自然辯證法第二講科學(xué)方法論

科學(xué)的本質(zhì)與科學(xué)認識本講內(nèi)容科學(xué)的本質(zhì)科學(xué)的劃界問題；科學(xué)的劃界標準；科學(xué)的形象和特征科學(xué)認識的形成科學(xué)問題及其主要來源；科學(xué)事實及其獲取的途徑；科學(xué)事實中的認識論問題一、科學(xué)的本質(zhì)（一）科學(xué)的劃界問題美國的“科學(xué)創(chuàng)生”事件：1981年，美國的阿肯色州曾發(fā)生過平衡對待“創(chuàng)生科學(xué)”和進化論的訴訟，當時美國的公立中學(xué)教的是進化論，但有些宗教信仰很堅定的人支持所謂的“創(chuàng)生科學(xué)”。創(chuàng)生科學(xué)試圖綜合上帝創(chuàng)世說和一部分現(xiàn)代科學(xué)理論，主張如下：（1）宇宙是突然從無到有地創(chuàng)生（2）雖然自然選擇起了一定作用，但不足以解釋所有生物物種的起源（3）大多數(shù)動植物是創(chuàng)生的，動植物只在很有限的范圍內(nèi)改變（4）人和猿有著不同的祖先，人不是由猿進化而來的（5）災(zāi)異是地理變化的原因。這些創(chuàng)生科學(xué)的信徒向阿肯色州法院提起訴訟，要求在公立中學(xué)平等對待創(chuàng)生論和進化論，這一事件引發(fā)了教育界和司法界的一場大爭論，爭論的焦點在于：創(chuàng)生科學(xué)是不是科學(xué)？如果是科學(xué)，就應(yīng)進入中學(xué)教學(xué)內(nèi)容，如果不是科學(xué)而是宗教信仰，就應(yīng)按著現(xiàn)代國家政教分離的原則，不能進入課堂。這一爭論涉及到科學(xué)的特征是什么?最終法官奧夫頓認為，科學(xué)知識應(yīng)具備5個特征（1）受自然定律的指導(dǎo)（2）它利用自然定律，具有說明能力（3）它受到經(jīng)驗世界的檢驗（4）它的結(jié)論是試探性的，不是終結(jié)性的（5）它可以被否證。據(jù)此，奧夫頓認為創(chuàng)生論不是科學(xué)。這一爭論引起了科學(xué)界和科學(xué)哲學(xué)界關(guān)于科學(xué)劃界問題的進一步爭論。（二）科學(xué)的劃界標準邏輯經(jīng)驗主義批判理性主義科學(xué)歷史主義科學(xué)無政府主義邏輯經(jīng)驗主義美籍德裔哲學(xué)家卡爾納普(R.Carnap,1891-1970)，代表作《世界的邏輯構(gòu)造》“如果證實的意思是決定性地、最后地確定為真；那么我們將會看到，從來沒有任何（綜合）語句是可證實的。我們只能越來越確實地驗證一個語句。因此我們談的將是確證問題而不是證實問題?！庇谩翱蓹z驗性”來代替“可證實性”。批判理性主義

波普爾（KarlPopper，1902-1994），英國科學(xué)哲學(xué)家。代表作《研究的邏輯》等命題不能被經(jīng)驗所證實，因為每次經(jīng)驗證實都是單稱判斷，而科學(xué)理論一般都是全稱判斷。經(jīng)驗證實原則是以歸納法的有效性為信念的。例，“所有天鵝皆白色”。波普爾的新觀念：命題雖然不能證實，但可以證偽。證實與證偽在邏輯上是不對稱的。例如，1億只白天鵝的觀察，也不能證實“所有天鵝皆白色”的命題，只要觀察到1只黑天鵝，就徹底推翻了這個全稱陳述。經(jīng)驗證偽的科學(xué)劃界標準

“一個陳述只有它是可檢驗或可證偽的，才是科學(xué)的；反之，不可證偽的就是屬于非科學(xué)或形而上學(xué)”?？茖W(xué)歷史主義庫恩(T.S.Kuhn，1922.7.18--1996.6.17)，當代美國著名科學(xué)史家和科學(xué)哲學(xué)家。不能只從科學(xué)理論與經(jīng)驗事實的關(guān)系方面來思考科學(xué)劃界問題；應(yīng)當從歷史的、社會的角度來研究。科學(xué)家按照一定的范式解決難題的活動，便是科學(xué)?？茖W(xué)無政府主義奧地利哲學(xué)家費耶阿本德(PaulKarlFeyerabend，1924-1994)代表作《反對方法》他提出了一種與傳統(tǒng)看法截然對立的科學(xué)方法論論點——“怎么都行”?？茖W(xué)劃界問題是個偽問題：科學(xué)與非科學(xué)既不可能區(qū)分，也不應(yīng)該區(qū)分。非科學(xué)的方法和成果，對科學(xué)的發(fā)展有很大促進作用，所以不應(yīng)當把科學(xué)與非科學(xué)硬性拆開。

