自然辩证法第二讲科学方法论

科学的本质与科学认识本讲内容科学的本质科学的划界问题；科学的划界标准；科学的形象和特征科学认识的形成科学问题及其主要来源；科学事实及其获取的途径；科学事实中的认识论问题一、科学的本质（一）科学的划界问题美国的“科学创生”事件：1981年，美国的阿肯色州曾发生过平衡对待“创生科学”和进化论的诉讼，当时美国的公立中学教的是进化论，但有些宗教信仰很坚定的人支持所谓的“创生科学”。创生科学试图综合上帝创世说和一部分现代科学理论，主张如下：（1）宇宙是突然从无到有地创生（2）虽然自然选择起了一定作用，但不足以解释所有生物物种的起源（3）大多数动植物是创生的，动植物只在很有限的范围内改变（4）人和猿有着不同的祖先，人不是由猿进化而来的（5）灾异是地理变化的原因。这些创生科学的信徒向阿肯色州法院提起诉讼，要求在公立中学平等对待创生论和进化论，这一事件引发了教育界和司法界的一场大争论，争论的焦点在于：创生科学是不是科学？如果是科学，就应进入中学教学内容，如果不是科学而是宗教信仰，就应按着现代国家政教分离的原则，不能进入课堂。这一争论涉及到科学的特征是什么?最终法官奥夫顿认为，科学知识应具备5个特征（1）受自然定律的指导（2）它利用自然定律，具有说明能力（3）它受到经验世界的检验（4）它的结论是试探性的，不是终结性的（5）它可以被否证。据此，奥夫顿认为创生论不是科学。这一争论引起了科学界和科学哲学界关于科学划界问题的进一步争论。（二）科学的划界标准逻辑经验主义批判理性主义科学历史主义科学无政府主义逻辑经验主义美籍德裔哲学家卡尔纳普(R.Carnap,1891-1970)，代表作《世界的逻辑构造》“如果证实的意思是决定性地、最后地确定为真；那么我们将会看到，从来没有任何（综合）语句是可证实的。我们只能越来越确实地验证一个语句。因此我们谈的将是确证问题而不是证实问题。”用“可检验性”来代替“可证实性”。批判理性主义

波普尔（KarlPopper，1902-1994），英国科学哲学家。代表作《研究的逻辑》等命题不能被经验所证实，因为每次经验证实都是单称判断，而科学理论一般都是全称判断。经验证实原则是以归纳法的有效性为信念的。例，“所有天鹅皆白色”。波普尔的新观念：命题虽然不能证实，但可以证伪。证实与证伪在逻辑上是不对称的。例如，1亿只白天鹅的观察，也不能证实“所有天鹅皆白色”的命题，只要观察到1只黑天鹅，就彻底推翻了这个全称陈述。经验证伪的科学划界标准

“一个陈述只有它是可检验或可证伪的，才是科学的；反之，不可证伪的就是属于非科学或形而上学”。科学历史主义库恩(T.S.Kuhn，1922.7.18--1996.6.17)，当代美国著名科学史家和科学哲学家。不能只从科学理论与经验事实的关系方面来思考科学划界问题；应当从历史的、社会的角度来研究。科学家按照一定的范式解决难题的活动，便是科学。科学无政府主义奥地利哲学家费耶阿本德(PaulKarlFeyerabend，1924-1994)代表作《反对方法》他提出了一种与传统看法截然对立的科学方法论论点——“怎么都行”。科学划界问题是个伪问题：科学与非科学既不可能区分，也不应该区分。非科学的方法和成果，对科学的发展有很大促进作用，所以不应当把科学与非科学硬性拆开。

（三）科学的形象和特征1.科学的各种形象科学是系统化、理论化的知识体系；科学是生产知识的实践活动；科学是一种社会建制：科学是一种方法；科学是一种生产力；科学是一种文化。2.科学的基本含义科学是关于客观世界的事实和发展规律的理论知识、态度、活动和社会建制。它包括自然科学和社会科学。3.科学的基本特征：解释性和预见性、精确性、可检验性、系统性。二、科学认识的形成（一）科学问题及其主要来源科学发现从哪里开始？从观察开始：科学发现从观察个别事实开始，然后通过归纳，得出一般性的定理或理论。从理论开始：科学理论是通过演绎法从某些清楚明白、不证自明、绝对可靠的公理或假设推出的。