4科学理论与科学发展.ppt

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1、,第四讲 科学理论与科学发展,主要内容和结构,1 科学的划界2 科学的本质3 自然科学的价值4 科学发展的模式5 科学理论的逻辑结构及其评价依据,1 科学的划界,1.0伪科学与科学相伴而行,灵学19世纪末以来，以灵学为代表的伪科学发展进入一个高峰期。1848年近代唯灵论运动发源于美国，到1882年心灵研究会在伦敦成立，一般称为唯灵论时期。这一时期的灵学的特点是，江湖术士利用社会动荡、战争频繁，人们精神与信仰出现危机的现实，通过招亡会和降神会欺骗民众。1882年心灵研究会成立，由克鲁克斯等一批知名科学家参与其中，用心灵研究取代臭名昭著的唯灵论，灵学被披上了漂亮的科学外衣。但心灵研究仍然没有摆脱降

2、神会和神媒活动，骗术仍然一再被人们揭露，在当时的心灵研究会会长麦独孤（W.McDougall,1871-1938）的鼓动下，灵学在1927年出现重大转折，伪科学家们出降神室，进实验室，以杜克大学为基地，以莱因(J.B.Rhine,1895-1980)为首的第二代灵学家登场，把心灵研究的招牌换成了更有科学味道的超心理学（parapsychology）。,从19271965年称超心理学的莱因时期，1965年到20世纪末称后莱因时期。这期间伪科学也不断演化出伪技术，走出实验室，为有关人员和政府服务，灵学进一步社会化和商业化，女巫的心灵阅读开始被搬上电视节目，超心理家也展开公关活动，游说政府官员利用心

3、灵传感、遥视等声称的特异功能为心灵战服务。不过，灵学一类伪科学从未被主流科学界所接受，虽然1969年美国超心理学协会以集体会员的方式加入美国科学促进会（AAAS），但也受到惠勒（John Archibald Wheeler）等科学家的激烈抨击，认为它从未能够拿出一个、两个或者三个经得起挑剔的结果。1987年美国国家理事会的报告全盘否定了130年来的灵学研究，1995年美国中央情报局也终止了几十年的利用超心理学技术的星门计划。,1.0伪科学与科学相伴而行,星占是一大类伪科学。历史上星占与天文学有密切联系，后来走向分化。星占用想像的、简化的天体运行与人世变化之间的所谓因果联系和某种神秘主义，代替严

4、格的理论和经验考察，声称能够惊人准确地预测未来。在天文学高度发达的今日，这种神秘理论和活动被斥为伪科学。李森科事件。李森科(Trofim Denisovich Lysenko,1898-1976)出于政治与其他方面的考虑，坚持生物进化中的获得性遗传观念，否定基因的存在性，用拉马克（J.-B.de Lamarck,1744-1829）和米丘林(I.V.Michurin)的遗传学抵制主流的孟德尔-摩尔根(G.Mendel-T.H.Morgan)遗传学，并把西方遗传学家称为苏维埃人民的敌人。李森科本是一位普通的农学家，开始时他的朴素观点也与当时注重实践的自然选择论者的想法差异不大，有一些有实践根据，

5、也有一些是臆想的，但他认清了自己所处的政治和社会形势，把它们与阶级斗争相结合，攻击西方科学的遗传学，越来越极端和霸道，最后成为伪科学的代表，给苏联科学发展造成了损失。,1.0伪科学与科学相伴而行,水变油事件。中国黑龙江人王洪成声称做了大量实验，发明了水变油技术，后来在全国各地表演，吸引了科学家和领导干部的注意，水变油一度被宣传成中国继古代的“四大发明”之后的第五大发明。据科技日报，这项有科学界、企业界和部分政府部门合作演出的闹剧已经使国家损失4亿元。水在许多反应中是最终产物，一般情况下将水变成燃料获得能量是得不偿失的。水如果变成油，必须使其中氧原子变成碳原子，只有通过核反应才有可能实现，而此过

6、程要消耗大量能量。中国科协年公众科学素养调查显示相信算命等迷信者约，而具有公众科学素养者不到。还有一个数据没有列出来：被调查者中有多少人相信科学？他估计几乎为分析这几个数据是有趣的。事实上中国懂科学的极少，但信仰科学的极多，分不清真科学与假科学的更不是少数。,1.0伪科学与科学相伴而行,1.1 早期认识：亚里士多德和培根,（1）亚里士多德（Aristotle，384-332B.C.）科学知识是关于事物原因的、必然的、普遍的、永恒的认识，因而是不可能靠感觉经验获得的。科学知识必须是能用逻辑来证明的知识，逻辑证明和推论是获得科学知识的方法。例如，他将运动视为广义上的变化，包括实体的生成和消灭，量的

