科學(xué)方法論-提出科學(xué)假說和建立科學(xué)理論的方法

提出科學(xué)(kēxué)假說和建立

科學(xué)(kēxué)理論的方法康仕慧山西大學(xué)科哲中心(zhōngxīn)共三十九頁2科學(xué)(kēxué)結(jié)論生物學(xué)家：人是由猿進(jìn)化來的。宇宙學(xué)家：宇宙一直在膨脹。物理學(xué)家：一切物質(zhì)都遵循萬有引力定律?？茖W(xué)家為何會(huì)做出這樣的斷言呢？——答案是：科學(xué)家們是通過推理或推論確信上述結(jié)論的?？茖W(xué)推理的本質(zhì)(běnzhì)是什么？對(duì)于科學(xué)家們所作的推論我們應(yīng)該持有多大的信任度？共三十九頁31、演繹推理2、歸納推理3、歸納難題4、最佳(zuìjiā)說明推理提出科學(xué)假說和建立(jiànlì)

科學(xué)理論的方法共三十九頁4演繹(yǎnyì)和歸納所有的中國人都是勤勞的。張三是一個(gè)中國人。

———————————因此，張三是勤勞的。演繹推理：如果前提為真，那么結(jié)論一定也為真。推理的前提必然導(dǎo)致(dǎozhì)結(jié)論。

特點(diǎn)：從一般原理推出個(gè)別結(jié)論共三十九頁5演繹(yǎnyì)和歸納所有的貓都有5條腿。朵朵是我的貓。

———————————因此，朵朵有5條腿。

這是一個(gè)完全有效的演繹推理(yǎnyìtuīlǐ)，顯然，僅靠邏輯并不能發(fā)現(xiàn)自然界的真，也建立不起科學(xué)理論。那么，科學(xué)定律是如何推導(dǎo)出來的呢？共三十九頁6演繹(yǎnyì)和歸納金屬受熱時(shí)會(huì)膨脹(péngzhàng)。酸會(huì)使石蕊試紙變成紅色。

金屬x1在時(shí)刻t1受熱時(shí)膨脹。金屬x2在時(shí)刻t2受熱時(shí)膨脹。金屬xn在時(shí)刻tn受熱時(shí)膨脹。

———————————所有金屬在受熱時(shí)都膨脹。普遍命題共三十九頁7演繹(yǎnyì)和歸納盒子里前五個(gè)雞蛋壞了。所有雞蛋上標(biāo)明的保質(zhì)日期都相同。

———————————因此，第六個(gè)雞蛋也將是壞的。歸納推理：如果前提為真，那么結(jié)論不一定也為真。推理的前提并不必然導(dǎo)致結(jié)論。歸納推理：從關(guān)于某對(duì)象已被檢驗(yàn)的前提推論到關(guān)于該對(duì)象的未被檢驗(yàn)的結(jié)論。特點(diǎn)：從個(gè)別事實(shí)推演(tuīyǎn)出一般原理。共三十九頁8日常生活中的歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)迄今為止，我的電腦在打開時(shí)都不曾爆炸。

———————————因此，我的電腦在此時(shí)打開時(shí)將不會(huì)爆炸。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。我的電腦此時(shí)爆炸在邏輯上可能的，即使這在以前從來(cónglái)沒有發(fā)生過。共三十九頁9迄今為止，天下雨地面就會(huì)濕。

———————————因此，天一下雨地面就會(huì)是濕的。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。天此時(shí)下雨但地面并沒有濕在邏輯上可能的，即使這在以前(yǐqián)從來沒有發(fā)生過。日常生活中的歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)共三十九頁10迄今為止，太陽一直東升西落。

———————————因此，明天太陽也將東升西落。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。明天太陽從西邊升起(shēnɡqǐ)在邏輯上可能的，即使這在以前從來沒有發(fā)生過。日常生活中的歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)共三十九頁11迄今為止，小麗一哭奶奶就給她零花錢。

———————————因此，現(xiàn)在小麗一哭奶奶也將給她零花錢。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。奶奶現(xiàn)在不給小麗零花錢在邏輯上可能(kěnéng)的，即使這在以前從來沒有發(fā)生過。日常生活中的歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)共三十九頁12迄今為止，人都會(huì)死去。

———————————因此(yīncǐ)，所有的人將來也都會(huì)死去。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。人長生不老在邏輯上可能的，即使這在經(jīng)驗(yàn)上看似顯得荒謬。日常生活中的歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)共三十九頁13

遺傳學(xué)家告訴我們唐氏綜合癥患者具有一條多余的染色體——他們擁有47條而不是常人的46條。

他們是如何(rúhé)發(fā)現(xiàn)的呢？迄今為止，所有被檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者都有47條染色體。

———————————因此，所有的唐氏綜合癥患者（包括尚未進(jìn)行檢驗(yàn)的）都有47條染色體?？茖W(xué)(kēxué)中的歸納推理共三十九頁14

