科学假说的检验与科学理论的评价.（课堂PPT）

1、第第7 7章章 科学假说的检验科学假说的检验 和科学理论的评价和科学理论的评价7.1 7.1 科学假说的科学假说的特征与作用特征与作用7.2 7.2 科学假说的科学假说的检验检验7.3 7.3 科学理论的评价科学理论的评价7.4 7.4 科学与非科学的划界科学与非科学的划界关键词：关键词：科学假说及其检验科学假说及其检验1重点掌握的问题（重点掌握的问题（202202）1 1、科学、科学假设假设的的特征特征和和作用作用是什是什么？么？2 2、在科学假说的检验中、在科学假说的检验中证实、证实、确证与证伪确证与证伪之间的关系怎样？之间的关系怎样？3 3、证伪一个科学理论是一件非、证伪一个科学理论是一

2、件非常简单的事情吗？常简单的事情吗？25 5、如何看待逻辑实证主义关于、如何看待逻辑实证主义关于科学与非科学的划界？科学与非科学的划界？6 6、如何区别、如何区别科学科学与与伪伪科学？科学？37.1 7.1 科学假说的特征与作用科学假说的特征与作用1 1、什么是科学假说？、什么是科学假说？2 2、为什么要有科学假说？、为什么要有科学假说？45H H1 1：棍子弯曲现象是由于：棍子弯曲现象是由于光粒子光粒子通通过气水分界面时所发生的折射过气水分界面时所发生的折射H H2 2：棍子弯曲现象是棍子：棍子弯曲现象是棍子断裂断裂了了H H3 3：棍子弯曲现象是一种：棍子弯曲现象是一种幻觉幻觉H H4 4

3、：棍子弯曲现象是：棍子弯曲现象是上帝上帝对人类智对人类智力的考验力的考验61 1、什么是科学假说？、什么是科学假说？-所谓假说所谓假说(Hypothesis) ，可以看作，可以看作是对事物、现象及其是对事物、现象及其规律规律或或原因原因的一种的一种猜测性、试探性猜测性、试探性的说明或的说明或解释解释-猜测性：猜测性：当下尚未经验到当下尚未经验到，或原，或原则上不可经验到的则上不可经验到的超越经验超越经验的内的内容容7 科学假说：科学假说：- - 以一定的以一定的科学事实科学事实和和科学理论科学理论为为依据，对某一科学问题所做的依据，对某一科学问题所做的假假定性解释定性解释- - 原则上，科学中

4、任何需要经受原则上，科学中任何需要经受检检验验的陈述，都可称之为科学假说的陈述，都可称之为科学假说8科学假说的基本特征科学假说的基本特征-科学性科学性 以一定的科学背景知识、科学以一定的科学背景知识、科学事实为根据事实为根据-猜测性猜测性-可检验性可检验性-试探性试探性可修正的可修正的9科学假说与科幻有什么区别吗？科学假说与科幻有什么区别吗？10科幻科幻科幻的基本原则：科幻的基本原则： - - 遵循遵循物质同一性物质同一性原理原理 - - 具有符合一定具有符合一定逻辑的思维逻辑的思维开开拓精神拓精神 - - 超现实超现实的虚构的虚构11科学追求对科学追求对经验、事实经验、事实给出可给出可检验的

5、、系统性的、可检验的、系统性的、可解释性解释性原理原理科学需要提出科学需要提出解释性解释性原理，给原理，给出严格、精确的出严格、精确的解释性解释性论证论证 122 2、为什么要有科学假说？、为什么要有科学假说？为什么科学假说是为什么科学假说是自然科学理自然科学理论论发展的形式？发展的形式？-世界的复杂性、多样性世界的复杂性、多样性-科学认识过程的复杂性科学认识过程的复杂性 -科学假说在科学探索中具有科学假说在科学探索中具有重重要作用要作用 137.2 7.2 科学假说的检验科学假说的检验大胆假设，小心求证大胆假设，小心求证科学假说是如何得到检验？科学假说是如何得到检验？科学假说检验中需要注意的

