第二篇科學(xué)方法論

第二篇科學(xué)方法論第一頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第四章科學(xué)的本質(zhì)與科學(xué)的方法

第一節(jié)科學(xué)的本質(zhì)一、科學(xué)概念的歷史演變?cè)阼笳Z中，科學(xué)指的是“特殊的智慧”

在希臘文中，本無科學(xué)這個(gè)詞，但有知識(shí)一詞。

在拉丁文中，“科學(xué)”一詞即學(xué)問或知識(shí)的意思。

中國學(xué)者將“Science”翻譯成“格物致知”。格：推究；致：求得。窮究事物原理，從而獲得知識(shí)。

《禮記·大學(xué)》：“致知在格物，物格而后知至?！?/p>

康有為在介紹日本書目時(shí)，首先使用了科學(xué)嚴(yán)復(fù)在翻譯《天演論》、《原富》時(shí)，將“Science”譯成科學(xué)。

第二頁，共九十七頁，2022年，8月28日科學(xué)學(xué)創(chuàng)始人貝爾納在《歷史上的科學(xué)》指出：“科學(xué)可作為①一種建制；②一種方法；③一種積累的知識(shí)系統(tǒng)；④一種維持或發(fā)展生產(chǎn)的主要因素；⑤構(gòu)成我們的諸信仰和對(duì)宇宙和人類的諸態(tài)度的最強(qiáng)大勢(shì)力之一?！?/p>

第三頁，共九十七頁，2022年，8月28日默頓認(rèn)為，科學(xué)是一個(gè)易于引起誤解，涵義極為廣泛的名詞，它通常用來表示：①證明知識(shí)可靠性的一種獨(dú)特的方法；②貯存從應(yīng)用這些方法產(chǎn)生出來的累積知識(shí)；③一套支配所謂科學(xué)活動(dòng)的文化價(jià)值和慣例；④上述各項(xiàng)的任何組合。第四頁，共九十七頁，2022年，8月28日英國科學(xué)哲學(xué)家查爾默斯在《科學(xué)究竟是什么》的專著中，對(duì)科學(xué)性質(zhì)的現(xiàn)代觀點(diǎn)作了一個(gè)簡(jiǎn)單、明了和初步的介紹，但他對(duì)”科學(xué)究竟是什么“仍感迷惑，他說只是”始于迷惘，終于更高水平的迷惘”。

第五頁，共九十七頁，2022年，8月28日普利高津在《從混沌到有序——人與自然的新對(duì)話》中指出：“現(xiàn)代科學(xué)特別是相對(duì)論和量子力學(xué)向我們表明了自然界不能從外面來加以描述，不能好像是一個(gè)旁觀者來描述，描述是一種對(duì)話，是一種通信，而這種通信所受到的約束表明我們是被嵌入在物理世界中的宏觀存在物?！钡诹?，共九十七頁，2022年，8月28日美國物理學(xué)家惠勒“20個(gè)問題的猜謎”游戲游戲的規(guī)則是有一種人作被試者，先退避一會(huì)兒，由其余的人（參試者）商定一個(gè)詞，再把被試者請(qǐng)出來，由它發(fā)問猜這種詞，參試者只能回答“是”或“否”。被試者能在20次提問之內(nèi)猜中這個(gè)詞為勝。游戲的另一種方式是參試者不事先約定任何答案，而只要求對(duì)所有問題的回答不能自相矛盾，通過提問和應(yīng)答，不斷縮小答案的可能范圍，最終“逼出”答案來。

第七頁，共九十七頁，2022年，8月28日

科學(xué)的一般規(guī)定

科學(xué)作為一種活動(dòng)，它表征了人類探索自然的性質(zhì)、規(guī)律的實(shí)踐活動(dòng)；作為一種知識(shí)體系，它表征了科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng)的最終成果；作為一種社會(huì)建制，它指科學(xué)活動(dòng)具有自身的職業(yè)化的組織研究機(jī)構(gòu)，是一項(xiàng)重要的社會(huì)事業(yè)；作為一種生產(chǎn)力，它表征了人類利用自然、控制自然、駕馭自然的能力；作為一種人與自然的對(duì)話，則是指主體的人參與同客體的自然的相互作用，而客體的自然也只有通過主體的人參加的活動(dòng)來揭示。第八頁，共九十七頁，2022年，8月28日二、自然科學(xué)的基本特性1、自然科學(xué)是一種特殊的社會(huì)意識(shí)形態(tài)自然科學(xué)是一種創(chuàng)造性的智力活動(dòng)

，其產(chǎn)品是觀念形態(tài)的知識(shí)系統(tǒng)，因此，自然科學(xué)一般被看作精神現(xiàn)象，屬于社會(huì)意識(shí)領(lǐng)域。當(dāng)然，它不同于社會(huì)上層建筑中的政治、法律、哲學(xué)、道德、藝術(shù)、宗教等一般的社會(huì)意識(shí)形態(tài)。自然科學(xué)是一種特殊的社會(huì)意識(shí)形態(tài).自然科學(xué)研究的是自然事物和自然現(xiàn)象，揭示的是自然規(guī)律，它本身是沒有階級(jí)性的。在自然事物和自然現(xiàn)象面前，不同階級(jí)的人可以總結(jié)出相同的自然規(guī)律，形成相同的理論。

