科学方法论-非逻辑方法1学时

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,自然辩证法绪论 张胜光制作,*,Click to edit Master,自然辩证法概论,1,自然辩证法绪论 张胜光制作,第8章科学方法论非逻辑方法,2,自然辩证法绪论 张胜光制作,本章目录,观察方法,3,科研选题方法,3,2,实验方法,3,4,观察实验中的机遇,5,非逻辑思维方法,3,6,方法论概说,1,假说方法,7,3,自然辩证法绪论 张胜光制作,第六节 非逻辑思维方法,1,、,类比方法,2,、,形象思维,3,、,直觉思维和灵感思维,4,自然辩证法绪论 张胜光制作,一、类比方法,1,、类比推理及其类型,类比方法在逻辑学上又叫类比推理，它是根据两类对象之间在某些方面的相似或相同推断它们在其他方面也可能相似或相同的逻辑思维方法。其一般形式可表示为：,A,对象具有,a,，,b,，,c,，,d,属性,B,对象具有,a,，,b,，,c,， 属性,所以，,B,对象可能有,d,属性,5,自然辩证法绪论 张胜光制作,类比法在科学认识中的作用,首先，类比法是提出科学假说的一个重要推理方法。,在科学史上，许多重要的科学假说，就是应用类比方法建立起来的。例如，,1923,年法国物理学家德布罗意将光学现象和力学现象作了如下类比：在几何光学中，光运动遵循光程最短原理，在经典力学中，质点的运动遵循力学最小作用原理，且两条原理数学方程式酷似，而光具有波粒二象性，于是大胆推论：物质粒子也应具有波粒二象性。进而他把光的波长与动量的关系和实物粒子,(,要推测的,),波长与动量的关系进行类比，预言了物质波的波长。,6,自然辩证法绪论 张胜光制作,1927,年，德布罗意的推论和预言被实验所证实。德布罗意的成功启发了薛定谔的思路，薛定谔又将经典力学和几何光学作了如下类比；经典力学和几何光学的数学形式相同，而几何光学是波动光学的近似，因此预言经典力学也可能是波动力学的近似，由此导致波动力学的创立。,7,自然辩证法绪论 张胜光制作,其次，类比法也是促进技术发展的一种科学方法。,“物以类聚”，“物之不同，物之性也”。然而异中有同，同中有异，此乃事物的普遍规律。知其相似而类比，不仅可对未知事物作出预言，得到科学发现，也是模拟自然现象创制人工自然和技术手段的逻辑基础。,8,自然辩证法绪论 张胜光制作,如生物所具有的小巧、灵敏、快速、高效、结构严谨、可靠、抗干扰等许多特性，为人们提供了各种仿生技术的原型和机理。如蝙蝠与雷达、狗鼻与电子犬、苍蝇复眼与照相机、响尾蛇与导弹、螳螂与机械手、青蛙与跟踪系统、蝴蝶引诱素与杀虫剂等等，就是在与原型功能机制的类比中仿制而成的。现代仿生学、人工智能乃至高科技绿化技术，从科学方法的角度看，都离不开类比。,9,自然辩证法绪论 张胜光制作,再次，类比法可以促进科学研究方法的发展。,自然科学各学科以自然界特定领域的特定现象为研究对象，各种现象和规律的相似性，为彼此间的类比提供了基础。如控制论创始人维纳，把生物的合目的性动作与机器从功能上加以类比，进行功能模拟，并结合其他方法的综合运用，创立了控制论科学及其方法；如地质学家赖尔通过对地层的横比和不同时期形成的各地层情况的纵比，建立了地质渐进论和“将今论古”的方法。,10,自然辩证法绪论 张胜光制作,科学研究往往在学科的交接处容易得到开创性发现，原因之一就是不同学科的理论渗透和方法移植，类比法为此提供了工具。,类比法在各种逻辑推理方法中，是最富有创造性的一种方法，与归纳、演绎相比具有自己特殊的优点。,类比法的长处,11,自然辩证法绪论 张胜光制作,日本基本粒子物理学家汤川秀树曾有如下经验之谈：“把不理解的事物与已知经验进行类比，从中得到新的理解就是发现。”