科学假说与科学理论课件

第十二章科学假说与科学理论——科学研究的重要环节和成果1第十二章科学假说与科学理论1主要内容一、科学假说二、科学理论2主要内容一、科学假说2目的与要求1.掌握假说的定义、特征和作用；2.熟悉建立假说的方法论原则；3.熟悉科学理论的基本特征4.熟悉建立科学理论体系的基本方法3目的与要求1.掌握假说的定义、特征和作用；3思考题1.结合所学专业论述科学假说的特点和在科学认识中的作用？2.建立科学假说应遵循哪些方法论原则？3.科学理论有哪些特征？建立科学理论有哪些基本方法？4思考题1.结合所学专业论述科学假说的特点和在科学认识中的作用一、科学假说1.什么是科学假说：科学假说，是指科学认识主体在已知的有限的科学事实和科学原理的基础之上，运用科学思维方法，对自然现象的未知本质及其规律性所做出的推测性的解释和说明，是自然科学理论思维的一种重要形式。假说实质上是在客观事实和已知理论或全新观点基础上对未知现象和过程作出完备说明的假设或猜测。在假说中，存在两种知识成分：一种是已知的事实和理论，另一种是推测和假定的知识。这两种成分在假说中是缺一不可的，二者共同构成假说成立的基础。5一、科学假说1.什么是科学假说：52.科学假说的特征（1）科学性

假说的提出是以一定的科学事实和已被证实的理论为前提和根据，按照事物自身的内在逻辑提升和推断出来的，因此，假说具有科学性。假说的科学性主要表现在两个方面：一是假说是以一定的科学事实为依据，是同客观实际相联系的，不同于毫无事实根据的主观臆测；二是以一定的科学理论为前提，经过科学推论而提出来的，不同于缺乏科学论证的简单猜测。62.科学假说的特征（1）科学性6案例：大陆漂移假说的提出,首先是因为下述地理发现：自非洲西部的海岸线和南美东部的海岸线彼此吻合,同时，它们在地层构造、古气候、古生物方面存在一致性。德国地球物理学家魏格纳依据已知的力学原理和上述地理发现,在l910年提出了大陆不是固定的,而是可以漂移的初步假定。1915年,魏格纳在《大陆和海洋的起源》一书中,依据地球物理学所揭示的地球内部结构、物理性质等规律,以及古气候学、古生物学、大地测量学等学科的事实材料,对大陆漂移的初步假定进行广泛的科学论证。正是依据了这些科学事实和科学理论,大陆漂移假说才能建立起来。7案例：大陆漂移假说的提出,首先是因为下述地理发现：自非洲西部这也正是假说的科学性的表现。也正是由于这一点,假说和神话、幻想、迷信才有原则的区别。即科学假说讨论的都是现实经验范围内的问题，它们是可以用经验方法加以认识、把握的，具有现实的可操作性；非科学假说（神话、幻想、迷信）往往超出现实经验，引入一些超自然的因素，从经验之外去寻找事物现象和过程的原因，不具有现实的可操作性，也就是说，它不能直接导致可操作的技术的产生。还需要指出,假说的两个根据中事实更为重要。因为科学理论要随着实践的发展而发展,理论要服从事实,假说必须能解释事实,这是唯物论原则所要求的。8这也正是假说的科学性的表现。也正是由于这一点,假说和神话、幻（2）假定性科学假说虽然有一定的科学根据,但开始研究问题时,根据常常不十分充足,资料也不完备,对问题的看法还只是一种推测,还没有经过实践的检验,是否正确还不能断定。所以任何假说都带有猜测性、假定性的成分,其结果是或然的，它有待于科学实践的检验和理论的论证，它不同于切实可靠的科学理论。假说的推测性，注定了假说的创造性，因为凡是推测或假定的东西，都是原来没有或原来未被发现的，因此，一旦这种假定被证实，它就转化为一种创造或发现。9（2）假定性9（3）假说的易变性既然假说是对新的科学事实的一种假定或推测性的说明方式，那么它也就不具备科学理论的相对稳定性。一个假说出现了，很快就为另一个假说代替，就是同一个假说也常常改变自己的表达形式。假说实际上是作为一种认识过程而存在的。随着认识的深化和实践的检验，假说可能得到证实而转化为科学理论，也可能部分得到证实，经过修正、补充、丰富和发展而转化为科学理论，或者是被否认、被淘汰。10（3）假说的易变性10造成假说易变性的原因是很多的。假说的易变性不仅说明科学认识和科学实践是不断发展的，而且说明科学认识和科学实践的方式、方法是多种多样的。人们对客观事物不断接近本质的认识正是通过假说的易变性表现出来的。因此，假说实际上是理论本身在形成之前的一种过渡状态。假说在向理论转化的过程中，推测性成分不断减少，科学性成分不断增加。1111（4）待验证性假说的假定性决定了它的科学性需要进行严格的逻辑论证和在实践中进行检验(修正、完善)。在科学研究中，人们不可能也不应该等到科学事实、科学资料齐全的时候才进行理性研究。实际上，人们往往是在科学资料不足的情况下，从现有的知识、理论和逻辑出发，对所研究的问题提出初步的假设，因此假说具有或然性，是一种需要证实的理论认识，具有既可被证实也可被证伪这两种对立的性质。12（4）待验证性假说的假定性决定了它的科学性需要进行严格的3.科学假说的作用（1）科学假说对科学研究有定向作用，是寻求真理的向导。（2）假说是由经验通往新的科学理论的必要环节。（3）假说是激发创造性思维的有效方法。可以说，没有假说，就不会有真理的发现和科学的创造。（4）不同假说之间的争鸣促进科学研究的深化。

133.科学假说的作用（1）科学假说对科学研究有定向作用，是寻求假说的上述作用，使它成为科学发展的一种重要形式，所以恩格斯说，“只要自然科学在思维着,它的发展形式就是假说。”因此，正确认识假说在科学发展中的作用，充分利用和发挥假说的作用，是推动科学发展的重要保证。14假说的上述作用，使它成为科学发展的一种重要形式，所以恩格斯说

