类比推理和假说

类比推理和假说第1页，共28页，2023年，2月20日，星期二第一节类比推理一、类比推理的含义：是根据两类（个）对象在一系列属性上相同或相似，推知它们在另一属性上也相同或相似的推理。第2页，共28页，2023年，2月20日，星期二例如：美国的大发明家富兰克林曾把天空中的闪电和地面上的电火花作过类比：它们都发出同样颜色的光，爆发时都有噪声，都有不规则的放射，都是快速运动，都能射杀动物，都能使易燃物燃烧；同时又知地面上的电流可以用导线传导，由此推想天空中的闪电也可以用导线传导。后来，富兰克林通过有名的风筝实验证实了这一推想。第3页，共28页，2023年，2月20日，星期二类比推理的结构用公式表示为：A对象具有属性a，b，c，dB对象具有属性a，b，c，所以，B也有属性d第4页，共28页，2023年，2月20日，星期二二、类比推理的特点1.特殊到特殊的推理一类到一类；同类的一个到一个；不同类的一个到一个；某类到另一类的一个;不能从类到其子类（分子）或相反；2.是一种或然性推理。原因：事物与事物、属性与属性之间的联系是复杂的。首先，事物之间不仅具有相似性，而且具有差异性。相似性为类比推理提供了客观根据，而差异性则限制了类比推理结论的可靠性程度。因此，当根据事物的相似性进行类比推理时，如果推出的属性正好是类比推理的差异点，类比推理的的结论就会是错误的，就犯了“机械类比”的逻辑错误。第5页，共28页，2023年，2月20日，星期二例如：1946年科学家们发现天王星的实际运行轨道与计算出的轨道有偏离现象。他们推断，这可能是由于某个尚未发现的天体引力的影响。后来，人们发现了海王星。但是还存在水星轨道与理论计算的轨道不相符的情况，于是有人把这一情况与天王星偏离计算出的运行轨道相类比，推断出水星之所以偏离运行轨道是因为还有一颗类似海王星的天体在发生作用，并用同样的计算方法确定了这一未知天体的相对位置，有人还热情地预先将它命名为火神星。但是，天文学家根据计算，观察了多年，始终未发现这一天体。直到爱因斯坦的广义相对论建立以后，人们才发现水星运行轨道偏离是由于引力波的作用引起的。第6页，共28页，2023年，2月20日，星期二其次，客观事物的偶有因素不必然为与某事物有某些属性相同或相似的其他事物所具有。所以，两个（类）事物之间具有某些属性相同或相似，并不表明其他的属性也必定会相同或相似。如果类比推理中的类似属性d是事物的偶有属性，那么把它推移到别的事物上去，结论就会出现问题，犯“机械类比”的错误。例如：在鲸鱼中存在着一种“集体自杀”的现象，这种“集体自杀”现象与鲸鱼在海洋中生活、胎生、哺乳等属性并无必然联系。因此，如果和其他一些生长在海洋里的动物加以类比，并根据在海洋中生活、胎生、哺乳等一些共有的相同属性加以类比，进而推出其他海洋动物也会“集体自杀”的结论来，这显然是很荒唐的。第7页，共28页，2023年，2月20日，星期二3.结论受前提制约程度低(结论具有更大的或然性)

跳跃式思维； 想像力； 提供线索； 不限制它的指向第8页，共28页，2023年，2月20日，星期二三、提高类比推理结论可靠性程度的要求1.前提中两个对象确认的相同属性数量越多，结论的可靠性程度就越高。。2.前提中确认的相同属性越是本质的，越与推出属性有内在联系，结论的可靠性程度就越高。（前提中确认的相同或相似属性与推出属性之间的相关程度越高，结论的可靠性程度越高）相反，如果相比较的相同属性是表面的、非本质的，或者共同属性与推出属性之间没有内在联系，则结论的可靠性程度就不高，推出的结论就有可能是错误的。例如：东施效颦的故事“鲸是鱼类”？第9页，共28页，2023年，2月20日，星期二3.类比属性不能有与推出属性不相容的属性。四、类比推理的作用1.在科学认识活动中是一种重要的辅助发现思维形式。类比推理是一种立足于原有背景知识基础上的，尝试从已知导向未知的富有创造性的思维形式。在科学发展史上，许多重要的理论和重大发现，是通过类比推理获得的。例1：一些科学家把“声音”和“光”进行类比，发现他们有许多共同属性：声音是直线传播，光也是直线传播；声音在传播中可以发生反射和折射，光在传播中也可以发生反射和折射；声音可以受到干扰，光也可以受到干扰；……声音具有波动性；所以，光也具有波动性。第10页，共28页，2023年，2月20日，星期二荷兰科学家惠更斯正是受上述类比推理的启发，创造性地提出了光波这一科学概念，创立了光的波动说。例2：分子生物学中遗传密码的提出

