科学问题、科学假说和科学理论.ppt

三科学问题 科学假说和科学理论 科学问题 科学问题是指一定时代的科学家在特定的背景知识下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而尚未解决的问题 它包括一定的求解目标和应答域 但尚无确定的答案 案例 歌德巴赫猜想 这个问题是德国数学家哥德巴赫 C Goldbach 1690 1764 于1742年6月7日在给大数学家欧拉的信中提出的 所以被称作哥德巴赫猜想 GoldbachConjecture 哥德巴赫猜想的一般提法是 每个大于等于6的偶数 都可表示为两个奇素数之和 每个大于等于9的奇数 都可表示为三个奇素数之和 其实 后一个命题就是前一个命题的推论 案例 歌德巴赫猜想 1920年 挪威的布朗 Brun 证明了 9 9 1924年 德国的拉特马赫 Rademacher 证明了 7 7 1932年 英国的埃斯特曼 Estermann 证明了 6 6 1937年 意大利的蕾西 Ricei 先后证明了 5 7 4 9 3 15 和 2 366 1938年 苏联的布赫夕太勃 Byxwrao 证明了 5 5 1940年 苏联的布赫夕太勃 Byxwrao 证明了 4 4 案例 歌德巴赫猜想 1948年 匈牙利的瑞尼 Renyi 证明了 1 c 其中c是一很大的自然数 1956年 中国的王元证明了 3 4 1957年 中国的王元先后证明了 3 3 和 2 3 1962年 中国的潘承洞和苏联的巴尔巴恩 BapoaH 证明了 1 5 中国的王元证明了 1 4 1965年 苏联的布赫夕太勃 Byxwrao 和小维诺格拉多夫 BHHopappB 及意大利的朋比利 Bombieri 证明了 1 3 案例 歌德巴赫猜想 1966年 中国的陈景润证明了 1 2 而 1 1 这个哥德巴赫猜想中的最难问题 还有待解决 案例 歌德巴赫猜想 科学问题 波兰尼 M Polanyi 一个问题或发现本身是没有涵义的 问题是只有当它使某人疑惑或焦虑时 才会成为一个问题 发现也只有当它使人从一个问题的负担中解脱出来时 才会成为一个发现 一个问题就是一个智力上的愿望 科学问题 波普尔 KarlPopper 问题是背景知识中固有的预期与所提出的观察或某种假说等新发现之间的冲突 科学问题 图尔敏 S Toulmin 解释的理想与目前能力的差距 科学问题 解释的理想 目前的能力P St Sp 科学问题 案例 问题1 把1 2 3 4 5 6 7 8 9这9个数填在以下正方形中 并使边 对角相加相等 问题2 有无规律 科学问题 案例 续 科学问题 案例 续 科学问题 案例 续 以上问题是由汉代的数学家徐岳在 数学记遗 中提出的一种叫 九宫算 的数学游戏 问题1很好解决 但问题2就不那么好解决 元代数学家杨辉在 续古摘奇算法 中给出了规律性的算法 科学问题的特征 科学问题是时代的产物 科学问题一般是以疑问句的形式来陈述的 科学问题蕴涵着问题的指向 研究目标和求解的应答域 是什么 指向自然界的某种可观察的实体和现象 为什么 实体和现象背后的原因 怎么样 对象或对象系统的状态或过程 在科学问题中 背景知识 与 求解的应答域 科学问题的分类 按照科学研究的分类 科学问题与非科学问题 科学与非科学的划界 真实问题与虚假问题 如鲸鱼是什么鱼 欧几里德的第五共设 问题的应答域就提错了 待解问题与无知问题 涉及到科学认识主体的能力和背景知识 抽象问题与具体问题 欧几里德与他的 几何原本 欧几里德 EuclidofAlexandria 希腊数学家 约生于公元前330年 约死于公元前260年 