馬克思主義科學(xué)技術(shù)方法論

關(guān)于馬克思主義科學(xué)技術(shù)方法論第一節(jié)科學(xué)技術(shù)研究的辯證思維方法一、演繹方法演繹方法是從一般原理推論出個(gè)別或特殊事物及其結(jié)論的過(guò)程。它的根本特點(diǎn)是前提與結(jié)論之間具有蘊(yùn)涵關(guān)系.例如:“自然界的所有事物都是普遍聯(lián)系、相互統(tǒng)一的，強(qiáng)、弱、電、引四種相互作用力是自然界的事物，所以，它們也是普遍聯(lián)系、相互統(tǒng)一的。”根據(jù)這一推斷，愛(ài)因斯坦在建立相對(duì)論后，力圖將宏觀的萬(wàn)有引力與微觀的電磁力統(tǒng)一到一個(gè)數(shù)學(xué)框架；1967年美國(guó)物理學(xué)家從量子理論入手，成功將電磁力和弱力表達(dá)為相同的量子場(chǎng)。受此鼓舞，物理學(xué)家又提出將引力、電磁力、弱力、強(qiáng)力四種基本力統(tǒng)一起來(lái)的“大統(tǒng)一理論”。超炫理論、M理論就是該理論的最新成果。第2頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月演繹法的分類⑴三段論推理法例子:物質(zhì)是永恒不變的物質(zhì)是可分的

恐龍是物質(zhì)粒子是物質(zhì)恐龍是永恒不變的粒子是可分的MＰＳＭ

所以,S是P第3頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月

⑵假言推理法

充分條件假言推理法邏輯規(guī)則：不能否定前件，不能肯定后件（可以肯定前件，否定后件）

如果P，那么qP，

所以，q

例子：▲如果地球上發(fā)射的物體速度超過(guò)每秒11.2公里，那么它就能擺脫地球的引力；長(zhǎng)征3號(hào)火箭發(fā)射的物體速度超過(guò)每秒11.2公里，所以，長(zhǎng)征3號(hào)火箭發(fā)射的物體擺脫了地球的引力（發(fā)射成功了）。▲如果一個(gè)人體溫升高，那么他就身體有??；小張的體溫沒(méi)有升高，所以小張身體沒(méi)有病。（通過(guò)否定前件而達(dá)到否定后件）▲如果是動(dòng)物，能自己移動(dòng)身體；豬籠草不能移動(dòng)身體，所以豬籠草不是動(dòng)物。如果P,那么q非P所以，非q第4頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月必要條件假言推理法：

邏輯規(guī)則：不能肯定前件，不能否定后件（否定前件，肯定后件）例子：▲只有自覺(jué)接受正確哲學(xué)指導(dǎo)，科研工作才能取得成就；這個(gè)科研小組蔑視正確哲學(xué)指導(dǎo)，所以這個(gè)科研小組科研工作不能取得成就?！挥胁晃菲D難險(xiǎn)阻，才能登上科學(xué)高峰；我不畏艱難險(xiǎn)阻，所以我能登上科學(xué)高峰。（通過(guò)肯定前件而達(dá)到肯定后件）▲這塊地只有水量合適，小麥才長(zhǎng)得好；這塊地水量不合適，所以小麥長(zhǎng)得不好。

只有P，才q

非p

所以，非q

只有p,才q

非q

所以，非p第5頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月公理化方法是指從盡可能少的基本概念、公理、公設(shè)出發(fā)，運(yùn)用演繹推理規(guī)則，推導(dǎo)出一系列的命題和定理，從而建立理論體系的方法。像歐幾里得幾何學(xué)、牛頓力學(xué)、希爾伯特幾何學(xué)，這些科學(xué)宮殿雖然富麗堂皇，其結(jié)構(gòu)卻很單純，全部結(jié)論都是由少數(shù)公理經(jīng)過(guò)演繹而來(lái)的。再如，希爾伯特通過(guò)引進(jìn)點(diǎn)、直線、平面等基本概念以及結(jié)合、順序、合同等基本關(guān)系，建立若干基本公理，從而構(gòu)造出一個(gè)完備、簡(jiǎn)單的公理體系，根據(jù)這一公理體系可以導(dǎo)出全部歐式幾何定理。經(jīng)過(guò)數(shù)理邏輯的發(fā)展，公理化方法更加形式化、符號(hào)化，不但大大提高了科學(xué)思維的能力與效率，也使智能機(jī)器人代替人的部分思維的希望變成現(xiàn)實(shí)。第6頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月由公理化方法得到的邏輯演繹體系稱為公理化系統(tǒng)。建立公理化系統(tǒng)的一般程序：第7頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第8頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月二、非演繹方法1.分析與綜合分析方法是把研究對(duì)象整體分為各部分、方面、因素和層次等,并分別加以考察的認(rèn)識(shí)方法。第9頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第10頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月例如：近代遺傳學(xué)的奠基人孟德?tīng)柊l(fā)現(xiàn)的遺傳基本定律，就是用了分析法。在這項(xiàng)研究中，孟德?tīng)栒J(rèn)識(shí)到從整體上觀察植物雜交后代眾多性狀的遺傳行為，推導(dǎo)出它們的遺傳規(guī)律，是困難的。因此，他只選擇了其中7種穩(wěn)定而易于區(qū)別的相對(duì)性狀，以種子的圓和皺、子葉的黃綠、植株的高與矮等，分組研究。把分析方法成功地運(yùn)用于雜交試驗(yàn)，把豌豆眾多的性狀分解為簡(jiǎn)單的要素，撇開(kāi)其他各種復(fù)雜因素，將被考察的因素暫時(shí)從整體中抽取出來(lái)，允許其單獨(dú)起作用，從而進(jìn)行精細(xì)、周密的考察，研究每一因素世代傳遞的行為?？梢?jiàn)，分析方法對(duì)于孟德?tīng)柊l(fā)現(xiàn)遺傳定律具有決定性的意義。第11頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月孟德?tīng)柕?2頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月綜合方法是將已有的關(guān)于研究對(duì)象各個(gè)部分、方面、因素和層次的認(rèn)識(shí)聯(lián)系起來(lái)，形成對(duì)研究對(duì)象整體性認(rèn)識(shí)的認(rèn)識(shí)方法。它以分析為基礎(chǔ)，探索研究對(duì)象的各個(gè)部分、方面、因素和層次之間的相互聯(lián)系的方式，由此形成一種新的整體性認(rèn)識(shí)。辯證的綜合不是各個(gè)要素的簡(jiǎn)單加和,本質(zhì)上是一種在分析基礎(chǔ)上的創(chuàng)造。第13頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月例如，1953年，沃森和克里克提出的DNA分子結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，就是對(duì)DNA分子各部分認(rèn)識(shí)的一次綜合。他們一方面綜合了當(dāng)時(shí)生物學(xué)家所揭示的DNA作為生物的主要遺傳物質(zhì)的信息傳遞功能；另一方面又綜合了生物化學(xué)家分析DNA各種成分的大量資料，特別是綜合了威爾金斯等人的DNA晶體X射線衍射圖樣和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，把DNA的整體結(jié)構(gòu)完整地再現(xiàn)出來(lái)。通過(guò)這一綜合，使人們對(duì)DNA的各個(gè)片段認(rèn)識(shí)發(fā)展到從整體上把握了它的結(jié)構(gòu)和功能，由此人們從分子水平上闡明了生物遺傳和變異的機(jī)制就在于DNA分子的自我復(fù)制和改制。第14頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月沃森和克里克:DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)第15頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月2.歸納與概括歸納是從個(gè)別或特殊上升到一般。它分為完全歸納法和不完全歸納法（簡(jiǎn)單枚舉歸納法和科學(xué)歸納法）。在近代自然科學(xué)中盛行的歸納法，實(shí)質(zhì)上是改進(jìn)后的簡(jiǎn)單枚舉法，比如，培根的“三表法”和穆勒的“穆勒五法”。培根的三表法和穆勒五法.doc第16頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月

哈雷在概括所觀察到的彗星出現(xiàn)的周期時(shí)就采用了歸納的方法。他在1682年發(fā)現(xiàn)了一顆彗星，他又從資料中找到了l607年及l(fā)351年出現(xiàn)的彗星同他所觀察到的彗星有相似的軌道，因此推論它們是同一顆彗星，并且計(jì)算出這顆彗星每隔76年6個(gè)月出現(xiàn)一次。這種從綿延近百代的歷史記載中歸納和概括出彗星出現(xiàn)時(shí)間的方法就是歸納的方法。第17頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第18頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月完全歸納法：根據(jù)某類事物中的每一個(gè)事物都具有某種屬性，推演出這類事物有此屬性的一般結(jié)論的推理方法。例如：數(shù)學(xué)上的窮舉法。三角形內(nèi)角之和為180度。優(yōu)點(diǎn)為結(jié)論可靠。缺點(diǎn)：困難第19頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月簡(jiǎn)單枚舉法：通過(guò)簡(jiǎn)單枚舉某類事物中的一部分都具有某種屬性，而無(wú)一反例，由此推及全體，概括出該類事物的一切對(duì)象都具有此種屬性。例如：“金導(dǎo)電、銀導(dǎo)電、銅導(dǎo)電、鐵導(dǎo)電、錫導(dǎo)電；所以一切金屬都導(dǎo)電”。前提中列舉的“金、銀、銅、鐵、錫”等部分金屬都具有導(dǎo)電的屬性，從而推出“一切金屬都導(dǎo)電”的結(jié)論。優(yōu)點(diǎn)：方便。缺點(diǎn)：不完全。第20頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月1.求同法。指被研究的現(xiàn)象在兩個(gè)以上的場(chǎng)合出現(xiàn)時(shí)，在每一場(chǎng)合中只有一個(gè)先行條件是共同的，那么，這個(gè)共同的先行條件被判明為是該現(xiàn)象的原因。場(chǎng)合先行條件被研究現(xiàn)象1A、B、Ca，b,c2A、D、Ea,d,e3A、F、Ga,f,g∴A是a的原因例如，遺傳的主要物質(zhì)基礎(chǔ)——DNA的發(fā)現(xiàn)，就是運(yùn)用了這種方法。1944年，加拿大的阿維利和麥克勞德等人在前人基礎(chǔ)上盡享了細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。他們分別用培養(yǎng)基加高溫殺死的有毒有莢膜的肺炎雙球菌、培養(yǎng)基加高溫殺死的有毒有莢膜的肺炎雙球菌的提取液、培養(yǎng)基加提取液中的DNA來(lái)培養(yǎng)無(wú)毒無(wú)莢膜的雙球菌，結(jié)果都能使它們轉(zhuǎn)變成有毒有莢膜的肺炎雙球菌（注射到動(dòng)物體內(nèi)能致肺炎）。在上述不同場(chǎng)合中，DNA是不變因素，證明它是細(xì)菌轉(zhuǎn)化的原因。此后，DNA是遺傳物質(zhì)的結(jié)論才得到了公認(rèn)?？茖W(xué)歸納法：引進(jìn)因果關(guān)系作為推理依據(jù)。第21頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月

