第三章 科学研究的方法与科学精神

第三章科学研究的方法与科学精神科学的成功，无论是活跃智力还是实际应用，都有赖于科学的自校正特征。任何正确的事情多的是。——萨根《布鲁卡的脑—对科学传奇的反思》一个成熟的科学理论的形成包括提出问题、收集证据、提出假说、检验假说、修正假说这些科学方法和科学思维的综合就构成了科学精神的全部内涵。1、关于科学方法与科学精神的定义在科学研究中，人们总要应用一定的方法，遵循一定的规则和布骤，才能获得一定的认识。广义的科学方法大体分三个层次：一是个别领域和学科中所采用的特殊研究方法，如物论，它适用于自然界、社会和思维领域。科学方法的三个层次既互相区别，又紧密联系。哲学方法作为最普遍的方法，无论是对而哲学方法也要从一般科学方法和各种特殊方法中汲取营养。哲学方法、一般科学方法和特殊科学方法的应用范围也不是一成不变的，而是可以相互为哲学方法。是一件困难的事情，因为科学本身就是难以定义的。像人们可以把广义的科学定义为一种累积的知识体系、研究方法、生产力要素或者社会对广义科学精神的经典描述来自于默顿，他提出了四条基本规范，即普遍性(Universalism)、共有性(Communalism)、无偏见性(Disinterestedness)、合理的怀疑性(OrganizedSkepticism)。普遍性是指科学独立于种族、肤色、信仰和国家；共有性是指科学知识为公共知识，研以对科学进行自由的质疑和批判。(OriginalityCUDOS，以方便记忆。狭义的科学精神是指在自然科学的科学研究活动中应该遵守的思维方式、行为准则、价2、科学理论的形成过程及特征提出问题与人文因素的影响科学研究活动是一个解题的过程，一个科学家的真正的科学生涯都要从提出问题开始。劳丹把科学问题分为经验问题和概念问题。自然界中使我们感到惊奇或者需要说明的任何和概念问题的范围。科学家的个人情感在从事科学研究活动开始时就已经介入其中。例如，科学家对自然感等等。还有很多外部因素也在科学活动开始时发挥作用。当科学家决定花费时间和精力对一些还有一些非科学因素也决定了科学家走向不同的道路。比如，一个科学家会因为对自然类健康的影响问题，仅仅是因为他能够从烟草公司获得研究职位和薪金。科学家的直觉、灵感(往往来自于睡梦)和机遇等也可能产生科学问题。也就是说，提出问题、发现问题本身与科学思维是可以没有关系的，可以是非逻辑的。尽管科学理论形成从开始到结束的整个过程都受到这些个人情感因素、外部因素和非科素对科学问题的影响而把科学引向客观与可靠的结论，当然这需要很长的时间和艰苦的努力。通过科学思维收集经验证据应用科学思维的开端。科学研究活动需要的是经验证据。经验证据是指个体通过自身或者借助仪器能够眼见、启发性证据、神灵证据、情感证据。最接近经验证据的是权威证据。权威证据是权威代言者（权威人物、论文著作、专利公告、媒体广告等）法。一个科学问题的经验证据有两个来源，一是科学家自己进行的科学观测和科学实验。科形、数据等权威证据才有可能被认为是经验证据。科学家获得的这些经验证据能否成为这个科学问题的有效和可靠的经验证据，还需要用方法进行的推理活动。这里把理性思维与非理性思维做一个比较。理性思维是需要经过严格的训练和学习才能短暂的、冲动的、容易的；理性思维需要与人的愿望、意志作斗争，对很多人来说是痛苦的；非怀疑态度促使科学家时常对经验证据进行先行的检验，不受经验数据的自我欺骗和被动有多大的误差等等。形成假说与科学方法检验的猜想性和尝试性的解答，这就形成了科学假说。类比方法(以一个事物的经验证据为基础向另一个事物的经验证据过渡)、统计方法(处理具有多等。对科学方法的选择是科学家的个人行为，不同的科学家有不同的思维风格，但是不同形海森堡的矩阵力学)。一个假说可能为真、可能为假，必须接受后续的验证。科学家通过发表论文或者撰写著检验假说与科学假说的特征科学假设是依据尽可能多的实验材料和经验事实，以及尽可能牢固的科学基础上创造出演绎法。