专题八 类比与假说.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,*,专题八 类比与假说,主讲教师：何纯秀,主要内容：,一、类比,二、假说,一、类比推理及其特征,1,、,类比推理的定义,类比推理是根据两个（或两类）对象在一系列属性上是相同（或相似）的，并且已知其中的一个（或一类）对象还具有其他特定的属性，由此推出另一个（或一类）对象也具有同样的其他特定属性的推理方法。,类比推理的逻辑形式,A,对象具有属性,a,、,b,、,c,，又有属性,d,；,B,对象具有属性,a,、,b,、,c,；,所以，,B,对象也具有属性,d,。,上式中，“,A,”,和“,B,”,可以表示两个类，也可以指两个个体，还可以其中一个指某类，另一个指不同类的个体。,例,1,：,我国新疆塔里木河流域过去并不生产长绒棉，现在却能够生产出高质量的长绒棉。原因何在呢？原来，我国农业专家一次前往乌兹别克地区考察，发现了该地区生产长绒棉。有的农业专家认为，乌兹别克地区与我国新疆的塔里木河流域在日照情况、霜期长短、气温高低、降雨量等方面均很相似，既然乌兹别克地区能生长长绒棉，那么，我国新疆的塔里木河流域也应当能够生长该类植物。后来经过实验，长绒棉果然成功地移植到我国新疆的塔里木河流域。这里，我国农业专家所运用的推理便是类比推理。,推理形式如下：,乌兹别克地区与我国新疆的塔里木河流域在日照、霜期、气温、降雨量等方面均很相似；,乌兹别克地区能够生长长绒棉；,所以，我国新疆的塔里木河流域也应当能够生长长绒棉。,例,2,：,17,世纪荷兰物理学家惠更斯的光的波动说，就是通过光与声音进行类比提出来的。当时发现声音有直线传播、反射、折射等现象，同时又有波动性；光也有直线传播、反射、折射等现象，于是惠更斯就提出了光也有波动性。,其推理过程：,声音有直线传播、反射、折射等现象；,光也有直线传播、反射、折射等现象；,声音具有波动性；,所以，光也具有波动性。,2,、类比推理的特征,第一，在思维路径上，类比推理是一种从个别到个别、或从特殊到特殊的推理。,第二，在适用范围上，类比推理可在同类对象、不同的个体事物以及某类事物的个体与另一事物的类之间进行类比。,第三，在前提与结论的关系上，类比推理的结论受前提的制约程度较低。,二、类比推理的种类,1,、正类比与反类比,2,、性质类比与关系类比,1,、正类比与反类比,正类比也称肯定类比，即根据两个或两类事物若干属性的相同，又知其中某个或某类事物还有其他某种属性，从而推知另一个或一类事物也具有某种属性的类比推理。,例如：,我们观察到甲同学热爱计算机专业，学习刻苦，天资聪颖，学习方法得当，学习成绩优秀，毕业后很快成为一名优秀的计算机专家；又观察到，乙同学同样热爱计算机专业，学习刻苦，天资聪颖，学习方法得当，学习成绩优秀，于是得出结论：乙同学毕业后也将会很快成为一名优秀的计算机专家。,正类比可用公式,A,对象具有属性,a,、,b,、,c,，又有属性,d,；,B,对象具有属性,a,、,b,、,c,，,所以,B,对象具有属性,d,。,反类比,亦称否定类比，即根据两个或两类事物若干属性都不相同，又知其中某个或某类事物还具有某种属性，从而推知里一个或一类事物也没有某种属性的类比推理。,例如：,地球上有水、空气、昼夜温差很小，有生命现象；,月球上无水、无空气、昼夜温差很大；,所以，月球没有生命现象。,反类比公式：,A,对象具有属性,a,、,b,、,c,、,d,；,B,对象不具有属性,a,、,b,、,c,；,所以,B,对象不具有属性,d,。,2,、性质类比与关系类比,亦称质料类比，它是根据两个或两类对象之间的某些性质的相同或相似，而进行的类比推理。,例如：,18,世纪中叶，维也纳有位开业的医生名叫奥恩布鲁格。