自然辩证法第二讲科学方法论共36页文档
自然辩证法-科学技术方法论(北大)
牛顿力学的创立与发展
总结词
牛顿力学是物理学史上的里程碑，它通过数学语言描述了自然界的运动规律，为科学研 究和技术发展奠定了基础。
详细描述
牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出了三大运动定律和万有引力定律，构建了完整的 经典力学体系。这一理论不仅解释了当时已知的所有力学现象，还为后来的物理学、工 程学和天文学等领域提供了重要的理论支持。随着科学技术的发展，牛顿力学在微观和
人工智能与机器学习
随着计算机技术的不断发展，人工智能和机器学习将在未来发挥越来越重要的作用，为人类的生产和生活带来更 多的便利和效益。
生物科技与医学
生物科技和医学的进步将有助于解决许多人类面临的健康问题，提高人类的生存质量。同时，生物科技的发展也 将对农业、环保等领域产生积极影响。
05
CHAPTER
自然辩证法-科学技术方法论( 北大)
目录
CONTENTS
• 科学技术方法论概述 • 科学技术方法论的核心概念 • 科学技术方法论的实践应用 • 科学技术方法论的哲学思考 • 科学技术方法论的案例分析 • 科学技术方法论的挑战与展望
01
CHAPTER
科学技术方法论概述
科学技术方法论的定义与特点
科学技术方法论的定义
科学技术的未来发展趋势
人工智能与大数据
01
人工智能和大数据技术将进一步发展，为科学研究提供更强大
的数据处理和分析能力。
生物技术的突破
02
随着基因编辑、合成生物学等技术的进步，生物领域将迎来更
多突破性成果。
可持续发展与环境保护
03
面对全球环境问题，科学技术将更加注重可持续发展和环境保
护，推动绿色科技的发展。
自然辩证法-科学方法论
1．什么是系统？描述自然系统的基本范畴是什么？答：系统是以各要素的属性为基础经由特定关系而形成的属性不可分割的整体。
系统是以各要素的属性为基础，经由特定关系而形成的属性不可分割的整体。
基本范畴：系统的要素：构成系统的组分和组元，单一要素不是系统；系统的结构：各要素之间的内在的相互联系，排列顺序和组织方式的总和；系统的环境：同要素发生相互作用又不属于这个系统的所有事物的总和；系统的功能：系统在于环境相互关系中所表现出来的总体的行为，特性和能力的总称。
2．说明要素与结构、结构与功能、以及系统与环境的相互关系。
答：要素与结构紧密相关，自然系统的性质和功能首先依赖于它的要素，但是结构对于要素有相对独立性，在许多自然系统中，结构对于系统功能的形成起着更为重要的作用。
功能由结构决定，但是结构对于功能的决定不是单值决定，一种结构可以对应多种功能，一种功能也可以对应多种结构，另一方面，功能又会对结构发生反作用，功能的发挥有时会损耗结构，一定条件下，又会改进结构。
环境与系统相互作用，实质上就是环境与系统之间的物质、能量与信息的交换。
环境还为自然系统提供生存条件，对系统进行选择和控制。
内因：物质系统的组成要素及其相互作用。
外因：环境对系统的作用。
内因是变化的根据，外因通过内因起作用。
具体说来，就是环境所起的作用实际上是通过影响系统的要素状态和结构状态而最终改变系统功能的。
3．什么是系统的整体性特征？答：整体特征性主要反映了系统与要素之间的整体与部分的关系，也称系统的整体突现规律或系统的整体性原理，指的是系统出现新的性质、新的功能和新的规律，而它们是其构成要素所不具有的，他们是系统各个要素相互作用的共同结果，可简单概括喂：“整体不等于部分之和”或“系统质不等于要素质”。
整体性的存在说明任何物质系统在其组成要素和系统整体之间同时存在加和性和非加和性关系。
4．什么是系统的层次？它的主要特点是什么？答：层次表征了系统内部的不同等级和水平，揭示了系统之间纵向的或垂直的联系。
《自然辩证法》第二章 科学问题
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自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
第二节 科学研究从问题开始
一．归纳主义的科学方法论观点