欧几里德使用了公理化的方法 公理 axioms 就是确定的 不需证明的基本命题 一切定理都由此演绎而出 第五共设 在一点上只能通过一条直线平行线 非欧几何 从一点上至少可通过两条平行直线 罗巴切夫斯基与他的 非欧几何 非欧几何学是1829年由俄罗斯数学家尼古拉 罗巴切夫斯基 1793 1856 提出的 科学问题的分类 科学哲学的分类 科学问题与非科学问题 科学与非科学的划界 经验问题 关于自然界的任何能使我们觉得奇怪而要求我们解释的事物 劳丹 L Laudan 已解决但可以进化的问题反常问题未解问题理论问题 即理论内部不自洽或理论之间的冲突而产生的问题 科学问题产生 提出一个问题往往比解决一个问题更重要 因为解决问题仅仅是一个数学上或实验上的技能而已 而提出新的问题 新的可能性 从新的角度去看待旧的问题 却需要有创造性的想象力 而且标志着科学的真正进步 爱因斯坦 波普尔 科学研究始于问题 归纳主义的科学方法论认为 科学研究始于观察和搜集材料 波普尔认为 科学研究始于问题而不是始于观察 因为 尽管通过观察可以引出问题 但是在观察时必须带着一定的问题 从科学发展的总体过程看 旧理论不能解决问题 人们才会去关注它 修正它 完善它 乃至着手建立新理论 从科学研究的具体进程看 人们总是以问题为框架有选择地搜集科学事实和材料 科学研究始于问题 和 人类认识以实践为基础 是从不同角度提出的不同命题 但实质是统一的 科学问题产生 从科学实践与科学理论的矛盾中产生 当原有的科学理论不能解释新的现象 新的事实时 便产生了矛盾 也产生了需要探讨的问题 例如 水星近日点进动与牛顿理论的矛盾 光的波动说与粒子说矛盾与统一等 科学问题产生 从科学理论内部的矛盾中产生 一种理论或一个概念 如果能从中推出逻辑矛盾 就表明其中存在着需要进一步探讨的问题 例如 伽利略悖论 罗素悖论 麦克斯韦 妖 薛定谔 猫 等 科学问题产生 从不同学派理论之间的矛盾中产生 在一个学科领域中 对同一事物 可以有不同学派运用不同理论进行解释 例如 日心说与地心说 拉马克学说与达尔文学说 渐变论与灾变论 水成论与火成论等 附录 人类对 天 的认识 远古观天术 七日创世 附录 人类对 天 的认识 埃及神话 天神Nut和地神Geb 附录 人类对 天 的认识 观 天 的构思 春分 秋分 冬至 夏至 附录 人类对 天 的认识 仪器与记录 巨石阵 附录 人类对 天 的认识 法国史前的星相图 附录 人类对 天 的认识 公元前7世纪的 思辨宇宙期 爱奥尼里学派 大地圆盘说 附录 人类对 天 的认识 阿那克西曼德的 宇宙无限说 附录 人类对 天 的认识 赫拉克利特的 火成宇宙说 附录 人类对 天 的认识 毕达哥拉斯的 球形说 附录 人类对 天 的认识 德谟克利特的 原子论 宇宙观 附录 人类对 天 的认识 柏拉图学派的 同心球 宇宙观 附录 人类对 天 的认识 本轮 均轮说 附录 人类对 天 的认识 托勒密的 地心说 附录 人类对 天 的认识 第谷 布拉赫体系 附录 人类对 天 的认识 哥白尼的日心说 附录 人类对 天 的认识 开普勒体系 附录 人类对 天 的认识 现代的宇宙观 水成论与火成论之争 水成论者认为水对地表的改变起决定因素 纪元前 古罗马人已发现尼罗河两岸周期性地被洪水淹没 尼罗河在三角洲不断增大 另外 陆地上存在海相介壳动物化石等事实 火成说把 地下热火 看成地质现象的主要动力 地球核心是熔融的液态 由于意大利西海岸火山岩带的强烈活动 古罗马人相信有一位主管火和锻冶的神 称 沃尔坎 Vulcan 火山 Volcano 火山学 Volcanology 等词即来自意大利语的Vulcan 拉马克与达尔文 