科学认识的形成.

第四讲科学认识的形成主讲人：李雅莉2010.11二、科学认识的形成科学认识及其一般程序（一）科学问题的提出（二）科学事实的获取：观察和实验（三）科学假说的形成人们在实践（主要是生产实践、医疗实践、科学实验）中对自然系统和自然界演化过程的反映。科学认识及其一般程序科学认识（或研究）科学认识的一般程序：1）选题；2）获取科学事实；3）进行思维加工，形成科学假说；4）验证；5）建立理论体系。（一）科学问题的提出1.科学问题是科学研究的起点两种不同的观点1）科学研究从问题开始2）科学问题的主要来源2.科学研究选题及其步骤和基本原则1）科研选题2）科研选题的步骤3）选题的基本原则在科学研究或认识的起点问题上有两种不同的观点：（如培根FrancisBacon(1561~1626)等人所主张的）归纳主义的科学方法论认为，科学研究是从观察和搜集材料开始的，然后经过归纳上升到理论证伪主义者波普尔(KarlRaimundPopper，1902~1994)英国哲学家。生于维也纳。1928年获哲学博士学位。他是批判理性主义的创始人。明确提出：科学研究（或认识）始于问题而不是观察（科学发展的四阶段模式：P1（问题）→TT（提出试探性的理论）→EE（消除可能的错误）→P2（新的问题）科学问题：一定时代的科学认识主体在当时的知识背景下提出的关于科学认识与科学实践中需要解决而又未解决的矛盾1）科学研究从问题开始一定时代的知识背景决定着一个问题是否有科学价值（是否是科学问题）以及科学问题的内涵深度•案例：X射线的发现和第一张x光片X射线也叫伦琴射线，是德国科学家伦琴发现的。据说在1895年l0月8日晚，伦琴在进行阴极射线的研究时用一张不透光的黑纸包在放电管上，可是当他在暗室接通高压电流时，偶然发现旁边的荧光屏出现了闪光。这是什么原因呢?这一现象引起了伦琴的注意，他反复试验，发现这种射线同阴级射线不同.它的穿透能力很强，在磁铁的影响下不发生偏转。由于当时对这种射线的性质知道很少，伦琴称它为X射线。x射线的发现，揭开了现代物理学革命的序幕，伦琴由此成了诺贝尔物理学奖金的第一个获得者。依据知识背景的不同，科学问题可以分为常规问题和反常问题、事实问题和理论问题等。（提出）问题是科学研究或科学认识的首要的、具有战略意义的一步：爱因斯坦：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决问题也许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。”①问题引导着科学研究或科学认识的整个过程——问题既是旧理论的终点，也是新理论的起点。②人们总是以问题为框架和指导有选择地搜集事实材料的。2）科学问题的主要来源⑴从寻求事实之间的联系提出问题。⑵从科学实践与科学理论的矛盾中产生问题。⑶从科学理论内部的（逻辑）矛盾中产生问题。毛泽东同志说：什么叫问题?问题就是事物的矛盾，那里有没有解决的矛盾，哪里就有问题”•⑷从不同理论之间的矛盾中产生问题。例如，生物进化论和热力学在各自的范围内都解释了广泛的现象，建立了相对严密的理论体系。但仔细分析这两种理论基本原理，这两门学科间却存在着矛盾：热力学第二定律表明，任何孤立系统的熵将不断趋向于极大，它提供的是一个不断衰退的时间箭头；而生物进化论却提供了一个相反的时间箭头，它表明了我们所处的世界是由一个不断地由低级向高级发展的进化过程。这两种时间箭头如何统一？热力学和生物学如何统一？这些疑难问题的探索研究，终于导致了普里高津耗散结构理论的创立。⑸从社会需要与现有的生产技术手段不能满足这种需要的矛盾中产生问题。工农业生产的需要、社会生活与健康的需要、军备和战争需要等等社会需要都提出了大量的问题。这些问题经过抽象、转化，可以成为基础理论研究的科学问题。如农业增产的需要、培养优良品种的农业技术研究等向遗传学提出了研究的问题。形成、选择和确定所要研究和解决的课题（为实现某个特定的目标所需要研究的一个或一组科学问题）。