科学思维及其方法(自然辩证法)

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1、科学研究中的思维方法 一、比较与分类 二、类比与移植 三、分析与综合 四、归纳与演绎 一、直觉与灵感 二、形象思维与科学 想象 一、比较与分类 比较方法是对彼此有某种联系的事物进行对照， 从而揭示它们的共同点和差异点的一种科学方 法。通过比较，揭示客观对象之间的异同，是 人类认识客观事物的方法。 分类方法是根据事物的共同点和差异点将事物 区分为不同种类的一种科学方法。通过， 我们就可以将事物区别为具有一定从属关系的 不同层次的大小类别，形成各种概念系统，反 映客观世界中事物间的区别和联系。 二、类比与移植 （一）类比方法也称类推方法，是根据两类对 象之间在某些方面的相似或相同而推出在别的 方面

2、也可能相似或相同的一种科学方法。 类比是以比较为基础的，它借助比较找出不同事物 的相似或相同点，但不顾及差异点，先“以比求 类”，然后由事物的已知类似点推出其他的类似点， 也即“以此类推”。 卢瑟福：原子结构的太阳系模型；库仑电荷与引力 相互作用的类比；富兰克林：莱顿瓶放电与雷电类 比 共存类比：根据模型系统的元素a与b之间具有共存关系， 推断原型系统中相应的a与b也有类似的关系。 因果类比：根据两个对象系统各自的属性之间可能具有 同一种因果关系而进行的类比，借助另一相似对象的因 果关系探索某个对象的因果关系。 对称类比：根据某些对象系统之间存在着的属性对称关 系，把一个对象的属性推论到另一个

3、对象上去，推断它 也具有对应的属性。 协变类比。两个对象系统在各自的属性之间可能具有相 同的数字关系，把一个对象要素之间的协变关系推断到 与其相似的另一个对象上去的类比。 综合类比。根据对象要素间的多种关系与另一对象综合 相似而进行的类比推论，如物理模拟就是综合类比。 （二）移植方法是吸取、借用一个研究领域、 一个研究对象的理论成果和科学方法，运用于 其他研究领域和对象的一种方法。 有助于认识从简单走向复杂、从低级 走向高级，如对生命现象的研究，都是通过 力学、物理学、化学等的最新成果不断向生 物学领域移植才得以深化的。 三、分析与综合 是把客观对象的整体分解为一定部分、 单元、环节、要素并加

4、以认识的思维方法； 是在分析基础上把对客观对象一定部分、 单元、环节、要素的认识联结起来，形成对 客观对象统一整体认识的思维方法。 分析与综合相互依存、相互渗透和相互转化， 是形成科学概念、构建和发展科学理论体系 的重要逻辑方法。 近代科学中的，从宏观物体深 入原子内部，进入夸克层面，但是容易 ，有必要辩证地系统分析。 四、归纳与演绎 （一）归纳 induction （二）演绎 deduction （一）归纳 induction 1、归纳法是从个别或特殊事物概括出共同本 质或一般原理的逻辑发现方法。 The process of inferring a general law or princ

5、iple from the observation of particular instances 2、历史上的归纳方法 亚氏：简单枚举法、直觉归纳法 瑞雪兆丰年”简单枚举归纳法的结论带有或然性，可能为 真，也可能为假。 培根：三表法 存在表、差异表、比较表 穆勒五法 穆勒五法 穆勒认为任何新知识都来自对经验事实的归纳，没有归 纳法，就没有新知识。他贬低演绎法，其理由如下： （1）演绎的内容是同义反复，其结论包含在前提之中。如 “柏拉图必死”这样的结论包含在“凡人皆死”的前提内， 没有告诉我们任何新的内容。 （ 2 ） 演 绎 在 形 式 上 犯 了 “ 预 期 理 由 ” （ p e t i

6、 t i o principii）的错误。演绎推论正确以其前提的正确为保证， 这样为了证明前提的正确性，需要无穷回归，除非窃取一 个没有论证过的论据作其论据。 但是归纳法同样面对演绎法的诘难，科学的逻辑必须给 人以可靠的知识，但归纳法不能保证必然性。休谟用信 念说明必然性知识的来源，但不能保证它的可靠性。为 解决归纳逻辑的可靠性问题，穆勒创立“归纳五法”， 希望这样就可以得到可靠的新知识。 如果现象A的发生，总是与现象a相关联，并在任何情况 下都不改变，则A与a之间存在可靠的因果联系。 1960年，英国某农场十万只火鸡和小鸭吃了发霉的花生， 在几个月内得癌症死了。后来，用这种花生喂羊、猫、 鸽

7、子等动物，又发生了同样的结果。1963年，有人又用 发了霉的花生喂大白鼠、鱼和雪貂，也都纷纷得癌而死， 上述各种动物患癌症的前提条件中，对象、时间、环境 都不同，唯一共同的因素就是吃了发霉的花生。于是， 人们推断：吃了发霉的花生可能是这些动物得癌死亡的 原因。后来通过化验证明，发霉的花生内含黄曲霉素， 黄曲霉素是致癌物质。 求同法 差异法 如果现象A发生，a现象也相应发生；现象A不发生，现 象a就不发生，则现象A与现象a之间存在可靠的因果联 系。 如巴斯特液体发酵试验。两瓶同样的液体，一瓶密封， 一瓶启口与空气相通，后者发酵而前者否，这说明空 气中的细菌作用是液体发酵的原因。 再如一百多年前，

8、一艘远洋帆船载着五个中国人和几 个外国人由中国开往欧洲。途中，除五个中国人外， 全病得奄奄一息。经诊断，都患有坏血病。同乘一只 船，同样是人，一样是风餐露宿，受苦挨饿，漂洋过 海，为什么中国人和外国人却判若异类呢？原来这五 个中国人都有喝茶的嗜好，而外国人却没有。于是得 出结论：喝茶是这五位中国人不得坏血病的原因。这 个结论就是用差异法得出的。 求同差异法 某医疗队为了了解地方病甲状腺肿的原 因，先到这种病流行的几个地区巡回调 查。发现这些地区地理环境、经济水平 都各不相同，有一点是共同的，即居民 常用食物和饮用水中缺碘。 医疗队又到一些不流行该病的地区去调 查。发现这些地区地理环境、经济水平