6、科学假说检验中需要注意的问题？问题？14假说的检验步骤假说的检验步骤1 1、推导推导检验蕴涵检验蕴涵2 2、设计科学、设计科学实验实验检查假说的检检查假说的检验蕴涵验蕴涵3 3、做出检验、做出检验论证论证，看看观察事，看看观察事实是否构成对假说的支持实是否构成对假说的支持15什么是假说的检验蕴涵什么是假说的检验蕴涵？从科学假说中推导出的从科学假说中推导出的待待检验的检验的可观察事实可观察事实的陈述的陈述例如，从广义相对论中推出的几例如，从广义相对论中推出的几个可观察的事实陈述：水星近日个可观察的事实陈述：水星近日点的进动，光线在引力场中的弯点的进动，光线在引力场中的弯曲，光线的引力红移曲，光线

7、的引力红移 16由相对论推导出的检验蕴涵由相对论推导出的检验蕴涵: 光线在引力场中会弯曲，当恒星光线经光线在引力场中会弯曲，当恒星光线经过太阳附近会发生偏转，偏转角为过太阳附近会发生偏转，偏转角为1.75 对检验蕴涵的检验对检验蕴涵的检验： 1915年年5月月29日，由爱丁顿率领的观日，由爱丁顿率领的观测队和另一观测队分别在西非和巴西测队和另一观测队分别在西非和巴西进行日蚀观察，观测结果与该检验蕴进行日蚀观察，观测结果与该检验蕴涵基本相符涵基本相符17对科学假说检验的反思对科学假说检验的反思科学假说的检验蕴涵与观察事实科学假说的检验蕴涵与观察事实相符相符时，科学假说是否为时，科学假说是否为必然

8、为必然为真真？科学假说的检验蕴涵与观察事实科学假说的检验蕴涵与观察事实不相符不相符时，科学假说是否时，科学假说是否必然为必然为假？假？18科学假说的证实科学假说的证实 H IH I （如果如果H H真，则有真，则有I I ) ) I I （I I为真为真） H H （所以所以H H为真为真）19确证的困难确证的困难1 1、从推理形式上来看、从推理形式上来看 肯定后件的推理，在演绎上肯定后件的推理，在演绎上是无效的是无效的20如果某所大学在北京，则该所如果某所大学在北京，则该所大学在中国大学在中国这所大学（华工）确在中国这所大学（华工）确在中国所以华工在北京所以华工在北京21 北京大学毕业的学生

9、语言表达能力北京大学毕业的学生语言表达能力都比较强，章子羽具有很强的语都比较强，章子羽具有很强的语言表达能力，因此：言表达能力，因此： 章子羽章子羽可能是可能是北京大学毕业的学生北京大学毕业的学生22确证的困难确证的困难2 2、存在、存在替代性替代性假说或假说或竞争竞争的假说的假说 H IH I H H I I如果存在替代性假说，如如果存在替代性假说，如H H,而且而且 H H I, I,那么，应选择哪个假说呢？那么，应选择哪个假说呢？谁更可信？谁更可信？23解决方案：解决方案：引入假说的先验概率引入假说的先验概率（H/k)H/k) 它不依确证证据的数量与质量为转它不依确证证据的数量与质量为转

10、移，它移，它逻辑上逻辑上独立于假说的检验，独立于假说的检验，与检验无关，并可以在验前或验与检验无关，并可以在验前或验后派给假说的一个数值后派给假说的一个数值24假说确证检验的逻辑结构假说确证检验的逻辑结构前提：前提：1、某个假说具有不可忽略的先验、某个假说具有不可忽略的先验概率，概率，P(H/k)02、如果这个假说为真，则其检验、如果这个假说为真，则其检验蕴涵为真，蕴涵为真，H I253、检验蕴涵为真，即、检验蕴涵为真，即 I4、有同样证据的其它假说、有同样证据的其它假说H的先验概率低于的先验概率低于H，即，即 P(H/k) P(H/k)26结论：结论：5、这个假说最为可靠，即、这个假说最为可