2.求異法：指只有兩個(gè)場(chǎng)合，如果被研究的現(xiàn)象只出現(xiàn)在其中一個(gè)場(chǎng)合而在另一場(chǎng)合不出現(xiàn)，且這兩個(gè)場(chǎng)合只有某一個(gè)先行條件不同，那么，這個(gè)先行條件被判明為所研究現(xiàn)象的原因。

場(chǎng)合不同情況被研究對(duì)象1A，B，Ca,b,c2B,Cb,c

所以A是a的原因例如，巴斯德研究微生物的產(chǎn)生的原因，就曾運(yùn)用了求異法。他把裝有有機(jī)物體的兩個(gè)瓶子，都加熱滅菌后，其中一瓶加了防塵裝置，另一瓶不加。過(guò)了一定時(shí)間，前一瓶毫無(wú)變化，后一瓶卻出現(xiàn)了很多微生物。由此說(shuō)明，空氣中的塵埃是產(chǎn)生微生物的原因。第22頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月場(chǎng)合不同情況被研究對(duì)象1A1，B，Ca1,b,c2A2,B,Ca2,b,c3A3,B,Ca3,b,c

所以，A是a的原因例如，有關(guān)體壓強(qiáng)、體積和溫度關(guān)系的波義耳定律、蓋-呂薩克定律核查理定律都是應(yīng)用了共變法的結(jié)果。在等溫條件下作氣體實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓壓強(qiáng)的值逐漸改變，并測(cè)出相應(yīng)的體積值，就能後運(yùn)用共變法概括出體積和壓強(qiáng)的反比關(guān)系。同樣，在壓強(qiáng)不變的條件下，氣體的溫度越高，它的體積越大，體積和溫度成正比關(guān)系。由于共變法可以得到一個(gè)函數(shù)關(guān)系，它的可靠程度是比較大的。3.共變法：在所有場(chǎng)合中，A發(fā)生變化，研究現(xiàn)象a也隨之變化，則可判定A與a又因果聯(lián)系。第23頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月4.剩余法：如果得知被研究的某一復(fù)合現(xiàn)象是由一組條件引起的，把其中已判明因果聯(lián)系的部分減去，那么，可判定剩余部分有因果聯(lián)系。

例如，海王星的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)天文學(xué)家觀察天王星時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一組復(fù)合現(xiàn)象，即它在運(yùn)行軌道上發(fā)生各種偏離；經(jīng)計(jì)算表明，這一現(xiàn)象是由另一組復(fù)合的條件所引起的，即已知幾個(gè)行星的吸引力是使天王星發(fā)生相應(yīng)偏離的原因，由此推論，天王星的剩下一個(gè)偏離現(xiàn)象，很可能是由另一未發(fā)現(xiàn)的行星的吸引力造成的。后來(lái)，果然發(fā)現(xiàn)了這顆行星，取名為海王星。場(chǎng)合Ａ，Ｂ，C引起a,b,c

已知B,C是b,c的原因所以,A是a的原因第24頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月海王星和地球大小比較

海王星第25頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月

概括是一種從個(gè)別或特殊性認(rèn)識(shí)上升為一般性認(rèn)識(shí)的思維方法，是一種不完全歸納。歸納推理雖然結(jié)論不具有邏輯必然性，卻更明顯地表現(xiàn)出是一種由已知進(jìn)到未知的方法。第26頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月3.類比

類比是根據(jù)兩個(gè)或兩類不同對(duì)象的部分屬性或功能等相同或相似，推論出它們的其他屬性或功能等也可能相同或相似。類比推理的格式第27頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月類比推理在科學(xué)研究和解決科學(xué)技術(shù)問(wèn)題過(guò)程中具有啟發(fā)思路、提供線索、借助于某種規(guī)范（范例）而舉一反三、觸類旁通的作用。第28頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月科學(xué)上的許多重要理論，最初都是通過(guò)類比法提出來(lái)的。例如，荷蘭物理學(xué)家惠更斯發(fā)現(xiàn)光像聲音一樣具有直線傳播、折射、反射、衍射等屬性，從而推出光也像聲音一樣具有波的性質(zhì)，從而提出“光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)”；伽莫夫?qū)⒙晫W(xué)中的多普勒效應(yīng)和光波中的“紅移”現(xiàn)象進(jìn)行類比，提出了“宇宙膨脹假說(shuō)”；達(dá)爾文創(chuàng)立進(jìn)化論、盧瑟福提出原子結(jié)構(gòu)的行星模型、魏格納提出大陸漂移學(xué)說(shuō)等，都使用了類比推理方法。第29頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第30頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月不僅如此，類比方法還為科學(xué)界普遍采用的模型試驗(yàn)和模型方法提供了邏輯基礎(chǔ)。類比通過(guò)對(duì)兩個(gè)或兩類對(duì)象的屬性、程式或定量計(jì)算進(jìn)行比較，做出它們之間在某些方面具有相似點(diǎn)的結(jié)論。模型試驗(yàn)和模型方法是以模型和原型之間的相似性為根據(jù)對(duì)原型和模型進(jìn)行類比的。模型試驗(yàn)以類比這種方法為基礎(chǔ)，它把模型上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果回推到原型上去，從而形成關(guān)于研究對(duì)象的若干推論和結(jié)論。類比方法是模型試驗(yàn)、模型方法以至模擬方法的邏輯基礎(chǔ)。第31頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月例如，在現(xiàn)代科學(xué)工程技術(shù)中人們利用模型試驗(yàn)來(lái)研制新型飛機(jī)（風(fēng)洞試驗(yàn)）、通訊衛(wèi)星、設(shè)計(jì)水利電力工程、防震高層建筑等等，都是根據(jù)模型與原型的共同屬性（相似的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與相似的外部結(jié)構(gòu)），以模型試驗(yàn)的性能來(lái)推斷原型的性能。生態(tài)學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)

飛機(jī)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)汽車風(fēng)洞試驗(yàn)第32頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月“電子蛙眼”就是研究能跟蹤飛蟲(chóng)的非常完善的蛙眼而設(shè)計(jì)出的能跟蹤天上的飛機(jī)、衛(wèi)星的技術(shù)仿生系統(tǒng)。科學(xué)家還根據(jù)蒼蠅翅膀后長(zhǎng)著叫做楫翅的平衡棒的導(dǎo)航原理，研制成一種小巧的新型導(dǎo)航儀器——“振動(dòng)陀螺儀”，以此保持飛機(jī)、火箭飛行的穩(wěn)定性。仿生學(xué)（模仿鳥(niǎo)類）

人類仿生的行為

昆蟲(chóng)與仿生

開(kāi)水壺的啟示讓瓦特發(fā)明火車

蒼蠅與宇宙飛船

電子蛙眼第33頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第34頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月類比推理具有邏輯性和直覺(jué)性的雙重特征。首先，它是歸納和演繹的簡(jiǎn)并縮合的過(guò)程。歸納-演繹-歸納。其次，直覺(jué)的心理過(guò)程。第35頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第二節(jié)科學(xué)技術(shù)研究的創(chuàng)新思維方法一、抽象思維與形象思維1．抽象思維以概念為基本要素，是在概念及其判斷的基礎(chǔ)上進(jìn)行的推理。它通常是線性的。2．形象思維以意象（imagery）為基本要素，是在意象及其聯(lián)想（想象）和典型化的基礎(chǔ)上進(jìn)行的推理。它通常是非線性的、并行的。第36頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月善于掌握和運(yùn)用抽象思維方法，決定著科學(xué)家能把經(jīng)驗(yàn)層次的認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。例如：丹麥天文學(xué)家第谷·布拉赫竭盡大半生精力從事天文觀測(cè)，獲得了極為豐富而精確的事實(shí)材料，這當(dāng)然已是科學(xué)史上的重要貢獻(xiàn)。但他卻未能對(duì)這些材料進(jìn)行科學(xué)抽象的加工制作，而是停留于經(jīng)驗(yàn)層次的認(rèn)識(shí)上，而德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒主要以第谷所搜集和積累的經(jīng)驗(yàn)材料為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮了科學(xué)抽象方法的功能，概括出了行星運(yùn)動(dòng)三定律。第谷·布拉赫開(kāi)普勒

第37頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月形象思維對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)具有重要的意義。例如法拉第時(shí)代人們受超距作用的影響認(rèn)為電力、磁力和重力一樣是一種瞬時(shí)的超距作用力，法拉第認(rèn)為這種超距作用與電磁感應(yīng)的鐵屑形成美麗的曲線，就設(shè)想電荷或磁之間的空間中充滿著一種有傳遞力作用的媒質(zhì)，它們可以傳遞運(yùn)動(dòng)本身不轉(zhuǎn)移，猶如聲波，水波那樣。并由曲線的形狀猜測(cè)他們是像膠皮管那樣的東西，縱向收縮，橫向排斥；他們?cè)趦蓚€(gè)符號(hào)相反的磁極或電荷之間收縮，把刺激或電荷拉在一起，而在相同的刺激或電荷之間，這種膠皮管就把磁極或電荷推開(kāi)。由此得出了電力線和磁力線的想法，從而運(yùn)用形象思維建立了電磁“力場(chǎng)”的圖像和概念，說(shuō)明電荷磁力的作用決非超距作用，力的大小和方向與周圍介質(zhì)有關(guān)，用清晰的形象思維在實(shí)驗(yàn)的配合下，在缺乏數(shù)學(xué)計(jì)算工具和證明的情況下，提出了19世紀(jì)科學(xué)上最重大的發(fā)現(xiàn)——場(chǎng)。第38頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月在科學(xué)思維中，抽象思維和形象思維是相互補(bǔ)充、相互滲透、相互促進(jìn)的。在邏輯方法還走不通的地方，科學(xué)就要用非邏輯方法開(kāi)辟新的道路；非邏輯方法打開(kāi)通路后，又必須及時(shí)地在從舊認(rèn)識(shí)到新認(rèn)識(shí)之間的“深淵”上架起“邏輯的橋梁”。第39頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月二、發(fā)散思維與收斂思維

