自然辯證法概論第五章科學(xué)認(rèn)識(shí)的形成.ppt

第五章 科學(xué)認(rèn)識(shí)的形成,科學(xué)認(rèn)識(shí)是一個(gè)過(guò)程。其大致程序?yàn)椋簡(jiǎn)栴}選題獲取科學(xué)事實(shí)整理加工提出假說(shuō)檢驗(yàn)修正建立理論體系。 本章討論科學(xué)問(wèn)題的提出及與科學(xué)事實(shí)、科學(xué)定律、科學(xué)假說(shuō)和科學(xué)理論的形成有關(guān)的方法論問(wèn)題。,第一節(jié) 科學(xué)問(wèn)題的確立,一、科學(xué)問(wèn)題是科學(xué)研究的起點(diǎn) 1、科學(xué)研究起點(diǎn)之爭(zhēng) 科學(xué)認(rèn)識(shí)的起點(diǎn)是什么？對(duì)此，人們?cè)羞^(guò)不同的看法。 傳統(tǒng)歸納主義的科學(xué)方法論認(rèn)為，科學(xué)認(rèn)識(shí)是從觀察和收集材料開(kāi)始的，即科學(xué)始于觀察。通過(guò)觀察，獲取大量事實(shí)，然后進(jìn)行歸納，最后得出定律，形成理論。 西方科學(xué)哲學(xué)家波普爾則明確指出：科學(xué)始于問(wèn)題而不是始于觀察。,人們?cè)趯?shí)踐的基礎(chǔ)上 ，不斷地提出問(wèn)題和解決問(wèn)題，也就使科學(xué)認(rèn)識(shí)不斷地發(fā)展。如果沒(méi)有科學(xué)問(wèn)題，科學(xué)也就停滯不前了。所以愛(ài)因斯坦說(shuō)：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要，因?yàn)榻鉀Q問(wèn)題也許僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問(wèn)題，新的可能性，從新的角度去看待舊的問(wèn)題，確需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正革命?！保?） “科學(xué)認(rèn)識(shí)從問(wèn)題開(kāi)始”與“認(rèn)識(shí)來(lái)源于實(shí)踐”并不矛盾，它們實(shí)質(zhì)上是統(tǒng)一的。因?yàn)閱?wèn)題也是在實(shí)踐的基礎(chǔ)上提出來(lái)的。但是，前者突出了實(shí)踐過(guò)程中產(chǎn)生問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)，更清楚、深刻地表明了科學(xué)認(rèn)識(shí)從一開(kāi)始就是能動(dòng)的、創(chuàng)造性思維活動(dòng)。 （1） 愛(ài)因斯坦、英費(fèi)爾德：物理學(xué)的進(jìn)化，第1版，第66頁(yè)，上海，上海科學(xué)出版社，1962。,2、什么是科學(xué)問(wèn)題,問(wèn)題即對(duì)未知的疑問(wèn)，其實(shí)質(zhì)是人們思維中的矛盾，也常被稱(chēng)為“疑難”、“困惑”。 問(wèn)題可分為一般問(wèn)題和科學(xué)問(wèn)題。 科學(xué)問(wèn)題是指科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程中需要回答而在當(dāng)時(shí)的知識(shí)背景下未能解決但又有可能解決的矛盾。 背景知識(shí)：已有的科學(xué)事實(shí)、理論、思維方式的總和。 要提出科學(xué)問(wèn)題，需要掌握大量的背景知識(shí)，善于分析背景知識(shí)，脫離當(dāng)時(shí)的科學(xué)認(rèn)識(shí)和科學(xué)實(shí)踐水平，可能會(huì)提出一些常識(shí)問(wèn)題甚至是無(wú)知問(wèn)題，那些不能稱(chēng)為科學(xué)問(wèn)題。