1、科学观与科学方法论本章学习内容第1节 科学的本质与特征 1、“科学”观念形态的演变 2、近代科学的兴起及其特征 3、科学的本质第2节 科学的体系与结构 1、科学的划界 2、科学理论的结构第3节 科学发展的动力 1、逻辑实证主义的科学发展模式 2、波普尔的科学发展模式 3、库恩的科学发展模式 4、社会学的科学发展模式第4节 科学方法论 1、科学问题的提出 2、科学事实的获取 3、科学抽象与科学思维 4、科学假说的形成 5、科学理论的创立第一节 科学的本质和特征1、“科学”观念形态的演变2、近代科学的兴起及其特征3、科学的本质1、“科学”观念形态的演变 传统科学观念: :静态的知识, ,学问。 当
2、代科学形态: :并非一般的自然知识, ,而是从1616、1717世纪以来形成的一种特定的认识形态, ,包含着对事物的特定看法、处理问题的特定方法、知识创造的特定机制。它为人类规定了如何看待自然、研究自然、征服自然和改造自然的方式。 从词源上讲, ,英文的“科学”即ScienceScience源于拉丁语的“scientia”scientia”, ,指静态的“知识、学问”。西方古代科学研究体现在“自然哲学”与“道德哲学”之中, ,1919世纪, ,自然科学从哲学中最终独立出来, ,18251825年, ,科学家休厄尔创办“Physicist”Physicist”( (物理学家) )一词, ,183
3、31833年, ,创办“Scientist”Scientist”( (科学家) )一词, ,用来称呼像法拉第那些在实验室中探究自然神秘、增进人类自然知识的人, ,从语源学的意义上标志着科学的独立, ,成为一种专门的职业, ,也就是今天所称的“Science”Science”( (科学) )。“自然哲学”与“道德哲学”研究也就演变为今天的“自然科学”与“社会科学”研究, ,我们自然辩证法所讲的“科学”, ,主要是狭义意义上的“自然科学”。 首先将ScienceScience翻译为“科学”的是日本的福泽谕吉, ,出现在其18721872的著作劝学篇中, ,福泽谕吉将“科学”理解为“一科一学”, ,
4、主要是认识到当时西方的“Science”Science”都是“分科之学”。 中国的康有为将日本学者的翻译方法于18931893年首次引进到中国, ,严复在翻译赫胥黎的天演论中第一次公开使用了这一翻译, ,而梁启超在变法通议中也使用了这一概念。 在中国古代, ,一直将科学称为“格致之学”。礼记大学中指出“致知在格物, ,物格而后知至”, ,意思是为了辨别是非, ,首先要考察事物, ,获得知识。 就当代的科学形态而言, ,科学并非一般的自然知识, ,而是从1616、1717世纪以来形成的一种特定的认识形态, ,包含着对事物的特定看法、处理问题的特定方法、知识创造的特定机制。它为人类规定了如何看待自
5、然、研究自然、征服自然和改造自然的方式。 2、近代科学的兴起及其特征 近代意义上的科学首先兴起于欧洲。在经历了古希腊对自然界总体性考察的“自然哲学”探讨, ,欧洲黑暗中世纪的缓慢发展, ,经1414世纪开始的文艺复兴、启蒙运动对“科学精神”和“人文精神”的提倡, ,以及16-1716-17世纪的欧洲哲学转向, ,在以哥白尼、布鲁诺、伽利略为主要推动者的天文学革命和以维萨留斯、塞尔维特、哈维为主要推动者的医学革命的带动下产生了。 在近代科学兴起的过程中,伴随着如下过程和特征:(1)对自然的数学化本质的考察和运用(2)近代科学与实验的结合(3)近代科学与技术的紧密结合(4)近代科学的社会化:科学日
6、益成为一种社会建制。(1)对自然的数学化本质的考察和运用 自古希腊开始直到近现代,人们对自然的考察从来也没有脱离过数学,而这一特征也构成了近代科学的基本特征之一: 希腊人在自然哲学的探讨过程中,尽管总体上基于直观性、思辨性的特征,但对世界的考察和掌握从来没有离开过数学手段。希腊哲学家认为,自然具有内在规律,能够从整体上掌握,而掌握自然规律的手段就是数学。如泰勒斯对初等几何学的研究和应用、毕达哥拉斯关于自然的数学化本质的考虑、阿波罗尼乌斯对几何学的研究、欧几里得数学公理化体系的建立、阿基米德数学化的力学知识的建立、托勒密数学化的天文学体系的构成等,而数学知识及其运用得益于古代文明国家对数学、几何
