近代科學方法

近代科學方法培根創(chuàng)立實驗歸納法弗蘭西斯．培根（FrancisBacon,1561-1626）是英國著名的唯物主義哲學家和科學家。他在文藝復興時期的巨人中被尊稱為哲學史和科學史上劃時代的人物。馬克思稱他是“英國唯物主義和整個現(xiàn)代實驗科學的真正始祖。”第一個提出“知識就是力量”。“相說。他說這是在人心普遍發(fā)生的一種病理狀態(tài)，而非在某情況下產(chǎn)生的迷惑與疑難。第一種是“種族的假相”——這是由于人的天性而引起的認識錯誤；第二種是“洞穴的假相”——是個人由于性格、愛好、教育、環(huán)境而產(chǎn)生的認識中片面性的錯誤；第三種是“市場的假相”——由于人們交往時語言概念的不確定產(chǎn)生的思維混亂；第四種是“劇場的假相”——是指由于盲目迷信權(quán)威和傳統(tǒng)而造成的錯誤認識。但是培根的“假相說”滲透了培根哲學的經(jīng)驗主義傾象，未能對理智的本性與唯心主義的虛妄加以嚴格區(qū)別?！啊啊?，對經(jīng)院哲學進行了有力的攻擊。培根的科學方法觀以實驗定性和歸納為主。他繼承和發(fā)展了古代關(guān)于物質(zhì)是萬物本源的思想，認為從經(jīng)驗上升到理論是一個逐步上升的過程。因此他強調(diào)，運用歸納法必須記住兩條規(guī)則：①放棄所有先入為主的概念而重新開始；②暫時不要企圖上升到一般的結(jié)論。驗論原則的哲學家?！钡芽▋簞?chuàng)立數(shù)學演繹法笛卡兒（Descartes,René1596-1660）,法國數(shù)學家、科學家和哲學家。他是西方近代資產(chǎn)階級哲“”“世界這本大書”討教，于是他決定避開戰(zhàn)爭，1628年，他從巴黎移居荷蘭，開始了長達20年的潛心研究和寫作生涯，先后發(fā)表了許多在數(shù)學和哲學上有重大影響的論著。在荷蘭長達20年的時間里，他集中精力做了大量的研究工作，在16341641年出版了《行1644蒂岡教皇列為禁書，但這并沒有阻止他的思想的傳播。哲學上，他推崇理性，是唯理論的代表。對于精神與物質(zhì)的關(guān)系，持有精神與物質(zhì)互不相關(guān)的二元論觀點。笛卡爾的演繹法不是簡單的重提古希臘的演繹法，而認為作為演繹法的出發(fā)點的命題而要遵守以下幾個原則：1.只把那些十分清楚明白地呈現(xiàn)在我的心智之前、使我根本無法懷疑的東西放在我的判斷中；把難題盡可能分解為細小的部分，直到可以圓滿解決為止；按從最簡單、最容易認識的對象開始，一點一點地上升到復雜的對象的認識把一切情形盡量完全地列舉出來，盡量普遍地加以審視，以保證沒有遺漏。笛卡兒在科學領(lǐng)域的成就同樣累累碩果數(shù)學中的轉(zhuǎn)折點是笛卡兒的變數(shù)。有了變數(shù)，運動進入了數(shù)學，有了變數(shù)，辨證法進入了數(shù)學，有了變數(shù)，微分和積分也就立刻成為必要了。笛卡兒的這些成就，為后來牛頓、萊布尼茲發(fā)現(xiàn)微積分，為一大批數(shù)學家的新發(fā)現(xiàn)開辟了道路。笛卡兒靠著天才1619“”。他17世紀的歐洲哲學界和“”。伽俐略的數(shù)學與實驗相結(jié)合了證實和傳播N.禁。他以系統(tǒng)的實驗和觀察推翻了以亞里士多德為代表的、純屬思辨的傳統(tǒng)的自然觀，開創(chuàng)了以實驗“”。新的科學思想和科學研究方法在伽利略的研究成果得到公認之前量關(guān)系。