七月23華中科技大學1華中科技大學馬克思主義學院熊文嫻自然辯證法之科學理論七月23華中科技大學2

目錄一、科學理論是什么？二、科學理論的檢驗三、判決性實驗一、科學理論是什么？1.科學理論是在經驗的基礎上，歸納總結的真知識。

科學理論的提出

經驗事實1、經驗事實2、…

應用歸納推理

經驗定律七月23華中科技大學3休謨的歸納問題：

我能回憶起的最年幼的那一天起，太陽東升西落。

一直到今天，我發現太陽都是東升西落的。

明天，太陽也會東升西落。

可是，明天還沒有到來，你怎么肯定太陽東升西落呢？七月23華中科技大學4…用演繹推理為歸納法辯護的方式：

我們過去對歸納方法使用是有效的，所以我們現在和將來可以有效地使用歸納方法。

可以寫成如下形式的推理：a.如果一項實踐在過去是可靠的，那么它在將來也是可靠的。b.在過去，歸納論證是可靠的。c.歸納論證在將來是可靠的。

前提a的成立預設了歸納的可靠性。七月23華中科技大學5我們更不可能用歸納法為歸納的有效性進行辯護：

如果歸納推理本身就是有問題的，我們怎么還能用它來為它的有效性辯護呢？正如一個找別人借錢的人，他承諾說一定會按期還錢。當別人質疑他的諾言的可靠性時，他繼續承諾說他一定會遵守承諾。這樣的承諾能消除別人的疑慮嗎？七月23華中科技大學6歸納推理沒有邏輯上的保障，前提的真無法必然推出結論的真。使用歸納推理建立的科學定律，其真理性也沒有邏輯保障。把科學當成絕對無誤真理的信念開始坍塌。

為科學知識的真理性尋找合理辯護的漫長之旅從此開始…七月23華中科技大學72、科學理論是公理化系統+科學解釋。

公理化系統（歐幾里得幾何學）

原始詞項+被定義詞項

（點、距離）（線段、直線、面等）

原始語句+推導出的語句

（公理）（定理、定律等）七月23華中科技大學8☆公理化的問題：a.公理的真何以保證？b.公理體系的選擇并非邏輯能保證的，那如何進行選擇？c.各個公理之間如何“協作”進而進行推理？

例如：

理想氣體定律為PV=rT

其中P=壓強，T=溫度，V=容積，r是普適氣體常數。

貨幣數量理論為：MV=PT其中M是某經濟中貨幣的數量，V=貨幣的流通速度，即貨幣易手的次數，P=商品的平均價格，T是總交易量。七月23華中科技大學93、科學理論是對問題的大膽猜測

歸納問題是我們的誤解。

大量實驗的重復觀察導致的是注意力的渙散，而非注意力的集中。

一兩個印象深刻的觀察，足以使我們提出某種假說。

科學是一個猜想與反駁的過程。

七月23華中科技大學10關于科學是不斷地猜想與反駁這種觀點面臨的問題：a、證偽的基礎仍然是有問題的。b、科學理論并非簡單的奇思妙想——很多神話也是對現象的大膽猜測。c、科學的實際過程，并非純粹地追求理論的反駁，畢竟我們需要進步，需要不斷地接近真理。d、理論并不會輕易地被反駁掉。七月23華中科技大學114、科學知識的單元是范式，理論是范式的一部分。科學共同體在科學發展的某一歷史時期，該學科領域中持有共同的基本觀點、基本理論和基本方法的科學家集團

范式（paradigm）

科學共同體所采用的符號概括；為科學共同體提供類比和給人們以啟發的模型；

具體的解題范例。七月23華中科技大學12問題：1、到底什么是范式？范式是否有明確的界限？2、科學是否僅僅是科學共同體的一致信念？倘若如此，科學與宗教的區別何在？3、科學知識的進步何以可能？七月23華中科技大學135、科學知識的基本單元是研究綱領，研究綱領是一個理論系列。