7、学等知识的考察。欧洲中世纪,科学成为“神学的婢女”,尽管科学发展缓慢,但数学作为科学研究的工具从来也没有停止过,数学知识被继承下来,如对欧几里得几何原本的翻译对托勒密天文学大成的翻译;16-17世纪开始了欧洲近代科学革命,近代科学重要的方式之一就是用数学化的方式考察自然,而这一点是由“近代科学之父”伽利略来完成的,他开启了自然的数学化运动,并提出了“自然之书是由数学语言写成的”名言。数学和数学方法成为近现代科学分析的主要方法,乃至出现在社会科学的研究中,如经济学。伽利略的自然观: : 1 1) )自然的真理存在于数学的事实之中; ;自然之书“是用数学语言写成的, ,字母是三角形、圆以及其他几何
8、图形, ,没有这些, ,人类连一个字也读不明白。” 2 2) )真实的和可理解的是那些可测量同时是定量的东西; ; 3 3) )颜色、气味、声音等是第二性的、衍生的, ,并依附于纯量的世界。(2)近代科学与实验的结合 近代科学的另一个本质就是对实验的依赖。英国哲学家培根大力提倡实验方法,然后通过归纳的方法总结出科学定律。伽利略身体力行,从而成为现代实验科学传统的奠基人。在物理运动中,摆脱了古希腊亚里士多德的“目的论”的思辨哲学影响,通过单摆实验、斜面实验、以及传说中的比萨斜塔实验等,提出了匀速运动、自由落体运动、抛物运动等概念和定律,为牛顿总结出运动的“三大定律”奠定了基础,并使科学摆脱了传统
9、的形而上学思辨;伽利略还自制实验工具,通过望远镜对天体进行观察,如木星的四颗卫星(美的奇星)的发现,对月球表面环形山以凸凹表面的观察对太阳的各个卫星围绕太阳运行的“恒星视差”的发现等;伽利略还开创了将数学和实验观察相结合的近代科学研究方法,这是近现代科学最主要的特征。 近代科学与实验的结合体现出科学的另外一个特征就是科学知识或者科学理论必须接受实验的证实,即能够被实验或经验检验的知识才是科学,这也就是科学的实证性特征。而这一特征,也构成了“科学的划界”、“科学的评价”等科学哲学中的基本问题之一。(3)近代科学与技术的紧密结合 伽利略所开创的实验科学传统, ,也体现出来近代科学的另一个本质, ,
10、即科学是通过或者借助于技术来完成的。传统上一般认为技术是科学的应用, ,而这种观点受到了诸多质疑, ,如美国历史学家林恩怀特就认为, ,古典科学和近代科学之间的联系在于中世纪的技术革命, ,这一点在历史上和概念上都先于近代科学的兴起, ,并为近代科学的兴起打下了基础。在工业革命之前, ,蒸汽机、水力、机械工具、钟表制造、冶金等技术上的重大进步特别少或者几乎是在没有具体的科学理论的指导下发展起来的。 近现代科学差不多不同于古代思辨和直观的科学研究, ,对科学仪器和工具等技术的应用, ,差不多成为近现代科学必不可少的成分, ,也构成了近现代科学的必定特征之一。正如美国科学史学家和科学哲学家托马斯库
11、恩所言: : “技术经常在新科学的突现中起着重要的作用。”今天, ,“technoscience”technoscience”即技术科学的概念, ,越来越深入人心。 (4)近代科学的社会化:科学日益成为一种社会建制近代以来的科学差不多不同于传统上个体科学家依靠个人兴趣进行研究的时代,而是向“科学家集团”共同研究的时代推进。依靠个人之力显然无法完成愈加复杂的科学研究,而是表现为,科学家被社会地组织起来,规模化、组织化、常规化的研究。1963年,美国普莱斯出版小科学、大科学一书,指出小科学是传统的、自发的、零散的、小规模的科学活动;而大科学是有目的、有计划、大规模的科学活动。近代以来的科学总是在一
12、定目的指导下,有目标、有组织,有投入、依靠国家和政府资助,各种科学之外的社会因素渗透到科学研究之中,科学日益成为一种社会建制。3、科学的本质 马克思曾经对近代科学的本质进行了综合的、动态的哲学分析。他从以下几个方面指出了近代以来科学的本质。(1)科学是人对自然界的理论关系和实践关系。(2)科学是社会和精神领域的劳动。(3)科学是生产力。(4)科学从物质生产和精神生产两个层面体现出其社会价值。( (1 1) )马克思认为, ,科学同工业一道, ,是“人对自然界的理论关系和实践关系”。人类自古以来就在与自然接触的过程中获得了对自然界的认识, ,并随着实践的发展将这些经验知识理论化, ,从而最终形成
13、了科学知识。与此同时, ,从近代科学兴起之后, ,人类就将这些科学知识用来进一步地认识自然和改造自然, ,使科学知识获得了实际的价值。这表明人在自然界面前并不是完全被动的, ,而是能够通过科学和工业对自然界进行能动的认识和改造。( (2 2) )马克思指出, ,科学也是一种劳动, ,是属于社会和精神领域的劳动。科学作为一般的劳动, ,属于“精神生产领域”, ,而科学技术作为一种社会劳动, ,是“一切科学工作, ,一切发现, ,一切发明”。(3)马克思指出,科学同技术一样,差不多成为一种生产力。随着现代工业将自然力和自然科学并入生产过程,大大提高了劳动生产率。而随着现代工业的发展,“现实财富的创