7、增大和减少，质的变化以及位置的移动等。,1.1 早期认识：亚里士多德和培根,（2）弗兰西斯培根（Francis Bacon,1561-1626）近代自然科学的鸣锣开道者。首次总结出科学实验的经验方法归纳法，对近代科学的发展起到了指导作用。科学是对自然的解释。新工具：“解释自然和人的王国的箴言”。科学知识只能来自自然，获得知识的途径有二：实践与思考，或观察与论证。,1.2 实证主义哲学,孔德（Auguste Comte 17981857），实证主义的创始人、实证主义在法国的最大代表。实证主义哲学认为，应当以实证的知识来代替神学和形而上学的思辨概念。科学是应当由经验(观察、实验)来证实的知识，因为

8、科学知识只能来自经验。,1.3 逻辑经验主义,德国科学哲学家石里克(M.Schlick，1882-1936)在20世纪科学革命以后，实证论也有很大的发展，成为逻辑经验论，或者叫逻辑实证论。这就是维尔纳学派的哲学。石里克是维尔纳学派的领袖，他原来是学物理的，博士论文是关于相对论的，但是他后来研究科学哲学。,1.3 逻辑经验主义,石里克(M.Schlick，1882-1936)如果一个命题，既不能用经验来证实，也不能用逻辑来证明，那它就没有任何意义，就不是科学的命题。石里克认为“证实”有两种：“事实的”证实和“逻辑的”证实。证实原则的内在困难：因为科学命题一般都是全称命题（如，所有的金属都是导体，

9、所有乌鸦都是黑色的等），在时间和空间上都是无限的，而我们的经验永远都是有限的。,1.3 逻辑经验主义,美籍德裔哲学家卡尔纳普(R.Carnap,1891-1970)，现代逻辑经验主义的主要代表及集大成者。“如果证实的意思是决定性地、最后地确定为真；那么我们将会看到，从来没有任何（综合）语句是可证实的。我们只能越来越确实地验证一个语句。因此我们谈的将是确证问题而不是证实问题。”用“可检验性”来代替“可证实性”。例如：达尔文的自然选择进化论。,1.4 批判理性主义,波普尔（Karl Popper，1902-1994），英国科学哲学家。命题不能被经验所证实，因为每次经验证实都是单称判断，而科学理论一

10、般都是全称判断。经验证实原则是以归纳法的有效性为信念的。例，“所有天鹅皆白色”。波普尔的新观念：命题虽然不能证实，但可以证伪。,1.4 批判理性主义,证实与证伪在逻辑上是不对称的。例如，1亿只白天鹅的观察，也不能证实“所有天鹅皆白色”的命题，只要观察到1只黑天鹅，就彻底推翻了这个全称陈述。经验证伪的科学划界标准：“一个陈述只有它是可检验或可证伪的，才是科学的；反之，不可证伪的就是属于非科学、形而上学”。,1.4 批判理性主义,根据证伪标准，下列六类命题都不是科学命题：（1）重言式命题。如“生物是有生命的物体”。（2）罗列了各种可能性的逻辑命题。如“明天这里可能下雨，也可能不下雨”。（3）数学命

11、题，也是同义反复，如“2+2=4”。（4）形而上学命题。哲学命题都是经验以外的命题，不可能用经验来证伪。（5）宗教神话命题，也是超越经验的命题。（6）伪科学命题，虽讨论了经验问题，但叙述模棱两可，如占星术、相面术。,1.5 科学历史主义,库恩(T.S.Kuhn)，当代美国著名科学史家和科学哲学家。不能只从科学理论与经验事实的关系方面来思考科学划界问题；应当从历史的、社会的角度来研究。,1.5 科学历史主义,历史的过程：前科学常规科学反常危机科学革命新的常规科学常规科学与前科学的区别，在于形成了“范式”。“科学共同体”：在科学发展的某一个时期，许多科学家在一定的学科领域形成了具有共同的基本理论、

12、基本观点和基本方法的集团。“范式”：科学共同体所共有的信念、理论观点、模型、范例。科学家按照一定的范式解决难题的活动，便是科学。,1.6 科学无政府主义,奥地利哲学家费耶阿本德(Paul Karl Feyerabend，1924-1994)他提出了一种与传统看法截然对立的科学方法论论点“怎么都行”。科学与非科学既不可能区分，也不应该区分。非科学的方法和成果，对科学的发展有很大促进作用，所以不应当把科学与非科学硬性拆开。例如，古代巫医不分，医学得益于巫术。中医的针灸不是科学，但对医学很有帮助。,1.7 多元论,加拿大物理学家、哲学家邦格(M.Bunge)科学是一种复杂的存在，具有多方面的本质属性

