自然辩证法科学认识的形成

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1、第五章 科学认识的形成科学认识不是人生而知之的，它有一个形 成的过程。在这个过程中，人们创造并使用了 各种科学认识的方法，又在科学认识的实践中 使这些方法不断得到改进、更新和发展。本章 讨论与科学事实、科学定律、科学假说和科学 理论的形成有关的方法论问题。 第一节 科学问题的确立 一、科学问题是科学研究的起点 1、科学研究从科学问题开始 科学认识的形成是探索性活动，它从提出科学问题开始 。问题对科学认识的形成起着支配作用。确定了问题就 确定了求解目标，预设了求解范围和方法。问题是科学 认识形成过程的核心。 归纳主义的科学方法论认为，科学认识是从观察和收集 材料开始的，这只是强调了发现过程的表面

2、现象，而没 有揭示它的实质。况且，问题的产生并非总是与观察直 接相联系。 西方科学哲学家波普尔就曾明确指出：科学始于问 题而不是始于观察。唯理论者则认为，科学认识是 从观念或理论开始的，这种看法忽视了发现过程中 对未知的探求。科学认识实质上是对未知世界的探 索，只有在变未知为已知的过程中才能产生新的科 学认识。而问题正是已知与未知相互作用的出发点 。 人们在实践的基础上 ，不断地提出问题和解决问题 ，也就使科学认识不断地发展。如果没有科学问题 ，科学也就停滞不前了。 所以爱因斯坦说：“提出一个问题往往比解决一个问 题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个数学上或实 验上的技能而已，而提出新的问题，

3、新的可能性，从 新的角度去看待旧的问题，确需要有创造性的想象力 ，而且标志着科学的真正革命。”（1） “科学认识从问题开始”与“认识来源于实践”并不矛盾 ，它们实质上是统一的。因为问题也是在实践的基础 上提出来的。但是，前者突出了实践过程中产生问题 的重要环节，更清楚、深刻地表明了科学认识从一开 始就是能动的、创造性思维活动。 （1） 爱因斯坦、英费尔德：物理学的进化，第 1版，第66页，上海，上海科学出版社，1962。2、科学问题的条件与分类 问题的实质即人们思维中的矛盾，也常被称为“疑难 ”、“困惑”。 科学问题（problem）是指科学认识过 程中需要回答而在当时的知识背景下又无法解决的

4、 矛盾。科学问题的提出是有条件的，它与所处时代 的知识背景有着不可分割的关系，所以是时代的产 物。因为对背景知识了解不够，可能会提出一些常 识问题甚至是无知问题（question），那些不能称 为科学问题。还有一些完全脱离科学背景知识、不 可能由人类经验来回答的伪问题，诸如上帝或鬼神 问题，那些也不是科学问题。也有一些问题，随着 科学背景知识的变化发展，在一定条件下会由虚假 问题转化为科学问题，比如宇宙与人的起源问题。 在不同的知识背景下，科学问题的意义及解决 问题的途径都是不同的。知识背景愈深刻，问 题层次愈深化。例如，物质结构的问题在不同 时代的深度是大不相同的。正如恩格斯所说： “我们只

5、能在我们时代的条件下进行认识，而 且这些条件达到什么程度，我们便认识到什么 程度。”（1）而随着层次不断深化的科学问题 的不断解决，人们的科学认识从事物的现象逐 步深入到本质，并不断深入到更深的本质。 （1） 马克思恩格斯选集，第3卷，78页 。 科学问题依据对背景知识的不同分析，可以分为常规 问题和反常问题、事实问题和理论问题等。常规问题 是在维持背景知识中相关理论框架的前提下提出的有 待解决的疑难，这种疑难的解决将使已知的理论更加 充实、完善和系统化。常规问题可以通过核实纠正观 察事实的报告来解决疑难，从事实的描述上给予解决 ，即作为事实问题处理。比如哥白尼解决恒星周年视 差的问题。常规问

6、题也可以通过调整解释事实的理论 来解决疑难，对理论解释提出质疑，即作为理论问题 处理。比如考虑两个以上相互吸引天体同时运动，而 对开普勒定律进行修正的问题。反常问题是在拒斥已 知理论框架的前提下提出的有待解决的疑难。这些疑 难的解决意味着一场科学理论的革命。反常问题的特 点是对已知理论提出质疑，所以都是理论问题。比如 德布罗意提出的物质波问题。 3、科学问题的转换 在解决问题的过程中，有时会困难重重，长期 得不到进展。在这种时候，如果能从一个新的 视角对问题变换一下提法，则有可能使人茅塞 顿开。问题的恰当变换常常能开辟新的研究领 域，引发新的思路。许多在已有的视野中看不 到的联系和想法，在新的