9、 也各不相同，但有一点是共同的，即居 民常用食物和饮用水中不缺碘。 医疗队综合上述调查情况后，认为缺碘 是产生甲状腺肿的原因。后来对病人进 行补碘治疗，果然疗效甚佳。 共变法 现象a只有在条件A发生变化而 其他条件都无变化情况下，才 与A发生相应的变化，则a与A 之间必有有靠的因果关系。 如波义耳发现，在温度相同的 情况下，气体的体积变化与其 所受到的压力成反比，从而发 现了著名的波义耳定律。 根据已知全部条件，都不足以 说明现象a变化的原因，则必有 其他某一或一些条件是现象a变 化的原因。 如海王星的发现就是运用此法。 科学家们发现天王星轨道不符 合引力理论的偏差，法国人勒 维与英人亚当斯就

10、推断天空中 必有某一尚未发现的行星，其 引力导致了天王星摄动的发生。 1846年人们发现了海王星。 剩余法 3、归纳问题 归纳是从单称命题（观察或实验结果的报告） 推导全称陈述（假说或理论）的推理。其形式 为： “如果人们在各种条件下观察到大量现象A毫无例 外具有性质B，因此凡A均有性质B”。 归纳主义者如赖欣巴哈认为，归纳原理对科学方法 具有头等重要地位，如果排除这个原理，科学就无 权把它的理论同诗人心中的幻想和任意创造区分开 来。 但从逻辑观点看，无论有多少单称陈述，都不 能证明从中推导出来的全称陈述为真。因为 理论包含无限多的陈述，而观察到的陈述总是有限 的，因此根据归纳推导出的理论为真

11、的概率总为零。 而且归纳推理本身的可靠性无法通过归纳方式加以证 明，否则就是循环论证。 我们不能用经验上的成功来证明归纳的可靠性， 因为： 归纳原理在X1场合成功地起作用。 归纳原理在X2场合成功地起作用，等等。 归纳原理总是起作用。 亨普尔乌鸦悖论 “所有渡鸦皆黑”在逻辑上等价于“所有非黑的 不是渡鸦”，但有一只酱紫色的奶牛同样可以证 实“所有渡鸦皆黑”。 罗素的火鸡 归纳主义者的火鸡 古德曼的蓝绿悖论 New Riddle of Induction：Paradox of Grue 归纳如何可能就是归纳问题。 休谟最早提出归纳问题，他把归纳问题分为逻 辑问题和心理问题加以解答。 他认为我们无

12、法从我们对之有经验的事例中推知我 们对之没有经验的其他事例，不管我们看到多少只 黑乌鸦，从乌鸦A是黑的，推知乌鸦X是黑的。 但作为一个心理学问题，人们由于心理上的习惯 （反复和联想的机制），期望没有经验的事例与我 们已经经验到的事例一致。没有这种机制，人类就 无法生存。如儿童玩火，烫了几次后，下一次碰到 火时就会避开。 因此，从归纳法得到的因果律不具有逻辑必然性， 而仅只是心理习惯或联想。 Humes Problem of Induction 康德认为，一切经验知识由原料（感官印象） 和形式（主体的认识结构）两方面组成。 没有结构的“感觉”用认识主体固有的先验的空间 和时间范畴整理为知觉； 知

13、觉用先验的统一性、实体性、因果性和偶然性等 悟性范畴联系为判断。 这些判断用理性原则组织统一的知识系统。 科学定律具有先验性质。如果过分坚持归纳，Hume 问题无法避免。 马赫、彭加勒倾向于科学定律是一种约定 归纳辩护：向概率退却 修改为：“如果大量的A在各种条件下被视察到，又如 果所有这些观察到的A无例外地具有B性质，那末，所 有A很可能具有B性质。” 虽然普遍性概括是真的概率就等于有限数除以无限数， 不管构成证据的观察陈述的有限数增加多少，概率仍 然是零，但是我们可以不再关心科学定律的概率，而 是个别预见正确性的概率，如科学的目的是估计明天 日出的概率，而不是太阳永远升起的概率。 卡尔纳普

14、和赖欣巴哈就构造归纳逻辑以挽救归纳法。 但是我们仍然依赖于普遍陈述，从而使个别预见正确 概率大于0的企图失效。 对归纳问题的可能回答 怀疑论：科学是非理性的 接受科学是基于归纳的，同时又接受体谟的论 证：归纳不能诉诸逻辑或经验来证明。 常识论：认为归纳原理是“显而易见的”。 但这会削弱所有非逻辑的知识必须导源于经验 这一归纳主义的要求。 转移论（波普尔）： 否认科学是基于归纳的，从而避开归纳问题。 波普尔否认科学基于归纳 波普尔把归纳的逻辑问题进行重新表述。他用 “检验陈述”，即描述可观察事件的单称陈述 代替休谟的“我们对之有经验的事例”,用 “全称理论”代替“我们对之没有经验的事 例”，这样

15、，归纳的逻辑问题转化为： “某些检验陈述或观察陈述是真的能否通过证明某 一个全称理论是真的？” 回答，（N）。 通过某些检验陈述是真的能否证明某一个全称理论 是真还是假的？（Y）天鹅X非白凡天鹅皆白 “能否根据某些检验陈述是真的来选择某些全称理 论，而不是其他理论？”（Y） 据此，波普尔认为，必须把科学理论看作是假 说或猜想，因为： 曾经被归纳证实的定律已被否证： 24小时内太阳各升降一次。（BC320皮达斯） 凡人必死（凡生物必死，细菌分裂） 面包给人营养（法国麦角中毒） 牛顿理论被爱因斯坦理论推翻 波普尔认为休谟没有解决归纳问题，反而导致 非理性主义盛行。虽然归纳不存在，我们接受 某种（归