,如他把电磁力,(,已知经验,),和核力,(,新事物,),进行类比，视核力为交换力，得到介子理论的新发现，使日本获得第一块诺贝尔奖牌。,12,自然辩证法绪论 张胜光制作,哲学家兼自然科学家的康德说：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”,辩证法大师黑格尔也曾高度评价类比法，认为它理应在经验科学中占据很高地位。享有“天空立法者”美誉的开普勒说，他很喜欢类比，甚至称类比是他“最可靠的老师”。,13,自然辩证法绪论 张胜光制作,类比法的局限,然而事情总是一分为二的，当我们充分肯定类比法在科学认识中的作用时，对它的局限性也必须予以足够重视。其局限性集中表现在：在各种逻辑推理方法中，类比法是可靠性最小的一种方法。这主要有以下原因：,14,自然辩证法绪论 张胜光制作,首先，类比法是异中求同的方法。客观事物的相似性和同一性，使类比法有可能获得正确的结论；未考虑客观对象的差异性，这就失之全面；如果抓住对象共有的偶然属性进行类比，就可能导致结论的错误。,其次，类比推理的逻辑根据是不充分的，且前提和结论之间没有必然联系，只是一种可能性，这就决定了类比只是一种或然性推理。,15,自然辩证法绪论 张胜光制作,再次，类比的推理规则是很不严密的。逻辑推理的结论的可靠程度与其推理规则的严密程度成正比。就规则的严密性而言，演绎法最好，归纳法次之，类比法最差，因之，就推理结论的可靠性而言，演绎法最大，归纳法次之，类比法最小。,16,自然辩证法绪论 张胜光制作,然而逻辑推理的可靠性又似乎与其创造性成反比，类比法可靠性最小而创造性最大，这是它在认识功能上的重要特点。在一定意义上说，类比法的创造性是以它的逻辑上的不可靠性为代价的，因此在实际应用中，应扬其所长，避其所短。,17,自然辩证法绪论 张胜光制作,二、形象思维,形象思维是在形象地反映客体的具体形状或姿态的感性认识基础上，通过意象、联想和想象来揭示对象的本质及其规律的思维形式。,意象,：对同类事物形象一般特征的反映；,联想,：由一事物想到另一事物的思维活动；,想象,：在联想的基础上加工原有意象而创造出新意象的思维活动。,18,自然辩证法绪论 张胜光制作,关于形象思维，我国著名科学家钱学森曾发表过如下看法：,“形象思维与抽象思维都是科学研究中不可缺少的思维手段，以前对抽象思维研究较多，以致用电子计算机处理各种理论问题时势如破竹；对形象思维缺乏认识，以致于处理图像领域中的大量问题时步履艰难。抽象思维的研究成果曾大大地推进了科学文化的发展，那么我们一旦掌握了形象思维学，会不会用它来掀起又一次新的技术革命,?,这是颇值得玩味的一个设想。”,19,自然辩证法绪论 张胜光制作,(1),意象,是对同类事物形象的一般特征的反映。形象思维过程的一般形式是运用意象进行联想和想象。,(2),联想,是指由一事物想到另一事物的思维活动。形象联想是从一个意象想到另一个意象的思维活动，它通过反映意象之间的关系来把握意象的内容，它是对意象有所断定的思维形式，它通过类比来揭示意象之间的差别、相似或接近。,20,自然辩证法绪论 张胜光制作,(3),想象,是在联想的基础上加工原有意象而创造出新意象的思维活动。科学想象是对记忆中的表象进行加工改造之后得到的一种形象思维，它是科学研究中最主要、最常用的形象思维形式。,想象分再造性想象和创造性想象。,再造性想象是根据别人对事物的描绘而在大脑中形成的形象，这种形象虽是曾经存在过或现仍存在着，但想象者在实践中没有碰见过它们。,21,自然辩证法绪论 张胜光制作,创造性想象是在头脑中独立地创造新形象的思维活动。