波普尔为假说—演绎法的科学方法论贡献了"可证伪性"、"可检验性"等基本概念。科学假说的基本特征有：①假说的自洽性，即假说的各个组成部分都是符合逻辑的，不存在矛盾命题；②假说的兼容性，即它与得到确证的科学原理是向下兼容的；③假说的解释性，考察一个科学假说是否成立，就是要看它是否具备上述基本特征。例如，只有包含了自被检验；凡是声称是绝对正确的假说也不是科学的假说。检验科学假说的过程实际上是重新收集和认识经验证据的过程：一是科学家通过不断地可能与新的假说预测的经验证据产生矛盾而重新检验。修正假说与科学争论如果科学假说被检验为不能成立，它就必须被修正或者抛弃。在这个时候，人文因素又检验假说与修正科学假说的过程就产生了科学争论。科学争论表现为科学界在经验证据（实验发现、观察报告、数据分析、统计结果等）论的应用等诸多方面的分歧和论争。一个严肃的科学争论必须限定在科学研究探索的范围内进只有在经过科学共同体多次检验的科学假说才能成为可靠知识的一部分～科学事实。科形成理论与科学理论的基本功能科学理论是多个科学事实的整合建构。库恩概括了一个好的科学理论应具有的五个基本特征：精确性，从理论导出的结论与观察实验的结果相符；一致性，不仅内部自我一致而且与现单性，理论应当简单，给现象以秩序；有效性，理论应当产生大量新的研究成果。科学理论的基本功能是解释和预见功能。科学理论的解释功能是指人们能够利用科学理论推断出的结论，从而来验证已经存在的经验证据。它不仅包括因果解释(一个确定性事物在给定初始条件后,过去与将来都是可以决定的)，也包括概率解释(由于某些事物本身具有的不确定性导合物的突变)。证据已经存在但不为人知、或者暂时不存在但必将发生。例如，相对论、量子力学、进化论、基因工程学、宇宙大爆炸等科学理论等就是目前人出最有力的解释或者预见。严格意义上讲，科学理论都是科学假说，科学理论也只是相对真理。由于科学是不断发此产生了新的科学问题，科学研究活动进入到下一个循环过程。3、科学精神的基本内涵从以上科学理论的形成过程可以推论出关于科学精神的丰富内涵，以下几条是比较重要的。①非科学与科学之间存在着不可逾越的界限，但科学假说与科学理论之间却不存在不可学应当严格，对待科学假说应该宽容。②科学理论的形成要经历不同的过程，不同的过程对科学家的思维有不同的要求，因此为“发现”与“证明(辩护)”两部分)。科学精神不拒绝个别科学家某个阶段思维的突发奇想，过程的非理性。③科学理论需要的经验证据必须是有效的，因此既要保证通过自身观测和实验的经验证证据失真。④一个科学理论的形成需要较长和复杂的检验过程，任何科学家不能借助任何非科学的的权利，也就是说科学精神要求科学家坚毅执著但不固执己见。⑤在现代大科学时期，一个科学家往往只能完成一个步骤甚至只是一个步骤的一部分，的或者虚拟的)尽可能地集合起完成各个步骤所需要的科学家，这样才能尽快地完成科学理论形成的全过程。4、一个简例：量子力学的发展量子力学是逐步发现和形成的。1909年德国人普朗克(1858～1947)首先提出光量子论；1905年德国人爱因斯坦(1879～1955)用光量子论解释了光电现象；1913年丹麦人玻尔(1885～1962)提出电子轨道的量子化，用它解释了原子结构和原子光谱；1916年德国人索末菲(1868～1951(1892～19871925(1901～1976(1882～1970(1887～19611927(1902～1982量子力学发展的速度虽然很快，却是在激烈的学术争论中展开的。薛定谔提出薛定谔之EPREPR5、另一个简例：冷聚变是病态科学吗19893(coldfusion)。不久，伯明翰大学的琼斯·杨也宣称自己独立地实现了冷聚变，不过他只观测到了中子而未观察到过热效应。很快世界上几十个国家和地区的数百个科研小组加入了研究的行列，不少小组宣布实现了核聚反对冷聚变的人把冷聚变看成是病态科学。病态