16、纳）可错理论，只要不把它当成教条， 就是一种合乎理性的态度。 （二）演绎 deduction 演绎是从一般性原理出发，对个别的或 特殊的事物进行分析、推理，从而达到 相应的结论。 三段论是演绎方法最一般的形式，它由 大前提、小前提和结论三部分组成。 大前提是已知的一般原理或假设，小前提 是所研究的个别事实的判断，结论就是从 一般已知原理或假设推出的对个别事实的 新判断 所有的金属导电，铝是金属，因此铝导电。 所有M是P。 所有S是M。 所有S是P。 P、S、M分别是三段论的大项、小项和中项 前提必须为真：防止假前提真结论。 前提必须无法证明：防止解释的无穷倒退 前提比结论更为人所知：一门科学的

17、一般 规律应该不证自明。 前提必须是在结论中所归属的原因。最重 要的是因果关系。 前提真，只要遵循形式逻辑规则，结论 恒真。演绎推理 同一律 ：A等于A 矛盾律：A和非A必有一假 排中律：A和非A必有一真。 三段论的局限 拘泥于主谓结构，无法处理众多参量和复 杂的关系 从一般到特殊，虽可保持真值传递，但并未 增加知识。 演绎方法派生出公理化方法 公理化方法是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，从而建立整个理论体系的方法。 由公理化方法所得到的逻辑演绎体系称为公理 化体系。 公理化方法最早的倡导人是亚里士多德（三段论）， 第一个古典的公理化体系是

18、欧几里德（Euclid, 约 公元前330275）的几何原本，后来它又在牛 顿力学中得到光辉的体现，在现代则更加发展并被 普遍推广。 构造公理体系的步骤（牛顿方法）： 选择自明的陈述作为公理； 制定推理规则，以指导本系统的所有演算； 依据原初概念推导出新概念，演绎出新的陈 述。 公理满足的条件 无矛盾性 公理化体系要求逻辑首尾一致； 完备性 所选择的公理能够推出有关本学科的全部定理、 定律 独立性 公理彼此独立，其中任何一个公理不能由其他公 理推导出来 但哥德尔（Gdel，K. 19068-1978） 的不完备性定理（theorem of incompleteness ，1931）说明了任 何

19、一个公理体系不可能既是完备的， 又是无矛盾的。任何公理化体系都 是人类认识一个阶段的总结，都不 可能是绝对严格、绝对完备的。 自从培根倡导归纳法、笛卡儿强调演绎 法以来，历史上就长期存在着“归纳万 能”同 “演绎万能”争论。 但是，从科学研究的实际过程来看，归 纳和演绎总是相互联系和补充的： 科学思维的非逻辑方法 随着思维科学的发展，人们越来越多 地发现，逻辑思维并不是科学思维的 唯一类型。非逻辑的形象思维和直觉 思维也是科学思维的重要类型。 一、形象思维与科学想象 形象思维同逻辑思维的区别在于，其思 维的基本单元不是抽象的概念，而是形 象的意象，不是运用概念进行判断和推 理，而是运用意象进行

20、联想和想象。 爱因斯坦：“想象力比知识更重要，因为知 识是有限的，而想象力概括着世界上的一切， 推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格 地说，想象力是科技工作者提高科学思维能 力不可缺少的重要一环。” （2）形象思维的方法论意义 可以直观地揭示对象的本质和规律。（右脑） 可以突破思维的限制，揭示对象的本质 在技术领域有更突出的意义。 二、直觉思维与灵感 （1）直觉思维是指不受某种固定的逻辑 规则约束而直接领悟事物本质的一种思 维方式。 （2）直觉是一种心理体验，有时称为灵 感。它是主体的创造力突然达到超水平 发挥的一种特定心理状态。在直觉与灵 感中还包含使问题一下子澄清的顿悟。 爱因斯坦：“我

21、信任直觉” 1946年爱因斯坦在他67岁自述中，谈及概念、 命题和感觉之间的联系时，他认为两者“纯粹是直 觉的联系，并不具有逻辑的本性” 。爱因斯坦在另 一处还谈到，“物理学家的最高使命是要得到那些 普遍的基本定律，由此世界体系就能用演绎去建立 起来，要通向这些定律，并没有逻辑的道路；只有 通向那种以对经验的共鸣的理解为依据的直觉，才 能得到这些定律” 。 贝弗里奇在科学发现的艺术一书中列举了大量的例子， 如梅契科夫发现吞噬细胞、德国化学家凯库勒在半睡眠状态 下由直觉而发现苯的六角环形结构，更有意思的是，达尔文 和华莱士都因阅读马尔萨斯的人口论而悟出生存竞争的 自然选择。当然还有阿基米德在浴盆

22、里忽然直觉到放在水中 的物体所爱浮力大小与物体排开水的重量关系的阿基米德原 理。如此等等的例子，不胜枚举。 （3）产生直觉的最典型的条件 “对一个问题进行一段时间专注的研究， 伴之以对解决方法的渴求；放下工作或 转而考虑其他；然后，一个想法戏剧性 地突然到来，常常为先前竟然不曾想到 这个念头而感到狂喜或甚至惊奇”。（贝贝 弗里奇）弗里奇） 尤里卡时刻。 科学研究过程从本质上说是逻辑思维与 非逻辑思维交互作用的过程。通常的情 况是，非逻辑思维开拓思路，逻辑思维 最终完成，逻辑思维与非逻辑思维交织 在一起应用。 逻辑方法与非逻辑方法的辩证统一 发散性思维与收敛性思维的优化综合 德国著名科学家赫尔姆

23、霍兹（Helmholtz ,H . 1821-1894）根据自己的研 究体验总结出创造活动有三个阶段：（1）最初的一种持续不断的研究，直至不 可能再进行下去；（2）一段时间的休息，然后再恢复研究；（3）一个突然的 意想不到的答案的出现。法国科学家彭家勒(Poinar，H. 18541912)在赫尔姆 霍兹三个阶段后又补充了第四个阶段：（4）启迪之后的再一次有意识努力，以 证实所获得的认识。这就成为后来许多科学家认同的科学创造过程的经验模式 的典范，也有人称之为赫尔姆霍兹彭家勒模式。 傅世峡等：科学创造方法论P261，中国经济出版社，2000年 科学假说与科学理论 一、科学假说 二、科学理论 科

