第七章+形成科学假说和建立科学理论的方法

2. 波普的证伪主义模式 逻辑经验主义强调经验归纳与证实原则。它 虽然能在一定程度上反应科学不断进步的总 趋势，但却解释不了革命性新理论的出现。 波普（Popper）反对经验科学并非始于经验 归纳，理性的创造力帮助科学家提出有价值 的问题，然后人们带着问题去学习、去实验、 去观察。因此，波普认为：科学并非始于观 察，而是始于提出问题；科学的历史就是问 题处境以及不断通过解决问题和改进这一处 境的历史，而不能看作是科学理论的历史。
换言之，一个成熟的科学理论体系，不仅要实现从抽象到 具体的上升，同时也应该达到历史的和逻辑的统一。如果 说“抽象一具体”上升法只规定了在科学理论体系的逻辑 结构中完整地再现具体的现实对象，那末，“逻辑一历史 统一法”则更进一步规定了复制具体的逻辑程序应该反映 现实对象的历史过程。这样，逻辑和历史相统一的方法就 为构造科学理论体系提供了更加切实的方法论手段。 所谓历史，是指客观事物的客观发展过程，也可推广 为人类对它的认识的发展过程。所谓逻辑，是指人的思维 对客观事物发展规律的概括反映，亦即历史的东西在理性 思维中的再现。所谓“逻辑和历史的统一”，是指历史的 东西是第一性的，是逻辑的客观基础；逻辑的东西是第二 性的，是对历史的理论概括。历史的东西决定逻辑的东西， 逻辑的东西是由历史的东西派生出来的，二者是辩证统一
3.关于理论评价标准的探讨： 现在还没有一个公认的标准，不仅受到科学 内部因素的制约，还会受到科学以外因素 （个人偏爱、价值观念以及其他社会因素） 的干扰和影响。但也不能随心所欲、无法无 天，而应该有一个大致的各方都可以接受的 要点： ①理论同经验事实的一致性； ②理论内在逻辑的完备性； ③理论的简单性； ④理论的预见性 ⑤理论所在的整个理论体系中的地位及其重 要性
一、“科学假说”转化为“科学 理论”的几种途径
1. 由量变到质变：当“科学假说”运用于 科学实践时，有愈来愈多的事实和这个 假说的内容相符合，而且没有已知的事 实与之相矛盾，那么，这个“科学假说” 就可以转化为“科学理论”； 2. 科学预见：由“科学假说”所作出的科 学预见得到了实践的证实，那么，这个 “科学假说”就可以转化为“科学理 论”； 3. 实验判决：可以设计判决性实验来检验 “科学假说”的真理性。
1. 进化性的积累模式 1960年，逻辑经验主义者、美国科学哲学家奈格尔 （Nager）在《科学的结构》一书中提出了“通过归并而 成长”的科学发展观。 他提出两种类型的归并：一种是同质归并，指某一得到高 度确证的理论合并到另一个更全面的、具有实质上相同的 概念的理论中。例如伽利略的落体定律被吸收到牛顿力学 中。另一种是异质归并，指某一得到高度确证的理论通过 演绎包容到一个缺乏表达该理论所用的一些概念的更为深 刻的理论中去。例如关于物体宏观性质的理论归并到涉及 物体微观结构的理论，如经典热力学理论归并到统计力学 中；虽然经典热力学中的某些重要概念如温度、熵等并没 有包含在统计力学中，但在揭示分子运动统计规律的前提 下，完全可以推演出经典热力学定律。
二、一个新的科学理论能够成立 的条件：
• 1. 新理论要能够解释旧理论已经解释的 各种现象； • 2. 新理论还能够解释旧理论所不能解释 的新现象； • 3. 新理论要能预见现在还没有发现的、 但通过科学实践一定能够发现的新现象；
三、科学理论的系统化、理论化 （前面的都是初级阶段）
1. 什么是“科学理论”？它的基本结构怎样？ • 科学理论是经过实践反复检验了的系统化的 知识体系。它由基本概念、基本原理（命题） 和逻辑结论（对上述概念、原理的理论论证以 及推论）三大部分组成。其中，基本概念是构 成科学理论的基石；联系这些概念的判断—— 基本原理（命题）或定律，是科学理论的核心 元素；由这些概念和原理所推演出来的逻辑结 论，则是科学理论两大核心元素（基本概念、 基本原理）的外延——各种具体的规律和预见， 它执行着科学理论的解释和预见功能。
的。
历史和逻辑的统一主要有以下三方面表现：
• 第一，自然界具体的、个别事物的 演化与“类”的演化趋势相一致。 • • 第二，个别人的认识发展同人类认 识发展过程相一致。 • • 第三，科学概念的发展与人类思想 史、科学发展史相一致。
运用逻辑的和历史的统一方法建立科 Nhomakorabea理论体系大体有如下两种方式：
②公理化方法（欧氏几何、相对论）
• 用公理化方法构建科学理论体系是该方法在科 学认识中的重要作用之一，它是从尽可能少的 基本概念、公理、公设出发，运用演绎推理规 则，推导出一系列的命题和定理，并依次排列 建立整个理论体系的方法。 • 公理化方法首先发端于数学，欧几里得几何学 体系是古典公理化体系的第一个样本。欧几里 得在《几何原本》中以23个定义、5条公理和5 条公设为出发点，依次推演出467个数学命题， 将古代关于几何学的知识系统化为一个逻辑上 完美、严密的体系。
第七章 形成科学假说和建立科学 理论的方法
恩格斯指出：“只要自然科学在思维着，它的发展形式 就是假说。”可以说，假说是人类通向客观真理的必由之路。