它又分,幻想、空想和理想,三种形式。幻想一般是对未来的想象，幻想中符合事物的客观发展规律，并能有计划、有步骤实现的，称理想，反之，则称空想。,22,自然辩证法绪论 张胜光制作,在人类的认识史中，富于想象并导致成功的例子举不胜举。诸如千里眼、顺风耳、腾云驾雾、大闹天宫之类的幻想，早已成为现实。被誉为“科学幻想之父”的法国作家儒勒,凡尔纳，就是一个未来事物的伟大设想者。他一生积累了,2500,多本笔记，致使“秀才不出门，全知天下事。”关于,20,世纪的奇迹，如电视、直升飞机、潜水艇、霓虹灯、导弹、坦克等几乎没有一样不为他所预见，而且写得样样详细、头头是道、栩栩如生。,儒勒,凡尔纳,1828,1905,23,自然辩证法绪论 张胜光制作,飞越北极的海军上将伯德称凡尔纳是他的领路人；潜水艇发明者西蒙莱克称凡尔纳是他一生事业的总指挥；气球及深海探险家、无线电发明者等都一致承认凡尔纳是启发过他们思路的人；法国著名元帅利奥台说，现代科学只不过是将凡尔纳的预言付诸实践的过程而已。深刻的启示，高度的赞誉，正说明幻想对科学认识的巨大意义，然而它却出于一个文学家的脑际。,24,自然辩证法绪论 张胜光制作,想象有下列特点：,第一，创造性想象是一种创造性的综合，它是把各个改造过的成分纳入新的联系而建立起来的新的完整形象。,第二，创造性想象的结果，是其内容从直观上得到加深了的“形象概念”。凯库勒提出苯的环状分于结构式就是运用创造性想象构成的“形象概念”，把有机化学中苯的化学式和“龟壳”状图形结合起来，使我们对苯的化学结构有更形象、更正确、更深刻的认识。,25,自然辩证法绪论 张胜光制作,苯的环状结构式的提出者、德国著名化学家凯库勒曾经自叙道：,1865,年的一天“事情进行的很不顺利，我的心想着别的事了，我把椅子转向炉边，进入半睡眠状态。原子在我眼前飞动，长长的队伍变化多姿，靠近了，联系起来了，一个个扭动着回转着，象蛇一样。看，那是什么？一条蛇咬住了自己的尾巴，在我眼前轻蔑地旋转着。”他哆嗦了一下，醒了过来，想出苯分子中的六个碳原子可能象蛇一样一个接着一个排列，最后首尾结合而成环状。经过进一步地证明，他提出了苯的第一个环状结构式。,26,自然辩证法绪论 张胜光制作,凯库勒从,1863,年开始致力于苯及其衍生物的研究。特别是一八六五年期间，他脑子里始终充满着苯的,6,个碳原子和,6,个氢原子，先后曾设想过几十种可能的排法，但都被他的推敲否定了。长期的反复思考己使其神经达到了高度兴奋的地步，致使休息睡眠时也余思末消。可见他对此的抽象思维已相当激烈和深入。在这百思不解而又疲惫不堪的关键时刻，他周身感到一股睡意的暖流，便朦胧入睡，看到一条蛇咬住自己的尾巴不动了。这些具体实物的形象在脑里的再现仿佛在一种物质的饱和溶液中加入了一粒晶种，顿时全部溶液开始结晶，苯的环状结构式诞生了。可见形象思维在其中起到了重要作用。,27,自然辩证法绪论 张胜光制作,一九七九年诺贝尔物理学奖的获得者格拉肖深有体会地说；“对世界或人类活动中的事物形象掌握得越多，越有助于抽象思维。”,28,自然辩证法绪论 张胜光制作,第三，创造性想象所创造的形象强调甚至夸张了客体的某个属性。伽利略“惯性原理”的提出，就是运用现实不可能存在，想象无磨擦的“夸张”办法发现的。,29,自然辩证法绪论 张胜光制作,1,、借助想象可以提出假说,如爱因斯坦狭义相对论的创立、“宇宙大爆炸说”、“板块结构说”等，无一不是靠丰富的想象和联想，加上严谨的逻辑论证而提出来的；,想象在科学发现中的作用,30,自然辩证法绪论 张胜光制作,2,、想象模型是科学家获取新知识的重要工具,，如卢瑟福有核行星模型的提出，想象模型又是理论知识发展的重要环节；想象是构造理想实验这一重要科学方法的要素之一，如海森堡通过“单电子衍射”的理想实验得出著名的测不准关系；,抽象性很强的数学所运用的“图示法”，比如表格、图形就是一种形象思维方法。