科学技术的发展与模式.ppt

第十章 科学技术的发展与模式,科学技术发展的内在机制科学技术发展的外在条件科学发展模式,科学技术作为一种社会系统，它的发展与模式是由其系统内部的矛盾运动所决定的。同时，在社会大系统中，科学技术与其它社会子系统的矛盾运动也决定了科学技术的发展及其模式。,第一节 科学技术发展的内在机制,科学发展的内在机制技术发展的内在机制,一、科学发展的内在机制,科学发展的动力来源于科学内部的矛盾运动，如科学理论与科学实验的矛盾，科学发展中继承与创新之间的矛盾运动，科学理论内部之间的矛盾运动等。,科学理论与科学实践的矛盾,在科学内在的各种矛盾中，科学理论与科学实践的矛盾是一个基本的起决定作用的要素，它贯穿于科学发展的全过程，构成了科学发展最基本的内在动力。,科学实践是科学理论建立的直接来源,现代科学的重大发现和重要理论成果都是在科学实践中得到的。18世纪末期赖尔在赫顿火成论以及拉马克进化论学说的基础上，通过到意大利西西里岛著名的埃特纳火山进行实地考察，最终提出了地质渐变说。达尔文进化论的提出也是他本人跟随“贝格尔号”船环球实地考察了五年之久才提出的。,科学实践是科学理论发展的直接动力,科学理论经历着由不完善到完善的发展过程，而科学实践在这一过程中起着补充修正的作用，成为科学理论发展的直接动力。因为在科学实践过程中会遇到新现象、新事实，这些现象和事实往往会带来意想不到的信息和结果，从而推动科学理论体系的演变。,科学实践是检验科学理论真理性的标准,科学理论能否确立，是否具有客观真理性，必须经过科学实践的检验。18世纪后期吉尔伯特和库仑都作过实验想证明电与磁之间有某种关系，但都一无所获，转而相信电与磁之间没有关系，但奥斯特一直坚信电磁之间有某种关系，电一定可以转化为磁，他提出一个新的猜想，设计了几个实验反复验证他的假说，最终真的发现了真空电流对磁针有作用。,科学理论为科学实践指明方向,科学实践是有目的的活动，科学实践活动不仅取决于经济和社会的需要，还取决于科学理论的发展水平，只有在科学理论指导之下的科学实践才能朝着正确的方向前进，才能够取得较好的成效。,科学理论为科学实践提供理论依据,一是科学理论为科学实验方案的实施提供理论依据。科学实验往往会受各种因素的影响，通过科学理论的指导，科学家就可以对影响科学实验的各种因素进行取舍，对实验要素进行合理安排和组合，这样科学实验就会沿着最有效的方向发展。二是科学理论为实践结果分析提供理论指导。科学实践所获结果有时是比较粗糙的感性材料，因此必须在科学理论的基础上对其进行分析、判断、综合，从感性上升到理性，揭示事物的本质和规律。,科学实践与科学理论之间的矛盾运动推动科学不断发展，当科学实践出现一些为原有理论解释不了的新事实和新现象时，科学实践与科学理论的矛盾就开始激化。矛盾的解决只有抛弃旧理论或修正旧理论，建立新的科学理论，科学就得到质的发展。,科学继承与科学创新的矛盾,科学具有连续性和继承性，后来的科学家会在原有科学基础上产生新的科学发明、新的理论和方法。科学继承和科学创新是相互联系、辩证统一的关系。,例证,牛顿认为自己之所以能够取得如此成就，只不过是“站在了巨人的肩上”。哥白尼的日心说是在继承西塞罗和普路塔克等人成果的基础上创立的。奥斯特在库仑和吉尔伯特成果的基础上发现了电流的磁效应。安培在奥斯特的研究基础上提出了著名的安培定律。,科学继承是科学发展的延续，科学创新则促进科学的质变和飞跃，二者之间的矛盾运动，使科学呈现出渐进和革命相互交替的发展过程。,科学理论内部的矛盾,科学理论体系是借助逻辑规则建构的严密、连贯系统，因此其首要特征是无矛盾性。然而这种无矛盾性要求的严格演绎结构只是一种理想情况，实际理论往往会发生偏离，从而导致逻辑矛盾的产生。因此发现和克服理论内部的逻辑矛盾，也是推动科学发展的一个重要动力。,伽利略的自由落体推理,亚里士多德提出物体自由下落的速度和物体的重量成正比。伽利略提出如果把轻重不同的两个物体绑在一起，它应该下落的更快还是更慢呢？一方面，物体的重量大，应该落得更快。另一方面，快的物体可能被慢的物体拖住，没有单独下落时快。这显然是合乎情理又相互矛盾的逻辑结论。