14、造较少地取决于劳动时间和已耗费的劳动量,较多地取决于在劳动时间所运用的动因的力量,而这种动因自身它们的巨大效率又和生产它们所耗费的直截了当劳动时间不成比例,相反地却取决于一般的科学水平和技术进步,或者说取决于科学在生产上的应用。” 由此形成的就是“科学技术是生产力”的著名论断。(4)马克思和恩格斯指出,科学的社会作用表现在物质生产和精神生产两个方面。科学是人类知识体系中最重要的组成部分,因而构成了社会的精神财富;同时,科学作为生产力的要素被用于创造物质财富,因此科学本身成为那些发展科学的人、组织和国家的致富手段。 通过对近代科学缘起及科学本质的了解,能够推演出科学的一般特征:(1)科学是一种理
15、论化、系统化的知识体系;(2)科学又是产生知识体系的认识活动;(3)科学是一种文化现象;(4)科学是一种社会建制。 首先,科学是理论化、系统化的知识体系。“科学是以范畴、定理、定律形式反映现实世界多种现象的本质和运动规律的知识体系。”因此,科学具有理性和可证实性的特征。 其次,科学是产生知识体系的认识活动。科学的任务就是发现事实,揭示客观事物的规律性。因此,科学是具有探究性的、创造性的社会劳动。 第三,科学是一种文化现象。从人类文明史和科学的发展历史能够看出,科学作为一种特别的知识生产方式和精神创造方式,是人类文化中最活跃、最重要的组成部分。科学既具有不同于其他文化的性质和价值,同时科学又扎根
16、于文化之中。 最后,科学是一种社会建制。早期的科学只是单纯的认识自然,是属于科学家个人的行为。随着近代科学的诞生和科学潜在应用价值的出现,科学开始出现组织化和社会化,企业、集团、国家乃至国际间合作的科学研究逐步增多,科学研究之外的社会因素直截了当或间接地介入到科学研究中来。为了更好地管理和协调科学研究的进行,科学逐步成为一种社会建制,用社会的组织形式来协调科学活动,使科学研究带有明显的社会色彩。第二节 科学的体系与结构1、科学的划界2、科学理论的结构两部分内容的解释: 既然科学是一种可检验性的、需要验证的知识,那么这种知识就估计存在错误,因此科学的真理性是相对的。同时,科学又是一种系统化、理论
17、化的知识,具有自身的内部结构。那么,区分“科学”与“非科学”的界限在哪里？什么样的知识才就是科学知识或科学理论？科学又具有什么样的体系结构？ 1、科学的划界一些例子:科学:牛顿力学定律;量子力学理论非科学:魔术,艺术,宗教,哲学伪科学:星占学,特异功能问题:为何只有第一种被称为科学？有什么样的划界标准？几种划界标准:逻辑实证主义的“证实”标准;逻辑证伪主义的“证伪”标准;拉卡托斯的“精巧证伪”主义标准;历史主义的“范式”标准。(1)、逻辑实证主义的“证实”标准: 逻辑实证主义是第一个成熟的科学哲学流派,它推崇自培根以来的经验归纳法,认为科学知识是通过经验观察和实验,在归纳法的基础上由数学和逻辑
18、所表达和形成的,科学认识只能局限在经验范围内(这就是法国te的实证主义原则),而一个命题是否有意义,是否是科学理论或者知识,在于能否从逻辑上被“经验证实”,凡是不能被证实的都是没有意义的伪命题。这一证实标准被逻辑实证主义的先驱罗素、维特根斯坦,以及被卡尔纳普、赖欣巴哈等逻辑实证主义者运用;由于逻辑实证主义是科学哲学的第一个成熟流派,在当时西方的哲学中处于主流地位,它的“证实”或“可证实性”的划界标准在当时占据了主导地位。 逻辑实证主义“经验证实原则”的目的在于反“形而上学”。传统科学的研究包含在哲学即形而上学之中,逻辑实证主义认为科学应当与形而上学划分界限,认为传统哲学探讨的问题如物质存在问题
19、、物质和意识的关系问题,以及巫术、神话等,超出了经验,都是毫无意义的形而上学问题,应当加以抛弃。(2)、逻辑证伪主义的“证伪”标准: 当逻辑实证主义在20世纪初期在西方思想领域占主导的时候,奥地利犹太裔英国哲学家波普尔开始反驳逻辑实证主义。 波普尔“证伪”标准提出的前提:批判理性主义反经验归纳法 批判理性主义:与传统上对知识的理解不同,波普尔认为,科学知识既不来自归纳理性,也不来自先天的演绎理性,因为归纳理性和演绎理性都存在问题,二者的基础都受到了冲击,理性并非必定确定的,也是可错的。因此,基于归纳和演绎理性而来的知识并非都是确证无疑的知识,而是可错的。因此,从本质上讲,科学知识仅仅是一种临时