24、学理论的评价 一、科学假说 1、理论是发明还是发现？ 2、假说的来源 3、假说的特征 4、假说的作用 5、对假说的检验：存在判决性实验吗？ 1、定义 科学假说是基于一定的科学事实和理论知识 对未知的自然对象作出猜测性的说明。 假说的构成： 事实基础：即假说得以建立的事实材料。 理论背景：先于假说存在而与该假说有关的理论 基本假定：假说的核心内容或基本指向 预言和预见：从假说中推导出来的具体结论，以 验证假说。 如魏格纳的“大陆飘移说”，就是以南美东海岸 和非洲西海岸海岸线形状吻合为事实基础，以天 体物理学为理论背景，以大陆水平移动为基本假 定，对各大陆吻合处的古地质构造、古生物分布 的共同性作

25、出预言。 2、假说的来源 出现已知理论无法解释的新事实时 X射线、放射性元素及电子的发现 把理论类推到其适用范围之外时 德布罗意的物质波假说 为解决新旧事实之间的矛盾 波粒二象性 3、假说的特征 科学性 科学假说是以一定的事实为依据。以科学理 论为前提而提出来的。 假定性 科学向大自然的猜谜活动 易变性 对同一问题可提出不同的假说，天体演化、 原子结构、地质构造、生物遗传。 新假说战胜旧假说/两个对立假说被归化到更完 整的假说/对立假说被抛弃 4、假说的作用 科学假说是通向科学理论的桥梁 科学假说是激发思维创造性的媒介 不同假说“争鸣”有利于学术繁荣 5、对假说的检验：判决性实验 假定关于同一

26、个科学实验存在着两 个（或更多）相互竞争的科学理论 或假说1和，它们几乎同样地 经受住了以往的实验检验。这时候， 如果能给出某种新的实验检验，对 于这一检验，假说和分别作 出相反的预言和非，如果这一 实验检验结果肯定了预测（同时 否定了非），那么就可以对两个 相互竞争的实验加以裁决：认为第 一个假说得到了决定性的支持 或确认，而第二个假说也就被 否决了。 e H1 H2 E 案例：关于光本性的争论 托马斯杨 1901双缝实 验 光的折射 光的衍射 判决性实验的争论，表明观察和实验对理 论的检验有确定性和不确定性的两面。 在特定条件下可以重复的科学观察和实验总是具 体的和确定的，它在支持一个假说

27、的同时，又能 为证伪一个假说提供支持条件。 由于实验技术和相关的科学理论都在发展，已有 的实验结果可能被否定或作出新的解释，又由于 理论本身是有结构和相互联系的，因此很难判定 假说的哪一部分有错误。 从根本上讲，理论和假说的检验是一个历史过程， 并不是一次实验或观察就可以完成的。 二 科学理论的评价 科学理论的评价标准 理论与经验事实的一致 理论内在的逻辑完备性 理论的简单性 理论的预见力 科学理论的评价标准 演绎主义 科学知识社会学 基础主义 非基础主义 归纳主义 约 定 论 证伪主义 研究纲领 温和的描述主义 激烈的描述主义 波拉尼 库 恩 费耶阿本德 规范主义 规范主义者认为科学是追求真

28、知识的，从亚里 士多德一直到卡尔纳普，他们都认为其各自的 方法论规则、评价标准是普遍有效的，是科学 合理性的典范，是任何真正的科学家在接受或 拒斥科学理论时所应当遵循的。 由于只与真理相关，这个标准是普遍有效的， 超历史的和适用于一切不同的文化类型的 。 描述主义者 20世纪60年代科学哲学家不再承认有唯一 正确的方法论规则和合理性标准，他们甚 至开始怀疑真理性应否列为科学的目的。 并没有永恒不变的方法论标准。唯一可行 的办法是忠实地描述出现过的方法论和评 价标准。 基础主义者 基础主义就是这样一种信念或学说：我们作为 认识主体占有那保证认识的确实性 如 亚里士多德的自明真理 培根的感觉经验

29、笛卡儿的清晰明确的观念 经验论的基础主义还十分流行，罗素和艾耶尔的感觉资料， 维也纳学派的观察陈述，就是一切科学知识的确实无疑的 基础。因而理想的科学理论或者科学理论的合理重建 (rational reconstruction)就要求理论中的一切非观察名词都 能够通过观察名词来下定义，一切非观察陈述都能够翻译 为观察陈述，因为只有这样的科学理论才是确定无疑的。 还原主义纲领的彻底失败使科学哲学中的基础主义陷于一蹶不振， 便让位于非基础主义。 归纳主义 二十世纪的基础主义和从培根到穆勒的经验论 基础主义者的共同点是：他们都以观察事例或 实验证据作为评估科学理论的唯一依据，因此 他们又被称为归纳主

30、义者。 但20世纪的归纳主义者虽然仍然承认经验证据 陈述或观察陈述能够是确实可靠的，但不再认 为科学家单凭经验证据就能够证实一个科学假 说。 现代归纳主义者根据概率的高低或新证据的相 关度(degree of relevance)来决定是否接受一个 科学假说 ，这是他们的评价标准。 约定论 约定论离基础主义较近，因为约定论者往往仍 然承认观察证据的确实性。 极端的约定论认为能够使任何理论同任何经验 证据相符合，即无法在经验证据中进行选择理 论。 温和的约定论则承认有些理论会被经验证据所 排除，这是经验证据在理论评价中的唯一作用。 约定论者的理论评价标准是简单性，简单性是 理论选择和理论变化的唯

31、一依据 。 马赫：思维经济原则 杜恒反对牛顿理论是由开普勒定律所描述的事实归纳出来的说 法，他提出选择牛顿理论的另一种理由：它提供了“对现象的 一个更自然的分类” 。 证伪主义 波普尔不承认经验证据的确定性 ，它仅 仅具有排除理论的作用 评价标准是理论的经验内容或真理内容 的大小，亦即理论的说明力和预测力的 大小、和理论是否经受住严峻的检验。 以“逼真性”概念代替真理 研究纲领 拉卡托斯更象一个规范主义者，研究纲领方法 论的评价标准事实上就是拉卡托斯给“进步” 和“退化”所下的定义。 科学研究纲领是先后相继的具有共同假说的一系列科学研究纲领是先后相继的具有共同假说的一系列 理论。一个研究纲领被