第九頁，共九十七頁，2022年，8月28日2、自然科學(xué)是第一生產(chǎn)力

在知識(shí)形態(tài)上，科學(xué)是一般社會(huì)生產(chǎn)力；其二，當(dāng)科學(xué)進(jìn)入生產(chǎn)過程，它是直接生產(chǎn)力。

自然科學(xué)作為知識(shí)和智力因素滲透到生產(chǎn)力諸要素中，轉(zhuǎn)化為直接的、現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)力。

現(xiàn)代科學(xué)為日益復(fù)雜的生產(chǎn)管理提供了方法和手段，通過科學(xué)管理轉(zhuǎn)化為直接生產(chǎn)力，表現(xiàn)為生產(chǎn)效率的提高。

科學(xué)活動(dòng)與生產(chǎn)活動(dòng)相互滲透、相互溶合，使得科學(xué)成為現(xiàn)代生產(chǎn)中必不可少的因素。

第十頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第二節(jié)

科學(xué)發(fā)展的一般模式

一、科學(xué)發(fā)展的不平衡規(guī)律1、科學(xué)中心轉(zhuǎn)移論

1939年，貝爾納在《科學(xué)的社會(huì)功能》一書中最先提出科學(xué)中心的概念，認(rèn)為沒有長(zhǎng)盛不衰的科學(xué)中心。科學(xué)中心總是隨著民族的經(jīng)濟(jì)文化的興衰消長(zhǎng)而轉(zhuǎn)移的。

1962年，日本科學(xué)史家湯淺光朝在《科學(xué)活動(dòng)中心轉(zhuǎn)移》一文中運(yùn)用歷史比較法和數(shù)量分析法進(jìn)一步揭示了科學(xué)中心轉(zhuǎn)移這一規(guī)律性現(xiàn)象。

第十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日“湯淺”現(xiàn)象

如果把一個(gè)國家科學(xué)成果超過同期內(nèi)全世界科學(xué)成果的25％作為它成為世界科學(xué)活動(dòng)中心的標(biāo)志，那么，自近代科學(xué)誕生以來，世界科學(xué)活動(dòng)中心是按以下序列作歷史轉(zhuǎn)移的：意大利（1540～1610年）英國（1660～1730年）法國（1770～1830年）德國（1810～1920年）美國（1920～至今）?？茖W(xué)活動(dòng)中心轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，亦稱為“湯淺”現(xiàn)象。它告訴人們，一個(gè)國家保持科學(xué)興隆期平均為80年左右。

第十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日

2、“指數(shù)邏輯曲線增長(zhǎng)論”普賴斯發(fā)現(xiàn)：科學(xué)期刊每隔50年數(shù)量增加10倍，據(jù)此，他得出一個(gè)科學(xué)知識(shí)“按指數(shù)增長(zhǎng)的規(guī)律”

普賴斯在1963年出版的《小科學(xué)，大科學(xué)》一書中，提出了“指數(shù)邏輯曲線增長(zhǎng)論”。按照“指數(shù)邏輯曲線增長(zhǎng)論”，科學(xué)的發(fā)展是隨時(shí)間呈S型變化的。其制約條件有：一是指數(shù)增長(zhǎng)的基礎(chǔ)，通常是零；二是增長(zhǎng)的極限值。所謂極限值實(shí)際上是指科學(xué)發(fā)展進(jìn)入一定階段后，科學(xué)發(fā)展呈飽和狀態(tài)，這標(biāo)志著科學(xué)革命的臨近。第十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日

3、帶頭學(xué)科更替論所謂帶頭學(xué)科，即在一定時(shí)期，由于科學(xué)發(fā)展的不平衡性，而產(chǎn)生一門或一組學(xué)科發(fā)展較快，走在其它學(xué)科前面，并對(duì)其它學(xué)科以及整個(gè)科學(xué)的發(fā)展起著先導(dǎo)和帶動(dòng)作用，這一門或一組學(xué)科就稱為帶頭學(xué)科。帶頭學(xué)科通過為其它學(xué)科輸送新思想和新方法等而實(shí)現(xiàn)其帶頭作用。

第十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日

帶頭學(xué)科三個(gè)特點(diǎn)：更替性。某一門（或一組）帶頭學(xué)科完成了它對(duì)整個(gè)科學(xué)發(fā)展的帶頭作用之后，便讓位給其它一組（或一門）學(xué)科。自近代科學(xué)誕生以來，其更替順序是：力學(xué)化學(xué)、物理學(xué)、生物學(xué)微觀物理學(xué)控制論、原子能科學(xué)、宇宙航行學(xué)……加速性。即指帶頭學(xué)科的更替周期不斷加速縮短。從17世紀(jì)開始到20世紀(jì)70年代，各帶頭學(xué)科帶頭周期依次為200年、100年、50年、25年。由此，凱德洛夫歸納出一個(gè)更替周期的經(jīng)驗(yàn)公式：Tn=200/2n-1n為帶頭學(xué)科的順序號(hào)，為第n個(gè)帶頭學(xué)科起先導(dǎo)作用的延續(xù)時(shí)間。