4.建立科学假说的方法论原则从假说的特点和作用来看，建立假说应该遵循以下方法论原则：15

4.建立科学假说的方法论原则15（1）概念和命题的清晰性原则对于一个真正的科学假说，首先要求做到的就是它所论及的概念和命题必须准确和清晰。首先，科学假说应尽量避免使用无定义的模糊概念，尤其是对于一些基本概念和人们容易产生歧义的概念都应给予明确的界定。其次，对于命题则要求做到表达的意义明确，无歧义，不是模棱两可；所用的经验事实应具有明确的客观基础，能够通过经验操作加以确认和检验，具有实验的可操作性。16（1）概念和命题的清晰性原则16（2）可解释性原则这一原则要求提出的假说既不能同已经确认的经验事实有矛盾，也不能与科学发展中久经验证的科学理论相冲突；不仅能解释旧理论可以解释的事实，而且能解释旧理论不能解释的新事实。也就是说，科学假说必须能够解释和说明研究范围内已知的全部科学事实，是比已有的科学理论更具普遍性的解释能力。如果所提出的假说与某一科学事实有矛盾，原则上应该修改或摈弃的是这个假说。因此，可解释性原则体现了科学研究的创新性要求。17（2）可解释性原则17（3）逻辑简单性原则逻辑简单性，即构建假说时所使用的彼此独立的概念和公理尽可能少，又尽可能好地符合客观对象。因为一方面，假说涉及的基本概念、基本定律和科学原理越少，它的整个体系在逻辑上的完备性也就越容易判定,体系内部的无矛盾性就越易于实现；另一方面，一个假说的基本概念和基本定律尽可能少，意味着每个概念中包含的经验内容尽可能多，这样的科学理论体系才具有应用的广泛性。奥卡姆剃刀定律.doc18（3）逻辑简单性原则18（4）对应性原则这一原则要求，新提出的假说应与旧理论相容。即新的假说应该继承旧理论中经过验证的真实成分，并以数学上渐进线的形式与旧理论相一致起来。就是说，旧理论能够作为新假说的特例和极限情况被包含进来。新的假说代替旧理论不是简单的对旧理论的彻底否定，而是在新的条件下对旧理论的扬弃和范围限定。这一原则反映了科学发展的继承和创新的关系，揭示了科学发展的连续性。19（4）对应性原则19（5）可检验性原则任何科学假说必须能够在观察实验或经验上加以检验，从而判别其是否具有真理性。因此，提出的假说应从中可以导出能被解释的经验事实来。可检验性有两种情形：一是原则上的可检验性，即根据现有已被证明是可靠的理论、规律来看，假说是能够得到论证的。就是说，在理论上其检验的技术条件和手段是可以具备的，但暂时还不具备检验的技术条件，也可以认为该假说是可检验的。二是技术上的可检验性，即对于假说的验证在技术上具有可操作性。可检验性原则是保证科学假说体系的科学性和真理性的基本条件。20（5）可检验性原则205.科学假说的检验提出和形成假说只是运用科学假说进行科学探索的第一步，只有实现由科学假说向理论的转化才算一项认识活动的暂时完成。科学假说能否转化为理论必须经受检验。假说的检验包括逻辑检验和实践检验两方面，其中，实践检验具有最终的判决效力，逻辑检验则是实践检验方法的一个补充。因此，在科学假说的检验过程中，既要重视实践检验的决定作用，又要重视逻辑检验的补充功能。215.科学假说的检验21（1）逻辑检验根据科学假说的理论结构及功能，对假说进行逻辑检验的内容主要包括三方面：第一，分析假说在逻辑结构上是否具有逻辑的自洽性、简单性和完备性。所谓自洽性，是指科学假说内部的概念与判断、原理与推论之间无矛盾，前后具有一致性。如果一个假说体系内部不能自圆其说，存在矛盾命题，那么这个假说体系至少是要修正的。22（1）逻辑检验22所谓简单性，即判明假说所用的基本概念和原理是否简明、准确。这里的简单性有特定的含义:它既不是理论内容的简单性,也不是数学形式上的简单性,而是理论体系基础在逻辑上的简单性、结构上的和谐性。所谓完备性，是指假说体系中的任何一个命题都是可以判定的，非真即假，而不是模糊两可、不可捉摸的遐想。23所谓简单性，即判明假说所用的基本概念和原理是否简明、准确。这第二，逻辑检验的系统性保障了实践检验的客观性。对于一些可以直接检验的事实来说，可以直接通过其逻辑分析来缩短实验过程中的繁琐链条，进行一种最简便的逻辑判断方法，以减少检验误差；对于那些不可以直接检验的科学事实，尤其是检验与可直接观察的经验世界越来越远的事实现象，逻辑检验作为实践检验的补充方法就显得特别重要。24第二，逻辑检验的系统性保障了实践检验的客观性。对于一些可以直第三，逻辑分析有助于确定检验的重点和方向。科学的基本概念和假设越来越抽象，愈来愈远离经验，从假说中导出供检验的理论内涵，及运用观察事实去判定这些理论内涵，都越来越依赖于先进的数学原理、检验技巧与手段，单纯的实践检验操作越来越困难。这时，逻辑分析作为实践检验的辅助工具，有助于确定检验的重点和方向，克服了实践主体在检验过程中的主观约束。25第三，逻辑分析有助于确定检验的重点和方向。25应该指出的是，对假说的真理性进行一定的逻辑检验只能作为实践检验的补充，其检验的结论，最后必须经由实践来证明其真伪。26应该指出的是，对假说的真理性进行一定的逻辑检验只能作为实践检（2）实践检验实践检验，根据不同的划分标准，可以分为不同的类型。根据检验方式的不同可分为直接检验和间接检验。直接检验，一般只能用于某些关于事实存在的假说或某些经验定律性的假说的实践检验。例如门捷列夫元素周期律对未知元素的预见的验证、勒维烈和亚当斯运用万有引力理论对海王星存在的预见等。一个假说的被证实，往往要等待新的实验事实的发现。27（2）实践检验27间接检验，即由假说的基本概念出发，通过演绎逻辑的推演，获得一些有关自然客体的可供观察的事实陈述，然后设计实验检验这些推论是否与实验相符，从而间接地确证或证伪假说。如果从假说引申出的推论都能被观察实验所证实，并且没有一个反例，那么就可以确认这个假说是客观规律的真理性反映。反之，该假说就会受到质疑。然而，在实际的科学假说检验中，情况要复杂得多。2828