,在不同的知識(shí)背景下，科學(xué)問(wèn)題的意義及解決問(wèn)題的途徑都是不同的。知識(shí)背景愈深刻，問(wèn)題層次愈深化。正如恩格斯所說(shuō)：“我們只能在我們時(shí)代的條件下進(jìn)行認(rèn)識(shí)，而且這些條件達(dá)到什么程度，我們便認(rèn)識(shí)到什么程度。”（1）而隨著層次不斷深化的科學(xué)問(wèn)題的不斷解決，人們的科學(xué)認(rèn)識(shí)從事物的現(xiàn)象逐步深入到本質(zhì)，并不斷深入到更深的本質(zhì)。 （1） 馬克思恩格斯選集，第3卷，78頁(yè)。,科學(xué)問(wèn)題依據(jù)對(duì)背景知識(shí)的不同分析，可以分為常規(guī)問(wèn)題和反常問(wèn)題、事實(shí)問(wèn)題和理論問(wèn)題等。 常規(guī)問(wèn)題：是在維持背景知識(shí)中相關(guān)理論框架的前提下提出的有待解決的疑難，這種疑難的解決將使已知的理論更加充實(shí)、完善和系統(tǒng)化。 反常問(wèn)題：是在拒斥已知理論框架的前提下提出的有待解決的疑難。這些疑難的解決意味著一場(chǎng)科學(xué)理論的革命。 事實(shí)問(wèn)題：是由事實(shí)引出的問(wèn)題。 理論問(wèn)題：是由理論引出的問(wèn)題。,3、科學(xué)問(wèn)題的轉(zhuǎn)換,同一問(wèn)題可有不同的提法，或者說(shuō)同一問(wèn)題可設(shè)不同的求解應(yīng)答域：即求解范圍和方法。有時(shí)如果能從一個(gè)新的視角對(duì)問(wèn)題變換一下提法，改變應(yīng)答域，則有可能使人茅塞頓開(kāi)。問(wèn)題的恰當(dāng)變換常常能開(kāi)辟新的研究領(lǐng)域，引發(fā)新的思路。許多在已有的視野中看不到的聯(lián)系和想法，在新的視野中一下子變得明朗、清晰起來(lái)，即使以前已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的內(nèi)容也仿佛有了嶄新的意義。,問(wèn)題的轉(zhuǎn)換可以有多種不同的角度，而在科學(xué)方法論中，常規(guī)問(wèn)題與反常問(wèn)題之間的轉(zhuǎn)換，事實(shí)問(wèn)題與理論問(wèn)題之間的轉(zhuǎn)換，常常具有重要的意義。比如，“以太漂移”問(wèn)題，在洛侖茲那里是被當(dāng)作常規(guī)問(wèn)題考慮的，所以終究未能跳出經(jīng)典理論的制約。而在愛(ài)因斯坦那里，一旦被當(dāng)作反常問(wèn)題考慮，狹義相對(duì)論就應(yīng)運(yùn)而生了。再比如，在考夫曼的實(shí)驗(yàn)中“高速電子質(zhì)量為什么不變”的問(wèn)題，在彭加勒那里是被當(dāng)作理論問(wèn)題對(duì)待的，由此他懷疑相對(duì)論的正確性。但在愛(ài)因斯坦那里，則被看作事實(shí)問(wèn)題，果然其他人后來(lái)的實(shí)驗(yàn)揭示出考夫曼的實(shí)驗(yàn)裝置有毛病。,從變換思路方面來(lái)考察，問(wèn)題轉(zhuǎn)換可以是逆向轉(zhuǎn)換、互補(bǔ)轉(zhuǎn)換、發(fā)散轉(zhuǎn)換和立體轉(zhuǎn)換等。 逆向轉(zhuǎn)換：是將問(wèn)題從否定的角度提出來(lái)。 互補(bǔ)轉(zhuǎn)換：是將問(wèn)題的兩個(gè)對(duì)立方面統(tǒng)一地提出來(lái)。發(fā)散轉(zhuǎn)換：是將問(wèn)題的提法拓展開(kāi)去，多角度的發(fā)問(wèn)。 立體轉(zhuǎn)換：是將問(wèn)題的平面思考與立體思考結(jié)合起來(lái)。