大連理工大學(xué),自然辯證法課件第三章馬克思主義科學(xué)技術(shù)方法論

第三章馬克思主義科學(xué)技術(shù)方法論第一節(jié)科學(xué)技術(shù)研究的辯證思維方法

第二節(jié)科學(xué)技術(shù)研究的創(chuàng)新思維方法

第三節(jié)科學(xué)技術(shù)研究的數(shù)學(xué)與系統(tǒng)思維方法

第四節(jié)科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的方法

第一節(jié)科學(xué)技術(shù)研究的辯證思維方法一、演繹方法演繹方法是從一般原理推論出個(gè)別或特殊事物及其結(jié)論的過程。它的根本特點(diǎn)是前提與結(jié)論之間具有蘊(yùn)涵關(guān)系.例如:“自然界的所有事物都是普遍聯(lián)系、相互統(tǒng)一的，強(qiáng)、弱、電、引四種相互作用力是自然界的事物，所以，它們也是普遍聯(lián)系、相互統(tǒng)一的?！备鶕?jù)這一推斷，愛因斯坦在建立相對(duì)論后，力圖將宏觀的萬有引力與微觀的電磁力統(tǒng)一到一個(gè)數(shù)學(xué)框架；1967年美國(guó)物理學(xué)家從量子理論入手，成功將電磁力和弱力表達(dá)為相同的量子場(chǎng)。受此鼓舞，物理學(xué)家又提出將引力、電磁力、弱力、強(qiáng)力四種基本力統(tǒng)一起來的“大統(tǒng)一理論”。超炫理論、M理論就是該理論的最新成果。演繹法的分類⑴三段論推理法例子:物質(zhì)是永恒不變的物質(zhì)是可分的

恐龍是物質(zhì)粒子是物質(zhì)恐龍是永恒不變的粒子是可分的MＰＳＭ

所以,S是P

⑵假言推理法

充分條件假言推理法邏輯規(guī)則：不能否定前件，不能肯定后件（可以肯定前件，否定后件）

如果P，那么qP，

所以，q

例子：▲如果地球上發(fā)射的物體速度超過每秒11.2公里，那么它就能擺脫地球的引力；長(zhǎng)征3號(hào)火箭發(fā)射的物體速度超過每秒11.2公里，所以，長(zhǎng)征3號(hào)火箭發(fā)射的物體擺脫了地球的引力（發(fā)射成功了）。▲如果一個(gè)人體溫升高，那么他就身體有?。恍埖捏w溫沒有升高，所以小張身體沒有病。（通過否定前件而達(dá)到否定后件）▲如果是動(dòng)物，能自己移動(dòng)身體；豬籠草不能移動(dòng)身體，所以豬籠草不是動(dòng)物。如果P,那么q非P所以，非q必要條件假言推理法：

邏輯規(guī)則：不能肯定前件，不能否定后件（否定前件，肯定后件）例子：▲只有自覺接受正確哲學(xué)指導(dǎo)，科研工作才能取得成就；這個(gè)科研小組蔑視正確哲學(xué)指導(dǎo)，所以這個(gè)科研小組科研工作不能取得成就?！挥胁晃菲D難險(xiǎn)阻，才能登上科學(xué)高峰；我不畏艱難險(xiǎn)阻，所以我能登上科學(xué)高峰。（通過肯定前件而達(dá)到肯定后件）▲這塊地只有水量合適，小麥才長(zhǎng)得好；這塊地水量不合適，所以小麥長(zhǎng)得不好。

只有P，才q

非p

所以，非q

只有p,才q

非q

所以，非p公理化方法是指從盡可能少的基本概念、公理、公設(shè)出發(fā)，運(yùn)用演繹推理規(guī)則，推導(dǎo)出一系列的命題和定理，從而建立理論體系的方法。像歐幾里得幾何學(xué)、牛頓力學(xué)、希爾伯特幾何學(xué)，這些科學(xué)宮殿雖然富麗堂皇，其結(jié)構(gòu)卻很單純，全部結(jié)論都是由少數(shù)公理經(jīng)過演繹而來的。再如，希爾伯特通過引進(jìn)點(diǎn)、直線、平面等基本概念以及結(jié)合、順序、合同等基本關(guān)系，建立若干基本公理，從而構(gòu)造出一個(gè)完備、簡(jiǎn)單的公理體系，根據(jù)這一公理體系可以導(dǎo)出全部歐式幾何定理。經(jīng)過數(shù)理邏輯的發(fā)展，公理化方法更加形式化、符號(hào)化，不但大大提高了科學(xué)思維的能力與效率，也使智能機(jī)器人代替人的部分思維的希望變成現(xiàn)實(shí)。由公理化方法得到的邏輯演繹體系稱為公理化系統(tǒng)。建立公理化系統(tǒng)的一般程序：二、非演繹方法1.分析與綜合分析方法是把研究對(duì)象整體分為各部分、方面、因素和層次等,并分別加以考察的認(rèn)識(shí)方法。例如：近代遺傳學(xué)的奠基人孟德爾發(fā)現(xiàn)的遺傳基本定律，就是用了分析法。在這項(xiàng)研究中，孟德爾認(rèn)識(shí)到從整體上觀察植物雜交后代眾多性狀的遺傳行為，推導(dǎo)出它們的遺傳規(guī)律，是困難的。因此，他只選擇了其中7種穩(wěn)定而易于區(qū)別的相對(duì)性狀，以種子的圓和皺、子葉的黃綠、植株的高與矮等，分組研究。把分析方法成功地運(yùn)用于雜交試驗(yàn)，把豌豆眾多的性狀分解為簡(jiǎn)單的要素，撇開其他各種復(fù)雜因素，將被考察的因素暫時(shí)從整體中抽取出來，允許其單獨(dú)起作用，從而進(jìn)行精細(xì)、周密的考察，研究每一因素世代傳遞的行為。可見，分析方法對(duì)于孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳定律具有決定性的意義。孟德爾綜合方法是將已有的關(guān)于研究對(duì)象各個(gè)部分、方面、因素和層次的認(rèn)識(shí)聯(lián)系起來，形成對(duì)研究對(duì)象整體性認(rèn)識(shí)的認(rèn)識(shí)方法。它以分析為基礎(chǔ)，探索研究對(duì)象的各個(gè)部分、方面、因素和層次之間的相互聯(lián)系的方式，由此形成一種新的整體性認(rèn)識(shí)。辯證的綜合不是各個(gè)要素的簡(jiǎn)單加和,本質(zhì)上是一種在分析基礎(chǔ)上的創(chuàng)造。例如，1953年，沃森和克里克提出的DNA分子結(jié)構(gòu)的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型，就是對(duì)DNA分子各部分認(rèn)識(shí)的一次綜合。他們一方面綜合了當(dāng)時(shí)生物學(xué)家所揭示的DNA作為生物的主要遺傳物質(zhì)的信息傳遞功能；另一方面又綜合了生物化學(xué)家分析DNA各種成分的大量資料，特別是綜合了威爾金斯等人的DNA晶體X射線衍射圖樣和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，把DNA的整體結(jié)構(gòu)完整地再現(xiàn)出來。通過這一綜合，使人們對(duì)DNA的各個(gè)片段認(rèn)識(shí)發(fā)展到從整體上把握了它的結(jié)構(gòu)和功能，由此人們從分子水平上闡明了生物遺傳和變異的機(jī)制就在于DNA分子的自我復(fù)制和改制。沃森和克里克:DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)2.歸納與概括歸納是從個(gè)別或特殊上升到一般。它分為完全歸納法和不完全歸納法（簡(jiǎn)單枚舉歸納法和科學(xué)歸納法）。在近代自然科學(xué)中盛行的歸納法，實(shí)質(zhì)上是改進(jìn)后的簡(jiǎn)單枚舉法，比如，培根的“三表法”和穆勒的“穆勒五法”。培根的三表法和穆勒五法.doc

哈雷在概括所觀察到的彗星出現(xiàn)的周期時(shí)就采用了歸納的方法。他在1682年發(fā)現(xiàn)了一顆彗星，他又從資料中找到了l607年及l(fā)351年出現(xiàn)的彗星同他所觀察到的彗星有相似的軌道，因此推論它們是同一顆彗星，并且計(jì)算出這顆彗星每隔76年6個(gè)月出現(xiàn)一次。這種從綿延近百代的歷史記載中歸納和概括出彗星出現(xiàn)時(shí)間的方法就是歸納的方法。完全歸納法：根據(jù)某類事物中的每一個(gè)事物都具有某種屬性，推演出這類事物有此屬性的一般結(jié)論的推理方法。例如：數(shù)學(xué)上的窮舉法。三角形內(nèi)角之和為180度。優(yōu)點(diǎn)為結(jié)論可靠。缺點(diǎn)：困難簡(jiǎn)單枚舉法：通過簡(jiǎn)單枚舉某類事物中的一部分都具有某種屬性，而無一反例，由此推及全體，概括出該類事物的一切對(duì)象都具有此種屬性。例如：“金導(dǎo)電、銀導(dǎo)電、銅導(dǎo)電、鐵導(dǎo)電、錫導(dǎo)電；所以一切金屬都導(dǎo)電”。前提中列舉的“金、銀、銅、鐵、錫”等部分金屬都具有導(dǎo)電的屬性，從而推出“一切金屬都導(dǎo)電”的結(jié)論。優(yōu)點(diǎn)：方便。缺點(diǎn)：不完全。1.求同法。指被研究的現(xiàn)象在兩個(gè)以上的場(chǎng)合出現(xiàn)時(shí)，在每一場(chǎng)合中只有一個(gè)先行條件是共同的，那么，這個(gè)共同的先行條件被判明為是該現(xiàn)象的原因。場(chǎng)合先行條件被研究現(xiàn)象1A、B、Ca，b,c2A、D、Ea,d,e3A、F、Ga,f,g∴A是a的原因例如，遺傳的主要物質(zhì)基礎(chǔ)——DNA的發(fā)現(xiàn)，就是運(yùn)用了這種方法。1944年，加拿大的阿維利和麥克勞德等人在前人基礎(chǔ)上盡享了細(xì)菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)。他們分別用培養(yǎng)基加高溫殺死的有毒有莢膜的肺炎雙球菌、培養(yǎng)基加高溫殺死的有毒有莢膜的肺炎雙球菌的提取液、培養(yǎng)基加提取液中的DNA來培養(yǎng)無毒無莢膜的雙球菌，結(jié)果都能使它們轉(zhuǎn)變成有毒有莢膜的肺炎雙球菌（注射到動(dòng)物體內(nèi)能致肺炎）。在上述不同場(chǎng)合中，DNA是不變因素，證明它是細(xì)菌轉(zhuǎn)化的原因。此后，DNA是遺傳物質(zhì)的結(jié)論才得到了公認(rèn)?？茖W(xué)歸納法：引進(jìn)因果關(guān)系作為推理依據(jù)。

2.求異法：指只有兩個(gè)場(chǎng)合，如果被研究的現(xiàn)象只出現(xiàn)在其中一個(gè)場(chǎng)合而在另一場(chǎng)合不出現(xiàn)，且這兩個(gè)場(chǎng)合只有某一個(gè)先行條件不同，那么，這個(gè)先行條件被判明為所研究現(xiàn)象的原因。