（3）判决性实验所谓“判决性实验”，是指能够对相互对立的两个假说或理论的真伪起到最终的裁决作用的实验。但是在20世纪初的物理学革命中，人们对判决性实验的作用提出了质疑。例如，1850年，傅科的判决性实验，肯定了光的波动说，否定了光的微粒说。但20世纪初，由于光电效应的实验研究和实验中验证了光子的存在，使光的微粒说又得到复活并得到发展。从而傅科实验的判决性结论亦被否定。29（3）判决性实验29由此，引起了不少科学家和哲学家对判决性实验的争论，有的肯定，有的否定。其实，从辩证法的观点来看，判决性实验的判决作用也不是绝对的，而是相对的。观察、实验对假说的检验有确定的一面，也有不确定的一面。其确定性表现为：在一定的条件下，可以重复的科学的观察与实验总是具体的和确定的，它在支持一个假说的同时，又可能为证伪另一个假说提供科学事实。因此，在一定科学背景下，判决性实验对检验假说有裁决作用。不确定性表现为：由于实验技术与有关的科学理论都在发展，已有的实验结果可能被否定或作出新的解释。30由此，引起了不少科学家和哲学家对判决性实验的争论，有的肯定，所以，“判决性实验”之“判决”是一种长期而又复杂的过程。在一定历史条件下，它对相互竞争的假说具有重要的判决作用，但它不可能最终的、一劳永逸地宣布证实一个理论而否证另一个理论。总之，观察实验是科学的最终标准，但又不能片面夸大这种实验的效应并使之绝对化。我们必须把静态分析与动态过程统一起来，从历史的发展中去把握科学假说的实践检验。

31所以，“判决性实验”之“判决”是一种长期而又复杂的过程。在一

6.科学假说上升为科学理论的条件第一，解释性条件假说运用于实践，如果有愈来愈多的实验事实与该假说相符合，并且没有找到任何已知的事实与之相矛盾，就证明这个假说是对客观事物规律的正确反映。这是假说转化为科学理论的首要标志。例如牛顿的万有引力定律在刚提出时只能是一个假说。在其后的200年间，将它运用于科学实践，多次得到效验，成功地解释了一个又一个科学事实，并且没有遇到不可克服的反例，所以它就从假说逐渐转化为科学理论。

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6.科学假说上升为科学理论的条件第一，解释性条件32第二，预见性条件如果由假说作出的科学预言得到实践的证实，那么就标志着假说已经转化成了科学理论。一般来说，一个假说预见力的大小，标志着这个假说的生命力及其科学价值的大小。因此，假说预见性的实现，是科学假说转化为科学理论的重要条件。拿假说能否预见未知事实与能否解释已知事实作比较，假说的预见性是其真理性的更有力的证明，因此也是科学假说转化为科学理论的鲜明标志。33第二，预见性条件33总之，科学假说一旦经受住了实践的检验，具备了解释性和预见性，就可以转化为科学理论。但是任何科学理论都是一定社会历史条件下的相对真理，随着实践的发展，它将要接受新的挑战，科学假说和科学理论之间的转化永远不会终结。34总之，科学假说一旦经受住了实践的检验，具备了解释性和预见性，

二、科学理论1.科学理论的含义：所谓科学理论，是指经过实践验证的、正确地反映客观事物的本质联系及其过程的系统化知识，它是由概念、原理以及按照一定的逻辑关系导出的推论组成的思想体系。35

二、科学理论1.科学理论的含义：352.科学理论的结构作为反映客观事物本质联系的、系统化的知识，科学理论不是概念、命题、公式和定理等知识单元的简单组合，而是通过一定的逻辑关系组成的一个有机结构统一体。一般科学理论都要包括三个基本要素：科学基本概念、科学定律和原理、由这些概念与原理推演出来的逻辑结论。其中，科学概念是构成科学理论的细胞，它在理论体系框架中居于核心地位；科学基本定律和原理则是科学理论体系框架的支柱和建构理论的逻辑前提，没有它们就无法进行科学推论；科学理论中的逻辑结论属于理论体系中的外围辅助部分。

362.科学理论的结构作为反映客观事物本质联系的、系统化的知识，3.科学理论的基本特征科学理论是关于客观事物的本质及其规律性的认识，是对研究对象的完整而系统的理论把握。它具有以下几方面的特征：客观真理性。系统性。逻辑性。普遍性。开放性。373.科学理论的基本特征科学理论是关于客观事物的本质及其规律性4.建立科学理论的方法科学理论体系有着不同的具体形态，建构理论体系的具体方法也多种多样。从大的方面看比较公认的方法有三种，它们分别是：公理化方法或演绎推理法、从抽象上升到具体的方法、逻辑和历史相统一的方法。384.建立科学理论的方法38（1）公理化方法公理化方法也被称为演绎推理法。所谓公理化方法就是从尽量少的、不加定义的原始概念和不加证明的公理出发，应用逻辑推理的规律来定义出一系列的派生概念和证明一系列的定理，从而推演出整个理论体系的方法。公理化方法最早由亚里士多德在他的逻辑学著作中提出，欧几里徳则把亚里士多德初步总结出来的公理方法应用到几何学中写成了《几何原本》一书。《几何原本》所体现的逻辑证明的清晰性、确定性为公理化方法提供了一个重要的范例。在它之后的古代和近代的理论科学普遍采用了这一结构模式。

39（1）公理化方法公理化方法也被称为演绎推理法。所谓公理化方法公理化方法中最关键的环节是作为演绎前提的公理的确定。公理的设置和选择必须满足下列三个条件：（1）无矛盾性。就是指公理化体系中不能演绎出矛盾的命题,要求逻辑系统应该是首尾一贯,不能矛盾,这是科学性的要求。（2）完备性。就是指选择的公理应当是足够的多,从它能推出有关本学科的全部定理、定律。若减少其中任何一条公理,有些定理、定律就推导不出来。这是保证体系的完整性的要求。（3）独立性。就是指所有公理彼此独立,其中任何一个均不能从其它公理中推出来。这是公理化系统简单性的要求。在一定历史条件下建立起来的公理化体系也是有局限性的。所谓严谨、无矛盾、完备和简单,也是相对于一定的历史条件而言的。40公理化方法中最关键的环节是作为演绎前提的公理的确定。公理的设

