自然辩证法第7章

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1、第七章第七章 科学理论的评价科学理论的评价和检验和检验科学理论的评价和检验科学理论形成以后，要经过科学共同体的评价， 检验和选择，才能被科学界所接受。科学理论的 评价，检验和选择，从具体的操作层次上，发生 在科学论文的匿名审稿，论文发表后经受同行的 质疑和批判等过程之中 。科学理论必须具备的两个基本条件 （一）科学理论的逻辑评价（逻辑条件） （二）科学理论的实验检验（经验条件） 从方法论上讲，科学理论的评价，是判断科学理论优劣 的过程。科学理论的检验，是考察科学理论真假的过程 。科学理论的选择，是在两个及两个以上的科学理论中 挑选出可接受理论的过程。理论的优劣与其真假相关。 人们不可能认为一个

2、不反映或者错误反映自然的理论是 一个好理论。理论的真假有一个论证问题，人们不可能 认为一个结论正确而逻辑混乱的理论是真理。理论的可 接受性，取决于其优劣与真假，但还受理论创立和论证 者的修辞学手段以及来自接受者的社会因素的影响。 在科学研究的实践中，理论的评价，检验和接受往往密 切联系在一起，有时候根本就难以区分。第一节 科学理论的逻辑评价 科学理论的前验评价，受科学家的评价目的， 价值观，审美观和心理状况等诸多因素的影响 ，是一个非常复杂的过程。我们在这一节所论 述的内容，并不是要提出指导科学家怎样评价 科学理论的规则，而是讨论科学理论的逻辑评 价问题，概括一些共性的评价标准，提出一些 启发

3、性的方法论建议，以对科学理论评价的实 践有所启发。第一节 科学理论的逻辑评价 科学理论的前验评价，就是科学共同体对科学理论是 否合乎理性的考察，有时候也被人们称之为理性检验 。一个好的科学理论应当经得起理性的检验。理性的 检验会发现理论的欠合理和欠完备之处，为科学理论 的发展指出方向。而经不起理性检验的理论则没有资 格和必要经受进一步的经验检验。 不考虑评价者的个性，社会背景等方面的差异，科学 理论的前验评价主要包括相关性评价，相容性评价， 自洽性评价和简单性评价四个方面。其中后三个方面 被称为逻辑评价。一、科学理论科学理论必须具备的两个基本条件逻辑条件：用数量上尽可能少的、逻辑上互不相关的假

4、设为基础建立起来的理论体系。经验条件：必须反映“各种经验事实之间的联系，这种联系使我们能够根据那些已经经验到的事实区域间以后发生的事实”。一、科学理论 科学理论是科学定理的演绎系统。 成熟理论的四种基本要素：.抽象演算.抽象演算的说明或模型.对应规则.经验定律 科学理论的结构 二、科学理论的评价 科学理论评价是关于人们如何接受和选择理论的问题。 1、理论评价的标准：经验论与整体论。 经验论 代表人物：逻辑实证主义者亨普尔，证伪主义 经验论以经验事实为科学理论评价的出发点，把经验的证实或经验的证伪作为科学与非科学的划界标准和理论评价的基本准则。关心经验证据与理论之间的逻辑关系，即从理论的基本原理

5、演绎出能够被可观察事件检验的结论。科学理论的评价 科学理论的评价对科学认识成果具有选 择意向的一种再认识活动。 逻辑经验主义理论被确证的程度。 批判理性主义理论知识比背景知识有更 多的经验内容；理论经受严峻检验。 历史主义精确性、一致性、广泛性、简 单性和有效性。严峻检验 如果理论和背景知识合在一起所预测的结果和单独由背景知识所预测的结果不同，前者概率高，后者概率低，这种检验即为“严峻检验”。 换句话说，一个理论的预测是背景知识所预料不到的，与背景知识的陈述相违反，它是这样的出乎预料，这样的不可信，但是这种预测却得到确认，这种预测的检验即是严峻的，进而背景知识将被修改。对各种评价模式的评论 经