20、性的推测和科学家头脑中临时的假设,也就决定了科学知识是可错的,是可反驳的、可批判的,或者说,可证伪的; 反经验归纳法:A、由于归纳而来的命题都是单称命题,是或然性命题;而科学理论是全称命题,是必定性命题,具有普遍性和一般性,不存在逻辑推导上的必定通道;或者说,具体的归纳无法走向一般的普遍性;B、归纳而来的知识是不可靠的,是可错的。因为归纳法基于经验或观察之上,而经验总是具有私人性,是不可靠的。C、归纳推理要得到证明,必定导致循环论证,即“休谟的归纳难题”。一种循环推理是无效推理。 经验证伪原则的提出:证实不具有逻辑必定性,而证伪倒是具有逻辑必定性,因为只要有一次例外的例子,就会否定一个理论,而
21、不管有多少次证实,也无法推出普遍的理论。或者说,理论只能被证伪,而不能被证实。证伪原则的合法依据证伪原则是建立在“逻辑不对称”的基础上的。这就是说,用数量极大的个别也不能证实一般,而只要用数量极少的个别甚至只有一个就能够证伪一般。即一个“证实”只能证实一个经验事实,而一个证伪却估计证伪整个科学原理。证伪原则的实质科学知识是可错的,是受到批判的。正如波普尔指出,“没有所谓科学的方法,有的只是所谓试验和试错的方法”。证伪原则的目的:科学划界。只有那些能够被证伪的命题才是科学的命题,反之,不可检验,不能证伪的,就是非科学的,形而上学的”。如宗教、神话、巫术、传统形而上学问题等,都无法证伪,都不是科学
22、的。推论出Popper的真理观知识总是可错的,可批判的,因此我们永远无法获得终极真理,而只能不断逼近真理。(这种认识涉及到后边关于科学发展模式的探讨)(C)、拉卡托斯“精巧证伪主义”的标准: 拉卡托斯精巧证伪主义标准提出的前提:波普尔证伪主义标准存在缺陷: 在波普尔看来,理论一旦被经验从逻辑上证伪,理论就会被取代。在波普尔的学生,匈牙利籍英国哲学家拉卡托斯看来,波普尔的证伪主义是朴素的证伪主义,科学理论的坚韧性及科学发展的继承性无法得以解释;波普尔的证伪主义过度强调科学的证伪、批判和革命等特点,一味强调批判和否定,抹煞了科学常规时期的建设性活动和探究性活动;与逻辑实证主义一样,逻辑证伪主义注重
23、从科学本身依照逻辑的角度来分析科学及其哲学问题,忽视了大科学时代科学共同体的作用及其对科学理论的选择,忽视了科学理论发展真实的历史背景,因此他所描述的科学往往与科学的实际发展不相符合; 为了纠正这种错误,拉卡托斯的精巧证伪主义和以库恩为首的历史主义提出了自己的科学划界标准。 拉卡托斯精巧证伪主义标准: 证伪并不能推翻一个科学理论,只有一个新的、更成功的科学理论才能取代旧的科学理论。因为任何科学理论都不是孤立的,而是相互联系的。因此,当我们评价一个科学理论的时候,所面对的不是一个单一的理论,而是一系列理论。拉卡托斯用“理论系统”的概念取代了“理论”的概念,实际上是接受了一种“整体主义科学观”,即
24、任何科学命题和理论都不是孤立存在并能够受到经验的证实或者证伪,而是形成了整体网络的、相互关联的命题系统,接受经验检验的是理论系统而不是单个的理论或者命题。 拉卡托斯把评价单个理论的问题转变成如何评价整个科学理论系统的问题,理论系统构成了一个“科学研究纲领”。拉卡托斯认为,假如是整个理论系统接受经验评价的话,那么理论就可不能那么脆弱,可不能轻易被证伪。拉卡托斯“科学研究纲领”的构成:硬核、保护带、反面启发法和正面启发法(1)硬核科学研究纲领或者科学理论体系的基础理论部分和核心部分。硬核不允许遭到反驳,经验检验轻易触及不到硬核;(2)保护带由科学理论的一些辅助性假说构成。保护带的任务就是保护硬核,
25、竭力不让硬核遭受经验事实的反驳,让对硬核的反驳矛盾指向自己,通过调整自身的各种辅助性假说来承担反驳的责任;(3)反面启发法就是让保护带发挥功能的一种措施。它是一种禁令,防止把反驳矛头对准硬核,而通过保护带的修改和调整,保护硬核;(4)正面启发法积极鼓舞科学家修改、完善、精确化保护带,以发展整个科学研究纲领。假如说反面启发法是消极的保护硬核,正面启发法就是积极主动的修改和完善保护带,保护硬核。对拉卡托斯精巧证伪主义划界标准的评价: 拉卡托斯继承了波普尔的证伪主义标准,然而相关于波普尔的朴素证伪主义,强调了科学理论的整体性和坚韧性,还承认了科学的继承性和连续性。 拉卡托斯还在其著作科学研究纲领方法