場(chǎng)合不同情況被研究對(duì)象1A，B，Ca,b,c2B,Cb,c

所以A是a的原因例如，巴斯德研究微生物的產(chǎn)生的原因，就曾運(yùn)用了求異法。他把裝有有機(jī)物體的兩個(gè)瓶子，都加熱滅菌后，其中一瓶加了防塵裝置，另一瓶不加。過了一定時(shí)間，前一瓶毫無變化，后一瓶卻出現(xiàn)了很多微生物。由此說明，空氣中的塵埃是產(chǎn)生微生物的原因。場(chǎng)合不同情況被研究對(duì)象1A1，B，Ca1,b,c2A2,B,Ca2,b,c3A3,B,Ca3,b,c

所以，A是a的原因例如，有關(guān)體壓強(qiáng)、體積和溫度關(guān)系的波義耳定律、蓋-呂薩克定律核查理定律都是應(yīng)用了共變法的結(jié)果。在等溫條件下作氣體實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓壓強(qiáng)的值逐漸改變，并測(cè)出相應(yīng)的體積值，就能後運(yùn)用共變法概括出體積和壓強(qiáng)的反比關(guān)系。同樣，在壓強(qiáng)不變的條件下，氣體的溫度越高，它的體積越大，體積和溫度成正比關(guān)系。由于共變法可以得到一個(gè)函數(shù)關(guān)系，它的可靠程度是比較大的。3.共變法：在所有場(chǎng)合中，A發(fā)生變化，研究現(xiàn)象a也隨之變化，則可判定A與a又因果聯(lián)系。4.剩余法：如果得知被研究的某一復(fù)合現(xiàn)象是由一組條件引起的，把其中已判明因果聯(lián)系的部分減去，那么，可判定剩余部分有因果聯(lián)系。

例如，海王星的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)天文學(xué)家觀察天王星時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一組復(fù)合現(xiàn)象，即它在運(yùn)行軌道上發(fā)生各種偏離；經(jīng)計(jì)算表明，這一現(xiàn)象是由另一組復(fù)合的條件所引起的，即已知幾個(gè)行星的吸引力是使天王星發(fā)生相應(yīng)偏離的原因，由此推論，天王星的剩下一個(gè)偏離現(xiàn)象，很可能是由另一未發(fā)現(xiàn)的行星的吸引力造成的。后來，果然發(fā)現(xiàn)了這顆行星，取名為海王星。場(chǎng)合Ａ，Ｂ，C引起a,b,c

已知B,C是b,c的原因所以,A是a的原因海王星和地球大小比較

海王星

概括是一種從個(gè)別或特殊性認(rèn)識(shí)上升為一般性認(rèn)識(shí)的思維方法，是一種不完全歸納。歸納推理雖然結(jié)論不具有邏輯必然性，卻更明顯地表現(xiàn)出是一種由已知進(jìn)到未知的方法。3.類比

類比是根據(jù)兩個(gè)或兩類不同對(duì)象的部分屬性或功能等相同或相似，推論出它們的其他屬性或功能等也可能相同或相似。類比推理的格式類比推理在科學(xué)研究和解決科學(xué)技術(shù)問題過程中具有啟發(fā)思路、提供線索、借助于某種規(guī)范（范例）而舉一反三、觸類旁通的作用?？茖W(xué)上的許多重要理論，最初都是通過類比法提出來的。例如，荷蘭物理學(xué)家惠更斯發(fā)現(xiàn)光像聲音一樣具有直線傳播、折射、反射、衍射等屬性，從而推出光也像聲音一樣具有波的性質(zhì)，從而提出“光的波動(dòng)學(xué)說”；伽莫夫?qū)⒙晫W(xué)中的多普勒效應(yīng)和光波中的“紅移”現(xiàn)象進(jìn)行類比，提出了“宇宙膨脹假說”；達(dá)爾文創(chuàng)立進(jìn)化論、盧瑟福提出原子結(jié)構(gòu)的行星模型、魏格納提出大陸漂移學(xué)說等，都使用了類比推理方法。不僅如此，類比方法還為科學(xué)界普遍采用的模型試驗(yàn)和模型方法提供了邏輯基礎(chǔ)。類比通過對(duì)兩個(gè)或兩類對(duì)象的屬性、程式或定量計(jì)算進(jìn)行比較，做出它們之間在某些方面具有相似點(diǎn)的結(jié)論。模型試驗(yàn)和模型方法是以模型和原型之間的相似性為根據(jù)對(duì)原型和模型進(jìn)行類比的。模型試驗(yàn)以類比這種方法為基礎(chǔ)，它把模型上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果回推到原型上去，從而形成關(guān)于研究對(duì)象的若干推論和結(jié)論。類比方法是模型試驗(yàn)、模型方法以至模擬方法的邏輯基礎(chǔ)。例如，在現(xiàn)代科學(xué)工程技術(shù)中人們利用模型試驗(yàn)來研制新型飛機(jī)（風(fēng)洞試驗(yàn)）、通訊衛(wèi)星、設(shè)計(jì)水利電力工程、防震高層建筑等等，都是根據(jù)模型與原型的共同屬性（相似的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與相似的外部結(jié)構(gòu)），以模型試驗(yàn)的性能來推斷原型的性能。生態(tài)學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)

飛機(jī)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)汽車風(fēng)洞試驗(yàn)“電子蛙眼”就是研究能跟蹤飛蟲的非常完善的蛙眼而設(shè)計(jì)出的能跟蹤天上的飛機(jī)、衛(wèi)星的技術(shù)仿生系統(tǒng)?？茖W(xué)家還根據(jù)蒼蠅翅膀后長(zhǎng)著叫做楫翅的平衡棒的導(dǎo)航原理，研制成一種小巧的新型導(dǎo)航儀器——“振動(dòng)陀螺儀”，以此保持飛機(jī)、火箭飛行的穩(wěn)定性。仿生學(xué)（模仿鳥類）

人類仿生的行為

昆蟲與仿生

開水壺的啟示讓瓦特發(fā)明火車

蒼蠅與宇宙飛船

電子蛙眼類比推理具有邏輯性和直覺性的雙重特征。首先，它是歸納和演繹的簡(jiǎn)并縮合的過程。歸納-演繹-歸納。其次，直覺的心理過程。第二節(jié)科學(xué)技術(shù)研究的創(chuàng)新思維方法一、抽象思維與形象思維1．抽象思維以概念為基本要素，是在概念及其判斷的基礎(chǔ)上進(jìn)行的推理。它通常是線性的。2．形象思維以意象（imagery）為基本要素，是在意象及其聯(lián)想（想象）和典型化的基礎(chǔ)上進(jìn)行的推理。它通常是非線性的、并行的。善于掌握和運(yùn)用抽象思維方法，決定著科學(xué)家能把經(jīng)驗(yàn)層次的認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí)。例如：丹麥天文學(xué)家第谷·布拉赫竭盡大半生精力從事天文觀測(cè)，獲得了極為豐富而精確的事實(shí)材料，這當(dāng)然已是科學(xué)史上的重要貢獻(xiàn)。但他卻未能對(duì)這些材料進(jìn)行科學(xué)抽象的加工制作，而是停留于經(jīng)驗(yàn)層次的認(rèn)識(shí)上，而德國(guó)天文學(xué)家開普勒主要以第谷所搜集和積累的經(jīng)驗(yàn)材料為基礎(chǔ)，充分發(fā)揮了科學(xué)抽象方法的功能，概括出了行星運(yùn)動(dòng)三定律。第谷·布拉赫開普勒

形象思維對(duì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)具有重要的意義。例如法拉第時(shí)代人們受超距作用的影響認(rèn)為電力、磁力和重力一樣是一種瞬時(shí)的超距作用力，法拉第認(rèn)為這種超距作用與電磁感應(yīng)的鐵屑形成美麗的曲線，就設(shè)想電荷或磁之間的空間中充滿著一種有傳遞力作用的媒質(zhì)，它們可以傳遞運(yùn)動(dòng)本身不轉(zhuǎn)移，猶如聲波，水波那樣。并由曲線的形狀猜測(cè)他們是像膠皮管那樣的東西，縱向收縮，橫向排斥；他們?cè)趦蓚€(gè)符號(hào)相反的磁極或電荷之間收縮，把刺激或電荷拉在一起，而在相同的刺激或電荷之間，這種膠皮管就把磁極或電荷推開。由此得出了電力線和磁力線的想法，從而運(yùn)用形象思維建立了電磁“力場(chǎng)”的圖像和概念，說明電荷磁力的作用決非超距作用，力的大小和方向與周圍介質(zhì)有關(guān)，用清晰的形象思維在實(shí)驗(yàn)的配合下，在缺乏數(shù)學(xué)計(jì)算工具和證明的情況下，提出了19世紀(jì)科學(xué)上最重大的發(fā)現(xiàn)——場(chǎng)。在科學(xué)思維中，抽象思維和形象思維是相互補(bǔ)充、相互滲透、相互促進(jìn)的。在邏輯方法還走不通的地方，科學(xué)就要用非邏輯方法開辟新的道路；非邏輯方法打開通路后，又必須及時(shí)地在從舊認(rèn)識(shí)到新認(rèn)識(shí)之間的“深淵”上架起“邏輯的橋梁”。二、發(fā)散思維與收斂思維

1．發(fā)散思維（divergentthinking或稱“求異思維”）：在解決問題時(shí)，思維能不拘一格地從僅有的信息中盡可能擴(kuò)展開去，朝著各種方向去探尋各種不同的解決途徑和答案。它的特點(diǎn)是流暢性、靈活性和獨(dú)特性。2．收斂思維（convergentthinking或稱“輻合思維”、“求同思維”)：在解決問題的過程中，思維能盡可能利用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，把眾多的信息逐步引導(dǎo)到條理化的邏輯系列中去，從所接受的信息中產(chǎn)生邏輯的推論。例如，洗衣機(jī)的發(fā)明就是如此，首先圍繞“洗”這個(gè)關(guān)鍵問題，列出各種各樣的洗滌方法，如洗衣板搓洗、用刷子刷洗、用棒槌敲打、在河中漂洗、用流水沖洗、用腳踩洗等等，然后再進(jìn)行收斂思維，對(duì)各種洗滌方法進(jìn)行分析和綜合，充分吸收各種方法的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)條件，制訂出設(shè)計(jì)方案，然后再不斷改進(jìn)，結(jié)果成功了。發(fā)散思維和收斂思維的優(yōu)化綜合是一切創(chuàng)造性思維的共性特征。創(chuàng)造力較高的人兼有發(fā)散思維和收斂思維兩種能力。三、頓悟——直覺與靈感：1.直覺