（2）从抽象上升到具体的方法

所谓从抽象到具体的方法，就是将科学认识已经获得的各种基本概念、定律、原理，按照从低级到高级、从简单到复杂、从抽象到具体的上升过程加以系统化，构造一个严密的科学体系的方法。从抽象上升到具体的过程，需要经历三个基本的环节，这就是起点的抽象、中介环节不断展开的上升过程和终点的理性具体。41

（2）从抽象上升到具体的方法

所谓从抽象到具体的方法，就正确运用从抽象上升到具体的方法应该遵循以下三个方法论原则：（1）抽象的适度性作为建构理论体系的逻辑起点的概念抽象既是极度的，又不要过限。一方面，所选的基本概念的抽象是极度的、充分的。42正确运用从抽象上升到具体的方法应该遵循以下三个方法论原则：4另一方面，极度的抽象不是主观任意的，不是越抽象越好，任何对象的抽象都有一定的限度，其限度就是抽象不能超越对象本质规定的界限。因此，在抽象过程中，对事物的抽象应该是充分的，又应该是不过头的，只有从这样的抽象出发，才能逐级地上升到这个领域的理性具体。4343（2）逻辑上升过程的层次性所谓上升过程的层次性，是指在从抽象到具体的过程中，应按照对象本身的转化关系，循序渐进地从较低层次上升到较高的层次，不能跳过或超越任何一个中间环节。也就是说，在整个理论的逻辑发展中，从起点的抽象规定到最后的理性具体，每一个概念和命题都是一环扣一环联结起来的，最后构成一个环环相扣的严整体系。44（2）逻辑上升过程的层次性44（3）理性具体的统一性科学理论的逻辑终点是具体对象在思维中的再现，也就是理性具体。所谓理性具体，是指在科学抽象基础上的各种规定性的综合，它是事物内在本质属性的全面而统一的反映。理性具体既是理论的逻辑起点的充分展开，使其成为完整严密的理论体系；同时又是先前一系列命题的“扬弃”，最终把思维行程中得到的一切成果都包容于自身。就是说，理性具体是各个个别抽象规定按其内在联系的综合，因而它是多样性的统一。45（3）理性具体的统一性45

（3）逻辑与历史相统一的方法

逻辑与历史相统一的方法,就是运用逻辑与历史相一致的原则方法。所谓历史的东西,是指客观实在的历史发展过程,或人类对它的认识发展过程。所谓逻辑的东西,是指思维对上述历史发展过程的概括反映。逻辑的和历史的相统一,是指历史过程是第一性的,逻辑概括是第二性的,逻辑的是从历史过程中概括抽象出来的,是历史过程在理论思维中的再现,因而两者是一致的。但是,它们的一致并非绝对的同一,而是辩证的统一。46

（3）逻辑与历史相统一的方法

逻辑与历史相统一的方法,就运用逻辑和历史相统一的方法表达科学理论体系的具体方式，大体有以下两种类型：（1）自然型。这是指按逻辑发展的顺序与客观事物发展历史的进程相一致的原则建立理论体系,即科学理论体系的逻辑展开和自然本身的历史过程相统一。在大多数经验性较强的自然科学学科中,如在化学、生物学、地质学等演化性学科中,其理论体系一般是按这种方式来叙述的。化学的理论体系是从最简单的化学元素开始从元素到化合物,从无机物到有机物,从小分子到大分子的顺序进行叙述的,这个顺序和自然界的历史发展过程是一致的。47运用逻辑和历史相统一的方法表达科学理论体系的具体方式，大体有（2）认识型。这是指按逻辑发展的顺序与人类认识自然的历史过程相一致的原则建立理论体系,即科学理论体系的逻辑展开和认识自然的历史过程相统一。例如,物理学发展的顺序是从静力学到运动学和动力学,再到分子物理学和热力学、波动物理学和声学,最后进入电学和电磁学、相对论和量子力学等,这个过程与人类对物理现象的认识发展过程基本一致。48（2）认识型。这是指按逻辑发展的顺序与人类认识自然的历史过程逻辑与历史相统一的方法,标志着科学的成熟,不仅对于构造科学理论体系有意义,而且对自然科学研究还有方法论的功能。一方面，在科学研究中,必须系统地、历史地考察研究对象,考察过去,研究现状,展望未来。另一方面,人们在科学研究中必须运用逻辑方法,通过概念、判断、推理等思维形式研究事物的矛盾运动，从而逐步建立起科学的理论体系。49逻辑与历史相统一的方法,标志着科学的成熟,不仅对于构造科学理5.科学理论的评价理论的目的在于指导实践，而要能指导实践，首先就要为人们所接受。科学理论的评价就是关于人们如何接受和选择理论的问题。理论的评价，除了由理论本身的特征所决定外，还要受到科学家的知识背景、价值观念及其它社会心理因素等的影响。但评价科学理论不应随心所欲，由个人偏爱所左右。因为科学的基本价值是追求真理，这与追求理论的解决能力和有效性是一致的。据此，我们对理论的评价，一般应该从以下几个方面进行考虑：505.科学理论的评价理论的目的在于指导实践，而要能指导实践，（1）理论同经验事实的一致性。即从理论推出的可检验的结论应该与实验的检验结果相符合，以表明理论具有真理性与精确性。理论与实验结果符合得越好、越广泛，理论的可接受性就越大。特别是在新、旧理论的交替时期，新理论往往以更好、更广泛地与实验结果相符合为特点，它不仅能说明旧理论已说明的现象，还能说明旧理论不能说明的现象。但是，仅以理论的经验证据来评价是不够的，它不能解释科学发展中的许多现象，特别是科学处于革命或转折时期的现象。例如，在16世纪支持哥白尼日心说的观察事实，比支持地心说的少，但许多科学家却选择和接受日心说。这是因为理论的评价，还要考虑其他的要求。51（1）理论同经验事实的一致性。即从理论推出的可检验的结论应该（2）理论内在逻辑的完备性。理论的内在完备性是指理论内部在逻辑上自洽和与背景知识的一致。这一点历来都在选择和评价各种理论中起着重大的用。由于自然科学理论是具有一定逻辑结构的理论体系,因此必然要求理论内部在逻辑上的自洽,同时与公认的有关理论或背景知识中的真理性内容相一致。52（2）理论内在逻辑的完备性。52（3）理论的简单性。自然科学理论体系应具有最大的简单性，即该体系所包含的彼此独立的基本概念和基本定律最少。这是因为：第一，理论的基本概念和基本定律越少，它的整个理论体系在逻辑上的完备性也越容易判定，理论体系内部的无矛盾性也越易于实现；第二，反映自然界本质的规律表述得越简单，也越容易通过观察实验进行检验，使实验具有容易重复、反复检验的优点；第三，科学理论的基本概念和基本定律尽可能少，意味着每个概念中包含的经验内容尽可能多，这样的理论体系才具有应用的广泛性。此外，理论的简单性也与科学家追求物质世界的统一性，追求理论形式的简单、和谐、对称与理论的数学美有关。当然，理论的简单性并不是数学工具和计算方法的简单，而是追求科学理论体系的逻辑的简单性。53（3）理论的简单性。自然科学理论体系应具有最大的简单性，即该（4）理论的预见性。科学理论的功能不仅表现为能够解释已知的自然现象，更重要的是表现为能够预见目前尚未观察到、但却能为尔后科学实践观察到的自然现象。科学史表明，一个科学理论所揭示的自然规律越深刻、越普遍，它的预见性便越强；预见到的现象越多，它的实践和理论意义也越大。例如,质能关系式E=MC2是爱因斯坦相对论的一个推论,人们运用这一关系式解释原子核的质量亏损现象时,也预见了利用原子能的可能性和重要性。这一预见已被人类利用原子能的实践所证实。54（4）理论的预见性。54评价理论的标准不是孤立的。与经验事实一致,主要体现了科学研究求真的基本要求；而理论的预见性则深刻体现了科学理论解决问题的能力和有效性,它是实现求善理想的基础。理论的内在完备性与简单性,可以说是以科学的完美性去反映自然界内在的和谐与统一,它们所体现的是科学家们对科学美的不断追求和探索；可以认为,一种合理的理论评价标准应是真、善、美的统一。55评价理论的标准不是孤立的。55科学中的真、善、美，好比是一个“三棱塔”的三个面，“当人们站在塔的不同侧面的底部时，它们之间相距很远，但当他们爬到塔的高处时，它们之间的距离就近多了。”人类科学认识的演进仿佛在攀升一座高塔，到达顶端的、正确地反映了客观世界的理论都应具有这三方面的价值和意义，一个成熟的科学理论体现着真、善、美的统一。科学理论要有功利价值，首先要正确，符合善的真必然也是美的。因此，科学理论的选择是真、善、美的“三维空间”，我们只有对科学理论进行三个方面全方位的评价，即内容上的真，功用上的善和形式上的美，才能保证其发展和利用的正确方向，保证科学始终是人类社会可持续发展的直接动力。也只有如此，才能体现出自然科学认识活动的内在本质。

