科学的本质与科学方法论

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1、科学本质与科学方法论第六讲n三、科学精神n二、科学方法n一、科学究竟是什么？ 科学”的本意 Science源于古拉丁 语Scientia，最初的涵义是“知识”和“ 学问”。Science在17世纪出现于法国，19 世纪上半叶出现于英国。 “科学家（scientist）”是1838年在英 国提出的，最初的涵义是指缺乏正规训练 或者与研究机构并不密切，但在科学上很 有能力的人。20世纪以来才用以专门指以 科学为职业的人。 19世纪下半叶，日本明治维新时代启蒙 思想家福泽瑜吉（1844-1901）首次把 Science译为“科学”（分门别类加以研究 的学问“科”即“品类”、“等级” ）。 1893年

2、，康有为最早将“科学”一词 引进中国。第一个问题 科学究竟是什么先来看一个案例：孔子也莫名其妙的事孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。 一儿曰：“我以日始出时去人近，而日中时远也。” 一儿曰：“我以日初出远，而日中时近也。” 一儿曰：“日初出大如车盖。及日中，则如盘盂，此不为 远者小而近者大乎？” 一儿曰：“日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，此不为近 者热而远者凉乎？” 孔子不能决也。两小儿笑曰：“孰为汝多知乎？”两小儿辩日孔子的莫名其妙说明了什么问题？分 析你如何来解释这个问题？何谓科学认识？ 科学知识与经验、常识有何区别与联系用现在的天文学知识来判决，胜利应该归给那主张 中午最近的孩子。太阳离地

3、球平均14960万公里，在中午 的时候，它直射在地球上，它的距离也也就大约是14960 万公里，而在早晚却从斜处射来，距离就总要多一点。但 要赞同第二个小孩的主张，就不能不附带着反驳第一个小 孩的理由。既然早晚的太阳较远，照理应该小一点，至少 也得要与中午的太阳差不多相等，为什么看起来反而会大 了呢？重要的就是这一问题。两 小 儿 辩 日 那怎么来解决这个问题呢？我们怎样才能达到对 这个问题的认识呢？两 小 儿 辩 日第一步：为要解决这个问题，首先 我们得找一副望远镜，准备用它来观察 太阳。望远镜里看到的情形会怎样呢？ 肉眼所见的情形为什么会完全不同？ 望远镜里看到的情形 望远镜中所看见的现象

4、，和肉眼所见的完 全不同；不论早晚或中午，望远镜里的太 阳总是一样大。肉眼所见的情形为什么会完全不同 我们可以肯定是错觉。1965年诺贝尔物理学奖获得者费曼对科学 的描述。一般所说的科学，指如下三个方 面之一，或者混和体： 1，导致科学发现的具体方法 2，源于科学发现的具体知识 3，在某些科学发现后，人们所能做的新事 情或者正在做的新事情，简单的说，就是 技术 一、科学究竟是什么？ 改变了我们的生活现实。 改变我们对世界的认识。 真的知识体系。具有客观性、真理性和系统性。 科学方法。实证的、理性的。 社会建制。在这套社会建制里有一些共同 遵守的规范。 二：历史的回顾 （1） 1、近代科学的产生

5、，从哥白尼、伽利略到牛顿。二：历史的回顾 （2） 2、培根：经验论，归纳法。笛卡儿：理性论，演绎法。在近代科学形成的同时，也有哲学家思考“ 科学是什么？科学的方法是什么？比如英 国的培根（F.Bacon,1561-1626），他比 牛顿还早一些。他是经验论者，强调归纳 法，他以为科学定律是通过归纳得出的。 他强调知识就是力量，搞科学就是要征服 自然，控制自然。 法国的笛卡儿（Descartes, 1596-1650 ），他是理性论者，他也写过一本书叫 做方法谈，他强调的理性的逻辑的 演绎方法。这是两种科学观。正如爱因 斯坦所讲的，培根是强调外部的证实,笛 卡儿强调的是内部的逻辑的完备。 二：历

