第3篇-第5章系统科学方法-第6章科学假设和科学理论.ppt

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,*,第五章 系统科学方法,系统论、信息论、控制论是,20,世纪,40,年代来产生的,横断学科,。,70,年代又形成了以耗散结构理论、协同学说、突变理论、超循环理论为主的,非平衡自组织理论,。它们都是,以系统类型作为研究对象,的，其理论基础是一般系统论，所以，统称为系统科学。它们撇开研究对象的具体,物质形态和内容,（天体、生物、机器、社会），从不同的侧面研究事物和过程所共有的本质和规律，具有普通的认识论和方法论意义。本章主要介绍系统论、信息论和控制论方法的一般特征和意义，自组织理论则给予省略。,第一节 系统论方法一般系统论,是由奥地利生物学家,贝塔朗菲,20,世纪,40,年代创立的。其思想基础渊源于解释生命现象的有机论观点，即来源于,20,世纪,20,年代英国数学家、哲学家怀德海关于把生命看成一个有机的整体的观点。,机械论和活力论。,一、系统和系统方法,1.,关于系统的概念,（,1,）贝塔朗菲认为：系统是“处在一定相互联系中的并与环境发生关系的各组成部分的总体。”,（,2,）钱学森则认为：系统是“由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体，而且这个系统又是它们从属的更大系统的组成部分。”由此可知“系统”概念主要包含以下涵义：,二、系统方法的原则,1.,整体性原则,。这是系统方法最基本的原则,。它要求我们，无论是认识、研究、控制,自然对象,，还是设计、控制、制造,人工系统,，都必须从系统整体出发，探索系统内部各要素之间，系统与要素之间，以及系统与环境之间的辩证关系，以达到对系统整体的深刻理解和全面认识。,整体性原则是基于要素对系统的非加和性关系而提出的。,它认为：系统整体的结构并不是各个要素的简单相加或机械拼奏，而是各个要素（或各个部分）按照一定的方式组成的有机统一体；系统整体的功能也不是各个要素（或各个部分）功能的简单相加或重叠，而是各个要素（或各个部分）在相干、协调、耦合的条件下表现出来的新质（整体效应和特定功能）。,2.,动态原则,。这是系统方法的历时性原则。,它要求我们不能把系统看成是静态的“死系统”，而应把系统看成是动态的“活系统”。虽然在科学研究中，人们经常采用理想的“孤立系统”或“封闭系统”，这只是为了研究的需要而人为地设定的理想系统，而实际存在的系统从原则上讲一般都是开放的、动态的系统。因此，这就要求我们在研究和认识系统整体时，不仅要了解它的过去，掌握它的现在，还要预测它的未来，从中发现规律性的运动过程。,3.,优化原则,。这是系统方法的基本目的。,也是任何一个系统所追求的目标。整体效应的最优。这是系统优化原则的核心。多级优化。对系统整体做出逐级优化的处理。即从最低的层次到最高的层次进行逐级优化，使系统达到整体效应的目的。反之，亦然。最优与满意。最优化是系统方法所追求的目标。,4.,模型化原则,模型化原则是实现系统整体原型的简单化、定量化和最优化的,必要途径和手段,。它是指在运用系统方法时，由于系统规模庞大或很小，或者由于系统的因素众多，或者由于系统的结构复杂，或者由于难于直接作用于系统（如人体系统）或者由于研究对象时过镜迁，难以追踪等原因，从而设计出与原型系统相同或相似的系统模型，来代替真实系统，通过对系统模型的研究，来认识和掌握原型系统的本 质和规律。系统方法建立的模型通常是用数学方法、,系统方法建立的模型通常是用数学方法、原理实物模型等手段来表达。