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第第六六章章科科学学理理论论的的创创立立创创立立理理论论的的思思维维过过程程•王国维：古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界：第一境：昨夜西风凋碧树，独上高楼，望尽天涯路。（晏殊《蝶恋花》）第二境：衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。（柳永《凤栖录》）第三境：众里寻她千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。（辛弃疾《青玉案》）（第一境为寻找方向，确定目标的阶段；第二境为刻苦攻读，努力钻研的阶段；第三境则进入佳境，有所发现，有所创造阶段。）创创立立理理论论的的语语言言一一、、科科学学理理论论与与科科学学语语言言•语言：以语音或文字（符号）为物质外壳，以语法为结构规律而构成的、人类社会特有的一种信息系统，是人们交际和思维活动的工具。•科学语言：在科学研究过程中从日常语言中提炼出来的，随着科学作为独立的特殊的认识活动的产生与发展而发展起来的，一种特殊的语言。它以自然语言为基础。自自然然语语言言符符号号系系统统•社会中历史地形成，交流、沟通，知识保存、传播。有意义，化外音，弦外之音。但有缺陷。•多义性：如“力”：力量、魅力、活力，等。•歧义性：东西，在自然语言意义甚多，自然语言中的“氧”。再如“临时户口办理处”，可以理解为：办理临时户口的地方，也可以理解为：临时办理户口的地方。•标点的断句作用：道可道非常道名可名非常名。•语法结构不严格、不经济和非统一。例如用自然语言表达a3-b3=(a-b)(a2+ab+b2)就罗嗦,亢长。•科学语言系统：自然语言中的“氧”，人工语言系统中的O2和O可以明确区别。•分类：术语和符号，有人认为术语和符号仅仅是一种方便的问题，实际上不仅具有表述功能，而且具有探索和创造功能。如丹齐克认为，字母记号使代数史开辟了一个新纪元。莱布尼兹把S拉长创造了积分符号，中国早期数学先进，后期落后，原因之一就是没有抽象的符号。一一、、科科学学理理论论与与科科学学语语言言•1、记录科学事实的语言：记录、描述、整理和交流科学事实。•2、表达科学概念的术语：•①科学概念：反映对象本质属性的思维形式，是科学知识体系的基本单位。•②科学术语：以科学概念作为其内容，而且指称科学概念所反映的科学认识的对象。•③科学概念的特点：ⅰ“超国家性质”ⅱ较日常概念更深刻地反映对象的属性ⅲ具有专义性、清晰性和严密性（日常概念的特点是多义性、歧义性和含糊性）•3、确立科学定律的命题•命题是逻辑推理的基本单位，是规律性判断的语言表述形式二二、、科科学学语语言言与与科科学学理理论论的的创创立立•科学理论的语言构成：基本的科学术语、基本的科学命题、逻辑演算（表示逻辑推理）和数学演算（表示数学方法）•牛顿力学：–四个基本概念：力、质点、时间、空间–四条运动定律：惯性定律、加速度定律、作用力与反作用力定律、万有引力定律–基本方法：数学方法、逻辑方法、实验方法•3、牛顿力学中科学语言的作用•①在物理学理论的传授（教育）中，它是巩固已知、学习新知识必须具备的基础知识。•②在物理学理论的工程技术应用中，是把理论知识和经验以及技能结合起来必须具备的基本语。•③科学的预见不仅是从科学理论合乎逻辑地推出的结论，而且是用科学的语言来表达的，只有这样才能通过观察或实验去检验它的真实性。三三、、科科学学语语言言的的形形式式化化————人人工工语语言言•形式化语言。–以数学、数理逻辑符号语言为蓝本的科学语言，如计算机语言。–人工语言符号系统建立在自然语言符号系统的基础之上。