自然科学哲学思考题

自然科学哲学思考题
1.科学的内涵与本质特征，哲学与科学的关系（简答）
内涵：科学就是发现、探索研究事物运动的客观规律所形成的知识体系，在它的历史发展中表现为知识、方法、生产力和社会建制地等种种形象。

特征：①客观性②普遍性③可重复性
关系：无论是从把握世界这一认识目标而言，还是从理性思维的现实运作而言，科学与哲学都相互关联。

①科学和哲学具有相同的研究对象、研究之道、体系特点；
②哲学为科学研究提供自然图景、思维方式、价值导向、路径指引；
③科学为哲学提供思维素材、思辨法的应用、普遍规律的检验。

2.如何理解古希腊自然哲学中的“主客二分”传统？哲学给予近代自然科学发展哪些支持？（材料）
一、主客二分有两种含义：
1.在本体论意义上，是指思维与存在、精神和物质的区分；
2.在认识论意义上，则是主观和客观的区分。

主客二分意味着视人类自身为具有意识和思维、能够从事主观认知活动的主体，视周围的世界为认知活动所指向与所作用的客观对象。

这就强调了人作为主体运用各种手段去认识、把握、并施加作用于外部世界的独特能力，把人与世界的关系定位为一种认知与被认知、作用与被作用的关系。

二、哲学给予近代自然科学发展的支持
近代哲学以启蒙主义为基本精神、以理性主义为基本特征、以主体性为基本原则，不但概括和总结了自然科学的成果，而且也在认识论和方法论上给予了自然科学以支持。

在人文主义思潮影响下形成的实验传统，成为方法论上的革命，为近代科学脱离自然哲学这一母体而独立，提供了工具性支撑。

3.近代自然科学区别于古代自然科学的特征，从传统文化来看李约瑟难题如何解答（材、论）
一、近代科学区别于古代自然科学的特征
1.观察和实验是所有科学知识的最终基础。

2.数学是理解自然的唯一语言。

二、从传统文化方面对李约瑟难题的解答
1.中国哲学以人生问题为中心，对真理问题关注不充分
中国古人在研究自然时，自觉或不自觉地保持着以人为中心的习惯，而不是以追求关于自然的知识为中心，这跟现代科学的要求存在着一段不短的距离。

2.工具主义科学观对深入探索自然产生不利影响
中国古人对科学的看法，大体持一种工具主义的观点。

中国古人对科学知识的应用十分关心，对原理性知识不甚关注，对纯粹科学的研究兴趣不大。

3.中国古代科学长期停留在经验知识阶段，没有产生系统的形式逻辑和公理化的数学理论体系
没有系统的形式逻辑，没有公理化的数学作为模仿对象，科学的理论探索将困难重重，难以深入，中国古代科学的处境正好如此。