32、接受的条件是理论。一个研究纲领被接受的条件是 具有强的启发力：即具有按照预定计划产生那些围绕基本 公设的辅助假说或模型的积极启发力 理论上进步：一个研究纲领中的现阶段的理论要是比前一 阶段的理论具有更多可检验的推断，简言之，具有多余的 经验内容，这阶段的这个研究纲领就是理论上进步的 经验上进步：一个研究纲领在某阶段是经验上进步的，如 果这个阶段的理论的任何多余的经验内容获得实验的确认 (而其余的都被反驳却是无关紧要的) 用进步取代真理，认为科学实践不需要真理概 念。 同波普尔相比较，拉卡托斯也要求新理论具有 多余的经验内容和多余的真理内容，但拉卡托 斯的评价标准的特点在于不考虑预测失败，经 验

33、内容被反驳或理论所不能说明的反例，这些 对评价是无关的。理论是作为一个整体面对感 觉经验的法庭， 。 描述主义者可以 作为衡量一切科学理论的好坏、判别科学与非 科学、真科学与伪科学的依据，因为不同的科 学理论都属于不同的范式(库恩)、不同的历史 传统(费伊阿本德)，或甚至不同的文化。每一 种文化、历史传统、或范式都有自己的科学方 法和合理性标准，都按照自己的标准来评价那 些属于自己领域的科学理论，那些标准对于当 时的科学家集团乃至一般公众是有效的，今天 便仍然有效。 描述主义者 。 描述主义者不过承认历史上有不同的方法和评 价标准，而 罢了。 温和与激烈的描述主义者 一切规范主义者都否认理论的

34、不可通约性，从 而就否认真正的科学革命。 否认不可通约性的即温和的描述主义者主张科 学方法和评价标准是逐渐改变的，不同的评价 标准之间存在“合理的演化”关系。 夏皮尔/劳丹 承认不可通约性原则即激烈的描述主义者以库 恩和费伊阿本德为著名代表 库恩：不同的范式有不同的标准 一个范式便是科学共同体所同信奉的价值标准 的集合 。 不同范式便有不同的理论评价标准，这一个范 式所容许的科学理论在另一个范式看来也许是 非科学的或伪科学的。 范式不可通约性，不能采取超范式的评价标准。 麦金太尔：历史叙述主义 对于两个不可通约的科学理论，我们既没有共同的评价 标准，仅仅把各自传统内起作用的不同评价标准加以描

35、述，并不提供足以比较两者的优劣，说明两者的成功或 失败的任何依据。在这种情况下，我们必须构造一个故 事或历史叙述(narrative)，使这两个理论在我们的叙 述中发生联系，才能辨别出哪一个理论是较好的。 “评价一个理论恰象评价一个理论系列一样正是要写 出那个历史，那个和胜利的故事”。 一个成功理论的标准就是它使我们能够以一种新的明了的 方式去理解它的先行者 。 由于新科学的观点能够把已陷于支离破碎的科学加以重建， 恢复历史故事的连续性 ，要防止任意编制历史。 科学知识社会学 SSK，对的社会学研究 实验室研究:科学事实的社会建构科学事实的社会建构 文本研究：掩盖在文字下面的游戏掩盖在文字下面

36、的游戏 科学争论研究：利益争论利益争论 人类学研究：科学家部落科学家部落, ,行动者网络。行动者网络。 总结 （1）传统科学认为科学是理性的事业，科学 理论的发现依据理性，理论的证明和检验也是 理性的。 （2）波普尔区别发现与证明，认为科学理论 的发现是非理性的（猜想），但证明却是理性 的（否定后件推理）。 （3）库恩进一步认为科学理论的检验和竞争 也是非理性的（范式不可通约性）。 （4）费耶阿本德明确指出科学不能排除非理 性，科学实际上是一种信念，与迷信类似。他 以“哥白尼革命”为例，指出哥白尼革命的胜 利并不完全依靠理性，它还依靠“伽利略的诡 计”取胜的。 （5）德国物理学家指出：一项 重

37、要的科学创新很少是通过逐渐赢得人心和扭 转反对者观念来得以普及的实际情况是， 反对它的人逐渐死光了，新一代人从一开始就 接受了它。 对“哥白尼革命” 胜利的解释 经验主义的解释 日益增多的经验观察证伪了托勒密地心说，证实了 日心说。 约定主义的解释 对于新增资料而言，日心说的解释比地心说解释方 便 库恩的解释 地心说的信念已陷入危机，必须更换 拉卡托斯的解释 地心说研究纲领已经退化，必须以预见性高的理论 日心说来代替。 1 、归纳主义的累进模式 （1）惠威尔的江河支流说 （2）内格尔的归化论 归纳主义者认为科学的发展是绝对真命题的 积累，随着经验观察深入，科学知识呈现出 量的积累，没有革命、中

38、断和质的飞跃。 但累进理论不能说明被摒弃的科学理论， 如地心说和燃素说。 惠威尔 惠威尔在归纳科学的历史 （1837）中 把科学的发展比作支流汇合成江河，认为 科学通过对过去成果的逐渐归并到现在的 理论中而进化。呈倒立的金字塔 惠威尔认为归并是通过一系列概念完成的。 内格尔 1960年美国E内格尔在科学的结构中提出，科学 发展表现为“一个相对自足的理论为另一个内涵更 大的理论所吸收，或者归化到一个内涵更大的理 论。” 有两种形式归化： 同质归化。在这种归化中，一条定律被归并到并利 用出现在该定律中的、实质上相同的概念的一个理 论中去。如伽利略落体定律被归并到牛顿力学中； 异质归化。是“一条定律

39、通过演绎包容在一个缺乏 表达该定律所用的一些概念的理论内”。如经典热 力学统计力学。 2、波普尔的证伪主义模式 1963年英国K波普尔在猜想与反驳科学知识的增长 一书中突破了归纳主义的累进模式，提出富有批判精 神的猜测、反驳，再猜测、再反驳的科学发展理论。 也就是说，科学发展是一个不断假设和不断证伪的过 程：“科学知识增长不是观察的结果，而是不断推翻 一种科学理论，由另一种更好的更使人满意的理论取 而代之”。（308） P1TTEEP2 其中P1 表示问题（problem），TT表示试探 性理论（tentative theory），EE表示批判 性检验、排除错误（elimination of