有一次他给一位病人看病，从外观上检查不出该病人有什么严重的疾病，但这位病人很快就死了。解剖该病人的尸体才发现他胸腔化脓，积满脓水。那么，今后如何诊断出此类疾病呢？忽然他想起其父经营酒业时，常用木棍敲击木制的酒桶，根据酒桶被敲击而发出的卜卜声，就能估量出桶内是否有酒以及酒的部位。那么，人的胸腔不也很象酒桶吗？岂不是也可以用手指扣击胸腔，根据其声响而作出诊断吗？于是，他发明了“扣诊法”。,性质类比公式：,A,对象具有性质,a,、,b,、,c,、,d,；,B,对象具有性质,a,、,b,、,c,，,所以，,B,对象也具有性质,d,。,关系类比,亦称形式类比。它是根据两个或两类对象之间存在某些因果关系或者规律性的相同或相似而进行的类比推理。,例如：,人们根据光与声在许多性质上的相似，推出光和声一样具有波动性，这属于性质类比推理。但人们通过将光与声在反射定律、折射定律以及强度随距离成平方反比等等方面类比，发现了它们的相似性，从而使光的定律借助于声的定律得到解释，这就是关系类比。,三、提高类比推理可靠性的条件,（一）积累有关对象的丰富知识是提高类比结论可靠性的前提,（二）前提确认的相同或相似属性愈多，结论的可靠性就愈大,（三）前提中确认的相同属性愈是本质的相同属性与类推属性之间愈是相关，那么结论的可靠性程度就愈高,（四）必须避免机械类比的错误,有宴客者，座中兄弟三人，甲、乙皆豪饮，惟丙绝不沾唇，主人强之，丙以不善辞。主人嗔之：,“,子何欺我？子与二兄固同胞，而又容貌言语性情相类，彼二人皆善饮，子岂独不善饮乎？,”,座客闻之，相与捧腹。,四、类比推理的作用,（一）类比推理能增加人们知识。,（二）类比推理有助于发现科学事实和提出科学假说。,（三）类比推理在科学技术发明创造中具有重要作用。,（四）类比推理是现代科技,模拟法,与,仿生学,的逻辑理论基础。,（五）类比推理对科学理论的辩护、阐述与证明起着某种辅助的作用。,第二节 假说,一、假说及其特征,假说是根据已有的事实材料和科学原理，对某事物现象的未知原因或规律性所作的推测性解释。,例,1,：,19,世纪,20,年代，科学家发现天王星的实际运行与根据天体力学为它编制的运行表的误差越来越大，以至于大到了无法根据力学规律预测其未来位置的地步。,天王星的反常运行,引起了天文学界的重视。该怎样解释天王星的这种反常运行呢？有的科学家据此提出万有引力定律并不普遍适用，牛顿定律对远离地球的天体并不可靠。另一些人认为，在天王星外可能还存在一颗,未知的行星,，正是它的,摄动作用,，使天王星偏离了正常的轨道。后来，亚当斯和勒维烈通过数学计算，给出了新行星的轨道和大小。,1846,年,9,月,23,日，柏林天文台的天文学家加勒成功地观测到该行星的存在，这颗星就是,海王星,。,假说的特征：,1,、假说必须以客观事实和科学知识为依据。,2,、假说具有猜测性。,3,、假说是人们的认识接近客观真理的方式。,二、假说的形成,1,、初始阶段,根据事实材料和已有的科学知识提出假说,在假说提出阶段，类比推理和归纳推理的作用比较突出。,例,2,：,17,世纪时，英国生理学家哈维在建立,血液循环学说,时使用了几个类比。,一是天文学的类比。,他把人体看成小宇宙，认为太阳是宇宙的中心，天体作圆周运动，心脏是人体的中心，血液的运动也是圆周运动。,二是气象学的类比。,他说，湿的土地被太阳温暖，产生蒸汽，蒸汽上升后凝聚，又作为雨降下，再温暖土地，由此产生新生命代代相传。在体内，血液运动也是如此。大自然是循环的，因此，血液的循环运动也是可能的。,三是把心脏与水泵作类比。,这种类比是他做出发现的关键。水往低处流，而水泵却能把水从低处抽到高处，心脏的作用同水泵的作用是一样的。,归纳推理也是创立假说的重要工具,“哥德巴赫猜想”的提出是归纳推理的结果。