科学发现的方法

科学发现的方法第一页，共三十七页，2022年，8月28日第一节逻辑思维一、关于逻辑思维1）什么是思维？思维是对世界的间接和概括的反映，属于理性认识。思维有形象思维和抽象思维两种。第二页，共三十七页，2022年，8月28日2）思维和语言的关系？抽象思维是借助于语言间接地概括地反映客观对象。语言有自然语言和人工语言两种。自然语言是人们日常生活中运用的语言。自然语言有多义性，一词多义。人工语言又称符号语言。是人们创造出来用以表示某种特定意义的符号。第三页，共三十七页，2022年，8月28日什么是逻辑思维？逻辑思维，就是抽象思维。是在感性认识基础上，运用概念、判断、推理等方式对客观对象所做的一种间接的、概括的反映过程，是科学认识中一种最普遍、最基本的形式。第四页，共三十七页，2022年，8月28日什么是逻辑？Logic~Logos逻辑是研究抽象思维的形式结构方面的规律。E.g.1.所有的分子都是由原子构成的。2.如果水温降到冰点以下，那么水将结冰。第五页，共三十七页，2022年，8月28日分别可以表示为：所有的S都是P。如果S，那么P。其中S和P是变项，“所有的”、“都是”、“如果”和“那么”是常项。第六页，共三十七页，2022年，8月28日逻辑有狭义和广义之分。狭义逻辑只研究必然性推理，也叫演绎逻辑。广义逻辑不仅研究必然性推理，也研究或然性推理，其中主要是归纳推理。第七页，共三十七页，2022年，8月28日逻辑的基本规律1.同一律。2.矛盾律。3.排中律。第八页，共三十七页，2022年，8月28日二、逻辑思维的基本方法1、分析与综合：在通过观察、实验拥有一定的经验材料后，必须运用比较、分类、分析与综合等方法，对这些材料进行思维加工。第九页，共三十七页，2022年，8月28日分析，是指把客观对象整体分解为各个部分、因素、方面和特性，分别加以考察和认识，是对对象的具体把握。综合，是在思维中将已有的关于客观对象的各个部分、方面、因素和特性的认识联结起来，形成关于客观对象的统一性认识的方法。第十页，共三十七页，2022年，8月28日2、归纳与演绎1）归纳方法：是从个别事物概括出一般原理的方法。它是在考察某类事物部分对象的基础上，抽取其共性并推广到该类的全体，从而形成关于该类对象的一般性认识。归纳逻辑有古典归纳逻辑和现代归纳逻辑。第十一页，共三十七页，2022年，8月28日古典归纳逻辑主要指培根（F.Bacon，1561~1626）和密尔（也有翻译为穆勒）（，1806~1873）所创立的逻辑。现代归纳逻辑是在古典归纳逻辑的基础上引入了概率论的方法、逻辑演算的方法建立起来的。第十二页，共三十七页，2022年，8月28日依据归纳的结论方式，可将归纳分为全称性归纳法和统计性归纳法。依据归纳对象的范围，可将归纳分为完全归纳法和不完全归纳法。依据归纳的方法，可将归纳法分为简单枚举法和科学归纳法。第十三页，共三十七页，2022年，8月28日（a）全称性归纳法是以全称性命题表述其归纳结果。Case1：所有的零族元素都是惰性元素。Case2：所有的天鹅都是白的。第十四页，共三十七页，2022年，8月28日（b）统计归纳法：是以概率命题的形式表述归纳结果的一种方法。其模式为：“样本中百分之几的S是P，所以总体中的百分之几的S是P。”第十五页，共三十七页，2022年，8月28日如孟德尔的遗传分离定律的发现。孟德尔对豌豆进行杂交实验，观察豌豆的7个相对性状的遗传现象，如种子形状（圆或皱）、子叶颜色（黄或绿）、花的颜色（红或白）等。通过对数据的统计得出显隐性之比为3：1。统计归纳法是一个或然性的方法，前提为真而结论不一定为真。第十六页，共三十七页，2022年，8月28日Mill的求因果五法：a、契合法（求同法）：18世纪俄国科学家罗蒙诺索夫曾作过这样一种推理：摩擦冻僵的手，手便暖和起来；敲击冰冷的石块，石块能发出火花；用锤子不断锤击铁块，铁块也可以热到发红。由此可知，运动能够产生热。