11、靠，即H 最可信最可信27科学假说的检验蕴涵与观察事实科学假说的检验蕴涵与观察事实相符时，假说只是得到了经验证相符时，假说只是得到了经验证据据对过去的确证而非完全的证实对过去的确证而非完全的证实假说的确证可以看作是假说的检假说的确证可以看作是假说的检验蕴涵作为验蕴涵作为一个证据在一定程度一个证据在一定程度上支持和确认了这个假说上支持和确认了这个假说，而并，而并不意味着假说必然为真不意味着假说必然为真28 lim lim 科学假说科学假说科学理论科学理论确证度确证度无穷大无穷大29科学假说的证伪科学假说的证伪H IH I （如果如果H H真，则有真，则有I I ) ) I I （观察实验结果证伪

12、（观察实验结果证伪I I） H H （所以（所以H H为假）为假）30证伪在假说检验中的作用证伪在假说检验中的作用从推理的形式上看从推理的形式上看 通过否定后件从而否定前件，在通过否定后件从而否定前件，在演演绎绎上是上是有效有效的，比确证具有更优的，比确证具有更优越的地位和更强的确定性越的地位和更强的确定性31一个经验证据的反例是否可以一个经验证据的反例是否可以完全决定性完全决定性地推翻一个理论？地推翻一个理论？32证伪的困难证伪的困难存在不可以证伪的命题存在不可以证伪的命题观察的可错性观察的可错性使证伪发生困难使证伪发生困难辅助假说辅助假说的作用使证伪过程复杂的作用使证伪过程复杂化化33不可

13、以证伪的命题不可以证伪的命题: 永真命题，如永真命题，如 “2 + 2 = 42 + 2 = 4 ” 重言式，如重言式，如 “ p p” 存在命题：存在命题： 如如 “存在着一只天鹅，它不是存在着一只天鹅，它不是白的白的”34辅助性假说辅助性假说如果下雪，则路面就会结冰如果下雪，则路面就会结冰路面没有结冰路面没有结冰所以所以 没有下雪没有下雪35 ( H A1 A2 Am) I I ( H A1 A2 Am )36H: H: 牛顿三大力学方程与引力定律牛顿三大力学方程与引力定律A: A: 太阳系现有行星运动的初始条件太阳系现有行星运动的初始条件和边界条件和边界条件I:I:天王星运动轨道天王星运

14、动轨道出现反例，不能出现反例，不能够解释够解释37 L: L: 广义相对论与引力方程广义相对论与引力方程 C: C: 太阳系现有行星运动的初始太阳系现有行星运动的初始条件和边界条件条件和边界条件 E: E: 水星运动轨道水星运动轨道38特设性特设性假说（假说（ad hoc hypothesis) 特意设计出来，只是为了使一个理特意设计出来，只是为了使一个理论性假说免受证伪威胁而论性假说免受证伪威胁而并不能并不能推导出新的检验蕴涵推导出新的检验蕴涵的辅助性假的辅助性假说说39人们用人们用“自然界惧怕真空自然界惧怕真空” 来解释来解释抽水泵的作用抽水泵的作用当发现抽水泵的水柱不能高于当发现抽水泵的

15、水柱不能高于34英英尺时，人们补充一个特意设计的辅尺时，人们补充一个特意设计的辅助假说来包住上述假说助假说来包住上述假说“惧怕惧怕真空是一种力，而且它惧怕到一定真空是一种力，而且它惧怕到一定的程度的程度”40证伪并不是简单的过程证伪并不是简单的过程科学假说的检验蕴涵与观察事实科学假说的检验蕴涵与观察事实不相符时，科学假说是否必然为不相符时，科学假说是否必然为假？假？回答：不能回答：不能唯一地唯一地得出假说被证伪得出假说被证伪了的结论，有可能是因为由了的结论，有可能是因为由辅助辅助性假设性假设或观察实验的错误造成或观察实验的错误造成41几个基本概念几个基本概念证实（证实（confirmation

