自然辯證法章節(jié)章節(jié)提綱.ppt

自然辯證法講課提綱 華東師范大學王順義 第三講科學研究的認識程序 自然現(xiàn)象 本質(zhì) 科學探究 自然科學是以自然界為研究對象的探究活動 科學探究活動就是透過自然現(xiàn)象認識事物本質(zhì)的過程 月食過程 月食發(fā)生原理示意圖 十三世紀 哲學家培根 R Bacon 對亞里士多德的科學探究程序作了進一步改進 可以表示為 經(jīng)驗主義的科學探究的認識過程 伽利略探究的實驗 伽利略和F 培根是大力提倡這種科學探究程序的 伽利略 第一步 拿一塊12寸長 半寸寬 3指厚的木板 在它的邊緣刻一道約略大于一指寬的小槽 把這個槽做到盡可能的直和光滑 里面墊上盡可能光滑的羊皮紙 將這塊木板放在傾斜位置 使一端比另一端高一寸或二寸 準備好一個硬的 光滑的 極圓的銅球 第二步 把銅球放在木板的槽內(nèi) 讓銅球沿槽由上向下滾 分別測量銅球從木板全長的頂部及木板1 4長的頂部滾落到底部的時間 為使測得的時間準到兩次觀察結果相差不到一次脈搏的十分之一的地步 需要重復實驗多次 完成這些步驟并確定了它的可靠性之后 發(fā)現(xiàn)銅球從槽1 4長的頂部滾落到底部的時間等于從槽全長的頂部滾落到底部時間的1 2 第三步 用其他各種距離或調(diào)整槽的斜度作同樣的實驗 以槽的全長距離與1 2長的 2 3長的或其他任何長度的距離相比 把實驗重復一百次 并記錄實驗結果 第四步 分析上述重復實驗中獲得的結果數(shù)據(jù) 發(fā)現(xiàn) 球所通過的各種空間距離的比率與其時間間隔的平方的比率相同 這在任何斜度的平面即該槽的任何斜面中都是一樣準確的 由此得出有關物體作勻加速運動的規(guī)律性結論 第五步 伽利略及同時代的科學家 用實驗檢驗上述結論 第六步 伽利略及同時代的科學家用上述結論進一步去說明自然界中的其它同類現(xiàn)象 經(jīng)驗主義認識程序的核心思想 1 觀察實驗 經(jīng)驗事實 是科學研究的起點2 科學基于歸納 歸納是科學理論發(fā)現(xiàn)的邏輯通道 科學理論是描述的 波義耳 牛頓 庫侖定律 適用條件真空中點電荷 庫侖定律兩個靜止的帶電體之間存在作用力 稱為靜電力 庫侖定律定量描述了真空中兩個靜止點電荷之間的靜電力 定律指出 真空中兩個靜止的點電荷之間相互作用力的大小與這兩個點電荷所帶電量的乘積成正比 與它們之間的距離的平方成反比 作用力的方向沿著兩個點電荷的連線 同號電荷相互排斥 異號電荷相互吸引 其中稱為真空中的介電常數(shù) 是由施力電荷指向受力電荷的矢徑方向的單位矢量 庫侖定律的探究過程 人們早就發(fā)現(xiàn) 帶電粒子之間存在著力的相互作用 如帶電的物體對棉布 毛皮或紙屑有吸附能力 18世紀英國化學家普里斯特列 Priestley 猜測 這個力應類似于兩個質(zhì)量之間的萬有引力 即與距離的平方成反比 與它們的電荷量成正比 法國物理學家?guī)靵?Coulomb 贊同普里斯特列的這一猜想 并于1784年利用自已首創(chuàng)的扭秤實驗證明了 兩個帶電質(zhì)點之間的靜電力與它們之間的距離的平方成反比 通過與萬有引力的對比 庫侖又認為兩個帶電質(zhì)點之間的靜電力與它們的電荷量的乘積成正比 后來他間接地證明了這個假定的正確性 庫侖 庫侖在1784年遞交給法國科學院的報告中對自己探究 帶電質(zhì)點之間的靜電力與它們之間的距離的平方成反比 的過程作了介紹 在第一 二次試驗中 結果是 第二次試驗中兩球的距離 只等于第一次試驗中兩球距離的一半 可是后者的斥力卻四倍于前者 庫侖的扭秤實驗 在第三次試驗中 兩球相距只有第二次試驗中的一半 結果 其斥力也是四倍于第二次試驗的結果 這三次試驗的結果說明 兩球帶有同性電以后 其相互斥力 與兩球距離的平方成反比 