科学问题产生 从社会需要同现有的技术手段不能满足这种需要的矛盾中产生 科学问题的产生需要同人民日益增长物质和文化的需要 战争的需要 生产生活的需要等结合 如 袁隆平的杂交水稻 科学问题解决 通过进一步获取事实来回答问题 技术手段的不断进步 人类认识能力的不断提高 通过引入新的假说来解答问题 哈维对盖伦血液循环理论的补充 通过引入新的概念来解决问题 相对论的新概念的引入 人体的血液循环 科学假说 科学假说是根据已知的科学事实和科学原理 对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明 是自然科学理论思维的一种重要的形式 科学假说的来源 当出现了用已知科学理论无法解释的新事实时 会产生对新事实的猜想性的说明 例如 原子结构 同位素等 当把某一理论类推到原来适用的范围之外 对其它事物的属性 规律进行猜测或设想时 会提出新的假说 例如 类比中德布罗意的物质波假说 为解决新旧事实之间的矛盾会提出假定性说明 例如 大爆炸 假说与 微波背景辐射 微波背景辐射 科学假说的一般特征 科学性 假说是以一定的科学事实为依据 以科学理论为前提而提出来的 例如 爱因斯坦相对论 特别是广义相对论 假定性 假说中包含着对事物的本质和规律性的猜测 并且这种猜测往往是在科学事实不够充分 检验条件不够完备的情况下提出的 例如 原子模型及运动轨道的不连续性易变性 随着人们认识能力的不断提高和认识水平的不断深入 假说会发生变化 科学假说的作用 科学假说是通向科学理论的桥梁 自然科学就是沿着假说 理论 新假说 新理论 的途经 不断地向前发展的 一部科学发展史 就是一部假说和理论的更迭史假说是激发创造性思维的媒介 科学活动就是人类探索未知世界的活动 假说的 猜测性 历来就与人类的创造性思维有着 天然 的联系 不同假说的争论有利于学术繁荣 一部科学发展史 就是一部假说的争论史 建立假说的方法论原则 解释性原则 假说应与已知的经过实践复核的事实相符合 假说不仅能够解释已知的全部事实 哪怕只有一件事实与假说矛盾 这个假说也应该被修正或摒弃 例如 卢瑟福的 粒子轰击实验 与光谱的不连续 原子的稳定性等科学事实相矛盾 后经玻尔的量子化的原子模型对其修正和完善 建立假说的方法论原则 对应原则 指假说与已知科学理论的关系 一般来说 假说不应该与经过检验的科学理论相矛盾 当假说与已知的理论相矛盾 首先应怀疑假说 并对其进行更加严格的检验 如果新的科学事实不断支持假说 就预示着新假说对旧理论局限性的突破的可能 爱因斯坦假说对牛顿经典力学的突破 建立假说的方法论原则 可检验性原则 提出的假说必须能用观察 实验加以检验 从而判定它的真伪 例如 杨振宁 李政道的 宇称不守恒 假说 是由吴健雄的实验来验证的 假说的检验 逻辑分析 逻辑分析主要是分析假说在逻辑上的合理性 以达到对假说进行初步筛选的目的 分析假说中的概念是否具有精确性 明晰性和简单性 分析假说在逻辑结构上是否具有一致性 分析假说是否得到已有的科学理论与科学事实的支持等 假说的检验 实践检验 实践检验是通过观察和实验对假说及其推论进行的验证 例如 冥王星从太阳系的第九大行星的 星位 被 开除 以下资料指的是原来的冥王星 现在已失去名字 定义小行星序列号 134340根据2006年08月24日国际天文学联合会大会的决议 冥王星被视为是太阳系的 矮行星 不再被视为行星 太阳系中有七颗卫星比冥王星大 月球 木卫一 木卫二 木卫三 木卫四 土卫六和海卫一 假说的检验 证实与证伪 科学实践作为检验假说的标准 既能证实假说也能证伪假说 一般地说 经过观察 实验所证实的假说 即可以上升为理论 而被观察 