16、confirmation）确证（确证（corroboration)corroboration)证伪证伪 (falsification)(falsification)42“经验经验”与与“理论理论”关系的小结关系的小结科学假说的检验蕴涵与观察事实科学假说的检验蕴涵与观察事实相符相符时，并时，并不不意味着假说意味着假说必然必然为为真真科学假说的检验蕴涵与观察事实科学假说的检验蕴涵与观察事实不相符不相符时，不能时，不能唯一地唯一地得出假说得出假说被证伪了的结论被证伪了的结论43当科学的理论面对经验证据的当科学的理论面对经验证据的支持或反驳的时候，都不能够支持或反驳的时候，都不能够说经验证据证实或推翻

17、了这一说经验证据证实或推翻了这一科学的理论，换言之，科学的理论，换言之，经验经验证证据对于科学据对于科学理论理论来来说是不完全说是不完全决定的决定的447.3 7.3 科学理论的评价科学理论的评价一、科学理论的评价标准一、科学理论的评价标准二、科学理论的基本特征二、科学理论的基本特征 45科学理论的评价标准科学理论的评价标准1 1、科学理论的科学理论的经验证据经验证据标准标准 一方面：一方面： 一个得到经验事实支持一个得到经验事实支持的假说，在一定程度上具有了的假说，在一定程度上具有了一一定定的可接受性的可接受性 （科学与非科学在方法上的区分）（科学与非科学在方法上的区分） 46 另一方面：如

18、果经验证据与已另一方面：如果经验证据与已有的理论背景之间产生矛盾，有的理论背景之间产生矛盾，得不到总体经验背景的支持，得不到总体经验背景的支持，即使就其自身而言具有相对独即使就其自身而言具有相对独立的可接受性，那么也会影响立的可接受性，那么也会影响对它的评价对它的评价472 2、科学理论的、科学理论的功能功能标准标准 1 1、 解释解释 2 2、 预言预言（科学是追求对经验事实给出解释性（科学是追求对经验事实给出解释性原理的学科原理的学科科学与常识区分）科学与常识区分）483 3、理论的结构标准、理论的结构标准 简单性简单性 逻辑自洽性逻辑自洽性4 4、理论与背景知识的、理论与背景知识的协调性

19、协调性标标准准5 5、审美标准、审美标准49科学理论的基本特征科学理论的基本特征-真理性真理性-逻辑性逻辑性-统一性统一性-简单性简单性507.4 7.4 科学与非科学的划界科学与非科学的划界一、科学哲学中关于划界问题一、科学哲学中关于划界问题的争论的争论 二、科学与伪科学的对立二、科学与伪科学的对立三、科学与宗教三、科学与宗教51什么是划界问题？什么是划界问题？ The problem of demarcation is to distinguish science from nonscientific disciplines that also purport to make true c

20、laims about the world. Various criteria have been proposed by philosophers of science, including that science, unlike non-science, (1) is empirical, (2) seeks certainty, (3) proceeds by the use of a scientific method, (4) describes the observable world, not an unobservable one, and (5) is cumulative

21、 and progressive. Peter AchinsteinRoutledge Encyclopedia of Philosophy 划界问题划界问题：指如何将科学与非科学区分开来的问题。这之所以成为问题，原因在于那些非科学也企图做出关于世界的真主张（真命题）。52一、科学哲学中关于一、科学哲学中关于 划界问题的争论划界问题的争论1 1、逻辑经验论的、逻辑经验论的意义意义标准标准2 2、证伪主义的、证伪主义的可证伪性可证伪性标准标准3 3、历史主义的、历史主义的相对相对标准标准 531 1、逻辑经验论的意义标准、逻辑经验论的意义标准 意义标准意义标准 可证实原则可证实原则 经验命题的可