13、。科学划界的标准也应当是多元的。,1.7 多元论,邦格说：“我们判断一块金属是不是真金，除了看颜色和光泽之外，还要考察许多其他属性。同样，判断一个知识领域是不是科学也要考察它的许多特征。”他把科学看作一个特定的知识领域，分为共同体、社会、哲学、所谈论的事物、形式背景、特殊背景、问题、特殊知识储备、目标、方法等10方面元素。这些元素共有12方面特征，满足了这些条件的知识领域才是科学。,2 科学的本质,2.1 科学是一种知识,（1）意识形式知识、符号形式知识和物化形式知识意识形式知识是存在于人们大脑中的知识，或存储于人们记忆之中的知识。符号形式知识，是由言语、文字、图画等符号所表述出来的知识。物化

14、形式知识，是凝聚在人造物中的知识。科学具有这三种形式的知识，可是当我们谈论科学知识时，主要是指符号形式知识。,2.1 科学是一种知识,（2）言传知识和意会知识英国物理化学家、哲学家波兰尼(M.Polanyi)把知识分为言传知识和意会知识。他认为科学知识中也有意会知识，他甚至把言传知识比喻为巨大冰山露出水面的小小的尖顶。波兰尼强调长期被人忽略的意会知识，是有意义的，但不能因此认为科学“只可意会，不可言传”。科学必须是言传知识，必须是可表述、可解释、可论证的，否则各种神秘主义、伪科学就会混淆视听。,2.1 科学是一种知识,（3）日常知识和专业知识常识的两层含义：其一，人们在日常生活中自发地、自然而

15、然地形成的知识，主要是生活经验和生产经验，或者是自己的亲身体验，或者是从别人那里听来的经验；其二，一个时期被公众知道的知识。专业知识是由特殊人群(专业人员)研究出来的知识。自然科学是关于自然界的专业知识。,2.2 自然科学本质上是关于自然界物质和运动的认识,自然界是个庞大的系统，那么自然科学是以什么为切入口来研究自然界的呢？或者说，自然科学研究自然界时，主要研究的是什么？恩格斯认为，自然科学的研究对象主要是物质或物体，而物质或物体只有在运动中，在相关联系中才能被认识。,2.2 自然科学本质上是关于自然界物质和运动的认识,知识社会学中的建构主义观点：自然科学知识的内容不是来自于自然界，而是由科学

16、家在社会活动中建构出来的。自然科学的发展(包括科学理论的形式、选择、竞争)受着各种社会因素的影响，但它的内容是对自然界各种物质形态、运动形态的具体本质、具体规律的正确反映，并不是科学家关在实验室里随心所欲闭门造车的结果。如果取消了科学的客观对象，也就取消了科学的客观内容。建构主义这样来理解“建构”、“知识的制造”是不妥当的。,2.3 科学也是一种活动，一种社会建制,人类最初认识自然的活动，是生存活动的一部分。体力劳动与脑力劳动分工以后，科学认识活动逐渐形成。到了近代，出现了一批既有专业分工、又有广泛学术交流的职业科学家，建立了一定的研究机构与组织。科学家采用了系统的科学研究方法和认识工具，使用

17、了一套专门的学术用语和符号。,2.3 科学也是一种活动，一种社会建制,科学的社会建制化始于17世纪。1645年，英国产生了“无形学院”，后来，在此基础上成立了皇家学会。学会成立时，著名科学家胡克为学会起草了章程。章程指出，皇家学会的任务是：靠实验来改进有关自然界诸事物的知识，以及一切有用的艺术、制造、机械实践、发动机和新发明。自此，科学成为一种有明确目标的社会建制。社会为科学家提供了一定的经费和奖励，学校培养了专门人才，出版了大量的学术性和普及性的刊物和著作。这一切都使自然科学认识活动成为一种典型的、系统的、专业化的、高级的认识活动。,2.4几个认识上的问题,贝尔纳对科学的概括 著名英国科学家

18、、科学学创始人之一贝尔纳，曾经为科学勾勒了一组动态的形象：（1）一种建制；（2）一种方法；（3）一种累积的知识传统；（4）一种维持或发展生产的主要因素；（5）构成我们诸信仰和对宇宙和人类的诸态度的最强大的势力之一。其中，科学作为一种建制和作为生产要素这两种形象，只是近代以后才出现。,科学作为一种方法：科学方法是实证的方法，要用实验观察来证实；是理性的方法，要用归纳逻辑、演绎逻辑来推理的。科学方法是实证的，理性的。以哥白尼为开端的实验自然科学在伽利略那里已形成了作为科学基础的科学技术理性与方法论的基本模式。伽利略的划时代业绩不仅是为古典动力学奠定了基础，而且更重要的是创立了数学实验方法而确定了整