根源性。帶頭學(xué)科的出現(xiàn)，取決于社會(huì)實(shí)踐的需要和科學(xué)自身發(fā)展的內(nèi)在邏輯及其相互作用。第十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日二、自然科學(xué)發(fā)展的一般模式

1、波普爾的證偽主義模式波普爾認(rèn)為，科學(xué)的發(fā)展是一個(gè)不斷變化的歷史過程，是通過“問題假說否證新問題”的四段認(rèn)識(shí)模式而發(fā)展的，用公式表示則為：

P1TTEEP2P1表示問題（Problem）,TT表示試探性理論（TentativeTheory），EE表示批判性檢驗(yàn)、排除錯(cuò)誤（Elimination）,P2表示新的問題。

第十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日2、庫恩的歷史主義模式1962年庫恩在《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》提出科學(xué)發(fā)展模式：前科學(xué)常規(guī)科學(xué)科學(xué)反?？茖W(xué)危機(jī)科學(xué)革命新的常規(guī)科學(xué)……。在常規(guī)科學(xué)期間，科學(xué)的發(fā)展表現(xiàn)為平穩(wěn)地積累事實(shí)，發(fā)展規(guī)范的細(xì)節(jié)，應(yīng)用規(guī)范去解決科學(xué)中發(fā)生的問題。

在科學(xué)革命時(shí)期，科學(xué)家試探各種解決危機(jī)的辦法，“什么都試試看”，新規(guī)范終于應(yīng)運(yùn)而生。

第十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日3、拉卡托斯的科學(xué)研究綱領(lǐng)模式拉卡托斯提出，具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的科學(xué)研究綱領(lǐng)。它由相互聯(lián)系的“硬核”、“保護(hù)帶”和“啟示法”所組成。“硬核”是科學(xué)研究綱領(lǐng)的核心部分，包括基本假設(shè)和基本原理?！坝埠恕笔菆?jiān)韌的、不容反駁的?！氨Ｗo(hù)帶”是科學(xué)研究綱領(lǐng)的外圍彈性地帶，是保護(hù)硬核免遭反駁而提出的輔助性假說的集合。

“啟示法”是形成研究綱領(lǐng)的方法論。包括：（1）保護(hù)硬核的反面啟示法；（2）完善和發(fā)展綱領(lǐng)的正面啟示法科學(xué)研究綱領(lǐng)的進(jìn)化階段退化階段證偽、取代階段新的研究綱領(lǐng)進(jìn)化階段……。第十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第三節(jié)科學(xué)研究的方法論框架

一、科學(xué)方法論按照抽象性層次劃分，科學(xué)方法可分為：1、普適性的哲學(xué)方法2、一般研究方法3、特殊研究方法科學(xué)方法論是關(guān)于自然科學(xué)一般方法規(guī)律性的理論。它的基本研究對(duì)象是科學(xué)研究中的一般研究方法。

第十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日

二、科學(xué)研究的一般過程

1、經(jīng)驗(yàn)主義的科學(xué)研究一般過程：亞里士多德：觀察歸納一般原理演繹解釋、預(yù)言羅杰爾·培根：增加了實(shí)驗(yàn)的環(huán)節(jié)觀察＋實(shí)驗(yàn)歸納一般原理實(shí)驗(yàn)演繹解釋、預(yù)言第二十頁，共九十七頁，2022年，8月28日2、批判理性主義的科學(xué)研究一般過程：愛因斯坦：直接經(jīng)驗(yàn)非邏輯思維假設(shè)演繹命題實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證波普爾：?jiǎn)栴}創(chuàng)造性思維假設(shè)演繹命題檢驗(yàn)證偽新問題第二十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第五章科學(xué)問題和科研選題

科學(xué)研究首先必須確定科研課題，而科研課題又來自于科學(xué)問題。正因?yàn)榇嬖跊]有解決的問題，才需要我們?nèi)氖卵芯抗ぷ鳌?/p>

第二十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第一節(jié)

科學(xué)問題

一、科學(xué)問題及其規(guī)定性

科學(xué)問題是指一定時(shí)代的科學(xué)認(rèn)識(shí)主體在當(dāng)時(shí)的知識(shí)背景下提出的關(guān)于科學(xué)認(rèn)識(shí)和科學(xué)實(shí)踐中需要解決而又未解決的矛盾?？茖W(xué)問題包含著一定的求解目標(biāo)和應(yīng)答域，但尚無確定的答案。