6、验同理论事实相一致。 理论的内在完备：与自身理论和背景理论相容 。 理论的简单性：尽量减少特设性、辅助性假设 。 理论的预见性。 2、理论评价标准的几个要点： （1）理论与经验事实的一致性。（真理性、科学事实 的客观性） （2）理论内在逻辑的完备性。 （3）理论的简单性。 （4）理论的预见性。 科学理论既是对客观规律的正确反映，也是解决有关 问题的有效手段。 以上结论是对自然科学理论的评价；对技术的评价是 不同的。二、科学理论的逻辑评价主要是科学共同体对科学理论的逻辑结构进 行评价，检查其是否有欠合理、欠完备之处 ，有时称为理性检验。科学理论的逻辑评价主要包括：1、相容性 评价；2、自洽性评价

7、；3、简单性评价。一个理论只有经过理性检验才有必要进行实 验检验。二、科学理论的逻辑评价科学理论的逻辑评价 1.相关性评价（科学理论的前验评价的内容） 2.相容性评价（科学理论的逻辑评价的内容） 3.自洽性评价（科学理论的逻辑评价的内容） 4.简单性评价（科学理论的逻辑评价的内容）第二节 科学理论的实验检验 通过观察和实验对理论的推论进行经验验证，以确定该理论的真伪。 科学理论的推论与观察事实的对照有三种可能情况： 推论和已知经验事实相符，这其实是理论对该事实的解释，不能确证该理论是真是假。 推论与未知的现象符合。这是对未知现象的理论预见。这未知现象被确证，是对该理论为真的一种确证。 推论与未

8、知现象不符，该理论被否证。 一、 对应规则与检验蕴涵 我们首先来看一看事实命题与理论命题之间的关系。科学语言分为四个层次。第一个层次是实验数据，往往就是仪器指针的读数，比如“指针P指向2.0”。第二个层次是概念的值，往往是定量的科学概念的值，比如“P = 2.0大气压”。第三个层次是科学定律，反映科学概念之间的不变关系，比如波义耳定律反映的是在温度不变的情况下气体压力与体积间的反比关系。第四个层次是科学理论，它们把科学定律组成一个复杂的演绎系统，比如分子运动论。 这四个层次之间具有这样的关系：第一，每个较高的层次 都是对较低层次的解释。比如上述例子中，分子运动论解 释波义耳定律，波义耳定律解释

9、一定温度下一定体积的气 体其压力“P = 2.0大气压”，“P = 2.0大气压”解释“ 指针P指向2.0”。第二，陈述的预见力从较低层次到较 高层次逐渐增加。上例中，预见力的大小按(0=“指针P 指向2.0” “P = 2.0大气压”波义耳定律分子运动 论)的顺序递增。第三，较低层次为较高层次提供检验基 础。上例中，“指针P指向2.0”可以检验“P = 2.0大气 压”，“P = 2.0大气压”可以检验波义耳定律，波义耳定 律可以检验分子运动论。第四，如果我们再进一步归类， 可以把上述四个层次的语言归为观察层次和理论层次两类 ，其中观察层次由第一至第三个层次构成。 这些层次的语言中最基本的是

10、术语。我们可以通过讨论 科学术语的特征来回答上一目提出的第一个问题。观察 术语比如颜色、体积、长度、硬度等，描述的是可直接 观察的物体或者性质。理论术语比如电场、质量、波函 数等所描述的实体不能直接观察，但是，我们可以通过 一定的操作，使它们与观察术语对应起来，从而使其在 科学上有意义。这种操作叫做对应规则。对应规则有两 个任务:第一，给理论术语下定义；第二，规定把理论应 用于现象的实验程序。其最终目的就是保证理论术语具 有认识意义。比如，我们规定电荷是在一定条件下测量 的结果，规定测量这种性质的实验程序，就保证了“电荷 ”这个术语有了认识意义。 有了对应规则，理论术语就能够演绎地推出可由经验

11、直接检验的观察术语，从而使理论术语有了经验的基础。但是，随着实验手段的不断完善，越来越多的理论术语成为观察术语。同时，随着理论的进一步发展，又会出现越来越多的新的理论术语。新的理论术语仍然需要通过对应规则与新的观察术语联系起来，这些新的理论术语才不至于成为科学知识之外的知识。 我们再来看怎样让理论命题变得可以与经验命题也就是事实命题进行比较。 经验命题大多是单称命题和全称命题两类。单称命题是涉及特定的对象，事物或事件的命题，比如“太阳由气体构成的”。全称命题是涉及普遍意义上的事物，对象或事件的命题，比如“如果一块冰受热，它将会熔化”。单称命题大体上都含有专门的名称或者与之相对等的表述，而全称命

