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第5章科学观察和科学实验,5.1科学事实5.2获取科学事实的方法5.3科学仪器在实验观察中的作用5.4观察实验中的认识论问题,需要把握的基本问题,科学事实与经验事实的区别观察与实验在科学研究中的作用观察实验的理论负荷问题与观察客观性问题观察实验中的机遇问题,观察与实验中的认识论问题,1、“眼见”是否为“实”？如果眼见不一定为实，那么我们将推导出什么？2、人类对经验世界的观察是“客观”的吗？3、观察中的“机遇”意味着什么？,1、眼见是否为实？,为什么？,1、眼见是否为实？,（1）何谓“眼见”？“眼见”是一个什么样的过程？（2）什么是“实”？,视觉的形成过程大致是：外界物体反射来的光线，依次经过角膜、瞳孔、晶状体和玻璃体，并经过晶状体等的折射，最终落在视网膜上，形成一个物像。视网膜上有对光线敏感的细胞，这些细胞将图像信息通过视觉神经传给大脑的一定区域，人就产生了视觉.,眼见不一定为实的理由是什么？,视觉的局限性？视觉的不全面性？存在假象？对象的复杂性？或其他理由？,经验观察是不确定的,人心就是一块白板？,眼见为实预设了什么？意味着什么？,对于胸透X片，普通人甲看到的仅仅是一张黑白相片，而医生乙则能看出肺部是否发生病变。为什么两个人的认识会不同呢？,你看到什么？,观察的理论负荷,汉森：观察是理论渗透的-视觉图像的处理包含了两个步骤：1、视觉图像的获得，即感知觉过程2、背景理论或知识参与视觉图像的理解过程,理论负荷的观察,-看不仅是拥有视觉经验，而且也是拥有视觉经验的方式人们能够获得关于同一物理状态的相同视觉映像，但是具有不同理论背景知识的人们对这一视觉图象可以有着不同的组织方式或理解,2、何谓“实”？-真的：trueorreal?-事实：经验事实或科学事实？,true有两层基本的含义：-“真的”，此意义指符合一定标准的、符合一定模式的-另一层的含义是“真实的”，此意主要是指符合真实情况,real可以表示相对于“假的”的“真的”，即某物外表与其实质之间的一致性-此外，real所表示的“真实的”正好与“现象的”相对：somethingreal（实在的东西）是可以摸得到的，somethingphenomenal（现象的东西）是摸不到的，而只能感知因此，real所表示的“真实的”实际上指的是“客观存在”,“相信有一个离开知觉主体而独立的外在世界，是一切自然科学的基础”。爱因斯坦,事实,把握以下几个概念：-事实（fact)-客观事实-经验事实-科学事实,麒麟对我说话了阿拉法特已经逝世犯罪和贫穷通常是孪生兄弟地球是圆的这块铁能够导电春雨贵如油,事实,thingsthatisknowntohavehappenedortobetrueortoexistthingsthatisbelievedorclaimedtobetrue,相对于事件、事态而言相对于虚构的、没有发生过的、假的而言即事实是已经发生的、真实的、存在的事件,客观事实,-自然界的客观物质过程观察和实验的对象、事件-并非知识本身尚未进入人的世界的存在-具有客观性，无正确与错误之分,经验事实,-是观察者对观察对象、过程的感性知觉-需要借助一定的语言或文字来做出描述与记录-是可错的,科学事实,-对观察、实验所揭示的客观事实的描述与记录-形式是主观的借助一定科学语言,科学事实的特点,1、是直接的单称陈述2、具有可重复性3、受到理论影响,科学事实是直接的单称陈述,单称陈述：关于某个单独对象具有或不具有某种属性的陈述科学事实是特定观察者的特定观察的记录科学事实是事件的有序集，不包含演绎推理,“是理论决定我们能够观察到的东西”“只有理论，即只有关于自然规律的知识，才能使我们从感觉印象推理出基本现象”爱因斯坦,理论渗透实验之中,实验推理过程受到理论影响实验仪器的设计依据一定的理论,看上去像什么做的呢重量、色泽有什么理由排除它不仅仅是在表面特性上类似于铝的其它金属或合金制成的呢？比重如何排除别的合金也可能具有这样的比重与延展性呢？铝既能与酸又能与碱起化学反应生成盐,我们所有的观察都是理论渗透的吗？,穆勒-莱耶尔视错觉,观察的“客观性”何以可能？,从认识上看，即使存在所谓的“客观性”，那么这将是一个包含了主体因素在内的非纯粹自在的“客观”,科学家的立场,承认存在着一个独立于我们的感觉的客观世界承认感性及日常经验给予我们关于世界的信息承认科学在探索这一客观世界中的作用,什么是观察的“客观性”？,观察陈述能够真实地反映在一定的认识条件下，客体所表现出来的性质和规律,技术人员在坡道上人们肉眼所见的下坡地段长为42米的路段设置了O、A、B、C、D5个测量点，依次进行了测量。测出的结果依次为：1.6米、1.317米、1.12米、0.875米、0.65米，最高点与最低点的高度差为0.95米，坡度为2.3%。因测量高度与实际高度相反，技术人员特意把测量高度换算成假设高度：假设O点的高度为220米，那么A、B、C、D四个点的假设高度依次为：220.28、220.48、220.73、220.95。,如何保证观察的“客观性”？,观察结果的可重现性是客观性的最重要、最根本的标准尽可能消除影响观察客观性的主观因素尽量使用先进的仪器设备和观测技术,可重复性的要求要想是合理的，必须要满足下列两个条件-假定自然规律本身是普遍的；-在不同的空间、时间，在初始条件相似的条件下，自然现象的表现是非常相似的,“可重复性”可能遭遇的困难：,可重复性不是绝对的，而是相对的观察条件句能够满足可重复性要求：即：条件X被满足时可以观测到Y事件,具体表现：,（1）对某个单一特定事件的描述，不需要也根本不可能要求可重复性单纯的观察句如：在时刻T可以观察到Y事件，一般不要求可重复性,（2）小概率的随机事件（3）来自复杂性科学对可重复性的挑战初始条件极其敏感事件的长过程检验（4）量子力学中内在相关（在没有直接的物理因果作用的情况下可以有相关性）的研究对象,启示：,在科学研究过程中，我们对于事实的认定可以而且应该借助于多重因素的参照来确定事实的真实可靠性，而不是仅仅凭借可重复性原则来判定事实的真实与可靠,3、观察中的机遇问题,为什么说机遇只偏爱有准备的头脑？一个古生物学家从一块古生物化石中可以观察到许多有价值的现象，而对于一般的人，它不过是一块普通的石头而已。这说明了什么？,把握机遇的主观条件是什么？,1、科学的理论可以说是正确观察的基本条件对于一个有丰富的科学知识又对新的观察对象做了充分准备的人来说，在观察前他可能已经对观察结果做了充分的预言，因而在观察中能比一般人更快更容易地把握事物的本质，当然也比一般人更容易发现新问题,2、对机遇产生的客观根源有正确的认识3、具有敏锐的观察能力和识别能力,双筛比喻,“断言所有的砂砾由这样的相等大小的细粒组成，恐怕是错误的，但是，断言使细粒变成相等东西的是筛子同样是虚假的”。,
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