3,1415、16世紀的意大利學術(shù)界，在這方面都有一定成就，但他們并未將實驗方法放在首位，因而在思想上未能有所突破。伽利略的數(shù)學與實驗相結(jié)合的研究方法，一般來說，分三個步驟：① 概念；② 再由此式用數(shù)學方法導出另一易于實驗證實的數(shù)量關(guān)系；③ 然后通過實驗證實這種數(shù)量關(guān)系。伽利略進行科學實驗的目的主要是為了檢驗一個科學假設(shè)是否正確,而不是盲目地收集資料,歸納事實。伽利略不但親自設(shè)計和演示過許多實驗，而且親自研制出不少實驗儀器。他的工藝知識豐富，制作技術(shù)精湛，他所創(chuàng)制的許多實驗儀器在當時及對后世都很有影響，下面舉出幾項：時已用于金銀首飾器皿的交易中。溫度計伽利略首創(chuàng)的溫度計是一種開放式的液體溫度計，玻璃管內(nèi)盛有著色的水和酒精，液(望遠鏡伽利略制成的望遠鏡333；和分辨本領(lǐng)受球差和色差的限制較大?！?。雖然他晚年終1799J.300宗教不應該干預科學。牛頓論科學方法牛頓一生的重要貢獻是集1617世紀科學先驅(qū)們成果的大成把天地間萬物的運動規(guī)律概括在一個嚴密的統(tǒng)一理論中亞里士多德的哲學講求事物的和諧，求和諧思想是正確的，但亞里士多德認為天上的日、月、是凡俗的。古希臘哲學家的和諧思想不能在天與地之間連貫。到了17世紀，牛頓用引力理論和運動牛頓在科學上的成就須由他的哲學思想和科學方法來尋根求源。在物理學科中伽利略的實驗工同時也使科學實驗方法闖入了哲學思想的殿堂。牛頓認為從現(xiàn)象中可以得出科學原理，或者說科學基本原理可以從現(xiàn)象中導得或推出。牛頓在果（及由此而歸納得出的結(jié)論，還有從某些假設(shè)條件下所得到數(shù)學推導23中設(shè)想氣體中有相互排斥質(zhì)點的模型都是牛頓運用具有物理實1713年牛頓在出版《原理》第2版時在給他的學生科茨的信中提到運動定律是居于首位的定律或稱之為這是一個”給科茨信中說：“任何不是從現(xiàn)象中推論出來的說法都應稱之為假說，而這樣一種假說無論是形而上學的還是物理學”牛頓這些論述奠定,300頓研究事物規(guī)律的方法不同于那些只從簡單的物理假設(shè)出發(fā)的人物現(xiàn)象的解釋。綜合分析方法牛頓指出，在自然科學里，應該像在數(shù)學里一樣，在研究困難問題時，總是應當先用分析的方法，然后才用綜合的方法。分析——包括做實驗和觀察，用歸納法從中作出普遍結(jié)論，并不使這些結(jié)論遭到異議，除非這普遍原因為止。綜合——并證明這些解釋的正確性?！薄霸谂ｎD之前還沒有什么實”牛頓是完整的物理因果關(guān)系創(chuàng)始人；而因果關(guān)系正是經(jīng)典物理學的基石。牛頓出身于篤信基督教的家庭。在劍橋求學時代,他就懷著宗教生活里亦如科學實驗一樣可以自由自在的幻想和工作,手稿達150述上浪費了大量時間的精力。關(guān)于牛頓在1692～1693年間答復本特萊大主教4封信論造物主（上帝）“”。伽利略開始覺醒，通過笛卡爾、弗蘭西斯?培根、萊布尼茨和牛頓等這樣一些大科學家和哲學家科學史角度來看，形成了與古代、現(xiàn)代不同的獨特的科學研究方法特征。一、近代科學方法的孕育及其形成的基礎(chǔ)“科學”以自然哲學的面目呈現(xiàn)出來，以一種思辨形式考察自然。度上來講，在古希臘并沒有真正使經(jīng)驗概括的知識轉(zhuǎn)化為批判和反思的對象，結(jié)果理性推理和感性經(jīng)驗一直處于分裂和對立狀態(tài)。