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1、科学思维,无边落叶萧萧下,本讲主要内容,科学抽象 逻辑思维 非逻辑思维,无边落叶萧萧下,科学抽象,科学抽象： 科学抽象是科学思维一般形式，即在一定科学事实基础上，提炼出科学概念或构筑科学假说、模型。 概念：从同类事实或现象抽象出普遍性概括的语言，能反映其本质和内在联系的认识。 概念的重要性：概念是思维的出发点，也是理性认识的基本单位，有了概念才可能进行判断和推理，逻辑思维才能展开。此外，形成概念也是科学认识的一个重要成果，标志认识的清晰化、明确化（科学史上的许多著名概念：原子、以太、质量、能量、动量、场、电力线、熵、量子、燃素、分子、摩尔、进化、细胞、基因）。,逻辑思维,逻辑思维方法： 分类和

2、类比： 分类：根据对象的相似或相异，对研究对象进行区别和归类。分类和筛选是科学研究的初步，为进一步概括和分析作资料上的准备。 比如早期的动植物分类、地质资源调研，直到现代物理学的粒子分类、群论等。 比如，1961年物理学家盖尔曼（Gell-Mann）、尼曼（Yuval Neeman）等分别提出用SU(3)群来描述强子的对称性。,逻辑思维,根据SU(3)群，具相同自旋和宇称但同位旋和奇异数不同的粒子可归入更大的家族，包括数量为1、3、6、8、10、27个粒子等，它由SU(3)的表示结构给出。 如，单态粒子对应于1,（n、p、-、0、-、0、）八个粒子组成一个八重态，等等。 当时有的粒子还未发现，

3、但根据SU(3)群的要求可预测这些粒子的存在。1962年盖尔曼曾预言-粒子的存在，果然在1964年发现了-粒子。盖尔曼在此基础上提出强子结构的夸克模型。,逻辑思维,由“八重法”预言-粒子的存在： I3同位旋第三分量， Y重子数B与奇异数S的和（称超荷）,逻辑思维,类比：由A事物与B事物有一些相同或相似的特征，推测其余的特征也相同或相似。 类比方法通常适用于有相似性的对象，而且其中之一是已知的，从已知推测未知。比如引力相互作用与电磁相互作用（从万有引力定律到库仑定律）、从量子电动力学（QED）到量子色动力学(QCD)等。,逻辑思维,归纳与演绎： 归纳：由若干特殊认识上升到一般认识。 完全归纳法：

4、穷尽所有可能的事例，但不会提供新知识（因此也就没有多大用处）； 不完全归纳法：由少数事例推测其普遍性，包含新知识，但不可靠。 归纳法在科学研究中是十分常用的方法，但在逻辑上，它无法保证得到可靠的知识。 维特根斯坦：“归纳过程在于此：即我们采取能与我们的经验相协调的最简单的规律。可是这个过程没有逻辑基础，只有心理学基础。”,逻辑思维,演绎： 从一般到个别的推理过程。通常是从基本假定（假设、公理等）出发，逻辑地推出一些可检验的推论，等待实验的检验判决。 几种常见的演绎推理形式： 1）否定后件推理： 如果H则I（即I是由H推导出来的或被H所蕴涵的）： 若H为真，则I也真；但（证据表明）I不真H不真（

5、推理有效）,逻辑思维,2）肯定后件推理： 若H为真，则I也真；现（证据表明）I为真H为真（推理无效） 3）扩展的肯定后件推理： 若H为真，则I1，I2，In也真；现（证据表明）I1，I2，In都真H为真（无效） 第1）种情况作为判断一个假说是十分有用的；第2）和3）虽然在逻辑上是无效推理，科研中却经常使用，因此，我们应该注意，假说得到一定的检验并不保证其真实性。,逻辑思维,分析与综合： 分析：对事物作解剖细化，探讨各个部分的详细特征； 综合：将事物各个部分的认识统一起来考察，达到对其总体的认识和整体把握。综合必须与分析为基础，是在对事物各个部分有充分的信息把握之上才能进行宏观的把握。（比如：近

6、代科学以分析为基础，因此逾越深入具体；而中医等从一开始是综合的，整体的，难以深入。也许中医的出路之一是学习西医的分析方法再综合。再比如：爱因斯坦的统一场论为何难以成功。）,逻辑思维,数学方法： 即对研究对象的某些特征进行抽象和量化，以研究各个量的变化及其相互关系。 通常又称数学建模法，在现代科学及工程技术研究中经常被使用，甚至拓展到心理学、经济学、社会学等其它领域。其优点是可实现符号化、公理化、结构简洁，便于运算而且有具体结果。 需注意：它只是从大量复杂的事物中抽象出部分典型的特征，而不是事物的全部。对复杂多样的研究对象，抽象量化不可能全面反映事物的整体，也不可能普遍适用。,非逻辑思维,非逻辑

7、思维方法： 想象：在感性认识的基础上，通过意象、联想和想象来把握客观对象的本质和规律。 其与逻辑思维的区别在于它的思维基本单元是意象，而逻辑思维的基本单元是概念。意象是对某一类事物的某些特征的反映，带有片面、朦胧不确定的因素；而概念是长期使用、有明确的规范界定。由于其朦胧不确定性，形象思维是个人的感性认识升华的结果，跟个人的体验有关，他人难以效仿。但它可以跨越某些逻辑的障碍直接达到对事物,非逻辑思维,的本质规律的认识；逻辑思维则有共通性，有明确的概念规范和逻辑规则，可以共同遵循。 直觉：指不受某个固定的逻辑规则约束而直接对事物本质规律的洞悟。 直觉可跨越逻辑的层层障碍，直接领悟事物的内在本质；

8、直觉与灵感通常联系在一起，是对某个现象进行长期思索，头脑中已经准备相当丰富的信息基础上，达到一定的临界状态的自组织过程。,非逻辑思维,灵感：由于某些预外因素的刺激使原来一片混沌的信息突然明朗化。 灵感的特点是突发性、随机性，不可预测，但灵感的产生也是长期对问题思索积累的结果，并不是毫无准备的突然“幸运降临”。此外，所谓“灵光闪现”，最后也必须经过逻辑严密的证明。 科学史上的“灵感神话”及其批评： 阿基米德的浴缸、伽利略的比萨斜塔、牛顿的苹果树、瓦特的茶壶、凯库勒的蛇尾巴、薛定谔的女朋友，大多是社会性建构的，经不起历史的考证。,阿基米德的浴缸,记录在公元前1世纪罗马建筑师Vitruvius的著作中。 据记载，叙拉古国王怀疑铸金匠在王冠中掺杂白银，请阿基米德查这顶王冠的成份。有一天阿基米德跳进装满热水的浴缸洗澡，有些水溢出，突然间他想到如何测量黄金的体积。阿基米德兴奋得从浴缸里一跃而起，忘了穿衣服，跑上城市街道，高声喊叫“我找到了!”,伽利略的比萨斜塔,伽利略出生于比萨，又在此上学、当教师，视乎故事可信； 可伽利略从未提到此实验，其它文献也没有记载。唯一的线索是伽利略的学生维瓦尼为其师写传记时提到，认为伽利略在25岁时做的实验，还邀请所有师生