选题的重要性：科研选题是科学研究的起始步骤，是科学研究的重要组成部分。它关系到科研的方向、目标和内容，直接影响科研的途径和方法，决定着科研成果的水平、价值和发展前途。1）科研选题在科学研究中，最困难的、最需要远见卓识的，就是选好课题。(一)科学问题和科研课题的关系科学研究首先要提出问题，这是研究的先决条件，无问题则无所谓研究。然而科学问题与科研课题并非一回事，它们有联系也有区别。•首先，不论是科学问题或科研课题，都是需待探索的，这是二者的共同之处。区别在于，前者在不违背科学原则的前提下，凭着直觉和想象可以自由地发问。而研究课题的确定，是从诸问题中遴选出来的付诸实践的问题，它是在社会的经济技术要求、科学自身的发展、自己的研究条件和兴趣等多种因素相互作用的交汇点上产生和形成的第二，问题的提出可以是多方面的、发散式的，一个洞察敏锐的科学家凭着白己的卓见，可以提出许多问题，甚至可以提出相邻专业或专业以外的一些问题。但课题的确定，则是收敛式的思考问题，它需要进行大量的比较、分析、论证、它不是停留于一般的问题，而是对问题的进一步深化，是经过周密思考成熟的、深刻的问题，是一段时期或一生中攻克的目标，它具有直接的现实意义。第三，问题的提出只要持之有故，都可以成立，因此，其间难免允斥有大量原始的、粗浅的甚至是错误的成份，而科研课题的确定和研究，是企望一定时期见效的，能够成功解决的问题，并将接受科学实践的检验。因此，二者对科学工作者具有不同的责任感和使命感。⑴了解前人的工作和现实的需要，进行大量的文献调研和实际考察，初步选出课题。⑵对初选的课题进行初步论证，即进行可行性分析。2）科研选题的步骤⑶评议和确定课题。提出选题报告，经（同行专家）评议，选出最佳课题。3）选题的基本原则⑴创造性原则（创新性原则）；⑵科学性原则｛①避免选择虚假的，迷信荒诞的课题。②避免选择违背自然规律的课题。③避免那些大而空，十分渺茫的课题如转移地震、控制降雨等。⑶可行性原则；⑷需要性原则（或价值原则）。选题要有以上这些原则，选题的困难也在于这些原则——这些原则的矛盾与兼顾。（二）科学事实的获取：观察和实验观察和实验是获取科学事实的基本方法。1.科学观察2.科学实验3.观察实验中的重要认识论问题在一定理论思维指导下，通过感官或借助科学仪器，在自然发生的条件下有目的、有计划地感知研究对象，以获取科学事实。分为直接观察和（通过仪器等）间接观察。后者能提供更准确的观测结果。1.科学观察科学观察案例：别具一格的哥廷根心理学会开幕式英籍澳大利亚动物病理学家贝弗里奇1953年在《科学研究的艺术》一书中引述了一件十分有趣的事实，即在哥廷根召开的一次心理学会议上，到会的有40多位心理学家，为考核与会者的现场观察能力，事前秘密地安排了一场惊险动人的表演：会议开始突然从门外冲进一人，后面紧追着一个手持短枪的人，两人在会场里搏斗了一番，刹时一声枪响，两人就一起冲出去了。这场惊心动魄和扣人心弦的混战，先后只经历20秒钟的时间，会议主持人要每位与会者当即写一份现场目击的观察报告。令人叹惑的是交上的40篇报告中，与实况录像核对，只有一篇对主要情节的描述错误少于20％，14篇错了20％一40％，25篇错误达40％以上。更值得深思的是在半数以上的报告中，有lo％或更多的细节纯属观察者主观臆造的。按理说，对这一事件进行现场观察的条件是十分有利的，因为整个过程持续的时间并不长，又非常惊人，足以引起人们的注意，细节又是事后立即记录下来，且记录者都愧于作科学观察，在场所有的人也都和事件无个人串连，可又为什么在同一现场，对同一现象却得出不同的观察结果呢?这是值得令人探思的。上述案例告诉我们以下问题。•在进行科学观察的过程中，造成虚假、导致谬误的原因是很多的，其中除了那种由于缺乏承担科学研究所必须的诚实的思想品质而不值得一提的故意造假外，一般有以下两种原因:•一是感官局限造成的。•二是思维因素造成的。歌德曾经说过，“我们见到的只是我们知道的。”