认为科学研究不是始于问题，而是始于观察。科 研是从观察和收集材料开始的，然后经过归纳上 升为理论
–科学始于观察。
以培根为代表的古典归纳主义学派，片面地夸大 归纳法对于科学发现的作用，进一步突出了科学 始于观察的观点。
另一种问题难度是相对于特定解决问题者而言 的未解决的问题－局部知识性问题。
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自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
科学探索性和知识性问题
所谓科学探索性问题，肯定是同时具有以上 两种难度的问题，因为如果只具有对特定解 决问题者而言的难度的问题，也许是其他地 方和其他时间的人已经解决了的问题，对于 这后种问题，我们称之为知识性问题。
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自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
二．波普尔证伪主义观点
“应当把科学设想为从问题到问 题的不断进步，从问题到越来
越深刻的问题。”
科学发展的证伪模式:
•P1→TT→EE→P2。
科学始于问题（P1），对问题提出大胆猜测 （TT，），各种理论在竞争中接受批判并遭 到证伪（EE），新困难导致新问题（P2）。
存在各种问题，如哲学问题，一般智力问题，科学 问题等。
研究的问题选择的好坏，往往决定研究工作的成败， 进度的快慢，以及成果的大小。
孟子说：“学贵慎初”
兵家言“慎重初战”
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自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
第一节 什么是问题
一、以往科学哲学家关于“问题”的看法.
科学哲学家波兰尼(M.Polanyi)认为,一个问题,就是一 个智力上的愿望.
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《自然辩证法》—第2讲—科学认识论和方法论
它们的相对重要性，不加选择或先验的猜测。
• 第二，这些被观察和记录的事实，将会得到 分析、比较和分类，无需假说或公设，与必 然涉及思维逻辑的那些东西不同。
• 第三，关于事实之间的分类关系或因果关系 的概括将从事实的分析中归纳出来。
• 这类陈述是由一个观察者在特定的地点和时间 运用其感官得出的结果，被称为单称陈述。
观察提供科学知识 赖以确立的可靠基础B
• 另一些陈述涉及所有地点和所有时间的特定种类 的所有事件：
•
行星以椭圆轨道围绕太阳运行；
•
当一光线从平面镜上反射时，它的入射角与反射角相等；
•
酸使石蕊变红……
• 构成科学知识的定律和理论都作出这种一般性的 断言，这种陈述被称为全称陈述。
1.相当纯的水在0°C结冰(如果有充分的时间的话)。 2.我的汽车散热器中有相当纯的水。
3.如果温度降到0°C 以下,我的汽车散热器中的水将会 结冰(如果有充分的时间的话)。
归纳主义科学观中的预见和解释
• 科学中解释和预见的一个实例-对彩虹的解释：
1.光的反射和折射定律及折射程度与颜色的关系之断言。 2.对彩虹这一受考察现象的细节的陈述，这些陈述包含太阳相对于 观察者的位置、落下雨点的云层相对于观察者的位置等断言。
特设性假定
• 为避免某一理论被证伪而新增加的假定或对现有 假定作新的修改,如果不能产生新的可检验推断, 这种新增加的或修改的假定被称为特设性假定
• 科学理论应随着科学进步越来越可证伪,并因而 具有越来越多的内容和提供越来越多的信息.这 种要求排除了仅仅是为了使某一理论得以避免被 证伪的威胁而不提供新的信息所进行的理论修改
自然辩证法 第二讲 科学的发展与自然观的变革
第二讲科学的发展与自然观的变革第一节古代自然科学和朴素辩证法的自然观一、中国古代科学技术与自然观（一）中国古代科学技术成就及其基本特征中国古代主要是指旧石器晚期到中国近代史开始之前的漫长历史。