这导致了两个方面的结果：
①中国古代科学理论的思辨性
②“悟”成为一种重要的科学研究方法。

4.科学问题的产生，如何提高发现科学问题的能力？
一、科学问题的产生
科学问题的产生，有其主观和客观两个方面。

作为科学回题的主观方面，是从事科学研究的人。

科学问题产生的客观方面，首先指的是科学发展的内在矛盾，包括科学理论与实验事实的矛盾、科学理论内部的矛盾、不同科学理论之间的矛盾等。

1.为寻求经验事实之间的联系并给出统一解释而提出科学问题。

这是提出科学问题最基本的途径，也是建立科学理论或假说的最基本的出发点。

2.已有理论与经验事实的矛盾所产生的科学问题。

科学中某种新的事实和现象被发现了，原有理论解释不了这种新的事实和现象，会导致科学问题的产生。

3.科学理论体系自身矛盾产生的科学问题。

揭示出某种科学理论体系内部所存在的逻辑矛盾，从而向这种科学理论体系提出诘难，这是产生科学问题的又一重要通道。

4.不同学派和理论之间的矛盾产生的科学问题。

人们不仅仅从理论和事实的矛盾中引出科学问题，而且从相互并存的多种假说中发现它们的差别和对立，从而提出科学问题。

5.社会经济发展和生产实际需要提出的科学问题。

社会经济发展和生产实际中会遇到的许多问题，这些问题经过一定程度的抽象转换，成为基础研究中重要的科学问题。

二、提高发现科学问题的能力的做法
1.要有问题意识：从问题出发，是马克思主义认识论的一个基本观点。

2.要有怀疑批判的精神：具有问题意识的人，才有可能发现和提出问题。

而发现和提出问题的前提，是要有怀疑批判的精神。

3.要掌握科学的研究方法：
①哲学思维：哲学思维尤其是科学哲学思维是科技工作者必备的思想方法。

②交叉与综合的思想方法：学科交叉是创新思想的源泉。

一方面，交叉领域是一个相对空白的领域，另一方面，学科交叉可以使发现问题和解决问题的思想、方法和工具大大扩展。

③专业性研究方法：一是观察实验方法，二是数学计算。

综上，科学家必须要有强烈的研究兴趣和问题意识，要有坚定的自信心和怀疑批判精神，非凡的科学想象力、洞察力，扎实的数理基础或实验能力以及良好的掌握专业的科学研究方法等基本素质和能力，才能更好地提出科学问题，作出重大科学贡献。

5.科学假说与科学理论的区别，证实和证伪的困难
一、科学假说与科学理论的区别
科学假说是对科学问题的尝试性解答，科学理论是经过科学事实证实的、具有一定逻辑结构的假说系统，是关于自然的条理化、系统化的知识体系。

两者区别在于：
1.一般而言，与科学假说相比，科学理论得到更多经验证据的支持。

假说与理论没有原则的区别，只是在得到证实的程度上有所区别。

假说过渡到理论的关键一环，就是假说必须经受住观察和实验的检验，得到大量的、多样化的经验证据的支持。

2.科学理论能够给出范围较广的领域中的问题提供系统的、统一的解释，并且能够揭示现象背后的深刻原因，而科学假说的解释领域相对较窄。

二、证实与证伪的困难
证实的困难
1.证实是一种肯定后件错误
在逻辑上，科学假说的证实和证伪是不对称的，证实需要的证据为无穷大，证伪只需要一个可靠的证据即可。

2.替代性假说问题
由于对于同样的自然现象，存在相互竞争的多个替代性假说进行解释，所以，证实科学假说之时，无法在逻辑上确定观察到的自然现象究竟是证实了各种替代性假说中的哪一个科学假说。

证伪的困难
1.辅助性假说问题
辅助性假说问题是指:为检验一个科学假说，除了有待检验的科学假说自身之外，还需要增加若干辅助性假说，才能够推导出科学假说预期的、可用观察或实验进行检验的现象，当观察或实验否定了科学假说预期的现象之时，由于可能是一个或若干个辅助性假说的不成立，并不必然地证伪有待检验的科学假说。

2.观察问题
①观察的可错性
人们进行观察以检验科学假说之时，观察可能发生错误，这就是观察的可错性。

由于观察的可错性，当有待检验的科学假说与观察发现的科学事实相冲突时，并不能简单地认定科学假说已经确切地受到证伪。

②观察渗透理论
没有理论，几乎无法进行任何观察，或者说，进行任何观察时，总是需要假定一些科学理论、科学知识是正确的，否则，观察就无法进行，这就是“观察渗透理论”。

由于理论观点的不同，对于证伪科学假说和科学事实究竟是什么，不同的科学家可能会持有不同的观点，导致证伪出现困难。

6.科学发现的复杂性
科学发现的复杂性表在以下三个方面：
1.演化过程的不稳定性
科学发现演化更一般的特征是其不稳定性，这种不稳定性表达在各种不同的时间尺度上。

①在千年时间尺度上考察，人类的重大科学发现可谓是跌宕起伏。

②科学发现演化的不稳定性在较短的时间尺度上，也表现得十分显著。

③科技专家个体创新成果产出的不稳定性，同样因为十分显著。

2.影响因子的非线性
科学发现在整体演化上表现出很大的不稳定性，另外还有一个重要特征——非线性。

这是任何复杂系统都具有的内在特征之一，科学发现的非线性特征十分显著。

3.创新突破的不确定性
科学发现是一个复杂过程，涉及自然界、科技人员、社会等多方面大量的影响因子，因而科学发现成果突破的时间、地点、人物、方式及影响，都有巨大的不确定性。