19、个自然科学方法论的基本目标与构架。伽利略深信自然这部大书是用数学的语言写成的，他与哥白尼、刻卜勒一样都把追求自然对象的数学和谐作为宗旨，但是他所追求的已不再是凌架于自然之上的“天体的音乐”、神秘的原因、数的形式这类先验的形而上学，而是存在于自然对象之中的现实的数学关系与永恒的自然法则。他承认自己对自然目的、终极原因等毫无所知，宣称与其夸大其词，不如干脆说“我不知道”。因此，他在落体问题中所追问的便不是物体“为什么”降落，而是“怎样”降落；不是运动的终极原因，而是运动所遵循的数学法则。这样，他就把科学研究的对象局限在可定量的第一性的质的范围内，并且认为只有满足数学必然性的第一性的质才是事物客观存

20、在的真实性质。,2.4几个认识上的问题,与此同时，伽利略成功地创造了将数学演绎与理想实验结合在一起的数学实验方法即因果决定论方法，在他看来，只有这种实证方法才具有科学解释与预见能力，才是真正有用的确定性知识，它远比亚里士多德的寻求目的因的方法对人类有益。此后，牛顿拒绝回答引力的原因问题，只考虑引力怎样起作用和它满足什么样的数学必然性，从而把在伽利略那里确立起来的科学技术理性的基本模式与决定论的方法构架置于绝对统治地位，以后所出现的科学旨趣、科学思想与方法论形态基本上是这一格局的扩展与变形。实际上，伽利略科学就是在启蒙运动时期，从当时社会历史实践的情境出发，根据人文主义精神和数学理性主义传统，对

21、自然进行的一种处置或“谋划”；其核心是要对自然数学化，以追求科学知识的精确性、抽象性、实证性、普遍必然性，以及与此相关的科学知识的实用性、功利性、工具性；并且认为只有这种知识才能给人以力量而使人生问题能够得到解决。正是在这一点上，伽利略科学相对于亚里士多德科学是一次历史性进步，但是，当伽利略在寻求科学知识的确定性、实证性与必然性时，也就舍弃了自然对象中除量的特性之外的一切质的特性，其中包括各种感性的质，各类合目的的性质、形式、结构、组织、和谐、适应性、创造性、偶然性、自主性、演进等，以及一切与人类历史有关的具有伦理学与美学意识的东西，这就为后来机械决定论的自然观与科学观的形成创造了条件。,2.

22、4几个认识上的问题,科学追求那种使人类能征服自然的知识形式，而主张通过抽象、分析，把对象归结为确定的普遍的量和组成要素，把自然界看成数学上可掌握的可推论的量化的世界，使自然知识抽象为量的数学化体系而具有实证论或决定论特征。科学是由人类对认识客体的知识体系、产生知识的活动、科学方法、科学的社会建制、科学精神等按一定层次、一定方式所构成的一个动态系统。,2.4几个认识上的问题,科学活动决不是在纯粹的中立的理论空间中进行的，它们总是从当时社会历史与文化传统的“视域”出发，在日常的生活世界基础上，以特定社会历史实践与社会意识为依据，对自然对象的处理或“设计”。,2.4几个认识上的问题,2.4几个认识上

23、的问题,科学是对自然界纯粹客观的反映？是和人的主体无关的客观知识体系？从两方面理解：（1）科学具有解释学性质，海德格尔最先阐述了这一点。科学是关于世界即“存在”的知识。这种知识产生的可能性就在于它以对存在的前存在论理解为基础。对存在的前存在论理解，是人这种典型的存在者“此在”的特征，“此存在本质上就包括：存在于世界之中。”人存在的历史性和时间性决定了他对存在的理解必然具有一种解释学的性质。它必须以解释学循环为基本条件，理解要受到前理解结构的制约。而作为理解先行条件的前理解结构则形成于人所在的世界关系之中。,（2）人总是在同对象的实践交往中来解释和领会对象。人本质上要和其他存在物发生交涉。但人首

24、先不是在理论上与认识上与存在者发生关系。在试图认识它们以前人就已经用它们工作，在使用消耗观察它们了。因此存在者存在的特性意义取决于存在与人和所处世界的关系。对于存在的“解释奠基于一种先行的掌握之中。”人的实践行为决定了对存在的理解。因而此在对存在的理解不只是一种认识活动，或生活过程中的一种活动，而是人类生存的一种基本形式。,2.4几个认识上的问题,认为应对知识的形成作动态的考察，这样就可以看到科学是建构性的。建构者们认为社会因素通过研究者的社会交往进入知识形成过程中。社会交往依交往人员的关系分为研究人员之间的内部交往和科学研究者与科学界以外的人员之间外部交往。如拉图尔等人重点考察了内部交往的典