所以,古希臘羅馬時代是不會產(chǎn)生自然科學。當然在后期出現(xiàn)的阿基米德，他通過實驗注重技術(shù)并運用數(shù)學分析中的窮竭法求面積和體積，總結(jié)了杠桿原理和浮力定理，從而奠定了靜力學的基礎(chǔ)。這有點接近近代科學研究的方法。正如科學史家丹他的工作比任何別的希臘人的工作都更具有把數(shù)學和實驗研究結(jié)合起來的真正”[1]所以我們認為他的這種實驗理性蘊含了近代科學實驗的萌芽，非常具有近代科學研究方法的特點。但后來的古代“不要增”·培根，對經(jīng)院哲學的形式主義方法提出了猛烈批評。他提倡用實驗方法去研究自然科學，并同時也很重視數(shù)學方法。他認為數(shù)學推理預演了近代科”如果說古希臘科學離近代科學已是一步”[4]·芬奇把對實驗的剖析和光學原理應用于藝術(shù)中的抽象思維，實現(xiàn)了感性經(jīng)驗與理性經(jīng)驗在近代的第一次綜合，到弗蘭西斯·培根提倡，“經(jīng)驗和理性職能的真正的合法的婚配”“種前提條件中孕育之后的結(jié)合和成熟，才具有近代科學研究方法的獨特性。二、近代科學研究方法的在科學研究的過程中逐漸展現(xiàn)出的特征性分析和概念批判的對象，近代科學才作為一種更高級的姿態(tài)出現(xiàn)。1··”他用因果關(guān)系對此作了充分的解釋，認為通過發(fā)現(xiàn)一個單一事實的原因所獲的知識，為心靈理解和確定其他事實重的物體比輕的物體下”、”使實驗方法系統(tǒng)化并上升到理想高度，奠定了近代研究方法的基礎(chǔ)。例如，他設(shè)計了一個小球在光滑的斜面上下滑，并設(shè)想這斜面上的光滑度即摩擦力等于零，推論是，獲得一定末速度的小球，在進入一個設(shè)想為無限長的光滑平面后，如果沒有外力作用情況下，它將會在這個理想化的平面永遠地做勻速直線運動，從而得出慣性定律；如果再把這個實驗中的斜面的斜角增至90°的時候，小球這時的運動就是一個自由落體運動，從而得出自由落體定律；這兩個理想化實驗證明了亞里斯多德論斷的錯誤性。在單擺實驗中他也設(shè)想空氣阻力為零作為前提。力學相對性原理的提出，也是在他設(shè)想為勻加速運動狀態(tài)下取得。在實際中，實驗并不能得到無限長的斜面，也不存在沒有摩擦力的斜面，但實驗又必須做的情況下，他就利用思維延長對實驗的操作，從而進行理想化的處理。實驗方法在近代之所以成為核心方法，是這種方法促進了近代實驗科學或經(jīng)驗科學發(fā)展，并近代自然科學走上了分門別類的研究過程中。在十六、十七世紀形成了以力學為帶頭學科，數(shù)學、天文學、化學、生物學、地質(zhì)學等各門自然學科的配套發(fā)展，這些學科形成的科學知識只有在實驗方法進行驗證后才能得以最終確立，使人們對自然的認識和研究更加深入和精確。正”在近代,人們對實驗方法進行了自覺和廣泛的運用，并取得了一系列成就。例如：吉爾伯特的磁學實驗；赫爾蒙特運用實驗來論證水是形成萬物的質(zhì)料；帕斯卡利用氣壓計做實驗得出帕哲學家們積極倡導實驗方法。弗蘭西斯·培根在他的著作中，第一次系統(tǒng)地提出了實驗方法和歸納方法，構(gòu)建了唯物主義經(jīng)驗論。他認為，“科學是實驗的科學”?！白匀坏膴W秘也是在技”號召力不僅使他在磁、電學領(lǐng)域取得很大成就，而且對后人也有極大的影響。2“數(shù)學和諧性假說”。柏拉圖并不把數(shù)學模型強加給自然現(xiàn)象，而是從自然現(xiàn)象中抽取出現(xiàn)象之中的和諧數(shù)學關(guān)系，也就是說柏拉圖運用數(shù)學作為工具或方法把他所主張的“理念”與自然現(xiàn)象相聯(lián)系。