自然辩证法之第四讲科学技术方法论

1西方科技哲学思想与现代科学方法主要内容西方科技哲学思想逻辑实证主义波普的证伪主义拉卡托斯的科学研究纲领库恩的历史主义现代科学方法数学方法系统科学方法【本章要点】在了解目前西方关于科学发展的主要哲学流派的基础上，简要介绍数学方法和系统方法两个现代科学方法。两者不仅适用于科学研究，而且适用于技术研究，具有通用性和综合性。本讲探讨数学方法的基本特征、科研功能和数学模型方法，考察系统科学方法的产生，以及几种重要的系统科学方法：系统分析方法、信息方法、反馈控制方法、黑箱方法、功能模拟方法。一、西方科学哲学思想1.逻辑实证主义当代西方科学哲学主要学派和主要代表人物的思想，表明科学哲学的一个显著发展趋势：从逻辑主义到历史主义的转变，由科学结构的逻辑模型到科学发展的历史模型的转变。逻辑实证主义是科技哲学的一个派别，又是现代分析哲学中影响最大的一个流派。它发源于中欧，后来逐渐扩展到英美，成为一种国际性的思潮，维也纳学派是逻辑实征主义的主体。他们以科学为旗帜，以新逻辑为武器，以传统思辨哲学为对手，以罗素和维特根斯坦为先导，旨在力图把经验传统尤其是实证传统和逻辑传统结合起来，把哲学的任务归纳为对科学语言进行逻辑分析。逻辑实证主义的先驱罗素最先提出逻辑是科学的本质．意思是把哲学同逻辑等同，把科学哲学逻辑化。他认为，科学的任务在于描述、整理经验现象，把经验材料化繁为简、系统化。科学家的任务在于对科学的陈述进行逻辑分析，目的是检查它们在化繁为简的逻辑系统化过程中是否完全符合逻辑规则，有无因违反逻辑规则而混乱，以确保科学体系的逻辑严密性及内容正确性。2维特根斯坦是罗素的学生，他前期主张逻辑原子主义，后期主张日常语言分析。在《逻辑哲学论》一书中的基本观点和老师一致，认为全部哲学就是语言的批判。德国哲学家鲁道夫·卡尔纳普读过罗素的一本著作，受到罗素的巨大影响。他说：“对逻辑的研究成为哲学研究的中心课题：逻辑为哲学提供了研究的方法，正像数学为物理学提供了研究的方法一样。”l926年，卡尔纳普加入维也纳小组，很快成为维也纳小组逻辑实证主义的代言人。（一）证实原则逻辑实证主义者十分关注科学：与形而上学的划界。如何区分科学与形而上学？他们提出了著名的证实原则：一个命题的意义就是证实它的方法。这一原则包含两点：首先，一个语句的意义是由它的证实条件来决定的；其次，当且仅当一个语句原则上可以被证实时，这个语句才是有意义的。命题依赖于经验，一个命题是否有意义，取决于此命题是否表述经验内容，即是否被经验证实，只有被证实的命题才有意义。数学和逻辑的命题、经验科学的命题是有意义的。数学和逻辑命题或真或假可由它们是否符合数学和逻辑的公理及演算规则来检验。经验科学命题的真假可由它们是否符合经验事实来检验，因此，它们是有意义的。我们可以用爱因斯坦在创立相对论时对同时性意义的分析这一例子来说明证实原则。两个在不同地点的事件同时发生，这是什么意思？爱因斯坦设计了一种实际确定这两个事件同时发生的实验方法，以作为判别同时性的标准。结果导致了物理学的一场大革命，维也纳学派认为可证实性原则就是坚持了爱因斯坦的路线，同时也反对了爱因斯坦的对手所认为的两地点同时发生的事件不需要任何证实方式就可以被理解的形而上学主张。逻辑实证主义讲的可证实性，指的是被证实的可能性。对于一个命题，知道怎样证实，有办法可进行证实，就意味着法命题有证实的可能性。而所谓知道一个命题怎样证实，实际上是在语句上和逻辑上理解这个命题。所以说，证实的可能性就是指证实的逻辑可能性。也正是在这个意义上，逻辑实征主义说，哲学的任务在于对科学语言进行逻辑分析。逻辑实证主义认为，科学知识是借助于归纳原则，从可靠的观察事实中引申出来的；随着由观察和实验确立的事实数目的增加，而且随着由于我们观察和实验技巧的改进而事实变得更加精确和深入，越来越多范围更广的、概括性更强的定律和理论通过精心的归纳推理而建立起来；科学的成长是连续的，随着观察资料的增加而且日益向前和向上。