25、型形式：科学家在实验室的工作和生活。发现实验室中知识的制造受到实验室与境的影响，包括科学家论文资源、实验室仪器设备、实验规则、科学家以及在科研管理中的职位和权利等等，因而知识是建构的：实验室是文学标记的系统，仪器所显示的现象是“技术现象”，科学实验室中的事实是“人工事实”，科学陈述是磋商的结果。对实验室中与境因素的选择则处于某种特定的社会关系网络之中，这些关系共同构成某种资源关系，利益支配着对资源关系的定位。,2.5社会建构论,揭示了科学的两个重要特征：（1）科学知识不是关于对象普遍有效的知识，甚至也不是什么表象，而是主体共同参与的结果。在建构论里主体的概念更加广泛，它并非传统意义上进行研究的

26、科学共同体，而是一个扩大了的共同体，所有的参与研究的人与物都被纳入其中。科学家的参与并非只是对自然的忠实记录，而是以感兴趣的方式以被环境社会允许限制的方式参与科学的理解、制造过程。科学家往往采用磋商、谈判、争论、说服等非理性手段实现同行对其工作普遍性、有效性的认可。（2）科学是一项实践活动。劳斯将科学实践比喻成叙事。科学的叙事就是调动一切可利用的资源和修辞手段构造出一个逼真的、可信的情境世界。故事讲述者融入故事中，讲述的是包含讲述者在内的故事。他人和讲述者一起构成一个具体的情境。因而知识是具体的、历史的。只有在具体的情境中，科学研究才是可以理解的。科学不存在确凿无误的意义。解释学和建构论将个人

27、的主观性和社会历史性直接纳入科学研究活动中。理解不再是人文社会科学特有的认知方式，自然科学也需要结合具体的情境对知识加以理解。,2.5社会建构论,3 自然科学的价值,3.1 认识功能与认识价值,（1）自然科学使人类对自然界的认识领域不断拓展，已涉及到微观、宏观和宇观等层次。空间范围：大至150亿200亿光年，小到1013厘米以下；时间范围：历史追溯已达150亿200亿年之久。（2）自然科学使我们逐步掌握了许多自然物的内部结构和变化规律。例如，生物遗传现象。,对生物遗传的本质和规律的认识的历程,3.1 认识功能与认识价值,（3）自然科学研究可以使我们发现过去所不知道的自然物与自然运动。法国的勒维

28、列和英国的亚当斯根据牛顿力学预言了海王星的存在；俄国的门捷列夫根据化学元素周期律预言了一些新的化学元素的存在。,3.2 间接的经济价值,自然科学是知识形态的生产力，通过技术可以转化为现实的、物质的生产力，从而具有间接的经济价值。例如，法拉第的电磁感应研究起初是纯电磁学研究，却揭开了电的时代的序幕。相对论研究的起因同经济生活毫无关系，可是质能关系式E=mc2的发现，却预示了原子能时代的到来。俄国昆虫学家施万维奇多年对蝴蝶翅膀花纹的研究，曾被人嘲弄为是没有任何用处的雕虫小技，可是在卫国战争期间，竟然为建筑物的伪装作出了重要贡献。,3.3 多方面的文化价值,科学研究是创新的事业，一部科学史处处都体现

29、着实事求是、解放思想的品格。近代自然科学是欧洲文艺复兴运动的产物，也是人类这场空前思想解放运动的一个重要组成部分。科学研究又要求人们实事求是，从实际出发，尊重客观事实和客观规律；要求人们严谨认真，一丝不苟。科学作为一种文化，不仅指科学知识，还包括科学精神，启发人们用科学的态度、科学的方法来分析和处理各种问题。,4 科学发展的模式,4.1 因经验积累而进步的发展模式,思想萌芽：弗兰西斯培根科学家的研究活动蜜蜂采蜜，即从自然界采取原料，然后把它变成新产品。经院哲学家像蜘蛛一样只用自身物质来织网。炼金士和其他经验主义者像蚂蚁一样只知道不加选择地搜集原料而不作丝毫加工。,4.1 因经验积累而进步的发展

30、模式,最早代表：19世纪的科学哲学家惠威尔（William Whewell,1794-1866）通过对科学史的研究发现，科学是在从事实出发，用概念去综合事实，使事实上升为定律；再通过综合上升为理论这个历史过程中进步的。,4.1 因经验积累而进步的发展模式,最早代表：19世纪的科学哲学家惠威尔科学的进化发展支流汇合成江河，强调科学通过把过去的成果逐渐合并到现在的理论中而不断进化。比如，牛顿的万有引力定律相对于伽利略定律、开普勒定律的研究体现为一种进步，是因为在牛顿理论中包含了伽利略的自由落体定律、开普勒的行星运动定律等。旧理论不论多么荒谬总会对科学的进步产生影响，如燃素说虽被氧化说所取代，但它把

