科学的概念及特点

路易十四访问法国科学院（1671年） （维基百科）
迈斯纳效应引起磁铁在超导体上悬浮
（维基百科）
2、2 科学的特征
科学的特征
• • • • 1.客观性 2.验证性 3.传承性 4.局限性
地球旋转扭曲时空 爱因斯坦相对论再被证实 地球上由于物质密度各处存在差异，使得地球重 力场并不均匀，增加了判断时空扭曲存在难度。 NASA“葛雷斯”重力探测卫星得出的地球重力分 布图，红色代表高重力区域，蓝色则代表低重力 区。（新浪网）
• 面对我们原来完全不了解，从没描述过的 特性、规律，要表示出来形成新科学，更 是困难，而这一个过程的实现，不仅是体 现为新科学的诞生，同时还体现为人类语 言表述、推理与逻辑的进步。
量子力学中氢原子波动方程（互动百科）
２.4
科学探索
科学探索
• 科学探索是人类面向未知的世 界中进行，所谓未知，是我们 现有的科学尚没有正确认知的 客观存在。面对未知我们无法 预测其变化，也没有掌控的能 力。科学探索是人类在已知和 未知的边界上，借助已知的力 量，面向示知世界，通过观察 与思考，把握未知世界中可观 可察客观存在的本质特性及变 化规律，形成新的科学，扩大 已知世界的边界。
２.３ 科学思维
意识
• 意识是人的头脑对客观世界的反映， 是体的对客观世界各种感觉和思维 等各种心理过程的总和。思维是意 识的重要形式，确定我们思考问题 的方式，我们学习科技术、培养探 索与技术创新能力，就应该培养科 学的思维。
意识的冰山模型↑ ←意识活动的形象描述
（好搜图片）
思维
• • • 思维如同工厂生产产品一样，要有正确 的思维得到可行的结论。 同样的现象，每个人的思维方式不同， 其结论也不同。 思维的过程理在我们的体内以语言、文 字、图形、符号等为工具而进行，思维 以感知为基础，以语言等为工具，探索 发现感知间的关系和其反映的本质特性， 是认识过程的高级阶段。 思维分类与科学思维，科学思维的实质， 是透过现象抓住本质，形成可以正确指 导我们行为的科学技术 。
科学概念
知运类 的动对 科 知规客 识律观学 。的存： 正在表 确及示 认其人
有影响的科学家（维基百科） ： 阿基米德, 亚里斯多德, 海什木, 达芬奇, 伽利 略, 列文虎克; 牛顿, 詹姆斯· 赫顿, 拉瓦锡, 道尔顿, 达尔文, 孟德尔; 路易· 巴斯 德, 麦克斯韦, 儒勒· 昂利· 庞加莱, 弗洛伊德, 特斯拉, 普朗克; 欧内斯特· 卢瑟福 , 玛丽· 居里, 爱因斯坦, 尼尔斯· 玻尔, 薛定谔, 恩里科· 费米; 艾伦· 图灵, 理查德· 费曼, 艾德华· 威尔森, 珍· 古道尔, 史蒂芬· 霍金, 奈尔· 德葛拉司· 泰森
学习的形象表示图（好搜百科）
《学习科学》（Learning Sciences） 是在反思认知科学等学科、关于学习 方法的研究方法和观点的基础上新近 兴起的一门科学 。图为邱亮 编的《 学习科学》（好搜百科）
（4）局限性
• • 科学只在给定的条件下成立。 一旦出界，原来的科学就可能成为 谬误。
•
科学对于技术在于，只要技术建立 了相应的条件，就可重复科学的结 论。
2、1 科学的含义
科学是人们 常谈及的名词,但 什么是科学呢？
其它关于科学的解释
《现代汉语词典》２００２年增补本 对“科学”解释为：“１.反映自然、 社会、思维等的客观规律的分科的 知识体系。２.合乎科学的。”
《辞海》１９７９年版对科学解释为： “科学是关于自然界、社会和思维 的知识体系，它是适应人们生产斗 争和阶级斗争的需要而生产和发展， 它是人们实践经验的结晶。”
法国百科全书
前苏联《大百科全书》
康有为及它的书法