第一节 科学假说及其形成与发展
一、科学假说及其特点 1. 科学假说 根据已知的科学事实和科学原理，对 未知的自然现象及其规律性所作出的 一种 推断或者解释。
③逻辑与历史相统一的方法（进 化论、元素周期律）
• 在科学理论体系的构造中，从抽象上升到具体 的逻辑程序和公理一演绎的逻辑程序具有内在 的一致性，都是按照从低级到高级、从简单到 复杂的方向运动的。思维、逻辑归根结底是对 自然历史过程的反映，无论是自然本身的发展 过程还是人对自然认识的发展过程都是按照从 低级到高级、从简单到复杂的方向运动的。因 此逻辑和历史的统一是必然的，即“从最简单 上升到复杂这个抽象思维的进程符合现实的历 史过程”。
2. 科学假说的特点 ①具有一定的推测性：建立在不 充分的事实和不完全的理论基础上， 在未经实践检验之前，只是一种思 维中的想象。 ②具有一定的科学性：有一定的 事实根据和理论基础。
例：根据哥白尼和牛顿的理论，发现天王星的轨道与观 测数据矛盾。1845年，英国的亚当斯与法国的勒维烈各自 提出了外行星摄动的假说。1846年9月23日，柏林天文台的 加勒在勒维烈预言的位置附近1°内发现了海王星
• A.按逻辑发展程序和自然本身的历史过程相一 致的原则建立理论体系。一般说来，经验性较 强的自然科学理论体系是采用这种方法建立的。 例如，化学的理论体系是从简单的元素开始， 然后从元素到化合物，从无机化合物到有机化 合物，从小分子到大分子等，这里逻辑展开程 序和自然历史过程是一致的。 • B.按逻辑发展程序和人类认识自然历史过程相 一致的原则建立理论体系。一般说来，理论性 较强的学科，如数学和数学化的自然科学理论 体系采用这种方法来构造。
2. 科学理论的基本特征： 内容上的客观真理性； 结构上的逻辑完备性； 功能上的科学预见性；
3. 建立科学理论体系的一般方法 建立科学理论体系有多种方法， 其中从抽象上升到具体的方法、 公理化方法、逻辑的和历史的相 统一的方法是几种常用的方法。
①从抽象上升列具体的方法（电磁理论）
• 从抽象上升到具体的方法，是将科学研究已经获得的 结果（概念、原理、规律等），按照从低级到高级、 从简单到复杂、从抽象到具体的上升过程加以系统化， 从而构造一个严密的科学理论体系的方法。例如，经 典电磁学理论体系的建立过程：第一步从感性的具体 （如生动鲜活的雷电、摩擦生电、磁石吸铁等现象） 中，抽象出若干概念和定律，如电荷、电势、电场、 电流、磁场、磁通量，如库仑定律、欧姆定律、法拉 第定律、比奥·沙伐尔定律、安培定律；第二步寻找 各个侧面的概念和定律之间的内在联系，如麦克斯韦 引入“位移电流”新概念并建立了一组微分方程，揭 示了电荷、电流、电场、磁场之间的关系；第三步揭 示光、电、磁现象本质的统一，使认识达到“思维中 的具体”，亦即，把事物作为整体，在思维中再现出 来，并从整体上把握事物的本质。
这对科学理论的发展产生了深远影响，其方法相 继为其他科学领域所运用。例如，阿基米德用7 条公设，演绎出15条定理，建立了静力学理论体 系。牛顿用公理演绎法建立了经典力学的理论体 系。对此爱因斯坦给予了充分肯定，他说：“我 们推祟古代希腊是西方科学的摇篮。在那里，世 界第一次目睹了一个逻辑体系的奇迹，这个逻辑 体系如此精密地一步一步推进，以致它的每一个 命题都是绝对不容置疑的——我这里说的就是欧 几里得几何。推理的这种可赞叹的胜利，使人类 智慧获得了为取得以后的成功所必需的信心。” 然而，公理化方法与不完全性原理有不解之缘， 它虽然在构造科学理论体系时有十分重要的作用， 但也存在其固有的局限性。
3.科学假说的分类 ①存在性假说：物质实体的存在 性，例如狄拉克的正电子、磁单极 假说； ②描述性假说：对物体属性、状 态、关系的推测，例如万有引力、 大陆漂移、原子的行星模型； ③解释性假说：因果关系，例如 生命起源、天体演化等。
第二节 科学理论及其建立
• 科学研究的目的和任务，并不是针对无法 解释的新事物或新现象提出初步假定，建 立科学假说，而是要把科学假说发展、转 化成为科学理论，达到对自然现象的本质 及其规律性的认识，从而揭示自然的奥秘， 破解自然之谜。 • “科学假说”转化为“科学理论”，依赖 于人类的社会实践。实践不仅是假说形成 和发展的源泉和动力，而且还是检验假说 真理性的唯一标准。
二、理论的发展模式
• 关于科学发展的模式，爱因斯坦在《物理学的进 化》一书中提到：“我们只提到科学上的开辟工 作，包括寻找新的和未预见到的科学发展道路， 以及能够创造出一个永远变化着的宇宙图景的科 学思想奇迹。最初的和最基本的步骤总是带有革 命性的。科学想象力发现旧的概念太狭窄了，于 是用新的概念去代替它。沿着所有已经开辟的思 想路线而继续进行的发展，在到达下一个需要去 征服的领域的转折点以前，是带有进化性的。” 这里提到了两种科学发展模式：进化性的积累模 式以及飞跃式的革命模式。 • 关于科学的发展模式，不少科学哲学家们提出了 他们自己的见解。最典型也最具有说服力的有四 种模式。当然他们的观点也有片面性的方面。