出问题，但是在观察时必须带着一定 的问题。 从科学发展的总体过程看，旧理论不能解决问题，人们 才会去关注它、修正它、完善它，乃至着手建立新理论； 从科学研究的具体进程看，人们总是以问题为框架有选 择地搜集科学事实和材料。
• “科学研究始于问题”和“人类认识以实践为基础”，是 从不同角度提出的不同命题，但实质是统一的。