22、证实原则：原则上可以经验命题的可证实原则：原则上可以根据（根据（感觉知觉）经验感觉知觉）经验加以证实加以证实54“如果我们手里拿着任何一本书，例如关如果我们手里拿着任何一本书，例如关于神学或者关于形而上学，我们就可以于神学或者关于形而上学，我们就可以问一下：它含有任何关于量和数的问一下：它含有任何关于量和数的抽象抽象推理推理么？没有。它含有任何关于事实和么？没有。它含有任何关于事实和存在的存在的经验经验推理么？没有。那么就可以推理么？没有。那么就可以把它付之一炬，因为除了诡辩和幻觉之把它付之一炬，因为除了诡辩和幻觉之外，它一无所有外，它一无所有” 。休谟，休谟，人类理解研究人类理解研究55有意

23、义有意义-与感性经验关联与感性经验关联-并且能够知道它应用于经验并且能够知道它应用于经验的方法，或证实它为真的方的方法，或证实它为真的方法法56What is outside?逻辑经验主义逻辑经验主义海德格尔海德格尔Rain is outsideNothing is outsideWhat about the rain?What about this nothing?We seek/find/know the rainWe seek/find/know the nothingRain rainsNothing nothings57意义标准意义标准 如果一个命题能用如果一个命题能用逻辑逻辑分析分

24、析的方法加以证明，或用的方法加以证明，或用经验事经验事实实加以证实，那么这个命题就加以证实，那么这个命题就具有具有认知意义认知意义，反之就没有意，反之就没有意义义 “意义就是可证实意义就是可证实”58“曹操是个质数曹操是个质数”“X X 是一个动物是一个动物”“X X 是上帝是上帝” “单身汉是未婚的单身汉是未婚的”59可证实性原则可证实性原则原则上可证实原则上可证实 可确证可确证 证实的经验可能性证实的经验可能性 证实的逻辑可能性证实的逻辑可能性 602 2、证伪主义的可证伪性标准、证伪主义的可证伪性标准地心说取代了日心说地心说取代了日心说燃烧的氧化学说取代了燃素说燃烧的氧化学说取代了燃素说

25、爱因斯坦的广义相对论表明了牛顿爱因斯坦的广义相对论表明了牛顿力学体系局限性力学体系局限性. .我们永远也无法知道科学的哪一部分我们永远也无法知道科学的哪一部分将被修改将被修改612 2、可证伪性标准、可证伪性标准 科学之所以为科科学之所以为科学，不在于它是学，不在于它是否是真理、是否否是真理、是否可以被证实，而可以被证实，而在于它在于它是否可错、是否可错、是否可被证伪是否可被证伪、是否能够积极面是否能够积极面对相反证据对相反证据62科学与非科学的区别就在于它们科学与非科学的区别就在于它们是否具有是否具有可证伪性可证伪性（falsificabitity)任何理论或命题，凡在任何理论或命题，凡在逻

26、辑逻辑上可上可证伪的（可反驳的），并在证伪的（可反驳的），并在经验经验上证实了这种证伪性的，便是科上证实了这种证伪性的，便是科学的，否则便是非科学的。学的，否则便是非科学的。 63可证伪性被证伪可证伪性被证伪对于某个命题、假说、理论而对于某个命题、假说、理论而言，如果有与这个命题言，如果有与这个命题相反的相反的观察陈述存在观察陈述存在，我们就说这个，我们就说这个命题具有命题具有可证伪性可证伪性如果在如果在经验上经验上找到反例，那么找到反例，那么就说这一命题就说这一命题被被证伪了证伪了64 - - 凡星期三都不下雨凡星期三都不下雨 - - 星期三下雨或不下雨星期三下雨或不下雨 - - 所有的物体

