第九章 从科学假说到科学理论1科学假说和理论从观察实验中获得的科学事实，只反映了事物外部的、表面的联系，这对于科学研究的最终目标来说是远远不够的为此，必须使认识由现象深入到本质，使反映事物现象的经验知识上升为反映事物本质的理论知识而科学假说则是通往科学理论的必由之路2科学假说和理论第一节第一节 科学假说的特点和作用科学假说的特点和作用一、科学假说的含义及作用一、科学假说的含义及作用1、假说的含义、类型和特点科学假说是根据已知的科学事实和科学 原理对待解的科学问题所作出的一种假定 性或试探性的解决方案，是有待进一步检 验的科学知识3科学假说和理论科学假说的基本特点：科学性和假定性首先，科学假说有一定的科学根据它的提出是以一定的科学事实或科学理论为依据的，并且它的论断能在实践中被检验，因而它与迷信、神话之类的臆测根本不同其次，科学假说带有推测和假定的性质，有待于实践检验和理论论证科学假说是在证据不充分的情况下，对事物的未知现象或本质所作的推测，它是未经实践检验，因而科学假说是否符合客观实际，尚需进一步查明4科学假说和理论试判断下列假说是否科学假说？试判断下列假说是否科学假说？1、托勒密关于宇宙是以地球为中心的假说，即“地心说”。
2、牛顿关于太阳系起源的“神的第一推动力”假说5科学假说和理论科学假说有三种主要类型：（1）事实型假说它是对未知自然现象的推 测和预言，一般用单称陈述表达如科学史上关 于电磁波、正电子、中微子存在的预言2）规律型假说它是对事物某方面本质和 规律的假定性说明，一般用全称陈述表达如“ 哈勃定律”3）理论型假说，它是关于事物本质的相对 全面而系统的假定性说明，在逻辑构造上与科学 理论相同任何科学理论在其真理性尚未证实之 前都是假说6科学假说和理论2、科学假说的作用其一，科学假说是通向科学理论的桥梁科学假说是自然科学理论思维的一种重要形式，是通往真理的必经之路恩格斯曾经精辟地指出：“只要自 然科学在思维着，它的发展形式就是假说其二，科学假说是激发创造性思维的媒介正如恩格斯所说：“如果人们要等待建立起定律的材料纯粹化起来，那么这就是在此以前要把运用思维的研究停顿下来，而定律也就因此永远不会出现7科学假说和理论其三，科学假说为科学研究指明方向假说不仅能对研究工作起一定的组织作用，使科学家们沿着一定的方向和目标探索，在一定时期内集中力量向 某一方面进军，而且还能对新的观察、实验提供指导其四，不同科学假说的争论有利于科学认识的 发展。
不同假说往往是从不同的侧面对客观事物本质和规律的探索，它们之间的争论，有助于揭露矛盾、启发思考、相互补充，有利于更全面、更深刻地揭示事物的本质8科学假说和理论事例： 1844-1848年，维也纳综合医院泽梅尔魏斯(Lgnaz Semmelweis)，第一产科的医生该 院有二个妇产科，当时有不少产妇在该院死于产褥热第一产科死亡率 第二产科死亡率 1844年 8.6％(分娩3137位,死亡260位) 2.3％ 1845年 6.8％ 2.0％ 1846年 11.4％ 2.7％ 1848年 1.27％ 1.33％9科学假说和理论问题：为什么第一产科的死亡率高于第二产科? 假说:1. “疫气的影响”2. “第一产科病员过于拥挤”3. 病员的护理和膳食方面的差别4. 产妇分娩的态势5. 心理上的原因6. 学生的粗鲁1846年）7. “尸体物质”1847年）10科学假说和理论二、提出科学假说的方法论原则二、提出科学假说的方法论原则科学假说的提出和形成具有高度的创造性，不存在 普遍适用的固定的模式，但却有某些启发性的方法论原 则，其中主要有以下四点：1、解释性原则一般来说，科学假说不应当同已知的事实相矛盾， 假说不仅能解释个别事实，而且能解释一系列相关的事 实。