6、史的回顾 （3） 3、伏尔泰：普及牛顿力学，启蒙运动。 后来在法国，伏尔泰 （Voltaire, 1694-1778 ），他是启蒙运动的 领袖。他的很大的贡 献是把牛顿的力学在 法国、欧洲普及。他 写过一本牛顿哲学 原理，对扩大牛顿 力学的影响有很大的 贡献。 二：历史的回顾 （4） 4、康德：哲学反思：科学是怎样可能的？ 。后来是18世纪德国的哲学家康德（I. Kant, 1724-1804）。他想牛顿力学那么大的成就 ，科学是怎么可能的？他提出这样一个问题 。牛顿是怎样会想出这样一套东西来的。康 德有三大批判：纯粹理性批判、实践 理性批判、判断力批判，都是很深奥 很难懂的。后来他就写了一本

7、未来形而上 学导论，这本书是纯粹理性批判的通 俗本。书里面就谈到科学怎样是可能的。他 是个先验论者，他认为人有一些先验的理智 概念，先天的一些范畴，比如时间、空间、 因果性等等，人用这些先天范畴把经验加以 整理，才能得出定律和理论，科学才有可能 。所以他是个先验论者。 二：历史的回顾 （5 ） 5、孔德，马赫：实证主义，经验论。启发狭义相对论、 量子力学。 到19世纪法国的孔德（A.Comte, 1798-1857），实证论者，他和 康德的观点不一样。他强调的是 实证经验。他把人类的历史分为 三个时期：第一个时期是神学时 代，相信上帝和神；第二个时期 是形而上学的时代，即哲学时代 ；第三个时期

8、是17、18、19世纪 ，进入到了科学的世纪，就是实 证的时代，一切要证据，一切理 论要观察实验的证据来证实。 孔德（A.Comte, 1798-1857 ）二：历史的回顾 （5 ） 5、孔德，马赫：实证主义，经验论。启发狭义相对论、 量子力学。 后来支持他的是马赫（E. Mach, 1838- 1916），他是一位力学家同时也是哲 学家。他也强调实证，一切东西要拿经 验来加以检验。他就批判牛顿和康德的 绝对时空观念。因为牛顿的时间和空间 是绝对的，时间永远均匀地在流，空间 总是永远无限的在那儿，是绝对的，康 德说这是先验的范畴，是用不到经验来 检验的，它是先天决定的。但马赫说： 一切东西都要

9、拿实践来检验，甚至时间 、空间、因果性这些概念都要跟我们的 经验联系起来。 二：历史的回顾 （5 ） 马赫的这个实证思想对二十世纪初的科学革命是有很大的 影响的。因为爱因斯坦(A. Einstein, 1879-1955)的狭义相 对论（1905），就是放弃牛顿的绝对时空观。他认为时间 空间不是绝对的，跟人和参照系的运动状态有关。而且， 关于同时性，过去认为几点几分这个时间宇宙上到处都是 一样的，他认为不一样。你在地球上看的时间，你认为这 两个事件是同时的，但假如你坐在宇宙火箭上在运动，你 看来就不是同时的。所以，他把一切先验的概念都用经验 来检查。所以这个实证的观点对相对论的创立起很大作用

10、。对量子力学也是如此，海森伯(W. Heisenberg, 1901- 1976)创建量子力学（1925），因为当时有一个原子模型 ，电子绕原子核旋转，还有轨道，那么就认为电子应该有 位置、有速度，什么时间有什么位置。但是实验观察不到 这些东西。我们能观察的只能从光谱观察到电子跃迁时发 出的光的频率，所以后来他抛弃那些实验上观察不到的东 西，而是用那些观察到的东西，从而创建量子力学。所以 这种实证的思想对二十世纪的科学革命有很大的作用。 二：历史的回顾（6） 6、逻辑经验论，维也纳学派：证实原则。假说演绎法。石里克提出了证实理论的基本信 条：“陈述一个句子的意义，就 等于陈述使用这个句子的规则

11、， 这也就是陈述证实（或证伪）这 个句子的方式。一个命题的意义 ，就是证实它的方法。” 石里克(M. Schlick,1882-1936) 假说演绎法，根据一些经验事实、通过自由的创造提出一个假说，然后由假说再 通过演绎推理，推理出一些可以用实验和观测来检验的推论。这些推论假如证实 了，那么说明这个理论是对的；推论证实不了，那么这个理论就不对，要重新修 正。这就是假说演绎法。 二：历史的回顾 （7） 7、波普尔：证伪主义，证伪原则。奥地利的波普尔，他说既然证实不 了，那么就反过来。他说科学与非 科学划界标准就是你的命题能不能 证伪，假如能用经验来证明是错的 ，那么可以用经验来检查，错了的 否定