• 英文中科学(science)一词来源于拉丁文scientia，意为“知 识”、“学问”。 • 明治元年，福泽谕吉执笔的日本最初的科学入门书《穷理 图解》出版。同时，明治时代“science”这个语言进入了 的时候，启蒙思想家西周使用“科学”作为译词。 • 甲午海战以后，中国掀起了学习近代西方科技的高潮，清 末主要通过近代化之路上走在前面的日本学习近代科学技 术。许多人认为，中国最早使用“科学”一词的学者大概 是康有为。他出版的《日本书目志》中就列举了《科学入 门》、《科学之原理》等书目。辛亥革命时期，中国人使 用“科学”一词的频率逐渐增多，出现了“科学”与“格 致”两词并存的局面。在民国时期，通过中国科学社的科 学传播活动，“科学”一词才取代“格致”。 • 王扬宗在汉语“科学”一词的由来中这样描述“科学”和 “格致”之争： “严复首先用“西学格致”翻译science， 后来又借用了science的日语译名“科学”，而著名思想家、 政论家章太炎则明确要求为“科学”正名。他在1903年8 月发表《论承用“维新”二字之荒谬》一文，大力批驳责 用“格物”之名翻译“物理学”很不适当。”
被缚的地球环境边界条件 （绿色中国网络电视）
微生物的生长与环境条件（中国教育网）
（3）研究规律与表述
• 对客观对象的特性描述，不能完全依 赖于我们的直感，而是要科学的归纳 方法以科学的度量来表示，这样才能 抓住事物的本质特性，也是对变化规 律的描述的基础。而这种对变化规律 的描述来源于具体的客观对象，但又 高于具体的对象，它反映同类客观存 在的共性，以知识的形式表述出来的 就是科学。 • 推理与逻辑，甚至于数理方法与工具 是基于现有的科学。
星系和时空的扭曲
爱因斯坦《广义相对论基础》手稿
（2）验证性
• 按科学所表述的条件（边界和初 始条件相同），在同一角度观察 同一对象，结论相符。 • 当技术条件熟后，通过技术实现 其要求的边界和初始条件，则可 重复实现科学所表述的结论。 • 当以技术实现重现后，则可进一 步观察在一定条件和参数变化对 其结论的影响，可深化与完善科 学表述的内容，以此形成对技术 应用的支撑。
艺术家眼里的冥王星系统形成过程（新浪网）
不同波长范围内的冥王星系统照片 （新浪网）
（1）已知的世界就是人类科学认知的范围
• 我们是不能由现有的科学推 导演义出未知的科学。同样 也可以说，我们基于现有科 学凭借我们现有的思维，我 们可以实现技术创新的，实 现人类的新能力，我们可以 极大丰富我们的知识，可以 扩大我们的想象空间，但这 仍然还是在我们已知的世界 中，我们只是用科学的“画 笔和颜料”，努力将我们的 世界打扮得“五彩缤纷”， 而且还可以“画图成真”极 大丰富我们需求的物质，使 我们生活得更好。 所以我们说，科学探索是人 类的先锋，在人类面对未知 的黑暗时，科学探索将举起 希望的火炬引导人类的正确 的发展方向。
（1）思维感知来源
科学的思维首先要保证 感知的真实和准确。把握感 知的真实和准确应从这样几 个方面考虑： • 一是把握感知的来源是客观 存在， • 二是采用科学的度量方法， 对感知进行客观公正的度量， • 三这种感知应是可验证的， 或者是公证的。
客观世界与主观世界（《面向对象基本概念 》作者：葛志春 来源：软件工程专家网 ）
← 星 系 （ 探 索 网 ）
↑
日 记 （ 堆 糖 网 ）
（3）科学探索是面向
未知的实践活动
• 科学探索的最终结果是科学， 但是任何面对未知的任何实 践活动都是可贵的。 • 科学探索是艰辛而复杂的过 程，从人类初次接触到未知 世界的研究对象的种种现象， 经过艰苦而繁锁的数据收集， 到思考凝炼成为新科学，常 常需要几代人的努力才能实 现。 • 不能企望科学探索一蹴而就， 不能有太多功利心。 • 科学探索既然面对未知，其 必然有超越我们现有知识和 理解的存在，不可能预测结 果，而其最困难的部分往往 在奇异现象的获得，明确未 知的对象。
科学局限，也体现在包容，科学超 出自己条件的，只能说不知道和不 确定，而不能去随意否定和毁灭。
牛顿的经典力学和爱因斯坦相对论（好搜百科）
ຫໍສະໝຸດ Baidu
•
相对论时空观与经典力学在时间、空间、物体质量的 认识上均有不同。相对论时空观的现象只在物体运动 速度近光速时才明显表现出来，宏观物体在相对光速 做低速运动时这些效应不明显，经典力学是相对论在 低速时的特殊情况。而广义相对论与量子力学有不相 容的地方。
伽利略比萨斜塔实验图片