科学假说的提出在总体上必须依赖于已知事实，尤 其应与已被很好检验过的事实相符合假说能否被接受 ，在很大程度上取决于它能否从已知事实中得到强有力 的支持11科学假说和理论2、对应性原则或相容性原则科学假说不应与经过严格检验的科学理论相矛盾，而应与已知科学理论在它适用范围内一致、对应或相容在提出新假说以取代旧理论时，它应继承旧理论中被实践检验过的正确内容，并把旧理论作为特例或极限形式包含进来相对论对牛顿力学是如此，非平衡热力学对经典热力学也是如此12科学假说和理论3、可检验性原则提出的假说必须是原则上能够被实践检验的，任何不能用观察、实验加以检验的假说，都不是科 学假说可检验性原则是提出假说时所应遵循的根 本原则因为，当新假说同原有的科学知识发生冲突时，最终判定它们真伪的标准只能是实践假说可以提 出当时看来是异乎寻常的结论，但必须包含可为实 践检验的推论13科学假说和理论例如：“大海起风浪是由于海神发怒了”、“物体吸引是由于它们相爱”、“自然界害怕真空”、“凡有生命力的物质，就能生长”、用阴阳来说明事物的变化等上述假说由于均不具有可检验性，因此，都不是科学假说14科学假说和理论4、简单性原则假说在逻辑上应该简单，应以尽可能少的原理或基本假定为前提，来解释一定领域内所有的已知事实。
简单性原则之所以能作为提出假说的启发性原则，是因为它反映了物质世界统一性的方法论要求在现代科学中，简单性原则就是要求在假说体系中所包含的彼此独立的假定或公理最少正如爱因斯坦指出的，科学的伟大目标，就是“要从尽可能少的假说或公理出发，通过逻辑的演绎，概括尽可能多的经验事实15科学假说和理论第二节第二节 建构科学理论建构科学理论一、科学假说的检验一、科学假说的检验1、科学假说检验的必要性科学假说由于具有科学性和假定性的特点，向科学理论的转化就要经受检验假说被检验为具有客观真理性 ，它就具备了合理地被人们承认和接受为科学理论的条 件；相反，假说经过检验被证明是谬误，人们也就有抛 弃它的理由因此，检验是科学假说向理论过渡的一个 极为重要的、必不可少的环节16科学假说和理论科学家并没有什么灵丹妙药，以保证他们最初提出假说的时候，所依据的经验事实一定完全正确，也不能保证他们任何一次理论概括都不出差错然而，科学之所以成为科学，就在于它找到了一套有效的方法，可以一步步排除认识过程中经验材料不充分及理论概括不科学所带来的偏差这就是科学假说的检验机制它的运用保证了即使我们从不完备的经验材料和不正确的假说出发，也可以一步步做到使材料变得完备，并使假说上升为正确的理论。
17科学假说和理论2、实践检验与逻辑分析实践活动是检验科学假说的基础，逻辑分析则是检验科学假说必不可少的辅助手段实践检验离不开必要的逻辑分析，它是实践检验有机的组成部分实践得出的结论是否可靠、被检验的假说是否有逻辑矛盾和可供检验的推论、实践提供的证据在何种意 义上证实或否证了被检验假说等，这些只有通过逻辑 分析才能明确18科学假说和理论3、科学假说检验复杂性的逻辑分析（1）关于实践结论的可靠性问题2）假说是否有可供检验的推论3）假说是否有逻辑矛盾从逻辑上看，一个有逻辑矛盾的假说是没有必要作实践检验的4）事实型假说的检验从逻辑上看，事实型假说能够被严格的证实，但不能被严格的否证19科学假说和理论（5）规律型假说的检验以逻辑的观点看，规律型假说可被严格的否证，但不能被严格的证实6）理论型假说的检验理论型假说的基本假定往往有若干个全称陈述组成，它的推论一般要引入许多辅助性的假说，所以，即使假说在整体上被证伪了，可能仅仅是它的某一基本假定有误，也可能基本假定倒是正确的，只是辅助性假说有误这样，只要对假说的内容作适当的调整和修改，它就可能应付“反例”的挑战，避免证伪20科学假说和理论事例1：科学史上关于天王星、海王星和冥王星运行轨道的检验。