31、燃烧、酸化和呼吸归为一类来进行研究的见解却在化学史上起了积极作用。,4.1 因经验积累而进步的发展模式,20世纪初期逻辑实证主义者的科学理论发展观：先后产生的两个理论T和T之间的关系，逻辑地看，可以有T与T等价和T优于T两种，但历史地看，从T到T便是知识的增长。科学进步或知识的增长，在于通过归纳逻辑得到高概率经验证实的命题和理论的积累。,4.1 因经验积累而进步的发展模式,基本主张科学发展是一个渐进积累的直线发展过程，其中没有渐进的中断，没有革命；观察事实越多，越深入，通过归纳逻辑得出的科学定律或理论被经验证据所证实的频率越高，它就越普遍，解释力和预见力就越强，其中包含的非科学的错误成分也就越

32、少。,4.1 因经验积累而进步的发展模式,库恩的评价：按照这种观点，“科学的发展成了一点一滴的进步，各种货色一件一件地或者一批一批地添加到那个不断加大的科学技术知识的货堆上”。,4.1 因经验积累而进步的发展模式,逻辑实证主义科学观勾画了一幅积累式的科学发展图景，这从一个侧面反映了科学不断进步的总趋势。根本缺陷：忽视了科学中的革命现象，因而不能解释那些在逻辑上与传统的科学理论不同的原创性的、革命性的新理论的产生过程。,4.2 通过证伪而增长的发展模式,波普尔：科学理论不能通过归纳得到证实，但却能被证伪。科学理论的发展并不是一个不断积累的过程，而是科学理论不断被经验反驳和证伪的反复过程。猜想和反

33、驳是科学发展过程中最基本的环节。科学理论的发展过程就是大胆地提出假说，通过证伪然后再推翻理论的过程，科学知识的增长或科学理论的发展是通过不间断的革命实现的。,4.2 通过证伪而增长的发展模式,波普尔的证伪模式：P1TTEEP2科学研究从问题(P1)开始，经过试探性理论(TT)，又经过批判性检验、排除错误(EE)，进而提出新的问题(P2)。这四个环节循环往复，推动科学理论不断地发展或进步。,4.2 通过证伪而增长的发展模式,波普尔的证伪模式的意义：（1）科学问题是科学理论演变的动力。问题是认识的起点，也是认识的终点，由此推动着科学理论的演变或进步。（2）科学理论本质上是一种猜想。为了解决问题，科

34、学家通常会提出若干个尝试性的理论猜测，以便从中比较、选择出最有解释和预言能力的科学理论。（3）科学只有在不断的证伪和批判中才能前进。我们无法用经验和逻辑挑选出正确的理论，但我们能够用经验和逻辑挑选出错误的理论，科学理论的演变或进步的实质在于通过对理论的证伪把其中的错误和迷惘排除出去。（4）科学理论的演变或进步表现为一个理论对另一个理论的替代，它不是积累式的，倒像是跳跃式的、不断革命的过程。,4.3 范式嬗替的科学革命模式,库恩在科学革命的结构（1962年）中提出的科学理论发展的模式：前科学常规科学反常危机科学革命新的常规科学,4.3 范式嬗替的科学革命模式,范式的形成，标志着从原始科学到成熟科

35、学的重要转折。随着常规科学的发展，各类现有范式不能解释的“反常”现象不断出现，进而导致一系列重大的科学发现，要求对现有的范式进行调整和变革，直到发生新范式取代原有范式的重大变革。如氧的发现、X射线的发现、天王星的发现等都属于这些“反常”的科学发现。,4.3范式嬗替的科学革命模式,这种基于范式转换的科学理论演变模式，将科学理论的演变描述为革命性的转化和渐进性的积累相统一的过程。,4.4 基于研究纲领进化的发展模式,英国科学哲学家拉卡托斯（Imre Lakatos，1922-1974)科学研究纲领的理论。科学研究纲领是一组具有严密的内在结构的科学理论系统。科学研究纲领由“硬核”、“保护带”和“启发

36、法”(heuristic)三者组成。,4.4 基于研究纲领进化的发展模式,英国科学哲学家拉卡托斯“硬核”、“保护带”和“启发法”“牛顿科学不只是一组的猜想三条力学定律和万有引力定律。这四条定律仅仅构成牛顿纲领的硬核。不过，这硬核被一个庞大的辅助假说保护带保护，韧性地抵御反驳”。“此外，甚至更为重要的是，研究纲领还有一种启发法，即一种强有力的解题机构，它借助精致的数学手段来消化反常，甚至把它们转变为正面的证据。”,4.4 基于研究纲领进化的发展模式,“硬核”：这个科学研究纲领的核心部分或本质特征，它包含非常一般的、构成纲领未来发展基础的基本假设和基本原理。硬核的改变会导致整个研究纲领的改变。在科

