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1、1,科学思维与科学假说,第一节 科学理论发现的模式 第二节 形式思维方法 第三节 非形式思维方法 第四节 科学假说,2,第一节 科学理论发现的模式,科学理论发现的模式指的是科学定律、科学原理等科学理论形式的发现所采用的程序、推理方式或方法。 一、亚里士多德的归纳演绎模式 二、培根的归纳主义模式 三、笛卡尔的演绎主义发现模式 四、假说演绎模式 五、逆推（溯因）模式,3,一、亚里士多德的归纳演绎模式,亚里士多德是历史上最早系统研究科学发现模式的学者，他主张，科学研究应该从观察上升到一般原理，然后再返回到观察。从要解释的现象中归纳出解释性原理，然后再从包含这些原理的前提中，演绎出关于现象的陈述。 目
2、的论的模式使亚里士多德认为科学解释就是从关于某个事实的知识过渡到关于这个事实的原因的知识上。 在这一模式中亚里士多德着重讨论了两类归纳法：简单枚举法与直觉归纳法。,4,二、培根的归纳主义模式,R培根反对亚里士多德的模式，他提出几点批评： 在归纳阶段 1、培根要求用系统的实验而不是杂乱的资料收集，特别提到了科学仪器在搜集资料中的价值； 2、亚里士多德主义者过于匆忙地根据少量观察结果跳跃到最一般原理； 3、且简单枚举的归纳技术易导致假的结论。 在演绎阶段 1、培根认为亚氏并未给一些谓词如“吸引”、“发生”、“元素”、“重要”和“湿的”等谓词下一个恰当的定义； 2、而且亚里士多德及追随者过于强调从第
3、一原理演绎出推断，把科学归结为演绎逻辑。 3、培根认为演绎论证仅当它们的前提得到适当的归纳支持才具有科学价值。,5,培根认为“寻求和发现真理”的“真正的道路”是“从感觉与特殊事物把公里引申出来，然后不断地逐渐上升，最后才达到最普遍的原理。”他说：“在确定公里的时候，必须制定一种与一向所用的不同的归纳形式；这种形式不仅是要用来证明和发现（所谓）第一原理，并且也要用来证明和发现较低的公里、中间的公里，也就是说，要用来证明和发现一切公里。”,普遍公里,6,三、笛卡尔的演绎主义发现模式,对培根程序的倒转： 培根从不那么一般的关系逐渐归纳上升发现一般规律，然而笛卡尔却试图一开始从顶部，通过演绎程序尽可能
4、往下研究。 为保证金字塔顶端一般原理的确定性，笛卡尔系统怀疑先前所有被认为是真的判断。我思故我在。清楚又明晰地呈现在心中的任何观念必定是真的。,7,我思故我在,上帝的存在,世界的存在,所有清楚的明晰的观念是真的,形体的存在广延性,运动的守恒,空间充实论,直线惯性运动,涡旋运动,力阻力关系,所有作用通过接触,冲撞规则,8,笛卡尔科学哲学中经验的重要性,1、先验演绎的局限性 笛卡尔认识到，从直觉上不证自明的原理演绎在科学上只有有限的用途，它只能产生最一般的定律。这些定律使人们不能确定物理过程的进程。这需要观察和实验提供相关的信息。 2、假说在科学中的作用 从日常经验中获得的类比提出假说。他把行星运
5、动比作卷入漩涡中的一块软木的绕转，把光的反射比作网球在硬地上的反跳，把心脏的作用比作热在干草堆中产生。 3、实验确证 虽然笛卡尔口头承认实验确证的价值，认为实验有助于提出解释，但不是这些解释是否合适的试金石。,9,四、假说演绎模式,这一模式考虑到了假说的形成问题，并在一定的程度上体现了归纳和演绎模式的结合。其起源可追溯到19世纪中叶英国哲学家惠威尔（W.Whewell）所倡导的假设主义。之后，英国哲学家、逻辑学家杰文斯（W.S.Jevous）则将惠威尔的假设主义思想发展成为更明确的假说演绎模式。 假说演绎模式的程序是：先发明新概念，并将它用来综合事实而形成假说，再从假说中演绎出经验事实命题，最