（三）科學(xué)的形象和特征1.科學(xué)的各種形象科學(xué)是系統(tǒng)化、理論化的知識體系；科學(xué)是生產(chǎn)知識的實踐活動；科學(xué)是一種社會建制：科學(xué)是一種方法；科學(xué)是一種生產(chǎn)力；科學(xué)是一種文化。2.科學(xué)的基本含義科學(xué)是關(guān)于客觀世界的事實和發(fā)展規(guī)律的理論知識、態(tài)度、活動和社會建制。它包括自然科學(xué)和社會科學(xué)。3.科學(xué)的基本特征：解釋性和預(yù)見性、精確性、可檢驗性、系統(tǒng)性。二、科學(xué)認識的形成（一）科學(xué)問題及其主要來源科學(xué)發(fā)現(xiàn)從哪里開始？從觀察開始：科學(xué)發(fā)現(xiàn)從觀察個別事實開始，然后通過歸納，得出一般性的定理或理論。從理論開始：科學(xué)理論是通過演繹法從某些清楚明白、不證自明、絕對可靠的公理或假設(shè)推出的。從問題開始：科學(xué)發(fā)現(xiàn)是在科學(xué)問題的引導(dǎo)下完成的，正是問題推動我們建立科學(xué)假說，進行觀察和實驗，從而發(fā)現(xiàn)新知識，開辟新領(lǐng)域?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)：一個經(jīng)典的例子1928年9月的一天，細菌學(xué)家弗萊明走進實驗室，偶然發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)葡萄球菌的器皿里長了綠霉，按照通常的判斷，這種情況說明培養(yǎng)基被污染了，實驗失敗了。但弗萊明發(fā)現(xiàn)，在綠霉的周圍，培養(yǎng)基清澈明凈，而在此種情況下葡萄球菌的繁殖區(qū)本來是應(yīng)當呈現(xiàn)一種討厭的黃色的。這是怎么回事呢?他進一步提出問題：是不是綠霉有某種作用能把它周圍的葡萄球菌殺死呢?帶著這個問題，他進行了研究，不到一年就發(fā)現(xiàn)了青霉素，并因為這個發(fā)現(xiàn)于1945年獲得了諾貝爾獎。1.什么是科學(xué)問題?概念：科學(xué)問題是指一定時代的科學(xué)認識主體在當時的知識背景下提出的關(guān)于科學(xué)認識和科學(xué)實踐中需要解決而又未解決的矛盾。規(guī)定性：（1）科學(xué)問題是一定歷史時代的產(chǎn)物。同一問題，在不同的事實和經(jīng)驗背景下，其內(nèi)涵深度是不同的。如針對遺傳的奧妙這一個古老的科學(xué)問題，19世紀末魏斯曼思考出的是“種質(zhì)”問題，20世紀初摩爾根討論出的是“基因”問題，20世紀50年代沃森和克里克則提出了生物大分子DNA的結(jié)構(gòu)問題。（2）科學(xué)問題是有結(jié)構(gòu)的。蘊涵著問題的指向、研究的目標和求解的應(yīng)答域。科學(xué)問題的類型：A“是什么”的問題，這類問題要求對研究對象進行識別或判定，一般具有“X是什么?”的語句形式，如“原子是什么?”“遺傳基因是什么，”“在顯微鏡下所觀察到的某個斑駁陸離的圖案是什么?”等；B“為什么”的問題，這類問題要求回答現(xiàn)象的原因或行為的目的，是一種尋求解釋性的問題，例如，“為什么牛有四個胃?”“蘋果為什么會落地?”等；C“怎么樣”的問題，這類問題要求描述所研究的對象或?qū)ο笙到y(tǒng)的狀態(tài)或過程，是一種描述性的問題，如“太陽系的結(jié)構(gòu)是怎樣的?”