第二十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日二、科學(xué)問題的分類常規(guī)問題，是指在維持原有理論框架的前提下提出的有待解決的疑難問題。這些問題的解決將使原有的理論體系更加充實(shí)、完善和系統(tǒng)化。反常問題，是在拒拆已有理論框架的前提下提出的與原有理論不相容的有待解決的疑難問題。這些疑難問題的解決意味著科學(xué)理論一場(chǎng)深刻的革命。第二十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日三、科學(xué)問題的來源1、實(shí)踐與理論之間的矛盾水星近日點(diǎn)攝動(dòng)每百年1°33’20”

萬有引力1°32’27”53”

？第二十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日2、理論自身內(nèi)在的邏輯矛盾悖論：AB

－B

佯謬：A－A第二十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日3、不同理論、學(xué)派或觀點(diǎn)之間的矛盾

4、現(xiàn)有理論不能滿足社會(huì)需求產(chǎn)生的矛盾5、交叉學(xué)科之間的空白區(qū)發(fā)現(xiàn)問題第二十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日四、科學(xué)問題在科研中的地位

科學(xué)問題是科研工作的基礎(chǔ)，是科學(xué)研究的起點(diǎn)與歸宿。第二十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第二節(jié)科研選題

一、科研選題科研選題就是依據(jù)選題原則和主客觀條件，從眾多科學(xué)問題中選擇和確定符合一定要求的問題作為科研課題的活動(dòng)。第二十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日

二、科研選題的重要性科研選題關(guān)系到科學(xué)研究的方向、目標(biāo)和內(nèi)容，直接影響科研的途徑和方法，決定著科研成果的水平、價(jià)值和發(fā)展前途。愛因斯坦指出：“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要。因?yàn)榻鉀Q問題也許僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技能而已，而提出新的問題、新的可能性，從新的角度去看待舊的問題，卻需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步”

第三十頁，共九十七頁，2022年，8月28日三、選題的基本原則需要性原則科學(xué)性原則創(chuàng)造性原則

可行性原則第三十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第三節(jié)

科學(xué)事實(shí)和觀察實(shí)驗(yàn)

認(rèn)識(shí)科學(xué)事實(shí)的特點(diǎn)和規(guī)律性，了解科學(xué)事實(shí)在科學(xué)認(rèn)識(shí)中的地位和作用，掌握搜集科學(xué)事實(shí)的各種方法，分析這些方法的認(rèn)識(shí)論意義及其問題，是科學(xué)方法論研究的重要內(nèi)容。

第三十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日什么是科學(xué)事實(shí)？漢森認(rèn)為，科學(xué)事實(shí)不是一成不變的，因人而異。科普寧認(rèn)為，科學(xué)事實(shí)是可靠的，不變的，事實(shí)勝于雄辯。第三十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日一、科學(xué)事實(shí)的規(guī)定性客觀事實(shí)：客觀存在的事件的現(xiàn)象和過程；經(jīng)驗(yàn)事實(shí)1：物質(zhì)客體與科學(xué)儀器相互作用結(jié)果的表征。

經(jīng)驗(yàn)事實(shí)2：對(duì)表征的陳述與判斷。我們所說的科學(xué)事實(shí)就是經(jīng)驗(yàn)事實(shí)2.第三十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日二、科學(xué)事實(shí)的可錯(cuò)性科學(xué)事實(shí)與物質(zhì)客體的本性有關(guān)科學(xué)事實(shí)與人所設(shè)置的認(rèn)識(shí)條件有關(guān)科學(xué)事實(shí)與人采納的概念系統(tǒng)有關(guān)所以，科學(xué)事實(shí)屬于認(rèn)識(shí)論的范疇，存在著可錯(cuò)性！第三十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日三、科學(xué)事實(shí)應(yīng)該滿足的條件科學(xué)事實(shí)應(yīng)該是個(gè)別性陳述科學(xué)事實(shí)應(yīng)該可重現(xiàn)可復(fù)核科學(xué)事實(shí)應(yīng)該比較精確系統(tǒng)第三十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日

四、搜集科學(xué)事實(shí)的一般方法1、調(diào)查研究方法直接調(diào)查是獲取生動(dòng)直觀的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的基本方法。到廣闊的自然界中去搜集和積累天然資料，是獲取第一手現(xiàn)實(shí)資料的重要來源。間接調(diào)查主要指從科學(xué)文獻(xiàn)資料中搜集科學(xué)事實(shí)的方法。文獻(xiàn)資料的內(nèi)容包括：教科書、專著、會(huì)議論文集、最近進(jìn)展叢刊、期刊、學(xué)位論文、專利文獻(xiàn)等。

第三十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日2、觀察方法

科學(xué)觀察方法是在自然發(fā)生的條件下，有目的、有計(jì)劃、有選擇地對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行考察和描述的一種方法。

第三十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日觀察方法的特點(diǎn)：在自然發(fā)生的條件下

具有明確的目的性

有計(jì)劃的系統(tǒng)觀察

第三十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日觀察方法的作用：搜集科學(xué)事實(shí)證明或反駁科學(xué)假說第四十頁，共九十七頁，2022年，8月28日光線通過大質(zhì)量天體附近時(shí)被彎曲的示意圖