,二、科學(xué)問(wèn)題的主要來(lái)源,1、為尋求事實(shí)之間的聯(lián)系提出問(wèn)題 2、從理論與事實(shí)之間的矛盾中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 3、從某一個(gè)理論內(nèi)部的矛盾中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 4、從不同理論之間的分歧中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 5、從社會(huì)需求與已有生產(chǎn)技術(shù)手段的差距上發(fā)現(xiàn)問(wèn)題 此外，還有其它一些途徑。,三、科學(xué)問(wèn)題的選擇 1、選題的重要意義 人們可能提出很多問(wèn)題，但不可能同時(shí)都進(jìn)行研究，因而在科學(xué)研究中有一個(gè)選題問(wèn)題。所謂“選題”，簡(jiǎn)單說(shuō)，就是選定一個(gè)科學(xué)問(wèn)題來(lái)進(jìn)行研究。通常所說(shuō)的“研究課題”就是為了達(dá)到一定目標(biāo)所需要解決的一個(gè)或一系列相關(guān)科學(xué)問(wèn)題?？蒲羞x題得當(dāng)在研究工作中十分重要，它關(guān)系到科研的目標(biāo)、方法、水平和價(jià)值?？茖W(xué)學(xué)奠基人貝爾納曾著重指出：“課題的形成和選擇，無(wú)論作為外部的經(jīng)濟(jì)要求，抑或作為科學(xué)本身的要求，都是研究工作中最復(fù)雜的一個(gè)階段，一般來(lái)說(shuō)，提出課題比解決課題更困難，所以評(píng)價(jià)和選擇課題，便成了研究戰(zhàn)略的起點(diǎn)?！?2、選題的基本原則,當(dāng)然，選題是在發(fā)現(xiàn)科學(xué)問(wèn)題之后進(jìn)行的，要以對(duì)科學(xué)問(wèn)題比較全面、深入的認(rèn)識(shí)和理解為前提。但是，選題只考慮這樣的內(nèi)容還是不夠的。為了更好地選定科學(xué)問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)遵循一些基本原則。一般來(lái)說(shuō)，可以概括如下： 創(chuàng)新性原則。選題應(yīng)著眼于前人沒(méi)有解決或沒(méi)有完全解決的問(wèn)題，也就是真正有新意的科學(xué)問(wèn)題，而不是“無(wú)知問(wèn)題”?？茖W(xué)研究中重復(fù)勞動(dòng)是沒(méi)有意義的。,科學(xué)性原則。選題一定要有相關(guān)的科學(xué)事實(shí)和科學(xué)理論作為依據(jù)。不要輕率地把與已經(jīng)得到實(shí)踐檢驗(yàn)的科學(xué)理論相違背的課題作為研究對(duì)象，比如“永動(dòng)機(jī)”之類(lèi)的。也不要把毫無(wú)科學(xué)事實(shí)根據(jù)的“偽問(wèn)題”作為選擇對(duì)象。,可行性原則。選題應(yīng)根據(jù)主觀條件和客觀條件來(lái)確定，。 社會(huì)需求原則。所選問(wèn)題應(yīng)是符合社會(huì)需要和科學(xué)發(fā)展需要。原因：1、與科學(xué)發(fā)展目的相符合。2、能更好地獲得社會(huì)支持。 總之，都是為了更好研究，能取得成果，而不是空忙一陣。,第二節(jié) 科學(xué)事實(shí)的獲取,主要通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)兩種途徑： 一、科學(xué)觀察的特點(diǎn)與功能 科學(xué)觀察是人們有目的、有計(jì)劃地利用自己的感官認(rèn)識(shí)和描述各種自然現(xiàn)象，獲取科學(xué)事實(shí)的方法。