由問題而發(fā)現(xiàn)、從假說到理論

第五講由問題而發(fā)現(xiàn)、從假說到理論內(nèi)容提要科學(xué)問題科學(xué)假說的創(chuàng)立科學(xué)假說的檢驗(yàn)討論：科學(xué)研究始于觀察，還是始于問題？歸納主義發(fā)現(xiàn)觀認(rèn)為科學(xué)研究始于觀察，科學(xué)發(fā)現(xiàn)的程序是：（1）觀察和記錄事實(shí)（2）分析事實(shí)并歸類（3）進(jìn)一步歸納引導(dǎo)出一般結(jié)論（4）驗(yàn)證結(jié)論科學(xué)問題定義：科學(xué)問題是指在一定時(shí)代的科學(xué)家在特定的知識(shí)背景下提出的關(guān)于科學(xué)認(rèn)識(shí)和科學(xué)實(shí)踐中需要解決而又尚未解決的問題。它包括一定的求解目標(biāo)和應(yīng)答域。科學(xué)問題的類型1.“是什么”的問題。要求對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行識(shí)別或判定。2.“為什么”的問題，要求回答現(xiàn)象的原因或行為的目的。3.“怎么樣”的問題，要求描述所研究的對(duì)象或?qū)ο笙到y(tǒng)的狀態(tài)或過程?？茖W(xué)問題的產(chǎn)生1.當(dāng)已有理論內(nèi)部顯現(xiàn)邏輯困難時(shí)，產(chǎn)生科學(xué)問題2.已有理論同經(jīng)驗(yàn)產(chǎn)生矛盾時(shí)，產(chǎn)生科學(xué)問題3.已有理論之間產(chǎn)生矛盾時(shí)候，產(chǎn)生科學(xué)問題科學(xué)問題的解答途徑1.通過進(jìn)一步獲取事實(shí)來回答問題2.通過引入新的假說來解答問題3.通過引入新的概念來解決問題內(nèi)容提要科學(xué)問題科學(xué)假說的創(chuàng)立科學(xué)假說的檢驗(yàn)科學(xué)假說定義：是人們根據(jù)已經(jīng)掌握的科學(xué)原理和科學(xué)事實(shí)，對(duì)未知的自然現(xiàn)象及其規(guī)律性，經(jīng)過一系列的思維過程，預(yù)先在自己頭腦中做出的假定性解釋。和科學(xué)理論一樣，必須具有解釋性和預(yù)見性。科學(xué)假說是通往科學(xué)理論的橋梁；科學(xué)假說是激發(fā)創(chuàng)造性思維的媒介；科學(xué)假說為科學(xué)研究指明方向；不同科學(xué)假說的爭(zhēng)論有利于科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展。

建立假說的方法論原則解釋性原則假說應(yīng)與已知的經(jīng)過實(shí)踐復(fù)核的事實(shí)相符合，不僅能解釋個(gè)別事實(shí)，而且能解釋一系列相關(guān)的事實(shí)。對(duì)應(yīng)性原則假說的提出不應(yīng)與經(jīng)過嚴(yán)格檢驗(yàn)的理論中的內(nèi)容相矛盾，而應(yīng)與它們?cè)谶m用范圍內(nèi)相對(duì)應(yīng)或相一致?？蓹z驗(yàn)性原則提出的假說必須是原則上能夠被實(shí)踐檢驗(yàn)的，任何不能用觀察、實(shí)驗(yàn)加以檢驗(yàn)的假說，都不是科學(xué)假說。簡(jiǎn)單性原則假說在邏輯上應(yīng)該簡(jiǎn)單，應(yīng)以盡可能少的原理或基本假定為前提，來解釋一定領(lǐng)域內(nèi)所有的已知事實(shí)。溯因推理——一種提出嘗試性假說的推理美國哲學(xué)家查爾斯·皮爾士曾把推理劃分為三種類型：演繹推理、歸納推理和溯因推理，并著重探討了溯因推理。在他看來，溯因推理是獨(dú)立于演繹和歸納的第三種推理，它是一種提出嘗試性假說的推理類型。它的形式是：

