第五讲 科学的本质与科学认识课件

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1、1,第五讲 科学的本质与科学认识,2,本讲内容,科学的本质 科学的划界问题（35） 科学的划界标准（611） 科学的形象和特征（1215） 科学认识的形成 科学问题及其主要来源（1620） 科学事实及其获取的途径（2126） 观察实验中的认识论问题（2739）,3,科学的划界问题,4,案例：美国的“创生科学”事件,1981年，美国的阿肯色州曾发生过平衡对待“创生科学”和进化论的诉讼。当时美国的公立中学教的是进化论，但有些宗教信仰很坚定的人支持所谓的“创生科学”。创生科学试图综合上帝创世说和一部分现代科学理论，主张如下的观点：宇宙是突然从无到有地创生；虽然自然选择曾起了一定的作用，但不足以解释所

2、有的生物起源；大多数动植物是创生的，动植物只在很有限的范围内改变；人和猿有着不同的祖先，人不是由猿进化而来的；灾异（如大洪水）是地理变化的原因。 这些创生科学的信徒向阿肯色州法院提出诉讼，要求在公立中学平衡对待创生论和进化论。这一事件引发了教育界和司法界的一场大争论。争论的焦点在于：创生科学是不是科学？如果它是科学，那么应该进入中学教学内容；如果它不是科学而是宗教信仰，那么按照现代国家政教分离的原则，就不允许进入课堂。 这一争论涉及到科学的特征是什么。最终，法官奥弗顿认为，科学知识应具有5个必要的特征：受自然定律的指导；它利用自然定律，具有说明能力；它受到经验世界的检验；它的结论是试探性的，不

3、是终结性的；它可以被否证。据此，奥弗顿判决创生论不是自然定律，是不可否证的教条，所以不是科学。 奥弗顿的判决也引起了科学界和科学哲学界的争论。有些科学哲学家虽然赞同奥弗顿的判决，但不同意判决的理由，认为科学划界应有更为细致、更为多元的理由。,5,科学的划界标准区分科学与伪科学,艺术之类的领域无真假之分，不满足精确性和可检验性要求，因而是非科学的。,当非科学试图装扮成科 学时，就会成为伪科学。,人们通常认为，科学具有某种 特别的本质，这就预设了一个 科学与非科学的分界问题。,6,科学的划界标准,7,可证实标准（绝对标准）,内容 逻辑经验主义认为，有意义的命题才是科学的命题，否则便是非科学的命题。

4、如果一个命题能用经验事实加以证实，那么这个命题就是有意义的，反之就没有意义。 缺陷 忽略了全称命题。,卡尔纳普（ Carnap 18911970） 美国哲学家，逻辑实证主义的主要代表,8,可证伪标准（绝对标准）,内容 波普尔认为，科学的理论或命题具有普遍性，不可能被经验证实，而只能被经验证伪。可被证伪的理论或命题才是科学的，否则是非科学的。 意义 改变了人们对科学具有终极真理的绝对主义的看法，肯定了人类知识的相对性。 缺陷 忽视了存在命题。,卡尔波普尔（1902-1994）， 20世纪最著名的哲学家之一， 是批判理性主义的创始人。,9,波普尔举过的伪科学的例子,弗洛伊德的精神分析理论。,马克思

5、的历史唯物主义理论。,10,波普尔的失误,波普尔批评弗洛伊德理论和马克思主义理论通过解释来回避所遇到的“反例”，其实是站不住脚的，因为很多科学家也经常采用这种方法来挽救某一个科学上的理论。例如牛顿理论曾遇到过“反例”它不能解释天王星的摄动现象。人们并没有因此而抛弃牛顿理论，而是寻找其他原因来解释这种摄动现象，结果导致了海王星的发现。,11,历史主义标准（相对标准）,历史主义在科学划界问题上又分为两派，一派以库恩、拉卡托斯等为代表，承认科学与非科学、伪科学划界的必要性，坚持一种历史的、发展的和相对的，渗透着社会和心理因素的科学划界标准。他们认为科学与非科学、伪科学的区分就在于是否在范式或科学纲领

6、的指导下从事解决疑难的活动。 另一派则以费耶阿本德为代表，否认科学划界的必要性，认为不存在普遍适用的科学研究方法，不存在科学与非科学之间的一成不变的界限，因而主张科学与非科学不可划分，也不应该划分。这是历史主义走向极端的典型表现。,12,科学的形象和特征,13,科学的各种形象,科学是系统化、理论化的知识体系； 科学是产生知识的实践活动； 科学是一种社会建制； 科学是一种方法； 科学是一种生产力； 科学是一种文化。,14,科学的本质特征,科学的解释性和预见性。 科学的精确性。 科学的可检验性。 科学的可错性或可变性。 科学的系统性。,15,科学问题及其主要来源,16,科学发现：一个经典的例子,1