从问题开始：科学发现是在科学问题的引导下完成的，正是问题推动我们建立科学假说，进行观察和实验，从而发现新知识，开辟新领域。科学发现：一个经典的例子1928年9月的一天，细菌学家弗莱明走进实验室，偶然发现培养葡萄球菌的器皿里长了绿霉，按照通常的判断，这种情况说明培养基被污染了，实验失败了。但弗莱明发现，在绿霉的周围，培养基清澈明净，而在此种情况下葡萄球菌的繁殖区本来是应当呈现一种讨厌的黄色的。这是怎么回事呢?他进一步提出问题：是不是绿霉有某种作用能把它周围的葡萄球菌杀死呢?带着这个问题，他进行了研究，不到一年就发现了青霉素，并因为这个发现于1945年获得了诺贝尔奖。1.什么是科学问题?概念：科学问题是指一定时代的科学认识主体在当时的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而又未解决的矛盾。规定性：（1）科学问题是一定历史时代的产物。同一问题，在不同的事实和经验背景下，其内涵深度是不同的。如针对遗传的奥妙这一个古老的科学问题，19世纪末魏斯曼思考出的是“种质”问题，20世纪初摩尔根讨论出的是“基因”问题，20世纪50年代沃森和克里克则提出了生物大分子DNA的结构问题。（2）科学问题是有结构的。蕴涵着问题的指向、研究的目标和求解的应答域。科学问题的类型：A“是什么”的问题，这类问题要求对研究对象进行识别或判定，一般具有“X是什么?”的语句形式，如“原子是什么?”“遗传基因是什么，”“在显微镜下所观察到的某个斑驳陆离的图案是什么?”等；B“为什么”的问题，这类问题要求回答现象的原因或行为的目的，是一种寻求解释性的问题，例如，“为什么牛有四个胃?”“苹果为什么会落地?”等；C“怎么样”的问题，这类问题要求描述所研究的对象或对象系统的状态或过程，是一种描述性的问题，如“太阳系的结构是怎样的?”“铁元素的原子量有多大?”等。2.科学问题的主要来源（1）实践与理论之间的矛盾。实践与理论之间的矛盾。科学理论或假说的最基本、最直接的目的就是要寻求一定范围内的经验事实的联系和统一的解释。例如，各种化学元素以前曾经被一个个地孤立地发现和研究过。进入19世纪以后，当时所发现的化学元素已有60多种，并且还在不断地增长。这时科学家就提出问题，各种化学元素之间是否存在着某种内在联系呢?如何揭示各种化学元素之间的内在联系呢?普劳特、段柏莱、尚古都、纽兰兹、门捷列夫等科学家相继围绕着这个重大课题进行研究，最终提出了元素周期律。（2）不同理论、学派或观点之间的矛盾。根据科学知识体系的逻辑一致性的要求，科学家甚至要在不同学科的理论体系之间寻求逻辑统一性，并进而发现不同学科的理论体系之间存在的矛盾和冲突，提出更具有普遍性的科学问题。（3）理论自身内在的逻辑矛盾。任何一个科学知识体系在逻辑上都应当是无矛盾的，这是对科学知识的基本要求。科学知识体系的逻辑问题或者表现为逻辑上的跳跃或推理上的不严密，表面上的“逻辑结论”实际上并不能真正从前提中导出；或者表现为一种理论在逻辑上不能自洽，从同一组前提出发，却导出了相互矛盾的命题，从而造成科学理论中的所谓“佯谬”或“悖论”。一种理论或一个概念，如果从中推出了逻辑矛盾，那就表明其中存在需要进一步探讨的问题。3.科研选题的原则需要性原则：选择的课题必须着眼于社会实践的需要或科学本身发展的需要。科学性原则：选择的课题必须有一定的科学理论和科学事实作为依据，明显地与已确证的科学理论相违背的问题不应被选为课题。创新性原则：选定的课题应是别人没有解决或没有完全解决的问题，力求研究成果有新的发现或发明。可行性原则：选择课题时必须考虑完成课题的主客观条件，根据实际具备或经过努力可以具备的条件来确定课题。（二）科学事实及其获取途径1.科学事实：人们对所观察到的客观事件、现象和过程的真实陈述和判断。2.科学事实的特点和作用:特点：个体性；可传达性和主体间性；可重复性和可检验性；具有可精确性、可定量性；具有基础性、稳定性、可靠性；也具有一定的主观性和差异性。作用:它是科学抽象和形成科学理论的事实基础；它是检验和评价理论的事实依据；它是发展科学理论的事实条件。