事例2：拉卡托斯虚构的关于火神星的检验 21科学假说和理论普朗克原理 普朗克说：“一个新的科学真理并不是靠使它的对手信服并使他们领悟而获胜的，不如说是因为它的对手终 于死了，而熟悉这个真理的新的一代成长起来了达尔文说：“我根本不期望使有经验的博物学家们信服，他们的脑子装满了一大堆长期以来从与我的观点直 接对立的观点去看的事实……但我满怀信心地展望未 来──年轻的新兴的博物学家，他们将能没有偏见地看到 这个问题的两方面22科学假说和理论二、科学理论的结构二、科学理论的结构一般说来，一个科学假说如果能被实践不断地确证，在它适用范围内未遇反例，那么，人们就有理由承认和接受它为科学理论科学假说是未被实践证实的理论方案，而科学理论则是被实践证明了的科学假说，在它被实践证实的那个界限内是真实的知识23科学假说和理论1、科学理论的主要组成要素基本概念它是研究对象基本属性在思维中的反映，是整个理论的概念系统中作为逻辑出发点 的概念任何学科都有自己专有的一套科学概念基本原理联系基本概念的判断就是基本原理，它是科学研究对象的基本规律的反映，是科学理论赖以建立的基础如牛顿力学的三条运动定律和万有引力定律24科学假说和理论逻辑推论。
它是科学理论中由基本原理演绎推导出来的结论，执行着理论的解释和预言功能例如，狭义相对论中引伸出来的钟慢、尺缩效应、质能关系式等科学推论往往数目庞大，纵横交错，丰富多彩理论的大部分内容是由其推论部分组成的25科学假说和理论2、科学理论的逻辑结构理论的逻辑结构是指理论的各要素（概念、原理和推 论）在逻辑方面的相互联系不同的逻辑结构形成了表述理论 的不同方法：（1）公理化方法公理化方法常常被认为是表述科学理论最完美、最典范的方法爱因斯坦说：“我们推崇古代希腊是西方科学的摇 篮在那里，世界第一次目睹了一个逻辑体系的奇迹， 这个逻辑体系如此精密地一步一步推进，以致它的每一 个命题都是绝对不容置疑的──我这里说的就是欧几里 得几何学推理的这种可赞叹的胜利，使人类智慧获得 了为取得以后的成功所必需的信心26科学假说和理论欧几里得几何学体系是第一个古典的公理化体系欧几里得在《几何原本》中以23个定义、5条公设和5条公理为出发点，推演出467个数学命题，将古代关于几何学的知识系统化为一个逻辑上完美、严密的体系《几何原本》不仅奠定了几何学的基础，而且提供了公理化方法的范例（虽然从现在看并不严格），对以后科学理论的发展产生了深远的影响。
27科学假说和理论公理化方法的具体做法是：从某一对象域的命题集中选择一部分命题作为公理，然后利用纯逻辑推理规则，从选择的命题即公理中推演出其余一切命题（定理）公理系统中的所有概念，除了尽可能少的无定义的原始概念（基本概念）之外，都要通过明确的定义引入此外，对于所选择的公理集还要满足某些元理论标准，如无矛盾性、独立性和完备性等28科学假说和理论（2）假设——演绎方法3）模型发生方法例如，人体组织学，其理论的展开是从细胞到组织、从组织到器官，再从器官到系统，存在结构上的发生关 系，这不仅反映在各个对象的定义方面，而且反映在理 论内容的组织和概念的推演方面值得一提的是，马克思的《资本论》被认为是以模型发生方法表述理论体系的不可多得的典范29科学假说和理论简单商品 生产模型产业资本商业资本 金融资本 土地等价值规律 剩余价值规律 平均利润率++30科学假说和理论（4）分类方法等逻辑结构属于科学理论的形式方面，而不属于 科学理论的内容方面形式与内容应当统一，并且 形式服从内容在自然科学中，存在以演绎为主要 特征的科学理论，如热力学、量子力学和相对论等 ；又存在以演绎和归纳相结合为特征的理论，这类 理论的推理中除了基本原理外，经验定理也起着重 要作用，如化学中的许多分支理论，还存在着以分 类为主要特征的理论，如动物生理学、普通动物学 等。