实验所证伪的假说就会被淘汰 当然 假说的检验是一个复杂的过程 假说的检验 判决性实验 如果对同一研究对象 存在两个对立的假说H1和H2 并分别推断出互不相容的结论C1和C2 而且可以通过一个实验进行检验 看其检验结果符合C1和C2中的哪个 从而支持或否定假说H1和H2 该实验就是关于假说H1和H2的判决性实验 在历史上 麦克尔逊 莫雷实验 是最著名的判决性实验的案例 麦克尔逊 莫雷实验 阿尔伯特 亚伯拉罕 迈克尔逊 AlbertAbrahanMichelson 1852 1931 莫雷 Morley EdwardWilliams 1838 1923 迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪及迈克尔逊 莫雷实验联系在一起的 这也是迈克尔逊一生中最重要的贡献 在迈克尔逊的时代 人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的 以太 进行传播 而 以太 是否存在以及是否具有静止的特性 在当时还是一个谜 有人试图测量地球对静止 以太 的运动所引起的 以太风 来证明以太的存在和具有静止的特性 但由于仪器精度所限 遇到了困难 麦克尔逊 莫雷实验 1881年迈克尔逊发明了高精度的迈克尔逊干涉仪 进行了著名的 以太漂移 实验 他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时 其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上 光通过相等距离所需时间不同 因此在仪器转动90 时 前后两次所产生的干涉必有0 04条条纹移动 但实验得出了否定结果 1887年他们继续改进仪器 光路增加到11米 花了整整5天时间 仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运动 结果仍然是否定的 这一实验引起科学家的震惊和关注 与热辐射中的 紫外灾难 并称为 科学史上的两朵乌云 随后有10多人前后重复这一实验 历时50年之久 对它的进一步研究 导致了物理学的新发展 麦克尔逊 莫雷实验 麦克尔逊 莫雷实验 麦克尔逊 莫雷实验 判决性实验是否 真 的存在 本世纪初的物理学革命 人们对判决性实验的作用提出了质疑 起因 光电效应验证了 光子 的存在 光的 微粒说 得以 复活 并得到发展 1906年 迪昂首先提出 物理学中不存在 判决性实验 20世纪50年代 蒯因继承和发展了迪昂的理论 1960年 格伦鲍姆提出 不能一概否认 判决性实验 吴健雄等坚信 判决性实验 的存在 关于 判决性实验 的争论仍在继续 科学的理性准则 理性信念 它直接来源于世界观 只有承认世界是个有规律的整体 科学知识在本质上是与客观规律相统一的 才可能产生世界是合理性这样的信念 这种信念是规律性认识的前提 否则 就不可能有科学认识 哲学层面 帮助科学家剔除非理性的假说 拒斥伪科学 是与时俱进的 科学层面 科学中普遍的 基本的理论和规律 对于提出假说和鉴别假说也起着准则的作用 科学的理性准则 可检验性原则 科学理论在原则上是可以检验的 如果一个理论不但无法在技术上接受观测实验或一般性实验的检验 而且在原则上也不可能被检验 就不是科学理论 所谓原则上不可检验 是指它本身不能被检验 由它演绎推导出的命题也不能被检验 概言之 它与任何经验现象都没有关联 所谓原则上可检验 是指由于技术手段等方面的限制 目前还无法做到 但在原则上仍然是可检验的 科学的理性准则 对应原则 对于调整新的科学理论和原有的理论的关系 