研究綱領的三個組成部分：硬核

由最基本的理論、觀點構成，包括形而上學的內容。保護帶

由輔助性假說、其他知識信念構成；在硬核的外面，保護硬核。

方法論規則

由正反啟示法組成七月23華中科技大學14這種看法面臨的問題：a、理論評價的依據仍然是經驗事實，可是如何獲得公正中立的經驗事實呢？b、綱領的硬核在一個研究綱領中絕不允許修改，是否真的如此？

c、研究綱領的接受或拒斥是一個歷史過程，這個歷史過程的周期有何判定標準？七月23華中科技大學156.科學理論是另一種宗教和神話。

科學實際上是一個復雜的、多質雜合的歷史過程。

科學中發生的沖突和矛盾是由于歷史發展的不平衡，而非理論本身面臨的困難。

探索這個未知的世界，不應該被理性的條條框框所束縛。

知識的發展依賴于個性的培養，個性的培養根本在于充分的自由——多元主義方法論的倡導。七月23華中科技大學16多元主義面臨的問題：a.過度膨脹觀察滲透理論，完全否定了科學知識的客觀性。b.科學的進步是否是變動不居的自由選擇？c.神話能否與科學等量齊觀？d.如果一切方法論都有其局限性，那多元主義方法論是否也有其局限？e.科學本質上是非理性主宰的事業？七月23華中科技大學17七月23華中科技大學187.科學理論是對問題的解答

科學是從問題到問題的不斷進步，從問題到愈來愈深刻的問題。（波普爾）弗萊明與青霉素青霉素弗萊明的成功不僅是機遇，更重要的是強烈的問題意識弗萊明七月23華中科技大學19

（1）科學是對問題的回答

a.是什么——what?

盧瑟福原子模型光波動說、光微粒說

b.怎么樣——how？

宇宙的演化、生命的起源

c.為什么——why？

蘋果為什么是紅色的？蘋果為什么落地？七月23華中科技大學20（2）問題的提出是科學發現之前提

“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。因為解決問題也許僅僅是一個數學上或實驗上的技能而已，而提出新的問題，新的可能性，從新的角度去看待舊的問題，卻需要有創造性的想象力，而且標志著科學的真正進步。”愛因斯坦七月23華中科技大學21例子：牛頓曾在他的《光學》中提出了31個尚需研究的問題；德國數學家希爾伯特1900年提出了23個對20世紀的數學發展產生了巨大影響的數學問題；愛因斯坦在幾乎無人注意的慣性質量等于引力質量這一事實中發現了深刻的問題，創立了廣義相對論。七月23華中科技大學22（3）科學問題的分類

LarryLaudan七月23華中科技大學23a.經驗問題

人們對所考察的自然事物感到新奇或企圖對之進行解釋就構成經驗問題。

а.已解決問題：被同一領域中所有理論都認為解決了的問題；

β.未解決問題：未被任何理論恰當解決的問題

γ.反常問題：未被某一理論解決，但被同一領域中其他理論解決了的問題。七月23華中科技大學24b.概念問題

а.內部概念問題理論內部出現的矛盾或基本概念的含糊不清

β.外部概念問題某一理論與另外理論基本信條相沖突理論之間的矛盾、理論與占主導地位的方法論相矛盾、理論與占主導地位的本體論相矛盾七月23華中科技大學25（4）科學問題的特點

a.一定的知識背景

b.尋求事物之間的聯系

c.問題的解決是科學的發展動力和終極目標七月23華中科技大學26（5）解決問題的途徑

a.繼續觀察

b.提出新的假說

c.提出新概念七月23華中科技大學27二、理論的檢驗1.檢驗的步驟從假說推導經驗蘊含設計實驗檢驗經驗蘊含從經驗蘊含的確證到假說的確證七月23華中科技大學28a.經驗蘊含的推導從科學假說中推導出的待檢驗的可觀察事實的陳述例如，從廣義相對論中推出的幾個可觀察的事實陳述：水星近日點的進動，光線在引力場中的彎曲，光線的引力紅移由相對論推導出的檢驗蘊涵:

