自然辩证法概论第8章 获取科学事实的途径与方法

1、第八章获取科学事实的途径与方法1 科学事实是作出更为普遍的科学发现的经验根底，也是验证它们真理性的依据。任何一项科学研究，从选题到提出假说，从验证假说直至通过理性思考上升为科学理论，都需要以科学事实为依据，因此，获取科学事实是任何科学研究必须经过的重要阶段。2第一节 科学事实及其作用一、科学事实的含义及特征 所谓科学事实，是指人们对科学实践中所观察到的客观存在的事件、现象和过程的真实的描述。科学事实的根本特点就是可靠性和根底性。 著名生理学家巴甫洛夫说得好：“鸟的翅膀无论多么完善，如果不依靠空气的支持，就不能使鸟体上升。事实就是科学家的空气。没有事实，你们就永远不能飞腾起来；没有事实，你们的理

2、论就是枉费心机。巴甫洛夫用形象地比喻，简单而深刻地说明了科学事实的重要性。3 科学事实与客观事实的区别。 客观事实是指客观世界的现象、事件和过程。从认识论上看，客观事实是第一性的，与哲学上的客观实在概念同义。客观事实不存在正确与否的问题，它只是存在而已。 科学事实是对客观事实的真实描述、正确的判断，它是第二性的。没有客观事实，没有认识的对象，就不可能有科学事实。客观事实转化为科学事实的过程，也就是科技工作者获取科学事实的过程。4 科学事实与经验事实的区别。 经验事实是指用某种语言或文字对观察的客观事实所做出的陈述和判断。首先，科学事实应该是经验事实。这不仅指其内容应该与经验有关，而且是指它的获

3、取方式应该与经验、实践有关。科学事实应该是通过观察和实验获得的知识，而不仅仅是通过逻辑推论或大胆猜测获得的知识。其次，科学事实与科学理论有相关性，科学事实不仅带有经验的性质，而且还有理论的性质。5 例如，将某一有机物放置于灼烧管内，以火焰加热使其燃烧，如果人们仅就其感觉到的现象作出报告，如看到了蓝色的火焰、闻到了焦味等，这样的报告还算不上什么科学事实。如果上述现象发生在化学分析试验中，那么得出的科学事实就会与化合物的性质、结构和组成的知识有关。此时，化学实验报告可能会得出如下事实：蓝色的火焰代表有机物含有氧，焦味表示有机物可能是糖或蛋白质。6 由此可知，科学事实不仅仅是经验的，而且与理论的解释

4、不可分割地结合在一起的。因此，在一定意义上也可以说，是理论的解释告诉我们发现了什么事实。7二、科学事实在科研中的作用 科学事实在科学认识中的作用主要表现为： 1、重大科学事实的发现本身就是一种科学发现。 2、科学事实为科学规律和科学理论的发现提供了启示和支持，成为其它更普遍发现的根底。 3、科学事实是推动科学理论开展的必不可少的条件。8第二节 获取科学事实的根本方法 获取科学事实一般有两种途径，一是查阅科技文献，二是通过科学实践，直接获得关于研究对象的感性认识。应该说，后者是获取科学事实的根本方法，因为，科技文献所报道的科学事实，归根到底也是来自人们的感性认识活动。 根据研究对象是否受到控制，

5、可将获取科学事实的感性认识方法分为两类：观察和实验。此外，根据研究对象是原型还是模型，可将实验进一步区分为一般实验和模拟实验。9 一、科学观察方法 1、科学观察的特点及原那么 1科学观察的含义 科学观察方法简称科学观察，是人们有目的、有方案地通过自身感官或借助科学仪器，对自然发生条件下的研究对象进行考察，以获得可事实的一种感性活动方法。它是人们获取经验知识的根本手段之一。102科学观察的特点 科学观察的第一个特点，在于它是有目的、有方案的感性认识活动。 科学观察的第二个特点，在于它是在自然发生条件下进行的。人们进行科学观察时，对观察的现象和过程不加以任何控制和变革，而只是对它们在自然状态下所呈

6、现的情况进行考察。这一特点，使观察方法区别于实验方法。113科学观察的原那么 为了提高科学观察的效率和准确性，观察者应当遵循以下根本原那么。 第一，客观性原那么。要求观察者按研究对象的本来面目去观察它和反映它。也就是要做到一切从实际出发，实事求是。 第二，全面性原那么。要求观察者尽可能地观察研究对象的各个方面、各种因素、各种关系和各种规定，力求获得丰富而完整的科学事实，客观地反映事物的全貌。12 第三，典型性原那么。由于事物的复杂性和各种条件的限制，要毫无遗漏地观察到对象的一切方面、一切过程是很难办到的，有时也是不必要的。因此，观察者要注意选择能够反映同类特点及其规律而且便于观察的具有代表性的