是一个很有效的理性原则 新的理论或假说比原有的理论或假说具有更丰富的检验蕴含 新的理论或假说在原理论得到充分确证的那个领域以渐进线的形式与之相一致 新的理论或假说比原有的理论或假说具有更大的解释力 更深刻地解释事物的本质和规律性 科学的理性准则 简单性原则 科学是探索真理的事业 是探索未知世界的理性活动 然而 在 真 与 美 之间 有着极其深刻的内在统一性 这种统一性反映在方法论原则上 就是科学在历史上形成的一系列美学准则 即所谓的 臻美原则 趋向美 科学的美学准则中 最重要的是 简单性原则 简单性原则的引申 和谐性 对称性 统一性等 如果自然界把我们引向极其简单而美丽的数学形式 引向前人所未见过的形式 我们就不得不认为这些形式是 真 的 它们能显示出自然界的真正特征 海森堡 科学理论 科学理论是经过实践检验的系统化了的科学知识体系 它是由科学概念 科学原理以及对这些概念 原理的理论论证所组成的体系 科学理论的基本特征 客观性 科学理论是正确地反映了客观事物的本质及其规律性 具有客观真理性 普遍性 科学理论通过揭示某一领域的共同本质而普遍适用于这个领域 具有解释和预言的功能 系统性 科学理论不是各种孤立的概念 原理的简单堆砌 也不是各种论点 论据的机械组合 而是系统化的知识体系 逻辑性 科学理论必须概念明确 判断恰当 论证严密 合乎逻辑 在逻辑上具有完备性 科学理论的结构 基本概念 是思维的基本单位 是反映自然事物本质属性的思维形式 任何学科都有自己专有的一些科学概念 例如 几何学中的 点 片 面 体 等 力学中的 力 质量 速度 加速度 功 能 位移 标量 矢量 等 化学中的 元素 原子 分子 化合 分解 价 键 等 生物学中的 种 种群 群落 生态系统 基因 隐形 显性 纯合子 杂合子 等 万类霜天竟自由没有正义 没有罪恶 只有生存 科学理论的结构 基本原理 或定律 是联系概念的判断 是科学对所研究对象的基本关系的反映 是科学理论赖以建立的基础 它在语言 结构上表现为判断的形式 一般用全称判断来表述 例如 牛顿力学中的三个基本定律 自由落体 爱因斯坦相对论中的相对性原理和光速不变原理等 科学理论的结构 逻辑结论 由概念和原理推演出来的逻辑结论 执行着理论解释和预见的功能 例如 钟慢 尺缩效应 多样性导致稳定性 燃烧是氧的作用等 由基本概念 基本原理或定律 科学推论所构成的科学理论 各元素不是按照任意的外在次序而排列 而是有一个严密的 前后一贯的逻辑结构 建立科学理论体系的方法 公理化方法 从尽可能少的基本概念 公理 公设出发 运用演绎推理规则 推导出一系列的命题和定理 从而建立整个理论体系的方法 公理化的方法首先产生于数学 代表 欧几里德与 几何原本 之后广泛应用到其它学科 公理化体系需要满足的条件 无矛盾性 公理化体系在逻辑上一致 完备性 所选公理应完整 独立性 所有公理应彼此独立并最少 建立科学理论体系的方法 逻辑与历史相统一的方法 历史是指客观事物的发展过程 或人类对它的认识过程 逻辑则指人的思维对客观事物发展规律的概括反映 亦即历史的东西在理性思维中的再现 历史是第一性的 是逻辑的基础 逻辑是第二性的 是对历史的理论概括 案例 燃素说 1703年 德国医生兼化学家贝歇尔 J J Becher 1635 1682 和他的学生施塔尔 G E Stahl 1660 1734 共同提出著名的燃素学说来解释燃烧现象 他们认为 燃素是一种很微小的物质 它能穿过稠密的物质 燃素本身既不燃烧又不发光 也不可见 但是 一旦它迅速运动 就能将它的运动传递给接受它的物质粒子 产生火光 火就是一堆燃素的聚集体 1723年 施塔尔认为 可燃物 燃素 