7、视野中一下子变得明 朗、清晰起来，即使以前已经认识到的内容也 仿佛有了崭新的意义。上述爱因斯坦提到的“ 从新的角度去看待旧的问题”就是在强调问题 转换的重要性。 问题的转换可以有多种不同的角度，而在科学方法 论中，常规问题与反常问题之间的转换，事实问题 与理论问题之间的转换，常常具有重要的意义。比 如，“以太漂移”问题，在洛仑兹那里是被当作常规 问题考虑的，所以终究未能跳出经典理论的制约。 而在爱因斯坦那里，一旦被当作反常问题考虑，狭 义相对论就应运而生了。再比如，在考夫曼的实验 中“高速电子质量为什么不变”的问题，在彭加勒那 里是被当作理论问题对待的，由此他怀疑相对论的 正确性。但在爱因斯坦

8、那里，则被看作事实问题， 果然其他人后来的实验揭示出考夫曼的实验装置有 毛病。 从变换思路方面来考察，问题转换可以是逆向 转换、互补转换、发散转换和立体转换等。所 谓“问题逆向转换”是将问题从否定的角度提出 来。比如，波义耳把“如何使贱金属变成贵金 属”这样的古代炼金术问题变成了“能使贱金属 变成贵金属吗”这样的科学问题，从而建立起 元素论化学。所谓“问题互补转换”是将问题的 两个对立方面统一地提出来。比如爱因斯坦把 “光是波还是粒子”的问题变成了“光不能既是 粒子又是波吗？”从而创立了光的波粒二象性 理论。 所谓“问题发散转换”是将问题的提法拓展开去 ，多角度的发问。比如，克瑞斯汀.爱杰克曼

9、 （Christian Eijkman 18581930）把“脚 气病是由哪些细菌引起的”问题变成了“为什么 食用精白米的人容易得脚气病？”从而为后人 发现维生素奠定了基础。所谓“问题立体转换” 是将问题的平面思考与立体思考结合起来。 比如，罗巴切夫斯基和黎曼把欧几里得几何 中的平行公设问题放在不同的曲面中来考虑 ，终于创立了非欧几何理论。 二、科学问题的主要来源1、为寻求事实之间的联系提出问题 在科学认识的过程中，存在着不同类型的问题，它们 的来源也不相同。一类是由科学事实的系统化而提出 来的问题，试图揭示现象之间某种联系的普遍性，说 明某类现象的共同特征。比如，人们逐步认识到铜能 导电、铁

10、能导电、金能导电于是就产生了这样的 问题：“莫非金属都能导电？”又如，人们一次次看到 静止物体受力作用后会运动起来，于是就提出了这样 的问题：“物体的运动与作用力是什么关系？”这类问 题被称为“经验定律型问题”。对这类问题的肯定回答 ，就是经验定律的假说。 2、从理论与事实之间的矛盾中发现问题 科学问题通常是在如何对科学事实给予理论说明或解释时提出的，如果发现了背景知识不能说明或解释的现象时，抑或已有理论的预测不符合观测的事实时，也就出现了有待解决的疑难问题。比如，牛顿力学理论不能解释水星近日点进动，光的波动理论解释不了光电效应。 3、从某一个理论内部的矛盾（非自恰性）中发现问 题 如果一个理

11、论体系内部在逻辑上存在矛盾，那么就会 使得人们对该理论的真理性和适用性产生怀疑，也就 会提出问题来。在通常情况下，理论内部的逻辑矛盾 不是很容易就能看出来的，需要经过演绎推理才能揭 露出来，结果会在演绎推论中证明两个互相矛盾命题 的等价性或是从该理论中推出它不能成立的结论。这 种理论内部的矛盾在数学中称为“悖论”（如无穷小悖 论，康托尔悖论、罗素悖论等），在物理学、天文学 等其他学科中称为“佯谬”（如自由落体佯谬、麦克斯 韦佯谬、光度佯谬、引力佯谬等）。 4、从不同理论之间的分歧中发现问题 如果不同的科学理论，在某些方面各自都取得 了成功，但是它们之间却存在着矛盾和不一致 ，那么就会提出问题来

