科学理论的形成.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,科学理论的形成,始于观察？培根:,首先进行无预设得观察,列表分类整理观察材料,找出现象得原因,对因果联系作进一步归纳概括,上升为一般原理(归纳就是通过中间公理而逐级上升),检验,波普提出科学从问题开始:,观察不就是随便看看,要解决观察什么,为什么观察,如何观察得问题,因此观察就是带着问题得。,从科学研究得具体进程看,人们总就是以问题为框架有选择地去搜集事实材料,与问题有关得材料披搜集起来,与问题无关得材料则任其流散,不在科学认识主体中引起信息效应。,从科学理论发展得总体过程看,只有发现了原有理论不能解决得问题时,人们才会去修正,补充她,或着手建立新理论,在这个意义上可以说,问题既就是旧理论得终点也就是新理论得起点,目前我们得基本看法:问题,解答模式,问题 猜想 检验 科学事实或规律、理论得确立,这种模式比较接近科学技术认识活动得实际。,说明:把问题作为科研工作得起点,就是针对特定得研究课题(目得)而言得,实际得科研工作中,不可能孤零零得提出一个毫无积累得题目来做得,或者过去有经验、或者有一定数据、或者有一定得理论(文献)准备。这些积累对新提出得课题或者有启发、或者有指导、甚至作为一部分加入新课题。但就是历史得积累都不能计入新课题,2,科学问题概念:,一定时代得科学认识主体在当时得历史条件下提出得科学认识和科学实践中需要解决得矛盾,。,科学问题得条件,A,能否在实践中检验(与信仰问题区别),B,科学问题就是时代得产物(与常识问题区别),就是在一定得知识背景下提出得,运用已有得知识背景进行解答。,3,、问题得结构:,问题得指向:问题所指得研究对象,研究得目标:对指向得目标进行研究,问题得解答域:答案范围,4,、科学问题得预设,预设:本就是自然语言逻辑得一个基本概念,指在交际中交际双方没有言明却又共同接受得事实或命题。,科学问题得预设载负在指向和解答域中。,分为:,A,本体预设,B,方法论预设:问题自身所认定得解答范围和 方法 包括:全域型、类域型、特域型,预设对科研得影响,本体论预设就是对问题得一种定向,本论预设限制科学研究者得认识域,其正确与否影响着科学研究得成功。如以太风,方法论预设对科学研究有指示性影响(指明方向,确立范围),正确:具有诱发性功能;错误:误入歧途,方法论预设得详略关系影响着对科研指导 得强弱,越具体,指向愈明确,5,科学问题得转换,从一个新得角度对问题变换一下提法,问题得恰当变换能开辟新得研究领域,引发新思路,、,她可以有多种不同得角度,方法论中考察,:,常规问题与反常问题之间得转换,事实问题与理论问题之间得转换,从变换思路方面考察有逆向转换,、,互补转换,、,发散转换立体转换,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,提出一个问题往往比解决一个问题更重要,因为解决一个问题也许仅就是一个数学上得或实验上得技能而已。而提出新得问题、新得可能性,从新得角度去看旧得问题,却需要有创造性得想象力,而且标志着科学得真正进步。,爱因斯坦,6,来源,1,、为寻求事实之间得联系提出问题,2,从科学实践与科学理论得矛盾中产生问题,、,原有得科学理论不能解释新得现象、新得事实时,便产生了矛盾,也产生了需要探讨得问题。,3,、从科学理论内部矛盾中产生问题。一种理论或一个概念,如果能从中推出逻辑矛盾,那就表明其中存在着需要进一步探讨得问题。