6、后将这些命题与观察实验的结果相对照，即对假说进行检验和修改。,10,惠威尔的科学发现模式,现代科学的发展日益鲜明地显示了假说演绎模式的重大作用。爱因斯坦著名的图式，即是对惠威尔、杰文斯等人的假说演绎模式的进一步发展和具体化。 爱因斯坦解释：“（直接经验）是已知的。A是假设或者公理。由它们推出一定的结论来。从心理状态方面来说，A是以为基础的。但是在A同之间不存在任何必然的逻辑联系，而只有一个不是必然的直觉的（心理的）联系，它不是必然的，是可以改变的。由A通过逻辑道路推导出各个个别的结论S，S可以假定是正确的。S然后可以同联系起来（用实验验证）。这一步骤实际上也是属于超逻辑的（直觉的），因为S中出
7、现的概念同直接经验之间不存在必然的逻辑联系。”,爱因斯坦的思维同经验联系图式,12,五、逆推（溯因）模式,由美国哲学家皮尔斯（C.S.Peice）、汉森（N.R.Hanson）等人提出来的。皮尔斯认为科学研究有三个阶段，分别使用了三种不同的逻辑方法：通过逆推形式形成假说；通过演绎从假说中推出可检验的命题；用归纳和实验使假说合理化。 汉森进一步用自己的“观察渗透理论”阐明了皮尔斯的逆推模式，并从科学史上寻找到这一模式的历史根据，使这一模式在理论上更加充实、更具体化。汉森认为，观察与理论的关系有方向相反的两个方面，即一方面是理论通过“渗透”而影响观察；另一方面则从观察可以通过“提炼”而追溯出新的理
8、论。 理论 观察,渗透,逆推,13,汉森强调这个原理包含了他的两点基本思想：其一， 平时人们用旧理论框架去“渗透”已熟悉的观察对象，觉得理所当然如此。可是当人们碰到新事实而不能用旧理论框架去解释时，便会感到“令人惊奇”。这就预示客观上有某种新理论还未被人们所掌握。其二，这种新理论已“溶化”在新的观察事实之中，人们可以顺藤摸瓜，从新事实中“结晶”出那种已渗透于观察之中的新理论。 汉森还运用大量的科学发现的实际例子来说明逆推模式。如开普勒发现椭圆轨道定律。 汉森等人建立的逆推发现模式，以科学理论的可错性作为认识基础，吸收了假说演绎模式的合理成分，强调了假说形成中创造性思维的作用，揭示了观察和因果说
9、明中的理论渗透，并指出假说的最终标准是经验检验。因此，这个模式为当代许多科学家所接受。,14,第二节 形式思维方法,形式思维方法包括形式逻辑方法和数学方法。 一、归纳推理方法 二、演绎推理方法 三、类比推理方法 四、数学方法,15,一、归纳推理方法,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。 全称归纳法，即以全称命题的形式表述其归纳成果的一种归纳法。 完全归纳 全称归纳 简单枚举 不完全归纳 科学归纳 探明因果联系的归纳* 统计归纳 *此项的地位不很确定。,归纳,16,1、完全归纳法,完全归纳法是根据某类事物的全部对象的考察，而作出关于该类事物的一般性结论的推理方法。 例
10、如，化学中关于“所有零族元素都是惰性元素”的结论；“八大行星都绕太阳公转”的结论等。 完全归纳法的根据是充分的，因为它对每一个对象作了考察，抽取其共性，然后得出普遍性结论。但完全归纳法的创造性是极其有限的，并且这种方法只适用于被考察的对象不多的场合。,17,2、简单枚举,简单枚举归纳法即为从若干有限的单称命题集合的前提推出一个全称命题的结论。 逻辑格 例子 （1） 1具有性质P （1） 铁丝导电； （2） 2具有性质P （2） 铜丝导电； （n） n 具有性质P； （5） 铝丝导电； 凡皆有性质P。 凡金属皆导电。 例如天文学上著名的提丢斯-波德定律：,18,十八世纪，德国数学家提丢斯(Joh