40、error）， P2表示新问题。 证伪主义模式的合理因素 （1）动态分析，强调科学发展是一个不断革命 的过程； （2）把“问题”看成是科学发展的动力，“科 学知识的增长永远始于问题，终于问题” （318）。什么是问题？指矛盾或不一致（新 观察与旧理论间、理论与理论间、同一理论内 部矛盾）； （3）主张发挥思维的能动作用，要求大胆猜测， 反对狭隘的经验主义； （4）强调任何科学理论都可能包含错误，可误 论。 证伪主义模式的局限 （1）强调否定，无视科学知识的继承的积累， 否认量变渐进； （2）强调猜想、灵感在科学假说中的作用，忽 视逻辑思维在假说中的作用； （3）反归纳主义，推崇演绎法时，却片面

41、否定 归纳法的作用； （4）在证伪与证实的关系上，以证伪为绝对， 忽视在实践检验中两者的对称性与复杂性。 3、库恩的科学革命论 库恩反对波普尔没有量的进化而不断否定、不断革命的过程。“所 谓不断推翻的增长就是一个怪论”。在1962科学革命的结 构中提出： 前科学前科学常规科学常规科学科学危机科学危机科学革命科学革命新常新常 规科学规科学 库恩用范式paradigm来说明科学理论的发展。库恩的 范式并未精确定义，大体指科学共同体成员所共有的 “研究传统”、“理论框架”、“理论和方法论上的 信念”、“科学的模型“和具体运用的“范例”，还 包括指导和联系理论体系与心理认识的自然观或世界 观。库恩认为

42、科学的发展正是范式的运动。 前科学 指未形成该学科“范式”的原始科学阶段。 从事同类学科的研究者对共同研究的问题 基本观点很不一致，各种理论长期争辩和 竞争，没有公认的理论范式。 常规科学 常规科学：指形成了范式的成熟科学。出 现了公认的范式，并依靠共同的范式，组 成科学共同体。常规科学活动的本质是在 范式的支配下的“解难题活动”，这种 puzzle solving有确定的问题和解题方案，解 题技巧的评价。搁置反常问题。 科学危机 科学危机：对旧范式丧失信心的阶段。主要 由“反常”现象引起。原有范式难以解决 的新现象、新事物、新发现。当反常现象 大量出现时，对旧有的范式就失去信心。 科学革命

43、科学革命：新范式战胜旧范式。一些成员建 立新范式并赢得支持者。 不可通约性（incommensurable） 库恩指出新旧范式在逻辑上是不相容的。科学的发展 是“新理论抛弃并取代了与之不相容的旧理论的革命 过程”。 “从科学革命中实现出来的常规科学传统，与先前的传 统不仅逻辑上不相容，而且两者经常在实际上是不可 通约的。”新旧范式不可翻译，不同的范式支持者， 在不同的世界中从事他们的事业。 牛顿理论并不是相对论的一个特例。因为在牛顿理论 中的时间、空间、同时性、质量、能量等基本概念， 在爱因斯坦的理论中都获得了完全不同的意义。原则 上讲，只有承认牛顿理论是错误的，才能接受爱因斯 坦的相对论 。

44、 库恩模式的优点 （1）主张科学发展是渐进与革命的统一； （2）提出了新的科学观，认为科学是不断追 求新知识，创造新理论的活动； （3）提出范式概念：科学不仅是知识体系， 而且包含了社会形式、科学共同体的信念 和行为。 库恩模式的缺点： （1）过分强调新旧范式间的差别，格式塔转换， 可在一定程度上交流。用部分交流代替不可 通约性； （2）范式仅是科学家解难题的工具，不同范式 没有真理与谬论之分，在实用意义上有工具 好坏之分； （3）片面夸大直觉、灵感等非理性因素，陷入 非理性主义。 4、拉卡托斯的科学研究纲领方法论拉卡托斯的科学研究纲领方法论 1970年拉卡托斯在证伪与科学科学研究 纲领方法论

45、一文中指出，任何时代的科 学理论体系实质上都是一套科学研究纲领， 它由一个有组织的具有严格内在结构的科 学理论系列、由相互关联的“硬核”、 “保护带”和“启示法”组成。 硬核 硬核（hard core）是科学研究纲领的核心 部分，包括基本假设和基本原理。这个硬 核是“坚韧的”、“不许改变和不容反驳 的”。 地心说是托勒密天体理论的硬核，牛顿力 学定律是牛顿理论系统的硬核，一旦它们 被反驳了，则整个理论崩溃。 保护带 保护带（protective belt），是科学研究纲领的 可反驳的外围弹性带，以保护“硬核”免遭反 驳而提出辅助性假说的集合。当纲领受到经验 事实的反驳时，通过调整、修改辅助性假

46、说来 保护“硬核”。 如本轮与均轮假说，就是地心说的保护带，当 天文观测与托勒密学说不符合时，科学家就以 修改这些辅助性假说来避免地心说遭受经验事 实的反驳。 启示法 启示法（heuristic），是形成研究纲领的方法 论。它包括： （1）保护“硬核”的反面启示反面启示法法（negative heuristic），是反面的禁止性规定，禁止科 学家把经验的反驳的矛头指向“硬核”，而把 它引向保护带； （2）完善的发展纲领的正面启示正面启示法法（positive heuristic），鼓励科学家积极提出、修改和 完善辅助性假说的“保护带”来消除反常，保 护硬核，以发展研究纲领。 科学的发展就是进步

47、的研究纲领通过竞争取 代退化的研究纲领的过程 科学研究纲领的进步阶段科学研究纲领的进步阶段退化阶段退化阶段新新 的进步纲领取代退化的纲领的进步纲领取代退化的纲领新纲领的进新纲领的进 步阶段步阶段 进步的研究纲领是能够包含更多经验事实的 研究体系。 评价 拉卡托斯的科学研究纲领方法论，吸收库恩的 合理观点以克服波普尔的错误，又注意吸收波 普的合理思想以克服库恩的片面性，与科学发 展的实际更为切合。 （1）科学是由硬核、保护带和启示法组成的整体， 经验反驳并不立即淘汰理论，先是修改调整保护带， 然后才是对理论的抛弃。VS波普尔； （2）承认研究纲领更替的先后连续与继承性；新 纲领吸收旧纲领的全部合