56科学中的真、善、美，好比是一个“三棱塔”的三个面，“当人们站第十二章科学假说与科学理论——科学研究的重要环节和成果57第十二章科学假说与科学理论1主要内容一、科学假说二、科学理论58主要内容一、科学假说2目的与要求1.掌握假说的定义、特征和作用；2.熟悉建立假说的方法论原则；3.熟悉科学理论的基本特征4.熟悉建立科学理论体系的基本方法59目的与要求1.掌握假说的定义、特征和作用；3思考题1.结合所学专业论述科学假说的特点和在科学认识中的作用？2.建立科学假说应遵循哪些方法论原则？3.科学理论有哪些特征？建立科学理论有哪些基本方法？60思考题1.结合所学专业论述科学假说的特点和在科学认识中的作用一、科学假说1.什么是科学假说：科学假说，是指科学认识主体在已知的有限的科学事实和科学原理的基础之上，运用科学思维方法，对自然现象的未知本质及其规律性所做出的推测性的解释和说明，是自然科学理论思维的一种重要形式。假说实质上是在客观事实和已知理论或全新观点基础上对未知现象和过程作出完备说明的假设或猜测。在假说中，存在两种知识成分：一种是已知的事实和理论，另一种是推测和假定的知识。这两种成分在假说中是缺一不可的，二者共同构成假说成立的基础。61一、科学假说1.什么是科学假说：52.科学假说的特征（1）科学性

