科学思维与科学假说.ppt

科学思维与科学假说,一、科学思维,1.逻辑思维 逻辑思维：以概念为基础的判断和推理。 1）分析与综合（部分整体） 2）比较、分类和类比 （1）比较：确定对象之间的相同点和差异点（冥王星）。 （2）分类：根据对象的共同点和差异点，将对象区分为不同的种类（元素周期律、始祖鸟）。,（3）类比：根据两个对象在某些方面相似，推出它们在其它方面也相似。具体形式： A 对象具有属性：a， b， c， d B 对象具有属性：a1，b1，c1， 所以，B对象也可能有属性 d1 例：库仑定理, 类型 A.定性类比 划分的依据：a.b.c 与 d 的关系 简单共存类比 a.b.c 与 d 存在简单共存关系 例： 奇特云彩 地震 对称类比 a.b.c 与 d 存在对称关系 例：电子运动方程的正负能量解 物质世界的正负电子, 因果类比 a.b.c 与 d 存在因果关系 例 声：回声、音调、响度 波动 光：反射、颜色、亮度 光： 波动 B.定量类比（协变类比） a.b.c 之间的数学关系相似 例 光： 费尔玛原理， 波粒二象性 物质粒子： 莫泊丢原理， 物质粒子： 波粒二象性, 提高结论的可靠程度 增加相比较的两个事物的相同属的量； 提高相比较的两个事物的相同属性的质； 寻找是否有和结论相排斥的属性。,3）归纳与演绎（个别一般） （1）归纳：以某类事物的个别对象具有某属性为前提，推出该类事物具有该属性。 完全归纳法：根据某类事物的每一个对象都具有某种属性，推出该类事物具有该种属性。 例：四色定理 不完全归纳法 A. 简单枚举法：根据已观察到的某类事物的个别对象都具有某种属性，没有遇到反例，于是认为该类事物都具有某种属性。 例：歌德巴哈猜想，提丢失-波德定理,B. 科学归纳法（引进因果关系的分析）：根据某类事物的部分对象都具有某种属性，并且这一部分对象与该属性之间具有因果联系，从而推出该类对象都具有某种属性。 例：奎宁（金鸡纳霜） C. 统计归纳：由部分中某事件出现的概率推出整体中该事件出现的概率。 例：孟德尔理论,（2）演绎方法：从一般原理（大前提）推出个别事物（小前提）的未知属性（结论或逻辑蕴含）。 例： 所有的人都是要死的 苏格拉底是人 苏格拉底也是要死的,2. 非逻辑思维 1）形象思维：以意象为基础的联想和想象。 （1）意象：对一类事物的共同的外在形象的刻画。 （2）联想（已知 已知） 广义：以特定关系（相似，相反，相关）为纽带的两个事物（均是已知）之间的连接。 狭义：以意象为纽带的两个事物（均是已知）之间的连接。,（3）想象（已知 未知） 概念 广义：以特定关系（相似，相反，相关）为纽带的两个事物（一个是已知）之间的连接。（电磁转化） 狭义：以意象为纽带的两个事物（一个是已知）之间的连接。（富勒烯 C60) 幻想(未来,主观) 科学幻想（潜水艇、通讯卫星）,2）直觉和灵感 （1）灵感：对于长期思考的问题，由于某个事物（原型）的启发而一下子找到了答案。 原发性（浮力定理、苯分子结构） 酝酿性 情感基础 愉悦、轻松 （2）直觉：对于研究的问题并没有进行自觉的逻辑推导而一下子找到了答案。 直接性（链式反应） 情感基础 自信,（3）灵感与直觉的关系 不同点 对象：直觉是对问题不假思索地作出判断；灵感是对反复思索的问题,不期而遇产生的顿悟。 基础：直觉的基础是经验知识的积累；灵感的基础是在思维渐进过程中断时有一个原型的启发。 情感状况：直觉往往伴随以较强的自信；灵感以情感的愉悦和放松为特征。 共同点 创造性 突发性 轻松性 不可靠性,3. 创造性思维 1）概念：突破问题中未知成分的思维。 2）模式（英、沃勒斯） （1）准备 问题的提出 （2）酝酿 问题的求解 （3）明朗 问题的突破 （4）验证 问题的验证（逻辑和实践） 例： 狭义相对论,3）特点 逻辑方法与非逻辑方法的统一（爱因斯坦，智商和创造力的关系）； 发散性思维与收敛性思维的整合（贝尔纳现象）； 形象思维与抽象思维的并用（左右脑）； 情感、个性品格（谨慎、进取心、自信、不屈不挠、坚定性）的参与； 知识(逻辑)与经验(非逻辑)的基础性（修氏理论、两个创造力高峰）。,例：大陆漂移说是借助形象思维（看世界地图）、直觉思维（猛然发现）、归纳（从一处处海岸线凹凸吻合，归纳出大西洋两岸海岸线彼此吻合）、类比（用漂浮的冰山去类推大陆的漂移）、想像而提出的。（美国的泰勒和贝克）,二、科学假说,“有一个错误的假说，也比没有假说好” “只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。” -恩格斯,1. 概念：对科学问题答案的猜测。 2. 特点 1）科学性（事实、理论） 例：星云学说 2）假定性 3）易变性 （1）同一现象有不同的假说（横） （2）同一假说在不断变化（进化、退化）（纵）,3. 