（3）传承性
• 科学秉承知识的传承性。 • 一如前面所说，二个层面：一是记录于客观存 在的、并可学习的媒介上；二是掌握其专业术 语和专业表达方式。 • 科学是人类知识的精华，对人类来讲，是人类 财富与智慧传承的核心。科学是永恒的，只要 科学在，人类就能在此基础上可以组建技术体 系，而实现自己的目的。 • 平等，科学普及的意义。学习的机会平等，但 学习的效果，特别是应用实现技术目的和形成 新的科学探索的能力差别很大。社会发展应是 鼓励这种能力的最大化，并且在可预计社会前 进可能遇到的各种灾难中保持科学的传承。
科技城市图片（呢图网）
•
面对未知的观察与思 考（好搜图片）
（2）每个人都将自己独特的经历如实告诉大家
• 科学探索也不仅仅是科学 家的事，而与每个人都息 息相关，应该鼓励每个人 都将自己独特的经历如实 告诉大家，片言之语中， 又可能包含着某个值得科 学探索的契机，支撑人类 生活的科学包括方方面面 的内容，其实并不在于其 华丽的词藻或者是宏篇大 论。而在于是否能够让我 们正确认识其所表达的客 观对象，能否致用。
InSAR(结合合成孔径雷达成像技术和干 涉测量技术)对汶川地震测试(来源：大地 测量及地球动力学国家试验室)
（2）了解感知发生的具体环境条件
任何事件的发生都不 会时孤立的，都会有相应 的环境和条件，我们的感 知如果是真实的，那它必 然有客观的来源，其来源 处必然有某此事件发生， 其发生必然与其所在的环 境与条件有密切关系。我 们了解这一切是进一步思 考判断研究感知的基础。
• 也可形象理解为客观存在及 其变化的规律，透过人的五 观，再经过意识的思考整理， 准确表述为知识，而这样的 知识可以为他人学习和掌握， 并可按其表述的条件验证其 表述结果的正确性。科学的 表述应该是准确、清晰、无 歧意，在同样的条件下，所 描述的现象与结果与客观实 际吻合。同样，只要我们以 技术手段复观科学的条件， 必然会得到一致的现象与结 果。 • 新旧科学的关系。 • 系统性与学科划分
21013年12月20日出版的美国《纽约时 报》印刷版刊登题为《人脑一样的电脑， 从经验中学习》 插图。文章指出：电脑已 经进入了自己学习经验教训的时代，这将 给数字世界带来一场彻底变革。目前可以 让机器人更加安全地行走，但要实现科幻 小说中那种具备自主思维能力的电脑，仍 然需要等待一段时间。
•
思维导图俗称心智图（Mind Map），又称脑图、心智地图、脑力 激荡图、思维导图、灵感触发图、概念地图、树状图、树枝图或思 维地图，是一种图像式思维的工具以及一种利用图像式思考辅助工 具来表达思维的工具。心智图是使用一个中央关键词或想法引起形 象化的构造和分类的想法; 它用一个中央关键词或想法以辐射线形 连接所有的代表字词、想法、任务或其它关联项目的图解方式。 厚德载物思维导图（沪江思维导图网 ） →
《辞海》１９９９年版则重新解释为： “科学：运用范畴、定理、定律等 思维形式反映现实世界各种现象的 本质的规律的知识体系。”
• 法国《百科全书》解释“科学”
为“科学首先不同于常识， 科学通过分类，对寻求事物 中的条理。此外，科学通过 揭示支配事物的规律，以求 说明事物。” • 前苏联《大百科全书》解释“科 学”译为“科学是人类活动 的一个范畴，它的职能是总 结关于客观世界的知识，并 使之系统化。‘科学’这个 概念本身不仅包括获得新知 识的活动，而且还包括这个 活动的结果。”
科学家发现脑电波频率是12赫 兹的“β”波携带的是与眼睛有 关的信息，而频率是4赫兹的 “θ 波携带的是与嘴巴有关的 信息。 但尚无法破解脑电波的 具体含义。（百汇探索网）
(1)客观性
• 对象一定是客观的 • 结论一定符合客观实际 • 同时从知识的表述的角度来看：
科学符合知识的客观性，但科学的表 述更要求准确性和无歧义，为此，在一般 交流语言的基础上，不同的学科，又发展 出更为精确的专业术语和专业表述的方式， 如图形、符号、公式等。 在科学面前，人人都应有同样的学习机 会，学习科学首先要掌握其专业术语和专 业的表述方式。