直覺是在已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上不受某種固定的邏輯規(guī)則約束而直接領(lǐng)悟事物本質(zhì)，是對(duì)客觀事物的本質(zhì)特征和普遍規(guī)律的直接領(lǐng)悟的深刻理解。這種領(lǐng)悟和理解取決于經(jīng)驗(yàn)的積累，只有當(dāng)經(jīng)驗(yàn)積累達(dá)到融會(huì)貫通產(chǎn)生“共鳴”時(shí)，直覺的領(lǐng)悟和理解才能發(fā)生?？茖W(xué)史中一個(gè)關(guān)于直覺的典型例子來自美國(guó)著名的女遺傳學(xué)家麥克林托克。她在大量觀察和深思的基礎(chǔ)上，憑借直覺得出了玉米籽粒的顏色發(fā)生變化的原因:在玉米籽粒發(fā)育的過程中，某些基因在染色體上或者染色體間“跳躍”而移動(dòng)位置，使得控制顏色的基因表達(dá)發(fā)生了改變。不過麥克林托克無法清晰地說明自己的思維過程，而且也沒有相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，因此當(dāng)她1951年首次提出“轉(zhuǎn)座子”這一概念時(shí)并未被接受。隨著科學(xué)研究的進(jìn)展，1967年第一個(gè)有實(shí)驗(yàn)證據(jù)的轉(zhuǎn)座子在大腸桿菌中被發(fā)現(xiàn)了，研究還表明其他物種的基因組中葉存在有轉(zhuǎn)座子。麥克林托克的貢獻(xiàn)終于在70年代得到了廣泛的承認(rèn)，并且獲得了1983年的諾貝爾獎(jiǎng)。麥克林托克2.靈感靈感是主體對(duì)反復(fù)思考而尚未解決的問題，因某種偶然因素或潛意識(shí)信息啟發(fā)而得到突然頓悟的心理狀態(tài)。它在本質(zhì)上是認(rèn)識(shí)過程中的需要誘發(fā)的心靈受激感應(yīng)活動(dòng)。靈感的基本特征：發(fā)生的突發(fā)性（隨機(jī)性）、顯現(xiàn)的瞬時(shí)性、認(rèn)識(shí)成果的突破性、常伴有情感的波動(dòng)。靈感在科學(xué)創(chuàng)造中具有重要作用：它能使人們?cè)谒季S的困境中突然領(lǐng)悟到問題的癥結(jié)或本質(zhì)；也能使人們產(chǎn)生意想不到的創(chuàng)造性設(shè)想，為創(chuàng)造者提供富有啟發(fā)的解題線索,或溝通發(fā)明思路，或涌現(xiàn)新穎的創(chuàng)造方案，或指出全新的探索方向。凱庫(kù)勒發(fā)現(xiàn)苯環(huán)的故事.doc

一、數(shù)學(xué)思維方法1.數(shù)學(xué)方法及其特點(diǎn)所謂數(shù)學(xué)方法，是指將數(shù)學(xué)成果工具化，利用數(shù)學(xué)所提供的概念、理論和規(guī)律，對(duì)客觀事物進(jìn)行量、序、形的分析、推導(dǎo)和計(jì)算，從而揭示事物內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)規(guī)律的方法。數(shù)學(xué)方法的特點(diǎn)：數(shù)學(xué)方法作為一種形式化的認(rèn)識(shí)方法和手段，具有高度的抽象性、嚴(yán)密的邏輯性、應(yīng)用的廣泛性和科學(xué)的預(yù)見性等特點(diǎn)。第三節(jié)

科學(xué)技術(shù)研究的數(shù)學(xué)與系統(tǒng)思維方法2.數(shù)學(xué)方法的作用第一，數(shù)學(xué)方法為科學(xué)技術(shù)研究提供簡(jiǎn)潔精確的形式化語(yǔ)言。例如量子力學(xué)的產(chǎn)生就是一個(gè)很好的例子。1923年，在德布羅意提出物質(zhì)波的假說以后，人們更清楚地認(rèn)識(shí)到量子論的研究對(duì)象就是具有波粒二象性的微觀粒子。由于微觀粒子與古典粒子具有本質(zhì)得不同，他不服從古典粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此，尋找微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并把這個(gè)規(guī)律用精確的數(shù)學(xué)形式表達(dá)出來，便成為量子論能否繼續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性問題。第二，為科學(xué)研究提供數(shù)學(xué)分析和計(jì)算方法。例如，17世紀(jì)牛頓、布萊尼茨創(chuàng)立的微積分學(xué)，提供了研究函數(shù)變化與積累的數(shù)學(xué)方法，促進(jìn)了力學(xué)和物理學(xué)的迅速發(fā)展。另外，英國(guó)科學(xué)家狄拉克在推導(dǎo)電子方程時(shí)發(fā)現(xiàn)，除了負(fù)電子外還應(yīng)有正電子。他證實(shí)了狄拉克方程的預(yù)言是正確的。以上說明數(shù)學(xué)對(duì)電子學(xué)的發(fā)展有著重大預(yù)示的作用。第三，為科學(xué)研究提供邏輯推理和證明工具。例如，20世紀(jì)初物理學(xué)的兩大成果——相對(duì)論和量子力學(xué)的產(chǎn)生，除物理學(xué)本身的原因外，在很大程度上也得力于新的數(shù)學(xué)工具——非歐幾何與希爾伯特空間的運(yùn)用和數(shù)學(xué)邏輯推理。所以他們的很多結(jié)論都先于科學(xué)觀測(cè)與實(shí)驗(yàn)證明，成為著名的科學(xué)預(yù)見。在這里，數(shù)學(xué)作為“辯證的輔助工具和表現(xiàn)方式”得到了充分的體現(xiàn)。3.數(shù)學(xué)模型方法所謂數(shù)學(xué)模型方法，是指對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行量的分析、推導(dǎo)與演算，用數(shù)學(xué)形式來表述事物的狀態(tài)、關(guān)系和過程的科學(xué)方法。數(shù)學(xué)模型方法是通過建立和求解數(shù)學(xué)模型的途徑來發(fā)揮其功能的。其基本程序?yàn)椋海?）把觀察實(shí)驗(yàn)中的實(shí)際問題提煉為數(shù)學(xué)問題，即把研究對(duì)象的各個(gè)主要因素轉(zhuǎn)化為可測(cè)定的基本量；（2）分析各基本量的變化及相互關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型；（3）進(jìn)行數(shù)學(xué)的運(yùn)算和推導(dǎo)，找出數(shù)學(xué)解；（4）對(duì)結(jié)果做出符合實(shí)際的解釋。數(shù)學(xué)模型方法有極廣泛的應(yīng)用和重要作用。首先，可以精煉和確切地把握事物的本質(zhì)。主要表現(xiàn)在數(shù)學(xué)模型和運(yùn)用數(shù)學(xué)模型的量的推演上。例如，伽利略所建立的自由落體定律數(shù)學(xué)模型S=1/2gt2和牛頓所建立的萬有引力定律的數(shù)學(xué)模型P=G·m1m2/r2,把許多豐富而深刻的科學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)明完美地表達(dá)了出來，這是只用自然語(yǔ)言不易表達(dá)的。再如，忽略電感和電容，可以用P=(V02/R)cos2wt來表示交流電路中的功率，這個(gè)數(shù)學(xué)模型的科學(xué)意義是明確和嚴(yán)格的，但幾乎無法用自然語(yǔ)言講清楚。其次，有助于人們做出科學(xué)預(yù)言，發(fā)現(xiàn)新事實(shí)，新規(guī)律。例如，法國(guó)天文學(xué)家勒維烈“發(fā)現(xiàn)”海王星，首先不是來自天文觀測(cè)而是依據(jù)量的演繹用筆算出來的。他運(yùn)用萬有引力的數(shù)學(xué)模型對(duì)天王星的攝動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行了復(fù)雜的計(jì)算，推斷出在某個(gè)位置上必定會(huì)有一顆未知的行星，爾后才經(jīng)天文天的搜索得到證實(shí)。再如，門捷列夫發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素周期律及對(duì)某些化學(xué)元素的科學(xué)預(yù)見，也表明了數(shù)學(xué)分析和量的演繹的功能。再次，幫助思維推演出科學(xué)假說，離開了數(shù)學(xué)模型方法，理論思維是走不遠(yuǎn)的。例如，相對(duì)論的建立與“以太說”的邏輯矛盾相關(guān)，導(dǎo)致量子論假說產(chǎn)生的“紫外光災(zāi)難”乃是一種尖銳的邏輯矛盾——根據(jù)瑞利-金斯公式，當(dāng)輻射的波長(zhǎng)無限小時(shí)可以獲得無限大的能量。正是為了消除這個(gè)矛盾，普朗克才運(yùn)用數(shù)學(xué)內(nèi)插法提出新的輻射公式，并在此基礎(chǔ)上形成了與能量連續(xù)性觀念根本不同的假說，突破了經(jīng)典物理學(xué)的概念框架。總之，數(shù)學(xué)方法體現(xiàn)為一種抽象思維的力量，日益受到人們的重視，離開了這種抽象的認(rèn)識(shí)手段，理論研究是走不遠(yuǎn)的。恩格斯指出：“數(shù)學(xué)：辯證的輔助工具和表現(xiàn)方式?！眲虼髮W(xué)的數(shù)學(xué)橋二、系統(tǒng)思維方法1.系統(tǒng)方法及其基本原則系統(tǒng)方法是將所要研究的對(duì)象作為一個(gè)系統(tǒng)整體，著重從研究系統(tǒng)的整體與要素、要素與要素、要素與環(huán)境的相互關(guān)系、相互作用中，綜合地、定量地考察對(duì)象，以達(dá)到全面、精確地把握對(duì)象，并對(duì)問題作出最佳處理的方法。系統(tǒng)方法的基本原則：第一，整體性原則?；谝貙?duì)系統(tǒng)的非加和性關(guān)系和要素與要素的相干性、協(xié)同性關(guān)系；研究系統(tǒng)時(shí)，從整體出發(fā)，立足于整體進(jìn)行分析。第二，動(dòng)態(tài)性原則。系統(tǒng)方法把系統(tǒng)看成是動(dòng)態(tài)的“活系統(tǒng)”，隨時(shí)間箭頭而演化。因此，在研究系統(tǒng)時(shí)應(yīng)當(dāng)把系統(tǒng)發(fā)展的各個(gè)階段統(tǒng)一加以研究，以把握其過程和未來趨勢(shì)。第三，最優(yōu)化原則。是系統(tǒng)方法的目的和要求。這一原則要求在研究解決問題時(shí)，統(tǒng)籌兼顧，多中擇優(yōu)。第四，模型化原則。即將真實(shí)系統(tǒng)模型化，作成放大或放小的實(shí)物模型或理論模型、數(shù)學(xué)模型、符號(hào)模型等。使模型的形式和尺度符合人的需要和可能，適合人的選擇。2.系統(tǒng)方法的一般步驟（霍爾三維結(jié)構(gòu)）：邏輯椎、知識(shí)錐、時(shí)間錐?；魻柸S結(jié)構(gòu)圖示3.系統(tǒng)方法的作用第一，系統(tǒng)方法是研究與處理復(fù)雜系統(tǒng)的有效工具。第二，系統(tǒng)方法為科學(xué)思維提供了新的思維模式。第三，系統(tǒng)方法為人們提供了制定系統(tǒng)最佳方案以實(shí)行優(yōu)化組合的優(yōu)化管理手段。都江堰水利工程由創(chuàng)建時(shí)的魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口引水口三大主體工程和百丈堤、人字堤等附屬工程構(gòu)成?？茖W(xué)地解決了江水自動(dòng)分流、自動(dòng)排沙、控制進(jìn)水量等問題，消除了水患，使川西平原成為“水旱從人”的“天府之國(guó)”。兩千多年來，一直發(fā)揮著防洪灌溉作用。截至1998年，都江堰灌溉范圍已達(dá)40余縣，灌溉面積達(dá)到66.87萬公頃。例：系統(tǒng)工程的典范——都江堰水利工程第四節(jié)科學(xué)技術(shù)活動(dòng)的方法一、科學(xué)實(shí)踐的方法二、技術(shù)活動(dòng)的方法一、科學(xué)實(shí)踐的方法