7、928年9月的一天，英国细菌学家弗莱明走进实验室，偶然发现培养葡萄球菌的器皿里长了绿霉。按照通常的判断，这种情况说明培养液被污染了，实验失败了。但弗莱明发现，在绿霉的周围出现了一圈空白，原先生长旺盛的葡萄球菌不见了。这是怎么回事呢？他进一步提出问题：是不是绿霉有某种作用能把它周围的葡萄球菌杀死呢？带着这个问题，他进行了研究，不到一年就发现了青霉素，并因此获得了1945年的诺贝尔奖。,1928弗莱明发现了青霉素,17,科学发现从哪里开始？,从观察开始 科学发现从观察个别事实开始，然后通过归纳，得出一般性的定理或理论。 从理论开始 科学理论是通过演绎法从某些清楚明白、不证自明、绝对可靠的公理或假设

8、推出的。 从问题开始 科学发现是在科学问题的引导下完成的，正是问题推动我们建立科学假说，进行观察和实验，从而发现新知识，开辟新领域。,英国科学哲学家波普尔认为，引导科学家进行探索性研究活动的真正起点，是科学问题而不是观察或理论。,18,科学问题的主要来源,从经验事实与现有理论之间的矛盾中产生问题（科学问题的主要来源）。 从某个理论内部的逻辑矛盾中产生问题。 从各个知识领域之间的边沿区域中产生问题。,19,科研选题的原则,需要性原则 选定的课题必须着眼于社会实践的需要或科学本身发展的需要； 科学性原则 选定的课题必须有一定的科学理论和科学事实作为根据，明显地与已确证的科学理论相违背的问题不应被选

9、为课题； 创新性原则 选定的课题应是别人没有解决或没有完全解决的问题，力求研究成果有新的发现或发明； 可行性原则 选择课题时必须考虑完成课题的主客观条件，根据实际具备或经过努力可以具备的条件来确定课题。,20,科学事实及其获取的途径,21,科学事实科学认识的最初成果,客观事实 客观世界存在的事物或现象本身，不包含人的主观认识因素，它是人类认识的本原，属于本体论范畴。 经验事实 用语言文字对观察到的客观事实所做的陈述和判断，是客观事实与人的感官（或仪器）相互作用的结果的表征，属于认识论范畴。 科学事实 用语言文字对观察到的客观事实所做的真实描述和记录，是通过鉴定被认为是正确反映了客观事实的经验事

10、实，也属于认识论的范畴。,22,科学事实的特点及作用,科学事实的特点 科学事实是单称陈述 科学事实具有可重复性 科学事实受理论影响 科学事实的作用 科学事实是形成新概念、建立新理论的基础。 科学事实是检验科学假说和评价科学理论的依据。,23,科学观察获取科学事实的基本方法,涵义 人们在科学认识中用自己的感官或借助仪器对客观事物进行的一种有目的、有计划的感知活动。 类型 直接观察、间接观察 原则 客观性、全面性 要求 排除感官产生的错觉；排除先入之见；注意每一个细节；及时作出准确的记录等。,24,科学实验获取科学事实的基本手段,涵义 科学实验是人们根据研究的目的，运用科学仪器和设备等物质手段，人

11、为地控制或模拟所研究的自然对象，从而获取科学事实的认识活动。 特点 可以简化和纯化自然现象；可以强化和激化研究对象；可以再现或重现自然过程。 作用 科学试验是创立科学理论的基础；科学试验是检验科学理论的基本手段。,25,科学试验的基本类型,定性试验 为了发现试验对象的某种属性而进行的试验。 定量试验 用以测定研究对象的某些数值，确定某些因素之间的关系的试验。 析因试验 由已知结果寻找产生这种结果的原因的试验。 对照试验 通过“对照组”与“试验组”的对比来揭示研究对象的某种性质的试验。 中间试验 使实验室的研究成果向生产领域转化而进行的试验，又称生产试验。 模拟实验 根据研究对象（原型）的本质特