1954年科学家伽莫夫把遗传物质对蛋白质的作用问题和通讯技术中的密码相类比，提出了由三个核苷酸组成一个遗传密码的“三联密码说”，为分子生物学“中心法则”的创立奠定了基础。再比如，量子力学、系统论、信息论等等也都是在类比推理的启发下创立的。

“我珍视类比胜于任何别的东西，它是我最可信赖的老师，它能揭示自然界的秘密。”

——开普勒

“每当理智缺乏可靠思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。”

——康德第11页，共28页，2023年，2月20日，星期二2.对科学技术的发明创造有着重要的启发意义。例如模拟实验和仿生学的产生和蓬勃发展，就是运用类比推理所取得的成果。仿生学是研究和模拟各种生物所具有的功能原理和作用机理从而应用于科学技术工程上的边缘学科。例如，受到鱼的启发，发明了潜水艇；受到鸟的启发，发明了飞机；模拟昆虫的楫翅，制成振动陀螺仪，用于控制高速飞行的火箭和飞机；模拟蜜蜂的眼睛，制成偏光天文罗盘，用于航海导向；模拟蛙眼，制成电子蛙眼，追踪低空飞行的飞机、导弹；模仿水母，创造了自动漂浮的浮标站，用于航海和天气预测，模仿蝙蝠用超声波判定目标和距离，创造了雷达，用于防空系统等等。3.是一种重要的论证工具，在议事说理当中具有相当重要的作用。例如：“晏子使楚”第12页，共28页，2023年，2月20日，星期二蛙泳，顾名思义是从青蛙而得名。人类很早就羡慕青蛙那种有力的泳姿。青蛙的双腿对水面的蹬夹力很大，水给青蛙的反作用力也很大，这是一种费力小而做功大的形体动作。人们从中受到启发，于是模仿青蛙的游泳姿势创造了适于人的蛙泳。人们在创造蛙泳的过程中，是根据青蛙和人有许多的相似点：都是动物，都有四肢，蛙腿和人腿的结构相似，都能产生很大的蹬力等，而青蛙游泳时的蹬夹动作费力小而做功大，由此推知人仿效青蛙的蹬夹动作也能费力小而做功大。请问：蛙泳是人们运用什么逻辑推理产生的？指出推理的前提、结论和逻辑形式。第13页，共28页，2023年，2月20日，星期二罗马体育馆的设计师，分析研究了人脑头盖骨的结构和性能。他想，人脑头盖骨由八块骨片组成，形薄、体轻，但却比较坚固。那么，体育馆的屋顶，用1620块形薄体轻的构件组成颅形，也可以是坚固的。按照这个想法设计、施工，果然成功。第14页，共28页，2023年，2月20日，星期二瓦特通过观察到水壶里的水沸腾时，蒸汽可以把壶盖顶起来的现象，联想到制造一个大的水蒸汽机可以推动更大的机器运动，由此导致了蒸汽机的发明。第15页，共28页，2023年，2月20日，星期二练习：请判断下列类比推理是否正确，给出理由1.人脑能进行数学运算，电脑也能进行数学运算；电脑有制造者；所以，人脑也有制造者。2.地球和月球都是太阳系的球形星体，都能自转和公转，又知地球上有生物，所以，月球上也有生物。3.太阳是被上帝创造用来照亮地球的。我们总是移动火把照亮房子，决不会移动房子去使房子被火把照亮。因此，是太阳绕地球旋转，而不是地球绕太阳旋转。4.明代有一个“罚人吃肉”的故事：有个叫李载仁的人，避乱江陵，后在高季兴署做观察推官。此人不食猪肉。一天，他应召见上司，方骑上马，就有两个家仆斗殴。李载仁很恼火，命令他的随从取来饼和猪肉，责令两个斗殴的家仆面对面地吃饼和猪肉，作为对斗殴者的惩罚，还告戒他们说：“下次若敢再犯，还要在猪肉上加上酥油。”