1．發(fā)散思維（divergentthinking或稱“求異思維”）：在解決問(wèn)題時(shí)，思維能不拘一格地從僅有的信息中盡可能擴(kuò)展開(kāi)去，朝著各種方向去探尋各種不同的解決途徑和答案。它的特點(diǎn)是流暢性、靈活性和獨(dú)特性。第40頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第41頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月2．收斂思維（convergentthinking或稱“輻合思維”、“求同思維”)：在解決問(wèn)題的過(guò)程中，思維能盡可能利用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，把眾多的信息逐步引導(dǎo)到條理化的邏輯系列中去，從所接受的信息中產(chǎn)生邏輯的推論。例如，洗衣機(jī)的發(fā)明就是如此，首先圍繞“洗”這個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，列出各種各樣的洗滌方法，如洗衣板搓洗、用刷子刷洗、用棒槌敲打、在河中漂洗、用流水沖洗、用腳踩洗等等，然后再進(jìn)行收斂思維，對(duì)各種洗滌方法進(jìn)行分析和綜合，充分吸收各種方法的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)條件，制訂出設(shè)計(jì)方案，然后再不斷改進(jìn)，結(jié)果成功了。第42頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月發(fā)散思維和收斂思維的優(yōu)化綜合是一切創(chuàng)造性思維的共性特征。創(chuàng)造力較高的人兼有發(fā)散思維和收斂思維兩種能力。第43頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月三、頓悟——直覺(jué)與靈感：1.直覺(jué)

直覺(jué)是在已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上不受某種固定的邏輯規(guī)則約束而直接領(lǐng)悟事物本質(zhì)，是對(duì)客觀事物的本質(zhì)特征和普遍規(guī)律的直接領(lǐng)悟的深刻理解。這種領(lǐng)悟和理解取決于經(jīng)驗(yàn)的積累，只有當(dāng)經(jīng)驗(yàn)積累達(dá)到融會(huì)貫通產(chǎn)生“共鳴”時(shí)，直覺(jué)的領(lǐng)悟和理解才能發(fā)生。第44頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第45頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月科學(xué)史中一個(gè)關(guān)于直覺(jué)的典型例子來(lái)自美國(guó)著名的女遺傳學(xué)家麥克林托克。她在大量觀察和深思的基礎(chǔ)上，憑借直覺(jué)得出了玉米籽粒的顏色發(fā)生變化的原因:在玉米籽粒發(fā)育的過(guò)程中，某些基因在染色體上或者染色體間“跳躍”而移動(dòng)位置，使得控制顏色的基因表達(dá)發(fā)生了改變。不過(guò)麥克林托克無(wú)法清晰地說(shuō)明自己的思維過(guò)程，而且也沒(méi)有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，因此當(dāng)她1951年首次提出“轉(zhuǎn)座子”這一概念時(shí)并未被接受。隨著科學(xué)研究的進(jìn)展，1967年第一個(gè)有實(shí)驗(yàn)證據(jù)的轉(zhuǎn)座子在大腸桿菌中被發(fā)現(xiàn)了，研究還表明其他物種的基因組中葉存在有轉(zhuǎn)座子。麥克林托克的貢獻(xiàn)終于在70年代得到了廣泛的承認(rèn)，并且獲得了1983年的諾貝爾獎(jiǎng)。麥克林托克第46頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月2.靈感靈感是主體對(duì)反復(fù)思考而尚未解決的問(wèn)題，因某種偶然因素或潛意識(shí)信息啟發(fā)而得到突然頓悟的心理狀態(tài)。它在本質(zhì)上是認(rèn)識(shí)過(guò)程中的需要誘發(fā)的心靈受激感應(yīng)活動(dòng)。靈感的基本特征：發(fā)生的突發(fā)性（隨機(jī)性）、顯現(xiàn)的瞬時(shí)性、認(rèn)識(shí)成果的突破性、常伴有情感的波動(dòng)。第47頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月靈感在科學(xué)創(chuàng)造中具有重要作用：它能使人們?cè)谒季S的困境中突然領(lǐng)悟到問(wèn)題的癥結(jié)或本質(zhì)；也能使人們產(chǎn)生意想不到的創(chuàng)造性設(shè)想，為創(chuàng)造者提供富有啟發(fā)的解題線索,或溝通發(fā)明思路，或涌現(xiàn)新穎的創(chuàng)造方案，或指出全新的探索方向。凱庫(kù)勒發(fā)現(xiàn)苯環(huán)的故事.doc第48頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第49頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月

一、數(shù)學(xué)思維方法1.數(shù)學(xué)方法及其特點(diǎn)所謂數(shù)學(xué)方法，是指將數(shù)學(xué)成果工具化，利用數(shù)學(xué)所提供的概念、理論和規(guī)律，對(duì)客觀事物進(jìn)行量、序、形的分析、推導(dǎo)和計(jì)算，從而揭示事物內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)規(guī)律的方法。數(shù)學(xué)方法的特點(diǎn)：數(shù)學(xué)方法作為一種形式化的認(rèn)識(shí)方法和手段，具有高度的抽象性、嚴(yán)密的邏輯性、應(yīng)用的廣泛性和科學(xué)的預(yù)見(jiàn)性等特點(diǎn)。第三節(jié)

科學(xué)技術(shù)研究的數(shù)學(xué)與系統(tǒng)思維方法第50頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月2.數(shù)學(xué)方法的作用第一，數(shù)學(xué)方法為科學(xué)技術(shù)研究提供簡(jiǎn)潔精確的形式化語(yǔ)言。例如量子力學(xué)的產(chǎn)生就是一個(gè)很好的例子。1923年，在德布羅意提出物質(zhì)波的假說(shuō)以后，人們更清楚地認(rèn)識(shí)到量子論的研究對(duì)象就是具有波粒二象性的微觀粒子。由于微觀粒子與古典粒子具有本質(zhì)得不同，他不服從古典粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此，尋找微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并把這個(gè)規(guī)律用精確的數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來(lái)，便成為量子論能否繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性問(wèn)題。第51頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第二，為科學(xué)研究提供數(shù)學(xué)分析和計(jì)算方法。例如，17世紀(jì)牛頓、布萊尼茨創(chuàng)立的微積分學(xué)，提供了研究函數(shù)變化與積累的數(shù)學(xué)方法，促進(jìn)了力學(xué)和物理學(xué)的迅速發(fā)展。另外，英國(guó)科學(xué)家狄拉克在推導(dǎo)電子方程時(shí)發(fā)現(xiàn)，除了負(fù)電子外還應(yīng)有正電子。他證實(shí)了狄拉克方程的預(yù)言是正確的。以上說(shuō)明數(shù)學(xué)對(duì)電子學(xué)的發(fā)展有著重大預(yù)示的作用。第52頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第三，為科學(xué)研究提供邏輯推理和證明工具。例如，20世紀(jì)初物理學(xué)的兩大成果——相對(duì)論和量子力學(xué)的產(chǎn)生，除物理學(xué)本身的原因外，在很大程度上也得力于新的數(shù)學(xué)工具——非歐幾何與希爾伯特空間的運(yùn)用和數(shù)學(xué)邏輯推理。所以他們的很多結(jié)論都先于科學(xué)觀測(cè)與實(shí)驗(yàn)證明，成為著名的科學(xué)預(yù)見(jiàn)。在這里，數(shù)學(xué)作為“辯證的輔助工具和表現(xiàn)方式”得到了充分的體現(xiàn)。第53頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月3.數(shù)學(xué)模型方法所謂數(shù)學(xué)模型方法，是指對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行量的分析、推導(dǎo)與演算，用數(shù)學(xué)形式來(lái)表述事物的狀態(tài)、關(guān)系和過(guò)程的科學(xué)方法。數(shù)學(xué)模型方法是通過(guò)建立和求解數(shù)學(xué)模型的途徑來(lái)發(fā)揮其功能的。其基本程序?yàn)椋海?）把觀察實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際問(wèn)題提煉為數(shù)學(xué)問(wèn)題，即把研究對(duì)象的各個(gè)主要因素轉(zhuǎn)化為可測(cè)定的基本量；（2）分析各基本量的變化及相互關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型；（3）進(jìn)行數(shù)學(xué)的運(yùn)算和推導(dǎo)，找出數(shù)學(xué)解；（4）對(duì)結(jié)果做出符合實(shí)際的解釋。第54頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月數(shù)學(xué)模型方法有極廣泛的應(yīng)用和重要作用。首先，可以精煉和確切地把握事物的本質(zhì)。主要表現(xiàn)在數(shù)學(xué)模型和運(yùn)用數(shù)學(xué)模型的量的推演上。例如，伽利略所建立的自由落體定律數(shù)學(xué)模型S=1/2gt2和牛頓所建立的萬(wàn)有引力定律的數(shù)學(xué)模型P=G·m1m2/r2,把許多豐富而深刻的科學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)明完美地表達(dá)了出來(lái)，這是只用自然語(yǔ)言不易表達(dá)的。再如，忽略電感和電容，可以用P=(V02/R)cos2wt來(lái)表示交流電路中的功率，這個(gè)數(shù)學(xué)模型的科學(xué)意義是明確和嚴(yán)格的，但幾乎無(wú)法用自然語(yǔ)言講清楚。第55頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月其次，有助于人們做出科學(xué)預(yù)言，發(fā)現(xiàn)新事實(shí)，新規(guī)律。例如，法國(guó)天文學(xué)家勒維烈“發(fā)現(xiàn)”海王星，首先不是來(lái)自天文觀測(cè)而是依據(jù)量的演繹用筆算出來(lái)的。他運(yùn)用萬(wàn)有引力的數(shù)學(xué)模型對(duì)天王星的攝動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了復(fù)雜的計(jì)算，推斷出在某個(gè)位置上必定會(huì)有一顆未知的行星，爾后才經(jīng)天文天的搜索得到證實(shí)。再如，門捷列夫發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素周期律及對(duì)某些化學(xué)元素的科學(xué)預(yù)見(jiàn)，也表明了數(shù)學(xué)分析和量的演繹的功能。第56頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月再次，幫助思維推演出科學(xué)假說(shuō)，離開(kāi)了數(shù)學(xué)模型方法，理論思維是走不遠(yuǎn)的。例如，相對(duì)論的建立與“以太說(shuō)”的邏輯矛盾相關(guān)，導(dǎo)致量子論假說(shuō)產(chǎn)生的“紫外光災(zāi)難”乃是一種尖銳的邏輯矛盾——根據(jù)瑞利-金斯公式，當(dāng)輻射的波長(zhǎng)無(wú)限小時(shí)可以獲得無(wú)限大的能量。正是為了消除這個(gè)矛盾，普朗克才運(yùn)用數(shù)學(xué)內(nèi)插法提出新的輻射公式，并在此基礎(chǔ)上形成了與能量連續(xù)性觀念根本不同的假說(shuō)，突破了經(jīng)典物理學(xué)的概念框架。第57頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月總之，數(shù)學(xué)方法體現(xiàn)為一種抽象思維的力量，日益受到人們的重視，離開(kāi)了這種抽象的認(rèn)識(shí)手段，理論研究是走不遠(yuǎn)的。恩格斯指出：“數(shù)學(xué)：辯證的輔助工具和表現(xiàn)方式?！眲虼髮W(xué)的數(shù)學(xué)橋第58頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月二、系統(tǒng)思維方法1.系統(tǒng)方法及其基本原則系統(tǒng)方法是將所要研究的對(duì)象作為一個(gè)系統(tǒng)整體，著重從研究系統(tǒng)的整體與要素、要素與要素、要素與環(huán)境的相互關(guān)系、相互作用中，綜合地、定量地考察對(duì)象，以達(dá)到全面、精確地把握對(duì)象，并對(duì)問(wèn)題作出最佳處理的方法。第59頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月系統(tǒng)方法的基本原則：第一，整體性原則。基于要素對(duì)系統(tǒng)的非加和性關(guān)系和要素與要素的相干性、協(xié)同性關(guān)系；研究系統(tǒng)時(shí)，從整體出發(fā)，立足于整體進(jìn)行分析。第二，動(dòng)態(tài)性原則。系統(tǒng)方法把系統(tǒng)看成是動(dòng)態(tài)的“活系統(tǒng)”，隨時(shí)間箭頭而演化。因此，在研究系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)把系統(tǒng)發(fā)展的各個(gè)階段統(tǒng)一加以研究，以把握其過(guò)程和未來(lái)趨勢(shì)。第三，最優(yōu)化原則。是系統(tǒng)方法的目的和要求。這一原則要求在研究解決問(wèn)題時(shí)，統(tǒng)籌兼顧，多中擇優(yōu)。第四，模型化原則。即將真實(shí)系統(tǒng)模型化，作成放大或放小的實(shí)物模型或理論模型、數(shù)學(xué)模型、符號(hào)模型等。使模型的形式和尺度符合人的需要和可能，適合人的選擇。第60頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月2.系統(tǒng)方法的一般步驟（霍爾三維結(jié)構(gòu)）：邏輯椎、知識(shí)錐、時(shí)間錐?；魻柸S結(jié)構(gòu)圖示第61頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月3.系統(tǒng)方法的作用第一，系統(tǒng)方法是研究與處理復(fù)雜系統(tǒng)的有效工具。第二，系統(tǒng)方法為科學(xué)思維提供了新的思維模式。第三，系統(tǒng)方法為人們提供了制定系統(tǒng)最佳方案以實(shí)行優(yōu)化組合的優(yōu)化管理手段。第62頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月都江堰水利工程由創(chuàng)建時(shí)的魚(yú)嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口引水口三大主體工程和百丈堤、人字堤等附屬工程構(gòu)成?？茖W(xué)地解決了江水自動(dòng)分流、自動(dòng)排沙、控制進(jìn)水量等問(wèn)題，消除了水患，使川西平原成為“水旱從人”的“天府之國(guó)”。兩千多年來(lái)，一直發(fā)揮著防洪灌溉作用。截至1998年，都江堰灌溉范圍已達(dá)40余縣，灌溉面積達(dá)到66.87萬(wàn)公頃。例：系統(tǒng)工程的典范——都江堰水利工程第63頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第64頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第四節(jié)科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的方法一、科學(xué)實(shí)踐的方法二、技術(shù)活動(dòng)的方法第65頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月一、科學(xué)實(shí)踐的方法