11、annes Titius)提出一个公式，能十分精确地表示出各行星之间相对距离的数字关系。这个公式，在1772年由柏林天文台台长波德(Johann Bode)公布于众，被称为提丢斯-波德定律。 这个法则认为，行星轨道大小若用天文单位来计算，可以由下列经验公式表达： n=0.4+0.32n-2 其中n为行星序号，不过水星应取 。按这个公式，在n=5的地方缺一颗行星，后来发现了小行星带；木星和土星的n应分别为6和7；在n=8距离上发现了天王星；在约相当于n=9的距离上发现了海王星。20世纪30年代发现的冥王星距离按说应该是n=10，但实际上仍接近于n=9，很可能和它形成的情况有关。冥王星之外是否还有
12、真正相当于n=10的大行星，虽然一直引起人们的兴趣，但至今尚未有定论。,19,20,简单枚举这种不完全归纳法的优点在于，它能够给人们提供超出前提内容的超量信息，是一种重要的创造性探索工具。但它是一种可靠性程度较小的方法，前提真并不能保证结论一定真，这种推理具有一定的或然性。 例如有人根据硫酸（H2SO4）、硝酸（HNO3）、磷酸（H3PO4）都含有氧元素的例子，推出一切酸都含有氧的结论，但盐酸（HCL）、氢氟酸（HF）等却是不含氧的酸。,21,3、科学归纳,科学归纳推理是简单枚举归纳推理的发展。 科学归纳推理是根据对某类中部分对象及其属性之间的必然联系的认识，推出有关该类对象的一般性的结论。
13、例如，“凡金属加热体积就膨胀”这一结论的得出，是以根据加热于某些金属，金属就膨胀，而没有遇到矛盾的情况，那末这个结论就是简单枚举归纳推理的结论。但是当我们的研究继续深入，发现物体体积的大小取决于该物体分子之间距离的大小，而加热于金属时，就会引起金属分子之间的凝聚力减弱，相应的分子之间的距离就会增加，于是金属的体积便发生膨胀现象一旦我们认识了加热与金属体积膨胀之间的这种规律性、必然性或原因时，我们就会得出一个确实可靠的结论。“加热于金属物体，其体积都必然发生膨胀。”这时我们就是在运用科学归纳推理。,22,科学归纳与简单枚举的区别,科学归纳推理和简单枚举归纳推理，在形式上相似，但在实质上是有差别的
14、。 首先，科学归纳推理和简单枚举归纳推理的根据不同。科学归纳推理是以认识事物之间的必然联系为根据推出一般性的结论，而简单枚举归纳推理，则只是根据某属性对于某类中一些对象的不断重复而未遇到矛盾情况，从而做出结论。,23,其次，二者的结论性质不同。简单枚举归纳推理的结论是或然的；而科学归纳推理的结论，则是可靠的。 第三，对于简单枚举归纳推理来说，被概括的事实的数量越多就越能提高结论的可靠性；但对于科学归纳推理来说，事实的数量不起重要作用，因为它是以认识规律性、因果联系为根据，为数不多的几个典型事实，有时甚至是一个（例如解剖一个麻雀），只要是认识了事物的必然性、规律性就可以使我们进行概括，得出可靠的
15、结论。,24,4、探明因果联系的归纳法,主要是穆勒五法 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”（petitio 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。,25,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
16、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。 （1）求同法（the method of agreement）：如果现象A的发生，总是与现象a相关联，则A与a之间可能存在因果联系。,26,逻辑格： 有关因素 被考察对象 （1）A，B，C a （2）A，D，E a （3）A，F，G a A与a可能有因果联系 例子： （1）一米长（A）、木制的（B）、摆球质量0.5（C）的单摆的振动周期为a； （2）一米长（A）、铁制的（D）、摆球质量1（E）的单摆的振动周期为a； （3）一米长（A）、铜制的（F）、摆球质量1.5（G）的单摆的振动周期为a；