48、理因素，并解释新的经验 内容；VS库恩 （3）研究了科学发展的动态模式。进化与革命， 量变与质变的统一。 不足：仅以预见性大小作为检验科学理 论的进步与退化的标准。对可预见性大 小的检验仍需实践判断。 5、劳丹的进步模式 1977年L劳丹在进步及其问题中指出， “科学本质上是解决问题的活动”（P3）科学的 目的在于获得具有较高解决问题能力的理论。 因此，科学进步在于后继理论比前驱理论能解 决更多的问题。 问题1理论1问题2理论2问 题3 科学理论所要解决的问题有两种不同类型，即 “经验问题”和“概念问题”。 经验问题 经验问题有三类： （1）未解决的问题； （2）已解决的问题； （3）反常问题

49、。 科学活动在于把（1）（3）变为（2）。 所谓反常指对显示反常的理论提出置疑，但不强迫 放弃该理论。“一个问题只有当它被另外的理论解 决了的时候，它才可能被看成是对于这一理论的反 常”。（P25）如水星近日点的扰动，在广义相对论 出现后，才成为牛顿力学的反常问题。 科学家在认知上最有意义的活动是“把对一个理论 可能的经验反常成功地转变为对这个理论的证实”。 （P26） 概念问题 不同的理论都可以说明类似的经验问题，于是 出现争论，即概念问题。 （1）内在概念问题：即理论内部逻辑不一致或基 本范畴含糊不清造成的； （2）外在概念问题：即由同一领域世界形势不同 领域的两个理论之间的矛盾，一个科学

50、理论与有关 科学共同体的方法论之间的冲突以及一个科学理论 与流行的世界观之间的冲突造成的。 概念问题比经验问题有时更重要。E马赫对牛 顿绝对时空观的批判，爱因斯坦对牛顿同时性 概念的分析促进了相对论的创立。 评价 劳丹认为科学进步的模式的核心是：（1）已解决 问题（经验或概念的）是科学进步的基本单元； （2）科学的目的是最大限度地扩展已解决的经验 问题的范围，最低限度地缩小反常与概念问题的 范围。 但劳丹的不足在于否认了科学认识的客观真理性， 仅把科学看成是解决问题的一个有效工具。 6、夏皮尔的域理论 “域”（domain）或信息域（domain of information）是美国著名科学哲

51、学家D夏皮尔 用来说明科学合理性和科学发展模式而提出的 一个基本概念。 他认为科学研究自17世纪起就采用与古代及中 世纪“整体方法”完全不同的方法，即“将特 定的题材孤立起来考察”的“化整为零”的方 法。这种特定的、被孤立的研究题材或专题就 是“域”。域具有时代性。16、17世纪是力学， 18世纪是化学，19世纪是电磁学和热力学。 已有的背景信念（普遍规则、标准、方法）指 导新的研究，但新研究获得新知识后，“背景 信念”又要根据新知识被修改甚至剔除。夏皮 尔把这个过程叫做科学方法与标准的“内在 化”。亦即方法与标准和其他信念同知识一样 要经受检验的。 评价： 夏皮尔既对逻辑主义持批判态度，又与

52、 极端历史主义分道扬镳，既坚持科学进 步和合理性，又能说明这种合理性标准 所发生的变化，它与科学发展的实际历 史更为接近。 附：对科学发展的计量学研究 一、科学知识的指数增长 二、科学中心的世界转移 科学计量学是应用数理统计和计算技术等数学 方法对科学活动的产出进行定量分析，从中找 出科学活动规律性的一门科学学分支学科。 1961年美国科学史家普赖斯发表巴比伦以来 的科学，为这门学科奠定了基础。他通过对 科学杂志、文献等统计研究，论证了科学知识 指数增长律。由此他被认为是“科学计量学之 父”。 1963年，美国费城科学情报研究所加菲尔德博 士创立科学引文索引(SCI），为科学计量 学研究提供了

53、数据基础。 一、科学知识的指数增长 1944年，美国美以美大学图书管理员弗里蒙特赖 德对美国几所大学图书馆的藏书量的增长率进行 了统计，得出了平均每16年翻一番的结论。 以耶 鲁大学为例，它在18世纪初期有藏书约1千部，如 以每16年增加一倍计算，到1938年应达到约260万 部。实际上耶鲁大学在1938年的藏书有274万8千 部，与理论计算十分好地符合。 美国科技史家德里克普赖斯把赖德的发现推广 到科学知识的其他领域，研究了作为知识发展 的两个重要标志的科学杂志和科学论文的数量 变化情况。 以科学杂志为例，1665年首次出 版了伦敦皇家学会哲学杂志，1750年增至 10种左右。从那时起，每半

54、个世纪约增加10倍。 1800年前后达100来种。1850年达1000种左右、 1900年达1万种左右，目前全世界的科学杂志 已超过10万种以上。 结论：科学杂志的数目一直是按指数增大的， 而不是线性增长。科学论文的数目也同样遵从 指数规律增长。 普赖斯的修正：逻辑斯蒂增长模型 (Logistic growth model自我抑制模型) 这是一个经验的理想统计模型，其统计除了科学出版物 外，还考虑了科学家人数、科研经费等指标。 科学文献开始要经过一个急剧增长的过程，随后增长速 度减缓，指数增长过程变为逻辑曲线增长过程。 而事实上，科学不可能无止境地按指数规律增长。1963 年普赖斯作了一些修正

55、。 按照新的曲线，科学知识总量随时间呈S型变化。 其制约条件有二：指数增长的基值（0）与极限值 （饱和态，标志科学革命的临近）； 普赖斯后来（1971）用知识老化指标（ Price Index ）来解决这个曲线存在的问题。 Price Index 1971年，普赖斯提出一个衡量各个知识领域文献老化 的数量指标，即后人称谓的“普赖斯指数”。普赖斯 认为，“有现时作用”的引文数量与“档案性”引文 数量的比例，是比引文的“一半寿命”更为重要的特 征。文献的“半衰期”只能笼统地衡量某一学科领域 全部文献的老化情况，而“普赖斯指数”既可用于某 一领域的全部文献，也可用于评价某种期刊、某一机 构，甚至某一