在現(xiàn)代的科學(xué)研究條件下，一個(gè)相對(duì)完整的研究過程主要包括以下環(huán)節(jié)：確定科研選題、獲取科學(xué)事實(shí)、進(jìn)行思維加工、實(shí)踐檢驗(yàn)論證和建立理論體系?？茖W(xué)觀察和科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)實(shí)踐的基本形式，也是獲取科學(xué)事實(shí)最基本、最普遍的方法。（一）科學(xué)觀察1．科學(xué)觀察：就是在一定理論思維指導(dǎo)下，通過感官或借助科學(xué)儀器，在自然發(fā)生的條件下有目的、有計(jì)劃地感知研究對(duì)象，以獲取科學(xué)事實(shí)。2．科學(xué)觀察分為直接觀察和間接觀察（通過儀器等）。后者能提供更準(zhǔn)確的觀測(cè)結(jié)果。直接觀察有其局限性：（1）范圍有限（2）靈敏度不固定（3）反應(yīng)速度有限。直接觀察發(fā)展到間接觀察，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的必然。儀器在觀察中具有十分重要的作用：（1）擴(kuò)大了感覺范圍（2）排除了感官的錯(cuò)覺（3）提供了可靠的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)（4）提供了準(zhǔn)確的記錄手段3．科學(xué)觀察在科學(xué)研究中具有重要作用第一，科學(xué)觀察是獲取科學(xué)事實(shí)的一種重要手段，它為科學(xué)假說的提出和科學(xué)理論的形成提供第一手原始材料；為驗(yàn)證科學(xué)假說和理論提供事實(shí)根據(jù)。李時(shí)珍的《本草綱目》，達(dá)爾文的《物種起源》。1916年，英國(guó)物理學(xué)家愛丁頓在日全食觀測(cè)到星光在太陽(yáng)附近發(fā)生彎曲的事實(shí)，為廣義相對(duì)論提供了有利的證據(jù)，就說明觀察的檢驗(yàn)作用的著名實(shí)力之一?？臻g彎曲引力探測(cè)器B星光在太陽(yáng)引力場(chǎng)中彎曲Spacetime球球換明顯的太陽(yáng)，地球1915年愛因斯坦的廣義相對(duì)論發(fā)表，并計(jì)算出星光在穿過太陽(yáng)附近時(shí)所產(chǎn)生的偏折角度為1.75角秒。這就是廣義相對(duì)論的“光線偏折”的預(yù)言?？茖W(xué)家對(duì)愛因斯坦預(yù)言的反應(yīng)是很不相同的，相信的少，懷疑和反對(duì)的多。愛因斯坦雖然對(duì)自己的理論信心百倍，但怎樣才能被廣泛接受呢？唯一的辦法是用觀測(cè)來證實(shí)，即在日全食的時(shí)候觀測(cè)太陽(yáng)周邊的恒星位置，大家都期待著盡快看到觀測(cè)結(jié)果。從1912年起到1922年十年期間，天文學(xué)家進(jìn)行了很多次日食觀測(cè)，并不是一帆風(fēng)順。其中最為成功的是英國(guó)天文學(xué)家愛丁頓領(lǐng)導(dǎo)的1919年在非洲普林西比島的日食觀測(cè)。

1915年愛因斯坦又完成廣義相對(duì)論，非常完美地把相對(duì)論理論推廣到普遍的情況。但是，其觀念之新，數(shù)學(xué)方法之難，讓人們難以理解。當(dāng)時(shí)，牛頓的萬有引力理論已經(jīng)深入到物理學(xué)和天文學(xué)的各個(gè)研究領(lǐng)域，被認(rèn)為是正確無誤的?？墒?，廣義相對(duì)論卻認(rèn)為，萬有引力不是一般的力，而是時(shí)空彎曲的表現(xiàn)。比如牛頓力學(xué)認(rèn)為月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)是因?yàn)樵虑蚴艿降厍蛞Φ奈?，但廣義相對(duì)論則認(rèn)為是地球的質(zhì)量扭曲了附近的時(shí)空，月球在彎曲時(shí)空以最自然的方式運(yùn)行，走出了一條繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的曲線。就如火車沿鐵軌運(yùn)行一樣，當(dāng)鐵軌變彎曲后，火車自然沿彎曲的鐵軌運(yùn)行。這種全新的觀念，不僅很難被普通人所理解，當(dāng)時(shí)連很多物理學(xué)家都加以反對(duì)。為了證明廣義相對(duì)論的正確，愛因斯坦求助于天文學(xué)觀測(cè)，提出了三個(gè)可以用天文學(xué)觀測(cè)來驗(yàn)證的廣義相對(duì)論效應(yīng)。首先愛因斯坦用廣義相對(duì)論解決了長(zhǎng)期懸而未解的水星近日點(diǎn)附加進(jìn)動(dòng)問題，計(jì)算結(jié)果與觀測(cè)符合得很好；第二個(gè)效應(yīng)是預(yù)言了光線在太陽(yáng)引力場(chǎng)中會(huì)彎曲；第三個(gè)是預(yù)言恒星發(fā)出的光譜譜線由于強(qiáng)大引力的作用會(huì)使其波長(zhǎng)變長(zhǎng)，也就是發(fā)生引力紅移。果然，經(jīng)過科學(xué)家們的努力，愛因斯坦的這幾個(gè)預(yù)言都得到了驗(yàn)證，廣義相對(duì)論也成為一門新興的學(xué)科。愛丁頓是當(dāng)時(shí)深知廣義相對(duì)論偉大意義的少數(shù)科學(xué)家之一，成為用天文觀測(cè)驗(yàn)證廣義相對(duì)論最成功的科學(xué)家。日食觀測(cè)和星光彎曲的驗(yàn)證原理怎樣才能證實(shí)恒星發(fā)出的光經(jīng)過太陽(yáng)附近會(huì)發(fā)生偏折呢？我們觀測(cè)恒星的光學(xué)輻射都是在夜晚，原因是要避開太陽(yáng)耀眼的光芒，因此不可能觀測(cè)來自太陽(yáng)方向的恒星的輻射。只有在日全食的食既至生光的短暫期間，當(dāng)月球把太陽(yáng)圓面完全遮擋的時(shí)候，來自太陽(yáng)方向的恒星才可能被觀測(cè)到。但它因?yàn)樘?yáng)引力場(chǎng)的影響而偏離了實(shí)際恒星位置(即夜晚的位置)。這個(gè)位置偏離很小。由于地球公轉(zhuǎn)引起太陽(yáng)在天球上的視位置有一個(gè)周年運(yùn)動(dòng)，即每天的同一時(shí)刻太陽(yáng)在星空背景上的視位置都不同，要移動(dòng)差不多一度，全年正好移動(dòng)一周。所以，白天出現(xiàn)在太陽(yáng)背后的星空，幾個(gè)月前或幾個(gè)月后，將在夜間出現(xiàn)。因此在幾個(gè)月后可以拍下日食時(shí)觀測(cè)的天區(qū)。對(duì)比日食時(shí)拍下的太陽(yáng)背后的星空和太陽(yáng)不存在時(shí)的同一星空照片，就可以測(cè)量出恒星位置的偏離。雖然在同一個(gè)地點(diǎn)看到日全食的機(jī)會(huì)很少，但是就全地球來說，大致每三年可以發(fā)生兩次日全食，因此天文學(xué)家有不算太少的機(jī)會(huì)驗(yàn)證星光是否會(huì)因太陽(yáng)的影響而彎曲。在愛因斯坦這個(gè)預(yù)言提出以前，天文學(xué)家已經(jīng)進(jìn)行過很多次的日全食觀測(cè)，留下了不少日全食時(shí)拍下的太陽(yáng)方向的星空照片，這些照片就像在夜晚拍攝的天空照片一樣。一些學(xué)者利用過去的日食期間拍到的恒星位置來尋找恒星的光線偏折的證據(jù)，結(jié)果很不理想，不能明確地支持愛因斯坦預(yù)言的光線偏折理論。當(dāng)時(shí)懷疑廣義相對(duì)論的學(xué)者比較多，他們就匆忙下結(jié)論說，觀測(cè)并不支持愛因斯坦的預(yù)言。其實(shí)，以往的日食觀測(cè)資料是不適宜用來檢驗(yàn)的，因?yàn)槿帐秤^測(cè)時(shí)要使望遠(yuǎn)鏡跟著太陽(yáng)走，而不是跟蹤要觀測(cè)的恒星。由于太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)和恒星的視運(yùn)動(dòng)速度稍有差別，導(dǎo)致日食時(shí)拍下的照片上恒星的圖像比較模糊，不可能給出精確的位置。早期的日食驗(yàn)證實(shí)驗(yàn).早在1912年10月在南美洲北部有一次日全食，阿根廷Córdoba天文臺(tái)準(zhǔn)備觀測(cè)恒星的光線偏折，但是不巧，日食當(dāng)天，陰云密布。之后，第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，從1914年8月開始到1918年11月結(jié)束，歷時(shí)四年零三個(gè)月。這一期間，天文學(xué)家仍然積極組織日食觀測(cè)，希望驗(yàn)證或否定愛因斯坦理論。

1914年8月東歐的日食是一次很好的機(jī)會(huì)，這次日食帶是從東歐的西北到東南。年輕的德國(guó)天文學(xué)家ErwinFreundlich，決定再作嘗試，驗(yàn)證愛因斯坦理論。首先是遇到嚴(yán)重的經(jīng)費(fèi)上的困難，驚動(dòng)了愛因斯坦。愛因斯坦提供自己的并不富余的經(jīng)費(fèi)，F(xiàn)reundlich又與其他國(guó)家的天文學(xué)家聯(lián)系，尋求合作，以取得經(jīng)費(fèi)上的支持。他得到唯一的支持來自美國(guó)天文學(xué)家坎普貝爾(Campbell)和美國(guó)里克天文臺(tái)組成的觀測(cè)隊(duì)。后來，柏林科學(xué)院也提供額外的經(jīng)費(fèi)支持。日食預(yù)期發(fā)生在8月21日，德、美日食觀測(cè)隊(duì)選擇俄羅斯靠近基輔的地方扎營(yíng)。不幸的是，1914年8月1日，德國(guó)決定向俄國(guó)宣戰(zhàn)，這些觀測(cè)日食的德國(guó)天文學(xué)家成為俄國(guó)人的戰(zhàn)俘。俄國(guó)把年長(zhǎng)的天文學(xué)家強(qiáng)制驅(qū)逐出境，而把年輕隊(duì)員投入戰(zhàn)俘營(yíng)。雖然俄國(guó)允許美國(guó)天文學(xué)家留下來觀測(cè)日食，但是天公不作美，日食那天烏云密布?？财肇悹柡髞韺懙溃业谝淮胃杏X到，云彩讓觀測(cè)日食的天文學(xué)家如此的失望。