這種“數(shù)學和諧性”就是柏拉圖的數(shù)學理性，也是數(shù)學主義的由來。柏拉圖強調(diào)數(shù)學方法在認識自然中的地位，為后來近代科學家們自覺尋求自然現(xiàn)象的內(nèi)在數(shù)學定量關(guān)系做出了重大貢獻。近代哥白尼突破了托勒密體系天文幾何學方法的復雜性，“他（哥白尼）的觀念把天文學事實””。伽幾”。伽利略在近代第一個系統(tǒng)采用數(shù)學方法，堅持認為大自然這本書是用數(shù)學語言寫出的。在他看來，只有用數(shù)學證明了的東西，才是科學的。笛卡爾創(chuàng)立的解析幾何學，實現(xiàn)了幾何學與代數(shù)的統(tǒng)一。后來，牛頓繼承了伽利略的方法論思想，創(chuàng)造了”他用“自然哲學的數(shù)學原理”作為其偉大著作的書名，也充分說明數(shù)學方法在牛頓研·”萊布尼茨也一系列數(shù)學上的成就使得數(shù)學方法在近代自然科學中基本被確定規(guī)律。3、數(shù)學方法和實驗方法的結(jié)合是近代科學研究方法的最顯著特征。我們知道在古代前期，數(shù)學方法和實驗方法只是分別從屬于長期對立的學者傳統(tǒng)和工匠傳統(tǒng)。古代后期，阿基米德有了實驗方法和數(shù)學方法結(jié)合的開端，但在那時只是作為自然知識或自然哲學的一部分。中世紀后·代，伽利略對理想實驗過程進行解釋時，運用了數(shù)學方法把實驗中的斜面處理為量的組合，并在定量分析推理過程中去除了阻力、摩擦力以及能量損耗從而建立了精密的科學的理想方法。正如亞.沃爾夫說的：“伽利略對于落體定律、擺和拋射體運動的研究，提供了科學地把定量”[15]——數(shù)學方法在伽利略手中得到了發(fā)展與完善。同時與以往不同，伽利略在研究中的這一方法特征是在近代自然科學完全擺脫了舊自然哲學環(huán)境下形成的。一方面在實驗中運用數(shù)學方法進行反他”伽利略對于經(jīng)驗的這種超越并非一種哲學上的自覺，而是由科學區(qū)別于常識的本質(zhì)特征決定的一”——數(shù)學方法同時實現(xiàn)了經(jīng)驗科學的確定性與精確性。因此說，伽利略對近——數(shù)學方法是近代科學研究中的一般程序和經(jīng)典方法，伽利略就是這種科學研究方法和傳統(tǒng)的奠基人。——數(shù)學方法上，他吸收了亞里斯多德——”歸納——————數(shù)學方法分為三個主要步驟：首——數(shù)學方法更進一步地完善。近代物4、假說方法與一套嚴密的邏輯推導規(guī)則相結(jié)合也是近代科學研究的方法特征。由于實驗觀——科學假說?？茖W假說是針對某一舊理論無法說明或解“”的“數(shù)學的和諧性”思辨，但不是先驗的，為了論證假說，他們運用了大量的數(shù)學方法來分析歸“有效的數(shù)學假說必須是在觀察到的世界中能夠嚴格。在假說論證過程中必須要以嚴密的邏輯推理來保證。最早對假說引入一套完整的邏輯推理的——可以把他的方法稱為從現(xiàn)象中演繹出運動原理”——————綜合等邏輯方法可以說在牛頓的處于資料收集階段。19世紀自然科學進入了全面發(fā)展和理論大綜合時期，需要系統(tǒng)地整理大量的積累經(jīng)驗材料，使之上升為理論，從而提出了一系列的科學假說。如：門捷列夫的化學元素周期律利用假設(shè)作前提在歸納——拉普將今論古”的歷史比較方法；細胞學說和生物進化