“鐵元素的原子量有多大?”等。2.科學(xué)問題的主要來源（1）實踐與理論之間的矛盾。實踐與理論之間的矛盾?？茖W(xué)理論或假說的最基本、最直接的目的就是要尋求一定范圍內(nèi)的經(jīng)驗事實的聯(lián)系和統(tǒng)一的解釋。例如，各種化學(xué)元素以前曾經(jīng)被一個個地孤立地發(fā)現(xiàn)和研究過。進入19世紀以后，當時所發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素已有60多種，并且還在不斷地增長。這時科學(xué)家就提出問題，各種化學(xué)元素之間是否存在著某種內(nèi)在聯(lián)系呢?如何揭示各種化學(xué)元素之間的內(nèi)在聯(lián)系呢?普勞特、段柏萊、尚古都、紐蘭茲、門捷列夫等科學(xué)家相繼圍繞著這個重大課題進行研究，最終提出了元素周期律。（2）不同理論、學(xué)派或觀點之間的矛盾。根據(jù)科學(xué)知識體系的邏輯一致性的要求，科學(xué)家甚至要在不同學(xué)科的理論體系之間尋求邏輯統(tǒng)一性，并進而發(fā)現(xiàn)不同學(xué)科的理論體系之間存在的矛盾和沖突，提出更具有普遍性的科學(xué)問題。（3）理論自身內(nèi)在的邏輯矛盾。任何一個科學(xué)知識體系在邏輯上都應(yīng)當是無矛盾的，這是對科學(xué)知識的基本要求?？茖W(xué)知識體系的邏輯問題或者表現(xiàn)為邏輯上的跳躍或推理上的不嚴密，表面上的“邏輯結(jié)論”實際上并不能真正從前提中導(dǎo)出；或者表現(xiàn)為一種理論在邏輯上不能自洽，從同一組前提出發(fā)，卻導(dǎo)出了相互矛盾的命題，從而造成科學(xué)理論中的所謂“佯謬”或“悖論”。一種理論或一個概念，如果從中推出了邏輯矛盾，那就表明其中存在需要進一步探討的問題。3.科研選題的原則需要性原則：選擇的課題必須著眼于社會實踐的需要或科學(xué)本身發(fā)展的需要?？茖W(xué)性原則：選擇的課題必須有一定的科學(xué)理論和科學(xué)事實作為依據(jù)，明顯地與已確證的科學(xué)理論相違背的問題不應(yīng)被選為課題。創(chuàng)新性原則：選定的課題應(yīng)是別人沒有解決或沒有完全解決的問題，力求研究成果有新的發(fā)現(xiàn)或發(fā)明?？尚行栽瓌t：選擇課題時必須考慮完成課題的主客觀條件，根據(jù)實際具備或經(jīng)過努力可以具備的條件來確定課題。（二）科學(xué)事實及其獲取途徑1.科學(xué)事實：人們對所觀察到的客觀事件、現(xiàn)象和過程的真實陳述和判斷。2.科學(xué)事實的特點和作用:特點：個體性；可傳達性和主體間性；可重復(fù)性和可檢驗性；具有可精確性、可定量性；具有基礎(chǔ)性、穩(wěn)定性、可靠性；也具有一定的主觀性和差異性。作用:它是科學(xué)抽象和形成科學(xué)理論的事實基礎(chǔ)；它是檢驗和評價理論的事實依據(jù)；它是發(fā)展科學(xué)理論的事實條件。3.科學(xué)觀察——獲取科學(xué)事實的基本方法概念：科學(xué)觀察是人們有目的、有計劃地利用自己的感官認識和描述各種自然現(xiàn)象，獲取經(jīng)驗知識的基本手段。原則：客觀性原則；全面性原則；典型性原則；可觀察性原則。4.科學(xué)實驗科學(xué)實驗是根據(jù)一定的科學(xué)研究目的，運用一定的物質(zhì)手段，包括科學(xué)儀器和設(shè)備，在人為控制或模擬自然事物或現(xiàn)象的條件下獲得科學(xué)事實的方法。科學(xué)實驗的特點：（1）可以簡化和純化研究對象。（2）可以強化研究對象。（3）可以使客體對象的屬性及其變化過程重復(fù)出現(xiàn)。（4）可以模擬研究對象的運動過程，從而認識對象的性質(zhì)。（5）實驗方法還是一種經(jīng)濟可靠的認識和變革自然的方法。5.