第十七页，共三十七页，2022年，8月28日b、差异法（求异法）：德国医生梅林和俄国医生明可夫斯基合作研究消化系统功能，他们切除了一条狗的胰脏，发现狗尿总招来大量的苍蝇，化验表明其中含有大量的糖分，由此找到了胰脏功能和糖尿病的联系，并导致了用胰岛素控制糖尿病的发明。第十八页，共三十七页，2022年，8月28日c、契合差异并用法：在天晴出太阳的天气里，椋鸟总能随阳光的方向飞行，即使阳光可能是从镜子里折射而来的，它们也能随着镜子里的阳光的方向飞行；而在不见太阳的阴雨天气里，椋鸟就会迷失方向。由此科学家们得出结论：椋鸟是一太阳作为定向标的。第十九页，共三十七页，2022年，8月28日d、共变法：因船舶遇难而落水的人在水中最多能坚持多久？有人对此研究发现：会水的人在0度时可以坚持15分钟，2.5度时30分钟,5度时是1小时,10度时是3小时,25度时是一昼夜。可见。人在水中坚持时间的长短与水温高低有因果关系。第二十页，共三十七页，2022年，8月28日e、剩余法。第二十一页，共三十七页，2022年，8月28日2）演绎方法：是从一般原理推出个别结论的方法。古典的演绎（形式）逻辑：如亚里士多德的三段论和斯多葛学派研究的假言推理及选言推理。第二十二页，共三十七页，2022年，8月28日演绎推理方法是一种必然推理，只要前提为真，结论就必然为真。第二十三页，共三十七页，2022年，8月28日局限性：演绎推理结论的可靠性受前提制约，前提的可靠性在演绎逻辑的范围无法解决；演绎方法是一种创造性较小的方法，结论包含的前提中，结论所提供的知识不会超出前提的范围。第二十四页，共三十七页，2022年，8月28日试比较归纳方法和演绎方法。第二十五页，共三十七页，2022年，8月28日3、类比方法根据两个或两类对象之间具有某些方面的相似或相同，而推出它们在其他方面也可能相似或相同的一种逻辑思维方法。可以表示为：A有a、b、c……g、hB有a、b、c……g则B有h其基本环节是联想和比较。第二十六页，共三十七页，2022年，8月28日17世纪荷兰物理学家和数学家惠更斯比较了声现象和光现象,发现它们有许多系统的属性：服从直线传播规律、反射规律、折射规律和干涉规律，通过实验又证明，声是由一种周期性运动引起的，呈波动状态（即声波），由此推出，光也可能由周期性运动引起，也呈波动状态（即光波）。类比推理在现代科学中的应用，有两种比较突出的类型：相关类比和模拟类比。第二十七页，共三十七页，2022年，8月28日三、归纳的合理性问题“归纳法是科学家的胜利，却是哲学家的耻辱。”第二十八页，共三十七页，2022年，8月28日休谟问题：我们能够从已观察到的事例推知我们所没有经验的东西吗？我们能够从观察到过去太阳每天升起就断定明天太阳一定会升起吗？第二十九页，共三十七页，2022年，8月28日第二节直觉思维非（超）逻辑思维包括形象思维、直觉和灵感等形象思维在科学研究中的作用？=想象力？直觉：intuition，源于拉丁文，是凝视、洞察的意思。涵义有两种：感性直觉和理性直觉。第三十页，共三十七页，2022年，8月28日在科学发现中主要讨论理性直觉，科学中的直觉被理解为不受某种固定的逻辑规则的约束而直接领悟事物本质的思维形式。直觉往往伴有一种被称为“灵感”的特殊心理体验，在直觉和灵感中包含着使问题突然澄清的顿悟。第三十一页，共三十七页，2022年，8月28日1）偶然机遇型：来自外界的信息刺激。a）思想点化，在阅读或交流中得到某种思想的启发，如达尔文受马尔萨斯“人口论”的启发提出进化论；b）原型启示，魏格纳大陆漂移学说是在看世界地图时得到的第三十二页，共三十七页，2022年，8月28日2）积淀意识型：指直觉的激发来自大脑内部的积淀意识（潜意识）。德国化学家凯库勒在梦中显现了苯分子结构。第三十三页，共三十七页，2022年，8月28日直觉和灵感具有以下三个特征：（1）表现的突发性。（2）结构的跳跃性。（3）结论的或然性。第三十四页，共三十七页，2022年，8月28日第三节数学方法一、数学方法的定义和特点数学方法，用数