7.波普尔的证伪主义模式，科恩的科学发展模式
一、波普尔的证伪主义模式
一切被认为是真理的科学理论其实都可能是错的，应能满足可反驳性这种否定性要求。

理论的实质就是猜测，它之所以被提出来，在认识上就是为了有朝一日把它们证伪，否定对科学决不是灾难而是进步的表现。

一种理论被否定得越早，科学革命越繁琐，科学发展越迅速。

人们越是追求可证伪度高的理论，也就越来越提高理论的信息量，因而也就越来越接近“真理”。

波普尔的科学发展四阶段模式：P1—TT—EE—P2—……
P1表示提出来的问题，TT表示针对问题的试探性理论即“猜想”或“假说”，EE表示
对试探性理论的批判性检验，清除错误并筛选出逼真度较高的理论，P2则表示提出新的更深刻的问题。

这四个环节循环往复，不断推进科学的发展。

二、库恩的科学革命结构模式
库恩提出的科学发展模式是：前科学（无统一范式状态）→常规科学时期（统一于某种范式）→反常和危机→科学革命时期（范式转换）→新的常规科学时期（统一于新范式）→反常和危机→新的科学革命……的反复推演。

8.如何调控科学的负效应
一、科学的负效应体现在：
1.生态向度的困境：科学技术严重地打乱了，甚至可以说正在毁灭我们赖以生存的生态体系
2.社会向度的困境：现代科学技术是工业社会的一种新的控制形式
3.人文向度的困境：以人文主义的视角，科学的发展泯灭了人的本性
二、科学负效应的社会调控
1.在思想观念方面，确立人与自然的新型关系；
2.在政策法规方面，构建完备的科技法律体系；
3.在伦理体系方面，创建与科学发展相适应的规约体系。

9.第一次数学危机与公理化体系的建立，如何理解数学中的矛盾运动（简答）
一、第一次数学危机与公理化体系的建立
1.西帕索斯悖论与第一次数学危机
“不可公度量”如根号二，既非数，即不能用整数比表示，又是数（万物皆数），存在矛盾，引发第一次数学危机。

2.《几何原本》与公理化体系的建立
《几何原本》的行程具有无与伦比的历史意义：
①创造性地建立了初等数学体系
②把逻辑证明系统地引入到数学中
③在公理法的基础上，逻辑地创造几何学的首次尝试
3.第一次数学危机的化解：完成了有理数理论，扩大了数系。

二、数学中的矛盾运动（1或2）
1.数学中的主要矛盾
①数学形式关系与现实世界的矛盾
②数学内部有限与无限的矛盾
③数学应用上清楚与逻辑上严格的矛盾
④数学学科不断分化与不断综合的矛盾
2.数学矛盾的作用
数学矛盾是推动数学长河滚滚向前的主要力量之一。