牛頓的萬有引力原理：宇宙中的每一個(gè)物體都會(huì)對(duì)任一其他物體產(chǎn)生引力作用。

很顯然，牛頓并沒有(méiyǒu)通過檢驗(yàn)宇宙中的每一物體來得出這一定律。那么他是如何發(fā)現(xiàn)的呢？行星和太陽以及地球表面附近各種運(yùn)動(dòng)的物體適用這個(gè)定律。

———————————因此，該定律對(duì)所有的物體都適用?？茖W(xué)(kēxué)中的歸納推理共三十九頁15

報(bào)紙(bàozhǐ)或媒體評(píng)論說科學(xué)家已經(jīng)“通過實(shí)驗(yàn)證明”基因改良的玉米對(duì)人體是安全的?？茖W(xué)家已經(jīng)對(duì)大量的人測(cè)試了這一種玉米，迄今為止，沒有一個(gè)人產(chǎn)生不良反應(yīng)。

———————————因此，基因改良的玉米永遠(yuǎn)是安全的。這種玉米對(duì)于被檢驗(yàn)過的人沒有任何壞處。

———————————這種玉米對(duì)于任何人都沒有壞處?？茖W(xué)(kēxué)中的歸納推理共三十九頁16《詠菊詩》王安石-蘇東坡西風(fēng)昨夜過園林，吹落黃花(huánghuā)滿地金。秋花不比春花落，說與詩人仔細(xì)吟。

歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)的不可靠共三十九頁17以對(duì)一種疾病新疫苗的試驗(yàn)為例。這一疫苗可在幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中都證明有效(yǒuxiào)，但我們?nèi)圆桓覕嘌詫硪矔?huì)有效(yǒuxiào)。在1943和1945兩年美國大規(guī)模試驗(yàn)中起到很好預(yù)防作用的流感疫苗，在1947年流感再次流行時(shí)卻無效。

例子(lìzi)2：流感疫苗共三十九頁18休謨的歸納(guīnà)問題共三十九頁19休謨問題(wèntí)大衛(wèi)(dàwèi)·休謨（DavidHume，1711-1776）“我們沒有理由對(duì)那些超越我們經(jīng)驗(yàn)的任何對(duì)象作出任何推斷”，即便是在觀察到它們的“經(jīng)常的或恒常的聯(lián)結(jié)”之后。也就是說，并不存在從大量的觀察證據(jù)達(dá)到真理的合法推理。共三十九頁20訴諸經(jīng)驗(yàn)的成功經(jīng)驗(yàn)告訴我們歸納論證是成功的。我們每天都在不可避免地運(yùn)用著歸納推理。相信明天太陽不從東方升起的人是奇怪的。但是這種辯護(hù)本身就是一種(yīzhǒnɡ)歸納推理，也就是用歸納證明歸納，是循環(huán)論證。如何為歸納推理進(jìn)行(jìnxíng)辯護(hù)？共三十九頁21歸納原理在場(chǎng)合x1成功地發(fā)揮了作用。歸納原理在場(chǎng)合x2成功地發(fā)揮了作用，等等。歸納原理總能發(fā)揮作用。這種辯護(hù)本身(běnshēn)就是一種歸納推理，也就是用歸納證明歸納，是循環(huán)論證。如何為歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)進(jìn)行辯護(hù)？共三十九頁22增加附加前提，把歸納論證轉(zhuǎn)換為演繹(yǎnyì)論證。前提一：所有已被檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者都有47條染色體。前提二：未檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者與已被檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者具有相似性。（自然的齊一性假設(shè)）

—————————————————————因此，所有的唐氏綜合癥患者都有47條染色體。但是，自然的齊一性假設(shè)本身就是一種歸納。如何(rúhé)為歸納推理進(jìn)行辯護(hù)？共三十九頁23休謨的歸納(guīnà)問題在通常情況下，我們認(rèn)為科學(xué)正是理性探究的范式。對(duì)科學(xué)家們所說的關(guān)于世界的一切，我們深信不移。每一次坐飛機(jī)旅行，我們都把自己的生命放在設(shè)計(jì)飛機(jī)的科學(xué)家的手上。但是科學(xué)卻依賴著歸納，休謨的觀點(diǎn)似乎表明歸納不可能被理性地辯護(hù)。如果休謨正確，建立(jiànlì)科學(xué)的基礎(chǔ)看起來就不如我們所希望的那樣堅(jiān)固。這種使人困惑的情形被稱為休謨歸納問題。共三十九頁24最佳說明(shuōmíng)推理共三十九頁25非演繹推理(yǎnyìtuīlǐ)：歸納迄今為止，所有驗(yàn)證過的x都是y。

——————————————下一個(gè)將要(jiāngyào)驗(yàn)證的x也會(huì)是y，或者，所有的x都是y。共三十九頁26非演繹推理(yǎnyìtuīlǐ)：最佳說明推理櫥柜(chúguì)里的面包不見了，僅留下一些面包屑。昨天晚上聽到了來自櫥柜的嗤嗤聲音。

