近代科学方法

近代科学方法培根创立实验归纳法弗兰西斯．培根（FrancisBacon,1561-1626）是英国著名的唯物主义哲学家和科学家。他在文艺复兴时期的巨人中被尊称为哲学史和科学史上划时代的人物。马克思称他是“英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖。”第一个提出“知识就是力量”。“相说。他说这是在人心普遍发生的一种病理状态，而非在某情况下产生的迷惑与疑难。第一种是“种族的假相”——这是由于人的天性而引起的认识错误；第二种是“洞穴的假相”——是个人由于性格、爱好、教育、环境而产生的认识中片面性的错误；第三种是“市场的假相”——由于人们交往时语言概念的不确定产生的思维混乱；第四种是“剧场的假相”——是指由于盲目迷信权威和传统而造成的错误认识。但是培根的“假相说”渗透了培根哲学的经验主义倾象，未能对理智的本性与唯心主义的虚妄加以严格区别。““”，对经院哲学进行了有力的攻击。培根的科学方法观以实验定性和归纳为主。他继承和发展了古代关于物质是万物本源的思想，认为从经验上升到理论是一个逐步上升的过程。因此他强调，运用归纳法必须记住两条规则：①放弃所有先入为主的概念而重新开始；②暂时不要企图上升到一般的结论。验论原则的哲学家。”笛卡儿创立数学演绎法笛卡儿（Descartes,René1596-1660）,法国数学家、科学家和哲学家。他是西方近代资产阶级哲“”“世界这本大书”讨教，于是他决定避开战争，1628年，他从巴黎移居荷兰，开始了长达20年的潜心研究和写作生涯，先后发表了许多在数学和哲学上有重大影响的论著。在荷兰长达20年的时间里，他集中精力做了大量的研究工作，在16341641年出版了《行1644蒂冈教皇列为禁书，但这并没有阻止他的思想的传播。哲学上，他推崇理性，是唯理论的代表。对于精神与物质的关系，持有精神与物质互不相关的二元论观点。笛卡尔的演绎法不是简单的重提古希腊的演绎法，而认为作为演绎法的出发点的命题而要遵守以下几个原则：1.只把那些十分清楚明白地呈现在我的心智之前、使我根本无法怀疑的东西放在我的判断中；把难题尽可能分解为细小的部分，直到可以圆满解决为止；按从最简单、最容易认识的对象开始，一点一点地上升到复杂的对象的认识把一切情形尽量完全地列举出来，尽量普遍地加以审视，以保证没有遗漏。笛卡儿在科学领域的成就同样累累硕果数学中的转折点是笛卡儿的变数。有了变数，运动进入了数学，有了变数，辨证法进入了数学，有了变数，微分和积分也就立刻成为必要了。笛卡儿的这些成就，为后来牛顿、莱布尼兹发现微积分，为一大批数学家的新发现开辟了道路。笛卡儿靠着天才1619“”。他17世纪的欧洲哲学界和“”。伽俐略的数学与实验相结合了证实和传播N.禁。他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观，开创了以实验“”。新的科学思想和科学研究方法在伽利略的研究成果得到公认之前量关系。3,1415、16世纪的意大利学术界，在这方面都有一定成就，但他们并未将实验方法放在首位，因而在思想上未能有所突破。伽利略的数学与实验相结合的研究方法，一般来说，分三个步骤：① 概念；② 再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系；③ 然后通过实验证实这种数量关系。伽利略进行科学实验的目的主要是为了检验一个科学假设是否正确,而不是盲目地收集资料,归纳事实。伽利略不但亲自设计和演示过许多实验，而且亲自研制出不少实验仪器。他的工艺知识丰富，制作技术精湛，他所创制的许多实验仪器在当时及对后世都很有影响，下面举出几项：时已用于金银首饰器皿的交易中。温度计伽利略首创的温度计是一种开放式的液体温度计，玻璃管内盛有着色的水和酒精，液(望远镜伽利略制成的望远镜333；和分辨本领受球差和色差的限制较大。“。虽然他晚年终1799J.300宗教不应该干预科学。