7章_假说与理论

第十二章科学假说科学理论第一节、科学假说是科学理论的发展形式一、假说及其特征（一）假说及其来源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。构成假说的基本要素通常包括：事实基础、理论背景、对现象本质的猜测、推演出的预言和预见。科学假说据已知科学事实和科学原理,对所研究对象及其规律提出的假定性的推测和说明,是科技理论思维的一种重要形式。（1）科学假说的基本构成要素：①事实基础。②背景知识（包括推理规则）。③关于对象本质的猜测。④推演出的预言和预见。假说的一般特征科学性。以一定科学事实为依据、科学理论为前提,与幻想、神话等相区别。假定性。包括对事物本质和规律的猜测,未来可能被证伪而淘汰,也可能被确证或部分被确证得到完善。易变性。对同一自然现象,可能提出多种不同的假说,会随着实践过程中的新发现而变化,随着争论的发展而修改。（2）科学假说的作用通向科学理论的桥梁。科学是沿着假说—理论—新假说—新理论……的途径,不断地向前发展的。激发思维创造性的媒介。凭借假说的形式进行大胆的探索,提出创新见解.不同假说的“争鸣”有利于学术的繁荣。争论有利于揭露矛盾、启发思考、相互补充,从而更全面更深刻。（3）科学假说的形成假说形成的两阶段：初始:尝试性和多元性，进行推理和初步检验；完成:以已经确立的初步假定为重心,应用科学理论进行论证和寻求经验证据的支持,从而充实和扩张为一个结构稳定的系统。最后还要整理假说的全部内容,使它严谨化系统化。形成假说的指导准则:应以科学原理为指导,但不受传统观点的束缚。应以经验事实为依据,但不受原有事实限制。应有可检验性,但不局限于当代的技术水平。应使假说内容的结构简明而严谨,但不求立即构成公理演绎体系。(4)假说的检验逻辑分析:分析假说在逻辑上的合理性,以对假说进行初步筛选。概念是否具有精确性、明晰性与简单性;逻辑结构是否具有一致性;是否得到已有科学理论与事实的支持等。实践检验过程中,也常常伴随着逻辑分析。如实验方案的设计,实验过程的调节和实验数据的处用以检验假说的事实都是具体的、个别的观察结果，被检验的假说则常常是普遍的、抽象的命题。一般与个别、普遍与特殊的关系，只有通过逻辑分析，才能使之建立起联系，从而确证或反驳某种假说。另外，单纯的实践检验只能说明假说与事实是否一致，只有通过立即分析才能阐述清楚假说被确证或被证伪的原因。所以，人们常常不满足实践的确认，而力图求得对假说的逻辑证明。实践检验：通过观察和实验对假说及其推论进行验证。假说中包括着对事物本质的猜测，往往以全称判断的形式出现，具有抽象性和普遍性，是无法直接验证的。假说中演绎出若干可以直接检验的推论,然后与观察实验结果进行对照。预言和预见并也不总是可以直接检验,需要演绎出若干推论和实践结果进行对照。（例如，相对论预言的引力波）总体上说来,逻辑分析只是辅助性的检验方法,假说最终必须由科学实践检验和裁决。证实与证伪(1)证实通过观察实验对于假说（理论）的肯定。证实的复杂性：一个假说（理论）,应与已知的经过实践复核的事实相符合,从假说（理论）所假定的规律与先行条件（边界条件与初始条件）的合取中应推演出被解释的现象。即如果H(一般定律),而且C(先行条件),那么E(被解释现象)但是，以下并非一个普遍的推理形式，后件为真不能保证前件为真：如果H而且C,那么EE（即E为真）所以,H（即H为真）（2）证伪通过观察实验对于假说（理论）的肯定。证伪的复杂性:如果由演绎法推出的结论与经验不符合而出现相的事实（反例），不一定是理论假说的过错，也许是背景知识的过错造成的：如果H而且C，那么E非E所以，非H或者非C理论核心和保护带。受反驳时，总是设法维护原有理论框架，而通过个别部分的调整和适当修改尽量“消化”反常的经验事实。（3）正确理解证实和证伪科学实践作为检验假说（理论）具有客观性，从而具有真理性。但是，理论与实践的统一却是历史的具体的统一。