7、对象就是非常必要的。 以上这些原那么也同样适用于科学实验。13 3、科学观察的作用和局限性1科学观察的类型 科学观察可分为直接观察与间接观察。 直接观察是人们凭借自身的感觉器官直接考察客体。在观察者和观察对象之间，不存在任何中介物。直接观察的优点是直观、生动。但是，由于人类感觉器官生理上的原因，直接观察的范围、精确性都受到局限。14 例如，人的眼睛只能接受到390750毫米这样狭窄波长范围内的电磁波。在这范围之外的红外线、紫外线、X射线、射线等，就成为不能直接观察的现象。人的耳朵只能听到2020000赫兹频率范围内具有一定音响强度的声波。在此频率范围之外，或虽在此频率范围之内但音响强度不够的声

8、波，人的耳朵就不能感知到。15 间接观察，是指借助于一定的仪器所进行的自然观察。为了克服由于感官的生理局限，就必须在观察者和观察对象之间引入一个中介物，这个中介物就是仪器。仪器把人感官不能直接观察的对象转化为可以观察的对象，这样就为人们不断地扩大可观察的范围提供了可能。16 2科学仪器的作用 将仪器引入观察，这是观察方法的一次具有根本意义的变革。 科学仪器能够帮助人们克服感觉器官的局限，在广度和深度上极大地增强认识能力，使过去观察不到的现象显示出来了，过去分辨不清的东西变得清晰了，人的认识因而进入到了新的领域。例如，在生物学研究中，细胞和细菌的发现，是由于光学显微镜的应用；细胞超微结构的研究，

9、借助于电子显微镜的应用。17 此外，科学仪器能帮助人们改进认识能力，使观察更加客观、精细、准确。比方温度计用于热学的测量，天平用于化学的测量等。对数量关系测量的精确程度从来是观察实验水平的重要标志之一。因此，通过改进科学仪器和实验技艺，提高测量精度，往往是导致科学突破的一条途径。18火星19火星20 3科学观察的作用 观察方法是直接获取科学事实的一种重要手段，它通常在两种情况下使用： 一种情况是鉴于目前技术条件所限，无法控制被研究的对象，所以不得不在自然发生条件下进行观察研究。 另一种情况是不宜控制和变革被研究的对象，因为有些对象一旦被人为地控制，将会失去信息的可靠性和真实性。21 4科学观察

10、的局限性 我们在肯定科学观察作用的同时，也要看到它的局限性。由于观察是在自然发生条件下进行的，因而不能控制研究对象，这样就使科学观察一方面往往缺乏可重复性，另一方面也难以揭示自然界深层次和多方面的信息。在人类创造的实验方法中，观察的局限性得到了克服。22二、科学实验方法 1、科学实验的含义 科学实验方法简称科学实验是人们根据一定的科学研究目的，运用一定的物质手段科学仪器和设备，在人为控制和变革客观事物的条件下获取科学事实的方法。 实验不同于自然观察的地方在于，它是人精心设计出来的。在实验中，所研究的事件是尽最大可能在仔细控制的环境下出现。尤其是精心研制的各种仪器设备进入实验时，更是如此。232

11、、科学实验的作用 实验是比观察更有成效的认识手段。实验对于近代自然科学的诞生和开展具有特别重要的意义。 在三百多年前，自然科学尚未形成一门科学，它的许多问题在几个世纪的漫长岁月里，是被作为自然哲学看待的。正是由于实验手段的完善和大具模引进，才使自然科学脱离了哲学的襁袍，走上独立开展之路。与哲学等其他科学不同，自然科学本质上是实验科学。科学实验是自然科学的根本，也是工程技术的根底。24 科学实验有以下主要特点： 1科学实验可以纯化和简化研究对象 在科学实验中，人们那么可以利用各种实验手段，控制和隔离相关因素，使除了供研究的因素发生变化外，其他的因素保持不变。这样就能在简化和纯化的条件下研究对象的

12、性质和关系。25 2科学实验可以强化和激化研究对象 借助于科学技术的成就，实验能够创造出在地球外表的自然状态下无法出现的或几乎无法出现的特殊条件，如超高温、超低温、超高压、超真空等等。在这种强化了的特殊条件下，人们遇到了许多前所未知的新现象，发现了许多具有重大意义的新事实。有人诙谐地说“上帝自己也不知道在某些使用高能粒子加速器的实验中会发生什么结果，因为这些事件在宇宙中从未出现过！26 3科学实验具有可重复的性质 实验的可重复性，意味着同一类实验可以在任何地点、任何时间由任何人重复。在自然条件下发生的现象，往往是一去不复返的，因此无法对其反复地观察。在科学实验中，人们可以通过一定实验手段，使观

13、察对象重复出现，这样，既有利于人们长期进行观察研究，又有利于人们进行反复比较观察，对以往的实验结果加以核对，作出更为客观和准确的结论。所以实验的结论比自然观察能更具普遍性和必然性。27 科学实验的上述特点，使它逐步开展成为是个相对独立的社会实践领域。目前拥有大型实验装备的国家级的中心实验室已在根底科学研究中占据重要地位，它已成为一个国家的技术水平、生产能力和综合国力的一种标志。28 三、模拟实验方法 1、模拟实验的含义和特点 模拟实验方法简称模拟实验是科学实 验的一种特殊的类型。 模拟实验，是指通过设计一种与被研究客体相似的替代物即模型，然后通过模型的研究将信息外推到原型的实验。模拟实验的特点