伽利略据此推理对亚氏学说提出了挑战,同一学科内部不同理论之间的矛盾,物理学中光的微粒说和波动说之间的争论地质学中地质结构的“火成说”和“水成说”之间的争论,不同学科理论之间的矛盾,麦克斯韦所建立的电动力学就与牛顿力学发生逻辑矛盾。前者的光速不变是一条重要原理，光速成为不可超越的极限速度；而在牛顿力学中，根据相对性原理，光速不应存在极限速度。达尔文进化论与克劳修斯宇宙热寂说之间的矛盾：前者的观点是世界朝着简单到复杂、低级到高级的发展过程；后者却认为世界是朝着消灭信息、产生混乱的方向发展。,在科学研究中，由于各种主客观条件的限制，对理论内部、学科理论之间的研究往往会形成不同观点和看法，形成不同学派，这些争论往往会带动科学发展。,二、技术发展的内在机制,技术对于科学具有相对的独立性，因此也具有独特的矛盾运动。技术目的与技术手段的矛盾、技术实践和技术规范的矛盾是技术发展的内在机制。,技术目的与技术手段的矛盾,技术目的与技术手段的统一表现在，没有技术目的就不会有现实的技术手段，反之，没有一定的技术手段就不可能实现相应的技术目的，他们之间是相互依存相互统一地存在于技术活动的过程中。同时它们之间也是相互矛盾的，人类需求多样化，从而需要有新的技术目的与之相适应，原来技术手段不相适应的状况，从而导致新技术手段的出现。,例证,由于木材缺乏，煤作为燃料在近代被广泛使用，煤的开采因而越来越热，导致矿井越开越深，越开越大，用传统提水机械来排水需要动用大量人力和畜力，这种情况迫使人们尽快研制用于矿井排水的动力机械。也就是说当一个新的技术目的确立之后，原有技术手段不足以实现技术目的时，二者就发生冲突，需要通过发明相应的新技术、新设备和新工艺来解决。,技术目的和技术手段之间的矛盾是按着否定之否定的方式循环发展着的，贯穿着整个技术活动的始终。,技术实践与技术规范的矛盾,一方面，技术实践与技术规范是统一的。技术实践是技术规范的基础，技术实践是技术规范的直接来源、是技术规范的检验标准。技术规范为技术实践提供指导方向，技术实践总是在技术规范所指明的方向上、所规定的范围内进行着的。古代工匠的技术实践离不开一套经验性的技术规范，近代的技术实践必须有专业分工、流水作业和标准化的技术规范。,另一方面，技术实践与技术规范又是矛盾着的。技术实践是在一定的技术规范指导下进行的，随着技术实践的深入，原来的技术规范不再适应新的实践技术需要，甚至会阻碍技术实践的发展，这就需要制定新的技术规范。新的技术规范又为新的技术实践提供指导，随着时间的推移和技术的进步，二者又会出现新的不适应：就会出技术实践技术规范新的技术实践新的技术规范如此循环往复的发展模式，不断地促进技术发展。,第二节 科学技术发展的外在条件,经济基础政治环境 教育条件文化氛围,科学技术作为社会大系统中的子系统，它的发展必然要与社会其它子系统发生物质、能量、信息的交换，经济、政治、教育、文化等成为科学技术发展的环境和条件。,一、经济基础,现代科学技术发展的重要条件之一是科技投入的增加，而科技投入的增加必须以经济实力为基础。同时，经济的发展为教育的发展提供了必要的条件，从而保证科学技术对于人才的需求。此外，经济的发展，人民生活水平的提高也为科技的发展创造了良好的社会环境。,经济是科学技术发展的基础性条件,科学研究活动所需的研究经费、仪器设备、实验设备与材料以及科研人员的生活待遇等物质条件均需要有经济基础作为保障。没有相当的经济实力，难有发达的科学技术,例证,1945年世界第一台电子管电子计算机在美国问世1948年美国贝尔实验室发明晶体管后计算机以惊人的速度发展1969年美国的阿波罗计划耗资约300亿美元这些资金、设备在当时的其它大部分国家是难以支撑的,经济发展不断为科学技术研究与开发提出新的课题,社会经济生产实践为科学技术提供研究课题和认识材料，促使科学研究不断开拓新的领域，从而为科学技术提供新的平台。,社会一旦有技术上的需要，则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。