,想象模型,31,自然辩证法绪论 张胜光制作,列宁说：“如果一个人完全没有这样来幻想的能力，如果他不能间或跑到前面去，用自己的想象力来给刚刚开始在他手里形成的作品勾画出完美的图景,那我就真是不能设想，有什么刺激力量会驱使人们在艺术、科学和实际生活方面从事广泛而艰苦的工,作，并把它们坚持到底。”,唯有张开科学想象的神翼，方能阅尽人间春色、尽窥宇宙奥秘。培养富有浪漫主义精神的想象力是科技工作者提高思维能力不可缺少的重要一环。,32,自然辩证法绪论 张胜光制作,这是因为，技术就一般意义来说，属于理论的“物化”。如人工智能机、工程建筑等，既有理论渗入的内涵，又有可感可察的形态。而智能机的“类人性”，建筑的布局和造型等，早在技术构思和设计中，就以“形象” 出现于设计者的头脑中。,3,、形象思维在技术领域更有意义,33,自然辩证法绪论 张胜光制作,正如马克思指出的：“蜜蜂建筑蜂房的本领使人间的许多建筑师感到惭愧。但是，最蹩脚的建筑师从一开始就比最灵巧的蜜蜂高明的地方，是他在用蜂蜡建筑蜂房以前，已经在自己的头脑中把它建成了。劳动过程结束时得到的结果，在这个过程开始时就已经在劳动者的表象中存在着，即已经观念地存在着”。可以说，形象思维是技术工作者必不可少的工具。,34,自然辩证法绪论 张胜光制作,三、直觉思维和灵感思维,直觉：不受固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本质的思维形式；,灵感：特殊的心理体验和心理过程，表现为豁然开朗的顿悟；,基本特征：,认识发生的突发性；,认识过程的突变性；,认识成果的突破性；,35,自然辩证法绪论 张胜光制作,所谓直觉，是指对突然出现在人们面前的新的事物和现象的极为敏锐的深入洞察、准确判断和本质理解。在科学研究过程中，对机遇的迅速捕捉和对机遇现象内含价值的敏感意识，就是直觉效应的一种表现。例如，达尔文阅读马尔萨斯,人口论,，当读到关于繁殖过剩而引起生存竞争的理论时，突然想到：在生存竞争的条件下，有利的变异会保留下来，这就是“适者生存”理论的发端，继此前进，创立了“进化论”。,36,自然辩证法绪论 张胜光制作,十分巧合的是，与达尔文爱好相同，学识、经历相似的华莱士也是在读,人口论,时受到同样启发，产生同样直觉，得出同样结论。华莱士说：“我突然闪过一念,适者生存。然后，突然我似乎看到了它的全部影响。”这是科学史上“共生效应”的一例。,37,自然辩证法绪论 张胜光制作,直觉的作用,第一， 科学家依靠直觉在科研中进行选择，要在大量感性材料所提供的多种可能性中作出选择，单靠逻辑思维是无法完成的，这就要靠直觉思维。,第二，直觉可以帮助科学家在研究中作出预见。这种直觉称为“战略直觉能力”，它可以决定科学研究的发展战略。,第三，新的科学概念，新理论的提出，离不开直觉。如欧几里得、罗巴切夫斯基、黎曼各自凭着直觉提出了有关平行关系的不同公理，因而创立了不同的几何学。,38,自然辩证法绪论 张胜光制作,什么是灵感,是指人们在研究某个问题，正苦于百思不得其解时，由于受到某种偶然因素的激发产生顿悟，使问题豁然澄清的思维过程。灵感是一种比较复杂的心理现象，它是研究者对某事物在积极思维、顽强、不懈的探索中，所达到的思维高度紧张，而创造力巨大高涨时的心理状态。,39,自然辩证法绪论 张胜光制作,灵感思维的特点,灵感是研究者精神处于极度紧张狂热状态后的产物；灵感的产生是突发的、飞跃式的。