它與一般感知活動(dòng)不同，是從一定的問(wèn)題出發(fā)有目的、有計(jì)劃的感知對(duì)象。它與理論思維方法也不同，它不是通過(guò)演繹、類(lèi)比等抽象過(guò)程，而是依賴(lài)感官以及觀測(cè)儀器直接認(rèn)識(shí)外部世界，記錄和報(bào)道事實(shí)。,科學(xué)觀察在科學(xué)認(rèn)識(shí)過(guò)程中，提供了描述經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的原始材料，提供了第一手資料，為科學(xué)研究奠定了經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。著名生理學(xué)家巴甫洛夫曾強(qiáng)調(diào)指出：“不管鳥(niǎo)的翅膀怎樣完善，它任何時(shí)候也不可能不依賴(lài)空氣飛向高空。事實(shí)，就是科學(xué)家的空氣，沒(méi)有它你任何時(shí)候也不能飛騰起來(lái)，沒(méi)有它，你的理論就是枉費(fèi)苦心?！保?）科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)所以離不開(kāi)科學(xué)觀察，就是因?yàn)榇_認(rèn)任何一件事實(shí)都離不開(kāi)科學(xué)觀察，這是無(wú)論任何理論思維方法都不能忽視的基本要素。這就不難理解，為什么愛(ài)因斯坦會(huì)說(shuō)：“理論所以能夠成立，其根據(jù)就在于它同大量的單個(gè)觀察關(guān)聯(lián)著，而理論的真理性也正在此?！保?）盡管在現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展中，表現(xiàn)出理論愈來(lái)愈遠(yuǎn)離經(jīng)驗(yàn)的趨勢(shì)，但是追根溯源，理論最終還是要與事實(shí)相聯(lián)系。 （1） 巴甫洛夫選集，第1版，第113頁(yè)，北京，科學(xué)出版社，1955。 （2） 愛(ài)因斯坦文集第1卷，第1版，商務(wù)印書(shū)館，1976。,觀察的兩大類(lèi)型,科學(xué)觀察按照是否使用觀測(cè)儀器可分為直接觀察和間接觀察。直接觀察是人們憑借自身感官直接認(rèn)識(shí)客體的方法，是觀察者與觀察對(duì)象兩者之間的相互作用。直接觀察直觀、生動(dòng)，但有很多局限性。人們?yōu)榱丝朔陨砀泄倌芰Φ纳砭窒?，就在觀察者與觀察對(duì)象之間引進(jìn)了中介物（觀測(cè)儀器），從而構(gòu)成了觀察者、觀測(cè)儀器和觀察對(duì)象三者之間的關(guān)系，間接觀察成為“主體儀器客體”之間相互作用的結(jié)果。 間接觀察能夠使觀察對(duì)象不斷擴(kuò)充，日益向自然界的廣度與深度延伸；使觀察更加精細(xì)、準(zhǔn)確；越來(lái)越能克服人體感官觀察速度的局限。隨著科學(xué)與技術(shù)的不斷發(fā)展，觀測(cè)儀器不斷改進(jìn)更新，人們的觀察能力不斷提高。在這個(gè)意義上說(shuō)，每個(gè)時(shí)代的科學(xué)水平又與觀測(cè)儀器的水平密切相關(guān)。 值得指出的是，電子計(jì)算機(jī)在科學(xué)觀察過(guò)程中的應(yīng)用，引起了觀察方法的又一次重大變革。雖然它本身不是觀測(cè)儀器，但是它與現(xiàn)代觀測(cè)儀器相結(jié)合，更加突破了傳統(tǒng)觀察的局限，使遙感觀測(cè)、“無(wú)主體觀測(cè)”等成為可能。,觀察有可能出錯(cuò)，原因： 1、主觀因素的影響 2、客觀事物有真象和假象之分，假象掩蓋真象就會(huì)使觀察發(fā)生錯(cuò)誤。 3、生理局限所致。人有感覺(jué)閾限，甚至?xí)a(chǎn)生錯(cuò)覺(jué)。