证实和证伪是假说检验中的两种判断，二者既对立又统一，将对立绝对化，从而肯定一个而否定另一个的做法是片面的。科学假说有复杂结构,是关于对象的逼真性描述,不可能全真也不全假,其自身也会不断发展。任何个别的活动都不足以作为判定其真理性的完备根据。每次实践活动所获证据都不可能是绝对的,严格无误的.经验证据的可错性;观察实验手段的历史制约性;反驳一个理论的经验证据要依靠另一个理论来解释.要把静态分析与动态分析统一起来,从实践的历史发展和理论竞争的历史发展中探讨科学理论的合理性；判定科学假说（理论）真理性必然是历史发展过程。二、假说在科学研究中的作用（1）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……的途径，不断地向前发展的。（2）假说是激发思维创造性的媒介。（3）不同假说的“争鸣”有利于学术繁荣。正确的假说对科学的发展具有重要的推动作用。错误的假说往往也包含着一些积极因素。恩格斯指出：“只要自然科学在思维着，他的发展形式就是假说。”第二节、假说的形成1、形成假说的三个阶段（1）孕育阶段。根据为数不多的材料和科学理论，通过想象、灵感、推理等思维加工，对问题的解决提出初步的假说。（2）形成阶段。在初步假说的基础上，进一步搜集观察、实验的资料和理论根据，进行论证，充实其内容，修正其错误，使假说发展形成一个比较完整的体系。（3）检验阶段。对假说进行全面检验，特别是专门设计的实验检验，使之向理论过渡。二、建立假说的方法论原则(1)解释性原则。不仅能解释个别事实，而且能解释已知的全部事实。哪怕只有一件事实与假说相矛盾，这个假说也应该被修正甚至被摒弃。(2)对应原则。一般来说，假说不应与经过检验的科学理论相矛盾。但是对科学理论也不能绝对化。因为科学理论还有其相对性和适用范围。（3）可检验性原则。不可检验的假说是不科学的，也是不可取的。假说的可检验性主要是通过从假说中推出新的预言或预见而表现出来的。（4）简单性原则。假说应具有逻辑上的简单性，要求在假说体系中“所包含的彼此独立的假设或公理最少”。当然，简单性是相对的，可以说是个美学原则。可以帮助人们对几种假说作出选择。第三节、假说的检验及向理论的转化一、检验假说的方法与原则（一）检验假说的方法1、逻辑分析。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。只是辅助性的检验方法。2、实践检验。由于假说一般都是全称命题，无法直接与经验相比较，因此通过逻辑推理从假说演绎出单称命题（经验陈述），然后通过观察与实验来证实单称命题。实践检验一般分为直接检验和间接检验。（1）直接检验：直接用观察、实验的方法验证假说的内容。（适用于单称存在的假说）。（2）间接检验：就是通过结果确认原因，这是一个逆演绎过程。先由假说中演绎出若干可以直接检验的推论，即单称命题（经验陈述），然后和观察实验结果进行对照。其结果可能有两种情况：一是肯定的结果，一般称为假说通过检验被确认、确证、验证。二是否定的结果，一般称为假说未通过检验，被“证伪”。判决性实验由于对于两个相互对立的假说能够起到肯定一个、否定另一个的裁决作用，因此历来为科学家和哲学家所重视。关于判决性实验的争论。关于判决性实验的争论告诉我们：观察、实验对假说的检验有确定的一面，也有不确定的一面。观察和实验是科学的最高法庭，但不要把已有的实验检验绝对化。检验假说是一个历史过程，常常不是一次实验所能完成的。反科学作为一种社会思潮是20世纪下半叶的典型风景，前身是反技术，思想渊源可以追溯到法兰克福学派、新时代运动、环境保护主义者、原教旨主义者等等。反科学没有伪科学那么多虚假成份，持反科学见解的学者没必要与科学套近乎，他们的动机就是要反思科学、批判科学。无论细节如何，反科学比伪科学都要强百倍，伪科学更多地造就伪君子和人格分裂患者，而反科学可能造就一批有独立人格的先天下之忧而忧的真正学者。