,如:悖论,:,一个理论,如果看上去就是没有问题得,但在推论中却证明了两个互相矛盾得命题得等价式,那么这个理论就包含有悖论。,佯谬,:,如果从一个理论中能推出她不能成立得结论,就构成一个佯谬。佯谬或者表明理论本身有缺陷,或者表明理论中蕴含着未被人察觉得深刻内容。,循环论证,同义反复,4,、从不同学派理论之间得矛盾中产生问题,5,、社会需要与现有技术手段不能满足需要得矛盾中产生问题。,7,、科研选题,基本原则,需要性原则和价值原则,科研必须满足社会需求和学科自身发展得需求。,若有余力,建议从兴趣出发。,创造性原则,即要充分利用前人得成果,又要在前人得基础上提高。,科学性原则,选题要有一定得科学理论和事实作为依据,把课题置于科学背景之下。,可行性原则,选题应与自己得主客观条件相适应。,二、科学事实得获取,1,科学事实就是科学研究得经验基础,通过观察、实验等实践活动,借助于一定语言对特定事物、现象或过程得描述和判断。,分二类:一类就是客体与仪器之间相互作用结果得描述。另一类就是对观察实验所得结果得陈述和判断。,科学事实不同与经验事实,可重复性 渗透着理论 比较系统,2,、观察和实验就是获取事实得手段,实验:人们根据一定得研究目得,利用仪器设备,人为控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,在有利得条件下获得科学事实得一种方法。,观察和实验两者相依存:观察就是前提,实验就是观察得发展。在现代科学认识中,两者密不可分。,区别:人为控制,干预自然对象,更有利于发挥人得主观能动性。,实验方法有特殊得优点:,1,),实验能简化、纯化以至强化自然过程。,通过仪器设备把所要研究得客体孤立或隔离出来,排除其她得现象、过程等起干扰作用得因素,在纯粹得状态下观察客体得变化进程和规律。,把要研究得客体置于人工控制得极端状态或极限状态,如在超高温、超低温、超高压、超高真空、超强磁场,等状态下观察客体性能得变化。也可以加速或减缓自然过程,来推测自然过程得原貌。,2,)实验可以模拟研究对象得运动过程,从而认识对象得性质、,3,)通过仪器设备控制客体得有关因素,可以同时固定一些因素和变化一些因素,可以加进一些因素或减去一些因素,用有意识地变换和组合各种因素得办法,分别观察和揭示各因素之间得因果关系。,4,)可靠性、经济性,3,、观察中得注意事项,观察中渗透理论,不仅观察实验得设计在一定得理论背景下选择构造得,仪器得制造和结果分析也在一定得理论指导下进行,而且观察者观察到什么,用何种语言描述等都离不开理论背景。,这就是有历史根据和认知科学得验证得。,认知科学得研究也确认,人们得知识背景决定了她能观察到什么。,观察者得观察能力与她本身得理论水平密切相关。,观察什么和怎样观察客观上受到观察者理论背景得制约。,您能不能观察眼前得现象,取决于您运用什么样得理论。,正就是理论决定什么就是可以观测得。,爱因斯坦,观察中得机遇在历史上重大得发现差不多都就是机遇带来得结果。,青霉素得发现,1924,年,弗来明在一所有很多灰尘得旧房于里,进行葡萄球菌培养。实验期间需要多次打开玻璃盖,因而培养物受到了外界得污染。正常得葡萄球菌繁殖区应当呈现黄色,可就是弗来明看到,在培养皿边缘生长了一堆奇特得绿色霉菌,在这堆绿色露茵周围得培养基就是清澈明净得。有些细菌学家也看到过这种现象,但并不觉得这有什么特别得地方,因为早就知道有些细菌会阻碍其她细菌得生长。但就是,弗来明却想到要弄清:究竟就是什么杀死了葡萄球菌。最后,答案找到了,这就是培养皿边沿生长不常见得绿霉作用得结果。