（二）拒斥形而上学3拒斥形而上学就是拒绝和排斥传统意义上的哲学。传统意义上的哲学是关于某种“终极关怀”以及解答宇宙的起源、发展的始因和必然走向、人生的意义和归宿等等，这些问题是超越了经验的本体或本质的领域。正是在这个意义上，传统哲学被称为形而上学。逻辑实证主义在语言逻辑分析的层面上抨击形而上学。形而上学命题是无意义的，它也可以分为两类：第一类是句子中包含有一个误以为有意义实际并无意义的词，如世界的本质。逻辑实证主义的代表人物卡尔纳普说：“唯心主义与唯物主义，他们所说的语言实在没有涉及任何东西，只是堆空洞无意义的废话。”对每一个已知命题，逻辑分析的一个主要任务就在于找出证实那个命题的方法。卡尔纳普认识到许多传统的形而上学命题不仅没有任何用处，甚至毫无认识内容，只是一些假句子，尽管在表面上它们似乎做出了对某些问题的论断，而且也具有陈述句形式，但是．事实上它们并没有做出任何论断，不代表任何命题，毫无正确、错误可言。第二类是由有意义的词构成，但违反了逻辑句法的句子，如“拿破仑是3”。逻辑实证主义认为，科学只是对于经验之间关系的描述及对经验事实的整理。至于像世界的本质、知识的终极原因和形式、经验之外的实在世界的存在性等问题及与此相关的命题都是些毫无语法根据和经验根据的伪问题。（课件）卡尔纳普把命题分为二类：一是分析命题．二是综合命题，三是形而上学命题。分析命题即逻辑必真必假的命题，它包括重言式命题和矛盾命题。所谓重言式命题，即在所有一切可能的情况下部是真的命题，如明天日将出并且月将不出。重言式命题容许任何可能的情况，矛盾命题则什么也不容许，这类命题与现实世界没有描述关系，因而无经验意义。但它们有逻辑意义，其真假依赖于逻辑规则就能制定。综合命题即科学命题，它是对经验事实的描述，其真假依赖于经验事实，既可能是真的，也可能是假的，凡是能够被经验在直接意义上、间接意义上或是在概率意义上证实的命题都是有科学价值的，困为它们终归对于经验作出了断言。如“这片草地是绿色的”可直接证实。牛顿引力理论逻辑上预言了海王星的存在，而后来海王星的发现就间接地证实了牛顿的理论。爱因斯坦的广义相对论是一个普遍的抽象论证，它已有一定的经验论据，它在概率意义上已被证实。卡尔纳普不仅把世界的本原的本体论命题宣布为无意义的，而且还把伦理学中关于道德价值与道德准则的命题当作形而上学加以排斥。比如伦理学、文学方面的命题或句子，虽有表达个人情感的作用，并能感染人，但却没有表述经验事实的作用，它们无所谓真假，是无意义的。从逻辑实证主义原则出发，必然认为，4当个命题或假设被证实，取得了肯定的结果后就是真理，反之就是谬误。所以，逻辑实证主义者说，科学就是真理，科学的发展就是科学成果的逐渐积累。2.波普的证伪主义证伪主义又称批判理性主义，是现代西方科学哲学的一个主要流派。创始人和主要代表人物是20世纪影响最大的科学哲学家波普(Karl.Popper)，犹太人。他曾任伦敦大学逻辑和科学方法的教授。他的哲学理论体系庞大，包括科学哲学、历史哲学、社会政治哲学、伦理哲学和宇宙论，并有比较严密的逻辑把各个部分融为一体。他的批判理性主义哲学对西方的科学哲学影响很大，有人认为它占有“继往开来”的地位，即继逻辑实证主义衰落之后，开创出了一个新的历史主义科学哲学流派。波普的主要著作有：《研究的逻辑》(1933)、《科学发现的逻辑》（1956，系上书的修订版）、《历史决定论的贫困》(194/1-1945)、《开放社会及其敌人》(1945)、《猜测与反驳》(1963)、《客观知识》(1972)等。（一）反对归纳法的经验证伪原则波普的科学哲学被称为证伪主义。他认为科学的认识论与方法论是同一的，他的科学方法论的核心是反归纳法，及建立在反归纳法基础上的经验证伪原则。逻辑实证主义认为．科学只能来自经验的归纳。归纳法是一种从过去推知未来的方法。“归纳原则”就是承认从过去可以推论出未来的原则。虽然不能用归纳法推知未来知识的必然性，却能推知未来知识的或然性。