在現(xiàn)代的科學(xué)研究條件下，一個(gè)相對(duì)完整的研究過(guò)程主要包括以下環(huán)節(jié)：確定科研選題、獲取科學(xué)事實(shí)、進(jìn)行思維加工、實(shí)踐檢驗(yàn)論證和建立理論體系?？茖W(xué)觀察和科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)實(shí)踐的基本形式，也是獲取科學(xué)事實(shí)最基本、最普遍的方法。第66頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月（一）科學(xué)觀察1．科學(xué)觀察：就是在一定理論思維指導(dǎo)下，通過(guò)感官或借助科學(xué)儀器，在自然發(fā)生的條件下有目的、有計(jì)劃地感知研究對(duì)象，以獲取科學(xué)事實(shí)。2．科學(xué)觀察分為直接觀察和間接觀察（通過(guò)儀器等）。后者能提供更準(zhǔn)確的觀測(cè)結(jié)果。第67頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月直接觀察有其局限性：（1）范圍有限（2）靈敏度不固定（3）反應(yīng)速度有限。直接觀察發(fā)展到間接觀察，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然。儀器在觀察中具有十分重要的作用：（1）擴(kuò)大了感覺(jué)范圍（2）排除了感官的錯(cuò)覺(jué)（3）提供了可靠的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（4）提供了準(zhǔn)確的記錄手段第68頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月3．科學(xué)觀察在科學(xué)研究中具有重要作用第一，科學(xué)觀察是獲取科學(xué)事實(shí)的一種重要手段，它為科學(xué)假說(shuō)的提出和科學(xué)理論的形成提供第一手原始材料；為驗(yàn)證科學(xué)假說(shuō)和理論提供事實(shí)根據(jù)。李時(shí)珍的《本草綱目》，達(dá)爾文的《物種起源》。1916年，英國(guó)物理學(xué)家愛(ài)丁頓在日全食觀測(cè)到星光在太陽(yáng)附近發(fā)生彎曲的事實(shí)，為廣義相對(duì)論提供了有利的證據(jù)，就說(shuō)明觀察的檢驗(yàn)作用的著名實(shí)力之一。第69頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第70頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第71頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月空間彎曲引力探測(cè)器B星光在太陽(yáng)引力場(chǎng)中彎曲Spacetime球球換明顯的太陽(yáng)，地球第72頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月1915年愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論發(fā)表，并計(jì)算出星光在穿過(guò)太陽(yáng)附近時(shí)所產(chǎn)生的偏折角度為1.75角秒。這就是廣義相對(duì)論的“光線偏折”的預(yù)言?？茖W(xué)家對(duì)愛(ài)因斯坦預(yù)言的反應(yīng)是很不相同的，相信的少，懷疑和反對(duì)的多。愛(ài)因斯坦雖然對(duì)自己的理論信心百倍，但怎樣才能被廣泛接受呢？唯一的辦法是用觀測(cè)來(lái)證實(shí)，即在日全食的時(shí)候觀測(cè)太陽(yáng)周邊的恒星位置，大家都期待著盡快看到觀測(cè)結(jié)果。從1912年起到1922年十年期間，天文學(xué)家進(jìn)行了很多次日食觀測(cè)，并不是一帆風(fēng)順。其中最為成功的是英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓領(lǐng)導(dǎo)的1919年在非洲普林西比島的日食觀測(cè)。第73頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月

1915年愛(ài)因斯坦又完成廣義相對(duì)論，非常完美地把相對(duì)論理論推廣到普遍的情況。但是，其觀念之新，數(shù)學(xué)方法之難，讓人們難以理解。當(dāng)時(shí)，牛頓的萬(wàn)有引力理論已經(jīng)深入到物理學(xué)和天文學(xué)的各個(gè)研究領(lǐng)域，被認(rèn)為是正確無(wú)誤的?？墒?，廣義相對(duì)論卻認(rèn)為，萬(wàn)有引力不是一般的力，而是時(shí)空彎曲的表現(xiàn)。比如牛頓力學(xué)認(rèn)為月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)是因?yàn)樵虑蚴艿降厍蛞Φ奈?，但廣義相對(duì)論則認(rèn)為是地球的質(zhì)量扭曲了附近的時(shí)空，月球在彎曲時(shí)空以最自然的方式運(yùn)行，走出了一條繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的曲線。就如火車沿鐵軌運(yùn)行一樣，當(dāng)鐵軌變彎曲后，火車自然沿彎曲的鐵軌運(yùn)行。這種全新的觀念，不僅很難被普通人所理解，當(dāng)時(shí)連很多物理學(xué)家都加以反對(duì)。第74頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月為了證明廣義相對(duì)論的正確，愛(ài)因斯坦求助于天文學(xué)觀測(cè)，提出了三個(gè)可以用天文學(xué)觀測(cè)來(lái)驗(yàn)證的廣義相對(duì)論效應(yīng)。首先愛(ài)因斯坦用廣義相對(duì)論解決了長(zhǎng)期懸而未解的水星近日點(diǎn)附加進(jìn)動(dòng)問(wèn)題，計(jì)算結(jié)果與觀測(cè)符合得很好；第二個(gè)效應(yīng)是預(yù)言了光線在太陽(yáng)引力場(chǎng)中會(huì)彎曲；第三個(gè)是預(yù)言恒星發(fā)出的光譜譜線由于強(qiáng)大引力的作用會(huì)使其波長(zhǎng)變長(zhǎng)，也就是發(fā)生引力紅移。果然，經(jīng)過(guò)科學(xué)家們的努力，愛(ài)因斯坦的這幾個(gè)預(yù)言都得到了驗(yàn)證，廣義相對(duì)論也成為一門新興的學(xué)科。愛(ài)丁頓是當(dāng)時(shí)深知廣義相對(duì)論偉大意義的少數(shù)科學(xué)家之一，成為用天文觀測(cè)驗(yàn)證廣義相對(duì)論最成功的科學(xué)家。第75頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月日食觀測(cè)和星光彎曲的驗(yàn)證原理怎樣才能證實(shí)恒星發(fā)出的光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近會(huì)發(fā)生偏折呢？我們觀測(cè)恒星的光學(xué)輻射都是在夜晚，原因是要避開(kāi)太陽(yáng)耀眼的光芒，因此不可能觀測(cè)來(lái)自太陽(yáng)方向的恒星的輻射。只有在日全食的食既至生光的短暫期間，當(dāng)月球把太陽(yáng)圓面完全遮擋的時(shí)候，來(lái)自太陽(yáng)方向的恒星才可能被觀測(cè)到。但它因?yàn)樘?yáng)引力場(chǎng)的影響而偏離了實(shí)際恒星位置(即夜晚的位置)。這個(gè)位置偏離很小。第76頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月由于地球公轉(zhuǎn)引起太陽(yáng)在天球上的視位置有一個(gè)周年運(yùn)動(dòng)，即每天的同一時(shí)刻太陽(yáng)在星空背景上的視位置都不同，要移動(dòng)差不多一度，全年正好移動(dòng)一周。所以，白天出現(xiàn)在太陽(yáng)背后的星空，幾個(gè)月前或幾個(gè)月后，將在夜間出現(xiàn)。因此在幾個(gè)月后可以拍下日食時(shí)觀測(cè)的天區(qū)。對(duì)比日食時(shí)拍下的太陽(yáng)背后的星空和太陽(yáng)不存在時(shí)的同一星空照片，就可以測(cè)量出恒星位置的偏離。第77頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月雖然在同一個(gè)地點(diǎn)看到日全食的機(jī)會(huì)很少，但是就全地球來(lái)說(shuō)，大致每三年可以發(fā)生兩次日全食，因此天文學(xué)家有不算太少的機(jī)會(huì)驗(yàn)證星光是否會(huì)因太陽(yáng)的影響而彎曲。在愛(ài)因斯坦這個(gè)預(yù)言提出以前，天文學(xué)家已經(jīng)進(jìn)行過(guò)很多次的日全食觀測(cè)，留下了不少日全食時(shí)拍下的太陽(yáng)方向的星空照片，這些照片就像在夜晚拍攝的天空照片一樣。一些學(xué)者利用過(guò)去的日食期間拍到的恒星位置來(lái)尋找恒星的光線偏折的證據(jù)，結(jié)果很不理想，不能明確地支持愛(ài)因斯坦預(yù)言的光線偏折理論。當(dāng)時(shí)懷疑廣義相對(duì)論的學(xué)者比較多，他們就匆忙下結(jié)論說(shuō)，觀測(cè)并不支持愛(ài)因斯坦的預(yù)言。其實(shí)，以往的日食觀測(cè)資料是不適宜用來(lái)檢驗(yàn)的，因?yàn)槿帐秤^測(cè)時(shí)要使望遠(yuǎn)鏡跟著太陽(yáng)走，而不是跟蹤要觀測(cè)的恒星。由于太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)和恒星的視運(yùn)動(dòng)速度稍有差別，導(dǎo)致日食時(shí)拍下的照片上恒星的圖像比較模糊，不可能給出精確的位置。第78頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月早期的日食驗(yàn)證實(shí)驗(yàn).早在1912年10月在南美洲北部有一次日全食，阿根廷Córdoba天文臺(tái)準(zhǔn)備觀測(cè)恒星的光線偏折，但是不巧，日食當(dāng)天，陰云密布。之后，第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，從1914年8月開(kāi)始到1918年11月結(jié)束，歷時(shí)四年零三個(gè)月。這一期間，天文學(xué)家仍然積極組織日食觀測(cè)，希望驗(yàn)證或否定愛(ài)因斯坦理論。