37、学史上，“地心说”是托勒密天文学理论体系的硬核，牛顿动力学定律和万有引力定律是牛顿理论系统的硬核。,4.4 基于研究纲领进化的发展模式,硬核的周围是保护带，它由各种辅助性假设、初始条件或背景知识组成，是研究纲领的可反驳的弹性地带。比如，托勒密时期的天文学家就通过修改本轮和均轮等辅助性假设来保护“地心说”；牛顿理论的拥护者曾通过增设新行星的假设来解释天王星的摄动观象以保护牛顿的万有引力定律。,4.4 基于研究纲领进化的发展模式,启发法包括反面启发法(反面助发现法)和正面启发法(正面助发现法)。反面启发法是一种方法论上的反面的禁止性规定，它本质上是一种禁令，规定应该避免哪些途径或不应该做什么。正面

38、启发法是一种积极的鼓励性规定，它规定应该遵循什么样的途径或应该做什么。它提倡并鼓励科学家通过增加、精简、修改或完善辅助性假设以发展整个科学研究纲领，实现科学研究纲领的进步。,4.4 基于研究纲领进化的发展模式,以科学研究纲领理论为基础，拉卡托斯提出的科学理论的演变模式是：科学研究纲领的进化阶段科学研究纲领的退化阶段新的研究纲领证伪并取代退化的研究纲领新的研究纲领的进化阶段,4.4 基于研究纲领进化的发展模式,包含几个重要思想：1、科学家应当通过不断修正保护带来实现研究纲领的进步。2、一个研究纲领要经过从进化到退化的很长的量变阶段才能被淘汰。3、科学理论发展的过程是科学理论的质变过程和量的进化过

39、程的统一。科学理论的发展过程是一个经验内容不断增长的过程，而不仅是库恩所归结的非理性的信念的转变过程。,5 科学理论的逻辑结构及其评价依据,5.1 科学理论的逻辑结构,爱因斯坦认为，科学理论形成的基本条件：（1）“外部证实”（2）“内部完备”即一种科学理论要得到大量科学事实的支持并具有逻辑自洽性。,5.1 科学理论的逻辑结构,科学理论的完整形态包括以下几个部分：1、科学事实：这是整个知识体系的基础。2、基本概念：由实验事实中抽象出来的科学概念，以及从诸多概念中提炼出或挑选出的基本概念。3、原理和定律：基本概念之间的关系，一般通过逻辑的或非逻辑的方法以假说的形式提出，它们将作为理论体系的逻辑基础

40、。4、逻辑演绎系统：由逻辑基础出发，利用逻辑法则或数学运算推理。5、一系列具体结论：逻辑演绎的结果，可与实验事实直接比较。,5.1 科学理论的逻辑结构,科学理论作为一个语言体系，其结构特征主要反映在由基本概念、基本原理或定律、科学推论所构成的逻辑体系结构之中。就科学理论这一逻辑规定性而言，零散的知识或经验都不能称为科学，最多只能说包含着科学的因素。,5.1 科学理论的逻辑结构,现代科学理论的假说演绎结构：首先要求科学家深入研究对象系统，通过科学观测和实验获取科学事实，并在此基础上通过创造性思维活动提出作为理论基本前提的假说；然后以假说为科学理论的出发点，逻辑地演绎出各种推论，形成一个严整的科学

41、理论体系。比如，爱因斯坦的狭义相对论理论，就根据两条从科学事实中抽象形成的基本假定：相对性原理和光速不变性原理，推演出时间具有相对性(不存在与惯性系无关的绝对的时间，在一个惯性系中同时发生的两个时间，在另一个相对前一个惯性系运动的惯性系中可以不同时发生)、质速关系、质能关系以及“钟慢尺缩”等科学推论。,5.1 科学理论的逻辑结构,20世纪逻辑经验主义学派的代表人物亨普尔（C.Hempel）理论的经验内容是由科学理论的结构来保证的。科学理论主要包括内在原理和连接原理两部分。,5.1 科学理论的逻辑结构,内在原理指“理论所假想的基本实体和过程及其所遵循的规律”，它描述了理论概念的属性和行为，是纯粹

42、的理论语句。连接原理将理论中的部分理论概念与可观察经验联系起来。内在原理与连接原理的结合使所有的理论概念发生了经验意义，使我们能够从理论中推导出经验规律来。,5.1 科学理论的逻辑结构,比较典型的例子是气体分子运动理论。这个理论包括一些理论概念，如气体分子、气体分子的动量、速度等，并假定了内在原理来描述气体分子的行为，如遵守牛顿力学定律。但依靠这些假定我们推不出任何经验的预言。这个理论还包括了另外一些假定，如气体的压强可由气体分子对容器的碰撞的平均动量来定义，气体的温度由气体分子的平均速度来定义，这些定义就构成了理论的连接原理。连接原理使不可观察的理论概念与可观察的经验概念之间建立了联系，它使