第16页，共28页，2023年，2月20日，星期二5.有一对年轻夫妻长得都非常漂亮，男的属虎，女的属羊。最后不久，女的因车祸意外死去。过了两年，又有一个漂亮的姑娘爱上了这个小伙子。不巧，姑娘又是属羊的。她一问小伙子是属虎的，二话没说就吹了。第17页，共28页，2023年，2月20日，星期二第二节假说一、假说的含义假说是对事物现象及其规律性猜测性解释。科学假说：是在已知事实材料和科学原理的基础上，对未知的事物现象或规律作出的一种猜测性解释。工作假说：是在日常工作中，人们为了说明或解释某个具体现象及其因果关系而作出的猜测或设想，如侦察假说等。第18页，共28页，2023年，2月20日，星期二例如：鸽子是如何找到返巢之路的呢？鸽子是如何找到返巢之路的呢？长期以来，这一直是个谜，引起了许多人的兴趣。是鸽子视觉敏锐、记忆力强吗？把鸽子装入严密遮挡的笼子，运到一个陌生的地方放飞，他们照样能轻而易举地找到返巢的方向。如果把毛玻璃接触透镜装在鸽子的眼睛上，使它连几米以外的东西都看不见，然后将这些“近视眼”的鸽子运到100多公里外的地方放飞，他们也能回来，并且准确地降落在鸽舍附近一两米的地方——只是这个距离才需要眼睛帮忙。一百多年前，有人提出鸽子是利用地球磁场导航的猜想，现经实验，已部分得到证实。把一些小磁棒系在鸽子身上，使鸽子周围的地磁发生畸变，然后把这些鸽子运到外地放飞。如果在阴天，它们便向四面八方飞散而去，而带铜棒的鸽子则取道返巢的方向；如果在晴天，带磁棒和带铜棒的鸽子没什么区别，都能飞向故乡方向。为了进一步证实这些实验结果，人们在鸽子头顶和脖子上绕上一圈线圈，通以电流，使鸽子头部产生一个均匀的附加磁场。当电流反时针方向流动时，线圈产生的磁场北极朝上，这时无论晴天或第19页，共28页，2023年，2月20日，星期二阴天，在外地放飞的鸽子都能取返巢的方向；如果电流顺时针方向流动，线圈产生的磁场南极朝上，晴天放飞的鸽子返巢，而阴天放飞的鸽子则“南辕北辙”。同时，人们也观察到，在强大的无线电台附近，在太阳发生强烈的磁暴期间，以及在月食时，鸽子也会失去定向能力，太阳耀斑和太阳黑子引起的地磁变化虽然很小，但也足以显示对鸽子选择飞行方向的影响。这些现象，部分地证实了“鸽子能按地磁导航”的猜测。在上述例子中，人们对鸽子归巢的秘密提出两种试探性解释。一是“鸽子归巢是因为鸽子视觉敏锐、记忆力强”，但验证结果推翻了这个假说。二是“鸽子是利用地磁导航”，对这个假说进行了验证，结果部分得以证实。第20页，共28页，2023年，2月20日，星期二知识拓展：