1914年8月東歐的日食是一次很好的機(jī)會(huì)，這次日食帶是從東歐的西北到東南。年輕的德國(guó)天文學(xué)家ErwinFreundlich，決定再作嘗試，驗(yàn)證愛(ài)因斯坦理論。首先是遇到嚴(yán)重的經(jīng)費(fèi)上的困難，驚動(dòng)了愛(ài)因斯坦。愛(ài)因斯坦提供自己的并不富余的經(jīng)費(fèi)，F(xiàn)reundlich又與其他國(guó)家的天文學(xué)家聯(lián)系，尋求合作，以取得經(jīng)費(fèi)上的支持。他得到唯一的支持來(lái)自美國(guó)天文學(xué)家坎普貝爾(Campbell)和美國(guó)里克天文臺(tái)組成的觀測(cè)隊(duì)。后來(lái)，柏林科學(xué)院也提供額外的經(jīng)費(fèi)支持。日食預(yù)期發(fā)生在8月21日，德、美日食觀測(cè)隊(duì)選擇俄羅斯靠近基輔的地方扎營(yíng)。不幸的是，1914年8月1日，德國(guó)決定向俄國(guó)宣戰(zhàn)，這些觀測(cè)日食的德國(guó)天文學(xué)家成為俄國(guó)人的戰(zhàn)俘。俄國(guó)把年長(zhǎng)的天文學(xué)家強(qiáng)制驅(qū)逐出境，而把年輕隊(duì)員投入戰(zhàn)俘營(yíng)。雖然俄國(guó)允許美國(guó)天文學(xué)家留下來(lái)觀測(cè)日食，但是天公不作美，日食那天烏云密布。坎普貝爾后來(lái)寫(xiě)道，我第一次感覺(jué)到，云彩讓觀測(cè)日食的天文學(xué)家如此的失望。

1918年6月美國(guó)的日食又給天文學(xué)家一次機(jī)會(huì)，還是因?yàn)槭茉撇实挠绊懀财肇悹柕挠^測(cè)隊(duì)只獲得很少的照片，資料處理結(jié)果表明，不能證實(shí)愛(ài)因斯坦的光線偏折，這使懷疑愛(ài)因斯坦理論的人，包括坎普貝爾非常高興。第79頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月亞瑟?斯坦利?愛(ài)丁頓爵士是英國(guó)著名的天文學(xué)家、物理學(xué)家，1882年12月28日生于肯德?tīng)枺?944年11月22日去世。他16歲時(shí)即考進(jìn)曼徹斯特大學(xué)前身的歐文學(xué)院，23歲畢業(yè)于劍橋大學(xué)三一學(xué)院，1906年到格林尼治天文臺(tái)工作，1913年任劍橋大學(xué)天文學(xué)教授，1914年后兼任該校天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)。愛(ài)丁頓和1919年日全食觀測(cè)第80頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月在第一次世界大戰(zhàn)期間，英國(guó)人并不太清楚德國(guó)的科學(xué)進(jìn)展，愛(ài)丁頓在1919年寫(xiě)了“重力的相對(duì)理論報(bào)導(dǎo)”，第一次向英語(yǔ)世界介紹了愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論理論。

1920年，愛(ài)丁頓把愛(ài)因斯坦著名的質(zhì)能關(guān)系應(yīng)用于恒星能源的研究，提出太陽(yáng)的能量來(lái)源于太陽(yáng)內(nèi)部的原子核反應(yīng)。1923年他出版了《相對(duì)論的數(shù)學(xué)原理》一書(shū)，該書(shū)被愛(ài)因斯坦譽(yù)為該領(lǐng)域的最佳作品之一。愛(ài)丁頓博學(xué)多才，天文、物理和數(shù)學(xué)門門精通，出類拔萃，先后擔(dān)任英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、英國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、英國(guó)數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)尤其在天文學(xué)方面的貢獻(xiàn)更突出，從1938到去世的1944年擔(dān)任國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)主席之職。第81頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月

1915年，愛(ài)因斯坦在柏林科學(xué)院宣布他的廣義相對(duì)論時(shí)，英國(guó)和德國(guó)正處于戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)，無(wú)法向英國(guó)同行交流和討論。愛(ài)因斯坦輾轉(zhuǎn)托人將論文送到當(dāng)時(shí)擔(dān)任英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)秘書(shū)的愛(ài)丁頓手中。在愛(ài)因斯坦眼里，以愛(ài)丁頓的學(xué)識(shí)和水平是能夠理解、支持廣義相對(duì)論的。果然，不出愛(ài)因斯坦所料，愛(ài)丁頓很快就成為當(dāng)時(shí)國(guó)際上真正理解相對(duì)論的少數(shù)科學(xué)家之一。當(dāng)時(shí)有一個(gè)傳說(shuō)：有記者問(wèn)愛(ài)丁頓說(shuō)是否全世界只有三個(gè)人真正懂得相對(duì)論，愛(ài)丁頓回答“誰(shuí)是第三個(gè)人？”第82頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月愛(ài)丁頓本人深信廣義相對(duì)論的正確的，但是，當(dāng)時(shí)有非常多的學(xué)者不相信，最好的辦法只能是用實(shí)實(shí)在在的觀測(cè)事實(shí)向世人證明廣義相對(duì)論的正確性。愛(ài)丁頓對(duì)1919年的日食特別重視。由于第一次世界大戰(zhàn)英國(guó)和德國(guó)是交戰(zhàn)的雙方，在一段時(shí)間里，英國(guó)人強(qiáng)烈反對(duì)德國(guó)的一切，而愛(ài)丁頓是一位和平主義者，他拒絕參戰(zhàn)，但樂(lè)意自愿地幫助那些受難的平民。他由于和平主義觀點(diǎn)而受到激烈的攻擊，被當(dāng)局視為要被監(jiān)視甚至關(guān)押的對(duì)象。他深感由他出面申請(qǐng)1919年的日食觀測(cè)是不合時(shí)宜的。第83頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月這時(shí)，英國(guó)天文學(xué)家戴森(Dyson)提出一個(gè)組織日食觀測(cè)隊(duì)的計(jì)劃。他指出，1919年的日食提供給英國(guó)天文學(xué)家一個(gè)檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦理論正確與否的理想機(jī)會(huì)，在這次日食時(shí)，太陽(yáng)將接近畢星團(tuán)(Hyades)中的比較亮的恒星。毫無(wú)疑問(wèn)，這是愛(ài)丁頓的促進(jìn)的結(jié)果。戴森也是一位著名的天文學(xué)家，1889年畢業(yè)于劍橋?qū)W院，終生在英國(guó)皇家天文臺(tái)工作(格林尼治和愛(ài)丁堡天文臺(tái))，他參加過(guò)自1900年以來(lái)的多次日食觀測(cè)，是具有十分豐富的觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)。政府批準(zhǔn)了他的申請(qǐng)，并通知愛(ài)丁頓，不管他是否愿意，他必須參加戴森的日食觀測(cè)隊(duì)，這是對(duì)愛(ài)丁頓堅(jiān)持和平主義觀點(diǎn)的“懲罰”。愛(ài)丁頓喜出望外，忠實(shí)地執(zhí)行這個(gè)“最后通牒”。按照計(jì)劃，英國(guó)派出兩支日食觀測(cè)隊(duì)，一支到南美洲巴西的索貝瑞爾(Sobral)，由戴森親自領(lǐng)隊(duì)；一支到非洲西岸的普林西比島(Principe)，由愛(ài)丁頓領(lǐng)導(dǎo)。觀測(cè)隊(duì)各攜帶一臺(tái)33厘米口徑的天體照像儀，巴西觀測(cè)隊(duì)還多帶了一臺(tái)10厘米口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。第84頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月