第四十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日1915年已在柏林普魯士科學(xué)院任職的愛因斯坦把太陽邊緣星光的偏折度修正為1.74角秒。1919年5月29日發(fā)生日全食時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)光線彎曲的觀測(cè)。英國人為那次日食組織了兩個(gè)觀測(cè)遠(yuǎn)征隊(duì)，一隊(duì)到巴西北部的索布拉爾（Sobral）；另一隊(duì)到非洲幾內(nèi)亞海灣的普林西比島（Principe）。愛丁頓參加了后一隊(duì)。1919年11月兩支觀測(cè)隊(duì)的結(jié)果被歸算出來：索布拉爾觀測(cè)隊(duì)的結(jié)果是1.98″±0.12″；普林西比隊(duì)的結(jié)果是1.61″±0.30″。1919年11月6日，英國人宣布光線按照愛因斯坦所預(yù)言的方式發(fā)生偏折。

第四十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日還有一個(gè)故事也廣泛流傳，說的是當(dāng)光線彎曲預(yù)言被英國人的日食觀測(cè)證實(shí)的消息傳來時(shí)，愛因斯坦正在上課，一位學(xué)生問他，假如他的預(yù)言被證明是錯(cuò)的，他會(huì)怎么辦？愛因斯坦回答說：“那么我會(huì)為親愛的上帝覺得難過，畢竟我的理論是正確的?！钡谒氖?，共九十七頁，2022年，8月28日科學(xué)觀察的原則客觀性原則

全面性原則

典型性原則

第四十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日3、科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法是根據(jù)一定的科學(xué)研究目的，運(yùn)用一定的物質(zhì)手段，在人為控制或模擬的條件下，排除干擾，突出主要因素，在有利情況下考察研究對(duì)象，探索研究其本質(zhì)和規(guī)律性的一種方法。

第四十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日科學(xué)實(shí)驗(yàn)種類定量實(shí)驗(yàn)：是測(cè)定研究對(duì)象某些數(shù)值，或在此基礎(chǔ)上求出某些因素間的經(jīng)驗(yàn)公式、定律等的實(shí)驗(yàn)。如卡文迪什測(cè)定引力常數(shù)的實(shí)驗(yàn)。定性實(shí)驗(yàn)：是指用來測(cè)定并判定實(shí)驗(yàn)對(duì)象是否具有某種性質(zhì)、某種因素和因素間關(guān)系等的實(shí)驗(yàn)。如赫茲證明電磁波存在的實(shí)驗(yàn)?zāi)M實(shí)驗(yàn)：是指根據(jù)相似理論，構(gòu)造出與自然現(xiàn)象或過程原型相似的模型，通過模型的實(shí)驗(yàn)研究，間接地研究原型規(guī)律性的實(shí)驗(yàn)。第四十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日模擬實(shí)驗(yàn)的種類：物理模擬是以模型與原型之間的物理過程相似或幾何相似為基礎(chǔ)的一種模擬實(shí)驗(yàn)。

數(shù)學(xué)模擬是以模型與原型之間的數(shù)學(xué)方程式相似為基礎(chǔ)的一種模擬實(shí)驗(yàn)。

功能模擬是以控制論為理論基礎(chǔ)，以功能行為相似為目標(biāo)的模擬實(shí)驗(yàn)。

第四十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)方法的特點(diǎn)：簡(jiǎn)化和純化研究對(duì)象

強(qiáng)化研究對(duì)象

加速或延緩自然過程

模擬或重演自然過程

第四十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日1957年吳健雄所做的Co60實(shí)驗(yàn)證明，這與自然現(xiàn)象是不符合的。吳健雄實(shí)驗(yàn)的原理其實(shí)非常簡(jiǎn)單。假定有一面鏡子，鏡子兩邊各有一個(gè)Co60

原子。然后每個(gè)Co60

原子各放在一個(gè)與鏡面垂直的電流圈的中心。這兩個(gè)電流圈除電流方向相反外其他完全相同。因此，在這鏡子兩邊的系統(tǒng)(Co60

加電流圈)的初態(tài)，除左右相反外，其他也完全一樣。這兩個(gè)Co60

都衰變出電子。照通常想法，出來的電子數(shù)目向左右對(duì)稱的方向應(yīng)該一樣多。但結(jié)果完全不是這樣。第四十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日五、觀察實(shí)驗(yàn)中的機(jī)遇所謂機(jī)遇，就是科學(xué)實(shí)踐中由于意外的偶然事件而導(dǎo)致科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)。同向機(jī)遇：意外的偶然發(fā)現(xiàn)使遇到的難題迎刃而解，從而加快科研進(jìn)程，達(dá)到預(yù)期的目的。異向機(jī)遇：本來為了探索某一現(xiàn)象

