第六章科学理论的创立.ppt
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1、第六章 科学理论的创立,2,第六章 科学理论的创立,第一节 创立理论的思维过程第二节 创立理论的思维方法第三节 创立理论的思维形态,3,第一节 创立理论的思维过程,1.准备阶段问题的选定,2.孕育构思阶段问题的求解,3.潜伏顿悟阶段问题的突破,4.验证完善阶段问题成果的证明和检验,4,研究者发现和确定目标,形成问题情境,并围绕问题或目标搜集材料,获得尽可能多的关于目标的信息。(逻辑思维和非逻辑思维并用。),1.准备阶段问题的选定,5,研究者围绕研究目标,对所获得的各种信息进行思维加工,冥思苦想,致力于提出解决问题的创造性设想,直至思维达到饱和。(以逻辑思维为主),2.孕育构思阶段问题的求解,6
2、,研究者转移思考对象,使对原有对象的思考从意识活动转入潜意识活动,通过不受约束的潜意识思考,以突然出现灵感而顿悟的方式,产生解决问题的创造性设想。(逻辑思维和非逻辑思维并用),3.潜伏顿悟阶段问题的突破,7,研究者采用逻辑思维,有时还要用实验方法,对所得到的创造性设想进行检验、证明和修正,形成比较完善的概念、假设、模型或解决问题的方案和方法,并在理论上加以认定、确认或否定。(以逻辑思维为主),4.验证完善阶段问题成果的证明和检验,8,(二)创立理论的思维方法,1.演绎方法,2.非演绎方法,1)分析与综合,2)归纳与概括,3)类比与联想,4)模型方法与思想模型,9,演绎方法:从一般到个别的演绎推
3、理。根本特点:前提与结论间有蕴含关系。,现在的演绎方法包括演绎推理和以演绎推理为基础的证明及公理化方法。,1.演绎方法,10,(一)、演绎推理方法,演绎推理是从具有一般性的原理、原则中推出关于个别事物的结论。演绎推理的主要形式是三段论。亚氏三段论:所有M是P。所有S是M。所有S是P。P、S、M分别是三段论的大项、小项和中项前提必须为真:防止假前提真结论。前提必须无法证明:防止解释的无穷倒退前提比结论更为人所知:一门科学的一般规律应该不证自明。前提必须是在结论中所归属的原因。最重要的是因果关系。,11,在推理的形式合乎逻辑的条件下,运用演绎推理从真实的前提中一定能得出真实的结论,是一种必然性推理
4、,这是演绎推理的特点。三段论的局限拘泥于主谓结构,无法处理众多参量和复杂的关系从一般到特殊,未增加知识,但可保持真值传递同一律A等于A矛盾律A和非A必有一假排中律A和非A必有一真,12,演绎推理在科学研究中的作用:,1、演绎推理方法是“科学论证”的工具;2、演绎推理方法是作出“科学预见”的一种手段;3、演绎推理方法是“构造假说和理论”的一种方法;4、演绎推理方法是进行“科学解释”的工具。,13,数理逻辑(符号逻辑),数理逻辑用一套人工的语言符号表示思维推理的逻辑结构和规律,从而把对思维的研究转变为对符号的研究。这种方法能够摆脱自然语言的歧义性,从而构成象算术那样的严格、精确的演绎。这种方法自莱
5、布尼茨构思以来,经过弗雷格、罗素和怀特海的努力,逐渐成熟,成为重要的逻辑思维方式。,14,(二)公理化方法,公里化方法是一种重要的演绎方法。公理方法既是整理已有知识的方法,又是构造新的知识系统的方法。公理化方法源于亚里士多德,他认为完美的自然科学体系,应该建立在少数第一公理基础上,经由演绎方法组织起来的概念体系。这就是后来称为公理化的方法。组成公理化系统的一般程序是:选择自明的陈述作为公理制定推理规则,以指导本系统的所有演算依据原初概念推导出新概念,演绎出新的陈述,15,从尽可能少的基本概念、公理、公设出发,运用演绎推理规则,推导出一系列的命题和定理,从而建立理论体系的方法。,由公理化方法得到
6、的逻辑演绎体系称为公理化体系。,公理化方法,公理化方法产生于数学。,16,满足公理的条件,无矛盾性公理化体系要求逻辑首尾一致;完备性所选择的公理能够推出有关本学科的全部定理、定律独立性公理彼此独立,其中任何一个公理不能由其他公理推导出来。,17,演绎方法在科学假设的检验过程中发挥着独一无二的作用,也是科学发现的一种重要方法。,形式逻辑的演绎推理的前提与结论之间是蕴涵关系,但是,演绎外推完全可以进入还没有被人类考察过的未知领域。,勒维列对海王星的预言,门捷列夫对钪、镓等元素的预言,麦克斯韦对电磁波的预言。,18,2、非演绎方法 在创造思维方法中,除演绎方法是必然性的推理外,其他方法都是带有不听程