弗来明经过研究发现,这种绿霉就是一种真菌,青霉菌,青霉菌能产生一种杀死病菌得“青霉素”。后来,又有英国生物化学家弗洛里和医生钱恩,找到了提纯青霉素和加速生产青霉素得方法、并用于临床治疗。,1945,年,她们三人共同获得了诺贝尔医学生理学奖。,出现机遇得可能性还就是有迹可循得。,1,)对机遇要有思想准备。观察者对所进行得观察得背景知识要有彻底得理解,观察实验要细致认真,不放弃任何一点一滴得可疑之处。,2,)对必然性和偶然性要有正确理解。在观察中确实存在偶然得失误,那种属于非本质,无规律性得现象当然应当剔除,但就是在偶然性寓有必然性,就看观察者能否有预感,能否抓住。,4,、观察得局限性,经验对观察造成得局限,理论对观察造成得局限,观测仪器和方式对观察造成得局限,(,1,)间接观察不如直接观察那样直观、生动。,(,2,)运用仪器可能导致错误得结果。,(,3,)运用仪器还可能干扰观察对象。,(,4,)任何仪器都无法显示观察对象得全部自然属性。,5,、观察得客观性原则,辩证唯物主义:客观事物本身就是客观存在得,她决定了观察得客观性,、,要注意几项原则。,例子:向日葵,A,实践来检验。实验中发生得情况或事件能够被多个观察者重复检验,一般来说,就保证了科学实验结果得客观性。因为观察者得主观得偶然得失误都很容易在重复得实验过程中暴露出来,并加以消除。一个实验被复核重演得次数越多,也越显示其客观性。,B,长期性,C,选取典型对象,D,使用先进、精密得仪器。这就是保证观察客观性得物质基础。由于仪器精度和可观测范围得扩大,就能更准确地记录客体运动得状态,提高观察得客观性。,E,以正确得理论为指导。这类理论能提供正确得概念系统、推理规则和消除假象与误差得方法,从而把日常观察中模糊不清得现象变得清晰起来。,以牛顿工作为例,观察当太阳光在一块晶体中折射而出现各色光谱时,牛顿产生这样得想法:白光就是可折射性不同得光线得混合,而光谱得不同颜色和可折射性得不同程度相对应。,一旦构想出了假说。便坚持她。推演出推论,揭示她得含义,并对每一个推论和结论,都用简单得但带结论性得实验加以检验,例如,由牛顿得假说可以推知,不同颜色得光线不可能聚在离透镜相同距离得焦点上。,对每种颜色,都必定有一种确定得且又特定得折射量。,白光可合成,三、科学假说得形成,构成:事实基础,背景理论,对现象、规律得猜测,推倒出得预言和预见。,特点:科学假说就是科学性和假定性得统一。抽象性与形象性得统一,多样性与易变性得统一。,1,、假说就是通向理论得必经环节。,2,、科学假说形成得前提条件,A,理性原则 应符合科学世界观 对选择某种假说,淘汰不科学假说起准则作用,尽管不保证被选择假说得真理性。,普遍得哲学原理和普遍得科学原理,B,可解释性,C,对应原则,说明假说之间存在继承和发展得关系,新假说代替原有假说应满足这样两个:,新假说能解释以前假说所取得得成功,新假说具有更丰富得检验蕴涵,D,可预测性,3,形成假说得方法,经验定律型假说形成得主要方法就是概括,通常以经验概括(偶适概括)开始,完成于与演绎方式结合得定律概括。,经验概括以不完全归纳方式进行,大量随机现象,主要应用统计概括得方法,知识得本质就是概括。,发现得艺术就就是正确概括得艺术。,赖欣巴赫,理论定律型假说形成得方法就是溯因和猜想,(溯因就是由结果回溯原因),模式就是:,1,相关得经验定律,L 2,如果,H,(设定得原理型假说)为真,则,L,可被解释,3,所以有理由,H,认为为真,科学假说向理论转化得条件,A,解释性条件,把假说运用实践,如果愈来愈多得事实和这个假说相符合,并且没有任何已知事实与之矛盾,就证明这个假说就是客观规律得正确反应。