第六講從科學(xué)假說(shuō)到科學(xué)理論課件

1、1,第六講 從科學(xué)假說(shuō)到科學(xué)理論,2,本講內(nèi)容,科學(xué)假說(shuō)的特點(diǎn)和作用（3-9）從科學(xué)假說(shuō)到科學(xué)理論（10-19）科學(xué)理論的評(píng)價(jià)（20-26）科學(xué)理論的修改和淘汰（27-28）觀看視頻：《科學(xué)史上的100個(gè)最偉大的發(fā)現(xiàn)——醫(yī)學(xué)》（約45分鐘）,3,科學(xué)知識(shí)的構(gòu)成,科學(xué)事實(shí) 科學(xué)認(rèn)識(shí)主體關(guān)于客觀存在的、個(gè)別事物（事件、現(xiàn)象、過(guò)程、關(guān)系等）的真實(shí)描述或判斷，其邏輯形式是單稱命題?？茖W(xué)定律 反映自然界事物、現(xiàn)象之間的必然性關(guān)系的

2、科學(xué)命題，其邏輯形式大多為全稱命題?？茖W(xué)定律可分為經(jīng)驗(yàn)定律和理論定律?？茖W(xué)假說(shuō) 根據(jù)已有的科學(xué)知識(shí)和新的科學(xué)事實(shí)，對(duì)所研究的問(wèn)題作出的猜測(cè)性說(shuō)明和嘗試性解答?？茖W(xué)理論 系統(tǒng)化的科學(xué)知識(shí)，是關(guān)于客觀事物的本質(zhì)及其規(guī)律性的相對(duì)正確的認(rèn)識(shí)，是經(jīng)過(guò)邏輯論證和實(shí)踐檢驗(yàn)并由一系列概念、判斷和推理表達(dá)出來(lái)的知識(shí)體系。,4,科學(xué)假說(shuō)的特點(diǎn),假說(shuō)具有科學(xué)性?？茖W(xué)假說(shuō)是以一定的科學(xué)事實(shí)為依據(jù)，并在某些背景知識(shí)的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，它能解釋有關(guān)事實(shí)，并與

3、引以為據(jù)的理論相一致。假說(shuō)具有猜測(cè)性。假說(shuō)的核心內(nèi)容是靠推測(cè)、靠想象、靠邏輯的跳躍得到的，它已經(jīng)超越了它所依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)的范圍，包含尚未經(jīng)驗(yàn)到的，或者在原則上不可能經(jīng)驗(yàn)到的內(nèi)容。,5,科學(xué)假說(shuō)的作用,科學(xué)假說(shuō)是形成和發(fā)展科學(xué)理論的必經(jīng)途徑。當(dāng)新發(fā)現(xiàn)的事實(shí)不能用原有的理論來(lái)說(shuō)明時(shí)，就需提出假說(shuō)?？茖W(xué)假說(shuō)是發(fā)揮意識(shí)能動(dòng)性的有效方式。首先，由于假說(shuō)是對(duì)蘊(yùn)含在科學(xué)事實(shí)背后的本質(zhì)規(guī)律的猜測(cè)，它本身就是人類創(chuàng)造性的高度表現(xiàn)，所以，提出假說(shuō)的能力

4、，往往被認(rèn)為是科學(xué)創(chuàng)造性的重要標(biāo)志。其次，科學(xué)假說(shuō)引導(dǎo)人們自覺(jué)地進(jìn)行新的觀察、新的實(shí)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)新的事實(shí)，成為發(fā)揮意識(shí)能動(dòng)性的有效手段。其三，不同假說(shuō)之間的競(jìng)爭(zhēng)有利于科學(xué)的發(fā)展。關(guān)于同一對(duì)象的多種不同假說(shuō)之間的競(jìng)爭(zhēng)，有利于揭露各種假說(shuō)中存在的問(wèn)題，促使人們的認(rèn)識(shí)在實(shí)踐的基礎(chǔ)上不斷深化和精確化。,6,關(guān)于假說(shuō)的一個(gè)例子——大陸漂移說(shuō),德國(guó)地質(zhì)學(xué)家魏格納（A.Wegner） （1880-1930），大陸漂移說(shuō)的創(chuàng)始人,一次世界

5、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(wú)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(kāi)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)。,7,證據(jù)1：相鄰大陸的邊緣形態(tài)可以拼接,巴西

6、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(guò)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(wú)缺的拼接。具有如此高的擬合度不可能是偶然造成的。,8,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(kāi)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(shū)頁(yè)，不僅毛邊可以拼接，