假说的提出是以一定的科学事实和已被证实的理论为前提和根据，按照事物自身的内在逻辑提升和推断出来的，因此，假说具有科学性。假说的科学性主要表现在两个方面：一是假说是以一定的科学事实为依据，是同客观实际相联系的，不同于毫无事实根据的主观臆测；二是以一定的科学理论为前提，经过科学推论而提出来的，不同于缺乏科学论证的简单猜测。622.科学假说的特征（1）科学性6案例：大陆漂移假说的提出,首先是因为下述地理发现：自非洲西部的海岸线和南美东部的海岸线彼此吻合,同时，它们在地层构造、古气候、古生物方面存在一致性。德国地球物理学家魏格纳依据已知的力学原理和上述地理发现,在l910年提出了大陆不是固定的,而是可以漂移的初步假定。1915年,魏格纳在《大陆和海洋的起源》一书中,依据地球物理学所揭示的地球内部结构、物理性质等规律,以及古气候学、古生物学、大地测量学等学科的事实材料,对大陆漂移的初步假定进行广泛的科学论证。正是依据了这些科学事实和科学理论,大陆漂移假说才能建立起来。63案例：大陆漂移假说的提出,首先是因为下述地理发现：自非洲西部这也正是假说的科学性的表现。也正是由于这一点,假说和神话、幻想、迷信才有原则的区别。即科学假说讨论的都是现实经验范围内的问题，它们是可以用经验方法加以认识、把握的，具有现实的可操作性；非科学假说（神话、幻想、迷信）往往超出现实经验，引入一些超自然的因素，从经验之外去寻找事物现象和过程的原因，不具有现实的可操作性，也就是说，它不能直接导致可操作的技术的产生。还需要指出,假说的两个根据中事实更为重要。因为科学理论要随着实践的发展而发展,理论要服从事实,假说必须能解释事实,这是唯物论原则所要求的。64这也正是假说的科学性的表现。也正是由于这一点,假说和神话、幻（2）假定性科学假说虽然有一定的科学根据,但开始研究问题时,根据常常不十分充足,资料也不完备,对问题的看法还只是一种推测,还没有经过实践的检验,是否正确还不能断定。所以任何假说都带有猜测性、假定性的成分,其结果是或然的，它有待于科学实践的检验和理论的论证，它不同于切实可靠的科学理论。假说的推测性，注定了假说的创造性，因为凡是推测或假定的东西，都是原来没有或原来未被发现的，因此，一旦这种假定被证实，它就转化为一种创造或发现。65（2）假定性9（3）假说的易变性既然假说是对新的科学事实的一种假定或推测性的说明方式，那么它也就不具备科学理论的相对稳定性。一个假说出现了，很快就为另一个假说代替，就是同一个假说也常常改变自己的表达形式。假说实际上是作为一种认识过程而存在的。随着认识的深化和实践的检验，假说可能得到证实而转化为科学理论，也可能部分得到证实，经过修正、补充、丰富和发展而转化为科学理论，或者是被否认、被淘汰。66（3）假说的易变性10造成假说易变性的原因是很多的。假说的易变性不仅说明科学认识和科学实践是不断发展的，而且说明科学认识和科学实践的方式、方法是多种多样的。人们对客观事物不断接近本质的认识正是通过假说的易变性表现出来的。因此，假说实际上是理论本身在形成之前的一种过渡状态。假说在向理论转化的过程中，推测性成分不断减少，科学性成分不断增加。6711（4）待验证性假说的假定性决定了它的科学性需要进行严格的逻辑论证和在实践中进行检验(修正、完善)。在科学研究中，人们不可能也不应该等到科学事实、科学资料齐全的时候才进行理性研究。实际上，人们往往是在科学资料不足的情况下，从现有的知识、理论和逻辑出发，对所研究的问题提出初步的假设，因此假说具有或然性，是一种需要证实的理论认识，具有既可被证实也可被证伪这两种对立的性质。68（4）待验证性假说的假定性决定了它的科学性需要进行严格的3.科学假说的作用（1）科学假说对科学研究有定向作用，是寻求真理的向导。（2）假说是由经验通往新的科学理论的必要环节。（3）假说是激发创造性思维的有效方法。可以说，没有假说，就不会有真理的发现和科学的创造。（4）不同假说之间的争鸣促进科学研究的深化。

693.科学假说的作用（1）科学假说对科学研究有定向作用，是寻求假说的上述作用，使它成为科学发展的一种重要形式，所以恩格斯说，“只要自然科学在思维着,它的发展形式就是假说。”因此，正确认识假说在科学发展中的作用，充分利用和发挥假说的作用，是推动科学发展的重要保证。70假说的上述作用，使它成为科学发展的一种重要形式，所以恩格斯说

4.建立科学假说的方法论原则从假说的特点和作用来看，建立假说应该遵循以下方法论原则：71

4.建立科学假说的方法论原则15（1）概念和命题的清晰性原则对于一个真正的科学假说，首先要求做到的就是它所论及的概念和命题必须准确和清晰。首先，科学假说应尽量避免使用无定义的模糊概念，尤其是对于一些基本概念和人们容易产生歧义的概念都应给予明确的界定。其次，对于命题则要求做到表达的意义明确，无歧义，不是模棱两可；所用的经验事实应具有明确的客观基础，能够通过经验操作加以确认和检验，具有实验的可操作性。72（1）概念和命题的清晰性原则16（2）可解释性原则这一原则要求提出的假说既不能同已经确认的经验事实有矛盾，也不能与科学发展中久经验证的科学理论相冲突；不仅能解释旧理论可以解释的事实，而且能解释旧理论不能解释的新事实。也就是说，科学假说必须能够解释和说明研究范围内已知的全部科学事实，是比已有的科学理论更具普遍性的解释能力。如果所提出的假说与某一科学事实有矛盾，原则上应该修改或摈弃的是这个假说。因此，可解释性原则体现了科学研究的创新性要求。73（2）可解释性原则17（3）逻辑简单性原则逻辑简单性，即构建假说时所使用的彼此独立的概念和公理尽可能少，又尽可能好地符合客观对象。因为一方面，假说涉及的基本概念、基本定律和科学原理越少，它的整个体系在逻辑上的完备性也就越容易判定,体系内部的无矛盾性就越易于实现；另一方面，一个假说的基本概念和基本定律尽可能少，意味着每个概念中包含的经验内容尽可能多，这样的科学理论体系才具有应用的广泛性。奥卡姆剃刀定律.doc74（3）逻辑简单性原则18（4）对应性原则这一原则要求，新提出的假说应与旧理论相容。即新的假说应该继承旧理论中经过验证的真实成分，并以数学上渐进线的形式与旧理论相一致起来。就是说，旧理论能够作为新假说的特例和极限情况被包含进来。新的假说代替旧理论不是简单的对旧理论的彻底否定，而是在新的条件下对旧理论的扬弃和范围限定。这一原则反映了科学发展的继承和创新的关系，揭示了科学发展的连续性。75（4）对应性原则19（5）可检验性原则任何科学假说必须能够在观察实验或经验上加以检验，从而判别其是否具有真理性。因此，提出的假说应从中可以导出能被解释的经验事实来。可检验性有两种情形：一是原则上的可检验性，即根据现有已被证明是可靠的理论、规律来看，假说是能够得到论证的。就是说，在理论上其检验的技术条件和手段是可以具备的，但暂时还不具备检验的技术条件，也可以认为该假说是可检验的。二是技术上的可检验性，即对于假说的验证在技术上具有可操作性。可检验性原则是保证科学假说体系的科学性和真理性的基本条件。76（5）可检验性原则205.科学假说的检验提出和形成假说只是运用科学假说进行科学探索的第一步，只有实现由科学假说向理论的转化才算一项认识活动的暂时完成。科学假说能否转化为理论必须经受检验。假说的检验包括逻辑检验和实践检验两方面，其中，实践检验具有最终的判决效力，逻辑检验则是实践检验方法的一个补充。因此，在科学假说的检验过程中，既要重视实践检验的决定作用，又要重视逻辑检验的补充功能。775.科学假说的检验21（1）逻辑检验根据科学假说的理论结构及功能，对假说进行逻辑检验的内容主要包括三方面：第一，分析假说在逻辑结构上是否具有逻辑的自洽性、简单性和完备性。所谓自洽性，是指科学假说内部的概念与判断、原理与推论之间无矛盾，前后具有一致性。如果一个假说体系内部不能自圆其说，存在矛盾命题，那么这个假说体系至少是要修正的。78（1）逻辑检验22所谓简单性，即判明假说所用的基本概念和原理是否简明、准确。这里的简单性有特定的含义:它既不是理论内容的简单性,也不是数学形式上的简单性,而是理论体系基础在逻辑上的简单性、结构上的和谐性。所谓完备性，是指假说体系中的任何一个命题都是可以判定的，非真即假，而不是模糊两可、不可捉摸的遐想。79所谓简单性，即判明假说所用的基本概念和原理是否简明、准确。这第二，逻辑检验的系统性保障了实践检验的客观性。对于一些可以直接检验的事实来说，可以直接通过其逻辑分析来缩短实验过程中的繁琐链条，进行一种最简便的逻辑判断方法，以减少检验误差；对于那些不可以直接检验的科学事实，尤其是检验与可直接观察的经验世界越来越远的事实现象，逻辑检验作为实践检验的补充方法就显得特别重要。80第二，逻辑检验的系统性保障了实践检验的客观性。对于一些可以直第三，逻辑分析有助于确定检验的重点和方向。科学的基本概念和假设越来越抽象，愈来愈远离经验，从假说中导出供检验的理论内涵，及运用观察事实去判定这些理论内涵，都越来越依赖于先进的数学原理、检验技巧与手段，单纯的实践检验操作越来越困难。这时，逻辑分析作为实践检验的辅助工具，有助于确定检验的重点和方向，克服了实践主体在检验过程中的主观约束。81第三，逻辑分析有助于确定检验的重点和方向。25应该指出的是，对假说的真理性进行一定的逻辑检验只能作为实践检验的补充，其检验的结论，最后必须经由实践来证明其真伪。82应该指出的是，对假说的真理性进行一定的逻辑检验只能作为实践检（2）实践检验实践检验，根据不同的划分标准，可以分为不同的类型。根据检验方式的不同可分为直接检验和间接检验。直接检验，一般只能用于某些关于事实存在的假说或某些经验定律性的假说的实践检验。例如门捷列夫元素周期律对未知元素的预见的验证、勒维烈和亚当斯运用万有引力理论对海王星存在的预见等。一个假说的被证实，往往要等待新的实验事实的发现。83（2）实践检验27间接检验，即由假说的基本概念出发，通过演绎逻辑的推演，获得一些有关自然客体的可供观察的事实陈述，然后设计实验检验这些推论是否与实验相符，从而间接地确证或证伪假说。如果从假说引申出的推论都能被观察实验所证实，并且没有一个反例，那么就可以确认这个假说是客观规律的真理性反映。反之，该假说就会受到质疑。然而，在实际的科学假说检验中，情况要复杂得多。8428