12、性，人为地建立一种与原型相似的模型，然后通过模型来间接地研究原型的规律性的试验。,26,观察实验中的认识论问题,27,案例：错误百出的观察报告,在一次心理学会议上，会议室的门突然开了，冲进两个人，后面的人拿着枪追赶前面的人。两个人在会场混战一阵，突然一声枪响，两个人又一起冲了出去。整个过程只持续了20秒钟。会议主席请与会者马上写下现场目击情况。这个事件当然是预先安排的，整个过程事先经过排练并全部录了像。在收到的40份观察报告中，只有一篇在主要事实上的错误少于20%，错误占20%40%的有14篇，其余25篇的错误在40%以上。特别值得一提的是，超过半数的报告都有10%以上的情节是无中生有，纯属臆

13、造的。,28,科学事实发现的理论,科学事实发现的理论，实际上就是关于观察与理论关系的理论。有关观察和理论的关系的认识，在历史上曾出现过三种有代表性的观点：即“纯观察说” 、“中性观察说” 和“理论负荷说” 。,29,古典经验主义的“纯观察说”,“纯观察说” 的代表人物是英国哲学家培根和洛克。培根认为，观察是一种纯粹的感官反应活动，它不受任何理论因素的影响。不仅如此，在观察中也应该排除任何理论的影响，纯粹客观地进行观察。 洛克也将观察看成是消极、被动的、纯感官的生理反应，认为观察过程就是人们对客体的感觉过程。他说：“如果某人的视网膜上有正常形成的太阳映像，则他就看到了太阳。”,30,逻辑经验主义

14、的“中性观察说”,20世纪30年代，现代逻辑经验主义者继承和发展了古典经验主义的理论传统，提出了“中性观察说”。美籍德国哲学家卡尔纳普所构造的关于科学知识结构的“两层语言模型”集中体现了他们对观察性质的理解。该模型将科学语言分为观察语言和理论语言两个性质完全不同的层次。其中，观察语言反映个别对象的性质、状态，表达经验知识和经验事实，其意义是固定的、也是清楚明白的，因而不受任何理论的影响；而理论语言则表达不可观察的事件或事件的不可观察的方面，其意义从观察语言获得。,31,历史主义的“理论负荷说”,“理论负荷说”也称“观察渗透理论” ，由美国科学哲学家汉森在发现的模式（1958）一书中加以阐述。汉

15、森认为，观察并非只是感官对观察对象“刺激”的机械反映，而是受观察者背景理论的影响和支配的。具有不同知识背景或不同理论观点的人，对同一对象会形成不同的观察结果。“纯粹中性”的观察是不存在的。,32,为什么“观察渗透理论”?,汉森认为，观察过程是一个物理过程与心理过程融为一体的过程。眼睛从观察对象得到光的刺激而形成视网膜上的图像，这是物理过程，这时还不是真正“看到”。“看到”是一种视觉经验，属于心理过程，它把外来的刺激与过去的认识结合在一起。 观察者对感觉材料的反应，总是有意无意地用一种概念模式去套眼前的这些感觉材料，使它适应于自己过去较熟悉的材料，因而形成个人对同一对象的反应有各种程度不同的差异

16、。汉森设想开普勒和第谷一起在山上看日出，“第谷看见的是太阳从固定的地平线上冉冉升起，而开普勒看见的却是静止的太阳底下滚动着的地平线”。,33,“观察渗透理论”的例子,你看到了什么？,两根红线有长短区别吗？,34,“观察渗透理论”的另一个例子氧的发现史,最先制得较纯氧气的是瑞典药剂师席勒。1773年，他通过分解硝酸盐、氧化物、碳酸盐等制得了氧气。当他将燃烧的蜡烛放入这种气体中时，发现烛光更明亮，于是称之为“火气”。他从“燃素说”出发，认为燃烧是空气中的“火气”与物体中的燃素相结合的过程。席勒实际上并没有发现氧气。一年以后，英国化学家普利斯特列又独立地制得了氧气。他用凸透镜聚光加热氧化汞时，发现该物质分解出了一种气体，老鼠在其中生活的时间比在等体积的空气中的时间长4倍，人吸入它觉得呼吸轻快了许多。但普利斯特列只是将这种气体看作氧化氮。因为他同样信奉“燃素说”，认为一般空气之所以能助燃，是由于它被“燃素”饱和的缘故。从氧化汞分解出来的这种气体不含燃素，因而吸收“燃素”的能力特别强，助燃能力也就格外大。因此普利斯特列也不知道自己制得了氧气。只有拉瓦锡摆脱了传统“燃素说”，借助于新的燃烧理论