26、论中指出,“科学和伪科学的界线不全然是一个书斋里的哲学问题:它是一个与社会和政治息息相关的问题。”其中的原因就是科学理论不仅是一个事关认识论的问题,同时还具有重大的伦理含意和政治含意。这就表明,科学的划界不应当仅仅是科学内部进行,还应当考虑科学之外的社会因素。尽管科学的内史有助于对科学知识的增长作出合理的说明,但科学内史不能完全说明科学实际发展的全部历史,要用适当科学的“外部历史”(社会的、心理学的)对此加以说明和补充。(D)、科学的“范式”标准 “范式”标准的提出:关于科学的划界标准,以美国科学哲学家和科学史学家库恩为首的历史主义科学哲学学派提出了“范式”标准。即一个理论或命题,是不是科学理
27、论,关键看其有没有形成统一的科学“范式”,而科学的发展也不体现为科学理论从逻辑上被经验“证实”或者“证伪”,而在于范式“替代”。什么是“范式”？ 依照库恩的理解,范式是“科学家共同体”的成员们所“共同具有的东西”,范式接近于“科学共同体”。而“科学共同体”之因此叫做“科学共同体”,是因为他们掌握了“共同的范式”,范式决定了他们。科学共同体范 式共有决定 科学共同体在科学发展的某一历史时期,该学科领域中持有共同的基本观点、基本理论、基本方法的科学家集团。 一群科学家经历了相同的教育吸收了相同的文献获得了相同的训练探究问题的目标相同培养新人的方式相同理解问题的观念相同解决问题的方式相同科学共同体对
28、范式的最终界定:(1)科学家共同体共同的科学信念;(2)科学家共同体共有的研究传统;(3)科学家共同体共有的“理论框架和方法模型”;(4)科学家共同体所共同使用的“工具、仪器”。 “范式”决定了“科学共同体”的形成,规定着科学家共同体的研究传统、研究方向、研究范围、研究目标,科学研究活动受到“范式”制约,科学共同体具有共同的历史知识背景和科学研究传统。比如历史上的“地心说”范式,“日心说”范式,“亚里士多德力学”范式,“牛顿力学”范式,量子力学范式等。不同的范式为科学家规定了各自的基本理论、基本观点和基本方法,从而为科学家提供了研究问题和解决问题的基本模型和框架、并为该范式下科学的发展规定了方
29、向。库恩的范式标准:(1)一个理论之因此被称为科学,是因为科学家共同体具有了统一的“范式”。范式形成之前的理论研究只能叫做“学科”,还不是“科学”,“范式”是一门学科成为科学的必要条件。(2)“范式”的形成受到“科学共同体”所处的社会历史条件、历史背景、以及社会心理和文化因素的影响。(3)一个理论具有了统一的范式之后,科学家共同体就会依照既定的范式,统一思想和行动,进行科学常规性研究;(4)范式具有韧性或相对稳定的特点,关于科学研究来说,与逻辑实证主义和证伪主义不同,单个事实通常不能证实或证伪一种范式。只有更好的范式出现并被科学共同体认同,才会出现新旧范式的更替。因此,科学革命实质上就是范式的
30、转化、过渡和更替。新旧范式有质的差别,当范式发生变化的时候,科学的理论、定律和基本观念都差不多改变。(涉及到后边科学发展模式的内容)对库恩范式标准的评价 库恩认为不能单纯从科学内部的结构和逻辑上分析科学理论的意义及其发展,而应该强调科学共同体及其形成的范式在科学发展和认识中的作用;并强调科学理论提出和发展的真实历史背景,即社会因素、心理因素等对科学理论提出和发展的积极作用;致使哲学家费耶阿本德就认为根本不存在划分科学和非科学、科学和宗教、科学和神话的绝对普遍的标准。因为宗教神话同样对科学发展有价值、有意义。科学与宗教、神话等非科学形态有着密不可分的关系。没有这些非科学形态的存在, ,就没有近代
31、科学的产生。这就使得科学的划界问题从波普尔等纯逻辑的“内部”标准, ,走向了纯社会的“外部”标准。关于科学划界标准讨论的意义及复杂性 从各种关于科学的划界标准能够看出,划界的方法能够分为两种:一种是认识论的方法,一种是解释学的方法。 从认识论的标准来看,科学、非科学、伪科学具有相对明显的划界标准,那就是数学和逻辑的标准。解释学的方法是从历史的角度、文化的角度来理解科学,在解释学的方法看来,历史上有些在我们现在看来是“非科学”东西,在当时的历史环境中却是最高级的“科学”,发挥了应有的作用,例如亚里士多德的物理学。 从文化的角度来看,不同的文化在不同的历史时期内都发展出了各自的科学。尽管这些“地方