利用这种模拟方法比文字叙述更为精练、简洁和准确，并可借助于计算机进行仿真试验下图就是一个医学模型的建立过程：,动物疾病模型、建立专家系统、人造器官,运用已知生理、病理知识,问题的,提出,对研究,对象资,料和数,据的收,集,资料和,数据的,分析处,理,型的,建立,模型的,评价,仿真,实验,修正资料数据,方法的改进,模型的改进,No,Yes,达到预期目标,总之，整体性原则是基础，动态原则是过程，,最优化原则是目的，模型化原则是手段。,模,第二节 信息方法,信息论是由美国科学家,申农,于,20,世纪,40,年代创立的，其代表作是,1948,年写的,通讯中的数学理论,。,（一）信息及其本质和特征,1.,信息的含义。,通俗地讲，信息就是能带来新知识、新内容的消息；维纳从控制论的角度出发，把信息看作是控制系统进行调节活动时相互作用、相互交换的内容。申农则从通讯角度，把信息看作是通讯者“消除不确定性”的东西，是系统的“不确定性”的消除。,由此我们可知：从,认识论,的角度来说：信息就是主体接收到的，可消除对事物认识的不确定性的新消息、新内容、新知识，是对系统的确定程度的量度；从,传递,即信源、信道和信宿的关系来看，信息又是控制系统能够实现其有目的性运动的信号；从,本体论,角度看，信息又是被认识客体发出的声音、颜色、结构关系、运动变化规律等表现出来的普遍存在方式。,2.,信息的本质,目前国内外对于信息的本质问题有以下几种看法：,认为信息是独立的物质实体，它以“信息场”的形式存在,；（载体）,认为信息是非物质的精神的东西，是纯粹的精神活动；（语言、文字、数字、符号等）,认为信息不仅是物质的，而且也是观念的,;,认为信息既非物质，也不是精神，而是“某种第三者”；,认为,信息是物质的普通属性或存在方式。,3.,信息的重要特征,：,信息存在于尚未确定的事物之中。,只有尚未确定或尚未认识的事物中才会有信息，未确定的程度越高信息就越多。对于已经认识或确定的事物不含有信息。,信息具有知识性。,借助于信息可获得知识，消除认识上的不确定性，变不知为可知，由少知转化为多知。因此，知识量与信息量总是成正比的。我们说某人知识丰富、知识面广，是指某人获得的信息量大。,信息是可以识别的。它既可通过感官直接识别，也可借助于仪器间接识别。例如，当你看见病人无欲外貌，躯体皮肤玫瑰疹，并有相对缓脉时，你可通过感官获得信息：病人患有伤寒。当你看到病人心电图上出现宽而深的,Q,波形，,ST,段抬高，,T,波倒置时，你会获得信息：病人患有心肌梗塞疾病。,信息是可以转换的。,例如，各种语言文字的信息可以转化为计算机语言；各种不同颜色的物体可转化为各种不同的数字化图像。,信息在时间上是滞后的。,任何信息的获得必然是在事件发生以后才可有之，所谓的超前信息仅仅是一种预测，而所有的预测信息尽管是建立在一定的科学依据之上，但仍然具有一定的或然性。,二、信息方法及其基本特点,1.,信息方法,是运用信息的观点，把系统看作是借助于信息的获取、贮存、转换、传递、加工、处理而实现其有目的性运动的一种研究方法。（生物、机器、社会）,2.,信息方法的,基本特点：,以信息的运动作为分析和处理问题的基础。它完全撇开对象的具体运动形态，把系统的有目的性运动抽象为信息的变换过程，仅从信息可能出现的,概率变化,来研究事物运动、发展、变化的内在规律。（生物、机器、社会）,这样，就可以从信息的发射、接收、传递、加工等过程来研究对象的特征，研究系统的内部状态以及系统与外界环境之间的信息输入和输出的关系。（疾病的诊断和治疗）,三、信息方法的作用,1.,信息方法（信息技术）为实现科学技术研究、生产实践和各种社会管理活动现代化提供了重要的工具和手段。,2.,信息方法可把研究对象看作是接收、传递、加工、处理和输出信息的调节控制系统。,3.,信息方法在医学研究中起着极为重要的作用。从认识人体內部各种信息的传递到各种疾病的诊断和治疗。,4.,应用模糊信息方法能使诊断的准确性有所提高。利用模糊数学方法使许多临界信息得到确定。