觀察到了令人吃驚的現(xiàn)象B；如果A是真的，則B可獲得解釋；因此，有理由猜想A是真的。

溯因推理的重新表述皮爾士的觀點(diǎn)被諾伍德·漢森所發(fā)展。漢森確信存在發(fā)現(xiàn)的邏輯。溯因推理就是一種發(fā)現(xiàn)的邏輯。1958年，他在《發(fā)現(xiàn)的模式》一書中通過對(duì)開普勒發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)三定律的過程的分析，對(duì)溯因推理的形式進(jìn)行了重新表述：⑴一些意外的令人吃驚的現(xiàn)象P1，P2，P3……被觀察到；⑵找到一個(gè)假說H，它能對(duì)P1，P2，P3……的原因作出解釋；⑶因此，有理由提出假說H。一種不被人們關(guān)注的推理食品柜里的干酪不見了，僅留下一些碎屑，昨晚聽到了來自食品柜的刮擦聲音，——————————————————所以，干酪是被老鼠吃了。想象、靈感和直覺——科學(xué)發(fā)現(xiàn)的心理學(xué)機(jī)制想象科學(xué)發(fā)現(xiàn)是一種“思維的自由創(chuàng)造”，但這種“創(chuàng)造”不是胡思亂想，而是“自由性”和“嚴(yán)密性”的統(tǒng)一。能將這兩者統(tǒng)一起來的只能是想象。想象貫穿于創(chuàng)造過程的始終，沒有想象做鋪墊，靈感和直覺也就無從談起。靈感人類創(chuàng)造心理處于激發(fā)狀態(tài)的表現(xiàn)，它來得快，去得也快，具有稍縱即逝的特點(diǎn)。觸發(fā)靈感的條件大概有三：科學(xué)家必須對(duì)所研究的問題已作了長(zhǎng)期的艱苦探索；科學(xué)家必須為解決問題而窮思竭慮以至達(dá)到“忘我”的境界；科學(xué)家必須在緊張之余稍有松弛。直覺靈感狀態(tài)到達(dá)以前，思維的自由度是很大的，允許進(jìn)行各種想象，但往往毫無結(jié)果。只有在思維暫時(shí)中斷的時(shí)候，靈感才有可能突然而致，因?yàn)樗季S越活躍越難從混亂的思緒中作出最佳的選擇，而直覺就是這種選擇，它是靈感狀態(tài)達(dá)到高潮之后的必然結(jié)果。凱庫勒之夢(mèng)——苯環(huán)分子結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)大陸漂移說

德國地質(zhì)學(xué)家魏格納（A.Wegner）（1880-1930），大陸漂移說的創(chuàng)始人一次世界大戰(zhàn)期間，魏格納受傷在醫(yī)院治療，他的病床對(duì)面有一幅世界地圖。有一天，魏格納盯著這幅地圖出神，無意中發(fā)現(xiàn)大西洋兩岸的大陸輪廓吻合得非常好——非洲西海岸突出的部分與南美洲東海岸凹進(jìn)的部分正好拼成一個(gè)整體。于是魏格納突發(fā)奇想：大西洋兩岸的陸地在遠(yuǎn)古時(shí)代曾經(jīng)是連接在一起的，后經(jīng)裂開和漂移成了今天格局。他廣泛收集地質(zhì)學(xué)和古生物學(xué)等方面的證據(jù)。1915年出版了《大陸和海洋的起源》，闡述了大陸漂移的觀點(diǎn)。證據(jù)1：相鄰大陸的邊緣形態(tài)可以拼接巴西東端的直角突出部分與非洲西岸直角凹進(jìn)的幾內(nèi)亞灣非常吻合。1965年，人們?cè)鶕?jù)大西洋最新海深圖通過計(jì)算機(jī)對(duì)1000米等深線處進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)兩岸幾乎可以完美無缺的拼接。具有如此高的擬合度不可能是偶然造成的。

證據(jù)2：相鄰大陸在地層上有許多相似性和可拼合性例如挪威到蘇格蘭的加里東褶皺山系在北美東海岸再現(xiàn)；南非開普山與南美布宜諾斯艾利斯的二疊紀(jì)地層可以拼合；非洲高原的前寒武紀(jì)片麻巖在巴西重現(xiàn)等等。這就象被撕碎的書頁，不僅毛邊可以拼接，連印刷文字都恰好齊整切合，顯然就不是巧合了。

證據(jù)3：古生物化石的分布由于相同的生物種不可能在相隔十分遙遠(yuǎn)的地點(diǎn)分別獨(dú)立出現(xiàn)，它們應(yīng)該起源于同一地區(qū)