32、性”的科学依照西方科学的标准来看不属于科学,然而它们却有各自的合理成分,发挥了一定的效用,甚至在现在依然被使用,例如中医学,由于跟西方医学的理路不同,特别容易被划分到“非科学”、甚至“伪科学”的领域中去。因此,科学划界是一个特别复杂的问题,也是一个不断识别的过程,这既牵扯到我们对科学改变本身的理解,也涉及到不同的历史时期和不同的文化背景。我们对科学的理解不能仅仅从西方的标准出发,而且还应当把科学本身作为是一个历史的、文化的概念来看待。 总之,科学的划界问题并不是能够简单回答的问题,其中的原因在于,近代科学差不多从“小科学”变为“大科学”,从一种兴趣喜好变为一种职业和国家行为。因此,科学的发展受
33、到了越来越多的社会因素的影响,而对科学本质的考察,也就不能单纯从科学内部来进行,必须考虑到更多的社会、文化、历史等因素。2、科学理论的结构 科学理论就其内容而言,是人们借助抽象思维掌握的关于事物的本质及其规律性的认识,这也就决定了科学理论从逻辑形式上,应该由概念、推理、判断等部分组成。科学理论的体系结构构成:(1)事实科学理论首先应当建立在客观事实之上;(2)基本概念这是从客观事实和科学实验中提炼、抽象出来的,是科学理论得以建立的基础;(3)原理和定律这是通过逻辑的或非逻辑的方法提出来的有关基本概念之间的关系,是事物得以遵从的规律,是科学理论体系的基本内容;(4)结论这是在事实的基本上,从科学
34、的基本概念出发,遵照科学的原理和定律,逻辑地导出的结果,同时能够与与实验事实相比较。 表述科学理论的方法公理化方法。这种方法首先产生于数学,欧几里德几何学体系是第一个古典的公理化体系。欧几里德在几何原本中以23个定义、5条公理为出发点,推演出467个数学命题,将古代关于几何学的知识系统化为一个逻辑上完美、严密的体系。科学理论公理化应该遵循的原则(1)无矛盾性:这就是说,从公理系统的公理出发,所得出的结论不能相互矛盾。 无矛盾性决定了理论体系的真实性;(2)完备性:这就是说,所选定的公理应当是足够完善的,系统中的任何定理均可由这几个公理推导出来。 完备性决定了理论系统的严谨性;(3)独立性:这就
35、是说,公理系统中的任何一个公理都不能由其他公理推导出来。假如某一公理能够从其他公理推导出来,那么,这个公理就没有独立存在的必要,它只是一般的定理。 独立性决定了公理系统的简单性。如何辩证看待科学理论的公理化方法？1、科学理论公理化方法中存在的问题:A、作为公理化前提的公理本身的可质疑性与独立性问题。例如欧几里德几何学中的公理在非欧几何学中就不再是公理;在牛顿力学中,万有引力和运动三定律是公理,然而在相对论中却是导出的 这说明任何一个科学理论都有它的适用范围,它在一种情境中能够特别好进行说明、解释和预测,但这并不一定证明在其他情境中一定适用。 B、 作为公理化方法的无矛盾性与完备性问题。 193
36、0年,奥地利数学家哥德尔从数学上证明,任何一个公理系统所导出的结论中,至少有一个自相矛盾的命题,可证明是错的或者必定是假的。而假如完全排除了矛盾的公理系统,将是不完备的,这就是所谓的“哥德尔不完备性定理”。C、科学理论系统中指称对象的客观存在问题。比如“科学实在论”认为,假如我们认为一个理论是确实,就必定承诺科学理论所指称的对象是客观存在的,尽管有的对象我们目前还不能检测到;而“反实在论”则认为,科学理论所指称的对象并不实际存在,应该从工具主义的角度来理解科学理论,把理论当作启发性的装置;2、辩证的认识科学对事物的认识是一个逐步发展的过程,人类对世界的认识是无限的,科学有它的适用范围。在一定的
37、范围内,科学理论具有客观真理性、普遍性、系统性和逻辑性。第三节 科学发展的动力 科学是如何发展的？或者说,科学发展的动力是什么？牵涉到对科学发展模式的探讨。本节涉及四种科学发展模式。1、逻辑实证主义的科学发展模式2、波普尔的科学发展模式3、库恩的科学发展模式4、社会学的科学发展模式1、逻辑实证主义的科学发展模式 逻辑实证主义的科学发展模式:科学是一种由逻辑和数学表达的,能够得到证实的知识。 而科学的发展和进步是基于经验归纳法基础上的知识累积而实现的,科学进步的模式就是: 感受经验(通过归纳方法)提出假说进一步的观察和实验(对假说进行验证或检验)科学理论提出、 逻辑实证主义的累积发展观: 逻辑实
38、证主义的科学发展模式是知识积累的模式,而科学进步的历史是连续的和渐进的,科学知识的增长是量的递进,没有质的变化。当出现新的经验事实时,科学理论就能够在已有模式的基础上,修改和完善现有的理论。科学理论就是在不断的完善和调整中,以及与旧理论逻辑一贯性保持一致的新理论不断的建立的过程中,实现渐进、累积式的发展。 逻辑实证主义科学发展模式的困难:(1)有一些科学知识是不能直截了当观察的,甚至有些科学知识仅仅是一种假说,因此科学知识并不是完全能得到经验证实的。 (2)其所依赖的归纳方法是有问题的,因为归纳是从有限数量的事例总结出普遍的陈述,无法保证不存在例外;(3)它所描述的科学发展模式与科学发展的历史