,5.,信息方法揭示了机器、有机体和社会不同物质运动形态之间的信息联系。这种联系主要体现在虽然它们不属于同一系统，但其具有共同的特征：即它们的信息流动过程是相同的。如下图所示：,信息输入贮存加工、处理输出,反馈,这一系统始终是在信息的作用下，控制着系统朝着自身的目标值而运动。,四、获取信息的基本原则及要求：,1.,等概率性原则,这是保证获取最大信息量的一条基本原则。所谓概率，通俗讲就是事件可能发生的程度。某一事件绝对不会发生、称为不可能事件，其概率为零；某一事件绝对会发生，称为必然事件，其概率为一；两个事件不能同时发生，称为独立事件。一个事件的出现会引起另一事件的发生，称为相关事件；,在一条件下，可能出现也可能不出现的事件，称为随机事件，其概率在零和一之间。在日常工作和生活中人们总想获取最大的信息量，这一问题与事件发生的概率密切相关。当一事件发生的概率等于一时，即属于必然事件，它的发生不会给人们提供任何信息，因为这已是人们预知的；当某一事件发生的概率等于零时，即属于不可能事件，它的发生将给人们提供无限多的信息量，因为它的发生是人们根本没有预料到的；一般说来，每一事件发生的概率总是介于零和一之间即属于随机事件，发生概率是零和一的事件是比较少见的。,那么在发生概率介于零到一之间的事件中，到底选择多大概率事件才能获取较大的信息量呢？要选择哪些等概率事件呢？,信息论告诉我们：当一个信息源包含有若干个可能消息时，只有在每个消息出现的概率彼此相等时，信息源的平均信息量才最大。,这是信息论揭示的概率与信息源平均信息量的关系的一条规律。,什么是信息源的平均信息量？信息论认为，信息源一般是以符号的形式发出信息的，这种符号不只是一个而是一系列的符号。信息源可能发出的全部符号所包含的信息量之和，就是信息源所具有的总信息量。总信息量除以符号总数则是信息源的平均信息量。,信息源的平均信息量反映了信息源的不确定程度。只有在等概率情况下，信息源的平均信息量才最大。这样，我们在获取信息时就有一个可遵循的基本原则：选择那些具有独立等概率可能符号的信息源，选择那些出现概率彼此相等的可能消息。,2.,简单性原则,它要求我们应尽量减少信息传输过程中的中间环节，以确保信息的保真度。,第三节 控制论方法,控制论,是,20,世纪,40,年代产生的最重要的科学成就之一，其创始人是美国数学家、科学家,维纳,。,一、控制论及其基本概念,1.,什么是控制论？,按照维纳的观点，,控制论就是关于动物和机器的控制和通讯的科学,。维纳等人在研究和类比了生物系统和技术系统（机器系统）的某些可以调控的机制后，从中找到了它们之间的相似性和统一性，即，都含有控制和通讯的过程。从而打破了不同学科之间的界限，撇开了各种物质系统的具体形态和内容，发现了把各门学科和不同领域的物质系统（机器、生物、社会等）统一起来的新途径，为人们研究任何物质系统的控制和调节的一般规律提供了重要的理论和方法。,2.,控制论的思想渊源和技术条件,在古代，古希腊语对于控制来说就是指驾船的舵手。到了近代，尤其是,19,世纪后半期到,20,纪世初随着,生物学、神经生理学,的发展，从而提出了许多与控制相关的生物学和神经生理学概念。如著名生物学家,谢灵顿,在,19,世纪末提出的,“,反射概念,”,，他在对生物体的中枢神经系统的,低部位,脊髓的神经活动机制：兴奋和抑制的关系进行研究后，从而提出了生物体的反射概念及其反射活动过程，并认为在这一过程中，是受兴奋性突触和抑制性突触而控制的。,1862,年,俄国的生理学家,谢切诺夫,和,1913,生物学,家,巴甫洛夫,分别对生物体的脑神经控制系统（,高部位的神经系统,）进行研究后，提出了：无条件反射是生物的先天本能，条件反射是生物后天造就的思想。并提出了,“,反射弧”,是由感受器、输入神经元、中间神经元、输出神经元和效应器五个环节构成。