14、是用模型替代对客体本身的研究，而其替代的根据就是模型与原型的相似。29 2、模拟实验的作用 由于受客观条件的限制，有时直接的实验非常困难，或者甚至是不可能的，这就需要诉诸模拟实验，用模型来代替对客体本身的研究。 模拟实验可以克服时空上、经济上或人道上的某些限制，开展对研究对象的实验研究。30 3、模拟实验的类型 根据模型与原型之间相似关系的特点，可以把模拟实验分为物理模拟和数学模拟两大类。 物理模拟，是以模型和原型之间的物理过程相似或几何相似为根底的一种模拟实验。所谓物理过程相似是指在所有对应的物理量中存在相似比。这就要求模型和原型的物理过程的本质是一样的，它们服从相同的物理规律。31 数学模

15、拟是以模型和原型之间的数学方程相似为根底的一种模拟实验。任何两种本质上不相同的物理过程，只要它们的所遵循的自然规律在数学方程上具有相同的形式，就可以用数学模拟的方法来研究。例如，流体力学中的水头方程与电学中的电势方程用的都是三维的拉普拉斯方程，具有完全相似的数学形式。因此，可在实验室里用一套相应的电路装置来模拟地下水运动。32 4、模拟实验的局限性 相似理论规定了两种现象相似的必要和充分条件。如果实物模型是完全严格地按照物理学上的相似理论选择和建造的，那么从模型到原型的推论将具有逻辑上的必然性。 但这在认识上或技术上来说都是不可能的事情。我们对模型和原型的认识，一般都包括两种情况：的相似和不相

16、似、以及未知的相似和不相似。这就使得模拟实验的推理方式虽然包含了演绎的环节，但在总体上仍然是以类比为根底。因此，在一般情况下，从实物模型研究中获得的知识外推到原型具有或然性，它们需要经受原型实验的进一步检验。33第三节 获取科学事实的假设干哲学问题一、坚持实事求是和疑心批判相统一的科学精神 实事求是和疑心批判可谓科学认识的两大思想原那么。 实事求是就是要从客观实际出发，分析事物的内部矛盾，找出其固有的规律性，以获得真理的认识，从而成为行动的指导。坚持实事求是，就是坚持一切从实际出发，具体问题具体分析；坚持实事求是，就是要善于发现和解决问题，而不是照本宣科、因循守旧、墨守陈规。34 疑心批判同样

17、是科学研究不可缺少的思想原那么。 默顿在1942年首次提出的科学家的行为标准即默顿标准，其中有一条就是“疑心精神，它要求：科学家对于科学知识，无论是新的还是旧的，都应该持续地仔细检查可能的事实错误或论证的矛盾。 科学问题既是疑心的产物，也是疑心的表现形式，提出和形成问题需要有疑心精神。大胆地疑心，是作出科学新发现的序曲，是科学方法论的根本要求。35 在科学认识中，实事求是与疑心批判是互相制约、互为前提的。坚持大胆的疑心和批判精神，能够克服保守僵化、固步自封的思想状态，真正做到实事求是；而实事求是，那么又是疑心批判的根底和目的。科技工作者应该是最讲实事求是思想原那么的人，也是最讲疑心批判精神状态

18、的人。36二、“观察渗透理论问题 一种观点认为，存在着独立于理论之外的中性观察。观察者不应受主观想法干扰，并只有经过这种纯粹的观察，才不会把某种先验的倾向、成见带入严肃的科学认识活动，科学的经验根底才牢固。贝尔纳曾讲过，“当你走进实验室之前，把所有的想法像帽子、大衣一样脱去而换上洁白的大褂。 另一观点认为，根本不存在脱离理论的中性观察，观察要有假说为指导，或以理论为先导。爱因斯坦讲：“是理论决定我们能够观察到什么。英国科学哲学家汉森将将这一观点表述为“观察渗透理论。37 “观察渗透理论包括两层含义： 1、如果仅仅把观察理解成单纯的“看或“感觉，在这个意义上，观察已不是中性的了，它要受到理论的影

19、响。感觉感觉材料感觉材料的组织方式 其中感觉材料直接来自于被观察对象对感官的刺激，而感觉材料的组织方式却同主体的知识背景有关。3839X光透视照片404142 其二，如果进一步把观察理解成一个过程，即包括观察目的确实定、观察过程的设计、观察仪器的选择、观察数据的统计和语言的描述等在内的一个完整的观察过程，那么上述的每一个观察环节无一不与特定的科学理论有关。可以说，理论渗透于观察的每一个环节。43 观察渗透理论和观察的客观性的关系。 正确的理论是观察客观性的保证，而观察客观性又为理论的诞生和检验作了保证。观察的客观性，以及理论的正确性，归根到底不是由个别人、由个别的观察活动所提供的，它是在世代相继的科学实践和科学认识的活动中逐渐实现的。44三、观察与实验中的机遇问题 一