（3）判决性实验所谓“判决性实验”，是指能够对相互对立的两个假说或理论的真伪起到最终的裁决作用的实验。但是在20世纪初的物理学革命中，人们对判决性实验的作用提出了质疑。例如，1850年，傅科的判决性实验，肯定了光的波动说，否定了光的微粒说。但20世纪初，由于光电效应的实验研究和实验中验证了光子的存在，使光的微粒说又得到复活并得到发展。从而傅科实验的判决性结论亦被否定。85（3）判决性实验29由此，引起了不少科学家和哲学家对判决性实验的争论，有的肯定，有的否定。其实，从辩证法的观点来看，判决性实验的判决作用也不是绝对的，而是相对的。观察、实验对假说的检验有确定的一面，也有不确定的一面。其确定性表现为：在一定的条件下，可以重复的科学的观察与实验总是具体的和确定的，它在支持一个假说的同时，又可能为证伪另一个假说提供科学事实。因此，在一定科学背景下，判决性实验对检验假说有裁决作用。不确定性表现为：由于实验技术与有关的科学理论都在发展，已有的实验结果可能被否定或作出新的解释。86由此，引起了不少科学家和哲学家对判决性实验的争论，有的肯定，所以，“判决性实验”之“判决”是一种长期而又复杂的过程。在一定历史条件下，它对相互竞争的假说具有重要的判决作用，但它不可能最终的、一劳永逸地宣布证实一个理论而否证另一个理论。总之，观察实验是科学的最终标准，但又不能片面夸大这种实验的效应并使之绝对化。我们必须把静态分析与动态过程统一起来，从历史的发展中去把握科学假说的实践检验。

87所以，“判决性实验”之“判决”是一种长期而又复杂的过程。在一

6.科学假说上升为科学理论的条件第一，解释性条件假说运用于实践，如果有愈来愈多的实验事实与该假说相符合，并且没有找到任何已知的事实与之相矛盾，就证明这个假说是对客观事物规律的正确反映。这是假说转化为科学理论的首要标志。例如牛顿的万有引力定律在刚提出时只能是一个假说。在其后的200年间，将它运用于科学实践，多次得到效验，成功地解释了一个又一个科学事实，并且没有遇到不可克服的反例，所以它就从假说逐渐转化为科学理论。

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6.科学假说上升为科学理论的条件第一，解释性条件32第二，预见性条件如果由假说作出的科学预言得到实践的证实，那么就标志着假说已经转化成了科学理论。一般来说，一个假说预见力的大小，标志着这个假说的生命力及其科学价值的大小。因此，假说预见性的实现，是科学假说转化为科学理论的重要条件。拿假说能否预见未知事实与能否解释已知事实作比较，假说的预见性是其真理性的更有力的证明，因此也是科学假说转化为科学理论的鲜明标志。89第二，预见性条件33总之，科学假说一旦经受住了实践的检验，具备了解释性和预见性，就可以转化为科学理论。但是任何科学理论都是一定社会历史条件下的相对真理，随着实践的发展，它将要接受新的挑战，科学假说和科学理论之间的转化永远不会终结。90总之，科学假说一旦经受住了实践的检验，具备了解释性和预见性，

二、科学理论1.科学理论的含义：所谓科学理论，是指经过实践验证的、正确地反映客观事物的本质联系及其过程的系统化知识，它是由概念、原理以及按照一定的逻辑关系导出的推论组成的思想体系。91