,1879,年，法国生理学家,伯尔纳,和美国生理学家,坎农,，分别提出了与控制论有关的另一个经典神经生理学的基本概念,稳态,。他们认为，如果动物受环境条件的影响，动物机体内部必然存在着一种,能够调节自身状态的机制，,以便使自己恢复正常，以维持其与环境的平衡。这种机制就是稳态，从而建立了,“稳态学”,。,同时，,数理逻辑,也为控制论奠定了一定的理论基础。,控制论产生的,技术条件是：,20,世纪初以来的,无线电通讯技术、电子计算机技术、微电子技术和火炮技术。,因此，控制论实质上是,自动控制、电子技术、无线电通讯技术、计算机技术和神经生理学、数理逻辑、统计学,等多种科学和技术相互济透、相互综合的产物，是研究各种不同系统所共同具有的,控制规律,的科学。,结合以上理论和技术研究成果，,1943,年维纳等人发表了,行为、目的和目的论,的文章，第一次把只属于生物的有目的性的行为赋予了机器，阐明了控制论的基本思想。,1948,年维纳又发表了,控制论,或称为,关于在动物和机器中控制和通讯的科学,，为这门科学奠定了理论基础。,总之，控制论的产生和发展大致可分为三个阶段：,1942,年以前为控制论的酝酿阶段；,19431948,年为其形成阶段；,1948,年以后为其发展阶段。,3.,控制及其控制系统的概念和控制系统,的结构和机制,（,1,）,控制,是控制论中的一个基本概念。,主要指施控装置对受控装置的一种能动作用。,（,2,）,控制系统,是指：,具有不确定因素和控,制作用的矛盾的系统,。控制论并不研究任何,系统，它主要研究具有不确定因素和控制作,用的矛盾的系统。,（,3,）,控制系统的结构,控制系统的简单模型如下：,施控装置,受控装置,控制系统又可根据有无反馈回路，区别为：,开环控制系统,和,闭环控制系统,两个类型。如下图所示：,施控装置,受控装置,输入控制信号,输出,开环控制系统,施控装置,输入控制信号,受控装置,输出,反馈装置,闭环控制系统,（,4,）,控制系统的机制,信息,一切控制系统都离不开信息,，所以，我们可以说,实施控制的过程和信息传递的过程则是统一的过程,。正如前苏联学者索波列夫所讲：“控制论原理的实质在于，巨大质量的运动和行动，巨大能量的传递和转变可通过带有信息的不大的质量和不大能量来指挥和控制，这个控制论的原理是任何控制系统的组织和工作的基础”。因此，,用信息的观点来研究自动化机器和设备、研究人体的机理和社会管理的调节过程则是控制论方法的一个重要特点。,同时，我们应该知道，信息的大小并不与其质量和能量的大小有一定的比例关系。,4.,对控制对象进行控制时，还须注意以下几个问题：,（,1,）必须了解系统运动发展的趋势；,（,2,）必须明确预期控制的目标；,（,3,）必须善于选择控制条件；,二、,控制论方法主要包括：,功能模拟法、黑箱方法、反馈控制方法,等具体的方法。,（一）功能模拟方法,1.,定义：,所谓功能模拟方法是以模型和原型之间的功能相似为基础，用模型来再现原型功能的一种方法。,2.,功能模拟方法与传统的简单模拟方法的区别,:,（,1,）传统的模拟方法一般仅限于纯粹的外表形态或结构的模拟，或者通过对其内部结构认识后，才能认识其功能，然后再进行功能的模拟。而功能模拟法则完全撇开其外部形态和内部结构是否具有相似性，只要模型与原型在功能和行为上是相似或等效的就可以相互模拟，从而撇开了对复杂困难的原型结构的认识这一麻烦的环节。,（,2,）在传统模拟方法中，模型只是认识原型的手段，其目的是对原型的认识，而在功能模拟方法中，,模型已经成为研究原型的目的，,它（模型）是依据原型的功能而模仿出来具有生物目的性行为的机器。如仿生学等。,3.,功能模拟方法在科研中的作用,（,1,）运用功能模拟方法，可以通过功能模拟来揭示原型本身的秘密，作为认识原型的手段。,（,2,）运用功能模拟方法，可以通过模型来,代替或增进,原型的功能和行为，使模型本身成为研究的目的。