1918年6月美國(guó)的日食又給天文學(xué)家一次機(jī)會(huì)，還是因?yàn)槭茉撇实挠绊?，坎普貝爾的觀測(cè)隊(duì)只獲得很少的照片，資料處理結(jié)果表明，不能證實(shí)愛因斯坦的光線偏折，這使懷疑愛因斯坦理論的人，包括坎普貝爾非常高興。亞瑟?斯坦利?愛丁頓爵士是英國(guó)著名的天文學(xué)家、物理學(xué)家，1882年12月28日生于肯德爾，1944年11月22日去世。他16歲時(shí)即考進(jìn)曼徹斯特大學(xué)前身的歐文學(xué)院，23歲畢業(yè)于劍橋大學(xué)三一學(xué)院，1906年到格林尼治天文臺(tái)工作，1913年任劍橋大學(xué)天文學(xué)教授，1914年后兼任該校天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)。愛丁頓和1919年日全食觀測(cè)在第一次世界大戰(zhàn)期間，英國(guó)人并不太清楚德國(guó)的科學(xué)進(jìn)展，愛丁頓在1919年寫了“重力的相對(duì)理論報(bào)導(dǎo)”，第一次向英語(yǔ)世界介紹了愛因斯坦的廣義相對(duì)論理論。

1920年，愛丁頓把愛因斯坦著名的質(zhì)能關(guān)系應(yīng)用于恒星能源的研究，提出太陽(yáng)的能量來源于太陽(yáng)內(nèi)部的原子核反應(yīng)。1923年他出版了《相對(duì)論的數(shù)學(xué)原理》一書，該書被愛因斯坦譽(yù)為該領(lǐng)域的最佳作品之一。愛丁頓博學(xué)多才，天文、物理和數(shù)學(xué)門門精通，出類拔萃，先后擔(dān)任英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、英國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)、英國(guó)數(shù)學(xué)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)尤其在天文學(xué)方面的貢獻(xiàn)更突出，從1938到去世的1944年擔(dān)任國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)主席之職。

1915年，愛因斯坦在柏林科學(xué)院宣布他的廣義相對(duì)論時(shí)，英國(guó)和德國(guó)正處于戰(zhàn)爭(zhēng)狀態(tài)，無法向英國(guó)同行交流和討論。愛因斯坦輾轉(zhuǎn)托人將論文送到當(dāng)時(shí)擔(dān)任英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)秘書的愛丁頓手中。在愛因斯坦眼里，以愛丁頓的學(xué)識(shí)和水平是能夠理解、支持廣義相對(duì)論的。果然，不出愛因斯坦所料，愛丁頓很快就成為當(dāng)時(shí)國(guó)際上真正理解相對(duì)論的少數(shù)科學(xué)家之一。當(dāng)時(shí)有一個(gè)傳說：有記者問愛丁頓說是否全世界只有三個(gè)人真正懂得相對(duì)論，愛丁頓回答“誰(shuí)是第三個(gè)人？”愛丁頓本人深信廣義相對(duì)論的正確的，但是，當(dāng)時(shí)有非常多的學(xué)者不相信，最好的辦法只能是用實(shí)實(shí)在在的觀測(cè)事實(shí)向世人證明廣義相對(duì)論的正確性。愛丁頓對(duì)1919年的日食特別重視。由于第一次世界大戰(zhàn)英國(guó)和德國(guó)是交戰(zhàn)的雙方，在一段時(shí)間里，英國(guó)人強(qiáng)烈反對(duì)德國(guó)的一切，而愛丁頓是一位和平主義者，他拒絕參戰(zhàn)，但樂意自愿地幫助那些受難的平民。他由于和平主義觀點(diǎn)而受到激烈的攻擊，被當(dāng)局視為要被監(jiān)視甚至關(guān)押的對(duì)象。他深感由他出面申請(qǐng)1919年的日食觀測(cè)是不合時(shí)宜的。這時(shí)，英國(guó)天文學(xué)家戴森(Dyson)提出一個(gè)組織日食觀測(cè)隊(duì)的計(jì)劃。他指出，1919年的日食提供給英國(guó)天文學(xué)家一個(gè)檢驗(yàn)愛因斯坦理論正確與否的理想機(jī)會(huì)，在這次日食時(shí)，太陽(yáng)將接近畢星團(tuán)(Hyades)中的比較亮的恒星。毫無疑問，這是愛丁頓的促進(jìn)的結(jié)果。戴森也是一位著名的天文學(xué)家，1889年畢業(yè)于劍橋?qū)W院，終生在英國(guó)皇家天文臺(tái)工作(格林尼治和愛丁堡天文臺(tái))，他參加過自1900年以來的多次日食觀測(cè)，是具有十分豐富的觀測(cè)經(jīng)驗(yàn)。政府批準(zhǔn)了他的申請(qǐng)，并通知愛丁頓，不管他是否愿意，他必須參加戴森的日食觀測(cè)隊(duì)，這是對(duì)愛丁頓堅(jiān)持和平主義觀點(diǎn)的“懲罰”。愛丁頓喜出望外，忠實(shí)地執(zhí)行這個(gè)“最后通牒”。按照計(jì)劃，英國(guó)派出兩支日食觀測(cè)隊(duì)，一支到南美洲巴西的索貝瑞爾(Sobral)，由戴森親自領(lǐng)隊(duì)；一支到非洲西岸的普林西比島(Principe)，由愛丁頓領(lǐng)導(dǎo)。觀測(cè)隊(duì)各攜帶一臺(tái)33厘米口徑的天體照像儀，巴西觀測(cè)隊(duì)還多帶了一臺(tái)10厘米口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。

1919年5月29日的日食,始于智利和秘魯?shù)慕尤捞?，越過南美，經(jīng)過大西洋，然后到非洲的中部。都離赤道不遠(yuǎn)。但是，全食延續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的地方是在大西洋中，離利比里亞海岸幾百公里的地方。雖然戰(zhàn)爭(zhēng)已經(jīng)在1918年11月結(jié)束，但一切都很混亂。觀測(cè)隊(duì)必須提前到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)做各種準(zhǔn)備。旅游部門提醒，到普林西比島最好的時(shí)間是6月到9月，其他時(shí)間都是悶熱。愛丁頓觀測(cè)隊(duì)于1919年4月下旬到達(dá)普林西比島，在悶熱天氣、暴雨襲擊和蚊蟲叮咬的困難條件下做各種各樣的準(zhǔn)備工作。一切的準(zhǔn)備就為了那下午2：15開始的5分鐘的觀測(cè)。在至關(guān)緊要的日食當(dāng)天，普林西比島的早上還是風(fēng)雨交加，但到日食時(shí)卻變得風(fēng)和日麗，愛丁頓拍了多張照片，但僅有2張顯示出恒星的像。巴西的索貝瑞爾天氣很好，用天體照像儀拍了19張照片，用小望遠(yuǎn)鏡拍了8張。但是，天體照像儀出了問題，焦點(diǎn)嚴(yán)重的改變了，導(dǎo)致星像模糊，降低了恒星位置的精確度。在理想的情況下，預(yù)言的相對(duì)論效應(yīng)僅導(dǎo)致在照像底片上1/60毫米的位移，只有恒星圖像直徑的1/4。小望遠(yuǎn)鏡拍的照片倒是很清楚銳利，但是尺度更小。名聲鵲起：愛因斯坦理論被證實(shí)幾個(gè)月后，觀測(cè)隊(duì)回到英國(guó)。3個(gè)觀測(cè)設(shè)備的觀測(cè)資料處理的結(jié)果并不完全相同。在普林西比觀測(cè)的照片的結(jié)果是平均為1.61±0.30角秒,巴西的天體照像儀的結(jié)果是0.93角秒,小的望遠(yuǎn)鏡的照片的結(jié)果是1.98±0.12角秒。愛丁頓思考這些不完全一樣的觀測(cè)結(jié)果，都與愛因斯坦理論1.75角秒的預(yù)言不完全相同。小望遠(yuǎn)鏡的視場(chǎng)比較大，可以給出更精確的測(cè)量結(jié)果，因?yàn)樾枪馄鄣某潭入S恒星距離太陽(yáng)邊緣遠(yuǎn)近而變化。相對(duì)論效應(yīng)的確認(rèn)需要非常精確的測(cè)量.愛丁頓與戴森多次討論后，對(duì)3個(gè)觀測(cè)結(jié)果的重要性給出評(píng)判，用加權(quán)平均的方法給出偏離1.64角秒的結(jié)果，與愛因斯坦的預(yù)言很接近。愛因斯坦得知日食觀測(cè)的結(jié)果，迅速給病中的母親報(bào)告英國(guó)日食觀測(cè)隊(duì)證實(shí)了光線經(jīng)過太陽(yáng)時(shí)發(fā)生了偏離的好消息，并說，“我從來沒有想過會(huì)是別的結(jié)果”。1919年11月戴森教授在皇家學(xué)會(huì)和皇家天文學(xué)會(huì)上宣布：觀測(cè)結(jié)果支持愛因斯坦的理論。倫敦《泰晤士報(bào)》于11月7日發(fā)出頭版頭條新聞“科學(xué)革命：牛頓的思想被推翻?！钡?，還是有不少人懷疑他們發(fā)表的結(jié)果，甚至散布發(fā)表的日食觀測(cè)結(jié)果是“經(jīng)過愛丁頓的烹調(diào)”。為此，戴森公開了原始底片的拷貝。在對(duì)愛因斯坦的廣義相對(duì)論持懷疑和反對(duì)的天文學(xué)家中，美國(guó)坎普貝爾教授最有代表性。但他是一位相信“觀測(cè)事實(shí)是判斷理論是否正確的”的科學(xué)家，參加過多次以檢驗(yàn)愛因斯坦理論為目的的日食觀測(cè)，他的懷疑也是因?yàn)樗约簺]有找到“證據(jù)”。1922年，他又一次為觀測(cè)日食來到澳大利亞，周密地準(zhǔn)備使觀測(cè)精度有了提高。得到了1.72±0.11角秒的結(jié)果?？财肇悹栐?jīng)公開表示，愛因斯坦理論是錯(cuò)誤的，但是當(dāng)他的觀測(cè)結(jié)果證實(shí)了愛因斯坦理論的正確性，立刻承認(rèn)他的過失，決不再反對(duì)廣義相對(duì)論了。在人們的心目中，坎普貝爾仍然是一位真正的科學(xué)家。應(yīng)該說，愛因斯坦關(guān)于“太陽(yáng)的引力可能引起恒星光線偏折”的預(yù)言的正確性是以坎普貝爾1922年的觀測(cè)和承認(rèn)才使科學(xué)界完全信服。第二，科學(xué)觀察可導(dǎo)致新的技術(shù)發(fā)明。仿生學(xué)的研究和應(yīng)用就是在對(duì)某些生物進(jìn)行精細(xì)的科學(xué)觀察的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。仿生學(xué)觀察的基本原則（二）科學(xué)實(shí)驗(yàn)1.科學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)就是根據(jù)一定的科學(xué)研究目的、運(yùn)用一定的物質(zhì)手段、在人為控制或變革客觀事物的條件下獲得科學(xué)事實(shí).特性：可以簡(jiǎn)化對(duì)象。可以強(qiáng)化對(duì)象?？梢允箍腕w對(duì)象的屬性及其變化重復(fù)出現(xiàn)?？梢阅M研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程，從而認(rèn)識(shí)對(duì)象的性質(zhì)。實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