灰烬如木炭燃烧重量减轻 案例 燃素说 燃素学说是很久很久以前的化学家们对燃烧的解释 他们认为火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体 这种火的微粒既能同其他元素结合而形成化合物 也能以游离方式存在 大量游离的火微粒聚集在一起就形成明显的火焰 它弥散于大气之中便给人以热的感觉 由这种火微粒构成的火的元素就是 燃素 燃素说是科学 历史角度看 案例 氧化说 案例 氧化说 燃素说遇到的挑战 首先 燃素谁也没有看见过 又不能用实验事实证明它的存在 其次 燃素学说在许多实验事实面前显得束手无策 例如 燃素说认为燃烧就是燃烧物失去燃素 然而金属燃烧时重量反而增加 氧化说同样是科学 历史角度看 建立科学理论体系的方法 逻辑与历史相统一的方法建立理论的原则 按照逻辑发展程序和则事物的历史发展进程相一致的原则来建立科学理论体系 一般来说 经验性较强的自然科学理论体系是采用这种方法来构造的 化学 从元素 化合物 有机物 小分子 大分子等 这个过程与自然历史的发展过程相一致 按照逻辑发展程序和人类认识自然历史的过程相一致的原则来建立科学理论体系 一般来说 数学和数学化的自然科学理论体系是采用这种方法来构造的 物理学 力学从静力学 运动学 动力学 再到分子物理学与热力学 声学 电磁学 相对论 量子力学 它与人类对宏观物体运动的认识发展过程基本一致 建立科学理论体系的方法 从抽象上升到具体的方法 这也是建立科学理论体系的一条途径 构成逻辑起点的概念开始是比较简单 抽象和贫乏的 随着逻辑的展开 概念的规定越来越复杂 具体和丰富 最后把事物作为整体在思维中再现出来 达到 思维中的具体 电磁学 从雷 电 磁石等 感性具体 现象中 抽象出若干概念 电荷 电场 电势 电流 磁场 磁通量等 和定律 欧姆定律 库仑定律 安培定律 法拉第定律 麦克斯韦定律 科学理论的评价依据 科学理论同经验事实的一致性 即从科学理论推出的可检验的结论应该与实验经验结果相符合 科学理论与实验结果符合得越好 越广泛 科学理论的可接受性也就越大 科学理论的评价依据 科学理论内在逻辑的完备性 即科学理论内部必须在逻辑上自洽 科学理论是具有一定逻辑结构的理论体系 它不仅应该保持内部逻辑上的一致性 而且应当与公认的有关的科学理论具有一致性 案例 理发师悖论 M 著名的理发师悖论是伯特纳德 罗素提出的 一个理发师的招牌上写着 告示 城里所有不自己刮脸的男人都由我给他们刮脸 我也只给这些人刮脸 案例 理发师悖论 M 谁给这位理发师刮脸呢 M 如果他自己刮脸 那他就属于自己刮脸的那类人 但是 他的招牌说明他不给这类人刮脸 因此他不能自己来刮 案例 理发师悖论 M 如果另外一个人来给他刮脸 那他就是不自己刮脸的人 但是 他的招牌说他要给所有这类人刮脸 因此其他任何人也不能给他刮脸 看来 没有任何人能给这位理发师刮脸了 科学理论的评价依据 科学理论的简单性 即科学理论体系所包含的彼此独立的基本概念和基本定律应该是尽可能少 科学理论的基本概念和基本定律越少 这个理论体系在逻辑上的完备性就越容易判定 理论体系内部的无矛盾性就越容易实现 反映自然界本质的规律表述得越简单 越容易通过观察实验进行检验 科学理论的基本概念和基本定律尽可能少 意味着每个概念中包含的经验内容尽可能多 这样的科学理论体系才具有应用的广泛性 科学理论的评价依据 科学理论的预见性 即科学理论应当具有广阔的视野 能预言那些未知的或在科学理论创立时未被解释的实验事实和现象 能超越其得以产生的经验事实基础并预言大量新的未知的经验事实 科学理论的重要功能在于不仅能够解释 过去 同时还要能够预见 