恩格斯,例证,15、16世纪人们由于日益发达的商业贸易活动，对寻找东西方的航线有极为迫切的要求，哥伦布、达迦玛、麦哲伦的航行历程向世人展现了地球真实的地理构造促进了航海事业的发展以及相关的航海技术的发展人们由于航海的需要准确的测定地球经纬度，于是又推动了天体运动的研究造船的需要，微积分则应运而生了,二、政治环境,政治是经济的集中表现，又是一种以强制手段支配整个社会行为的强大力量。,政治因素影响着科技发展的发向、规模和速度,先进的社会制度能够保证科技朝着满足社会需要、满足广大人民群众的需要的方向发展；先进的社会制度在促进社会进步的过程中，能够通过大力发展科学技术，使科技与社会得到协调发展。,国家科技方针政策,国家的科技政策具体影响到课题选择，国家财力、物力、人力的投入程度等。现代社会科技政策是国家重大政策的组成部分，代表国家发展科技、调控科技的意志。如美国、英国、德国、俄罗斯都成立了由总统或首相本人任主席的国家科学技术委员会或科技政策协调委员会、科技创新委员会等，把科学技术提上国家的议事日程。,政治形势是推动科学技术进步的动力,国家之间和平共处，友好往来有利于科技的交流与合作。国家关系紧张，战争频繁则不利于科学技术的发展。,科技发展与军事斗争的关系,许多高科技，如空气动力学、原子能科学技术、雷达技术、控制论、系统工程、自动化技术、电子计算机、火箭技术、航天技术等，都是为了满足军事斗争的需要发展起来的。大科学或规划科学首先诞生于军事领域，国家规模的科研组织形式的出现，正是为了研制大型武器系统的需要，并由此开创了政府干预科研活动的新时代。,三、教育条件,教育是科技发展的基础，是科技转化成生产力的条件，是科技作用于社会各、方面不可或缺的环节。,教育是培养科技知识生产者的基地,作为科学技术系统主体的科技人员，必须具备一定的科技素养、心理素质和道德素养。科技人员这些必备素养主要是通过学校教育培养而成的。学校的招生数量，教育的普及程度，直接关系到知识生产者的数量；而教育和教学的质量，直接关系到知识生产者的质量。教育还可以宣扬科学的探索精神，使人们崇尚科学真理，献身科技事业，并能使科学技术在社会中得到普及，提高公民的科学素质。,教育是科学技术发展的特定环节,教育积累了大量前人的科学技术知识，从而为科学技术的进一步发展提供基础。而且，教育在积累和传授前人科学技术知识的同时，也可能发现科学问题，并以此为科学研究的起点，发展科学技术。,大学教育,教育的过程同时也是科学研究的过程。自19世纪研究生教育首先在德国大学中实现了制度化以来，世界上许多国家先后将大学与科学研究紧密结合起来，采取了多种形式促进教育与科研联姻，以利用大学密集的资源和信息，推动科技发展。,四、文化氛围,科学技术无论是作为一种知识体系还是作为一种社会活动，都是人类文化系统的重要组成部分。任何科学技术活动都是在一定的文化氛围中进行的，通过其精神文化层面和物质文化层面影响着科学技术的发展。,精神文化对科技发展的主导作用,精神文化是以知识、智能、价值观念和行为规范等形式表现出来的一种文化形态。科学技术的存在和发展，始终处于哲学思想、宗教信仰、伦理道德、文学艺术、教育、价值观念和行为规范等精神文化氛围之中。,价值观念,社会普遍的价值观念会影响科学家价值观念的形成，进而影响科学家的科研动机、科研方向、科研情趣以及科学家的意志力、信仰和理想，并直接影响科学家的科学研究过程，支配着科技成果的发现和应用。一般说来，崇尚理性、崇尚知识、崇尚科学的社会价值观念对科学技术的发展起积极的作用。,行为规范,可以使科学共同体的每一位成员明确哪些行为是科学研究中提倡的，符合科学规范和科学道德，哪些行为是科学研究中禁止的。这给科学共同体成员的行为后果提供了判断标准和处罚措施，使科研人员的行为评价有规可依。,物质文化对科技发展的基础作用,物质文化主要是以工具、起居、物品等形式反映出来的一种文化形态。一方面，科学技术知识以物化形式凝结和保存在器物之中，并随着器物的传播扩散而得以世代相传，从而使器物成为保存和传播科学技术知识的一种物质基础。另一方面，科学技术的进一步发展还必须依赖已经存在的器物作为自己的物质手段，也就是说，科学技术知识的物化成果又可以成为科学技术继续演化和不断创新的基础。