7、度的或然性、偶适性和跳跃性,它们是分析与综合、归纳与概括类比与联想、模型方法与思想模型等。,1)分析与综合 分析与综合是两种基本的理性思维方法。分析过程是对研究对象进行解剖的过程,而综合则是对被分解的要素进行整合的过程。(1)分析 所谓分析,就是利用思维的分离原则,把研究对象从原来的有机整体分解为各个组成要素、部分。并对这些要素和部分分别进行研究,以达到认识研究对象的本质属性的一种思维方法。(2)综合 综合方法是把事物的各个组成部分、要素等有机结合起来,以形成一个有机的统一整体,以便从整体上认识事物本质属性的思维方法。它通常是以分析为前提,是科学分析的归宿。,20,归纳:从个别或特殊上升到一般
8、。分为完全归纳和不完全归纳(简单枚举归纳和科学归纳)。,归纳推理虽然结论不具有逻辑必然性,却更明显地表现出是一种由已知进到未知的方法。特别是直觉归纳,更是创造性思维的重要形式(如哥德巴赫猜想的提出)。,2)归纳与概括,概括是一种不完全归纳。,21,一、归纳推理方法,归纳法是从个别或特殊事物概括出共同本质或一般原理的逻辑发现方法。全称归纳法,即以全称命题的形式表述其归纳成果的一种归纳法。完全归纳 全称归纳 简单枚举 不完全归纳 科学归纳 探明因果联系的归纳*统计归纳*此项的地位不很确定。,归纳,22,1、完全归纳法,完全归纳法是根据某类事物的全部对象的考察,而作出关于该类事物的一般性结论的推理方
9、法。例如,化学中关于“所有零族元素都是惰性元素”的结论;“九大行星都绕太阳公转”的结论等。完全归纳法的根据是充分的,因为它对每一个对象作了考察,抽取其共性,然后得出普遍性结论。但完全归纳法的创造性是极其有限的,并且这种方法只适用于被考察的对象不多的场合。,23,2、简单枚举,简单枚举归纳法即为从若干有限的单称命题集合的前提推出一个全称命题的结论。逻辑格 例子(1)1具有性质P(1)铁丝导电;(2)2具有性质P(2)铜丝导电;(n)n 具有性质P;(5)铝丝导电;凡皆有性质P。凡金属皆导电。例如天文学上著名的提丢斯-波德定律:,24,简单枚举这种不完全归纳法的优点在于,它能够给人们提供超出前提内
10、容的超量信息,是一种重要的创造性探索工具。但它是一种可靠性程度较小的方法,前提真并不能保证结论一定真,这种推理具有一定的或然性。例如有人根据硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)、磷酸(H3PO4)都含有氧元素的例子,推出一切酸都含有氧的结论,但盐酸(HCL)、氢氟酸(HF)等却是不含氧的酸。,25,3、科学归纳,科学归纳推理是简单枚举归纳推理的发展。科学归纳推理是根据对某类中部分对象及其属性之间的必然联系的认识,推出有关该类对象的一般性的结论。例如,“凡金属加热体积就膨胀”这一结论的得出,是以根据加热于某些金属,金属就膨胀,而没有遇到矛盾的情况,那末这个结论就是简单枚举归纳推理的结论。但是当我
11、们的研究继续深入,发现物体体积的大小取决于该物体分子之间距离的大小,而加热于金属时,就会引起金属分子之间的凝聚力减弱,相应的分子之间的距离就会增加,于是金属的体积便发生膨胀现象一旦我们认识了加热与金属体积膨胀之间的这种规律性、必然性或原因时,我们就会得出一个确实可靠的结论。“加热于金属物体,其体积都必然发生膨胀。”这时我们就是在运用科学归纳推理。,26,科学归纳与简单枚举的区别,科学归纳推理和简单枚举归纳推理,在形式上相似,但在实质上是有差别的。首先,科学归纳推理和简单枚举归纳推理的根据不同。科学归纳推理是以认识事物之间的必然联系为根据推出一般性的结论,而简单枚举归纳推理,则只是根据某属性对于