古老的有争议“科学”：星占学美国：灵学研究（1848－1996）：超心理学实验室及其杂志；美国“星门计划”终止（1995）维生素C包治百病神创论外星人和UFO前苏联：李森科事件日本：“血型学”——血型决定性格几个案例唐雨与耳朵认字（1979-1983）“特异功能”与“大师”严新、张宏堡、张香玉、沈昌王洪成与“水变油”（1984-1995）伪科学的危害首先，伪科学冒充科学，与真正意义上的科学技术争夺极为有限的科技投入。伪科学给国家和人民生命、财产造成了巨大损失，相当多行为已触犯刑法。伪科学宣传混淆视听，故意模糊真与假、理性与非理性等界限，干扰正常的新闻舆论宣传和大、中、小学文化教育。伪科学与科学争夺社会主义文化阵地，严重影响社会主义精神文明建设。根本危害：严重影响科教兴国之大计原因剖析土壤：愚昧之群众：大众化阳光：无知之官员：政治化帮凶：无耻之媒体：信息化本质：缺乏科学精神的土壤太过于肥沃，赛先生仍然未入我心，仍然水土不服。第四节建立科学理论的方法一、科学理论体系的形成及其结构科学理论是在一定的历史条件下相对完善的思维成果，是科学认识的成熟形态。科学理论反映了人类对自然界本质规律的认识，它借助于一系列概念、判断和推理，运用形式化的语言进行概括。科学理论是经过实践检验的系统化知识。二、科学理论科学理论是多个科学事实的整合建构。库恩概括了一个好的科学理论应具有的五个基本特征：精确性，从理论导出的结论与观察实验的结果相符；一致性，不仅内部自我一致而且与现有的一些公认理论的一致；广泛性，理论的结论远远超出了要最初要解释的特殊观察、定律；简单性，理论应当简单，给现象以秩序；有效性，理论应当产生大量新的研究成果。三、科学理论的基本功能科学理论的基本功能是解释和预见功能。科学理论的解释功能是指人们能够利用科学理论推断出的结论，从而来验证已经存在的经验证据。科学理论的预见功能是指人们能够从科学理论逻辑地推断出未知的经验证据，也许这些证据已经存在但不为人知、或者暂时不存在但必将发生。例如，相对论、量子力学、进化论、基因工程学、宇宙大爆炸等科学理论等就是目前人类拥有的最可靠的、最严格的知识体系，能够对宇宙、自然、生命的起源、发展、构成和未来给出最有力的解释或者预见。严格意义上讲，科学理论都是科学假说，科学理论也只是相对真理。由于科学是不断发展和进步的，更新的经验证据有的还没有纳入到现存的理论之中，有的与现存的理论相矛盾，因此产生了新的科学问题，科学研究活动进入到下一个循环过程。四、科学理论的基本结构和特征科学理论是由概念、原理和结论三个基本知识要素有机组成的。具有客观真理性、逻辑性、普遍基本特征。客观真理性：科学理论正确地反映了客观事物的本质及其规律。逻辑性：科学理论是以严密的逻辑形式表达和陈述的。普遍性：科学理论是对物质世界特定领域的特定现象的共同本质的揭示，因而普遍适用于该领域的一切现象。五、建立科学理论体系的一般方法（1）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，并依次排列建立整个理论体系的方法。（2）从抽象上升到具体的方法将科学研究已经获得的结果（概念、原理、规律等），按照从低级到高级、从简单到复杂、从抽象到具体的上升过程加以系统化，从而构造一个严密的科学理论体系的方法。应该遵循的方法论原则：上升起点的简单性、上升过程的层次性、上升结果的具体性。（3）逻辑与历史相统一的方法是指历史的东西是第一性的，是逻辑的客观基础；逻辑的东西是由历史的东西派生出来的，是对历史的理论概括。历史的东西决定逻辑的东西，逻辑的东西是由历史派生出来的，二者是辩证统一的。表现为三方面：第一，自然界具体的、个别事物的演化与“类”的演化趋势相一致。第二，个别人的认识发展同人类认识发展过程相一致。第三，科学概念的发展与人类思想史、科学发展史相一致。科学理论的基本特征1、内容上的客观真理性2、结构上的逻辑完备性3、功能上的科学预见性二、科学理论的建立与发展1、建立科学理论的逻辑方法（1）公理化方法：公理化方法就是从少数几个基本概念、公理或公设出发，通过演绎推理，逻辑地得出一系列推论，从而建立整个理