39、事实不相符合。2、波普尔的科学发展模式 证伪主义的科学发展模式:科学理论本质上是推测和假说,总会受到经验的检验和批判,科学理论就是在不断提出推测、发现错误遭到否证和证伪、再提出新的推测的循环往复的过程中向前发展的。P1-TT-EE-P2。 也就是说,科学理论是在不断的否证和证伪中,在不断发生革命的过程中,不断走向真理。正如波普尔所言,“我们无法达到终极真理,而只能不断逼近真理”。证伪主义科学发展模式的困难:科学理论的脆弱性。依照波普尔的证伪主义思想,一次反例就能够推翻一个理论。而科学史表明,理论常常是坚韧的而非如此脆弱。理论总是不断被证伪,无法解释科学的日益复杂和增长。同时,证伪主义的模式仅仅
40、体现出科学革命的一面,而忽略了科学理论继承性和连续渐进性的一面。外加:拉卡托斯精巧证伪主义的科学发展模式 在拉卡托斯看来,波普的证伪主义表现出科学的脆弱性,科学史中的科学则表现出科学的坚韧性,因此波普的证伪主义是朴素的证伪主义,由此他提出了精巧证伪主义的科学发展模式,即科学的发展不在于理论被经验的连续证伪,而在于科学研究纲领的被证伪和被替代。 科学研究纲领(硬核-保护带-正面启发法反面启发法) 科学研究纲领的确立研究纲领的退化研究纲领的替代新的研究纲领的建立。正如拉卡托斯所言,“一部科学史就是相互竞争的研究纲领的斗争史”。 而新的研究纲领体现为理论上的进步即理论能够做出更多预言;也体现为经验内
41、容上的进步即理论包含了更多可接受检验的经验内容。3、库恩的科学发展模式库恩基于“范式”理论的科学发展模式提出的前提:1、科学理论发展的研究不能孤立地、离开其真实的社会历史环境进行,单纯从逻辑的角度看待科学发展是有缺陷的,要超出单纯逻辑的范围之外看待科学发展,将科学置于动态的发展过程之中;2、累积式和否证式科学进步观存在不足,科学史上既有科学的革命和飞跃,又有科学的渐进和累积。四时期模式: 前科学时期常规科学时期(包含反常)科学危机时期科学革命时期新常规科学时期。 1、前科学时期 在前科学时期,科学研究还没有形成统一的“范式”,学科工作者各持己见,相互论争。经过长期论争,逐渐形成统一的基本理论、
42、基本观点、基本方法,即共同的范式产生。 结果前科学时期进入科学时期。一些著名的科学成就得到认可,学派数目大量减少,最终一个有成效的科学模式出现。如“地心说”范式,亚里士多德力学范式,炼金术范式,牛顿力学范式等。2、常规科学时期 “是依照规范而进行科学研究的时期”,此时期有了公认的范式,在共同范式的基础上,科学共同体统一思想和行动,通力协作,科学不断迅速发展,表现出累积渐进的科学发展模式。 此时,科学家的任务不是检查范式或者改变范式,而是坚守范式;科学家的思维是保守的、收敛的;科学家的任务主要是搜集资料、进行观察和实验,进行一般理论性研究,科学家受到范式制约,创造性不强甚至无须创造,然而,却能够
43、深入研究某一具体领域,并取得成就。假如常规科学时期出现了理论与经验相矛盾的问题,科学家的责任在于提高解题的能力,由此科学呈现出累积渐进式的发展。3、科学危机时期 当科学研究中出现越来越多的反常新现象后,而且出现的越来越频繁,常规科学就出现了危机,也就是“范式”出现了危机,人们对“范式”开始怀疑,信念开始动摇,危机时期到来。此时涌现出各种各样竞争性的理论。科学家们一反常规,科学共同体观点开始分裂,怀疑共同的“范式”,失去了共同的信念。有的坚持旧范式,有的主张放弃旧范式而建立新范式。危机给科学共同体带来混乱和分歧,失去了稳定和方向。科学家的思维也从常规科学时期的保守、收敛,变得开放、发散。 4、科
44、学革命时期 科学出现危机之后出现了科学革命,此时期抛弃旧范式,建立新范式,比如:托勒密天文学体系的旧范式被哥白尼体系的新范式所取代;燃素说的旧范式被拉瓦锡的氧化燃烧理论的新范式所取代;牛顿力学体系的旧范式被相对论和量子理论新范式所取代。表现出科学革命是破坏与建设的统一。而新范式取代旧范式,科学革命就宣布结束,从而使科学进入新的常规科学时期。历史主义的科学发展模式 科学革命结束后,新范式建立,新的科学共同体信念建立,科学研究在新范式指导下接着保守地累积式地发展,又重新出现反常,陷入科学危机,出现科学革命,进入新的常规科学时期,这是一个循环往复的过程。 库恩以“范式”为核心的科学发展模式表明,科学