7、連印刷文字都恰好齊整切合，顯然就不是巧合了。,9,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)，然后再逐漸傳播到其他地區(qū)。但是，魏根納通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在遠(yuǎn)隔重洋的大西洋兩岸許多生物種群卻存在著親緣關(guān)系，其中特別是那些根本無(wú)法遠(yuǎn)涉重洋的陸生生物群落，只有用“聯(lián)合古陸”的觀點(diǎn)才能得到圓滿解釋。,10,科學(xué)假說(shuō)的檢驗(yàn),科學(xué)假說(shuō)由于具有假定性和猜測(cè)性的特點(diǎn)，其本身還不是科學(xué)理論，因此，假

8、說(shuō)提出來(lái)之后還要接受檢驗(yàn)。通過(guò)檢驗(yàn)，假說(shuō)可能被證實(shí)或獲得某種支持，也可能被否證或被推翻。被推翻了的假說(shuō)將被人們所拋棄，而被證實(shí)或獲得支持的假說(shuō)則轉(zhuǎn)化為科學(xué)理論被人們接受下來(lái)，成為科學(xué)知識(shí)的一部分。,11,假說(shuō)檢驗(yàn)的三個(gè)步驟,從假說(shuō)推導(dǎo)出一些預(yù)期的、可觀察事件的陳述，即推出假說(shuō)的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵。進(jìn)行觀察實(shí)驗(yàn)獲取觀察事實(shí)，并檢驗(yàn)假說(shuō)的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵與觀察事實(shí)是否相符。作出檢驗(yàn)結(jié)論，即如果假說(shuō)的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵與觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符，就可以認(rèn)為假說(shuō)得到了證實(shí)或得

9、到了支持，否則，就可以認(rèn)為假說(shuō)被證偽或被推翻了。,12,什么是檢驗(yàn)蘊(yùn)涵？,從語(yǔ)言形式上看，科學(xué)假說(shuō)大多表現(xiàn)為全稱命題。由于全稱命題無(wú)法直接與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行比較，因此，檢驗(yàn)一個(gè)假說(shuō)，只能通過(guò)間接的途徑，即通過(guò)檢驗(yàn)由假說(shuō)推導(dǎo)出來(lái)的結(jié)論而實(shí)現(xiàn)。設(shè)受檢驗(yàn)的假說(shuō)為H，H為全稱命題。顯然，如果H為真，則可以推出某個(gè)命題I，I是可觀察事件。于是，檢驗(yàn)假說(shuō)H的真假就可以通過(guò)檢驗(yàn)命題I的真假來(lái)間接實(shí)現(xiàn)。由于I是以H為前提演繹出來(lái)的，即I為H所蘊(yùn)涵，因此稱I為

10、H的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵。,13,充分條件假言推理的兩種有效式,肯定前件式 如果p，那么q p —————— 所以，q 例如： 如果死者身上有自己無(wú)法形成的致命傷，則死者是他殺； 本案死者身上有自己無(wú)法形成的致命傷； —————————————————— 所以，本案的死者是他殺。,否定后件式 如果p，那么q 非q ———————

11、 所以，非p 例如： 如果死者是砒霜中毒而死的，那么死者的牙根就會(huì)呈現(xiàn)出青黑色； 這名死者的牙根沒(méi)有呈現(xiàn)出青黑色； —————————————————— 所以，這名死者不是砒霜中毒而死的。,14,充分條件假言推理的兩種無(wú)效式,否定前件不能否定后件例 如果某甲是販毒犯，那么某甲應(yīng)受法律制裁； 經(jīng)查明，某甲不是販毒犯； ——————————————

12、——————— 所以，某甲不應(yīng)受法律制裁肯定后件不能肯定前件例 如果礦石中的黃金含量很高，那么礦石就會(huì)帶有光澤； 這塊礦石帶有光澤； ————————————————————————— 所以，這塊礦石中的黃金含量很高。,15,假說(shuō)證實(shí)中的邏輯,模式 如果H，那么I I ————— 所以，H實(shí)質(zhì) 結(jié)論具有或然性，屬歸納推理。

13、意義 提供了一個(gè)證據(jù)，在一定程度上支持了這個(gè)假說(shuō)，并且這樣的證據(jù)越多，該假說(shuō)為真的可能性就越大。,16,假說(shuō)證偽中的邏輯,模式 如果H，那么I 非I ————— 所以，非H確定性 邏輯上具有必然性，屬演繹推理。復(fù)雜性 當(dāng)檢驗(yàn)蘊(yùn)涵與觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致時(shí)，要考慮兩種情況：觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否正確；輔助性假說(shuō)是否正確。,17,實(shí)踐檢驗(yàn)與邏輯證明,所謂邏輯證明，是指在認(rèn)識(shí)過(guò)程中，運(yùn)用