在科学研究中，科学家在观察或实验的基础上，对获得的事实材料，特别是一些已有知识不能解释的、令人惊奇的现象进行分析、研究，首先提出一个或者一些作为理论的基本前提的猜测性假说，然后运用逻辑推理，得出一组可供观察的结论。这些结论如果被观察或实验证实，则对这个假说就获得了一定程度的支持；相反，如果这些结论被观察或实验证伪，那么，就需要修改、补充、完善这个或一些假说，以提高证据对假说的支持程度，或者，甚至抛弃其中的一个或者一些假说。这个过程，是一个循环往复的过程。最后，我们不但可以通过假说比较圆满地解释那些已经观察到的现象，甚至还可以预测新的现象，我们因此就可以获得可靠性越来越高的假说，在实践的反复检验中使假说上升为理论。第21页，共28页，2023年，2月20日，星期二二、假说的特征1.假说都是以事实材料和科学知识为依据，不能违背科学的基本原理。2.假说具有猜测性。3.假说具有抽象性和多样性。三、假说中的逻辑方法普通逻辑学不研究具体假说的具体内容，而是着眼于各种逻辑方法和各种推理形式在假说的形成和发展过程中的运用。

假说的发展一般要经过三个阶段：假说提出阶段、假说展开阶段、假说检验阶段。（一）假说提出阶段运用的逻辑方法从观察到的有待解释的现象到提出初步假定，主要是采用类比推理和归纳推理的方式来进行。第22页，共28页，2023年，2月20日，星期二（二）假说展开阶段运用的逻辑方法假说的展开阶段是指从已经确定的初步假定出发，运用科学理论和事实材料进行系统验证，对假说进行修改、补充和发展，以形成一个较为严密完整的理论系统。此阶段主要运用的方法是演绎推理（三）假说检验阶段运用的逻辑方法假说检验阶段主要是对从假说推演出来的可观察的结论进行检验的过程。此阶段主要运用的方法是假说——演绎法，即依据假说的基本观点（H），结合相关知识或条件陈述（C），通过演绎推理，得出可供观察的结论（E）。用公式表示为：如果H且C，则E如果E真在，则被检验的假说H被确证；如果E假，则被检验的假说H被证伪。第23页，共28页，2023年，2月20日，星期二分析题1：根据下列提供的材料，分析指出：（1）这里提出的假说是什么？（2）提出该假说的依据是什么？（3）验证该假说时运用了什么方法？人们早就发现，蝙蝠在黑夜中能作快速飞行，而不会撞在障碍物上。这个现象如何解释？蝙蝠在黑夜中避开障碍物，是由于它能发出一种超声波，而它的耳朵能听到这种超声波遇到障碍物时所产生的回声。由这个假说就可推出一个结论：如果把蝙蝠的耳朵塞严了，那么它就会碰到障碍物上。于是，把塞严了耳朵的一些蝙蝠放到暗室中，结果发现，蝙蝠马上失去了避开障碍物的能力。第24页，共28页，2023年，2月20日，星期二分析题2：

1983年4月11日中午，无锡市东门上空有一块巨冰直坠下来，落地一声巨响，碎成许多小块散开来去。这一罕见现象迅速引起国内外科研人员的关注。一支由国家气象局科学研究院等单位科研人员组成的考察组进行了科学考察，终于揭开了坠冰之迷。首先，他们认为：“无锡坠冰”要么是高空建筑抛冰，要么是雹冰，要么是龙卷风携冰，要么是飞机坠冰，要么是宇宙陨冰。经调查，前四种可能性不存在。因为坠冰点附近没有高层建筑物，当时无锡没有冰雹或龙卷风的气象，当时无锡上空的飞机飞行高度一千米左右的气温是9摄式度，没有零度以下的气温条件。由于不存在上述可能性的现实条件，因此排除了上述四种可能性的出现。因而提出假说：“无锡坠冰”可能是宇宙陨冰。而科学知识告诉我们：当且仅当陨冰进入大气层、坠向无锡市，才会在当天气象星云图上有相应的高温轨迹线。最后，考察组在苏州市气象局，打开坠冰当天的气象卫星云图时，发现上面正有一条高温轨迹线。由此确断：“无锡坠冰是宇宙陨冰”。试问：考察组由提出假说到验证假说的过程中，运用了哪些推理形式？第25页，共28页，2023年，2月20日，星期二分析题3：根据以下的材料，分析假说所提出的问题，以及如何检验假说？

1.树木采用怎样的信息进行通信联系，这种信息又是通过什么渠道传递的呢？美国科学家大卫·路德猜想：这种秘密通信可能是通过地下的树根进行的。他做了一个实验：