,第三节 科学发展模式,归纳主义的累进波普尔的证伪主义拉卡托斯的科学研究纲领演化劳丹的研究传统进化,模式,是对现实事件的内在机制以及事件之间关系的直观和简洁的描述，它是理论的一种简化形式，能够向人们表明事物结构或过程的主要组成部分，以及这些部分之间的相互关系。,一、归纳主义的累进,科学理论是经验事实的真命题，科学理论的发展是许多绝对真命题的积累，观察次数越多、越深入、越广泛，在此基础上归纳出来的理论就越普遍、越正确。科学的发展表现出知识量上的递进、渐进的积累，而没有革命的、渐进的中断与质的飞跃。,培根,提出科学家不应当只靠增加事例的数量来提高归纳推理的可靠程度，而是要把归纳与实验分析结合起来，使归纳的材料不仅来自于自然观察，而且也可以从实验分析来获得。这种归纳与观察试验相结合的方法称为科学归纳法。后来的洛克、穆勒等人又进一步发展了这种归纳主义的科学累进发展模式，从而使这一模式成为在近代风行一时的模式。,基本观点,科学研究首先要从观察开始，在观察实验中广泛收集经验资料，然后运用归纳方法概括提升一般原理。通过一点一滴的积累，科学连续而平稳地发展。,归纳主义发展观,科学定律或理论是以感觉经验，从事实中归纳出来的。它从单称陈述升上全称陈述，从部分升上整体，是通过归纳原则建立起来的。在归纳主义的累进模式中，科学理论的发展发表为一个相对自足的理论为另一个内涵更大的理论所吸纳，或归化到一个内涵更大的理论之中。科学理论就是在这种不断吸纳、归化中发展的。,二、波普尔的证伪主义,“科学知识增长并不是指观察的积累，而是指不断推翻一种科学理论、由另一种更好的或者更合乎要求的理论取而代之”。科学发展是一个猜测、反驳、再猜测、再反驳的发展过程。猜测和反驳是科学发展过程中的基本环节。这一观念突破了归纳主义累进模式的局限性，认为科学发展的历史就是大胆地提出假说，通过证伪，然后推翻理论的过程，科学知识的增长就是不间断地革命。,科学知识增长模式（四段图式）,“以猜测和反驳为手段来解决问题的一般模式”：P1TTEEP2。其中“P1”表示问题“TT”表示试探性理论“EE”表示批判性检验、排除错误“P2”表示新的问题“我们从某个问题P1出发，提出一个尝试性的解答或尝试性的理论TT，它可能（在部分或整体上）是错误的；无论如何它都必须经受消除错误的阶段EE，这可由批判讨论或实验检验组成”。在此基础上，进而提出新的问题P2，从而开始了新一轮的发展循环，以推动科学不断前进。,可证伪性,“如果一个假说要成为科学的一部分，它必须是可证伪的”“如果一个理论要有信息内容，它就必须冒被证伪的危险”“科学的进步可总结如下，科学始于问题，这问题是和对世界或宇宙某些方面行为的解释相联系的。科学家提出可证伪的假说作为对问题的解答”。在他看来，科学的进步就表现在后来的科学理论比先前的科学理论内容更丰富，更接近真理，尽管它仍然不是真理，仍然逃脱不了被证伪的命运。,合理思想,波普尔用动态的眼光来看待科学的发展，强调科学发展是一个不断革命的过程。强调从动态角度来揭示科学知识增长的机制，从而在现代科学哲学的发展中开了动态研究科学发展模式的先河。波普尔把问题看作科学发展的动力，认为“科学和知识的增长永远始于问题，终于问题愈来愈深化的问题，愈来愈能启发新问题的问题”。,波普尔强调发挥思维的能动作用，要敢于想象、大胆猜测，不要受旧理论框架的约束，不断创新。波普尔强调任何科学理论都可能包含错误，在真理与谬误这对矛盾中，把可错性提高到认识论的高度分析，旨在强调一种革命的批判精神，使人们以批判态度来对待现有的一切，这有助于克服思想僵化，促进科学进步。,缺点和错误,一是否认科学知识的继承和积累性。波普尔在强调科学通过批判、否定而前进，通过“不断革命”而发展的时候，却否认了科学知识的继承和积累，否认科学发展包含着量变渐进的过程。二是忽视了实际检验情况的复杂性。在证实和证伪的关系上，认为证实是相对的，证伪是绝对的，忽视了在实践中两者的对称性和复杂性。三是在反对归纳主义、推崇演绎法的同时，却片面的否定了归纳法的作用。四是强调猜想、想象、灵感在科学假说中的作用，却忽视了逻辑思维在提出假说中的作用。