第一，可以簡(jiǎn)化和純化研究對(duì)象。 排出偶然的、次要的因素和外界的干擾把研究對(duì)象的某種屬性或聯(lián)系的純粹的形式曾現(xiàn)出來，從而準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)研究對(duì)象。如，抽去空氣考察空氣對(duì)聲音傳播的影響。固定溫度考察壓力和體積的關(guān)系。第二，實(shí)驗(yàn)方法可以強(qiáng)化和激化研究對(duì)象，在極端的條件下揭示對(duì)象的本質(zhì)和規(guī)律。人為地使對(duì)象出于某種極端狀態(tài)，從而去研究對(duì)象。如，超高溫，超高壓，超低溫，發(fā)現(xiàn)物質(zhì)在通常條件下沒有的性質(zhì)。超低溫下的超導(dǎo)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)第三，可以再現(xiàn)、加速、延緩或模擬研究對(duì)象。如，為了研究地球氣象的變化可以通過大氣模擬試驗(yàn)來進(jìn)行，它將距離地面幾萬米的整個(gè)大氣層的運(yùn)動(dòng)在實(shí)驗(yàn)室模擬，大氣環(huán)流每半分鐘左右轉(zhuǎn)一圈模擬一天的氣候變化。第四，是一種經(jīng)濟(jì)可靠的認(rèn)識(shí)和變革自然的方法。2.科學(xué)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)技術(shù)研究中的作用第一，實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)在科學(xué)認(rèn)識(shí)中得到的各種學(xué)說觀點(diǎn)的真理性的標(biāo)準(zhǔn)。第二，實(shí)驗(yàn)是獲得新假說、新理論的直接來源，是發(fā)展科學(xué)知識(shí)的手段?？傊瑢?shí)驗(yàn)設(shè)備和技術(shù)的先進(jìn)程度已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)水平、生產(chǎn)能力和綜合國(guó)力的一種標(biāo)志。3.模擬實(shí)驗(yàn)方法方法：測(cè)量手段——定性實(shí)驗(yàn)，定量實(shí)驗(yàn) 直接實(shí)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)（物理模擬、數(shù)學(xué)模擬、功能模擬）模擬實(shí)驗(yàn)是一種間接實(shí)驗(yàn)，即先設(shè)計(jì)出反映對(duì)象屬性的模型，然后用實(shí)驗(yàn)手段作用于模型，通過模型實(shí)驗(yàn)了解原型（對(duì)象）的性質(zhì)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括物理模擬、數(shù)學(xué)模擬和功能模擬。物理模擬：根據(jù)相似理論，構(gòu)造出與對(duì)象相似的物理模型，通過模型實(shí)驗(yàn)了解原型變化的物理過程?！魯?shù)學(xué)模擬：在原型與模型具有數(shù)學(xué)相似性的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)求解來研究對(duì)象性質(zhì)的一種模擬方法?！艄δ苣M：以控制論為理論基礎(chǔ)，以功能相似為目標(biāo)的模擬實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中起著重要的作用。定性實(shí)驗(yàn)：定量試驗(yàn):是揭示或者判定實(shí)驗(yàn)對(duì)象是否具有某種屬性或因素的實(shí)驗(yàn)，如，麥克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)否定以太存在的實(shí)驗(yàn)，赫芝驗(yàn)證電磁波存在的實(shí)驗(yàn)。是可以精確測(cè)定實(shí)驗(yàn)對(duì)象的某些量值得實(shí)驗(yàn)。如，測(cè)定光速等。（三）觀察實(shí)驗(yàn)中的重要認(rèn)識(shí)論問題1．“觀察滲透理論” 在觀察與理論的關(guān)系問題上，有兩種對(duì)立的觀點(diǎn)：“中性觀察”觀點(diǎn)和“觀察滲透理論”觀點(diǎn)：培根以來的歸納主義者倡導(dǎo)獨(dú)立于理論的純粹的觀察（中性觀察），并認(rèn)為只有經(jīng)過這種純粹的觀察才能進(jìn)入形成理論的階段。培根

漢森、波普爾、庫(kù)恩等著名科學(xué)哲學(xué)則否認(rèn)有純粹的中性觀察存在，明確提出“觀察滲透理論”?！坝^察滲透理論”的觀點(diǎn)更合理，也更合乎實(shí)際.科學(xué)觀察滲透理論1.科學(xué)觀察不僅是接受信息的過程，而且是信息加工的過程。如，醫(yī)生和普通人從同一張X光照片上獲得的信息大不同，那些作為病理證據(jù)的陰影、線條，是醫(yī)生有目的尋找的，并把這些信息在一有醫(yī)學(xué)理論的框架下進(jìn)行解釋。2003年，我國(guó)某研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家在2月26日就用電子顯微鏡拍攝到或者看到了冠狀病毒顆粒，但由于受到錯(cuò)誤理論的誤導(dǎo)，所以并沒有認(rèn)識(shí)到這種病毒顆粒和非典之間的因果關(guān)系，結(jié)果不僅喪失了發(fā)現(xiàn)冠狀病毒的機(jī)會(huì)，而且對(duì)非典病因做出了錯(cuò)誤地解釋和判斷。2.觀察陳述用科學(xué)語(yǔ)言，而科學(xué)語(yǔ)言總是與一定的科學(xué)理論聯(lián)系在一起。 在使用科學(xué)預(yù)言時(shí)，與之相應(yīng)的理論框架也會(huì)同時(shí)發(fā)揮作用。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例如：如1916年5月發(fā)生日食，觀測(cè)到科學(xué)事實(shí)：日食發(fā)生時(shí)，從太陽(yáng)邊緣通過的星光沿著彎曲的短程線傳播。因此，科學(xué)事實(shí)滲透理論決定著我們觀察的東西。2.微觀領(lǐng)域中儀器的影響問題在微觀領(lǐng)域中，實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)微觀客體的狀態(tài)有很大的干擾，與宏觀測(cè)量時(shí)有明顯的區(qū)別。對(duì)微觀客體的觀察仍然具有客觀性。量子力學(xué)中的“測(cè)不準(zhǔn)原理”沒有否定微觀領(lǐng)域中觀察的客觀性。位置測(cè)得越準(zhǔn)確，動(dòng)量的測(cè)定就越不準(zhǔn)確。反之亦然。3.觀察中的偶然性與機(jī)遇問題在科學(xué)實(shí)踐過程中由于意外的事件導(dǎo)致科學(xué)上的新發(fā)現(xiàn)，稱為機(jī)遇。機(jī)遇是相對(duì)于原來預(yù)定的研究計(jì)劃和目的而言的，它的最大特點(diǎn)就是意外性。能否抓住機(jī)遇并做出新的重大的發(fā)現(xiàn)主要取決于兩個(gè)因素：其一，科學(xué)認(rèn)識(shí)主體對(duì)待機(jī)遇的態(tài)度，而后者又取決于他對(duì)偶然性與必然性及其關(guān)系的理解；其二，科學(xué)認(rèn)識(shí)主體是否有必要的及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題的認(rèn)識(shí)能力上的準(zhǔn)備。瑞典著名化學(xué)家諾貝爾因發(fā)明安全烈性炸藥而聞名于世，而這種炸藥正是他進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)的意外獵物。1867年，諾貝爾正在進(jìn)行普通火藥的物理化學(xué)性能的研究，在一次實(shí)驗(yàn)中不小心割破了手指，他在傷口上涂上棉膠止血，無意中把剩余的棉膠丟進(jìn)硝化甘油里去了。萬萬沒有想到這小小的不幸卻給他帶來了巨大的成功！他看到丟掉的棉膠和硝化甘油起了反應(yīng)，進(jìn)一步研究這種反應(yīng)，便發(fā)明了安全烈性炸藥，即膠狀炸藥。這一偶然發(fā)現(xiàn)為諾貝爾的畢生事業(yè)奠定了良好基礎(chǔ)。

完全意外的機(jī)遇是指觀察實(shí)驗(yàn)的目的是為了發(fā)現(xiàn)某種現(xiàn)象A，但卻意外地發(fā)現(xiàn)了另一種完全不同的現(xiàn)象B。上述諾貝爾發(fā)明安全烈性炸藥就屬此類。瑞士化學(xué)家雄班發(fā)明了另一種烈性炸藥硝化纖維，也是一次完全意外的機(jī)遇。1846年，雄班正在進(jìn)行用硝酸和硫酸的混合液來處理纖維素的實(shí)驗(yàn)，目的是想用硝酸根取代葡萄糖中的氫氧根來改造纖維素。但他的妻子不準(zhǔn)他在廚房里做這種實(shí)驗(yàn)。有一次他趁妻子離家外出之際，趕忙到廚房里做實(shí)驗(yàn)，不料在慌亂中不慎把一瓶硫酸和硝酸的混合液打翻了。他隨手抓起一件棉布圍裙把流出的液體涂擦干凈，并把圍裙放在火爐旁烤干。就在這時(shí)，意外的事件發(fā)生了，圍裙在強(qiáng)烈的爆炸聲中立刻化成灰燼，而且毫無濃煙。這樣，雄班預(yù)定的實(shí)驗(yàn)雖然中斷，但卻意外地發(fā)現(xiàn)了這種化合物的強(qiáng)大威力，從而發(fā)明了被稱為“火藥棉”的烈性炸藥。部分意外的機(jī)遇指的是，觀察實(shí)驗(yàn)的目的和結(jié)果雖然相同，但發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的方式或場(chǎng)合卻是出乎意料的。戴維孫成功地驗(yàn)證物質(zhì)波的電子衍射實(shí)驗(yàn)，即屬此類。1924年，法國(guó)年輕的物理學(xué)家德布羅意在愛因斯坦光量子思想的啟發(fā)下，大膽地提出了物質(zhì)波假說，根據(jù)這一假說，實(shí)物粒子（如電子）也具有波動(dòng)性。1925年，美國(guó)物理學(xué)家戴維孫和助手革末為了驗(yàn)證這一假說，設(shè)計(jì)了一個(gè)在真空中從鎳板上撞擊出電子流的實(shí)驗(yàn)，但開始時(shí)得不到結(jié)果。有一次，突然“禍從天降”，正當(dāng)他們進(jìn)行加熱實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)室里一瓶液態(tài)空氣發(fā)生了爆炸，正在實(shí)驗(yàn)的真空裝置被打破了，精心制作的鎳表面也遭受到嚴(yán)重的破壞。他們不得不重起爐灶，把鎳表面凈化和修復(fù)之后，更換新的真空裝置再做實(shí)驗(yàn)。當(dāng)1927年他們重做這一實(shí)驗(yàn)時(shí)，奇跡般地發(fā)現(xiàn)了一個(gè)和已知的X射線衍射圖樣相似的圖樣，但經(jīng)他們周密的檢查，這里并無X射線，有的只是電子流，而且測(cè)量新發(fā)現(xiàn)的衍射圖樣的波長(zhǎng)。正好和德布羅意預(yù)言的波長(zhǎng)相等，于是物質(zhì)波假說獲得了第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)。戴維孫由此榮獲1937年度的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。實(shí)驗(yàn)和觀察中的機(jī)遇偶然機(jī)會(huì)，意外自然現(xiàn)象——導(dǎo)致科學(xué)技術(shù)的新突破。特點(diǎn)-意外性。完全意外;1986，瑞士化學(xué)家雄班在廚房利用纖維素為原料做合成其他巨型分子實(shí)驗(yàn)，硫酸和硝酸-棉圍裙-火烤-著火-沒煙——無煙烈性炸藥部分意外：1839年，美國(guó)發(fā)明家古德意爾在實(shí)驗(yàn)中不小心把橡膠和硫磺掉在爐子上，當(dāng)把這種混合物從爐子上刮下來時(shí)，卻出乎意料地發(fā)現(xiàn)這種橡膠與硫磺的混合物柔軟、不粘且富有彈性，橡膠加工的技術(shù)就這樣在偶然的機(jī)遇中被發(fā)現(xiàn)了。但要知道，這種偶然的機(jī)遇是偏愛有準(zhǔn)備的頭腦，是偏愛善于實(shí)踐和創(chuàng)新的人。