这是由于人们的头脑容易无意识地根据过去的经历、知识和自觉的意愿去填补空白，使得我们容易看到眼睛后面而不是眼睛前面的东西。所以不同的人在观察同一现象时，总是根据各自的兴趣去注意不同的事。⑴获取科学事实的一种重要手段：为科学假说的提出和科学理论的形成提供第一手原始材料；为验证科学假说和理论提供事实根据。1）科学观察在科学研究中具有重要作用⑵可导致新的技术发明。2）观察的基本原则⑴客观性原则⑵全面性原则⑶典型性原则根据一定的科学研究目的、运用一定的物质手段、在人为控制或变革客观事物的条件下获得科学事实。实验是在人为控制条件下观察客体的，因此比观察能获得更精确可靠的科学事实。2.科学实验科学实验⑴依据测量手段的不同，可将实验分为定性实验与定量实验。⑵依据实验手段是否直接作用于实验对象，可将实验分为直接实验与模拟实验。1）根据不同的标准可对实验作不同的分类：⑶依据实验的直接目的的不同，可将实验分为探索性实验、验证性实验、析因实验、对照实验、判决性实验等。⑶再现、加速或延缓、模拟研究对象及其变化过程。⑵强化、激化研究对象，在极端条件下揭示对象的本质和规律。2）科学实验在科学技术研究中的作用⑴简化和纯化研究对象。⑷一种经济可靠的认识和变革自然的方法。科学实验的上述特点与作用，使它逐步发展成为一个相对独立的社会实践领域。在其中，实验手段、实验装备同实验工作者及其所用的实验方法一样对科技的发展起着重大作用，它们的革新也有可能带来科学上的重大进步。理论在观察中起着“定向”或“导向”作用，引导观察者有选择地接受客体信息，又起着“加工改造”作用，帮助观察者理解观察到的是什么。爱因斯坦：“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论出基本现象”。在科学实践过程中由于意外的事件导致科学上的新发现，称为机遇。机遇是相对于原来预定的研究计划和目的而言的，它的最大特点就是意外性。意外的偶然发现有可能加快研究进程而达到预期的目的，也有可能改变原来的研究方向和目的，而导致新的、更重大的科学发现。3）观察中的偶然性与机遇问题魏格纳与大陆漂移说及板块构造说１９１０年的一天，德国年轻的气象学家艾尔弗雷德·魏格纳躺在病床上，目光注视着墙上一幅世界地图。他意外地发现，地图上大西洋两岸轮廓是如此相吻合！这一启示，使他产生了一个闪念：非洲大陆与南美洲大陆、欧洲大陆与北美大陆是不是曾经贴在一起？这就是著名大陆漂移假说的最初思想。１９１１年秋，在一个偶然的机会里，魏格纳又从一个论文集中看到了“根据古生物的证据，巴西与非洲间曾经有过陆地相连接”的论述。于是他便在大地测量学与古生物学的范围内研究，并得出了重要的“大陆漂移”的肯定论证。能否抓住机遇并做出新的重大的发现主要取决于：①科学认识主体对待机遇的态度，而后者又取决于他对偶然性与必然性及其关系的理解。②科学认识主体是否有必要的及时发现问题的认识能力上的准备。(四)文献探索与实地调查•案例；爱迪生读书的教训爱迪生(1847一1931)是美国的大发明家，他一生的发明仅正式作专利登记的就有1328种，因此有“发明大王”之称。爱迪生成功的秘密一是勤奋，二是实践。所以，当人们说他是天才的时候，他却认为天才是百分之一灵感，加百分之九十九的血汗”。爱迪生的累累硕果是用血汗换来的。1859年，爱迪生为了挣钱补贴家用，以减轻由于自己的实验而增加的家庭经济负担，决定在休伦一底待律的铁路列车上卖报.他早出晚归，—边卖报，一边读书，每天利用火车在底待律站停靠几小时的时间，到市里最大的图书馆去看书，可谓风雨无阻，从不间断。有一无爱迪生正在图书馆里专心致志读书时：“你读过多少书?”有位先生问。爱迪生回答，“我已经读15英尺书了!”不料，这位先生一听就笑起来了，“你刚才读的那本书和称现在手里的这本书，内容完全不同，怎样阅读呢?”爱迪生天真地说：“我是按照书架上图书的次序读的，我想把这图书馆里所有的书，一本接着一本部读完[”这位先生十分惊讶，认真地说：“你志向真伟大!不过，如果没有目的