12、题则不然。理论命题都是全称命题。 单称陈述可以直接与经验比较，比如“这只天鹅 是白的”，只要我们看看那只天鹅的颜色就行了 。但是，全称陈述无法直接与某个经验进行比较 ，比如“所有的天鹅都是白色的”就无法直接与哪 个经验进行比较。但是，我们可以根据一个条件 ，从这个全称陈述逻辑上必然地推出一个单称陈 述，再直接检验这个单称陈述，从而对那个全称 陈述进行检验。由于推出的相应单称陈述，是蕴 涵在那个全称陈述之中的，所以我们就把这个条 件和相应的单称陈述叫做检验蕴涵。显然，检验蕴涵与条件相关。显然，检验蕴涵的前提是全称陈述。有些看上去前提是由单称陈述得出的蕴涵，其实其中往往含有全称陈述。比如，我们由“

13、外面正下雨”得出“如果你走到外面，你将会弄湿自己”的检验蕴涵，其实里面包含着“淋雨会湿衣服”的全称陈述在其中。二、 确证 如果检验蕴涵与经验命题一致，我们就说由之推出那 个检验蕴涵的全称命题得到了一次确证；如果二者不 一致，我们就说那个全称命题被否证了。但是，我们 不能由此简单地得出结论说某个理论被证实或者推翻 了。 如果从理论命题T推出一个单称命题P，而事实正是P ，是不是就证明了T呢 ？不是，因为由T推出的检验 蕴涵几乎无限多，单单一个甚至几个检验蕴涵是不可 能穷尽这些检验蕴涵的。确证不同于证实，因为证实 具有最终的意义。 通过检验蕴涵确证一个理论命题，用公式表示就是： 如果T为真，则P亦

14、为真P为真 T为真或者为假. 就是说，从逻辑上看，一个检验蕴涵与一个观察结果 相符，并不能决定由之推出检验蕴涵的那个理论命题 是真还是假，就是说决定不了其最终命运。但是这样 的相符是对理论命题的一种确证。确证在科学理论的 经验检验中具有重要意义。 确证实际上就是新观察到的证据对理论的支持。一般 说来，证据支持理论包括四个方面，这就是证据的数 量、种类、精确和大胆。 一般说来，在没有不利于理论命题的证据或者说没有发 现与理论命题相反的证据的情况下，与检验蕴涵相符的 观察证据越多，该理论命题的确证程度就越高。门捷列 夫提出化学元素周期律以后，曾经预言了类铝、类硼和 类硅三种未知元素的存及性质。18

15、74年，人们发现了 新元素镓、镓的原子量和物理化学性质正好对应于类铝 。1879和1885年，人们又分别发现了钪和锗两种元 素，而这两种元素的性质分别对应于类镓和类硅。门捷 列夫周期律的这三个检验蕴涵的证实，大大增加了周期 律的确证程度。这是门捷列夫周期律比迈耶尔的周期律 更能被人们接受的重要原因之一。 当然，我们也应该注意到，同类别的有利事例的增加，对相应理论的确证程度的增加，将会随着以前确认的有利事例的增长而减小。比如，我们跳离地面后马上又落到地面上，这个事例对万有引力的存在是一种确证，但是，这种确证的程度对于万有引力理论来说已经微乎其微了，因为此前我们已经拥有了大量类似的有关证据。 证据

16、种类的多样性对于理论的支持起着重要作用。一般说来,在没有不利证据的情况下，一个理论拥有的有利证据的种类越多，该理论被确证的程度就越高。1895年发现的化学元素氩，以及后来发现的化学元素氦，在门捷列夫及其他人设计的周期表中却没有位置。这两个元素的发现似乎是对周期律不利的证据。但是，拉姆赛提出，周期表中应当有新的一族，即零族，也就是惰性元素族，氩和氦应当属于这个族。新的一族的增加非但没有突破周期律，反而进一步为周期律提供了新的支持证据。根据新的周期表，人们预言了其他惰性元素的存在，随后人们发现了元素氪、氖、氙、氡。惰性元素对于周期律所提供的，实际上就是新种类的证据以及新种类的检验蕴涵。从某种意义上说，惰性元素的发现与钪和锗的发现相比，能够为周期律提供更有力的确证。 精确的检验蕴涵的证实，会给受检理论提供令人信服的证据，大大增加理论的确证程度。根据有些理论命题，有时候人们还可以推出与科学共同体已经确认了的观察命题不同的