12、，没有办法否定，没有证伪的 那就保留。那些常有理的命题，模 棱两可，这样也行，那样也行，像 算命先生一样，总是对的，没有办 法证伪，那就不是科学命题。这样 ，他用证伪的原则来给科学与非科学划界。 波普尔（K. Popper, 1902-1994 ） 二：历史的回顾 （7） 7、拉卡托斯：精致的证伪主义。后来拉卡托斯（I. Lakatos, 1922- 1974）就修正他的理论，叫做精致 的经纬主义，他提出了一个科学研 究纲领方法论。他认为科学研究有 其研究纲领，核心是理论有个内核 ，外部有边界条件、辅助假设。这 个理论经过检验，证明它是错了， 但其内核-理论核心是不轻易放弃的 ，可以改变辅助假

13、设。实在不行， 才放弃。所以一个实验，可以有几 个理论解释，互相竞争，看哪个理 论能够解释说明的事实比较多，哪 个理论能够预测一些新的实验，它 就可以保留，这个研究纲领就比较 优越。所以这样他把波普尔证伪学说更加精致化了，推进了。 拉卡托斯（I. Lakatos, 1922-1974） 二：历史的回顾 （8 ） 8、历史主义：库恩科学革命的结构。常规科学，科学 共同体，范式，疑难，科学革命，范式转换，不可通约性。 后来到了60年代，美国的科学家库恩（T. Kuhn, 1922-1997）写了一 本书叫科学革命的结构（1962）。他提出新的想法，认为科学的 发展是一个历史的过程，不是简单的实验证

14、实、证伪的问题。因为逻 辑经验论的看法，科学就是不断地证实。证实的东西就是真理了，证 实的东西就不断地积累。波普尔是不断地否定、证伪、反驳、排除。 库恩提出另外一套，认为科学发展有一个模式。它由常规科学到发生 疑难、发生危机，产生科学革命，革命以后又产生新的常规科学。他 认为科学有一套范式，这个范式里面包括世界观、方法论，包括一些 基本理论、基本概念，这套东西是科学共同体大家共同遵守的。大家 一起按照这套理论、方法、规则进行工作，这就是常规科学。所以像 我们一般的研究所里做的工作都是按照既定的理论，不断地使它更精确化或者作一些新的修正，这些都是常规科学。 二：历史的回顾 （8 ） 8、法耶阿本

15、德，反对方法，怎么都行 后来还有个科学哲学家，法耶阿本德（P. Feyerabend, 1924-1994）。这个人在物理学方 面也很有素养，还当过演员，很有演说天才，所 以他的著作影响很大。但是他喜欢唱反调，他有 一本书中叫反对方法。他认为，科学不可能 被一些固定的方法框住，特别是一些探索性、创 造性的研究，要用创造性的方法。他的一句口号 叫“怎么都行“。科学家可以用任何方法来试探， 只要能得出好的结果来。 二：历史的回顾 （9 ） 9、新康德主义（建构论），实在论，经验论 。观察渗透理论。 科学哲学发展到20世纪90年代，基本上有三大派，势均力敌。一派是新康 德主义：建构论，他们不赞成反映

16、论，认为我们的科学理论不是简单地反映 外部世界。还是由我们人主观能动地建构起来的。另一派是实在论：认为我 们的理论反映了客观世界，这个理论的真假决定于跟外部实在是否符合。再 有是经验论：理论的好坏，在于能否对经验能作出合适的说明。关于实在论 ，主要争论的一个问题是理论实体的问题，桌子、椅子是客观存在，是常识 ，大家都承认。但原子，更小的到电子、强子、超子、夸克等这些东西到底 是真的存在物，还是人建构出来的？这是科学哲学家在争论的问题。有的人 说，只要从粒子物理演绎推理出来的结果，可以用乳胶片、气泡室观测出来 ，确实有这样的图像，说明理论是对的，那个东西就是真的。有的说，你看 到的照片就是这么个照片，基本粒子是建构出来的东西。到底真不真，不知 道。 二：历史的回顾 （9 ）现在越来越玄了。电子作用、引力、强作用、弱作用，物理世界中的四种相 互作用，电子作用和弱相互