科学理论的评价与发展

1.理论评价的经验标准
一个理论是否可以被接受，可接受的程度有多高， 不仅要看它有没有获得经验事实证据的支持，还要 看支持它的事实证据的数量和质量。 在数量方面，支持一个理论的经验证据越多，理论 的确证度也就越高。 在质量方面，要考虑证据的多样性、精确性和新颖 性。确证证据越是多样广泛，越是精确，越是新颖， 对理论的支持就越强。
2.理论评价的功能标准
科学理论具有解释和预见两种功能，它不仅能解释 已知的自然现象，还能预见一些目前尚未观察到的 自然现象。评价一个理论的优劣，除了要看证据支 持程度之外，还要看它的解释力和预见力的大小。 如果一个理论比另一个理论解释、预言了更多的东
西，即使它的预言尚未得到确证，它也会比另一个
• 假说2 蝙蝠的耳朵具有以某种方法避开障碍物的能力。 实验：把一只蝙蝠放进有着障碍物的暗室里，用某种方
法来测量它避开障碍物的能力。现在把同一只蝙蝠蒙住
耳朵再放进暗室，观察它避开障碍物的能力是否减退。
实验结果：蝙蝠避免碰撞恰相比以前大幅度减弱。
• 进一步的假说3：蝙蝠听到它自己的尖叫声从固体物体反射
• 波普尔认为，任何一种科学理论都不过是某种猜想 或假说，其中刚必然潜藏着错误，即使它能够暂时 逃脱实验的检验，但终有一天会暴露出来，遭到实 验的反驳，既“证伪”。科学理论就是不断地提出 猜想、发现错误而遭到否证、再提出新的猜想的循
环往复的过程中向前发展的。
• 科学理论发展的过程：P1-TT-EE-P2
爱因斯坦
对称给人以美的感受，毕达哥拉斯有句名言：“一切立体图形中最美 的是球形，一切平面图形中最美的是圆形”。而圆形和球形正是几何中对 称美的杰出体现，圆形对于圆心是对称的，对于通过圆心的任一条直线也 是对称的。球形既是点对称，又是线对称，还是面对称的。正是由于几何 图形中有这些点对称、线对称、面对称，才构成了美丽的图案，精美的建 筑，巧夺天工的生活世界，才给我们带来丰富的自然美，多彩的生活美。
观世界领域的拓展。因而它们之间是相容的关系。
5. 审美标准
• 原子中的电子云具有“云深不知
处”的朦胧美；
• 生命之源叶绿素的神秘美； • 生命之梯DNA双螺旋的活力美； • “纳米”世界中用原子砌成的纤 巧机构的精致美
美是什么？
• 民族性 历史性
美是什么？
• 美国男人最想约会对象？？？？
简洁性也是科学家所追求 的科学理论的美学价值。自然 现象是纷繁杂乱的，科学研究 的本质就是力图用最简单的理 论、定律或公式，去概括和总 结大量的、复杂的自然现象和 宇宙奥秘，反映其中固有的规 律。
例如开普勒的行星运动第 三定律，将过去许多天文学家 观测和积累的杂乱无章的数据， 用公式T2=D3表达出来(式中D为 行星与太阳之间的距离、T为 行星的公转周期)，人们看到 这个公式的简洁、和谐与统一， 称赞为奇妙的2和3。
开普勒
又如物理学家认为牛顿 的力学定律F=ma体现了统治 宏观世界万物机械运动力学 规律的简洁、和谐与统一美； 而海森伯格方程pq-qp=-ih 则体现了统贯微观世界万物 运动规律的简洁、统一和对 称美。
利用数学公式构建科学理论，能更突出地体 现理论的简洁、和谐、对称、统一、完备、精 确、严密。
狭义相对论修改了能量与质量的表达方式， 得出了惊人的简洁的质能转换公式 E=mc2 （ E 是物质的能量，m是质量，c是光速）。 它所表现的自然奥秘竟如此简洁和震撼人 心，所产生的美感也是科学家们意想不到的。
大自然本身就是有序 而和谐的。“宇宙”一词 本身就意味着有序与和谐， 因此反映自然规律的科学 也应该是和谐的。科学美 的和谐主要表现为有序和 节奏。
自然界中的有序和节奏最突出的表现在宇宙的组成和物质 的结构上。太阳系中的恒星、行星、卫星之间有序的排列和 有节奏的运行，物质结构中的原子核、质子、中子、电子等 之间有序的排列和有节奏的运动，都体现出和谐美。
累计式发展观
• 归纳主义的基本假定：存在不依赖于人类认识的科 学事实，这些事实有待于各种观察手段来发现；科 学理论来自对经验事实的归纳，科学进步就是通过 归纳获得科学知识的不断增加，具体表现为科学事 实以及能够揭示这些事实的科学定律和理论的不断
累积。
• 科学理论发展的过程：经验-理论-经验
否证式发展观
理论更可接受。
Βιβλιοθήκη Baidu
3.理论评价的结构标准
科学理论评价的结构标准要求理论内部具有简单性 和逻辑自洽性。简单性是指科学理论体系内所包含 的独立的基本概念和基本假定应该尽可能地少，它 要求以简单的逻辑形式反映尽可能多的理论内容。 公理系统最典型地体现了这一原则。 逻辑自洽性是指科学理论内部的无矛盾性，即要求 理论自身能自圆其说，不允许在同一理论内部存在 自相矛盾的命题。