,a.,从模型,代替原型功能和行为,方面来看。例如：人工眼、人工肾、假肢、心肺机、心脏起搏器等功能模拟装置，可以代替某些功能暂停、功能失常、功能丧失或衰竭的病变器官来执行其功能。,b.,从模型要以,增进原型的行为和功能,方面来看。例如，电眼、机械手、机器人等自动机，能代替人到危险和恶劣的环境中去从事装配、打捞、消防、探险等繁多的工作。尤其是电子计算机的出现则代替人在计算方面的远不及它的计算速度和准确度。,4.,医学和生物学中运用功能模拟方法的步骤,生物机体,第一，先通过对生物机体功能或行为的研究，提炼出一个生物原型；第二，将生物原型转译成数学模型；第三，运用电子线路、机械结构、化学结构等手段，把生物原型或数学模型发展为技术装置。,生物原型,数学模型,技术模型,（二）黑箱方法,1.,什么是黑箱,象这种不透明的箱子或者系统，我们称之为黑箱。黑箱也是相对而言的。当人们对它一无所知时，它是黑箱；如略知一二就转为灰箱；若了解的一清二楚，我们称它为白箱。,2.,黑箱方法,黑箱方法是指在不打开黑箱的前提下，利用外部观测、试验，通过输入、输出信息，来研究对象的功能和特性，探索其内部结构和机理的科学方法。,黑箱方法对于研究具有高度组织性和活动性的生命系统；对于研究规模巨大，结构复杂，因素众多，功能多的大系统，如生物生态、社会经济、大型工程，则具有重要的作用。,3.,运用黑箱方法的步聚,确认黑箱。,即根据研究对象的性质和研究任务的要求，把作为黑箱进行研究的对象，,从环境中分离出来，确定它的边界，,找出它与环境相互作用的主要矛盾，并有目的地造成某种输入，来观察其输出结果。也就是说由于研究的角度不同，同样是一个研究对象，会产生不同的黑箱类型。在确定黑箱时，不应先对箱子的性质和内容作任何假定，但必须明确研究的范围和目标，以便确定黑箱的类型。,观察黑箱。,黑箱确定之后，就应对研究对象进行特定的输入，并观察其输出及其动态过程。在观察过程中，除输入因素外，一般不对系统施加别的干预，只观察或测量输入、输出及其变化的数据。,阐明黑箱。,在获取到输入、输出端的数据后，就应进行比较和分析，并运用已有,科学理论和技术知识,，甚至可借鉴,以往的经验,来推导系统的内部状态、内部结构或内部过程，这就是阐明黑箱。在这里人们常利用数学模型来描述黑箱的功能和特征。如,Y,（,S,）,=KW,（,S,）,X,（,S,），,就是常用的一个数学模型。其中,X,（,S,）表示输入；,y,（,S,）表示输出；,KW,（,S,）表示传递函数；,它定量地描述黑箱输入与输出之间的关系，反映了黑箱的信息传递、变换、处理的功能。,对黑箱认识结果的检验。,在对黑箱认识的基础上，根据认识的结果，给于系统造成新的输入，再观察其输出结果，把新输入和新输出的结果与原来,“观察黑箱”,时相应的输入与输出结果相比较。,a.,如果正确，则证明原来的分析认识是正确的；,b.,反之，则是不正确的。,4.,黑箱方法的,局限性：,不能认识系统内部的结构和机理过程，仅可从输入输出作出某种假定，要达到准确认识，可结合打开黑箱的方法并结合其它认识方法，以便准确认识研究对象。,（四）反馈控制方法,1.,反馈和反馈控制方法,反馈,是控制论中的一个重要概念，亦称回授或回输。用维纳的话说，意即：“为了使任何机器能对变动不居的外界环境做出有效动作，那就必须把自己动作后果的信息、作为使它继续动作下去所需的信息的组成部分再提供给它。”,所谓反馈：,即将施控系统的信息（又称给定信息）作用于受控系统后所产生的后果信息（真实信息），再反馈回施控系统，从而对输出和再输出施加影响的过程。,如下图所示：,施控系统,被控对象,输出信息,反馈信息,所谓反馈控制方法：,就是运用反馈的原理、用系统活动的结果来控制系统活动的方法。,这种根据过去的操作情况去调整未来行为的活动，则是反馈控制方法的,显著特点。