光線在引力場中會彎曲，當恒星光線經過太陽附近會發生偏轉，偏轉角為1.75〃七月23華中科技大學29b.經驗蘊含的實驗檢驗

七月23華中科技大學30c.從經驗蘊含的檢驗到假說的檢驗

а.確證的困難

1.推理形式無效：

H→I（如果H真，則有I)I（I為真）

∴H（所以H為真）七月23華中科技大學31

問題：

※邏輯形式無效

如果某所大學在北京，則該所大學在中國這所大學（華中科技大學）的確在中國

所以華中科技大學在北京七月23華中科技大學322、證據相關性——烏鴉悖論

3、藍綠寶石之謎—（新歸納之謎）七月23華中科技大學33七月23華中科技大學34β.證偽的困難證偽的推理形式：

H→I（如果H，則I）～I（觀察結果表明I為假）∴H（所以，H假）

七月23華中科技大學35※邏輯形式有效如果有向心力的作用，那么物體將做圓周運動。物體沒有做圓周運動。所以，物體沒有受到向心力的作用。But…七月23華中科技大學36☆存在不可證偽的命題永真命題：2+2=4

重言命題：

p∨～p

存在命題：從猿到人的轉變中，存在某些過渡性的靈長類。七月23華中科技大學37☆輔助性假說的存在如果下雪，路面就會結冰。路面沒有結冰。所以，沒有下雪。七月23華中科技大學38實際上…(H∧A1∧A2∧…∧An)→I

～I

∴～(H∧A1∧A2∧…∧An)

即～H，或～A1，或～A2

，…，或～An

七月23華中科技大學39☆特設性假說的存在特設性假說（adhochypothesis）為了避免理論被證偽而特意設計的、不能推導出新的經驗蘊含的輔助假說。例子：亞里士多德學派對月球表面月坑的解釋，七月23華中科技大學40結論：

科學假說的經驗蘊含與觀察事實相符時，并不意味著假說必然為真。科學假說的經驗蘊含與觀察事實不相符合時，不能必然推出假說被證偽了。

∴經驗證據不能必然證實或證偽一個理論。七月23華中科技大學412.檢驗的理性準則

a.可檢驗性原則

唯有可以用經驗檢驗的假說才是科學假說。

七月23華中科技大學42b.對應原則

對應原則也叫相容性原則，是指新提出的假說，要盡量與已被廣泛接受的知識理論不相矛盾。七月23華中科技大學43c.簡單性原則

“奧康剃刀”（Ockham’srazor）公元14世紀，英國威廉·奧康對當時無休無止的關于“共相”、“本質”之類的爭吵感到厭倦，于是著書立說，宣傳唯名論，只承認確實存在的東西，認為那些空洞無物的普遍性要領都是無用的累贅，應當被無情地“剃除”。他所主張的“思維經濟原則”，用奧康的話表述就是說：“切勿浪費較多東西去做較少的東西同樣可以做好的事情”，后人概括為“如無必要，勿增實體。”威廉·

漢密爾頓引入“奧康剃刀”表述這一理論的節儉原則。

七月23華中科技大學44d.一致性原則

一致性原則，是指新提出的假說必須是一個自洽的理論，假說內部不能有邏輯矛盾。七月23華中科技大學45三、判決性實驗1.什么是判決性實驗？

科學工作者為判定兩個相競爭的假說哪個正確而設計的實驗。

例子：

1850年傅科實驗肯定了光的波動說而否定光的微粒說。

19世紀末，邁克爾遜——莫雷實驗否定了以太的存在。

1919年愛丁頓對日全食的觀測，確證了廣義相對論。七月23華中科技大學462.判決性實驗是否真的存在？

a.從邏輯的角度看

﹡一個實驗得出的經驗結果，并不能證實或證偽一個假說。

﹡假說不可能單獨接受實驗結果的檢驗，它總是和實驗所依據的背景理論等一些輔助假說一起形成一個整體，接受檢驗。七月23華中科技大學47

b.從歷史的角度看

﹡判決性實驗的“判決性”總是事后追認的，不具有“終審性”。

比如：1881年邁克爾遜和莫雷用實驗檢驗菲涅爾的光以太理論，實驗結果