1919年5月29日的日食,始于智利和秘魯?shù)慕尤捞帲竭^(guò)南美，經(jīng)過(guò)大西洋，然后到非洲的中部。都離赤道不遠(yuǎn)。但是，全食延續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的地方是在大西洋中，離利比里亞海岸幾百公里的地方。雖然戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)在1918年11月結(jié)束，但一切都很混亂。觀測(cè)隊(duì)必須提前到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)做各種準(zhǔn)備。旅游部門提醒，到普林西比島最好的時(shí)間是6月到9月，其他時(shí)間都是悶熱。愛(ài)丁頓觀測(cè)隊(duì)于1919年4月下旬到達(dá)普林西比島，在悶熱天氣、暴雨襲擊和蚊蟲(chóng)叮咬的困難條件下做各種各樣的準(zhǔn)備工作。一切的準(zhǔn)備就為了那下午2：15開(kāi)始的5分鐘的觀測(cè)。第85頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月在至關(guān)緊要的日食當(dāng)天，普林西比島的早上還是風(fēng)雨交加，但到日食時(shí)卻變得風(fēng)和日麗，愛(ài)丁頓拍了多張照片，但僅有2張顯示出恒星的像。巴西的索貝瑞爾天氣很好，用天體照像儀拍了19張照片，用小望遠(yuǎn)鏡拍了8張。但是，天體照像儀出了問(wèn)題，焦點(diǎn)嚴(yán)重的改變了，導(dǎo)致星像模糊，降低了恒星位置的精確度。在理想的情況下，預(yù)言的相對(duì)論效應(yīng)僅導(dǎo)致在照像底片上1/60毫米的位移，只有恒星圖像直徑的1/4。小望遠(yuǎn)鏡拍的照片倒是很清楚銳利，但是尺度更小。第86頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月名聲鵲起：愛(ài)因斯坦理論被證實(shí)幾個(gè)月后，觀測(cè)隊(duì)回到英國(guó)。3個(gè)觀測(cè)設(shè)備的觀測(cè)資料處理的結(jié)果并不完全相同。在普林西比觀測(cè)的照片的結(jié)果是平均為1.61±0.30角秒,巴西的天體照像儀的結(jié)果是0.93角秒,小的望遠(yuǎn)鏡的照片的結(jié)果是1.98±0.12角秒。愛(ài)丁頓思考這些不完全一樣的觀測(cè)結(jié)果，都與愛(ài)因斯坦理論1.75角秒的預(yù)言不完全相同。小望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)比較大，可以給出更精確的測(cè)量結(jié)果，因?yàn)樾枪馄鄣某潭入S恒星距離太陽(yáng)邊緣遠(yuǎn)近而變化。相對(duì)論效應(yīng)的確認(rèn)需要非常精確的測(cè)量.第87頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月愛(ài)丁頓與戴森多次討論后，對(duì)3個(gè)觀測(cè)結(jié)果的重要性給出評(píng)判，用加權(quán)平均的方法給出偏離1.64角秒的結(jié)果，與愛(ài)因斯坦的預(yù)言很接近。愛(ài)因斯坦得知日食觀測(cè)的結(jié)果，迅速給病中的母親報(bào)告英國(guó)日食觀測(cè)隊(duì)證實(shí)了光線經(jīng)過(guò)太陽(yáng)時(shí)發(fā)生了偏離的好消息，并說(shuō)，“我從來(lái)沒(méi)有想過(guò)會(huì)是別的結(jié)果”。1919年11月戴森教授在皇家學(xué)會(huì)和皇家天文學(xué)會(huì)上宣布：觀測(cè)結(jié)果支持愛(ài)因斯坦的理論。倫敦《泰晤士報(bào)》于11月7日發(fā)出頭版頭條新聞“科學(xué)革命：牛頓的思想被推翻?！钡牵€是有不少人懷疑他們發(fā)表的結(jié)果，甚至散布發(fā)表的日食觀測(cè)結(jié)果是“經(jīng)過(guò)愛(ài)丁頓的烹調(diào)”。為此，戴森公開(kāi)了原始底片的拷貝。第88頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月在對(duì)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論持懷疑和反對(duì)的天文學(xué)家中，美國(guó)坎普貝爾教授最有代表性。但他是一位相信“觀測(cè)事實(shí)是判斷理論是否正確的”的科學(xué)家，參加過(guò)多次以檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦理論為目的的日食觀測(cè)，他的懷疑也是因?yàn)樗约簺](méi)有找到“證據(jù)”。1922年，他又一次為觀測(cè)日食來(lái)到澳大利亞，周密地準(zhǔn)備使觀測(cè)精度有了提高。得到了1.72±0.11角秒的結(jié)果?？财肇悹栐?jīng)公開(kāi)表示，愛(ài)因斯坦理論是錯(cuò)誤的，但是當(dāng)他的觀測(cè)結(jié)果證實(shí)了愛(ài)因斯坦理論的正確性，立刻承認(rèn)他的過(guò)失，決不再反對(duì)廣義相對(duì)論了。在人們的心目中，坎普貝爾仍然是一位真正的科學(xué)家。應(yīng)該說(shuō)，愛(ài)因斯坦關(guān)于“太陽(yáng)的引力可能引起恒星光線偏折”的預(yù)言的正確性是以坎普貝爾1922年的觀測(cè)和承認(rèn)才使科學(xué)界完全信服。第89頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第90頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第二，科學(xué)觀察可導(dǎo)致新的技術(shù)發(fā)明。仿生學(xué)的研究和應(yīng)用就是在對(duì)某些生物進(jìn)行精細(xì)的科學(xué)觀察的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。仿生學(xué)第91頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月觀察的基本原則第92頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第93頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月（二）科學(xué)實(shí)驗(yàn)1.科學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)就是根據(jù)一定的科學(xué)研究目的、運(yùn)用一定的物質(zhì)手段、在人為控制或變革客觀事物的條件下獲得科學(xué)事實(shí).特性：可以簡(jiǎn)化對(duì)象。可以強(qiáng)化對(duì)象?？梢允箍腕w對(duì)象的屬性及其變化重復(fù)出現(xiàn)?？梢阅M研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，從而認(rèn)識(shí)對(duì)象的性質(zhì)。第94頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

第一，可以簡(jiǎn)化和純化研究對(duì)象。 排出偶然的、次要的因素和外界的干擾把研究對(duì)象的某種屬性或聯(lián)系的純粹的形式曾現(xiàn)出來(lái)，從而準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)研究對(duì)象。如，抽去空氣考察空氣對(duì)聲音傳播的影響。固定溫度考察壓力和體積的關(guān)系。第二，實(shí)驗(yàn)方法可以強(qiáng)化和激化研究對(duì)象，在極端的條件下揭示對(duì)象的本質(zhì)和規(guī)律。人為地使對(duì)象出于某種極端狀態(tài)，從而去研究對(duì)象。如，超高溫，超高壓，超低溫，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)在通常條件下沒(méi)有的性質(zhì)。超低溫下的超導(dǎo)現(xiàn)象。第95頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)第三，可以再現(xiàn)、加速、延緩或模擬研究對(duì)象。如，為了研究地球氣象的變化可以通過(guò)大氣模擬試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，它將距離地面幾萬(wàn)米的整個(gè)大氣層的運(yùn)動(dòng)在實(shí)驗(yàn)室模擬，大氣環(huán)流每半分鐘左右轉(zhuǎn)一圈模擬一天的氣候變化。第四，是一種經(jīng)濟(jì)可靠的認(rèn)識(shí)和變革自然的方法。第96頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月2.科學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)技術(shù)研究中的作用第一，實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)在科學(xué)認(rèn)識(shí)中得到的各種學(xué)說(shuō)觀點(diǎn)的真理性的標(biāo)準(zhǔn)。第二，實(shí)驗(yàn)是獲得新假說(shuō)、新理論的直接來(lái)源，是發(fā)展科學(xué)知識(shí)的手段。總之，實(shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)的先進(jìn)程度已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)水平、生產(chǎn)能力和綜合國(guó)力的一種標(biāo)志。第97頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第98頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月3.模擬實(shí)驗(yàn)方法方法：測(cè)量手段——定性實(shí)驗(yàn)，定量實(shí)驗(yàn) 直接實(shí)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)（物理模擬、數(shù)學(xué)模擬、功能模擬）第99頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月模擬實(shí)驗(yàn)是一種間接實(shí)驗(yàn)，即先設(shè)計(jì)出反映對(duì)象屬性的模型，然后用實(shí)驗(yàn)手段作用于模型，通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)了解原型（對(duì)象）的性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括物理模擬、數(shù)學(xué)模擬和功能模擬。物理模擬：根據(jù)相似理論，構(gòu)造出與對(duì)象相似的物理模型，通過(guò)模型實(shí)驗(yàn)了解原型變化的物理過(guò)程。第100頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第101頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月◆數(shù)學(xué)模擬：在原型與模型具有數(shù)學(xué)相似性的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)求解來(lái)研究對(duì)象性質(zhì)的一種模擬方法?！艄δ苣M：以控制論為理論基礎(chǔ)，以功能相似為目標(biāo)的模擬實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中起著重要的作用。第102頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月定性實(shí)驗(yàn)：定量試驗(yàn):是揭示或者判定實(shí)驗(yàn)對(duì)象是否具有某種屬性或因素的實(shí)驗(yàn)，如，麥克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)否定以太存在的實(shí)驗(yàn)，赫芝驗(yàn)證電磁波存在的實(shí)驗(yàn)。是可以精確測(cè)定實(shí)驗(yàn)對(duì)象的某些量值得實(shí)驗(yàn)。如，測(cè)定光速等。第103頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月（三）觀察實(shí)驗(yàn)中的重要認(rèn)識(shí)論問(wèn)題1．“觀察滲透理論” 在觀察與理論的關(guān)系問(wèn)題上，有兩種對(duì)立的觀點(diǎn)：“中性觀察”觀點(diǎn)和“觀察滲透理論”觀點(diǎn)：培根以來(lái)的歸納主義者倡導(dǎo)獨(dú)立于理論的純粹的觀察（中性觀察），并認(rèn)為只有經(jīng)過(guò)這種純粹的觀察才能進(jìn)入形成理論的階段。培根第104頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月