往往是研究者在散步中，在与人闲谈中，在听音乐等的刹那间，问题骤然获得答案；灵感产生于良好的精神状态下，这时研究者思维敏捷，想象力丰富而活跃。,40,自然辩证法绪论 张胜光制作,灵感的作用,灵感是人脑进行创造性活动的一种重要思维方式，它是客观存在的，是可以捕捉的。灵感在科学研究中有重要作用：它可以为长期得不到解决的难题提供重要启示、线索和思路，如阿基米德浮力定律是发生在洗澡时，身子刚进入装满水的澡盆而水溢出来的那一刹那间。灵感还有助于科学家确定选题，使成果条理化。,41,自然辩证法绪论 张胜光制作,直觉灵感与逻辑思维并不排斥,直觉和灵感思维既表现为一种常规逻辑程序的中断，思维过程的高度简化或浓缩，具有表现上的非逻辑性的一面；但它们又有合逻辑性的一面，直觉和灵感的发生和发展，尤其是随后展开推理的过程，都离不开逻辑思维，科学研究的最后完成还得靠逻辑思维。,42,自然辩证法绪论 张胜光制作,袁隆平肯定“灵感”的作用,思维上的突破和创新，也是袁隆平成功的重要原因。从发现水稻有杂交优势到寻找野生稻作为杂交样本，都表现为一种思维上的突破性，袁隆平将之称为灵感。在袁隆平的书橱上，至今还贴着一张纸条，写着他自己的一段话：灵感在科学研究中与在艺术创作中一样，具有几乎同等的重要作用,43,自然辩证法绪论 张胜光制作,数学家高斯回忆他在数学上的新发现时说：“像闪电一样，谜一下解开了。我自己也说不清楚是什么导线把我原先的知识和使我成功的东西连接了起来。”“谜一下解开”，“突然闪过一念”，这种从现象直达本质的思维过程，是许多科学家回忆他们做出科学发现时的共同感悟，直觉是一种普遍性现象。,44,自然辩证法绪论 张胜光制作,所谓灵感，是指人们对于曾经反复进行过探索而尚未解决的问题，因某种偶然因素的激发，使问题得到突然性顿悟的一种思维境界。顿悟前后存在两种迥然不同的境界：当人们为一个自认有价值的问题所吸引，往往废寝忘食，冥思苦想，结果却是“踏破铁鞋无觅处”、“山穷水复疑无路”。然而或在散步中、旅游中、闲谈中、艺术欣赏中、睡梦中等思想放松的情况下，因某种偶然因素的激发，突然茅塞顿开，豁然开朗，一通百通,45,自然辩证法绪论 张胜光制作,据传瓦特因蒸汽推动壶盖发明了蒸汽机；牛顿因苹果落地总结出万有引力定律；门捷列夫因玩纸牌发现元素周期律；阿基米德因洗澡发现浮力定律；开库勒因梦见蛇头咬蛇尾发现碳链结构等。这种因受某种偶然因素诱发而导致对问题的顿悟即所谓灵感。灵感不仅科学家有，人人皆有，它是一种普遍的思维现象。,46,自然辩证法绪论 张胜光制作,直觉和灵感的区别与联系,直觉和灵感发生的时间不同，结果有异。,直觉是面对突发在眼前的新事物所给出的迅速理解，其结果是带有结论性的本质意义的判断；,灵感常出现在事情过后，尤其是对久思不得其解的问题，在偶然因素激发下，为问题求解开通思路，其结果不具有结论性判断。,47,自然辩证法绪论 张胜光制作,直觉和灵感的本质,稍加分析便可发现，直觉和灵感都是实践的产物，它们的发生是有条件的，这些条件至少包括：有一个待解决的问题；研究者对此问题经历了紧张的思考和探索；问题具备了解决的客观因素；研究者具有厚实的学识储备和敏锐的洞察力等。实践的范围和深度不同，直觉和灵感发生的领域和产生的价值也不同，如未受专业知识训练的正常人，当自行车与汽车相撞的瞬间，便会立刻理解将要发生事件的全部实质；但他即使被正在落地的苹果砸上,1 000,次，也决不会总结出万有引力定律。“狼孩”即使被偶然因素激发上万次，也决不会产生出成为科学家的灵感。