為使觀察更客觀，獲得更可靠的科學(xué)事實(shí)，應(yīng)注意客觀觀察、全面觀察、反復(fù)觀察、系統(tǒng)觀察、典型觀察。,二、科學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)和功能,科學(xué)實(shí)驗(yàn)是人們變革、控制對(duì)象獲取科學(xué)事實(shí)的方法。 與觀察相比，實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)： 1、能更好地發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性 2、能更有效地認(rèn)識(shí)對(duì)象：a、簡(jiǎn)化純化對(duì)象。b、強(qiáng)化對(duì)象。c、使對(duì)象屬性及變化重復(fù)出現(xiàn)。e、模擬對(duì)象。,實(shí)驗(yàn)有許多類(lèi)型，這里主要介紹模擬實(shí)驗(yàn)： 在科學(xué)研究中，由于受到各種客觀條件的限制，人們不能運(yùn)用實(shí)驗(yàn)手段直接作用于對(duì)象自身（原型），于是就要找到或設(shè)計(jì)一個(gè)與原型相似的替代物（模型），通過(guò)模型來(lái)間接認(rèn)識(shí)原型。這種對(duì)模型的實(shí)驗(yàn)就稱(chēng)之為模擬實(shí)驗(yàn)，它是通過(guò)模型來(lái)認(rèn)識(shí)原型的。,相似性,簡(jiǎn)化性,實(shí)物模型,數(shù)學(xué)模型,計(jì)算機(jī)仿真模型,思想模型,物理模型 化學(xué)模型 生物模型 功能模型,分析,實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí),三、觀察實(shí)驗(yàn)中重要的認(rèn)識(shí)論問(wèn)題 1、觀察與理論的關(guān)系,傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，理論依賴(lài)于觀察，而觀察卻獨(dú)立于理論，不受理論的制約。為了使觀察更為客觀，觀察時(shí)應(yīng)排除任何先入之見(jiàn)，用空空的頭腦進(jìn)行中性觀察，避免觀察受到理論污染。 波普爾、漢森、庫(kù)恩等人則持不同觀點(diǎn)，明確提出了“觀察滲透理論”其理由是： 觀察什么要受理論的影響 如何觀察要受理論的影響,觀察到什么（觀察結(jié)果）要受理論的影響 觀察結(jié)果需用一定的陳述判斷表現(xiàn)出來(lái)，而陳述判斷也要受理論的影響 深入的研究表明，后者的見(jiàn)解是合理的。,2、微觀領(lǐng)域中儀器的干擾問(wèn)題,觀察者,觀察儀器,觀察對(duì)象,相互作用,宏觀領(lǐng)域：忽略不計(jì) 微觀領(lǐng)域：不可忽略,由此引起的是：觀測(cè)結(jié)果是對(duì)象本身，還是作用后的信息。,3、觀察實(shí)驗(yàn)中的偶然性,觀察和實(shí)驗(yàn)是一種有目的、有計(jì)劃的探索自然界奧秘的實(shí)踐活動(dòng)，由于受研究者理論的指導(dǎo)，因此在通常情況下，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是可以預(yù)料的，然而，有時(shí)在觀察和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些意想不到的新現(xiàn)象，從而導(dǎo)致科學(xué)上的重大發(fā)現(xiàn)和突破。這種由于偶然事件而導(dǎo)致科學(xué)上重大發(fā)現(xiàn)和突破的現(xiàn)象稱(chēng)之為機(jī)遇。 在科學(xué)活動(dòng)中機(jī)遇是經(jīng)常出現(xiàn)的。