45、发展的过程是积累中的进化、飞跃式的革命、连续与中断的不断交替的过程。库恩等历史主义学派认为这符合科学发展的真实历史,正如库恩所言,“要倾听历史的呼声”。4、社会学的科学发展模式 所谓社会学的发展模式,则是走出科学自身,从外在的社会视角考察科学的发展,这种对科学的考察也形成了一门新的学科,即科学社会学。这种模式认为,科学的发展主要受到科学之外的社会因素的推动。 我们能够通过美国科学社会学创始人默顿的思想以及SSK(科学知识社会学)的思想来理解这一观点。(1)默顿的科学社会学观点 19311931年, ,前苏联科学史专家格森在伦敦召开的第二届国际科学史大会上, ,做了题目为“牛顿原理的社会经济根源
46、”的报告, ,探讨了科学理论产生的社会背景, ,认为牛顿的原理并非牛顿个人天才的产物, ,而是当时社会经济条件的必定产物为从社会学的角度考察科学及其发展开辟了方向。 受到黑森的启发, ,同时受到马克思主义关于“社会的需要是推进科学的主要动力”的影响, ,于19371937年写出了博士论文1717世纪英国的科学、技术与社会并于19381938年发表和出版, ,考察了科学技术与经济发展之间的关系。本书用了大量篇幅( (4 4章) )论述了当时英国的采矿业、交通运输业、军事技术以及冶金、纺织、农业发展的需要, ,对科学家研究课题的选择所产生的巨大影响。同时,默顿还受到德国社会学家马科斯韦伯有关新教伦
47、理和资本主义精神观点的影响。韦伯认为,资本主义的兴起与西方的新教伦理有紧密的关系。 默顿在韦伯这一思想的影响下,深入探讨了英格兰的清教伦理对科学的促进作用。指出17世纪后半期英格兰的清教主义提供了一种鼓舞科学追求的伦理思想。清教主义既重视研究自然,探究自然界的神秘,以此来“赞颂上帝”。同时又强调“功利主义”,注重应用科学技术来“行善”和造福人类。由于这些因素的存在,就使得科学在社会上得到了承认,使更多的人投身于科学事业。 墨顿提出了两个命题, ,被库恩称为“墨顿命题”, ,解释了1717世纪英格兰科学技术繁荣发展的原因。1 1、受清教伦理和功利价值观的影响, ,特别多优秀青年投身于科学。2 2
48、、经济、军事的上的需要使得科学家投身与某个科学事业, ,科学受到社会需要而发展。 默顿从科学以外的社会因素考察了科学发展外在的社会动力, ,开创了对科学及其发展探讨的新模式。( (2 2) )SSKSSK( (科学知识社会学) )的观点: : 受到默顿和库恩等人对科学的社会学考察的影响,80年代欧洲出现SSK研究。这种理论认为,科学知识也像其他的社会制度一样,是从社会上建构起来的。他们宣称,“科学是一项解释性的事业,在科学研究过程中,自然世界的性质是社会地建构起来的。换言之,科学知识并非由科学家发现的客观事实组成,不是对外在自然界的客观反映和合理表述,而是科学家在实验室制造出来又通过各种修辞学
49、手段将其说成是普遍真理的局域知识,是负荷着科学家的认识和社会利益或受特定社会因素塑造的。像其他任何知识(如宗教、意识形态、常识)一样,科学知识实际上也是社会建构的产物。” SSK所关注的科学不仅仅是一种知识,更是一种实践。他们看出了近代科学更像是一种社会活动和社会建制。也正因如此,他们认为科学发展的真正动力应该是社会因素的推动。外加: 结论 尽管关于科学发展的看法不一,甚至有的走向极端,然而能够从中看出科学的本质:它不仅仅是静态的知识体系,更是一种社会实践活动;科学理论不仅仅是真理,而且依然绝对真理与相对真理的统一;对科学的认识不能仅仅从科学内部从逻辑上展开,外在社会因素同样是科学认识的重要来
50、源,尤其是在大科学时代;人们对科学的认识是在不断向前推动的。第四节 科学方法论 本节目的:从方法论的角度考察科学活动的过程。作为一个完整的科学活动过程,其包括5个方面的问题。1、科学问题的提出2、科学事实的获取3、科学抽象与科学思维(科学事实的整理)4、科学假说的形成5、科学理论的创立1、科学问题的提出( (1 1) )科学研究从问题开始 科学研究作为一项创造性活动, ,它的逻辑起点在哪里? ?这是从事科学研究活动首先应明确的方法论问题, ,也是致力于科学方法论研究的科学家和科学哲学家们感兴趣并长期争论的问题之一, ,其中最典型的就是“科学始于观察”和“科学始于问题”的论争。 科学始于观察依照