43、我们能够从气体分子运动理论中推导出波义耳定律、盖-吕萨克定律等经验定律，从而在理论层次上对经验现象进行了解释。,5.2 科学理论评价中的经验论,近代科学的发展，强调通过经验事实的观察和逻辑分析来验证和评价科学理论的基本信念逐步得以确立。,5.2 科学理论评价中的经验论,逻辑实证主义哲学：任何论断世界的某种东西的陈述和假设，都必定是可以通过直接观察某物来加以直接或间接检验的。石里克：只有直接经验能够给予科学理论或命题以意义和内容，才能把它从一个概念的结构变成真正的知识。亨普尔：一个科学理论的可检验性或评价主要取决于其所包含的经验内容或经验意义。,5.2 科学理论评价中的经验论,批判理性主义哲学家

44、波普尔：检验或评价科学理论进步的两个准则：（1）理论方面的标准，即可证伪度，可证伪度高即“潜在进步性”高，科学理论的经验内容也丰富；（2）实际方面的标准，即确认度，看它能否经受住实验的检验。经过实验检验，得到经验确认的科学理论，才算得上是真正进步的科学理论。,5.2 科学理论评价中的经验论,拉卡托斯评价科学理论进步性的基本标准应该是“能够预测新颖事实”。,5.3 科学理论评价中的整体论,卡尔纳普：用于评价理论可信性的归纳逻辑形式化的科学方法依赖于不可形式化的东西，即科学家的主观信念和愿望等，完全形式化的归纳逻辑是不存在的。,5.3 科学理论评价中的整体论,奎因（W.V.Quine）整体主义的理

45、论评价观：科学理论的评价除了要有恰当的观察证据外，还要考虑到理论的保守性、温和性、简单性、普遍性、可反驳性以及精确性等因素。其中最主要的是保守性和简单性。保守性要求一个假说尽可能与科学界已有的信念保持一致；简单性则要求修改了的理论体系尽可能地简单。,5.3 科学理论评价中的整体论,库恩科学革命的结构（1962）：首先，科学理论的评价和选择取决于科学共同体成员的价值判断和基本信念。其次，还有科学家的直觉的美学感受。,5.3 科学理论评价中的整体论,库恩在客观性、价值判定和理论选择（1973年）提出的科学理论评价的客观标准：(1)科学理论应当精确；(2)科学理论应当一致；(3)科学理论应当具有广泛

46、性；(4)科学理论应当简单；(5)科学理论应当有效。,5.3 科学理论评价中的整体论,美国科学哲学家劳丹（Larry Laudan,1941-），新历史主义学派的后起之秀。他在普林斯顿大学获哲学博士学位，主要著作有进步及其问题（1977）等。选择科学理论的评价标准，应注重其解决问题的有效性和能力。,爱因斯坦对科学理论的评价依据,爱因斯坦1946年提出评价科学理论的两个标准：“外部的确认”“理论不应当同经验事实相矛盾”，它“所涉及的是用现成的经验事实来证实理论基础”；“内部的完美”“前提(基本概念以及这些概念之间作为基础的关系)的自然性或者逻辑的简单性”。,5.4 科学理论的社会确认,科学理论的

47、社会确认是在科学共同体内部完成的。科学理论的社会确认是一个复杂的社会历史过程。,5.4 科学理论的社会确认,同行评议的制度：所谓同行评议，是一种由科学共同体成员作出有关科学理论或实验成果评价的制度；它是科学理论获得社会确认的必要依据和前提。,5.4 科学理论的社会确认,“马太效应”在科学理论的社会确认中也明显地发挥着作用。美国科学社会学家默顿（Robert C.Merton，1944-）最早用“马太效应”来概括科学评价中的不平衡现象。,5.4 科学理论的社会确认,同行评价的制度也有它的缺点，尤其是对首创权的关注，可能会带来一些损人利己的副产品，如自私自利、虚荣心等。但这种制度对于保持科学共同体所要求的严格标准是非常必要的。尽管科学理论的社会评价或者同行评议充满着各种复杂性和曲折性，但科学共同体对科学理论成果的社会确认和评价依然是比较客观的。,阅读和参考文献,1许为民等：自然、科技、社会与辩证法，浙江大学出版社，2002年。2刘大椿主编：自然辩证法概论，中国人民大学出版社，2004年。3林德宏：科技哲学十五讲，北京大学出版社，2004年。4栾玉广主编：自然辩证法原理（第2版），中国科学技术大学出版社，2002年。5任定成，王骏和高勘主编：科学前沿与现时代，江苏人民出版社，2001。,