根据中国古代科学技术史的研究，可以大致把中国古代科学技术发展分为五个阶段：第一阶段：远古到夏、商、西周时期（从远古到公元前770）中国古代原始技术和科学知识的萌芽和积累时期第二阶段：春秋战国到秦汉前（公元前475——公元前221）中国古代的科学技术奠基时期第三阶段：秦汉到南北朝（公元前221——公元581）中国古代的科学技术发展和形成时期第四阶段：隋唐、宋、金、元时期（581——1368）中国古代科学技术发展的高峰时期第五阶段：明清时期（1368——1840）中国古代传统科学技术发展逐渐停滞和西方近代科学技术传入时期◆特征：中国古代的科学技术是以实用为基本特征，是一种科学和技术始终未能分离的状态；与古希腊和罗马的科学技术相比，由定理、定律表现出来的理论化的自然科学知识较少，而实用形态的知识较多。
（二）中国古代自然观及其特征1、原始思维形态的古代自然观神话和巫术是原始思维的两个基本形态。
而中国原始思维自然观的理论形态，主要是：（1）“阴阳学说”（2）“五行说”（3）“八卦说”——乾（天）、坤（地）、震（雷）、巽（风）、坎（水）、离（火）、艮（山）、兑（泽）2、理性思维形态的古代自然观二、古希腊科学技术与自然观（一）古希腊的科学技术成就及其基本特征数学方面；毕达哥拉斯、欧几立得天文学方面：亚里士多德、托勒密（“地球中心说”）静力学方面：阿基米德（“物理学之父”）（二）古希腊自然观的演进和基本内容1、泰勒斯认为“水”是万物的“本原”2、阿那克西曼德（约公元前610——前546）认为世界的“本原”是“无限者”3、阿那克西米尼（约前585——前525 ）认为“气”是万物的“本原”4、赫拉克利特（约前540——前470）提出“火”是万物的“本原”5、阿那克萨哥拉（约前500——前428）的“种子说”自然观6、恩培多克勒（约前490——前430）“四根说”自然观7、德谟克利特（约前460——前370）的原子论自然观8、亚里士多德（前384——前322）的“四因论”、“形式质料说”和“原性说”自然观（三）古希腊自然哲学和自然观特征1、确定自然或者宇宙为其哲学思考的对象2、具有鲜明的理性批判特征3、强烈的思辨特征◆古代朴素辩证法自然观的主要特点1、力求简单2、认为万物的本原是连续性和间断性的物质3、整体直观性4、富于想象5、深刻和谐6、相信守恒7、合乎常识◆历史局限性：由于古代自然科学技术还没有近代意义上的系统科学实验作为基础，生产力发展水平还比较低下，不可能为科学研究提供强有力的物质手段，人们只能靠简单的、直观经验，在缺乏充分的科学事实根据的情况下，运用创造性思维的力量，进行推理和概括。
《自然辩证法》第二篇 科学技术方法论
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自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
中介系统
工具系统：
• 物质化的工具、仪器（身体的延伸）
精神性中介
• 已有的理论规则 • 科技方法
– 包括科研的一般程序，推理规则、语言符号的运用等。
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自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
与境（context）。
抽象地看，有了科学认识主体、客体和对象，就可以 展开科学认识活动。实际上，科学认识过程仍然受到 许多非逻辑的、文化的、社会的环境的影响，以及科 学认识主体本身的背景制约。我们把所有这种背景性 和环境性的影响称为与境影响。与境是科学认识活动 作为系统的环境。更大场景的社会经济、政治和组织 影响通过比较直接的科学认知与境作用于科学认识系 统。科学认识活动就是在这种与境中通过科学认识主 体、客体和中介之间展开的一种认识上的矛盾运动。
第二篇 科学技术方法论
导言 & 第一章
需要把握的总体线索：
1、科学认识是一个综合运用各种研究方法的过程， 不存在唯一的、万能的研究方法。
2、科学认识是客观求实的过程。