56、作者或某篇文章的老化特点。就是在某 一知识领域内，把对年限不超过5年的文献的引文数量 与引文总量之比当作指数，用以量度文献的老化速度 和程度。 一般来说，某一学科或领域文献的“普赖斯指数”越 大，半衰期就越短，说明其文献的老化速度就越快。 “普赖斯指数”衡量科学文献老化的定量指标。 二、汤浅光朝：科学中心转移论 世界各国的科学发展是不平衡的。1939年贝尔 纳在科学的社会功能首先提出科学的主流 即科学中心的概念，并认为科学中心在世界范 围内随时间流动的概貌。 1962年神户大学汤浅运用历史比较法和数量分 析法进一步揭示了科学中心转移的规律。他认 为如果把一个国家的科学成果超过同期内全世 界科学

57、成果的25%作为它是世界科学活动中心的 标志，那么自近代科学诞生以来，世界科学活 动的中心上按如下顺序转移的： 从16世纪至20世纪，世界科学中心发生 了5次大的变迁，即：意大利（1540年 1610年）、英国（1660年1730年）、 法国（1770年1830年）、德国（1810 年1920年）、美国（1920年现 在），转移周期大约为80年，科学史界 称为“汤浅现象”。 我国学者赵红州（19411997）在1974 年，也独立地发现了科学中心转移的现 象并对其进行了多年的深入研究。 意大利（意大利（1540年年1610年）年） 文艺复兴带来思想解放文艺复兴带来思想解放 1438 佛罗伦萨：

58、猞猁学院 1543 哥白尼：天体运行论 1600 布鲁诺 火刑 1632 伽利略受审 自然惧怕真空托利拆里气压 冲力惯性 下落速度与重量成比例斜塔试验 英国（英国（1660年年1730年）年） 科学学会繁荣科学学会繁荣科研交流合作自由科研交流合作自由 无形学院 1645年，英国有一批科学家进行了自发的串连 活动，在格勒善学院和伦敦举行周会，并于 1646年迁到牛津大学活动。这时，又有一些科 学家，如波义耳、虎克、克里斯托克棱以及经 济学家威廉配弟等人进入这个团体，交换着各 自在科学研究上的成果和想法，并且举行不定 期的科学讨论会。因为没有一定的组织形式和 规章制度，一般人管它叫“无形学院”。

59、胡克 波义耳 牛顿 皇家学会 皇家学院 英国在1660年至1730年间，具有60多名杰出的 科学家，占当时全世界杰出科学家的36以上， 他们的重大科学成果占全世界的40以上。 16601730年英国成为世界科学中心。 衰落 从1780年起的35年内，600多名会员中，只有六分 之一的会员真正工作，其余的人百无聊赖，无所作 为。他们自己不学无术，还压制新生事物。 法国（法国（17701770年年18301830年）年） 启蒙理性启蒙理性 造就科学造就科学“黄金时代黄金时代” 启蒙运动与百科全书派 18世纪中期，法国资产阶级掀起了轰轰烈烈的 启蒙运动。他们高扬理性、批判神权，提倡科 学和民主，大兴

60、科学实验。 卢梭：要用“理性的天平去衡量一切”。 法国大革命 加强了科学研究和实际应用的联系：军事 拿破仑说：“我不愿为取鸡蛋而杀掉我的老母 鸡。” 法国统一度量衡，建立米制，正式完成度量衡 的改革工作；专利制度、奖金制度相继确立； 学术交流会、技术博览会层出不穷；基本上奠 定了现代资本主义科教制度的基础，进行教育 制度改革，把全国分成几十个学区，每区都设 有初等、中等、高等学校，全国形成统一的教 育系统，政府动员最有名望的科学家从事教育 工作。“带薪式”科研制度的确立以及专利和 科学奖金的颁发，使成千上万的人们为科学发 明而奔忙，科学发明开始变成一种特殊的职业， 科学劳动也日益商品化。这些不

61、仅给资本主义 经济带来莫大好处，同时也为法国近代科学的 崛起起了重要的作用。 著名人物： 拉格朗日、拉普拉斯；库仑、安培；拉瓦锡 从1789年到1800年，世界重大科研成果 58项中，法国就有23项，占总数的40， 几乎在每一个重要的科学领域，都有法 国科学家的卓越贡献。 德国（德国（1810年年1920年）年） 教学科研相结合教学科研相结合独领科技称雄百年独领科技称雄百年 康德的理性批判解放了思想，要求创新 “不是各种观点的罗列，也不是科学诸科规律的汇编， 而是对已经取得的成果和即将取得的成果所做的批判 性的考察”。 第一个提出比较地理学的是德国人（洪堡德）；第一 个提出能量守恒定律的是德国

62、人（迈耶和霍姆赫兹）； 第一个提出细胞学说的是德国人（施莱登和施旺）； 第一个创立集合论的是德国人（康托）；第一个创立 实验心理学的是德国人（冯特）；第一个把化学成果 应用于农业的是德国人（李比希） 教育科研相结合：大学实验室 吉森大学的李比希化学实验室 柏林大学解剖生理学实验室（缪勒1893） 洪堡大学化学实验室（本生1838） 莱比锡大学新型生理学实验室（路德维希1865） 科学与工业的结合 德国特别注重科学技术的理论和实践相结合，由于 科学技术在工业、农业、交通等部门的应用，德国 在19世纪70年代一跃成为世界工业国。德国先进的 电气工业和光学工业，反过来为德国科学家提供了 世界先进的仪器，使德国人能在电磁学领域做出一 连串惊人的发现。这些发现和发明不仅使德国科学 家在电磁学领域捷足先登，而且还为更深层次的科 学发现（如核物理研究）创造了条件。 美国（美国（1920年年） 博采众长多元并举博采众长多元并举 “ “大科学大科学”时代独领风骚时代独领风骚 英国传统与德国体制的结合 移民国家，吸纳人才 罗斯福“科学研究是国家资源”（1932） 联邦政府科学研究和发展局 国家科学基金 硅谷模式 基金会与风险投资