未来 科学理论的真理性 内在的逻辑性和审美性 科学理论的价值体现 科学理论的解释功能 科学理论的逻辑结构决定了科学理论的解释功能 科学理论不能仅仅满足于对科学事实的简单获取和整理 最主要的是科学理论能够提供一系列的概念 并运用这些概念解释现实经验中可能出现的各种具体情况 科学理论应该具有解释经验规律的基本功能 这是 科学 与 常识 的根本区别 正所谓 要 知其然 更要知其所以然 科学性解释的 亨 奥 模式 这一模式由亨普尔 CarlHempel 与奥本海姆 PaulOppenheim 提出 用来表示回答 为什么 问题时的解释模式 A A原始条件解释条件G1 G普遍定律 定理 待解释的现象E事态陈述 推论 科学性解释的 亨 奥 模式 亨 奥 模式用语言表述 即是 根据某些原始条件和某一定律 陈述出现了事态E 回答是 以原始条件A为前提 结合普遍定律G 可以引申出对事态E的解释 科学理论的解释功能 科学的任务是解释世界 而且解释的形式必须保证具有客观性和合理性 必须排除任何形式的随意性 科学解释的条件是通过下列方式产生的 定律条件 依据的普遍定律的推论必须直接 清楚 特征条件 陈述和概念 原则上 必须能够还原为 经验 真理条件 原始条件陈述及定理陈述都必须真实 解释功能是科学理论活动的基本功能所在 科学解释意味着理论不仅能够从其前提经过逻辑推理而导出定律 而且还包含着对经验事实的理解 科学解释的类型 因果解释 这种解释试图找出制约某种现象发生 某种规律存在的原因 在形式上表现为某种还原的程序 经典科学理论大多如此 拉普拉斯 只要给定初始条件 他就可以完全确定宇宙的过去和未来 科学解释的类型 概率解释 这种解释建立在必然性通过偶然性表现出来这一哲学基础上 试图说明现象是根据怎样的统计规律产生的 例如 分子的热运动 布朗运动 电流的定向移动 例如 测不准原理 海森伯在1927年的论文中谈到物体的诸如 位置 与 动量 或 能量 与 时间 这样一些正则共轭量的不确定关系时说 这种不确定性正是量子力学中出现统计关系的根本原因 科学解释的类型 结构解释 这种解释在于阐明系统的结构 揭示系统各成分之间的联系 用结构来揭示系统的某种属性 行为和结果 例如 化学中的高分子 原子结构等结构说明物质的物理化学属性和功能特征 科学解释的类型 功能解释 这种解释把系统的某个因素看做是整个系统功能涌现的必要条件 通过分析由这个因素所实现的功能来完成对系统总体的解释 例如 生态系统整体功能与要素之间的关系 问题 系统整体功能难以把握 灰箱 生物圈二号 生物圈二号 生物圈二号 自然界伟大的 自然界是不可模拟的 我们需要向自然界学习的东西很多 很多 很多 科学解释的类型 起源解释 这种解释在于揭示各种作用的综合如何使一个系统转变为时间上较晚的另一个系统 并且考察这个发展过程的各个基本阶段 例如 宇宙的形成 生命的起源等 宇宙中暗物质是什么 宇宙中暗能量是什么 科学理论的预见功能 科学理论的功能不仅表现为能够解释已知的自然现象 更重要的是表现为能够预见目前尚未观察到 但却能为日后科学实践所观察到的现象和事实 科学史表明 一个科学理论所解释的自然规律越深刻 越普遍 它的预见功能便越强 其所预见的现象越多 其实践和理论意义也就越大 例如 E MC2 广义相对论 水星近日点进动 科学理论预见功能的类型 对尚未发现而早已存在的事物或现象的预见 例如 费米及其 中微子 的发现 科学理论预见功能的类型 对未来要发生的现象所作的预见 例如 天文学中对日食 月食预言 天气预报 流行病趋势预报等 科学预见是科学理论能动作用中最鲜明 最显著的表现之一 也是科学理论相对独立性最有特色的表现之一