二、科学理论1.科学理论的含义：352.科学理论的结构作为反映客观事物本质联系的、系统化的知识，科学理论不是概念、命题、公式和定理等知识单元的简单组合，而是通过一定的逻辑关系组成的一个有机结构统一体。一般科学理论都要包括三个基本要素：科学基本概念、科学定律和原理、由这些概念与原理推演出来的逻辑结论。其中，科学概念是构成科学理论的细胞，它在理论体系框架中居于核心地位；科学基本定律和原理则是科学理论体系框架的支柱和建构理论的逻辑前提，没有它们就无法进行科学推论；科学理论中的逻辑结论属于理论体系中的外围辅助部分。

922.科学理论的结构作为反映客观事物本质联系的、系统化的知识，3.科学理论的基本特征科学理论是关于客观事物的本质及其规律性的认识，是对研究对象的完整而系统的理论把握。它具有以下几方面的特征：客观真理性。系统性。逻辑性。普遍性。开放性。933.科学理论的基本特征科学理论是关于客观事物的本质及其规律性4.建立科学理论的方法科学理论体系有着不同的具体形态，建构理论体系的具体方法也多种多样。从大的方面看比较公认的方法有三种，它们分别是：公理化方法或演绎推理法、从抽象上升到具体的方法、逻辑和历史相统一的方法。944.建立科学理论的方法38（1）公理化方法公理化方法也被称为演绎推理法。所谓公理化方法就是从尽量少的、不加定义的原始概念和不加证明的公理出发，应用逻辑推理的规律来定义出一系列的派生概念和证明一系列的定理，从而推演出整个理论体系的方法。公理化方法最早由亚里士多德在他的逻辑学著作中提出，欧几里徳则把亚里士多德初步总结出来的公理方法应用到几何学中写成了《几何原本》一书。《几何原本》所体现的逻辑证明的清晰性、确定性为公理化方法提供了一个重要的范例。在它之后的古代和近代的理论科学普遍采用了这一结构模式。

95（1）公理化方法公理化方法也被称为演绎推理法。所谓公理化方法公理化方法中最关键的环节是作为演绎前提的公理的确定。公理的设置和选择必须满足下列三个条件：（1）无矛盾性。就是指公理化体系中不能演绎出矛盾的命题,要求逻辑系统应该是首尾一贯,不能矛盾,这是科学性的要求。（2）完备性。就是指选择的公理应当是足够的多,从它能推出有关本学科的全部定理、定律。若减少其中任何一条公理,有些定理、定律就推导不出来。这是保证体系的完整性的要求。（3）独立性。就是指所有公理彼此独立,其中任何一个均不能从其它公理中推出来。这是公理化系统简单性的要求。在一定历史条件下建立起来的公理化体系也是有局限性的。所谓严谨、无矛盾、完备和简单,也是相对于一定的历史条件而言的。96公理化方法中最关键的环节是作为演绎前提的公理的确定。公理的设

（2）从抽象上升到具体的方法

所谓从抽象到具体的方法，就是将科学认识已经获得的各种基本概念、定律、原理，按照从低级到高级、从简单到复杂、从抽象到具体的上升过程加以系统化，构造一个严密的科学体系的方法。从抽象上升到具体的过程，需要经历三个基本的环节，这就是起点的抽象、中介环节不断展开的上升过程和终点的理性具体。97

（2）从抽象上升到具体的方法

所谓从抽象到具体的方法，就正确运用从抽象上升到具体的方法应该遵循以下三个方法论原则：（1）抽象的适度性作为建构理论体系的逻辑起点的概念抽象既是极度的，又不要过限。一方面，所选的基本概念的抽象是极度的、充分的。98正确运用从抽象上升到具体的方法应该遵循以下三个方法论原则：4另一方面，极度的抽象不是主观任意的，不是越抽象越好，任何对象的抽象都有一定的限度，其限度就是抽象不能超越对象本质规定的界限。因此，在抽象过程中，对事物的抽象应该是充分的，又应该是不过头的，只有从这样的抽象出发，才能逐级地上升到这个领域的理性具体。9943（2）逻辑上升过程的层次性所谓上升过程的层次性，是指在从抽象到具体的过程中，应按照对象本身的转化关系，循序渐进地从较低层次上升到较高的层次，不能跳过或超越任何一个中间环节。也就是说，在整个理论的逻辑发展中，从起点的抽象规定到最后的理性具体，每一个概念和命题都是一环扣一环联结起来的，最后构成一个环环相扣的严整体系。100（2）逻辑上升过程的层次性44（3）理性具体的统一性科学理论的逻辑终点是具体对象在思维中的再现，也就是理性具体。所谓理性具体，是指在科学抽象基础上的各种规定性的综合，它是事物内在本质属性的全面而统一的反映。理性具体既是理论的逻辑起点的充分展开，使其成为完整严密的理论体系；同时又是先前一系列命题的“扬弃”，最终把思维行程中得到的一切成果都包容于自身。就是说，理性具体是各个个别抽象规定按其内在联系的综合，因而它是多样性的统一。101（3）理性具体的统一性45

（3）逻辑与历史相统一的方法

逻辑与历史相统一的方法,就是运用逻辑与历史相一致的原则方法。所谓历史的东西,是指客观实在的历史发展过程,或人类对它的认识发展过程。所谓逻辑的东西,是指思维对上述历史发展过程的概括反映。逻辑的和历史的相统一,是指历史过程是第一性的,逻辑概括是第二性的,逻辑的是从历史过程中概括抽象出来的,是历史过程在理论思维中的再现,因而两者是一致的。但是,它们的一致并非绝对的同一,而是辩证的统一。102

（3）逻辑与历史相统一的方法

逻辑与历史相统一的方法,就运用逻辑和历史相统一的方法表达科学理论体系的具体方式，大体有以下两种类型：（1）自然型。这是指按逻辑发展的顺序与客观事物发展历史的进程相一致的原则建立理论体系,即科学理论体系的逻辑展开和自然本身的历史过程相统一。在大多数经验性较强的自然科学学科中,如在化学、生物学、地质学等演化性学科中,其理论体系一般是按这种方式来叙述的。化学的理论体系是从最简单的化学元素开始从元素到化合物,从无机物到有机物,从小分子到大分子的顺序进行叙述的,这个顺序和自然界的历史发展过程是一致的。103运用逻辑和历史相统一的方法表达科学理论体系的具体方式，大体有（2）认识型。这是指按逻辑发