，但在實(shí)驗(yàn)過程中，偏離了原來的方向和目的，意外地得到了新的發(fā)現(xiàn)。

機(jī)遇的表現(xiàn)形式是偶然性，但是這種偶然性是內(nèi)在必然性的表現(xiàn)。

第五十頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第六章科學(xué)思維

人們對(duì)自然事物的認(rèn)識(shí)一般經(jīng)過兩個(gè)階段：第一階段是關(guān)于事物表面的、零散的感性認(rèn)識(shí)，第二階段才能達(dá)到對(duì)事物本質(zhì)和規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。

第五十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日認(rèn)識(shí)兩階段及其關(guān)系

⑴感覺—對(duì)客觀世界表面、個(gè)別特征的反映1、感性認(rèn)識(shí)階段⑵知覺—神經(jīng)對(duì)外界各種感覺進(jìn)行分析和綜合而獲得的整個(gè)對(duì)象的印象⑶表象—人們離開當(dāng)前事物后，被感知的對(duì)象在意識(shí)中保留下來并通過回憶可再現(xiàn)出來的具體印象⑴感性具體—科學(xué)事實(shí)（科學(xué)抽象）⑵抽象規(guī)定—概念要素（或概念、經(jīng)驗(yàn)定律）⑶思維具體—概念（理論體系）⑴概念—反映事物本質(zhì)屬性和內(nèi)部聯(lián)系的思維形式2、理性認(rèn)識(shí)階段⑵判斷—是人們運(yùn)用概念對(duì)事物及其屬性作出肯定或否定論述的一種思維形式⑶推理—由一些判斷推出新判斷的思維形式第五十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第一節(jié)科學(xué)抽象

一、科學(xué)抽象

科學(xué)抽象就是透過表面現(xiàn)象，深入事物的里層，抽取本質(zhì)和規(guī)律性的思維過程和方法。

第五十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日二、科學(xué)抽象的基本過程感性的具體抽象的規(guī)定思維中的具體

感性的具體，是人們?cè)趯?shí)踐中得到的關(guān)于客觀對(duì)象、具體事物的感性直觀。抽象的規(guī)定，是通過思維的分析活動(dòng)，把整體分解成各個(gè)部分，從中去掉那些偶然的、非本質(zhì)的東西，抽出那些必然的、本質(zhì)的東西，對(duì)具體事物各方面的本質(zhì)加以規(guī)定。思維中的具體，是許多抽象規(guī)定的綜合，因而是多樣性的統(tǒng)一。

第五十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日第二節(jié)邏輯思維方法

邏輯思維是在感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用概念、判斷、推理等思維形式，間接而概括地反映客觀對(duì)象的一種思維形式。

第五十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日邏輯思維的發(fā)展歷史形式邏輯數(shù)理邏輯辯證邏輯形式邏輯僅從形式結(jié)構(gòu)這一側(cè)面研究概念、判斷、推斷其正確聯(lián)系的規(guī)律。數(shù)理邏輯將數(shù)學(xué)符號(hào)系統(tǒng)引進(jìn)邏輯領(lǐng)域，研究思維的邏輯結(jié)構(gòu)和規(guī)律。辯證邏輯思維是將辯證法原則引進(jìn)邏輯領(lǐng)域，從形式和內(nèi)容的統(tǒng)一上去研究概念、判斷和推理等思維形式，從而揭示對(duì)象的辯證本質(zhì)。

第五十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日歸納方法歸納方法是在個(gè)別中發(fā)現(xiàn)一般的推理方法

歸納法有完全歸納法和不完全歸納法之分不完全歸納法又可分為簡(jiǎn)單枚舉法、科學(xué)歸納法、概率歸納法歸納法可以從個(gè)別事實(shí)的考察中看到真理的端倪，推出假說和猜想；歸納法也為合理安排科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了邏輯根據(jù)。歸納法的局限：不能揭示事物的本質(zhì)和規(guī)律。

第五十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日

演繹方法

演繹法是以兩個(gè)或兩個(gè)以上判斷為前提推出新判斷的間接推理。這是一種從一般到個(gè)別的推理方法。是一種必然推理。演繹推理最簡(jiǎn)單的形式是“三段論”。它由大前提、小前提、結(jié)論三部份組成。大前提是已知的一般原理，小前提是研究的特殊場(chǎng)合，結(jié)論是將特殊場(chǎng)合歸到一般原理之下得出新的判斷。

第五十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日演繹方法作用：為科學(xué)知識(shí)的合理性提供邏輯證明反駁錯(cuò)誤的假說。局限：創(chuàng)造性比較小結(jié)論的可靠性受到大小前提的制約第五十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日第三節(jié)理想化方法理想化方法，就是人們運(yùn)用理性思維的能力，完全排除次要因素的干擾，使研究對(duì)象處于理想的純化的狀態(tài)下進(jìn)行研究的方法。第六十頁，共九十七頁，2022年，8月28日一、理想模型理想模型是人們?yōu)榱丝茖W(xué)研究的需要而建