實(shí)驗(yàn)和觀察中的機(jī)遇具有重要意義

實(shí)驗(yàn)和觀察中的機(jī)遇的客觀原因和認(rèn)識(shí)根源客觀根據(jù)：自然界本身就是偶然性和必然性的辯證統(tǒng)一。認(rèn)識(shí)論根據(jù)：實(shí)驗(yàn)和觀察是在理論指導(dǎo)下進(jìn)行的，具有目的性和計(jì)劃性，這是主觀的東西。而實(shí)驗(yàn)和觀察中會(huì)出現(xiàn)意料之外的現(xiàn)象即和主觀目的和計(jì)劃不完全一致的情況，這就會(huì)有意外機(jī)遇的發(fā)生。善于捕捉機(jī)遇，有一顆準(zhǔn)備的頭腦。弗萊明和青霉素的發(fā)現(xiàn)。青霉素的發(fā)現(xiàn)與研制成功成為醫(yī)學(xué)史上的一項(xiàng)奇跡。１９４５年，弗萊明與弗洛里和錢恩共同獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。亞歷山大·弗萊明，英國(guó)細(xì)菌學(xué)家生于蘇格蘭。１９０８年畢業(yè)于英國(guó)圣瑪麗醫(yī)學(xué)院，獲得醫(yī)學(xué)學(xué)士和理學(xué)學(xué)士學(xué)位。翌年，他又通過考試，成為皇家外科學(xué)會(huì)的正式會(huì)員。早在１９０６年，他就開始跟隨當(dāng)時(shí)英國(guó)著名傳染病學(xué)家賴特從事傳染病的預(yù)防研究。他先后發(fā)表了很多醫(yī)學(xué)論文。第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，弗萊明服兵役并從事創(chuàng)傷病的研究。第一次世界大戰(zhàn)后，他于１９１９年又回到了圣瑪麗醫(yī)院，重新開始了他的細(xì)菌研究工作。１９２２年，弗萊明發(fā)現(xiàn)了“溶菌酶”。弗萊明從一個(gè)窮苦農(nóng)民的兒子成長(zhǎng)為卓有學(xué)識(shí)的細(xì)菌學(xué)家，在倫敦圣瑪麗醫(yī)院從事細(xì)菌學(xué)研究幾乎就是他事業(yè)的全部。

弗萊明兩次在實(shí)驗(yàn)室里獲得意外發(fā)現(xiàn)的故事已廣為人知。第一次是1922年，患了感冒的弗萊明無意中對(duì)著培養(yǎng)細(xì)菌的器皿打噴嚏；后來他注意到，在這個(gè)培養(yǎng)皿中，凡沾有噴嚏黏液的地方?jīng)]有一個(gè)細(xì)菌生成。

隨著進(jìn)一步的研究，弗萊明發(fā)現(xiàn)了溶菌酶——在體液和身體組織中找到的一種可溶解細(xì)菌的物質(zhì)，他以為這可能就是獲得有效天然抗菌劑的關(guān)鍵。但很快他就喪失了興趣：試驗(yàn)表明，這種溶菌酶只對(duì)無害的微生物起作用。

1928年運(yùn)氣之神再次降臨。在弗萊明外出休假的兩個(gè)星期里，一只未經(jīng)刷洗的廢棄的培養(yǎng)皿中長(zhǎng)出了一種神奇的霉菌。他又一次觀察到這種霉菌的抗菌作用——細(xì)菌覆蓋了器皿中沒有沾染這種霉菌的所有部位。不過，這一次感染的細(xì)菌是葡萄球菌，這是一種嚴(yán)重的、有時(shí)是致命的感染源。經(jīng)證實(shí)，這種霉菌液還能夠阻礙其它多種病毒性細(xì)菌的生長(zhǎng)。

青霉素(弗萊明在確認(rèn)這種霉菌是一種青霉菌之后選定了這個(gè)名字)是否就是他長(zhǎng)期以來一直在尋找的天然抗菌素？它是可敷在傷口上的有效殺菌劑嗎？進(jìn)一步的試驗(yàn)表明，這種抗菌素作用緩慢，且很難大量生產(chǎn)。他的熱情也隨之涼了下來。在他轉(zhuǎn)向其它研究項(xiàng)目之前，他在1929年發(fā)表的一篇論文中介紹了自己的上述發(fā)現(xiàn)，但當(dāng)時(shí)這篇論文并未引起人們的重視。

弗萊明在論文中提到青霉素可能是一種抗菌素，僅此而已。他沒有開展觀察青霉素治療效果的系統(tǒng)試驗(yàn)。他給健康的兔子和老鼠都注射過細(xì)菌培養(yǎng)液的過濾液——進(jìn)行青霉素的毒性試驗(yàn)，但從未給患病的動(dòng)物注射過。如果當(dāng)時(shí)他做了這方面的試驗(yàn)，這種“神奇藥物”很可能會(huì)提早10年問世。

在英美兩國(guó)媒體的共同努力下，關(guān)于弗萊明為創(chuàng)造一項(xiàng)醫(yī)學(xué)奇跡而堅(jiān)持不懈奮斗的傳奇故事很快就誕生了。

媒體在科學(xué)史上幾乎很少犯下如此嚴(yán)重的愚蠢錯(cuò)誤。它們把弗萊明描述成發(fā)現(xiàn)青霉素的天才，而對(duì)牛津大學(xué)的研究小組要么只字不提，要么僅用幾句話一帶而過。但在弗萊明本人的演講中，他總是把青霉素的誕生歸功于弗洛里、錢恩和他的同事所作的研究。

諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)并沒有受輿論的蒙蔽而將1945年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)授予弗萊明一人。作為弗萊明的合作者，佛羅理和錢恩與他共同獲得了諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。

亞歷山大·弗萊明1955年逝世，終年74歲。持修正觀點(diǎn)的傳記作家和歷史學(xué)家們及時(shí)寫出了關(guān)于青霉素發(fā)明過程的真實(shí)故事。然而，那些神話般的傳說很難被人們忘卻?！洞蟛涣蓄嵃倏迫珪啡匀挥涊d著關(guān)于弗萊明傳奇故事的大部分內(nèi)容。１９２８年夏季的一天，弗萊明正準(zhǔn)備用顯微鏡觀察培養(yǎng)皿中的葡萄球菌時(shí)，突然，他的目光落到了一支被污染的培養(yǎng)皿上，細(xì)心的弗萊明發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)皿上有一種來自空氣中的綠色霉菌并已開始繁殖，而綠色霉菌的周圍，原來生長(zhǎng)的葡萄球菌全部消失了。他把這一奇怪現(xiàn)象記錄下來，并小心地將這種霉菌培養(yǎng)起來。他推斷，這種霉菌一定產(chǎn)生了某種具有強(qiáng)大殺菌作用的物質(zhì)。于是，他又和助手們進(jìn)行了更廣泛的試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)性研究，均獲得了令人振奮的結(jié)果。弗萊明把這一重大發(fā)明寫成一篇論文發(fā)表在１９２９年的英國(guó)皇家《實(shí)驗(yàn)病理季刊》上，并把這種由青霉菌產(chǎn)生的物質(zhì)命名為青霉素。由于當(dāng)時(shí)艾利希的６０６藥正名聲大噪，多馬克的磺胺也舉世矚目，加之弗萊明的實(shí)驗(yàn)還沒有完結(jié)，青霉素還不能大量很快分離出來，所以他的發(fā)現(xiàn)被人們忽略了。過了１０多年，澳大利亞病理學(xué)家弗洛里和德國(guó)化學(xué)家錢恩合作，從這個(gè)已被人遺忘的發(fā)現(xiàn)中挽救了有治療效果的霉菌，又提取了青霉素并肯定了其治療價(jià)值，并把這項(xiàng)技術(shù)奉獻(xiàn)給人類，這才使這種抗菌素在醫(yī)學(xué)界得到承認(rèn)。１９４４年，醫(yī)用青霉素正式問世，被廣泛運(yùn)用于醫(yī)療。從此開創(chuàng)了抗生素時(shí)代。二、技術(shù)活動(dòng)的方法

技術(shù)方法：是人們?cè)诩夹g(shù)實(shí)踐過程中所利用的各種方法、程序、規(guī)則、技巧的總稱，包括其中可操作的規(guī)則或模式，解決“做什么”、“怎樣做”以及“怎樣做得更好”的問題。技術(shù)方法從歷史上來看經(jīng)歷了四個(gè)階段:經(jīng)驗(yàn)技術(shù)方法階段，經(jīng)驗(yàn)-科學(xué)階段，科學(xué)-技術(shù)階段，以系統(tǒng)工程為主導(dǎo)地位的階段。（一）技術(shù)方法的特點(diǎn)技術(shù)方法既寓于技術(shù)研究與開發(fā)活動(dòng)中，也寓于各種技術(shù)決策活動(dòng)中，是技術(shù)研究與開發(fā)、技術(shù)決策過程中所采取的手段、途徑與可操作的規(guī)則或模式。前者主要涉及到技術(shù)原理的構(gòu)思、工程設(shè)計(jì)與技術(shù)試驗(yàn)等，后者涉及技術(shù)預(yù)測(cè)與技術(shù)評(píng)估等。（二）技術(shù)的預(yù)測(cè)和評(píng)估1.技術(shù)預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)：通過對(duì)現(xiàn)有資料的研究和分析來計(jì)算或預(yù)報(bào)未來的某些事件或情況。技術(shù)預(yù)測(cè)：把預(yù)測(cè)科學(xué)應(yīng)用于技術(shù)領(lǐng)域，對(duì)技術(shù)的未來特性、趨勢(shì)或?qū)τ杏玫臋C(jī)器、過程的推測(cè)就是技術(shù)預(yù)測(cè)。它是科學(xué)管理的重要組成部分，主要研究技術(shù)發(fā)展的變遷規(guī)律。預(yù)測(cè)的根據(jù)：事物發(fā)展的規(guī)律性、隨機(jī)性和約束性、預(yù)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、預(yù)測(cè)的可檢驗(yàn)性。它最早出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代，與現(xiàn)代技術(shù)革命的興起密切相關(guān)。準(zhǔn)確地、科學(xué)的預(yù)測(cè)，不僅使各國(guó)政府、經(jīng)濟(jì)管理部門和科技管理部門規(guī)劃決策的依據(jù)和重要內(nèi)容，也是企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)內(nèi)的管理人員和專業(yè)科技人員從事管理活動(dòng)和科技活動(dòng)的依據(jù)。預(yù)測(cè)作用巨大。美國(guó)有500余家大型企業(yè)工業(yè)公司自60年代末均設(shè)置了專門的預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)，平均年投資10萬美元，另外還支出每年約1500萬美元，委托社會(huì)上的專業(yè)預(yù)測(cè)機(jī)構(gòu)提供預(yù)測(cè)。美國(guó)：1990年成立了國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)委員會(huì)，以未來5～10年競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)為研究對(duì)象，從技術(shù)供給能力和產(chǎn)業(yè)需求出發(fā)，由關(guān)鍵技術(shù)委員會(huì)的12～25位專家選出在未來5～10年期間可行并可能實(shí)現(xiàn)的對(duì)經(jīng)濟(jì)繁榮和國(guó)家安全重要的關(guān)鍵技術(shù)。從1991年起，美國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)報(bào)告每?jī)赡甓ㄆ诎l(fā)布，目前已發(fā)布了4個(gè)報(bào)告。日本：從1971年開始，利用大規(guī)模德爾菲法（Delphi）每5年進(jìn)行一次技術(shù)預(yù)測(cè)調(diào)查，至今已進(jìn)行了7次調(diào)查。這項(xiàng)研究的宗旨是從長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)未來30年的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行預(yù)測(cè)，從眾多有希望的技術(shù)發(fā)展成長(zhǎng)點(diǎn)中比較科學(xué)地捕捉重點(diǎn)。他們從經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求出發(fā)，通過向3000多位來自社會(huì)各方面的專家進(jìn)行咨詢，對(duì)1000多個(gè)技術(shù)課題項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)價(jià)。走在世界前列的日本技術(shù)預(yù)測(cè)走在世界前列的日本技術(shù)預(yù)測(cè).doc