觀察實驗中的認識論問題（1）案例：錯誤百出的觀察報告在一次心理學(xué)會議上，突然從門外沖進一個人，后面追著一個拿手槍的人。兩個人正在屋子中央混戰(zhàn)時突然響了一槍，兩人就一齊沖了出去。整個過程總共只持續(xù)了20秒鐘。會議主席立即請所有與會者寫下他們目擊的經(jīng)過。這件事當然是預(yù)先安排的，整個過程事先經(jīng)過排練并且全部錄了像。在與會者提交的40篇報告中，只有l(wèi)篇在主要事實上錯誤少于20％，其中14篇有20％到40％的錯誤，25篇有40％以上的錯誤。而且50％以上的報告中有10％或更多的細節(jié)純屬臆造。（2）觀察與理論的關(guān)系歷史上出現(xiàn)三種觀點:純觀察說；中性觀察說；理論負荷說。古典經(jīng)驗主義的純觀察說“純觀察說”的代表人物是英國哲學(xué)家培根和洛克。培根認為，觀察是一種純粹的感官反映活動，它不受任何理論因素的影響，也應(yīng)該排除任何理論的影響，純粹客觀地進行觀察。洛克也將觀察看成是消極、被動的、純感官的生理反映，認為觀察過程就是人們對客體的感覺過程。邏輯經(jīng)驗主義的中性觀察說20世紀30年代，現(xiàn)代邏輯經(jīng)驗主義者繼承和發(fā)展了古典經(jīng)驗主義的理論傳統(tǒng)，提出了“中性觀察說”。美籍科學(xué)家卡爾納普所構(gòu)造的關(guān)于科學(xué)知識結(jié)構(gòu)的“兩層語言模型”集中體現(xiàn)了他們對觀察性質(zhì)的理解。該模型將科學(xué)語言分為觀察語言和理論語言兩個性質(zhì)完全不同的層次。其中觀察語言反映個別對象的性質(zhì)、狀態(tài)，表達經(jīng)驗知識和經(jīng)驗事實，其意義是固定的、也是清楚明白的，因而不受任何理論的影響，而理論語言則表達不可觀察的事件或事件的不可觀察的方面，其意義從觀察語言獲得。歷史主義的“理論負荷說”理論負荷說也稱為“觀察滲透理論”，由美國科學(xué)哲學(xué)家漢森在《發(fā)現(xiàn)的模式》（1958）一書中加以闡述。漢森認為，觀察并非只是感官對觀察對象“刺激”的機械反映，而是受觀察者背景理論的影響和支配的。具有不同知識背景或不同理論觀點的人，對同一對象會形成不同的觀察結(jié)果?！凹兇庵行浴钡挠^察是不存在的。為什么觀察滲透著理論？（1）科學(xué)觀察不僅是接受信息的過程，同時也是加工信息的過程。（2）觀察陳述是用科學(xué)語言表述出來的，通過語言，來自客體的信息被編碼記載下來。（3）理論在觀察中既起著“定向”作用，引導(dǎo)觀察者有選擇地接受外界信息，又起著“加工改造”作用，幫助觀察者理解觀察到的究竟是什么。觀察滲透理論的例子氧的發(fā)現(xiàn)史最先制得較純氧氣的是瑞典藥劑師席勒，1773年，他通過分解硝酸鹽，氧化物，碳酸鹽等制得了氧氣。當他將燃燒的蠟燭放入這種氣體中時，發(fā)現(xiàn)蠟燭更明亮，于是車稱之為火氣。他從燃素說出發(fā)，認為燃燒是空氣中的火氣與物體中的燃素相結(jié)合的過程。席勒實際上并沒有發(fā)現(xiàn)氧氣，一年以后，英國化學(xué)家普利斯特列又獨立制得了氧氣。他用凸透鏡聚光加熱氧化汞時，發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)分解出了一種氣體，老鼠在其中生活的時間比在等體積的空氣中的時間長4倍，人吸入它覺得呼吸輕快多了。但普利斯特列只是將這種氣體看作氧化氮，因為他同樣信奉燃素說。認為一般空氣之所以能夠助燃，是由于它被燃素飽和的緣故。從氧化汞分解出來的這種氣體不含燃素，而吸收燃素的能力特別強，助燃能力也就格外大。拉瓦錫擺脫了傳統(tǒng)燃素說，借助于新的燃燒理論，氧化說，才在前人的基礎(chǔ)上真正發(fā)現(xiàn)了氧氣。如何保證觀察的客觀性？科學(xué)觀察要求實驗結(jié)果可以用某種標準的方法進行重演?？茖W(xué)觀察要求以正確反映客觀事物本質(zhì)的理論為指導(dǎo)?？茖W(xué)觀察要求使用先進的觀測技術(shù)和儀器?？茖W(xué)