牛顿论科学方法牛顿一生的重要贡献是集1617世纪科学先驱们成果的大成把天地间万物的运动规律概括在一个严密的统一理论中亚里士多德的哲学讲求事物的和谐，求和谐思想是正确的，但亚里士多德认为天上的日、月、是凡俗的。古希腊哲学家的和谐思想不能在天与地之间连贯。到了17世纪，牛顿用引力理论和运动牛顿在科学上的成就须由他的哲学思想和科学方法来寻根求源。在物理学科中伽利略的实验工同时也使科学实验方法闯入了哲学思想的殿堂。牛顿认为从现象中可以得出科学原理，或者说科学基本原理可以从现象中导得或推出。牛顿在果（及由此而归纳得出的结论，还有从某些假设条件下所得到数学推导23中设想气体中有相互排斥质点的模型都是牛顿运用具有物理实1713年牛顿在出版《原理》第2版时在给他的学生科茨的信中提到运动定律是居于首位的定律或称之为这是一个”给科茨信中说：“任何不是从现象中推论出来的说法都应称之为假说，而这样一种假说无论是形而上学的还是物理学”牛顿这些论述奠定,300顿研究事物规律的方法不同于那些只从简单的物理假设出发的人物现象的解释。综合分析方法牛顿指出，在自然科学里，应该像在数学里一样，在研究困难问题时，总是应当先用分析的方法，然后才用综合的方法。分析——包括做实验和观察，用归纳法从中作出普遍结论，并不使这些结论遭到异议，除非这普遍原因为止。综合——并证明这些解释的正确性。”“在牛顿之前还没有什么实”牛顿是完整的物理因果关系创始人；而因果关系正是经典物理学的基石。牛顿出身于笃信基督教的家庭。在剑桥求学时代,他就怀着宗教生活里亦如科学实验一样可以自由自在的幻想和工作,手稿达150述上浪费了大量时间的精力。关于牛顿在1692～1693年间答复本特莱大主教4封信论造物主（上帝）“”。伽利略开始觉醒，通过笛卡尔、弗兰西斯?培根、莱布尼茨和牛顿等这样一些大科学家和哲学家科学史角度来看，形成了与古代、现代不同的独特的科学研究方法特征。一、近代科学方法的孕育及其形成的基础“科学”以自然哲学的面目呈现出来，以一种思辨形式考察自然。度上来讲，在古希腊并没有真正使经验概括的知识转化为批判和反思的对象，结果理性推理和感性经验一直处于分裂和对立状态。所以,古希腊罗马时代是不会产生自然科学。当然在后期出现的阿基米德，他通过实验注重技术并运用数学分析中的穷竭法求面积和体积，总结了杠杆原理和浮力定理，从而奠定了静力学的基础。这有点接近近代科学研究的方法。正如科学史家丹他的工作比任何别的希腊人的工作都更具有把数学和实验研究结合起来的真正”[1]所以我们认为他的这种实验理性蕴含了近代科学实验的萌芽，非常具有近代科学研究方法的特点。但后来的古代“不要增”·培根，对经院哲学的形式主义方法提出了猛烈批评。他提倡用实验方法去研究自然科学，并同时也很重视数学方法。他认为数学推理预演了近代科”如果说古希腊科学离近代科学已是一步”[4]·芬奇把对实验的剖析和光学原理应用于艺术中的抽象思维，实现了感性经验与理性经验在近代的第一次综合，到弗兰西斯·培根提倡，“经验和理性职能的真正的合法的婚配”“种前提条件中孕育之后的结合和成熟，才具有近代科学研究方法的独特性。二、近代科学研究方法的在科学研究的过程中逐渐展现出的特征性分析和概念批判的对象，近代科学才作为一种更高级的姿态出现。1··”他用因果关系对此作了充分的解释，认为通过发现一个单一事实的原因所获的知识，为心灵理解和确定其他事实重的物体比轻的物体下”、”使实验方法系统化并上升到理想高度，奠定了近代研究方法的基础。例如，他设计了一个小球在光滑的斜面上下滑，并设想这斜面上的光滑度即摩擦力等于零，推论是，获得一定末速度的小球，在进入一个设想为无限长的光滑平面后，如果没有外力作用情况下，它将会在这个理想化的平面永远地做匀速直线运动，从而得出惯性定律；如果再把这个实验中的斜面的斜角增至90°的时候，小球这时的运动就是一个自由落体运动，从而得出自由落体定律；这两个理想化实验证明了亚里斯多德论断的错误性。在单摆实验中他也设想空气阻力为零作为前提。力学相对性原理的提出，也是在他设想为匀加速运动状态下取得。