12、某类中一些对象的不断重复而未遇到矛盾情况,从而做出结论。,27,其次,二者的结论性质不同。简单枚举归纳推理的结论是或然的;而科学归纳推理的结论,则是可靠的。第三,对于简单枚举归纳推理来说,被概括的事实的数量越多就越能提高结论的可靠性;但对于科学归纳推理来说,事实的数量不起重要作用,因为它是以认识规律性、因果联系为根据,为数不多的几个典型事实,有时甚至是一个(例如解剖一个麻雀),只要是认识了事物的必然性、规律性就可以使我们进行概括,得出可靠的结论。,28,4、探明因果联系的归纳法,主要是穆勒五法 穆勒认为任何新知识都来自对经验事实的归纳,没有归纳法,就没有新知识。他贬低演绎法,其理由如下:(1)
13、演绎的内容是同义反复,其结论包含在前提之中。如“柏拉图必死”这样的结论包含在“凡人皆死”的前提内,没有告诉我们任何新的内容。(2)演绎在形式上犯了“预期理由”(petitio principii)的错误。演绎推论正确以其前提的正确为保证,这样为了证明前提的正确性,需要无穷回归,除非窃取一个没有论证过的论据作其论据。,29,但是归纳法同样面对演绎法的诘难,科学的逻辑必须给人以可靠的知识,但归纳法不能保证必然性。休谟用信念说明必然性知识的来源,但不能保证它的可靠性。为解决归纳逻辑的可靠性问题,穆勒创立“归纳五法”,希望这样就可以得到可靠的新知识。(1)求同法(the method of agree
14、ment):如果现象A的发生,总是与现象a相关联,则A与a之间可能存在因果联系。,30,逻辑格:有关因素 被考察对象(1)A,B,C a(2)A,D,E a(3)A,F,G a A与a可能有因果联系例子:(1)一米长(A)、木制的(B)、摆球质量0.5(C)的单摆的振动周期为a;(2)一米长(A)、铁制的(D)、摆球质量1(E)的单摆的振动周期为a;(3)一米长(A)、铜制的(F)、摆球质量1.5(G)的单摆的振动周期为a;单摆的摆长(A)与其振动周期a有因果联系。,31,(2)差异法(the method of difference):如果现象A发生,a现象也相应发生;现象A不发生,现象a就
15、不发生,则现象A与现象a之间可能存在因果联系。如巴斯德液体发酵试验。两瓶同样的液体,一瓶密封,一瓶启口与空气相通,后者发酵而前者否,这说明空气中的细菌作用是液体发酵的原因。,32,逻辑格:有关因素 被考察对象(1)A,B,C a(2)B,C a不出现 A与a可能有因果联系例子:(1)吃粗饲料(含有某种维生素)的鸡的脚正常;(2)吃精白米(不含上述维生素)的鸡的脚不正常;鸡的脚的正常与食用某种维生素有关。,33,(3)求同差异共同法(Joint method of agreement and difference):即上述两种方法的合用。如果A、B、C等喉症患者因及时注射血清而痊愈;D、E、F等
16、喉症患者注射同样的血清,但因不及时而失治。这说明注射血清及时与否是喉症治愈与否的原因。,34,逻辑格:有关因素 被考察对象(1)A,B,C a(2)A,D,E a(3)G,F a不出现(4)M,Q a不出现 A与a可能有因果联系例子:(1)豌豆植株有根瘤,种植后土壤中含氮量增加;(2)大豆植株有根瘤,种植后土壤中含氮量增加;(3)小麦植株无根瘤,种植后土壤中含氮量减少;(4)水稻植株无根瘤,种植后土壤中含氮量减少;植株有根瘤与土壤中含氮现象有关。,35,(4)共变法(The method of concomitant variation):现象a只有在条件A发生变化而其他条件都无变化情况下,才
17、与A发生相应的变化,则a与A之间可能有因果关系。如波义耳发现,在温度相同的情况下,气体的体积变化与其所受到的压力成反比,从而发现了著名的波义耳定律。,36,逻辑格:有关因素 被考察对象(1)A1,B,C a1(2)A2,B,C a2(3)A3,B,C a3 A与a可能有因果联系例子:(1)取0(A1)时1米长的铜杆,其长当然为1米(a1);(2)将上述铜杆加热到100(A2),其长a2超出1米;(3)将上述铜杆加热到200(A3),其长a3超出a2;物体遇热(A)膨胀(a)。,37,(5)剩余法(The method of besides):根据已知全部条件,都不足以说明现象a变化的原因,则必
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