3、科学研究是一个批判创新的创造过程，这一创造 性过程具有不同的阶段，不同阶段需要运用不同的 研究方法。
4、运用科学方法目的在于高效、可靠地获得科学知 识并增进人类知识总量，科学知识的增长机制问题 是科学方法论研究的重要问题。
数% 14.0 18.1 17.8 20.2 8.2 15.5
资料来源：梁立明．科学出版社．1995
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自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
我们选择<中国社会科学>,其合作比例:
年份 1981 1991
合作比例 22% 14%
自然辩证法第二篇 科学技术方法论
3．从要解决的问题和结构组成来看
• 科学致力于回答对象“是什么”、“为什么”的 科学致力于回答对象“是什么” 为什么” 问题，技术注重于处置“做什么” 怎么做” 问题，技术注重于处置“做什么”、“怎么做” 的问题。 的问题。 • 就此也可以作这样的定义：科学是关于对象是什 就此也可以作这样的定义： 么和为什么的知识， 么和为什么的知识，技术是关于人们做什么和怎 么做的方法和手段。 么做的方法和手段。 • 形象点说，科学解决的问题多与5个W有关，即何 形象点说，科学解决的问题多与5 有关， when）、何地（where）、何物（what）、 ）、何地 ）、何物 ）、如 时（when）、何地（where）、何物（what）、如 何（how）、为何（why）；技术在解决问题时多 how）、为何（why）；技术在解决问题时多 ）、为何 ）； 即人力（man—power）、机器设备 power）、 与5个M有关 ，即人力（man power）、机器设备 machine）、材料（material）、 ）、材料 ）、管理 （machine）、材料（material）、管理 manament）及资金（money）。 （manament）及资金（money）。
科学与常识的概念与特征
与科学相比较，常识具有如下特征： 与科学相比较，常识具有如下特征： • 共享性：任何健康的人都会具有知识。 共享性：任何健康的人都会具有知识。 • 经验性：不能脱离经验而存在。对于一个事先不 经验性：不能脱离经验而存在。 知道“黄色”的人，无论你怎样阐述， 知道“黄色”的人，无论你怎样阐述，他是无法 明白“黄色”是怎么样的。 明白“黄色”是怎么样的。 • 封闭性：常识的接收和继承都依赖于经验的共享 封闭性： 而不是学习——经验的延续依靠的是积累性的遗 而不是学习 经验的延续依靠的是积累性的遗 传和共享， 传和共享，缺乏批判性和超越性
自然辩证法第二讲科学方法论
1.什么是科学问题?
概念：科学问题是指一定时代的科学认识主体在当 时的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中 需要解决而又未解决的矛盾。 规定性： （1）科学问题是一定历史时代的产物。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。 如针对遗传的奥妙这一个古老的科学问题，19世纪 末魏斯曼思考出的是“种质”问题，20世纪初摩尔 根讨论出的是“基因”问题，20世纪50年代沃森和 克里克则提出了生物大分子DNA的结构问题。 （2）科学问题是有结构的。蕴涵着问题的指向、 研究的目标和求解的应答域。
1宇宙是突然从无到有地创生2虽然自然选择起了一定作用但不足以解释所有生物物种的起源3大多数动植物是创生的动植物只在很有限的范围内改变4人和猿有着不同的祖先人不是由猿进化而来的5灾异是地理变化的原因
科学的本质与科 学认识
本讲内容
科学的本质 科学的划界问题；科学的划界标准；科学的 形象和特征 科学认识的形成 科学问题及其主要来源；科学事实及其获取 的途径；科学事实中的认识论问题
观察渗透理论的例子