所以，归纳法虽不是必然推理，却是或然推理或概率推理，它得到的真理虽不是必然真理，但却是或然真理。波普反对逻辑实证主义在归纳问题上向概率退却，他认为归纳法既不能获得必然真理，也不能获得或然真理。因为：1．通过归纳做出的结论总是可错的。过去的多次重复既不能证明未来的必然重复，也不能保证未来的可能重复。2．作为归纳推理基础的归纳原理无法得到证明；要想使归纳原理得到征明，必定导致循环论或先验论。休谟也是归纳主义者。他认为归纳法及其川归纳法得出的必然知识，虽然不能用逻辑证明．却可以用心理学闸明。由于事件在经验中多次重复，人的心理就产生联想、习惯和信念，认为今后必将重复下去。波普虽然赞成休谟从经验的角度批判归纳原理，但他反对休谟从心理学的角度肯定归纳法。他认为不是经验的5重复产生心理的信念，而是心理的信念产生经验的重复。他认为休谟对归纳法的批判不彻底。归纳法既不可靠．也无用处。在反归纳法的基础上，波普提出了“证伪原则”。他认为理论虽不能被经验证实，但能被经验证伪。他主张用“可证伪性”代替“可证实件”，作为科学划界的标准。在区分科学与非科学问题上，证伪优于证实，因为千万次证实也无法证明一个理论为真，而一次证伪就可以证明一个理论为假。如不论看到多少只白天鹅也不能证实“凡天鹅皆白”这一命题，但只要看到一只黑天鹅就可以否证它。（二）科学与非科学的分界标准否证论的基本概念是可否证性，它与可证实性是对立的。波普认为，所谓的可否证性就是否证在逻辑上的可能性。一个理论具有可否证性就是说对于这个理论推导的陈述，在逻辑上总可以有某种事件可能与之发生冲突。反之，这个理论就不具有可否证性。证伪主义与证实主义针锋相对的是关于科学理论的检验原则。逻辑实证主义用可证实性的意义标准来解决这个问题。但是，爱因斯坦理论之推翻牛顿理论使波普认识到：科学理论都是假说，都是可错的，因而一个理论的科学性不在于它是真的，科学要求批判精神。他对可征实性原则进行了批判，认为理论的真正检验不是证实它，而是否证它。所以在科学划界问题上，他反对经验的“证实原则”，主张经验的“否证原则”。这一原则的中心思想是：一个理论的科学标准就在于可否证性。一种不能为任何想像的事件所否证的理论，即不具有可否证的理论，是非科学的。凡属于科学的理论，原则上都可以反驳，都可以否证；反之凡不具自可否证性的陈述或体系都在科学的界限之外。可否证性也可用于对归纳问题的解决。波普认为对归纳问题的解决要以对分界问题的解决为依据，科学的分界标准是可否证性，否证方法不必以任何归纳推理为前提，因此从可否证性出发可导致归纳问题的解决。（三）科学发展模式证伪主义的最大贡献是建立了新的科学发展模式。他极力反对归纳主义关于科学从观察开始，通过归纳作出概括，最后得出结论的观点。因为没有纯粹的观察，观察总是在一定的理论或观点的指导下进行的。他提出科学从问题开始，为了解决问题提出大胆试探性理论，即假设，然后通过观察、实验加以检验，消除错误，最后经过长期确认的理论一旦被否证，就产生一个新的问题。如此循环往复，以至无穷。这就是著名的“问题一试探性理论一消除错误一新的问题”的6科学发展模式。用图式可概括为P,，'I-T}l/}1一心……P．表示问题，TT表示相互竞争的理论，EE表示消除错误，P。表示新的问题。科学始于问题。波普认为科学是从问题开始的，科学家的活动是围绕问题展开的，为了解决问题而建立科学理论，一切有价值的新理论又必然会产生新的科学问题，因而，科学知识的增长始于问题，又终于问题，问题是科学发展的源泉和动力。如波普尔所说：“应当把科学设想为从问题到问题的不断进步，从问题到愈来愈深刻的问题。”猜测反驳方法。波普有时把试探性理论(1'T)叫做猜测，把排除错误(EE)叫做反驳。传统观点认为，理论是通过对经验材料的归纳而形成的。但是，人的经验总是有限的，不可能从经验中得出普遍原理。爱因斯坦曾指出，从经验到理性没有逻辑通路，只能靠自由创造、自由想像，这就是他所谓的“探索性演绎法”。波普在他的启发下，提出了猜想反驳方法。猜想就