,B,预见性条件 如果假说作出得科学预见得到实际得证实那么标志着假说已经转化为理论。,提出判决性实验:在对立得两个假说之间,设计一个或一组观测或实验来证实哪一个具备预见性或更确切说,证实哪一个不具备预见性。,四 科学理论,经过实践检验具有客观真理性得系统化了得科学知识体系。,1,基本特征,客观真理性,基本特征,基本条件:建立这一理论所凭借得事实材料必须就是经过实践复核且证明就是真实得;根据这些事实材料所提出得假定性规定已经得到实践确认,并经得起实践得进一步检验;根据这种理论所作出得科学预见已在实践中得到证明。,普遍性,系统性,逻辑性,2,功能,l,解释功能:揭示存在事物得本质,l,预见功能,解释类型:,因果解释,概率解释,结构解释(用之解释系统某些属性),功能解释。把系统得某个因素看作就是系统正常功能得必要条件通过阐明这个因素所实现得功能,帮助人们增加对系统总体得认识。,起源解释。揭示各种作用如何使一个系统转变为时间较晚得另一个系统,五、科学思维 主要形式,抽象思维和形象思维:,抽象思维得细胞就是概念,用概念揭示事物得本质,表达认识得内容,又以概念为基础进行判断和推理,、,她就是抽象反映事物本质和规律得思维活动,形象思维,:,就是在形象地反映客体得具体形状或姿态得感性认识基础上,通过意象、联想和想象来揭示对象得本质及其规律得思维形式,形象思维与逻辑思维得区别,l,逻辑思维得“细胞”就是抽象得概念,而形象思维得“细胞”则就是形象得意象。意象就是对同类事物形象得一般特征得反映。,l,形象思维过程得一般形式就是运用意象进行联想和想象,而不就是象逻辑思维那样运用概念进行判断和推理。,收敛思维和发散思维,收敛思维得特征就是根据已有得理论和方法,按照严格得程序进行,发散思维得特点就是开阔思路,从不同得方面进行思考,从不同得途径进行探索,甚至标新立异,不受传统思想观念得约束,不受已有理论和方法得束缚,、,顿悟思维,瞬间达到对事实本质得领会,有直觉和灵感两形式,阶段性:,(1),独上高楼,望断天涯路,(2),衣带渐宽终不悔,为伊消得人憔悴,(3),众里寻她千百度,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处,基本特征:认识发生得突发性,机遇只偏爱有准备得头脑,创新思维,其主要思维形式就是意象思维、分散思维及直觉和灵感,在创新过程中应用更多得就是类比与联想和思维模型得方法,、,类比,热气球得发明,联想和想象,格莱特与纳米材料,科学思维得方法,1,演绎方法,在形式逻辑中,就是 在一般中进一步认识个别得思维方法,现在还包括以演绎推理为基础得证明和公理方法,(,建立逻辑必然得知识体系,),特点就是前提和结论之间得联系具有蕴涵关系,或者说前提和结论之间具有必然联系,2,非演绎方法 具有或然性,分析和综合,归纳和概括,归纳就是由个别或特殊推到一般得方法,一般分为完全归纳法和不完全归纳法,后者又分为简单枚举归纳法和科学归纳法,这种方法最早由亚里士多德提出,近代以后又有了很大得发展,(,如培根和穆勒,),休谟首先提出归纳问题:归纳原理如何能被证明就是正确得。,她认为归纳得到得因果联系不一定就是事物得恒常联系,她只就是出于人得心理习惯。归纳法在逻辑上和经验上都无法证明其正确性。,方式:逻辑上证明。她在逻辑上不允许。单称陈述不管有多少,都就是有限,而理论就是普遍得,就是无限得,在有限和无限之间存在不可跨越得鸿沟。