——————————————所以，面包是被老鼠吃了。

前提并不必然導(dǎo)致結(jié)論，是非演繹推理。共三十九頁27非演繹推理：最佳(zuìjiā)說明推理老鼠假說(jiǎshuō)保姆假說保姆偷吃后故意留下面包屑。嗤嗤的聲音是水壺發(fā)出的。老鼠假說的解釋更為合理，這種推理就被稱為最佳說明推理。雖然我們不能確定猜想老鼠作案是對(duì)的，但總體來講這個(gè)假說看起來相當(dāng)合理：它是對(duì)已知事實(shí)最好的解釋方式。共三十九頁28科學(xué)(kēxué)中的最佳說明推理達(dá)爾文的生物進(jìn)化論馬和斑馬由上一級(jí)共同祖先演化而來——為解剖學(xué)的相似性提供了最佳解釋(jiěshì)。兩個(gè)相互競(jìng)爭的假說：最佳說明共三十九頁29科學(xué)(kēxué)和偽科學(xué)共三十九頁30歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)的缺陷科學(xué)(kēxué)的確證科學(xué)的證偽卡爾?波普爾（KarlR·Popper，1902-1994）共三十九頁31科學(xué)(kēxué)的可證偽性標(biāo)準(zhǔn)波普爾認(rèn)為科學(xué)理論的基本特征是它應(yīng)具有可證偽性?？勺C偽性并不是說它是錯(cuò)的。而是說它意味著該理論能夠(nénggòu)作出一些可以用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)的特定預(yù)測(cè)。如果這些預(yù)測(cè)被發(fā)現(xiàn)是錯(cuò)誤的，這一理論就被證偽了，或者說被否證了。一個(gè)可證偽的理論是指——它不能和每一個(gè)可能的經(jīng)驗(yàn)過程相容。一些所謂的科學(xué)理論是不滿足這一條件的，因此根本不應(yīng)該被稱為科學(xué)，它們是偽科學(xué)。共三十九頁32不可(bùkě)證偽的偽科學(xué)弗洛伊德的精神分析理論。弗洛伊德的理論可以與無論怎樣的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)相一致。對(duì)于患者的任何行為，弗洛伊德學(xué)派都可以找到相應(yīng)的解釋——他們(tāmen)永遠(yuǎn)不會(huì)承認(rèn)自己的理論是錯(cuò)的。馬克思的歷史理論馬克思主張，資本主義將讓位于社會(huì)主義并最終走向共產(chǎn)主義。當(dāng)這一斷言沒有變成現(xiàn)實(shí)時(shí)，馬克思主義者并不承認(rèn)馬克思的理論是錯(cuò)的，而是會(huì)提出各種解釋為之辯護(hù)。因此，馬克思的理論和現(xiàn)有的各種社會(huì)形態(tài)相容，是不可證偽的，因而不是真正的科學(xué)。共三十九頁33科學(xué)(kēxué)的可證偽性愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)：來自遙遠(yuǎn)星球的光線會(huì)在太陽引力場(chǎng)的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。驗(yàn)證：1919年英國天文學(xué)家愛丁頓組織的探險(xiǎn)考察隊(duì)驗(yàn)證了這一預(yù)測(cè)。假如事實(shí)上星光沒有被太陽偏折，就表明(biǎomíng)愛因斯坦是錯(cuò)誤的。因此，愛因斯坦的理論滿足可證偽性條件。共三十九頁34科學(xué)的可證偽性標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)合理嗎？可證偽性如果經(jīng)驗(yàn)與預(yù)測(cè)不符，則相應(yīng)的科學(xué)理論被證偽。反例：牛頓萬有引力理論預(yù)測(cè)：行星在圍繞太陽旋轉(zhuǎn)時(shí)有特定的軌道。經(jīng)驗(yàn)：觀測(cè)到的天王星的軌道與牛頓的預(yù)測(cè)不一致。實(shí)踐：英國的亞當(dāng)斯和法國(fǎɡuó)的勒威耶并沒有假定牛頓的理論是錯(cuò)的，而是假定存在另外一顆行星，最終發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在海王星。共三十九頁35科學(xué)的可證偽性標(biāo)準(zhǔn)(biāozhǔn)合理嗎？因此(yīncǐ)，可證偽性并不是決定一種理論是否是科學(xué)理論的標(biāo)準(zhǔn)。在波普爾之后，又出現(xiàn)了許多新的解釋。共三十九頁36邏輯推理的限度(xiàndù)“人類主要(zhǔyào)憑借機(jī)遇或其它，而不是邏輯，創(chuàng)造了藝術(shù)和科學(xué)?！薄喔评聿荒軐?dǎo)致新發(fā)現(xiàn)。推理在研究工作中的作用不是作出事實(shí)性或者理論性的發(fā)現(xiàn)，而是證實(shí)、解釋并發(fā)展它們，并形成一個(gè)普遍的理論體系?？茖W(xué)論文VS.真實(shí)的科學(xué)研究

邏輯推理的局限性！——科學(xué)確證共三十九頁37科學(xué)(kēxué)發(fā)現(xiàn)的方法直覺靈感頓悟(dùnwù)機(jī)遇形象思維共三十九頁38獲取科學(xué)事實(shí)的方法：觀察、實(shí)驗(yàn)提出科學(xué)假說和建立科學(xué)理論的方法：科學(xué)推理科學(xué)：通過歸納推理從