,在,1742,年，德国数学家哥德巴赫根据,77=53+17+7,；,461=449+7+5,；,461=257+199+5,等例子，发现这些奇数每次相加的三个数都是素数。于是，他提出了一个假说：,所有大于,5,的奇数可以分解为三个素数之和,。他把这个假说写信告诉欧拉，欧拉肯定了他的思想，并补充提出,大于,4,的偶数可以分解为两个素数之和,。这两个假说后来合并称为哥德巴赫猜想。,2,、完成阶段：从假说推导出一些需要加以验证的结论,完成阶段：从初始假说出发，经过事实材料和科学理论的广泛论证，初始假说就成为一个严密完整、结构稳定的系统。研究者主要运用演绎推理以扩大假说的解释力，确定假说的普适性和真理性。,假说的,解释力,主要表现在两个方面，一是假说对已知事实能否给予圆满解释；另一方面是假说能否推出较多可以检验的未知事实。,如果一个假说能够成功地做到以上两个方面，这就标志着该假说形成过程的终结。,“,大陆漂移说,”,围绕着大陆漂移的中心观念，系统地解释了以下事实：,各个大陆块可以像拼版玩具那样拼合起来，大陆块边缘之间的吻合程度是非常高的。这是大陆漂移的几何（形状）拼合证据。,大西洋两岸以及印度洋两岸彼此相对地区的地层构造是相同的。这是大陆漂移的地质证据。,大西洋两岸的古生物种（植物化石与动物化石）几乎完全相同，还有大量的古生物种属（化石）是个大陆都相同的。这是大陆漂移的古生物证据。,留在岩层中的痕迹表明，在,3,5,亿年前到,2,5,亿年之间，今天的北极地区曾经一度是气候很热的沙漠，而今天的赤道地区曾经为冰川所覆盖，这些陆块古时所处气候带与今日的气候带恰恰相反。这是大陆漂移的古气候证据。,预测：,魏格纳还曾根据大陆漂移的设想，成功地预言了大西洋两岸的距离正在逐渐增大；格陵兰岛由于继续向西移动，与格林威治之间的经度距离正在逐渐增大等事实。,提出假说应注意的问题,1,、假说必须以事实为依据但不必等待事实材料全面积累后才提出假说。,2,、以已有的科学知识作为根据但又不要被原有观念束缚。,3,、能解释已有的事实并能预测未知事实。,4,、谨慎对待不同假说。,三、假说的验证,在假说形成的初始阶段，研究者往往提出几个假定性的猜想，然后经过分析、论证，从中挑出比较合理的那个假定。这既是一个假说选择的过程，同时又是对初始假说的验证过程。真正的假说验证是在假说形成之后。,假说的验证过程,1,、从假说的基本理论观点引出关于事实的结论。,假说是一种,归纳法,。假说验证的第一个步骤是个逻辑推演的过程，需要必然性推理。其推理过程可以用公式表示为：,H,C,E,（,H,：假说的基本观点；,E,：要检验的事例；,C,：有关的背景知识、条件陈述或辅助性假说等先行条件）,充分条件的推理形式。,2,、实践检验所推出的结论是否真实。,一般说来，如果推出的结论和事实相符合，则通常认为该假说得到了证实；如果推出的结论和事实不相符合，则通常认为假说被证伪了。,例如：,生物学家施旺与施列登分别发现了动物和植物机体都是由细胞组成的，施列登又在植物细胞中发现了细胞核。施旺设想：,如果动物同植物在本质上相似的话，那么动物也应有细胞核。,后来，施旺用显微镜反复观察，动物细胞中果然存在细胞核。假说验证应注意以下几个方面：,1,、对假说作出严格的验证。,2,、假说的验证是一项极其复杂的工作。,假说的证实公式,如果（,H,并且,C,），那么,E,；,E,；,所以，,H,并且,C,或者：,H,C,E,E,H,C,。,一般地说，,E,得到证实，假说,H,就得到一定程度的确证。由于是逆演绎推理（或称为“归纳演绎推理”），所以，事实,E,只能“确证”,H,，但不能完全证实,H,。因此，要证实,H,，往往要证实从假说,H,与背景知识,C,的结合中引申出的大量的事实命题。