27、受热都膨胀所有的物体受热都膨胀 - - 地球上的自由物体会垂直落地球上的自由物体会垂直落下下 65假说的假说的可证伪度可证伪度不仅是假说不仅是假说经经验验内容的量度，而且是假说的内容的量度，而且是假说的普普遍性、精确性、逻辑力遍性、精确性、逻辑力（解释力（解释力和预言力）的量度和预言力）的量度66 1 所有行星沿椭圆轨道运行所有行星沿椭圆轨道运行 1火星沿椭圆轨道运行火星沿椭圆轨道运行 1 行星绕椭圆轨道运行行星绕椭圆轨道运行 1行星绕闭合回路运行行星绕闭合回路运行673 3、历史主义的相对标准、历史主义的相对标准经验经验的方法和检验不能够作为的方法和检验不能够作为科学划界的惟一标准，不存在科

28、学划界的惟一标准，不存在着科学划界的绝对的标准着科学划界的绝对的标准科学划界的标准是科学划界的标准是相对相对的，多的，多元的，包含了元的，包含了社会社会，心理，历心理，历史史等因素等因素68 库恩观点的核心概念：库恩观点的核心概念： - - 范式范式：不可还原为逻辑的元：不可还原为逻辑的元素，划分前科学与科学的划界素，划分前科学与科学的划界标准标准 - - 科学共同体科学共同体 - - 科学革命，不可通约性科学革命，不可通约性 69库恩的科学革命模式库恩的科学革命模式 科学发展是科学发展是累积式的常规科累积式的常规科学学与与突变式的科学革命突变式的科学革命相交互相交互的过程的过程 前科学前科学

29、 常规科学常规科学 危机危机 革命革命 新的常规科学新的常规科学 新的危机新的危机 70消解划界问题消解划界问题 费耶阿本德的费耶阿本德的“怎么都行怎么都行”（anything goes) )相对主义的相对主义的划界方法划界方法 - - 否定存在客观的科学方法否定存在客观的科学方法 - - 否定科学与非科学之间人为否定科学与非科学之间人为的、绝对的划分的、绝对的划分71二、科学与伪科学的对立二、科学与伪科学的对立什么是伪科学？什么是伪科学？ 什么是什么是“伪伪”？ 伪科学伪科学前科学的前科学的认识？认识？ 伪科学认识上的伪科学认识上的不充分、不充分、不正确不正确？72中医中医是不是是不是科学科

30、学？73中医是不是科学？中医是不是科学？科学的标准是什么？科学的标准是什么？有效有效能否作为支持中医是科学的能否作为支持中医是科学的充分论据？充分论据？中医的理论体系中医的理论体系是否具有科学性是否具有科学性？-中医是否需要打上中医是否需要打上“科学科学”的标的标签？签？74 这这30 30 年来年来, ,有一名词在国内几乎做到了有一名词在国内几乎做到了无上至尊的地位无上至尊的地位; ;无论懂与不懂的人无论懂与不懂的人, ,无论守旧和维新的人无论守旧和维新的人, ,都不敢公然地对都不敢公然地对外表示轻视或戏侮的态度外表示轻视或戏侮的态度, ,那个名词就那个名词就是是科学科学。这样几乎全国一致的

31、崇。这样几乎全国一致的崇信信, ,究竟有无价值究竟有无价值, ,那是另一问题那是另一问题, , 我我们至少可以说们至少可以说, ,自从中国讲变法维新以自从中国讲变法维新以来来, ,没有一个自命为新人物的人敢公然没有一个自命为新人物的人敢公然毁谤毁谤科学科学的的胡适胡适75传统科学划界的逻辑形式传统科学划界的逻辑形式理想化的划界标准采取的形式：理想化的划界标准采取的形式： X X 是科学是科学当且仅当当且仅当 C C。 此处，此处，X X是一个理论，命题或领域，是一个理论，命题或领域，而而C C则是则是X X 科学的科学的充要充要条件。条件。多元标准的处理：多元标准的处理： 不从不从充要充要条件刻画概念的意义，而条件刻画概念的意义，而从从概念的典型概念的典型来理解概念来理解概念76相似性相似性123412345图图1 1：维特根斯坦：维特根斯坦的家族类似表达的家族类似表达图图2 2：认知心理学：认知心理学的相似性表达的相似性表达77科学科学伪科学伪科学1 1、