12、。这些不同的理论可以 是同一个学科领域的。比如，物理学中的粒子 说与波动说、天文学中的地心说与日心说、地 质学中的渐变论与灾变论、生物学中的进化论 与突变论。也可以是不同学科领域的不同理论 ，比如热力学第二定律与达尔文进化论所揭示 的非生物与生物演化方向上的对立。 5、从社会需求与已有生产技术手段的差距上发现问题 如果社会现有的生产技术手段满足不了人们的需求，自然就会提出很多问题，之中有一些则会转化为科学问题。这些问题的研究将推动人类科学认识的进程。 三、科学问题的选择 1、选题的重要意义 自然现象变化多端、丰富多彩，人们可能提出 形形色色、各种各样的科学问题。那么，作为 科学工作者应当如何选

13、定科学问题作为自己的 研究项目呢？所谓“选题”，简单说，就是选定 一个科学问题来进行研究。通常所说的“研究课 题”就是为了达到一定目标所需要解决的一个或 一系列相关科学问题。科研选题得当在研究工 作中十分重要，它关系到科研的目标、方法、 水平和价值。 科学学奠基人贝尔纳曾着重指出：“课题的形 成和选择，无论作为外部的经济要求，抑或 作为科学本身的要求，都是研究工作中最复 杂的一个阶段，一般来说，提出课题比解决 课题更困难，所以评价和选择课题，便成 了研究战略的起点。”（1）所以，在科学研 究过程中，作为起始阶段的选题更为艰难、 更需要具有远见卓识的权衡与决断。 （1） 科学学译文集，第1版，2

14、829 页，北京，科学出版社，1981。2、选题的基本原则 当然，选题是在发现科学问题之后进行的，要 以对科学问题比较全面、深入的认识和理解为 前提。但是，选题只考虑这样的内容还是不够 的。 为了更好地选定科学问题，应当遵循一些基本 原则。一般来说，可以概括如下： 创新性原则。好的选题应当是社会背景知识中 没有解决或没有完全解决的问题，也就是真正 有新意的科学问题，而不是“无知问题”。应追 踪本学科前沿进行选题，这样的研究成果才会 有创造性，才能提出新的科学概念、发现新的 科学定律，产生新的研究方法或是对已有的概 念、定律和方法赋予新的理解、找到更好的表 述形式、开拓新的应用领域等。这就需要充

15、分 了解前人和他人在相关课题方面的工作，查阅 文献资料和进行必要的调研、考察，避免重复 别人作过的事情和走过的弯路，吸收别人的先 进思想并努力发扬。 科学性原则。好的选题一定是与当时的社会背景知识密切相联系的，一定要有相关的科学事实和科学理论作为依托。不要轻率地把与已经得到实践检验的科学理论相违背的课题作为研究对象，比如“永动机”之类的。也不要把毫无科学事实根据的“伪问题”作为选择对象。科学实践和科学理论是不断发展的，选题既要尊重已有的科学成果，又要注意新出现的科学事实对旧理论的挑战，适时调整问题的视角，在科学发展的非常规时期，尤其如此。 可行性原则。好的选题还要认真考虑主观条件和客观条件的情

16、况，如研究者的素质、能力，人才结构和研究经费、实验设备、书刊资料、政策环境等，这些都要结合起来加以权衡。选题最好尽可能是研究者思索良久、兴趣浓厚的内容，这样容易扬长避短、发挥优势，更好地激发信心和责任感，有更大的毅力完成研究工作。对于缺乏经验的新手来说，不易把课题选得很宽、很复杂；否则会不知从何下手，或者难度过大，久攻不克，导致半途而废。 社会需求原则。对于从社会需求与已有生产 技术手段的差距中发现的科学问题来说，选 题时还要把握好技术进步与社会经济的需求 因素，考虑到科学、技术、经济、社会的内 在联系与协调发展。满足社会不断增长的物 质和文化需要，应是协调发展的最终目标， 但还必须从实际出发，制定一个适应一定阶 段的具体目标，并以此规划课题的选择。 需要指出的是，科学研究与技术研究是有区别的。虽 然科学发展也有总体规律可循，但是还有它的不可预 见性。实际的发展途径，在何时、何地由何人实现哪 一个具体课题的突破，一般是很难预料的。科学史上 不少重大发现都是科学家自由探索的