,48,自然辩证法绪论 张胜光制作,灵感产生的心理学基础,意识,意识与无意识之间,无意识,意识,梦、灵感,无意识,知：认识、认知,情：情绪、情感,意：意志、意向,心理学上的意识概念：人能自己觉察到的心理体验,49,自然辩证法绪论 张胜光制作,直觉思维的作用和局限,爱因斯坦认为，物理学家的最高使命是要得到那些普遍的基本定律，然而要通向这些定律并没有逻辑的道路，“只有通过那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉，才能得到这些定律”。因此他明确表示“我相信直觉和灵感”。,50,自然辩证法绪论 张胜光制作,美国化学家普拉特和贝克曾就“你是否得益于直觉”等问题，用填表的方式对许多化学家进行过调查，在,232,份交回的调查表中有,33,的人说经常，,50,的人说偶尔，,17,的人说没有；,7,的人说他们的直觉正确，有几位著名化学家说他们的直觉错误。从这一结果可以看出，直觉和灵感在科学认识中具有重要作用，同时也存在局限性、不完全可靠性。,51,自然辩证法绪论 张胜光制作,发散性思维：反过来想一想,发散性思维是指科学思维中具有高度思想活跃和思想开放的思维，即向各个方向思考的“求异思维”、“开放式思维”，或者说 “逆向思维法,反过来想一想”,52,自然辩证法绪论 张胜光制作,发散性思维是指科学思维中具有高度思想活跃和思想开放的性格的思维。研究中为了得到新理论和新发现，科学家必须经常调整他过去的思维模式和行为习惯，放弃从前坚持的信念，重新估价科学实践中的许多因素。如果没有发散性思维，没有高度思想活跃和思想开放的性格，就不可能有科学的突破，也很少有科学的进步。所以它又称为“求异思维”、“开放式思维”。,53,自然辩证法绪论 张胜光制作,比如，有家经营瑞士钟表的商店由于手表大量积压，资金周转不灵，眼看已濒临破产约边缘，老板急的吃不下，睡不着，最后急出个“笨”办法。他在店门贴出一张广告：“本店现存一批瑞士产手表，可惜走时不太准确，,24,小时时慢,24,秒，因而降价出售，望君三思而择。“,不料，这张广告贴出后不久，钟表店的生意顿时好转，不断有顾客来光临选择。短短的时间内，积压的手表销售一空。,54,自然辩证法绪论 张胜光制作,无独有偶，美国大众汽车厂曾为推销大众汽车，请底待律著名的本巴赫公司为自己设计宣传广告。本巴赫公司经过周密考虑，别出心裁地设计了一个“反面宣传”的广告。,一辆汽车位于身有“次品”大字横幅的上方。广告下有一段说明文字：大众车的检查员因仪表板上方的小储藏柜里有一道划痕而拒绝通过汽车合格检查。,广告公司的设计者对此解释说：“没有一家汽车制造商曾经考虑过在他的宣传促销广告里用次品的字眼。但经我们了解后，完全认为大众汽车敢于如此自信，”,55,自然辩证法绪论 张胜光制作,“反过来想一想”的又一实例,美国国家航天局发现，航天飞机上的一个零件总是出故障，不是这里坏就是那里坏，花费很多人力物力始终无法解决，最后一个工程师提出，是否可以不要这个零件。事实证明，这个零件确实是多余的。,这个啼笑皆非的事件告诉我们，在我们的思维中，的确是存在着某些盲点的，而我们自己往往会陷入钻牛角尖的困境中。这时候，“逆向思维法”就会派上大用场。,56,自然辩证法绪论 张胜光制作,本章思考题,一、名词解释：,1,、科学技术方法论,2,、选题方法,3,、观察方法,4,、实验方法,5,、观察实验中的机遇,6,、逻辑方法,7,、非逻辑方法,8,、直觉和灵感,9,、假说和猜想,10,、科学理论,11,、科学发现,12,、技术发明,57,自然辩证法绪论 张胜光制作,思考题,9,、什么是机遇？它在科学发现和技术发明中有什么作用？试举出科学史上若干著名的机遇事件。,10,、什么是灵感？它和机遇有什么不同？应当怎样利用和捕捉灵感？,58,自然辩证法绪论 张胜光制作,59,自然辩证法绪论 张胜光制作,