自然科学的发展越来 越证实自然界存在着普遍性 和统一性。牛顿力学统一了 宏观物体运动的规律，被赞 美为具有宇宙和谐美的理论。 麦克斯韦理论统一了电与磁 的运动规律，预言了电磁波 的存在，被誉为19世纪最美 的方程组。
爱因斯坦的相对论，在理论 上的和谐优美、逻辑上的严密 合理，不仅适用于光速运动的 电磁理论，也涵盖了低速运动 的牛顿力学理论，有着更高的 统一性和美学价值。有人说： 如果狭义相对论以其完美性使 人想起莫扎特的作品，那么他 的引力理论则充满贝多芬作品 的力度。
案例：一个不自洽的理论——燃素说
在化学发展史上，燃素说曾经解释了许多化学现象，取得
了极大的成功，在化学中长期占据着主导地位。该理论认
为，燃烧是物体放出一种特殊的化学元素即燃素的过程。 这个核心假定可以解释木头燃烧后得到的灰烬比木头轻的 现象。但是后来人们发现，金属煅烧后形成的煅灰却比煅 烧前的金属重。于是燃素论者提出一个新的辅助性假设， 即燃素具有负重量。这就出现了矛盾：同一种燃素，在木 头中具有正重量，而在金属中却具有负重量。这种不自洽
科学理论的社会确认
• 科学理论的社会确认是一个复杂的社会历史过程 • 同行评议：是一种由科学共同体成员作出的有关科 学理论或实验成果评价的制度，它是科学理论获得 社会确认的必要依据和前提。
内容提要
一、科学理论的评价依据和社会确认 二、科学理论的发展： • 累积式发展观 • 否证式发展观 • 社会历史观
案例分析：相对论、量子力学与牛顿力学
牛顿力学研究宏观物体的低速运动，量子力学研究 微观客体的高速运动，相对论研究宇观物体的高速 运动。据此，牛顿力学一方面可以看作是量子力学 在宏观世界的近似表现，另一方面又可看作是相对 论在低速世界的近似表现。反过来说，可以把相对
论和量子力学看成是牛顿力学在高速运动领域和微
回来的回声。
实验：把一只蝙蝠放进有着障碍物的暗室里，用某种方 法来测量它避开障碍物的能力。现在把同一只蝙蝠封住 口再放进暗室，观察它避开障碍物的能力是否减退。
实验结果：蝙蝠不断与障碍物相撞
社会历史观
• 库恩提出的科学发展模式： • 前科学-常规科学-反常-危机-科学革命-心的常规 科学
思考题：
• 谈谈科学理论的评价有哪些具体标准。 • 历史上曾出现了哪三种具有代表性的科学理论发展 观，它们有哪些内容？
海森伯格
两千多年前的雅典欧几里德 完成了《几何原本》，它的优 美和逻辑力量是人类智慧的结 晶，是科学理论体系美的典范。 整个理论从十条公设和十条公 理出发，演绎缜密而引人入胜。 许多科学家称这为“雄伟的结 构”，“巍峨的阶梯” 。
爱因斯坦相对论，建立了关于引力场的理论，揭示了空间、时间与物 质及其运动之间深刻的关系，对牛顿力学作了必要的修正。爱因斯坦认为 他的相对论最值得欣赏的美在于“逻辑上的完整性。” 美国物理学家英 弗尔德在评价相对论时认为“它在优美、深邃和逻辑合理性方面，远远超 过了另外一些引力理论”，因而是“引力理论中唯一的合理的优美理论”； 德国化学家霍夫曼认为“美是这一理论的最突出的特点”；德国物理学家 玻恩更是将相对论看作是一件“伟大的艺术品”。
科学理论的评价与发展
内容提要
一、科学理论的评价 二、科学理论的发展： • 累积式发展观 • 否证式发展观 • 社会历史观
科学理论的评价
• 科学理论的评价是主体对理论所表现出的一种主观评判。 • （ 1 ）科学理论的评价：对理论的真理性和价值性的评价。 • （2）理论评价的标准 • 理论的经验标准：理论与经验事实的一致性 • 理论的功能标准：解释和预测 • 理论的结构标准：逻辑上的完备性、理论的逻辑简单性 • 理论与背景知识的协调性 • 审美标准
的理论观点，反映了燃素说的严重缺陷。
4.假说评价的背景标准
一个新假说应与已经得到确证并且被普遍接受的科 学理论相一致。如果一个假说与这些背景知识相容， 并且得到这些背景知识的有力支持，它的可接受程 度就会大些；相反，如果某个假说与这些背景知识 不协调，它的可接受程度就会差些。 所谓与背景知识协调或与背景知识相容，主要包括 两种情况：它或者包含了背景知识，或者为背景知 识所蕴涵。
案例：蝙蝠为什么可以在夜间自由的飞行
• 假说1 蝙蝠的眼睛只是看起来视力差，然而，它们能以我们
所不了解的某种方法在夜间有效地用它们的眼睛看。蝙蝠和
人类一样，都用它们的眼睛看。
实验：把一只蝙蝠放进有着障碍物的暗室里，用某种方法来
测量它避开障碍物的能力。现在把同一只蝙蝠蒙住眼睛再放 进暗室，观察它避开障碍物的能力是否减退。 实验结果：蝙蝠避免碰撞恰如以前一样有效