14、正確的概念和判斷進(jìn)行推理，從理論上論證和確定一個(gè)新判斷是否正確的邏輯方法。邏輯證明是實(shí)踐檢驗(yàn)的必要補(bǔ)充。第一，邏輯證明把實(shí)踐檢驗(yàn)由特殊提高到普遍，從而輔助實(shí)踐檢驗(yàn)。第二，邏輯證明是實(shí)踐檢驗(yàn)的先導(dǎo)，它為實(shí)踐檢驗(yàn)提供理論依據(jù)，做到知其然又知其所以然。第三，有些理論無(wú)法直接引入實(shí)踐來(lái)加以證明，必需借助邏輯推理來(lái)證明。,18,科學(xué)理論及其其特征,科學(xué)假說(shuō)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)轉(zhuǎn)化為科學(xué)理論?？茖W(xué)理論是人們借助于抽象思維所把握的關(guān)于事物的本質(zhì)及其規(guī)律的

15、認(rèn)識(shí)，其邏輯形式是概念、判斷、推理及其由此組成的理論系統(tǒng)?？茖W(xué)理論作為一種系統(tǒng)化的知識(shí)體系，是由三個(gè)基本的知識(shí)元素組成的：基本概念、聯(lián)系基本概念的判斷即基本原理或定律、由這些概念與原理推演出來(lái)的邏輯結(jié)論，即各種具體的規(guī)律和預(yù)言?？茖W(xué)理論具有四個(gè)基本特征：真理性、邏輯性、統(tǒng)一性、簡(jiǎn)單性。,19,科學(xué)理論的構(gòu)建方法,公理化方法 指從盡可能少的基本概念、公理出發(fā)，運(yùn)用演繹推理規(guī)則，推導(dǎo)出一系列的命題和定理，從而建立整個(gè)理論體系的方法。

16、從抽象上升到具體的方法 指在思維過(guò)程中，把表現(xiàn)復(fù)雜對(duì)象的多種規(guī)定性，按照從抽象到具體的邏輯順序聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)反映對(duì)象整體的理論體系。邏輯與歷史相統(tǒng)一的方法 指思維或理論的邏輯進(jìn)程應(yīng)當(dāng)與客觀事物的歷史發(fā)展過(guò)程相一致，或與人類認(rèn)識(shí)的歷史過(guò)程相一致。,20,科學(xué)理論的評(píng)價(jià),由于科學(xué)實(shí)踐本身不能絕對(duì)證實(shí)也不能絕對(duì)證偽一個(gè)科學(xué)假說(shuō)，因此，科學(xué)假說(shuō)的檢驗(yàn)問(wèn)題就推廣為科學(xué)理論的評(píng)價(jià)問(wèn)題。所謂科學(xué)理論的評(píng)價(jià)，是指人們?cè)鯓咏邮芎瓦x擇理論的問(wèn)

17、題，也就是人們以什么樣的標(biāo)準(zhǔn)去衡量和看待已經(jīng)出現(xiàn)的理論，并由此決定對(duì)理論的態(tài)度，是接受還是拒絕。科學(xué)理論的評(píng)價(jià)概念比科學(xué)假說(shuō)的檢驗(yàn)概念要廣一些，因?yàn)閷?duì)一個(gè)理論的接受或拒斥是由多種因素、多種標(biāo)準(zhǔn)的共同作用決定的。,21,經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)假說(shuō)是否可以被接受，可接受的程度有多高，不僅要看它有沒(méi)有獲得經(jīng)驗(yàn)事實(shí)證據(jù)的支持，還要看支持它的事實(shí)證據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量。在數(shù)量方面，支持一個(gè)假說(shuō)的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)越多，假說(shuō)的確證度也就越高。在質(zhì)量方面，要考慮證據(jù)的

18、多樣性、精確性和新穎性。確證證據(jù)越是多樣廣泛，越是精確，越是新穎，對(duì)假說(shuō)的支持就越強(qiáng)。,22,功能標(biāo)準(zhǔn),科學(xué)理論具有解釋和預(yù)見(jiàn)兩種功能，它不僅能解釋已知的自然現(xiàn)象，還能預(yù)見(jiàn)一些目前尚未觀察到的自然現(xiàn)象。評(píng)價(jià)一個(gè)假說(shuō)的優(yōu)劣，除了要看證據(jù)支持程度之外，還要看它的解釋力和預(yù)見(jiàn)力的大小。如果一個(gè)假說(shuō)比另一個(gè)假說(shuō)解釋、預(yù)言了更多的東西，即使它的預(yù)言尚未得到確證，它也會(huì)比另一個(gè)假說(shuō)更可接受。,23,結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn),科學(xué)假說(shuō)評(píng)價(jià)的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)要求理論內(nèi)部具有簡(jiǎn)