在引申出的事实中，支持假说的事实越多，假说得到的确证程度就越高。,假说证伪公式：,如果（,H,并且,C,），那么,E,非,E,所以，非（,H,并且,C,）,或者：,H,C,E,E,（,H,C,）,H,C,）,如果引申事实,E,与客观事实不符，只能推出作为充分条件假言推理前件的假说的基本观点与背景知识的合取虚假，而不能必然推出假说基本观点虚假，因为此时既可能是假说的基本观点虚假，也可能是背景知识虚假。,例如：,牛顿提出万有引力假说之后，曾结合其他知识，计算出月球的运行情况。但对月球的观察使他大失所望，观察结果与他的计算不符。牛顿不愿意在事实面前在提出其他理论，于是，他把理论的原稿搁进抽屉里去了。大约,20,年之后，法国一个实地考察团对地球的圆周重新作出测量，牛顿看到他以前计算所依据的数字是错误的，而修改后的数字正是为了全面证实他的是设想所需要的。在这次验证之后，牛顿才发表他的假说。,假说的验证的几种不同情形：,第一，在实践检验的过程中，假说的部分内容得以确证，部分内容被否定；假说通过研究者的局部修正或补充变得更加完善或确切化。,例如，哥白尼的“日心说”假说，认为太阳位居宇宙的中心，任何行星皆围绕着它而运行，且运行的轨道是,圆,的。此假说基本思想正确，也有不足之处。后来，开普勒修正“日心说”，提出了行星轨道是,椭圆形,的说法，从而“日心说”更加完善。,第二，在实践检验的过程中，假说被全部否定。就是说，有的假说后来被证明为是彻底错误的。例如，“永动机假说”、“燃素说假说”以及“地球中心说假说”等。,第三，在实践检验的过程中，有的假说获得了越来越多的经验事实的支持，特别是经受了预言的严格检验，并且在战胜其他竞争假说的基础上，转化上升为科学理论。,练习,1,：判断题（请判断下列类比推理是否正确，给出理由）,1,、人脑能进行数学运算，电脑也能进行数学运算；电脑有制造者；所以，人脑也有制造者。,2,、地球和月球都是太阳系的球形星体，都能自转和公转，又知地球上有生物，所以，月球上也有生物。,3,、太阳是被上帝创造用来照亮地球的。我们总是移动火把照亮房子，决不会移动房子去使房子被火把照亮。因此，是太阳绕地球旋转，而不是地球绕太阳旋转。,4,、明代有一个“罚人吃肉”的故事：有个叫李载仁的人，避乱江陵，后在高季兴署做观察推官。此人不食猪肉。一天，他应召见上司，方骑上马，就有两个家仆斗殴。李载仁很恼火，命令他的随从取来饼和猪肉，责令两个斗殴的家仆面对面地吃饼和猪肉，作为对斗殴者的惩罚，还告戒他们说：“下次若敢再犯，还要在猪肉上加上酥油。”,练习,2,：分析题,1,、蛙泳，顾名思义是从青蛙而得名。人类很早就羡慕青蛙那种有力的泳姿。青蛙的双腿对水面的蹬夹力很大，水给青蛙的反作用力也很大，这是一种费力小而做功大的形体动作。人们从中受到启发，于是模仿青蛙的游泳姿势创造了适于人的蛙泳。人们在创造蛙泳的过程中，是根据青蛙和人有许多的相似点：都是动物，都有四肢，蛙腿和人腿的结构相似，都能产生很大的蹬力等，而青蛙游泳时的蹬夹动作费力小而做功大，由此推知人仿效青蛙的蹬夹动作也能费力小而做功大。,请问：蛙泳是人们运用什么逻辑推理产生的？指出推理的前提、结论和逻辑形式。,2,、根据下列提供的材料，分析指出：（,1,）这里提出的假说是什么？（,2,）提出该假说的依据是什么？（,3,）验证该假说时运用了什么方法？,人们早就发现，蝙蝠在黑夜中能作快速飞行，而不会撞在障碍物上。这个现象如何解释？科学家们根据他们关于超声波的知识，提出了一个假说：蝙蝠能在黑夜中避开障碍物，是由于它能发出一种超声波，而它的耳朵能听到这种超声波遇到障碍物时所产生的回声。由这个假说就可推出一个结论：如果把蝙蝠的耳朵塞严了，那么它就会碰到障碍物上。于是，把塞严了耳朵的一些蝙蝠放到暗室中，结果发现，蝙蝠马上失去了避开障碍物的能力。,