,三、拉卡托斯的科学研究纲领演化,任何时代的科学理论体系实质上都是一套科学研究纲领。它是一个有组织、具有严格内在结构的科学理论系列，由相互联系的“硬核”“保护带”“启示法”所组成。,硬核,包括基本假设和基本原理，这个硬核是不许改变的、不可反驳的。如果它遭到反驳或者是否定的话，整个研究纲领就相应地受到反驳、动摇以致被舍弃。,保护带,纲领的可反驳的外围弹性地带，是保护硬核免遭反驳而提出的辅助性假说的集合。当纲领遭到经验事实反驳时，通过修改、调整辅助性假说来保护硬核。当天文观测与托勒密学说不符合时，科学家就以修改本轮和均轮辅助性假说来避免地心说遭受事实的反驳，各种本轮和均轮的假设就是托勒密地心说的保护带。“正是这些辅助性假说所构成的保护带，必须在检验中首当其冲，调整、再调整、甚至全部被替换，以保卫因而硬化了的内核”。,启示法,保护硬核的反面启示法，即消化不利于硬核的科学事实，通过修改和调整辅助假说和初始条件等保护带加以保护硬核不被证伪。完善和发展纲领的正面启示法，指出科学发展的指导方针。,研究纲领的进化与退化,每个时代、每门科学并非仅有一种研究纲领存在，而是同时存在着不同的研究纲领相互竞争。一个研究纲领经过调整辅助性假说后，能够对经验事实作出新的成功的预言，就是进化的，否则就是退化的。科学的发展就是进化的研究纲领通过竞争取代退化的研究纲领的过程，它本质上是优胜劣汰的选择过程。,科学发展模式,科学研究纳的进化阶段,科学研究纲领的退化阶段,退化的研究纲领新的进化研究纲领取代,新的研究纲领的进化阶段,合理性,与波普尔模式相比，拉卡托斯研究纲领演化模式与科学发展的实际更为切合。首先他把科学理论看作是彼此联系的硬核、保护带和启示法等组成的整体，认为经验反驳并不立即淘汰理论，而是先修改和调整保护带，克服了波普尔模式中关于理论一旦被经验证伪就把它抛弃的不足。,其次，肯定了科学研究纲领之间更替的先后连续性和继承性，认为只有继承旧纲领的全部合理的经验内容，并有新的预见，才能取代旧纲领。最后，他的科学研究纲领有一个发生和发展的过程，即科学研究纲领由进化阶段转化为退化阶段，科学革命就是新的进化的研究纲领取代退化的研究纲领，较好地把握了进化与革命的统一。,缺陷,仅以预见性大小作为检验科学理论进化和退化的标准，尚未认识到预见性大小的检验仍需要实践。,四、劳丹的研究传统进化,“科学本质上是解决问题的活动”，科学的目的在于获得较高的解决问题的能力。因此，科学进步就在于后续理论比前驱理论能解决更多的问题。,科学发展模式,问题1,理论1,问题2,问题3,理论2,理论3,问题N,经验问题,凡对自然界发生的许多奇异的现象和事件企图去解释的问题。可以分为三类：一是未解决的问题，是那些未被任何一个理论有效地解决的经验问题。二是已解决的问题，是那些已经被某种理论有效地解决了的经验问题。三是反常问题，是一个具体理论没能解决，但是该理论的竞争对手已经解决了的问题。,科学进步的重要标志,“把反常问题和未解决的问题转变为已解决的问题”，对于一个理论来说，就要看它解决了多少问题，以及遇到了多少反常。“一个反常的出现是对显示反常的理论提出了疑难，但用不着强迫放弃该理论”。这种说法不同于波普尔所认为的只出现一个反常也要迫使科学家放弃这个理论。,概念问题,分为两类：一是内在概念问题，即理论内部逻辑不一致或基本范畴含糊不清而造成的。二是外在概念问题，即由同一领域或不同领域的两个理论之间的矛盾，一个科学理论与有关科学共同体的方法论之间的冲突以及一个科学理论与流行的世界观之间的冲突而造成的。,概念问题的价值,在科学发展过程中，概念问题有时显得比经验问题更为重要。科学理论的发展，常起因于对概念的非难。著名的物理学家马赫正是通过对牛顿绝对空间和绝对时间概念的批判，认识到牛顿力学的局限性所在，而爱因斯坦则通过对同时性概念的分析促成了相对论的创立。,评价,劳丹的科学进步模式注意到了科学发展过程中的连续和间断、科学革命中的批判与继承的关系。但他只是把科学看作是解决问题的一个有效工具，认为科学并不提出真的、甚至高度可能的理论，从而根本否认了科学认识的客观真理性。,