,a.,从层次上看，,在人体系统中，就存在着神经系统调节、液体调节、器官、组织、细胞的自身调节等等。,b.,从类型上看，,目前比较清楚的有二种类型，即,正反馈、负反馈。,2.,反馈控制的类型,反馈控制方法主要研究闭环控制系统，在闭环控制系统中，由于,u=j-y,位的变化特性，将反馈分为正反馈和负反馈，在这里,j,是,目标位,，,y,是,输出位,，,u,是二者的,差位,。,正反馈,:U,当,u,位越来越大，从输出端反馈到输入端的反馈信号是增强系统输入效应的，也就是说，反馈信息不是制约控制部分的活动，而是促进与加强控制部分的活动，,即反馈信息是促进系统偏离目标进行运动的，,这就是正反馈。这种反馈控制在生物体内可表现为控制者与被控对象的,相互促进,，也可表现为二者的,相互阻抑：前者可表示为,A B,，如排尿、分娩、应激等就是属于这种反馈的情形；,后者可表示为,A B,，如睡眠抑制和感官、交感神经活动的关系就是如此。中枢神经系统疲劳引起睡眠抑制，使感官、交感神经活动减少，而感官、交感神经活动减少，又会加深睡眠抑制。,+,+,-,-,总之，不论是相互促进或相互阻抑，正反馈都起着打破机体相对稳定状态的作用。,负反馈：,U,如果反馈是倾向于反抗系统偏离目标的运动，,u,位是下降的，从输出端反馈到输入端的反馈信号是减弱输入系统效应的，或者,是保持系统处于某一稳定状态的，,则是负反馈。,负反馈是控制的基本机制，这对人体来说则是大量的而且是主要存在的，它能使机体维持某种稳定的状态。例如人体体温的恒定，血压、心率的稳定，血糖、血中的酸碱度和电解质的平衡都要靠人体内各种负反馈机制调节系统来实现。一般来说，负反馈机制都有一个决定,调节水平、调节点（即系统稳定的阈值范围）,机构，反馈信息必须和这个机构发出的参考信息比较后，才能准确地调节控制系统的运动。,第六章 科学假说和科学理论,第一节 科学假说,一、假说及其特点和作用,.,什么叫假说,所谓假说就是根据已知的科学原理和科学事实，借助于一定的思维方法对未知的自然现象及其规律所作的一种假定性说明和理论解释。,2.,科学假说的特点,（,1,）科学性,。这是指假说是以一定的科学原理和科学事实为依据的，是按照一定的思维方法，经过大脑加工、整理或联想、想象、灵感思维而提出来的。,（,2,）推测性,。这是指假说虽然是以一定的科学事实和科学知识为背景，但它所占有材料不完全、不充分，仅根据有限的事实而提出某种思想、观点或假说，因而，必然带有一定的想象和推测的成分，其结论的真实性尚待验证。,（,3,）预见性。,这是指科学假说往往是以理性的形式出现，如果以此作为前提或依据，则可推出一些逻辑结论，对某类事物的个别对象作出科学的预见。,（,4,）变动性,。这是指假说作为向科学理论过渡的一种形式或桥梁，需要不断地在实践中和科学实验中得到检验，随着实践的发展，它随时都有被证实或证伪或修正的可能。,a.,假说因逐渐纯化、被越来越多的事实所证实而发展成理论；,b.,假说因部分修正、补充、完善而发展为理论；,c.,假说被越来越多的事实证伪即否定，从而又被新的假说所代替；,d.,有些假说永远是一种理论性假说，而不能被科学实践直接检验。,3.,作用,（,1,）假说在科学观察和科学实验中具有先导作用。,（,2,）假说在科学理论的形成中起着桥梁作用。,二、建立科学假说的方法论原则。,1.,解释性原则。这是指假说和已知事实的关系。,2.,对应性原则。这是指假说与已有的科学规律和理论的关系。,3.,简单性原则。这是指所提出的假说应具有逻辑上的简单性。,4.,可检验性原则。即所提出的假说要能够被观察实验或生产实践中所检验，从而验证其是否具有真理性。,5.,创造性原则。即假说的思想或观点必然具有新颖性。,三、检验假说的方法,1.,直接检验。即用观察实验的结果直接验证假说的结论。