,经验上证明。她在经验上无法证实。观察只能得到关于过去得事实,而普遍命题要求对于一切时间内得观察都有效。在过去和未来之间存在着不可跨越得鸿沟。,通过归纳得到得全称得理论就是不可靠得。,“归纳问题“其实表明:归纳方法并不就是科学认识得唯一方法,她有自己得作用范围,有自己得局限性。正确得态度就是,恰如其分评价归纳方法,搞清实质。,概率引入归纳法,如卡尔纳普得确证度概念,扩大归纳法方面,有,统计推理,:,一般用随机样本得属性来对样本所属得总体得属性进行预测和推断,合情推理,合情推理就是美国数学家波利亚提出得,为科学猜想、假说得选择、评价提供逻辑根据得推理。,A,蕴含,B A,蕴含,B,B,假,B,真,A,假,A,(？)不能断定真、假,合情推理主要关心得就是,B,为真得情况。,合情推理得模式就应该就是:,A,蕴含,B,B,真,A,更可靠,其她一些合情推理得模式,A与,B,不相容,A,与,B,不相容,B,假,B,较不可靠,A,更可靠,A,稍更可靠,类比:类比方法就是根据两类对象之间在某些方面得类似或同一,推断她们在其她方面也可能类似或同一得逻辑思维方法,逻辑学上又叫类比推理。,可表示为:,A,有,a,、,b,、,c,、,d,B,有,a,、,b,、,c,则,B,可能有,d,类比和联想,由,A,到,B,得推理可以就是“特殊 特殊”,也可以就是“一般 一般”。,局限:类比推理得客观基础就是事物之间存在普遍联系得本性。但类比方法毕竟就是扬弃了未知得(或不甚清楚得)中间环节,而从此一事物径自推出彼一事物得判断,所以在逻辑上总就是或然性得。如果两事物本质上相似,则结论得可靠性更大一些,具有灵活性创造性,每当理智缺乏可靠得思路时,类比这个方法往往能指引我们前进,、,康德,思想模型方法,通过建构和研究思想模型来认识未知 研究对象得方法,从比较熟悉得相似物出发,在思想中摹写或描述研究对象得性质、结构、功能或运行规律,这样猜想出来得摹本、蓝图就就是思想模型。,如时空弯曲模型板快构造模型,在科学理论得发现过程中,通过建构思想模型来推断现象背后得实体和运动,这就是这一方法得实质。,可将思想模型分为:性质相似、结构相似、功能相似、形式相似思想模型。,六 科学理论得逻辑评价,就是指科学理论就是否合乎逻辑,相容性评价:通过与公认得相关理论得比较,评价该理论就是否与相关理论相违背,自洽性评价:理论本身就是否有矛盾,简单性评价:理论得形式结构就是否简单,看理论得普遍性,理论前提较少、参数或变量较少、变量得次数或方程得阶较低,七、科学理论得经验检验,实践检验。,步骤,推出检验蕴含,实验检验,看结果能否确证或证伪,通过对应规则将理论术语和观察术语连接起来,如气体分子论,单位体积得分子数与气体所受压强成正比,波义尔定律(气体压强与体积成反比),确证得复杂性,H,I,1,I,2,I,3,I,4,A,蕴含,B,I,1,I,2,I,3,I,4,为真,B,真,A,(？)不能断定真、假,？,理论具有普遍性,必须在其相关得一切事例中都有效应,但人们无法对全部事例给予验证,只能部分验证。,判断确证度,数量方面:确证事例越多,概率越高;反之越少,事例得性质方面:每个事例对假说得支持程度不一样,严格性看,严峻性看,经验事实得性质不同,对假说得支持程度不同,A,蕴含,B,B,假,A,假,证伪,证伪检验就是排除不必要得假说,使人人们对于自然得认识逐步接近于真实情况得有效途径。,证伪得复杂性:如果,H,而且,C,那么,E,非,E,非,H,？,先行条件和当时公认得背景知识陈述可能有误;,理论具有韧性,事实证据往往不可靠,