3.科学观察——获取科学事实的基本方法概念：科学观察是人们有目的、有计划地利用自己的感官认识和描述各种自然现象，获取经验知识的基本手段。原则：客观性原则；全面性原则；典型性原则；可观察性原则。4.科学实验科学实验是根据一定的科学研究目的，运用一定的物质手段，包括科学仪器和设备，在人为控制或模拟自然事物或现象的条件下获得科学事实的方法。科学实验的特点：（1）可以简化和纯化研究对象。（2）可以强化研究对象。（3）可以使客体对象的属性及其变化过程重复出现。（4）可以模拟研究对象的运动过程，从而认识对象的性质。（5）实验方法还是一种经济可靠的认识和变革自然的方法。5.观察实验中的认识论问题（1）案例：错误百出的观察报告在一次心理学会议上，突然从门外冲进一个人，后面追着一个拿手枪的人。两个人正在屋子中央混战时突然响了一枪，两人就一齐冲了出去。整个过程总共只持续了20秒钟。会议主席立即请所有与会者写下他们目击的经过。这件事当然是预先安排的，整个过程事先经过排练并且全部录了像。在与会者提交的40篇报告中，只有l篇在主要事实上错误少于20％，其中14篇有20％到40％的错误，25篇有40％以上的错误。而且50％以上的报告中有10％或更多的细节纯属臆造。（2）观察与理论的关系历史上出现三种观点:纯观察说；中性观察说；理论负荷说。古典经验主义的纯观察说“纯观察说”的代表人物是英国哲学家培根和洛克。培根认为，观察是一种纯粹的感官反映活动，它不受任何理论因素的影响，也应该排除任何理论的影响，纯粹客观地进行观察。洛克也将观察看成是消极、被动的、纯感官的生理反映，认为观察过程就是人们对客体的感觉过程。逻辑经验主义的中性观察说20世纪30年代，现代逻辑经验主义者继承和发展了古典经验主义的理论传统，提出了“中性观察说”。美籍科学家卡尔纳普所构造的关于科学知识结构的“两层语言模型”集中体现了他们对观察性质的理解。该模型将科学语言分为观察语言和理论语言两个性质完全不同的层次。其中观察语言反映个别对象的性质、状态，表达经验知识和经验事实，其意义是固定的、也是清楚明白的，因而不受任何理论的影响，而理论语言则表达不可观察的事件或事件的不可观察的方面，其意义从观察语言获得。历史主义的“理论负荷说”理论负荷说也称为“观察渗透理论”，由美国科学哲学家汉森在《发现的模式》（1958）一书中加以阐述。汉森认为，观察并非只是感官对观察对象“刺激”的机械反映，而是受观察者背景理论的影响和支配的。具有不同知识背景或不同理论观点的人，对同一对象会形成不同的观察结果。“纯粹中性”的观察是不存在的。为什么观察渗透着理论？（1）科学观察不仅是接受信息的过程，同时也是加工信息的过程。（2）观察陈述是用科学语言表述出来的，通过语言，来自客体的信息被编码记载下来。（3）理论在观察中既起着“定向”作用，引导观察者有选择地接受外界信息，又起着“加工改造”作用，帮助观察者理解观察到的究竟是什么。观察渗透理论的例子氧的发现史最先制得较纯氧气的是瑞典药剂师席勒，1773年，他通过分解硝酸盐，氧化物，碳酸盐等制得了氧气。当他将燃烧的蜡烛放入这种气体中时，发现蜡烛更明亮，于是车称之为火气。他从燃素说出发，认为燃烧是空气中的火气与物体中的燃素相结合的过程。席勒实际上并没有发现氧气，一年以后，英国化学家普利斯特列又独立制得了氧气。他用凸透镜聚光加热氧化汞时，发现该物质分解出了一种气体，老鼠在其中生活的时间比在等体积的空气中的时间长4倍，人吸入它觉得呼吸轻快多了。但普利斯特列只是将这种气体看作氧化氮，因为他同样信奉燃素说。认为一般空气之所以能够助燃，是由于它被燃素饱和的缘故。从氧化汞分解出来的这种气体不含燃素，而吸收燃素的能力特别强，助燃能力也就格外大。拉瓦锡摆脱了传统燃素说，借助于新的燃烧理论，氧化说，才在前人的基础上真正发现了氧气。如何保证观察的客观性？科学观察要求实验结果可以用某种标准的方法进行重演。科学观察要求以正确反映客观事物本质的理论为指导。科学观察要求使用先进的观测技术和仪器。科学