氧的发现史 最先制得较纯氧气的是瑞典药剂师席勒， 1773年，他通过分解硝酸盐，氧化物，碳酸盐等制 得了氧气。当他将燃烧的蜡烛放入这种气体中时， 发现蜡烛更明亮，于是车称之为火气。他从燃素说 出发，认为燃烧是空气中的火气与物体中的燃素相 结合的过程。席勒实际上并没有发现氧气，一年以 后，英国化学家普利斯特列又独立制得了氧气。他 用凸透镜聚光加热氧化汞时，发现该物质分解出了 一种气体，老鼠在其中生活的时间比在等体积的空 气中的时间长4倍，人吸入它觉得呼吸轻快多了。 但普利斯特列只是将这种气体看作氧化氮，因为他
（ 三）科学的形象和特征
1.科学的各种形象 科学是系统化、理论化的知识体系； 科学是生产知识的实践活动； 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。
自然辩证法第二讲科学方法论
科学历史主义
库恩(T. S. Kuhn， 1922.7.18--1996.6.17)， 当代美国著名科学史家和 科学哲学家。
不能只从科学理论与经验 事实的关系方面来思考科 学划界问题；应当从历史 的、社会的角度来研究。
科学家按照一定的范式解 决难题的活动，便是科学。
科学无政府主义
奥地利哲学家费耶阿本德 (Paul Karl Feyerabend，1924-1994 )代表 作《反对方法》
逻辑经验主义的中性观察说
20世纪30年代，现代逻辑经验主义者继承和发展了 古典经验主义的理论传统，提出了“中性观察说”。 美籍科学家卡尔纳普所构造的关于科学知识结构的 “两层语言模型”集中体现了他们对观察性质的理 解。该模型将科学语言分为观察语言和理论语言两 个性质完全不同的层次。其中观察语言反映个别对 象的性质、状态，表达经验知识和经验事实，其意 义是固定的、也是清楚明白的，因而不受任何理论 的影响，而理论语言则表达不可观察的事件或事件 的不可观察的方面，其意义从观察语言获得。
可行性原则：选择课题时必须考虑完成课题的主客 观条件，根据实际具备或经过努力可以具备的条件 来确定课题。
（二）科学事实及其获取途径
1.科学事实：人们对所观察到的客观事件、现象和 过程的真实陈述和判断。
2.科学事实的特点和作用: 特点： 个体性； 可传达性和主体间性；可重复性
和可检验性； 具有可精确性、可定量性； 具有基 础性、稳定性、可靠性； 也具有一定的主观性和差 异性。 作用:它是科学抽象和形成科学理论的事实基础；它 是检验和评价理论的事实依据；它是发展科学理论 的事实条件。
这一争论引起了科学界和科学哲学界关于科学划界 问题的进一步争论。
（二）科学的划界标准
自然辩证法 科学观和科学方法
系”。揭示科学和工业是人对自然的认识和改造关 系。 科学是一种社会的、精神生产领域的劳动。部分的 以个人协作为条件，部分地以对前人的劳动的利用 为条件。 科学既是观念的财富又是实际的财富。科学作为生 产力的要素被资本利用可以成为致富的手段，本身 也是人类精神文明的一个部分。
科学是一种社会建制.是一种特殊的社会活动,目前 是一个特殊的社会事业,是一个职业门类.
是一种文化.一种特殊的知识生产方式和精神制造方 式,是人类文化中最活跃的部分,和人文文化相区别.
是一种方法。是以观察,实验为基础,用经验的方法 与理性的方法,形成科学概念和科学理论,经过多次 检验,证明它的真理性的认识方法.
3.历史主义学派认为：科学是一种社会事业，科学和 非科学之间不存在绝对的界限，有两派:库恩认为科 学和非科学、伪科学的区分在是否是在范式的指导 下从事解决疑难的活动。费耶阿本德否认科学划界 的必要性，不存在普遍适用的科学研究方法，不承 认科学和非科学之间的划分。
4.多元划界标准.邦格提出了科学知识领域的12个条 件,不能满足这12个条件的知识领域都是伪科学.
三、关于科学划界的标准
科学划界问题是区分科学与伪科学及其他非科 学的界限问题.由逻辑实证主义提出,核心是科 学划界的标准.有四种观点: 1.逻辑经验主义的观点：有意义的命题是科学 的，否则就是非科学.可证实性是基本的特征, 后来用”可检验性”或”可证实性”作为标 准. 2.批判理性主义波普主张；理论具有普遍性,不 能被经验证实,只能被经验证伪,可证伪的命题 题和理论是科学的。
从科学事实到科学定律有两条途径：
一是用归纳法从科学事实中概括出经验定律。 有描述性、直接实践性,与观察、实验直接相 关.