立的一種既具有高度抽象性具有某種極限特征的理想客體。

例如：“質(zhì)點(diǎn)”，只有一定質(zhì)量而沒有一定形狀和大小的點(diǎn)。

“剛體”，是在任何外力作用下都不會(huì)發(fā)生形變的物體。第六十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日理想模型的作用簡(jiǎn)化作用，引入“理想模型”概念，可以使問題的處理大為簡(jiǎn)化而又不會(huì)發(fā)生大的偏差。預(yù)見功能，能夠超越現(xiàn)有條件，指示研究方向，形成科學(xué)預(yù)見。第六十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日二、理想實(shí)驗(yàn)理想實(shí)驗(yàn)就是人們?cè)谒枷胫欣美硐肽Ｐ退茉斓睦硐脒^程，并進(jìn)行嚴(yán)密推理的一種思維活動(dòng)。也稱思想實(shí)驗(yàn)和假想實(shí)驗(yàn)。

第六十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日理想實(shí)驗(yàn)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)的比較

理想實(shí)驗(yàn)對(duì)象理想模型手段邏輯推理性質(zhì)思維活動(dòng)理想實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)與形式同科學(xué)實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)和形式非常相似，它需要在思維中設(shè)想

科學(xué)實(shí)驗(yàn)物質(zhì)客體物質(zhì)手段實(shí)踐活動(dòng)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)材料等。第六十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日理想實(shí)驗(yàn)的作用理想實(shí)驗(yàn)可以克服科學(xué)實(shí)驗(yàn)中無法擺脫的物質(zhì)條件的限制，是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要手段。自伽俐略之后，理想實(shí)驗(yàn)逐漸成為科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重要方法。愛因斯坦在《物理學(xué)進(jìn)化》一書中，闡述了20多個(gè)理想實(shí)驗(yàn)。第六十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第四節(jié)數(shù)學(xué)方法

所謂數(shù)學(xué)方法，就是根據(jù)研究對(duì)象質(zhì)的特點(diǎn)，借助于數(shù)學(xué)所提供的概念、理論、形式、方法和技巧，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行量的分析、描述、推導(dǎo)和計(jì)算，從而達(dá)到揭示事物本質(zhì)和規(guī)律的一種研究方法。

第六十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日一、數(shù)學(xué)方法的特點(diǎn)

1、高度的抽象性：撇開事物的具體內(nèi)容，從純粹形態(tài)上研究數(shù)和形的關(guān)系，使研究對(duì)象變成了一種完全脫離自己內(nèi)容的抽象的符號(hào)形式系統(tǒng)。Y=1/2aX2S=1/2gt2

E=1/2mv2

A=1/2πr2第六十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日2、嚴(yán)密的邏輯性：一切數(shù)學(xué)結(jié)論都是由嚴(yán)密的邏輯推理導(dǎo)出，因而具有邏輯上的必然性和量的確定性。例：求證三角形三個(gè)內(nèi)角之和等于180°A同學(xué)，使用量角器、直尺，認(rèn)認(rèn)真真畫了三個(gè)不同類型的三角形，然后，一一測(cè)量，得到了結(jié)果。B同學(xué)，只用一支筆，十分隨意地畫了一個(gè)三角形，然后，通過演繹法，推理證明。第六十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日3、普遍的適用性：數(shù)學(xué)及其方法原則上可以普遍適用于一切科學(xué)。19世紀(jì)，生物學(xué)的數(shù)學(xué)應(yīng)用是零？第六十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日二、數(shù)學(xué)方法的應(yīng)用1、數(shù)學(xué)模型方法，就是通過建立和研究客觀對(duì)象數(shù)學(xué)模型來揭示對(duì)象本質(zhì)特征和變化規(guī)律的方法。建立數(shù)學(xué)模型的一般過程

現(xiàn)實(shí)原型數(shù)學(xué)抽象數(shù)學(xué)模型

解釋評(píng)價(jià)

數(shù)學(xué)分析運(yùn)算

數(shù)學(xué)模型的解第七十頁，共九十七頁，2022年，8月28日哥茨尼堡七橋第七十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日數(shù)學(xué)模型應(yīng)用舉例ABDC第七十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日數(shù)學(xué)模型的種類確定性數(shù)學(xué)模型－確定性的自然現(xiàn)象隨機(jī)性數(shù)學(xué)模型－隨機(jī)性自然現(xiàn)象模糊性數(shù)學(xué)模型－模糊性自然現(xiàn)象突變性數(shù)學(xué)模型－突變性自然現(xiàn)象第七十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日

2、公理化方法公理化方法就是從盡可能少的幾個(gè)原始概念和不證自明的公理出發(fā)，應(yīng)用演繹推理規(guī)律，通過邏輯推理建立整個(gè)理論體系的方法。

第七十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日第一個(gè)古典的公理化體系公理化方法首先產(chǎn)生于數(shù)學(xué)，歐幾里德幾何學(xué)體系是第一個(gè)古典的公理化體系。他在《幾何原本》中以23個(gè)定義、5條公設(shè)和5條公理作為出發(fā)點(diǎn)，推演出467個(gè)數(shù)學(xué)命題，將古代關(guān)于幾何學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化為一個(gè)邏輯上完美、嚴(yán)密的體系。《幾何原本》不僅奠定了幾何學(xué)的基礎(chǔ)，而且提供了公理化方法的范例。