漢森、波普爾、庫(kù)恩等著名科學(xué)哲學(xué)則否認(rèn)有純粹的中性觀察存在，明確提出“觀察滲透理論”。第105頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第106頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月“觀察滲透理論”的觀點(diǎn)更合理，也更合乎實(shí)際.第107頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第108頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月科學(xué)觀察滲透理論1.科學(xué)觀察不僅是接受信息的過(guò)程，而且是信息加工的過(guò)程。如，醫(yī)生和普通人從同一張X光照片上獲得的信息大不同，那些作為病理證據(jù)的陰影、線條，是醫(yī)生有目的尋找的，并把這些信息在一有醫(yī)學(xué)理論的框架下進(jìn)行解釋。2003年，我國(guó)某研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家在2月26日就用電子顯微鏡拍攝到或者看到了冠狀病毒顆粒，但由于受到錯(cuò)誤理論的誤導(dǎo)，所以并沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這種病毒顆粒和非典之間的因果關(guān)系，結(jié)果不僅喪失了發(fā)現(xiàn)冠狀病毒的機(jī)會(huì)，而且對(duì)非典病因做出了錯(cuò)誤地解釋和判斷。第109頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月2.觀察陳述用科學(xué)語(yǔ)言，而科學(xué)語(yǔ)言總是與一定的科學(xué)理論聯(lián)系在一起。 在使用科學(xué)預(yù)言時(shí)，與之相應(yīng)的理論框架也會(huì)同時(shí)發(fā)揮作用。3.理論在觀察中既起著定向作用，引導(dǎo)觀察者有選擇地接受外界信息，又起著加工改造作用，幫助觀察者理解觀察到的究竟是什么例如：如1916年5月發(fā)生日食，觀測(cè)到科學(xué)事實(shí)：日食發(fā)生時(shí)，從太陽(yáng)邊緣通過(guò)的星光沿著彎曲的短程線傳播。第110頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月因此，科學(xué)事實(shí)滲透理論決定著我們觀察的東西。第111頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月2.微觀領(lǐng)域中儀器的影響問(wèn)題在微觀領(lǐng)域中，實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)微觀客體的狀態(tài)有很大的干擾，與宏觀測(cè)量時(shí)有明顯的區(qū)別。對(duì)微觀客體的觀察仍然具有客觀性。量子力學(xué)中的“測(cè)不準(zhǔn)原理”沒(méi)有否定微觀領(lǐng)域中觀察的客觀性。位置測(cè)得越準(zhǔn)確，動(dòng)量的測(cè)定就越不準(zhǔn)確。反之亦然。第112頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月3.觀察中的偶然性與機(jī)遇問(wèn)題在科學(xué)實(shí)踐過(guò)程中由于意外的事件導(dǎo)致科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)，稱為機(jī)遇。機(jī)遇是相對(duì)于原來(lái)預(yù)定的研究計(jì)劃和目的而言的，它的最大特點(diǎn)就是意外性。第113頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月能否抓住機(jī)遇并做出新的重大的發(fā)現(xiàn)主要取決于兩個(gè)因素：其一，科學(xué)認(rèn)識(shí)主體對(duì)待機(jī)遇的態(tài)度，而后者又取決于他對(duì)偶然性與必然性及其關(guān)系的理解；其二，科學(xué)認(rèn)識(shí)主體是否有必要的及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)能力上的準(zhǔn)備。第114頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月瑞典著名化學(xué)家諾貝爾因發(fā)明安全烈性炸藥而聞名于世，而這種炸藥正是他進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)的意外獵物。1867年，諾貝爾正在進(jìn)行普通火藥的物理化學(xué)性能的研究，在一次實(shí)驗(yàn)中不小心割破了手指，他在傷口上涂上棉膠止血，無(wú)意中把剩余的棉膠丟進(jìn)硝化甘油里去了。萬(wàn)萬(wàn)沒(méi)有想到這小小的不幸卻給他帶來(lái)了巨大的成功！他看到丟掉的棉膠和硝化甘油起了反應(yīng)，進(jìn)一步研究這種反應(yīng)，便發(fā)明了安全烈性炸藥，即膠狀炸藥。這一偶然發(fā)現(xiàn)為諾貝爾的畢生事業(yè)奠定了良好基礎(chǔ)。

第115頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月完全意外的機(jī)遇是指觀察實(shí)驗(yàn)的目的是為了發(fā)現(xiàn)某種現(xiàn)象A，但卻意外地發(fā)現(xiàn)了另一種完全不同的現(xiàn)象B。上述諾貝爾發(fā)明安全烈性炸藥就屬此類。瑞士化學(xué)家雄班發(fā)明了另一種烈性炸藥硝化纖維，也是一次完全意外的機(jī)遇。1846年，雄班正在進(jìn)行用硝酸和硫酸的混合液來(lái)處理纖維素的實(shí)驗(yàn)，目的是想用硝酸根取代葡萄糖中的氫氧根來(lái)改造纖維素。但他的妻子不準(zhǔn)他在廚房里做這種實(shí)驗(yàn)。有一次他趁妻子離家外出之際，趕忙到廚房里做實(shí)驗(yàn)，不料在慌亂中不慎把一瓶硫酸和硝酸的混合液打翻了。他隨手抓起一件棉布圍裙把流出的液體涂擦干凈，并把圍裙放在火爐旁烤干。就在這時(shí)，意外的事件發(fā)生了，圍裙在強(qiáng)烈的爆炸聲中立刻化成灰燼，而且毫無(wú)濃煙。這樣，雄班預(yù)定的實(shí)驗(yàn)雖然中斷，但卻意外地發(fā)現(xiàn)了這種化合物的強(qiáng)大威力，從而發(fā)明了被稱為“火藥棉”的烈性炸藥。第116頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月部分意外的機(jī)遇指的是，觀察實(shí)驗(yàn)的目的和結(jié)果雖然相同，但發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的方式或場(chǎng)合卻是出乎意料的。戴維孫成功地驗(yàn)證物質(zhì)波的電子衍射實(shí)驗(yàn)，即屬此類。1924年，法國(guó)年輕的物理學(xué)家德布羅意在愛(ài)因斯坦光量子思想的啟發(fā)下，大膽地提出了物質(zhì)波假說(shuō)，根據(jù)這一假說(shuō)，實(shí)物粒子（如電子）也具有波動(dòng)性。1925年，美國(guó)物理學(xué)家戴維孫和助手革末為了驗(yàn)證這一假說(shuō)，設(shè)計(jì)了一個(gè)在真空中從鎳板上撞擊出電子流的實(shí)驗(yàn)，但開(kāi)始時(shí)得不到結(jié)果。有一次，突然“禍從天降”，正當(dāng)他們進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)室里一瓶液態(tài)空氣發(fā)生了爆炸，正在實(shí)驗(yàn)的真空裝置被打破了，精心制作的鎳表面也遭受到嚴(yán)重的破壞。他們不得不重起爐灶，把鎳表面凈化和修復(fù)之后，更換新的真空裝置再做實(shí)驗(yàn)。當(dāng)1927年他們重做這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，奇跡般地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)和已知的X射線衍射圖樣相似的圖樣，但經(jīng)他們周密的檢查，這里并無(wú)X射線，有的只是電子流，而且測(cè)量新發(fā)現(xiàn)的衍射圖樣的波長(zhǎng)。正好和德布羅意預(yù)言的波長(zhǎng)相等，于是物質(zhì)波假說(shuō)獲得了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)。戴維孫由此榮獲1937年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。第117頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月實(shí)驗(yàn)和觀察中的機(jī)遇偶然機(jī)會(huì)，意外自然現(xiàn)象——導(dǎo)致科學(xué)技術(shù)的新突破。特點(diǎn)-意外性。完全意外;1986，瑞士化學(xué)家雄班在廚房利用纖維素為原料做合成其他巨型分子實(shí)驗(yàn)，硫酸和硝酸-棉圍裙-火烤-著火-沒(méi)煙——無(wú)煙烈性炸藥部分意外：1839年，美國(guó)發(fā)明家古德意爾在實(shí)驗(yàn)中不小心把橡膠和硫磺掉在爐子上，當(dāng)把這種混合物從爐子上刮下來(lái)時(shí)，卻出乎意料地發(fā)現(xiàn)這種橡膠與硫磺的混合物柔軟、不粘且富有彈性，橡膠加工的技術(shù)就這樣在偶然的機(jī)遇中被發(fā)現(xiàn)了。但要知道，這種偶然的機(jī)遇是偏愛(ài)有準(zhǔn)備的頭腦，是偏愛(ài)善于實(shí)踐和創(chuàng)新的人。

第118頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月實(shí)驗(yàn)和觀察中的機(jī)遇具有重要意義

實(shí)驗(yàn)和觀察中的機(jī)遇的客觀原因和認(rèn)識(shí)根源客觀根據(jù)：自然界本身就是偶然性和必然性的辯證統(tǒng)一。認(rèn)識(shí)論根據(jù)：實(shí)驗(yàn)和觀察是在理論指導(dǎo)下進(jìn)行的，具有目的性和計(jì)劃性，這是主觀的東西。而實(shí)驗(yàn)和觀察中會(huì)出現(xiàn)意料之外的現(xiàn)象即和主觀目的和計(jì)劃不完全一致的情況，這就會(huì)有意外機(jī)遇的發(fā)生。善于捕捉機(jī)遇，有一顆準(zhǔn)備的頭腦。弗萊明和青霉素的發(fā)現(xiàn)。第119頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月青霉素的發(fā)現(xiàn)與研制成功成為醫(yī)學(xué)史上的一項(xiàng)奇跡。１９４５年，弗萊明與弗洛里和錢恩共同獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。亞歷山大·弗萊明，英國(guó)細(xì)菌學(xué)家生于蘇格蘭。１９０８年畢業(yè)于英國(guó)圣瑪麗醫(yī)學(xué)院，獲得醫(yī)學(xué)學(xué)士和理學(xué)學(xué)士學(xué)位。翌年，他又通過(guò)考試，成為皇家外科學(xué)會(huì)的正式會(huì)員。早在１９０６年，他就開(kāi)始跟隨當(dāng)時(shí)英國(guó)著名傳染病學(xué)家賴特從事傳染病的預(yù)防研究。他先后發(fā)表了很多醫(yī)學(xué)論文。第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，弗萊明服兵役并從事創(chuàng)傷病的研究。第一次世界大戰(zhàn)后，他于１９１９年又回到了圣瑪麗醫(yī)院，重新開(kāi)始了他的細(xì)菌研究工作。１９２２年，弗萊明發(fā)現(xiàn)了“溶菌酶”。第120頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月弗萊明從一個(gè)窮苦農(nóng)民的兒子成長(zhǎng)為卓有學(xué)識(shí)的細(xì)菌學(xué)家，在倫敦圣瑪麗醫(yī)院從事細(xì)菌學(xué)研究幾乎就是他事業(yè)的全部。

弗萊明兩次在實(shí)驗(yàn)室里獲得意外發(fā)現(xiàn)的故事已廣為人知。第一次是1922年，患了感冒的弗萊明無(wú)意中對(duì)著培養(yǎng)細(xì)菌的器皿打噴嚏；后來(lái)他注意到，在這個(gè)培養(yǎng)皿中，凡沾有噴嚏黏液的地方?jīng)]有一個(gè)細(xì)菌生成。

