自然辩证法-第六章 科学理论的形成

•预设对科研的影响
本体论预设是对问题的一种定向，本论预 设限制科学研究者的认识域，其正确与否 影响着科学研究的成功。如以太风
方法论预设对科学研究有指示性影响（指 明方向，确立范围）
正确 ：具有诱发性功能 ；错误 ：误入歧途 方法论预设的详略关系影响着对科研指导 的强弱，越具体 ，指向愈明确
提出一个问题往往比解决一个问题 更重要，因为解决一个问题也许仅是一 个数学上的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。爱因斯坦
B 长期性、 全面性 要求观察者，必须把与目标相关的所有事实， 都纳入视野，这样一来，也就要求实验观察 要连续，数据要完整、记录要客观
C 选取典型对象 D 使用先进、精密的仪器。这是保证观察客 观性的物质基础。由于仪器精度和可观测范 围的扩大，就能更准确地记录客体运动的状 态，提高观察的客观性。
第六讲 科学理论的形成和检验
一、科学问题的确立 1 科学研究始于科学问题 归纳主义的科研程序(从亚里士多德开始， 到培根确立)： 归纳—演绎程序 定律、理论
归纳 通过观察、取得事实
演绎 预测和解释
始于观察？培根：
•首先进行无预设的观察 •列表分类整理观察材料，找出现象的原因 •对因果联系作进一步归纳概括，上升为一般 原理（归纳是通过中间公理而逐级上升）
•
这23个问题分属四大块：第1到第6问 题是数学基础问题（已全部解决）；第7 到第12问题是数论问题（解决了2个）； 第13到第18问题属于代数和几何问题 （已全部解决或基本解决）；第19到第 23问题属于数学分析。 • 23个问题中，15个已经得到解决和基 本解决，4个有进展。
3、问题的结构：
知识的本质是概括。 发现的艺术就是正确 概括的艺术。 ——赖欣巴赫
理论定律型假说形成的方法是溯因和猜想 （溯因是由结果回溯原因） 模式是：1相关的经验定律L 2如果H（设 定的原理型假说）为真，则L可被解释3所 以有理由H认为为真
科学假说形成的前提条件
A一致对应性
在科学发展常规时期,假说应与经实验 检验的理论相互支持,革命时期,新的假 说向传统理论提出挑战,但同时还应继 承已有理论中的合理内容.
B 可解释性
C 可预测性 假说具有更丰富的检验蕴涵
3形成假说的方法
经验定律型假说形成的主要方法是概括 通常以经验概括（偶适概括）开始，完 成于与演绎方式结合的定律概括。 经验概括以不完全归纳方式进行 大量随机现象，主要应用统计概括的方 法
E 以正确的理论为指导。这类理论能提供正 确的概念系统、推理规则和消除假象与误差 的方法，从而把日常观察中模糊不清的现象 变得清晰起来。
三、科学假说的形成 假说是通向理论的必经环节 构成：事实基础，背景理论，对现象、 规律的猜测，推倒出的预言和预见。 特点：科学假说是科学性和假定性的统 一。抽象性与形象性的统一，多样性与 易变性的统一。
科研选题基本原则 •需要性原则和价值原则 科研必须满足社会需求和学科自身 发展的需求。 若有余力，建议从兴趣出发。
•创造性原则 即要充分利用前人的成果，又要在前 人的基础上提高。 •科学性原则 选题要有一定的科学理论和事实作为 依据，把课题置于科学背景之下。 •可行性原则 选题应与自己的主客观条件相适应。
二、 科学事实的获取 1 科学事实是科学研究的经验基础
通过观察、实验等实践活动，借助于 一定语言对特定事物、现象或过程的描述 和判断。 分二类：一类是客体与仪器之间相互 作用结果的描述。另一类是对观察实验所 得结果的陈述和判断。
科学事实 个体性 可重复性 比较系统
渗透着理论
2、观察和实验是获取事实的手段
5、社会需要与现有技术手段不能满足 需要的矛盾中产生问题。
6、科研选题
进行科学研究最重要的工作便是科研选题 (1)科研选题关系到科学研究的方向、目 标和内容，具有战略意义。能否摸准科学 发展的脉络，确定主攻方向，无论对一个 国家的科学发展，还是对个人的科学研究 成就，都是关键性的因素。
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(2)科研选题直接影响到科研的途径和 方法，决定着科研成果的水平、价值和 前途。 • 科学史表明，具有开拓性和创造性的 科研选题，能保证科研水平的提高，取 得有价值的成果；而错误的选题，则往 往造成不必要的浪费，甚至断送科学家 的前途。
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科学问题概念：一定时代的科学认识主
体在当时的历史条件下提出的科学认识和科 学实践中需要解决的矛盾。
科学问题的条件 A 能否在实践中检验（与信仰问题区别） B 科学问题是时代的产物（与常识问题 区别） ①是在一定的知识背景下提出的 ②运用已有的知识背景进行解答。
一个问题是否有科学意义，在不同的知 识背景下，回答是不同的。
你能不能观察眼前的现象，取决于你运 用什么样的理论。
正是理论决定什么是可以观测的。
——爱因斯坦
•观察中的机遇
在历史上重大的发现差不多都是机遇带来 的结果。