它有極其深刻的客觀原因和認(rèn)識(shí)論原因。 客觀原因在于自然界中任何現(xiàn)象的出現(xiàn)既不是純粹地由必然性主宰、也不是純粹地由偶然性支配，而是必然性和偶然性相互作用的結(jié)果。 認(rèn)識(shí)論原因在于科學(xué)研究的目的性、探索性與自然現(xiàn)象的錯(cuò)綜復(fù)雜性之間的矛盾。,科學(xué)史上，由于機(jī)遇導(dǎo)致重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)有很多事例。但值得深思的是，機(jī)遇的出現(xiàn)對(duì)任何人都“一視同仁”，但有些人在機(jī)遇一出現(xiàn)就能緊緊抓住，而有些人卻熟視無(wú)睹?？茖W(xué)家對(duì)機(jī)遇采取什么態(tài)度，在很大程度上取決于他對(duì)偶然性和必然性的理解。如果他認(rèn)為觀察實(shí)驗(yàn)中的意外現(xiàn)象僅僅是一種純粹的偶然，那么他就會(huì)視而不見(jiàn)；如果他能意識(shí)到這種偶然現(xiàn)象背后可能隱藏著某種必然性，那么他就會(huì)緊抓不放。此外還與研究者的知識(shí)水平、知識(shí)結(jié)構(gòu)、判斷能力、開(kāi)放思路、好奇善疑的探索精神等有關(guān)。,第三節(jié) 科學(xué)假說(shuō)的形成,1、建立科學(xué)假說(shuō)的基本原則 對(duì)應(yīng)原則 ：這是對(duì)假說(shuō)與已有科學(xué)理論關(guān)系的限定。,新假說(shuō),原有理論（經(jīng)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)被證明是正確的）,對(duì)應(yīng),支持,注意：,a、如不對(duì)應(yīng)，應(yīng)檢驗(yàn)修改假說(shuō),b、越來(lái)越多事實(shí)支持假說(shuō),可能是對(duì)原有理論的突破 但仍應(yīng)包含原有理論并作為特例,可解釋性原則。這是對(duì)假說(shuō)與已有科學(xué)事實(shí)關(guān)系的限定。 假說(shuō),已知所有事實(shí),解釋,注意：,a：如果不能解釋所有事實(shí)，應(yīng)檢查、修改、甚至拋棄假說(shuō)。 b：核實(shí)事實(shí)是否正確。,可預(yù)測(cè)性原則。這是對(duì)假說(shuō)與未知科學(xué)事實(shí)關(guān)系的限定。 假說(shuō),新事實(shí),預(yù)見(jiàn),二、經(jīng)驗(yàn)定律型假說(shuō)的形成,經(jīng)驗(yàn)定律型假說(shuō)的涵義： 是對(duì)經(jīng)驗(yàn)知識(shí)描述概括而形成的假說(shuō)。如摩擦生熱定律、能量守恒定律、自由落體定律。這類(lèi)假說(shuō)描述的是事物表面看得見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，揭示了現(xiàn)象之間某種聯(lián)系的普遍性，說(shuō)明了某類(lèi)現(xiàn)象的共同特征，但并不能理解這種普遍性的原因。 其特點(diǎn)： 采用描述性的詞語(yǔ)，包含直接可觀察或測(cè)量的經(jīng)驗(yàn)內(nèi)容，能被直接檢驗(yàn)。 相對(duì)穩(wěn)定。,類(lèi)型： 性質(zhì)描述型：是對(duì)某類(lèi)現(xiàn)象共同性質(zhì)和特征的普遍化描述。 關(guān)系描述型：是對(duì)兩類(lèi)現(xiàn)象或若干類(lèi)現(xiàn)象之間因果關(guān)系的普遍化描述。 經(jīng)驗(yàn)定律型假說(shuō)是由特定的、較小范圍的認(rèn)識(shí)，擴(kuò)展到普遍的、較大范圍的認(rèn)識(shí)，因