隨著進(jìn)一步的研究，弗萊明發(fā)現(xiàn)了溶菌酶——在體液和身體組織中找到的一種可溶解細(xì)菌的物質(zhì)，他以為這可能就是獲得有效天然抗菌劑的關(guān)鍵。但很快他就喪失了興趣：試驗(yàn)表明，這種溶菌酶只對(duì)無(wú)害的微生物起作用。

第121頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月1928年運(yùn)氣之神再次降臨。在弗萊明外出休假的兩個(gè)星期里，一只未經(jīng)刷洗的廢棄的培養(yǎng)皿中長(zhǎng)出了一種神奇的霉菌。他又一次觀察到這種霉菌的抗菌作用——細(xì)菌覆蓋了器皿中沒(méi)有沾染這種霉菌的所有部位。不過(guò)，這一次感染的細(xì)菌是葡萄球菌，這是一種嚴(yán)重的、有時(shí)是致命的感染源。經(jīng)證實(shí)，這種霉菌液還能夠阻礙其它多種病毒性細(xì)菌的生長(zhǎng)。

第122頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月青霉素(弗萊明在確認(rèn)這種霉菌是一種青霉菌之后選定了這個(gè)名字)是否就是他長(zhǎng)期以來(lái)一直在尋找的天然抗菌素？它是可敷在傷口上的有效殺菌劑嗎？進(jìn)一步的試驗(yàn)表明，這種抗菌素作用緩慢，且很難大量生產(chǎn)。他的熱情也隨之涼了下來(lái)。在他轉(zhuǎn)向其它研究項(xiàng)目之前，他在1929年發(fā)表的一篇論文中介紹了自己的上述發(fā)現(xiàn)，但當(dāng)時(shí)這篇論文并未引起人們的重視。

第123頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月弗萊明在論文中提到青霉素可能是一種抗菌素，僅此而已。他沒(méi)有開(kāi)展觀察青霉素治療效果的系統(tǒng)試驗(yàn)。他給健康的兔子和老鼠都注射過(guò)細(xì)菌培養(yǎng)液的過(guò)濾液——進(jìn)行青霉素的毒性試驗(yàn)，但從未給患病的動(dòng)物注射過(guò)。如果當(dāng)時(shí)他做了這方面的試驗(yàn)，這種“神奇藥物”很可能會(huì)提早10年問(wèn)世。

第124頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月在英美兩國(guó)媒體的共同努力下，關(guān)于弗萊明為創(chuàng)造一項(xiàng)醫(yī)學(xué)奇跡而堅(jiān)持不懈奮斗的傳奇故事很快就誕生了。

媒體在科學(xué)史上幾乎很少犯下如此嚴(yán)重的愚蠢錯(cuò)誤。它們把弗萊明描述成發(fā)現(xiàn)青霉素的天才，而對(duì)牛津大學(xué)的研究小組要么只字不提，要么僅用幾句話一帶而過(guò)。但在弗萊明本人的演講中，他總是把青霉素的誕生歸功于弗洛里、錢恩和他的同事所作的研究。

諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)并沒(méi)有受輿論的蒙蔽而將1945年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予弗萊明一人。作為弗萊明的合作者，佛羅理和錢恩與他共同獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

亞歷山大·弗萊明1955年逝世，終年74歲。持修正觀點(diǎn)的傳記作家和歷史學(xué)家們及時(shí)寫(xiě)出了關(guān)于青霉素發(fā)明過(guò)程的真實(shí)故事。然而，那些神話般的傳說(shuō)很難被人們忘卻。《大不列顛百科全書(shū)》仍然記載著關(guān)于弗萊明傳奇故事的大部分內(nèi)容。第125頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月１９２８年夏季的一天，弗萊明正準(zhǔn)備用顯微鏡觀察培養(yǎng)皿中的葡萄球菌時(shí)，突然，他的目光落到了一支被污染的培養(yǎng)皿上，細(xì)心的弗萊明發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)皿上有一種來(lái)自空氣中的綠色霉菌并已開(kāi)始繁殖，而綠色霉菌的周圍，原來(lái)生長(zhǎng)的葡萄球菌全部消失了。他把這一奇怪現(xiàn)象記錄下來(lái)，并小心地將這種霉菌培養(yǎng)起來(lái)。他推斷，這種霉菌一定產(chǎn)生了某種具有強(qiáng)大殺菌作用的物質(zhì)。于是，他又和助手們進(jìn)行了更廣泛的試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)性研究，均獲得了令人振奮的結(jié)果。弗萊明把這一重大發(fā)明寫(xiě)成一篇論文發(fā)表在１９２９年的英國(guó)皇家《實(shí)驗(yàn)病理季刊》上，并把這種由青霉菌產(chǎn)生的物質(zhì)命名為青霉素。由于當(dāng)時(shí)艾利希的６０６藥正名聲大噪，多馬克的磺胺也舉世矚目，加之弗萊明的實(shí)驗(yàn)還沒(méi)有完結(jié)，青霉素還不能大量很快分離出來(lái)，所以他的發(fā)現(xiàn)被人們忽略了。第126頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月過(guò)了１０多年，澳大利亞病理學(xué)家弗洛里和德國(guó)化學(xué)家錢恩合作，從這個(gè)已被人遺忘的發(fā)現(xiàn)中挽救了有治療效果的霉菌，又提取了青霉素并肯定了其治療價(jià)值，并把這項(xiàng)技術(shù)奉獻(xiàn)給人類，這才使這種抗菌素在醫(yī)學(xué)界得到承認(rèn)。１９４４年，醫(yī)用青霉素正式問(wèn)世，被廣泛運(yùn)用于醫(yī)療。從此開(kāi)創(chuàng)了抗生素時(shí)代。第127頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月二、技術(shù)活動(dòng)的方法

技術(shù)方法：是人們?cè)诩夹g(shù)實(shí)踐過(guò)程中所利用的各種方法、程序、規(guī)則、技巧的總稱，包括其中可操作的規(guī)則或模式，解決“做什么”、“怎樣做”以及“怎樣做得更好”的問(wèn)題。技術(shù)方法從歷史上來(lái)看經(jīng)歷了四個(gè)階段:經(jīng)驗(yàn)技術(shù)方法階段，經(jīng)驗(yàn)-科學(xué)階段，科學(xué)-技術(shù)階段，以系統(tǒng)工程為主導(dǎo)地位的階段。第128頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月（一）技術(shù)方法的特點(diǎn)第129頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月技術(shù)方法既寓于技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)活動(dòng)中，也寓于各種技術(shù)決策活動(dòng)中，是技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)、技術(shù)決策過(guò)程中所采取的手段、途徑與可操作的規(guī)則或模式。前者主要涉及到技術(shù)原理的構(gòu)思、工程設(shè)計(jì)與技術(shù)試驗(yàn)等，后者涉及技術(shù)預(yù)測(cè)與技術(shù)評(píng)估等。第130頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月（二）技術(shù)的預(yù)測(cè)和評(píng)估1.技術(shù)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)：通過(guò)對(duì)現(xiàn)有資料的研究和分析來(lái)計(jì)算或預(yù)報(bào)未來(lái)的某些事件或情況。技術(shù)預(yù)測(cè)：把預(yù)測(cè)科學(xué)應(yīng)用于技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)技術(shù)的未來(lái)特性、趨勢(shì)或?qū)τ杏玫臋C(jī)器、過(guò)程的推測(cè)就是技術(shù)預(yù)測(cè)。它是科學(xué)管理的重要組成部分，主要研究技術(shù)發(fā)展的變遷規(guī)律。第131頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月預(yù)測(cè)的根據(jù)：事物發(fā)展的規(guī)律性、隨機(jī)性和約束性、預(yù)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、預(yù)測(cè)的可檢驗(yàn)性。它最早出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代，與現(xiàn)代技術(shù)革命的興起密切相關(guān)。準(zhǔn)確地、科學(xué)的預(yù)測(cè)，不僅使各國(guó)政府、經(jīng)濟(jì)管理部門和科技管理部門規(guī)劃決策的依據(jù)和重要內(nèi)容，也是企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)內(nèi)的管理人員和專業(yè)科技人員從事管理活動(dòng)和科技活動(dòng)的依據(jù)。預(yù)測(cè)作用巨大。美國(guó)有500余家大型企業(yè)工業(yè)公司自60年代末均設(shè)置了專門的預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)，平均年投資10萬(wàn)美元，另外還支出每年約1500萬(wàn)美元，委托社會(huì)上的專業(yè)預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)提供預(yù)測(cè)。第132頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月第133頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月美國(guó)：1990年成立了國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)委員會(huì)，以未來(lái)5～10年競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)為研究對(duì)象，從技術(shù)供給能力和產(chǎn)業(yè)需求出發(fā)，由關(guān)鍵技術(shù)委員會(huì)的12～25位專家選出在未來(lái)5～10年期間可行并可能實(shí)現(xiàn)的對(duì)經(jīng)濟(jì)繁榮和國(guó)家安全重要的關(guān)鍵技術(shù)。從1991年起，美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告每?jī)赡甓ㄆ诎l(fā)布，目前已發(fā)布了4個(gè)報(bào)告。第134頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月日本：從1971年開(kāi)始，利用大規(guī)模德?tīng)柗品ǎ―elphi）每5年進(jìn)行一次技術(shù)預(yù)測(cè)調(diào)查，至今已進(jìn)行了7次調(diào)查。這項(xiàng)研究的宗旨是從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)未來(lái)30年的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)，從眾多有希望的技術(shù)發(fā)展成長(zhǎng)點(diǎn)中比較科學(xué)地捕捉重點(diǎn)。他們從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求出發(fā)，通過(guò)向3000多位來(lái)自社會(huì)各方面的專家進(jìn)行咨詢，對(duì)1000多個(gè)技術(shù)課題項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。第135頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月走在世界前列的日本技術(shù)預(yù)測(cè)走在世界前列的日本技術(shù)預(yù)測(cè).doc

第136頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月英國(guó)：1993年發(fā)表了《發(fā)掘我們的潛力：科學(xué)、工程和技術(shù)戰(zhàn)略》科學(xué)技術(shù)白皮書(shū)，于1994年首次開(kāi)始了國(guó)家技術(shù)預(yù)測(cè)工作，對(duì)16個(gè)行業(yè)未來(lái)10～20年內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)和分析，并把重點(diǎn)放在技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求的結(jié)合上。1999年4月開(kāi)始了新一輪的技術(shù)預(yù)測(cè)，這次技術(shù)預(yù)測(cè)主要強(qiáng)調(diào)競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)、生活質(zhì)量提高和可持續(xù)發(fā)展三個(gè)方面。第137頁(yè),共154頁(yè)，星期六，2024年，5月