愛因斯坦 假說 演繹 認識程序 理性主義認識程序的核心思想 1 問題是科學研究的起點2 科學理論是構造的 即大膽猜想 嚴格反駁 第四講 科學研究的技術路線 第五講科學理論發(fā)展的模式 在文化變遷的歷史長河中 科學作為一種文化現(xiàn)象也是在不斷變遷 作為科學研究的成果即科學理論在這種變遷中呈現(xiàn)不斷發(fā)展和進步的徑跡 科學理論的發(fā)展有什么規(guī)律或模式 這是不少科學家和科學哲學家關心的課題 弄清這一點對科學研究工作者更好地開展科研工作在宏觀上是有指導意義的 一 經(jīng)驗主義的觀點 連續(xù) 積累的觀點 1 W 惠咸爾的 支流 江河 的匯合 疊加模式 2 N 玻爾的 中國套箱 的歸化 吸收模式例一 牛頓力學與愛因斯坦的相對論速度相加定律 牛頓 愛因斯坦 u u vu u v 1 uv c2 當u v c時 則uv c2 0 故u u v 1 uv c2 u v 例二 歐氏幾何與非歐幾何圓周長公式 歐氏幾何 c 2 r非歐幾何 c er e r 當r 0時 er 1 r r2 2 r3 3 1 r同理 當r 0時 e r 1 r故c er e r 1 r 1 r 2 r 二 理性主義的觀點 K 波普爾的不斷革命論觀點 P1 TT1 EE1 P2 TT2 P 問題TT 試探性理論EE 嘗試性排錯 三 歷史主義的觀點 1 T 庫恩的觀點 20世紀60年代 代表作 科學革命的結構 2 科學理說發(fā)展的模式前科學時期常規(guī)科學時期反常危機科學革命時期新常規(guī)科學時期 前科學時期 有科學研究活動 且有理論成果 但是范式尚無形成 常規(guī)科學時期 范式巳經(jīng)形成 且用來指導科學家解決難題的活動 一般來說 當一個研究傳統(tǒng)形成之后 科學家們便在這個研究傳統(tǒng)下進行科學研究活動 于是科學理論的發(fā)展就開始進入 常規(guī)科學時期 在這個時期 研究傳統(tǒng)把科學工作者吸引到自己的周圍 使之成為一個團結一致的科學家共同體 而科學家共同體內(nèi)的科學工作者都信奉這個研究傳統(tǒng) 把它作為進行進一步研究即解決科學問題的基礎 科學理論在此時期呈連續(xù)積累式地發(fā)展 在常規(guī)科學時期初期 由于科學范式的指導或規(guī)范作用 許多經(jīng)驗問題和概念問題逐一得到解決 在解決這些問題的過程中 科學理論得到不斷地增長和擴展 這時科學理論的發(fā)展呈繼承和積累的特征 這種特征往往通過兩種形式呈現(xiàn)出來 一種是 支流 江河 的匯合形式 另一種是 中國套箱 的歸化形式 即后繼理論比先前理論框架大 把先前理論作為一部分包含進來 科學革命時期 有人提出新的范式 它能解決舊范式不能解決的反常問題 而且還解決舊范式不能解決的其它問題 人們普遍地拋棄舊范式 接受新范式 科學理論在此時期呈間斷 跳躍或革命式地發(fā)展 2 I 拉卡托斯的觀點 20世紀70年代 代表作 科學研究綱領方法論 兩處發(fā)展T 庫恩的觀點 2 范式在常規(guī)科學時期是可以修改的 但只能部分修改保護帶 而不能修改硬核 在常規(guī)科學中期 科學家常常試圖努力去解決各種反常問題 科學家在常規(guī)科學時期的最有意義的活動之一是成功地將一個理論的反常反過來轉變?yōu)橹С衷摾碚摰拇_證性事例 與解決某個新問題不同 反常向已解決問題的成功轉變具有雙重意義 這種轉變不僅顯示了理論解決問題的能力 而且還消除了理論所面臨的認識上的重大挑戰(zhàn) 重要的是 情況并非象上述例子這么理想 反常問題的解決往往會導致范式下屬的某些具體理論的修改 研究傳統(tǒng)不斷經(jīng)歷著此類變化 科學家常常發(fā)現(xiàn) 在范式的框架內(nèi) 有著一個比之他們原先認識到的