当矛盾激化到涉及整个数学的基础时，就会产生数学危机。

而危机的解决，往往能给数学带来新的内容、新的发展，甚至引起革命性的变革。

10.牛顿力学对机械论的影响，机械决定论的内涵
一、牛顿力学对机械论的影响
机械论是近代科学的主要特征之一，其成熟的主要推手是牛顿力学的建立。

牛顿力学对机械论的影响表现在以下多个方面：
1.牛顿力学对机械论的影响体现在绝对时空观上。

牛顿认为时间是独立与事物而存在的均匀流逝着的绝对时间；空间也是独立于事物而存在、不以事物的变化为转移的绝对的空间。

绝对时空观彻底割裂了物体和时空的关系，排除
了相对因素的存在，体现了明显的机械论色彩。

2.牛顿力学对机械论的影响体现在机械因果论上。

3.牛顿力学对机械论的影响还表现在机械方法论的示范上。

二、机械决定论的内涵
世界的运行、存在和发展有着它自身的规律，原则上人们可以通过力学方程来描述和掌握，没有什么上帝可起任何作用。

11.绝对、相对时空观的特点
一、绝对时空观的特点
1.时间是独立的客观实在，它的唯一特性是延续性，由于其本性而在均匀地流逝着。

空间也是独立的客观实在，是物体存在与运动的处所。

2.时间与空间各自独立，互不相干。

3.时间和空间与外界事物无关，都在事物之外。

4.时间和空间都可以分作绝对的相对的两种。

二、相对时空观的特点
1.时间与空间融合为一体，称作四维时空。

2.四维时空与运动物质同在，四维时空即运动物质的延续性与广延性的统一，是物质存在的根本特性和基本形式。

3.时间和空间具有相对性。

4.一维的相对时间，三维的相对空间同四维的绝对时空相统一，这就是相对论的时空的相对性与绝对性的互补与统一。

12.爱因斯坦与哥本哈根学派在因果观念上的分歧
爱因斯坦认为，严格决定论的因果性概念在微观过程中的不适用，并不能证明这些过程中不存在严格的决定论因果性，这恰恰说明了应该发展完善量子理论。

他始终坚持严格的因果决定论。

哥本哈根学派认为因果性是复杂的，量子力学遵循非决定论的因果性。

他们否认了传统意义上的决定论因果性，认为量子的本质是随机性。

13.还原论的兴起与基本观点，进化论的科学地位问题
一、还原论的兴起与基本观点
1.生物学的还原论问题是贯穿生物学思想发展的重要线索，也是生物学哲学的核心问题之一。

1953年沃森和克里克建立DNA双螺旋结构模型之后，生命科学研究开始进入分子生物学时代，分子生物学是还原论在生物学领域取得的最大胜利，还原论在生物学中开始广泛兴起。

2.还原论的主要观点：
①从本体论意义而言，还原论涉及到对生物性质的基本看法。

生物学还原论认为：生命物质同非生命物质一样都遵循这物理学和化学规律，生命同样是一个高度复杂、特殊和不可几的物理和化学过程；这就意味着，在原子和分子的所有层次上，物理学和化学的所有规律完全能够应用与所有的生物过程。

②从方法论意义而言，还原论涉及到知识的获得问题。

还原论认为：实体是唯一起源于物质世界的最小组成成分，并能生成复杂程度不等的结构。

生命体就是一个高度复杂的分等级的生命物质结构，在生命科学的研究工作中可从复杂程度较低的结构层面上探究生命活动的机制，进而了解高一级物质结构层面的属性和功能。

③从认识论意义而言，还原论是科学理论的简化和解释。

生物学还原论认为：所有生物学学科的最终目的，能够把生物学的理论和规律解释为物理和化学规律的特殊情况。

也就是说，生命体的生命现象可以被还原成物理学和化学的过程，也可以用物理学、化学的定律和
原理来阐明。

二、进化论的科学地位问题
关于进化论的科学地位问题，主要包括以下三个方面：
1.进化论是不科学的
一些科学哲学家认为进化论是不科学的，因为他仅仅是一个“形而上学的研究纲领”。

2.进化论是科学的
另一些科学家反对“进化论是不科学的”这个观点，他们认为进化论是科学的。

3.对进化论提出质疑的主要观点
①进化论不具有科学理论的普遍性；
②进化论的概括太过于普遍，缺乏经验内容；
③还有一些科学哲学家认为进化论更多是类似编年史的记述，没有理论体系，充其量仅仅是一种概念性的体系；
④以波普尔为代表的一些科学哲学家认为适者生存的学说是一种空洞的同义反复。