出现机遇的可能性还是有迹可循的。 1）对机遇要有思想准备。观察者对所 进行的观察的背景知识要有彻底的理解， 观察实验要细致认真，不放弃任何一点 一滴的可疑之处。 2）对必然性和偶然性要有正确理解。 在观察中确实存在偶然的失误，那种属 于非本质，无规律性的现象当然应当剔 除，但是在偶然性寓有必然性，就看观 察者能否有预感，能否抓住。
5 来源 1、从实践之间的矛盾提出问题 2 从科学实践与科学理论的矛盾中产生 问题. 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。 3、从科学理论内部矛盾中产生问题。 一种理论或一个概念，如果能从中推出 逻辑矛盾，那就表明其中存在着需要进 一步探讨的问题。
实验方法有特殊的优点： 1） 实验能简化、纯化以至强化自然过程。
通过仪器设备把所要研究的客体孤立或隔离出来， 排除其它的现象、过程等起干扰作用的因素，在 纯粹的状态下观察客体的变化进程和规律。把要
研究的客体置于人工控制的极端状态或极 限状态，如在超高温、超低温、超高压、 超高真空、超强磁场……等状态下观察客 体性能的变化。也可以加速或减缓自然过 程，来推测自然过程的原貌。
“点金术”问题
• 例如所谓的“点金术”问题，在中世纪 炼金术的知识背景下被认为是有意义的，而
在原子论化学的知识背景下则毫无意义，但
在20世纪核物理知识背景下，它又变成有意
义的并且于1919年被卢瑟福首次解决了。有
些问题由于受目前知识水平限制，一时尚无
法进行研究，还不能称为科学问题，只有在
一定历史条件下，才能成为科学问题。
•检验
波普提出科学从问题开始：
①观察不是随便看看，要解决观察什么，为什么观 察，如何观察的问题，因此观察是带着问题的。
②从科学研究的具体进程看，人们总是以问题为框 架有选择地去搜集事实材料，与问题有关的材料披 搜集起来，与问题无关的材料则任其流散，不在科 学认识主体中引起信息效应。 ③从科学理论发展的总体过程看，只有发现了原有 理论不能解决的问题时，人们才会去修正，补充它， 或着手建立新理论，在这个意义上可以说，问题既 是旧理论的终点也是新理论的起点
追溯宇宙起源的问题
• 在古代科技水平下，只能用盘古开天辟地的神话 或上帝创世说的神学理论来回答。直到20世纪初， 由于广义相对论的创立和天文观测的新发现(河外 星系谱线红移)，对宇宙起源有了理论和事实的依 据从而成为一个科学问题。1948年，伽莫夫在广 义相对论提供的膨胀宇宙模型中，进一步引入了 基本粒子理论和核物理理论加以研究，对宇宙起 源这一问题做出了较为有说服力的回答。
(3)科研选题还决定着科研工作的“多 助”或“寡助”，直接影响到科学研 究的工作环境。那些社会实践急待解 决，对人们生活带来重大方便的课题， 会得到社会的广泛支持和援助。
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总之，无数事实表明：无论是国家、集体或 个人的科学研究活动，若想取得重大的研究成果， 除了人员素质和必要的物质条件外，选题是一个 关键因素。科学学奠基人贝尔纳强调：“课题的 形成和选择，无论作为外部的经济要求，抑或作 为科学本身的要求，都是研究工作中最复杂的一 个阶段，一般来说，提出课题比解决课题更困 难．……所以评价和选择课题，便成了研究的起 点。”
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在1900年巴黎国际数学家代表大会上，希 尔伯特发表了题为《数学问题》的著名讲演。 他根据过去特别是十九世纪数学研究的成果和 发展趋势，提出了23个最重要的数学问题。这 23个问题通称希尔伯特问题，后来成为许多数 学家力图攻克的难关，对现代数学的研究和发 展产生了深刻的影响，并起了积极的推动作用， 希尔伯特问题中有些现已得到圆满解决，有些 至今仍未解决。
4、观察的客观性原则 辩证唯物主义：客观事物本身是客观存 在的，它决定了观察的客观性.要注意 几项原则。
A 实践来检验。实验中发生的情况或事件能 够被多个观察者重复检验，一般来说，就保 证了科学实验结果的客观性。因为观察者的 主观的偶然的失误都很容易在重复的实验过 程中暴露出来，并加以消除。一个实验希尔伯特的23个问题
• 再如1900年希尔伯特提出的的23 个问题，极大地推动了20世纪数学 的发展。 • 希尔伯特.D.(Hilbert,David， 1862～1943)德国数学家, 对二十世 纪数学有深刻影响的数学家之一。 他领导了著名的格廷根学派,使格廷 根大学成为当时世界数学研究的重 要中心,并培养了一批对现代数学发 展做出重大贡献的杰出数学家。
观察方法指观察者不干预自然过程下，进 行观察与测量。 实验方法指观察者干预自然过程进行观察 与测量。
有一个共同点，都是研究工作者有目的、 有计划的活动。（解题活动）
区别：人为控制，干预自然对象，更有 利于发挥人的主观能动性。 观察和实验两者相依存：观察是前提， 实验是观察的发展。在现代科学认识中， 两者密不可分。
2）实验可以模拟研究对象的运动过程， 从而认识对象的性质． 3）通过仪器设备控制客体的有关因素， 可以同时固定一些因素和变化一些因素， 可以加进一些因素或减去一些因素，用 有意识地变换和组合各种因素的办法， 分别观察和揭示各因素之间的因果关系。 4）可靠性、经济性