,2.,间接检验。即理论推导与实践检验相结合的方法。如对四大起源的假说和光的粒子说的检验。（如果光具有质量，那么它照到物体上必然产生压力）。,第二节 科学理论,一、科学理论的基本特征,1.,内容上的客观真理性,。,（,1,）它基本反映了客观对象（研究对象）的本质和规律；,（,2,）它所依据的事实材料是真实可靠的，经过实践反复检验过的；,（,3,）它能解释同一研究对象或同一研究领域在某一方面的全部事实材料。,（,4,）它的结论得到了实践的证明。,2.,结构上的逻辑严密性,（,1,）科学理论是一个概念体系，是系统化了的知识体系，它将科学知识采用概念、判断、推理等形式准确地表达出来。,（,2,）逻辑上的严密性主要表现在,概念是明确和准确的。明确是指概念反映了某一特定事物的内涵和外延；准确是指它所提示的内涵和规定的外延是恰如其分的。,推理是遵循一定的推理规则的，整个理论首尾连贯一致，不能前后矛盾，要自圆其说。即要遵循不矛盾律。,判断是真实可靠的，不具有虚伪性。,（,3,）科学理论在逻辑结构上具有简单性，以避免庞大复杂的逻辑推理过程。,3.,理论上的全面性,。,科学理论应能全面反映客观事实，虽然它只是对自然界的一定领域、一定层次、某一过程或某一方面的正确反映，但它又是从某一领域、某个层次、某一过程或某些方面的所有现象中抽象，概括出来的反映了事物的本质，具有一定的普遍性，能全面地说明各领域、层次、方面或过程的所有现象。解释所研究对象某一方面的所有事实。,4.,功能上的科学预见性,。,科学理论不仅能解释现有的科学事实，而且能够以此为前提，科学地逻辑演绎出一系列的结论，从而获取对个别事物的认识，获取新知识。达到指导人们对未知领域的认识之目的。,二、建立科学理论的方法,1.,公理化方法。,公理化方法就是从少数的几个基本概念、公理（不证自明，不能证明的规定）、公设出发，由它们逻辑地演绎出一系列的推论。这些推论又表现为概念、定理、定律、公式或其它判断形式，这种逻辑方法称为公理化方法。由这种方法推导出来的逻辑演绎体系称为公理化体系。希尔伯特提出了运用公理化方法必须遵循的原则。,（,1,）无矛盾性。即在整个公理化体系中不能演绎出相互矛盾的命题，要求整个逻辑系统遵循不矛盾律，首尾一贯，不相矛盾。,（,2,）完备性：这是指所有的前提、公理、公说、定义等应当足够的多，从它能推出有关本学科的全部定理定律。若减少其中任何一条公理、公设或定义，有些定理、定律就推导不出来。这是保证体系完整性的要求。,（,3,）独立性：这是指推理的前提、公理、公设或定义彼此要独立，其中任何一个不能从其他公理中推导出来。这是保证逻辑系统简单性的要求。,2.,逻辑与历史相统一的方法,。,所谓逻辑与历史相统一的方法，就是运用逻辑的东西与历史的东西相一致的原则的方法。,历史的东西是指，客观事物的历史发展过程或人类对它的认识发展过程。逻辑的东西是指思维对上述历史发展过程的概括反映，常表现为由概念、判断、推理等构成的体系。,利用逻辑与历史相统一的方法建立起的科学理论体系，大体有如下类型：,（,1,）自然型：,这是按照逻辑发展的顺序与客观事物历史发展的过程相一致的原则建立的理论体系。即科学理论体系的逻辑展开顺序与所研究对象的历史发展过程相一致的原则而建立的。如，生物学的理论体系是由单细胞多细胞简单生物复杂生物低等动植高等动植物这样的顺序展开的，这与生物进化的历史过程是一致的。,（,2,）认识型。,这是按逻辑发展的顺序与人类对某一学科的认识、发展过程相一致的原则建立的理论体系。即科学理论体系的逻辑展开顺序与人类认识自然的历史过程相统一的原则而建立起来的。,如几何学（点、线、面、平面几何、立体几何、解析几何）。物理学（从力学开始，从静力学到动力学；再从分子物理学到热力学，波动物理学与声学；再从电学和电磁学到相对论、量子力学等。）,