第七十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日公理化方法建立的一般原則

無矛盾性。在公理化體系中，要求邏輯上首尾一致，不允許出現(xiàn)相互矛盾的命題。完備性。即所選擇的公理應(yīng)當(dāng)是足夠的，從它們能推出有關(guān)本學(xué)科的全部定理、定律；若減少其中任何一條公理，有些定理、定律就會(huì)推導(dǎo)不出來。獨(dú)立性。即所有公理彼此是獨(dú)立的，其中任何一個(gè)公理都不可能從其它公理中推導(dǎo)出來，這樣就可使公理的數(shù)目減少到最低限度。

第七十六頁，共九十七頁，2022年，8月28日哥德爾不完備性定理1962年，哥德爾提出不完備性定理，任何一個(gè)公理化體系不可能既是完備的，又是無矛盾的。因?yàn)椋魏喂砘w系都是人類在一定歷史時(shí)期、一定認(rèn)識(shí)水平下的認(rèn)識(shí)成果，不可能是絕對(duì)嚴(yán)格、絕對(duì)完備的。

第七十七頁，共九十七頁，2022年，8月28日第五節(jié)非邏輯方法一、形象思維形象思維是在形象地反映客體的具體形狀的感性認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，通過意象、進(jìn)行聯(lián)想和想象，從而揭示客觀對(duì)象的本質(zhì)及其規(guī)律性的思維形式。

第七十八頁，共九十七頁，2022年，8月28日意象：被感知的對(duì)象在意識(shí)中保留下來并通過回憶可再現(xiàn)出來的具體印象。聯(lián)想：由一種已知意象喚起另一種已知意象的思維活動(dòng)。想象：在聯(lián)想的基礎(chǔ)上加工原有意象而創(chuàng)造出新意象的思維活動(dòng)。第七十九頁，共九十七頁，2022年，8月28日想象同聯(lián)想的區(qū)別聯(lián)想是將頭腦中的意象聯(lián)系在一起，由一種已知的意象喚起另一種已知的意象，但不創(chuàng)造新意象；想象則在聯(lián)想的基礎(chǔ)上加工原有意象，創(chuàng)造出新意象。第八十頁，共九十七頁，2022年，8月28日形象思維與邏輯思維的區(qū)別

形象思維思維細(xì)胞；意象思維過程：運(yùn)用意象進(jìn)行聯(lián)想和想象

邏輯思維思維細(xì)胞：概念思維過程：運(yùn)用概念進(jìn)行判斷和推理

第八十一頁，共九十七頁，2022年，8月28日形象思維的方法論意義可以直觀形象地揭示對(duì)象的本質(zhì)和規(guī)律；可以在思維過程中將意象再生和組合，能突破現(xiàn)實(shí)的局限，抓主要矛盾，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行極度純化和簡(jiǎn)化，從而揭示對(duì)象的本質(zhì)和規(guī)律；有助于建立理想模型、構(gòu)思理想實(shí)驗(yàn)、形成科學(xué)假說。第八十二頁，共九十七頁，2022年，8月28日二、直覺思維直覺思維是指不受某種固定邏輯規(guī)則約束而對(duì)事物本質(zhì)直接領(lǐng)悟的一種思維形式，直覺思維有時(shí)還伴隨著被稱為“靈感”的特殊心理體驗(yàn)和心理過程。直覺與靈感度包含著使問題一下子得到澄清的頓悟。第八十三頁，共九十七頁，2022年，8月28日直覺思維的特點(diǎn)突發(fā)性。直覺的出現(xiàn)迅速短暫，稍縱即逝，是一種突如其來的心理活動(dòng)；突變性。直覺與靈感不是按人們正常的邏輯進(jìn)程進(jìn)行的認(rèn)識(shí)活動(dòng)，表現(xiàn)為邏輯上跳躍的突變形式。

突破性。直覺思維突破了思維定勢(shì)和既定邏輯規(guī)則的束縛，稱為突破性成果的催生婆。第八十四頁，共九十七頁，2022年，8月28日直覺思維的方法論意義創(chuàng)造性思維的重要形式，直覺力之大小，決定了創(chuàng)造力之多少。是產(chǎn)生新概念、新思想和建立假說、提出模型的重要途徑之一。第八十五頁，共九十七頁，2022年，8月28日

第七章科學(xué)假說與科學(xué)理論

恩格斯指出：“只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說?！钡诎耸摚簿攀唔?，2022年，8月28日第一節(jié)科學(xué)假說一.何謂科學(xué)假說所謂科學(xué)假說，就是根據(jù)已知的科學(xué)原理和科學(xué)事實(shí)，對(duì)未知自然現(xiàn)象及其規(guī)律性所作出的一種假定性說明。具有兩個(gè)特點(diǎn)：第一、科學(xué)性?？茖W(xué)