英國(guó)：1993年發(fā)表了《發(fā)掘我們的潛力：科學(xué)、工程和技術(shù)戰(zhàn)略》科學(xué)技術(shù)白皮書，于1994年首次開始了國(guó)家技術(shù)預(yù)測(cè)工作，對(duì)16個(gè)行業(yè)未來10～20年內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了全面評(píng)價(jià)和分析，并把重點(diǎn)放在技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求的結(jié)合上。1999年4月開始了新一輪的技術(shù)預(yù)測(cè)，這次技術(shù)預(yù)測(cè)主要強(qiáng)調(diào)競(jìng)爭(zhēng)力優(yōu)勢(shì)、生活質(zhì)量提高和可持續(xù)發(fā)展三個(gè)方面。國(guó)外技術(shù)預(yù)測(cè)特點(diǎn)：第一，對(duì)技術(shù)預(yù)測(cè)的認(rèn)識(shí)已取得基本共識(shí)。第二，各國(guó)技術(shù)預(yù)測(cè)領(lǐng)域趨同。第三，從本國(guó)需求出發(fā)開展預(yù)測(cè)工作。第四，已形成了規(guī)范的預(yù)測(cè)方法。第五，對(duì)戰(zhàn)略決策產(chǎn)生了較大影響。

預(yù)測(cè)的基本類型：據(jù)美國(guó)斯坦福研究所的不完全統(tǒng)計(jì)，預(yù)測(cè)方法已達(dá)150種。直觀型預(yù)測(cè)方法:靠經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)、直覺和綜合分析能力預(yù)測(cè)。具有風(fēng)險(xiǎn)性。探索型預(yù)測(cè)方法：假定未來仍按過去的趨勢(shì)發(fā)展，可由現(xiàn)在推定未來。規(guī)范型預(yù)測(cè)方法：根據(jù)未來的需要，從未來回溯到現(xiàn)在，用以獲得新信息、模擬各級(jí)目標(biāo)和估計(jì)事件實(shí)現(xiàn)的時(shí)間、調(diào)價(jià)、途徑。反饋型預(yù)測(cè)方法：中國(guó)：1992～1995年，原國(guó)家科委綜合計(jì)劃司和政策體改司共同組織了國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)選擇研究，該項(xiàng)研究界定了我國(guó)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)的定義、原則、準(zhǔn)則，確定了４個(gè)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域：信息技術(shù)、先進(jìn)制造、先進(jìn)材料和生物技術(shù)，并通過德爾菲和專家會(huì)議法選擇出24個(gè)關(guān)鍵技術(shù)和124個(gè)技術(shù)項(xiàng)目。1997～1999年，又對(duì)農(nóng)業(yè)、信息和先進(jìn)制造3個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域未來10年的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了調(diào)查，在原國(guó)家科委綜合計(jì)劃司的領(lǐng)導(dǎo)下，組織1200名社會(huì)各方面的專家，對(duì)上述3個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展進(jìn)行咨詢調(diào)查。通過兩輪預(yù)測(cè)、分析評(píng)價(jià)以及反復(fù)論證，對(duì)308項(xiàng)（農(nóng)業(yè)100項(xiàng)、信息112項(xiàng)、先進(jìn)制造96項(xiàng)）技術(shù)進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析，并選擇出128項(xiàng)國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)，其中農(nóng)業(yè)34項(xiàng)、信息55項(xiàng)、先進(jìn)制造39項(xiàng)。這些研究在我國(guó)科技規(guī)劃的制定、科技計(jì)劃調(diào)整、重點(diǎn)項(xiàng)目選擇等方面發(fā)揮了重要作用，同時(shí)也帶動(dòng)了部門和地方此項(xiàng)工作的開展，目前已形成了一批專門從事技術(shù)預(yù)測(cè)研究的人才隊(duì)伍和專家網(wǎng)絡(luò)。二十一世紀(jì)前20年技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè).doc2.技術(shù)評(píng)估（1）技術(shù)評(píng)估的特點(diǎn)美國(guó)科學(xué)家達(dá)達(dá)里奧(E.Doddorio)第一次提出了技術(shù)評(píng)估的概念，并對(duì)該概念作了最初解釋。1967年他在國(guó)會(huì)上提出了“科學(xué)技術(shù)評(píng)估法案”，1972年，該法案獲得國(guó)會(huì)的正式通過。技術(shù)評(píng)估（technologyassessment，TA）是指采用科學(xué)的方法，預(yù)先從各個(gè)方面系統(tǒng)地對(duì)相關(guān)技術(shù)的利弊得失進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的活動(dòng)。它的主要目的是系統(tǒng)地確定技術(shù)在開發(fā)、引進(jìn)、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)移、改造和社會(huì)應(yīng)用等一系列過程中可能對(duì)社會(huì)的各個(gè)方面所產(chǎn)生的影響，并對(duì)這些影響及后果進(jìn)行客觀、公正的評(píng)價(jià)，為決策部門提供咨詢和建議，以便引導(dǎo)技術(shù)朝著趨利避害的方向發(fā)展。技術(shù)評(píng)估具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：評(píng)估的整體性是指從政治、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境、技術(shù)、法律、文化、倫理道德、宗教信仰等各個(gè)可能產(chǎn)生較大影響的方面對(duì)技術(shù)正負(fù)效應(yīng)做出全面地評(píng)價(jià)，包括對(duì)近期利益、長(zhǎng)遠(yuǎn)利益以及不同地區(qū)、不同部門、不同學(xué)科領(lǐng)域、不同社會(huì)階層、不同利益集團(tuán)的利益的系統(tǒng)考察和均衡，既有對(duì)技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)估，也有對(duì)價(jià)值、文化方面潛在方面的考慮。評(píng)價(jià)主體的多學(xué)科性。保證評(píng)估的客觀性、公正性。評(píng)估對(duì)象的廣泛性。自然技術(shù)、社會(huì)技術(shù)、法律的制定、社會(huì)制度的理想狀態(tài)等；而現(xiàn)在的、未來的技術(shù)、技術(shù)規(guī)劃和技術(shù)政策是評(píng)估的直接對(duì)象，主要著眼于技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響。技術(shù)評(píng)估方案的可操作性。要提供適合于實(shí)踐的具體方案、策略和規(guī)劃，具有較強(qiáng)的可行性。（2）技術(shù)評(píng)估的方法第一，矩形分析法。從系統(tǒng)的整體觀念出發(fā)，站在事物普遍聯(lián)系的高度，分析研究對(duì)象和各種因素之間的相互關(guān)聯(lián)性。第二，效果分析法。這類評(píng)估方法重點(diǎn)是評(píng)估對(duì)象的未來效果即間接效果，而非直接的第一次效果。第三，多目標(biāo)評(píng)估法。技術(shù)是一個(gè)多目標(biāo)的復(fù)雜系統(tǒng)，且與社會(huì)系統(tǒng)相互影響和制約，因此各種價(jià)值目標(biāo)都可以成為技術(shù)目標(biāo)。第四，技術(shù)再評(píng)估法。評(píng)估對(duì)象為以開發(fā)或需要推廣的技術(shù)。立足于長(zhǎng)期、綜合、根本的利益，重視技術(shù)的副作用和負(fù)面效果，把技術(shù)本身和社會(huì)效應(yīng)兩個(gè)最基本方面綜合起來作出評(píng)估。（3）技術(shù)評(píng)估的程序第一，調(diào)查研究，通過調(diào)查研究把握研究對(duì)象的性質(zhì)和目的，技術(shù)課題的實(shí)施對(duì)象、新技術(shù)的對(duì)比技術(shù)以及新技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域及其主要影響等，從而能夠確定評(píng)估報(bào)告限定的評(píng)估范圍是否合理。第二，尋找影響。了解評(píng)估對(duì)象方案的一切影響方面，包括潛在影響，明確影響的因果關(guān)系以及政府對(duì)影響的作用進(jìn)行比較分析。第三，影響分析。在找到影響因素后，還必須對(duì)影響的內(nèi)容、程度、性質(zhì)、真實(shí)性及影響規(guī)模等做出分析，并進(jìn)一步明確影響的因果聯(lián)系第四，排除非容忍性影響。這是根據(jù)事前規(guī)定的若干評(píng)價(jià)項(xiàng)目，參照某些價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行逐個(gè)判斷，按其程度的不同從總體上逐個(gè)歸納，最后按它們的惡劣程度、相關(guān)程度、頻度和范圍等因素進(jìn)行判斷，排除掉那些非容忍性影響。第五，制定改良方案。根據(jù)以上分析采取相應(yīng)對(duì)策，特別是對(duì)消除非容忍性影響的對(duì)策。第六，綜合評(píng)價(jià)，明確被選擇方案。綜合歸納、作出總體評(píng)價(jià)，也就是從系統(tǒng)的整體觀念入手，權(quán)衡利弊對(duì)技術(shù)作出合理的選擇。（4）技術(shù)評(píng)估的原則第一，公正性原則。要求擺脫外界干擾和委托者意圖的影響。第二，客觀性原則。技術(shù)評(píng)估的結(jié)果應(yīng)有充分的事實(shí)依據(jù)，評(píng)估的指標(biāo)具有客觀性。第三，獨(dú)立性原則。技術(shù)評(píng)估工作應(yīng)始終堅(jiān)持獨(dú)立公正的第三者立場(chǎng)，準(zhǔn)確評(píng)估技術(shù)對(duì)象。第四，合理性與合意性的兼顧原則。由于技術(shù)本身具有一定的內(nèi)在價(jià)值，技術(shù)評(píng)估應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)需要和價(jià)值是什么；由于價(jià)值觀念在技術(shù)評(píng)估中起著特別重要的作用，進(jìn)行技術(shù)評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)，不僅是技術(shù)的合理性，而且是技術(shù)的合意性。技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)準(zhǔn)：先是看該項(xiàng)技術(shù)能否滿足以最小的投入獲得最大的產(chǎn)出原則，以追求最優(yōu)化的目標(biāo)。一般把技術(shù)系統(tǒng)的效能視為技術(shù)進(jìn)步的指示器（勞動(dòng)生產(chǎn)率的高低、能耗、使用壽命、可靠性、靈敏度、精確度、運(yùn)行速度、生產(chǎn)方式的經(jīng)濟(jì)性等