构成 1）事实基础 2）背景理论 3）本质性假定 4）预言预见 例：大爆炸假说以谱线红移（哈勃定律）等事实为基础，以广义相对论和高能理论物理学等理论为背景，以超高密、超高温状态下由某种机制引起的原始火球的急剧膨胀为基本猜测，以“氦丰度”和“3K背景辐射”等为预言而构成的一个认识体系。,4. 形成原则 1）解释性原则 注：事实可能错误或被错误理论污染 2）理性对应原则 新假说应继承旧理论的合理内容； 理论和事实发生矛盾时首先应审核事实，但应辨证地对待科学理论（普朗克）。 3）可检验性原则（原则可检验） 科学假说应能预见新事实（大陆漂移说）,5. 检验（判断真伪） 1）理论检验：通过逻辑分析判断假说的可靠性。 （1）内容 概念精确；逻辑自洽；与已有理论和事实一致。 （2）地位 辅助性：实践检验前的筛选作用。 关键性（四色定理） （3）特点：确定性,2）实践检验：通过观察和实验对假说验证。 （1）种类 直接：某些单称命题 间接 A.全称命题与检验蕴涵 B.某些单称命题（太阳温度、引力波） C.反驳（自然发生说） （2）地位：根本性 （3）特点：不确定性（鲍林，特异功能）, 从假说（H）推出的关于事实的命题（E）被观察实验检验为真，并不意味着这个假说（H）就被证实，只是被确证了一次。 A.从肯定后件（推出的事实命题）到肯定前件（假说），并无逻辑必然性。 B.从全称假说 H 引伸出一系列关于事实的单称命题 e1、e2、en，并且观察表明 e1、e2en，全是真的，也不能判定假说 H 就是真的。 结论：确证证实 确证度：证据的数量、种类、精确性与创造性, 一个科学假说（H）所演绎出的可被直接检验的结论（E），若与观测事实不符（非 E），根据逻辑学的原理，否定后件必定否定前件，由此可以说这个假说已被证伪（非 H）。但由于： A.当观测的事实与推论不符时，不一定是假说错了，而有可能是实验仪器精度不够造成的(视差)。 B.科学假说本身包含了背景知识和许多辅助性假说，不是一个单纯的孤立的全称命题，所以若出现观察结果同假说推论不符，也可能是因为辅助假说有误 （日心说）。 结论：否证证伪,6. 判决性实验 1）概念：如果对同一研究对象，存在两个对立的假说 H1 和 H2，并分别推出互不相容的结论 E1 和 E2，而且可以通过一个实验进行检验，其检验结果符合 E1（或 E2），不符合 E2（或 E1 ），则认为这个实验肯定了 H1（或 H2），否定了 H2（或 H1）。该实验就是关于假说 H1 和 H2 之间的判决性实验。 2）特点：既确证又否证（遗传物质） 3）优点：可靠,4）局限性：其判决具有相对性（光的微粒说和波动说），即在很多情况下不会最终决定两个竞争的理论哪一个正确。 5）价值：两个对立理论不可能都正确，但有可能都错误，而根据两个对立理论设计的判决性实验仍可以支持一个而不利于另外一个理论。即其判决具有一定的说服力。 6）结论：判决性实验在一定的历史时期存在，但从科学发展的历史长河来看，一劳永逸的判决性实验是不存在的。,三、科学理论,1. 科学理论 1）科哲领域 （1）实在论：对实在世界的外部描述。 （2）工具主义：人类适应环境的工具。 实用主义：有用的就是科学的。 约定主义：科学是一种约定。,2）科学理论的概念 科学的任务是给现象以秩序（玻尔） （1）形式 秩序的最高形式 （2）内容 真理性已得到证明的知识体系 2. 特点 （1）形式：抽象性 逻辑性 系统性 （2）内容：全面性 真理性 价值性,3. 结构 1）科学概念：对同类事物的共同本质的刻画。 内涵：本质特征的总和。 外延：符合本质特征的个体的总和。 2）科学定律：自然过程的普遍必然性的刻画。 （1）原理：特定条件下的必然性，用自然语言表 达（并不排除数学表达）。 （2）定理：着重反映数学方面的必然性。 3）推论,4. 功能 1）解释：概括已知 2）预见：概括未知 3）规范：导向、约束 4）启发：开拓思路,5. 表述科学理论的方法 1）逻辑与历史相统一 逻辑：理论本身的展开顺序。 历史：包括自然发展的历史和认识发展的历史。 （1）自然型：逻辑与客观事物的发展史一致。 例：生物学 （2）历史型：逻辑与人类认识的发展史一致。 例：力学,2）公理化方法：从最少的原始概念和原始命题（公理或公设）出发，运用逻辑规则推导出其余命题。（如几何原本） （1）公理：其意义被设定为已知，不需要在理论体系中给予定义，即不证自明性。适合所有学科。 例：跟同一件东西相等的一些东西，它们彼此也是相等的； （2）公设：为某一学科所接受的公理。 例1：从任一点到任一点作直线是可能的； 例2：把有限直线不断循直线延长是可能的。,6. 科学理论的评价（判断好坏） 1）理性因素 （1）功能（内容）评价 说明力（多、好） 预见力（多、质） 精确性（可证伪性） 社会价值（应用性） （2）相容（形式）评价 自洽性 相容性 简单性：逻辑基础（非内容和形式）的简单,越是简单的理论： 越具普遍性、可证伪性、正确性 越符合美学原则（科学美具有统一、和谐、对称、简单性） 2）非理性因素 科学家的个人心理偏好（普朗克效应） 科学家的声望、权威和社会地位 社会意识形态 评价的目的,