在实际中，实验并不能得到无限长的斜面，也不存在没有摩擦力的斜面，但实验又必须做的情况下，他就利用思维延长对实验的操作，从而进行理想化的处理。实验方法在近代之所以成为核心方法，是这种方法促进了近代实验科学或经验科学发展，并近代自然科学走上了分门别类的研究过程中。在十六、十七世纪形成了以力学为带头学科，数学、天文学、化学、生物学、地质学等各门自然学科的配套发展，这些学科形成的科学知识只有在实验方法进行验证后才能得以最终确立，使人们对自然的认识和研究更加深入和精确。正”在近代,人们对实验方法进行了自觉和广泛的运用，并取得了一系列成就。例如：吉尔伯特的磁学实验；赫尔蒙特运用实验来论证水是形成万物的质料；帕斯卡利用气压计做实验得出帕哲学家们积极倡导实验方法。弗兰西斯·培根在他的著作中，第一次系统地提出了实验方法和归纳方法，构建了唯物主义经验论。他认为，“科学是实验的科学”。“自然的奥秘也是在技”号召力不仅使他在磁、电学领域取得很大成就，而且对后人也有极大的影响。2“数学和谐性假说”。柏拉图并不把数学模型强加给自然现象，而是从自然现象中抽取出现象之中的和谐数学关系，也就是说柏拉图运用数学作为工具或方法把他所主张的“理念”与自然现象相联系。这种“数学和谐性”就是柏拉图的数学理性，也是数学主义的由来。柏拉图强调数学方法在认识自然中的地位，为后来近代科学家们自觉寻求自然现象的内在数学定量关系做出了重大贡献。近代哥白尼突破了托勒密体系天文几何学方法的复杂性，“他（哥白尼）的观念把天文学事实””。伽几”。伽利略在近代第一个系统采用数学方法，坚持认为大自然这本书是用数学语言写出的。在他看来，只有用数学证明了的东西，才是科学的。笛卡尔创立的解析几何学，实现了几何学与代数的统一。后来，牛顿继承了伽利略的方法论思想，创造了”他用“自然哲学的数学原理”作为其伟大著作的书名，也充分说明数学方法在牛顿研·”莱布尼茨也一系列数学上的成就使得数学方法在近代自然科学中基本被确定规律。3、数学方法和实验方法的结合是近代科学研究方法的最显著特征。我们知道在古代前期，数学方法和实验方法只是分别从属于长期对立的学者传统和工匠传统。古代后期，阿基米德有了实验方法和数学方法结合的开端，但在那时只是作为自然知识或自然哲学的一部分。中世纪后·代，伽利略对理想实验过程进行解释时，运用了数学方法把实验中的斜面处理为量的组合，并在定量分析推理过程中去除了阻力、摩擦力以及能量损耗从而建立了精密的科学的理想方法。正如亚.沃尔夫说的：“伽利略对于落体定律、摆和抛射体运动的研究，提供了科学地把定量”[15]——数学方法在伽利略手中得到了发展与完善。同时与以往不同，伽利略在研究中的这一方法特征是在近代自然科学完全摆脱了旧自然哲学环境下形成的。一方面在实验中运用数学方法进行反他”伽利略对于经验的这种超越并非一种哲学上的自觉，而是由科学区别于常识的本质特征决定的一”——数学方法同时实现了经验科学的确定性与精确性。因此说，伽利略对近——数学方法是近代科学研究中的一般程序和经典方法，伽利略就是这种科学研究方法和传统的奠基人。——数学方法上，他吸收了亚里斯多德——”归纳——————数学方法分为三个主要步骤：首——数学方法更进一步地完善。近代物4、假说方法与一套严密的逻辑推导规则相结合也是近代科学研究的方法特征。由于实验观——科学假说。科学假说是针对某一旧理论无法说明或解“”的“数学的和谐性”思辨，但不是先验的，为了论证假说，他们运用了大量的数学方法来分析归“有效的数学假说必须是在观察到的世界中能够严格。在假说论证过程中必须要以严密的逻辑推理来保证。最早对假说引入一套完整的逻辑推理的——可以把他的方法称为从现象中演绎出运动原理”——————综合等逻辑方法可以说在牛顿的处于资料收集阶段。19世纪自然科学进入了全面发展和理论大综合时期，需要系统地整理大量的积累经验材料，使之上升为理论，从而提出了一系列的科学假说。如：门捷列夫的化学元素周期律利用假设作前提在归纳——拉普将今论古”的历史比较方法；细胞学说和生物进化