19、單性和邏輯自洽性。簡(jiǎn)單性是指科學(xué)理論體系內(nèi)所包含的獨(dú)立的基本概念和基本假定應(yīng)該盡可能地少，它要求以簡(jiǎn)單的邏輯形式反映盡可能多的理論內(nèi)容。公理系統(tǒng)最典型地體現(xiàn)了這一原則。邏輯自洽性是指科學(xué)理論內(nèi)部的無(wú)矛盾性，即要求理論自身能自圓其說(shuō)，不允許在同一理論內(nèi)部存在自相矛盾的命題。,24,案例：一個(gè)不自洽的理論——燃素說(shuō),在化學(xué)發(fā)展史上，燃素說(shuō)曾經(jīng)解釋了許多化學(xué)現(xiàn)象，取得了極大的成功，在化學(xué)中長(zhǎng)期占據(jù)著主導(dǎo)地位。該理論認(rèn)為，燃燒是物體放出一種特

20、殊的化學(xué)元素即燃素的過(guò)程。這個(gè)核心假定可以解釋木頭燃燒后得到的灰燼比木頭輕的現(xiàn)象。但是后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，金屬煅燒后形成的煅灰卻比煅燒前的金屬重。于是燃素論者提出一個(gè)新的輔助性假設(shè)，即燃素具有負(fù)重量。這就出現(xiàn)了矛盾：同一種燃素，在木頭中具有正重量，而在金屬中卻具有負(fù)重量。這種不自洽的理論觀點(diǎn)，反映了燃素說(shuō)的嚴(yán)重缺陷。,25,背景標(biāo)準(zhǔn),一個(gè)新假說(shuō)應(yīng)與已經(jīng)得到確證并且被普遍接受的科學(xué)理論相一致。如果一個(gè)假說(shuō)與這些背景知識(shí)相容，并且得到這些背景知識(shí)

21、的有力支持，它的可接受程度就會(huì)大些；相反，如果某個(gè)假說(shuō)與這些背景知識(shí)不協(xié)調(diào)，它的可接受程度就會(huì)差些。所謂與背景知識(shí)協(xié)調(diào)或與背景知識(shí)相容，主要包括兩種情況：它或者包含了背景知識(shí)，或者為背景知識(shí)所蘊(yùn)涵。,26,案例：相對(duì)論、量子力學(xué)與牛頓力學(xué),牛頓力學(xué)研究宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)，量子力學(xué)研究微觀客體的高速運(yùn)動(dòng)，相對(duì)論研究宇觀物體的高速運(yùn)動(dòng)。據(jù)此，牛頓力學(xué)一方面可以看作是量子力學(xué)在宏觀世界的近似表現(xiàn)，另一方面又可看作是相對(duì)論在低速世界的近似表現(xiàn)

22、。反過(guò)來(lái)說(shuō)，可以把相對(duì)論和量子力學(xué)看成是牛頓力學(xué)在高速運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域和微觀世界領(lǐng)域的拓展。因而它們之間是相容的關(guān)系。,27,科學(xué)理論的修改,理論的修改是指人們?yōu)榱颂岣呃碚摰慕忉尯皖A(yù)言能力，在理論的基本概念和基本原理即理論的硬核保持不變的情況下，對(duì)體系的次要部分做出的某種調(diào)整和改進(jìn)?？茖W(xué)理論之所以要進(jìn)行修改有，一是研究者認(rèn)識(shí)能力的局限性，二是認(rèn)識(shí)對(duì)象的復(fù)雜性，這兩個(gè)原因決定了人們不可能一蹴而就地獲得完善的認(rèn)識(shí)。理論的修改主要有兩種類型：第一

23、，為理論的完善而自主地修改；第二，為對(duì)付反常而被迫地修改。,28,科學(xué)理論的淘汰,科學(xué)理論的淘汰，是指一個(gè)曾經(jīng)被確證的科學(xué)理論，由于它的內(nèi)容被歸并或被放棄，不再作為獨(dú)立的系統(tǒng)而存在，而被另一個(gè)理論系統(tǒng)所取代。理論淘汰的方式之一就是歸并，即被淘汰的理論被歸并到另一個(gè)解釋力和預(yù)測(cè)力更強(qiáng)的理論中去，而不再作為獨(dú)立的理論系統(tǒng)而存在；另一種方式是放棄，即以一種全新的理論取代某種過(guò)時(shí)的或錯(cuò)誤的理論。,29,思考題,假說(shuō)的特點(diǎn)和作用是什么?如何理