•1、人工语言的产生：希尔伯特《几何基础》（1899），罗素与怀特海《数学原理》（1913）•2、人工语言：用专门符号代替自然语言中的词汇，用专门符号表达思维推理过程，“撇开符号本身的意义，根据某些只涉及符号书面形态的转换规则来进行符号操作”•3、人工语言构造步骤：ⅰ给出初始符号（字母）ⅱ确定形成规则（语法规则）ⅲ提出公理（科学中的基本假设）ⅳ确定变形规则（形式逻辑中的推理）•4、计算机语言第第二二节节创创立立理理论论的的思思维维方方法法•科学认识方法：探索自然现象及其本质规律的手段、途径、程序和技巧，是主体把握客体的主观手段。方法的功能在于保证科学认识活动的有效性。•科学方法论：探讨科学研究过程中一般方法的性质、作用及其规律的理论。•著名苏联生理学家巴甫洛夫说：–方法是被移植在人们头脑中的客观规律性；–方法掌握着研究的命运。•毛泽东形象的说：–我们不但要提出任务，而且要解决完成任务的方法问题。我们的任务是过河，但是没有桥和船就不能过。不解决桥或船的问题，过河就是一句空话。方方法法和和科科学学研研究究（1）有无正确方法对科研有重要意义和作用–《淮南子．说林训》：跬步不休，跛鳖千里。–Ｆ．培根：跛足而不迷路能赶过虽健步如飞但误入歧途的人。–良好的方法能够使得我们更好的发挥运用天赋的才能，而拙劣的方法则可能阻碍才能的发挥。–科学中的创造性才华可能因方法拙劣被削弱，或被扼杀，而良好的方法则会增长、促进这种才华。•（2）方法作用随研究者和研究阶段而变化–解决问题，没有一定的知识储备是不行的，–有的时候，装满知识的大脑，却成为解决问题的障碍。–贝尔纳：构成我们学习的最大障碍是已知的东西，而不受已有知识束缚的、轻装上阵的大脑则会解放的多。–一般而言，发展着的学科，知识丰富是有利的；不再发展的学科，需要新的创造性，则少些束缚是有利的。•（3）方法对准备从事研究和刚刚踏上研究道路的人更为重要。–初期研究的障碍，乃在于缺乏研究法。研究方法每前进一步，我们就提高一步。44..如如何何获获得得方方法法？？•书本本身没有给我们关于方法的现成答案–“知识本身并没有告诉人怎样运用它，运用它的方法乃在书本之外”（F．培根）–通过与导师以及其他高水平科学家的接触，体验、学习方法；•一位诺贝尔奖得主说，学生与导师彼此的关系是：看看他们怎样活动，怎样思考，怎样对待事物。这是一种思考方式。肯定不是学习具体的知识。•另一个得主说费米：如果你跟他一起工作，你就仿佛是一个普通的网球选手正在跟一位世界冠军打网球，你会抽出一些过去从未梦想过的好球。•引自H.朱克曼《科学界的精英》•通过学习科学史学习方法；•通过专门的科学方法论，阅读科学家传记等，学习科学家的方法和研究心得。•通过总结自身研究的经验和研究艺术，学习方法。55..学学习习科科学学方方法法的的意意义义•科学意义–一种思维训练；–掌握好的方法可以事半功倍；•哲学意义–可以从中提炼哲学思想和概念，有助于哲学的发展和更新；例如，恩格斯就说过，随着每一个划时代的发现，唯物主义都要改变自己的形式。66．．学学习习方方法法应应该该注注意意的的问问题题•要作学习方法的有心人–不同于学习知识，主要是能力培养，如看问题的角度；运用知识解决问题的能力；抓重要问题的科学修养，等等。–从心理学角度看，学习方法，取无意注意不行。《新唐书》说诗人李贺：每旦日出，……背古锦囊，遇所得，书投囊中，……及暮归，足成之，……日率如此。•要有独立思考、独立判断的能力–爱因斯坦十分推崇这种能力，他认为教育的功能之一，就是培养这种能力。–清代学者袁枚在《随园词话》中说：不取亦取，虽师勿师。“平居有古人，而学力方深；落笔无古人，而精神始出”。–卡达尔指出，在学习上，谦恭不适合科学家，也许更适合圣贤。一一、、演演绎绎方方法法**定定义义：：演演绎绎是是与与归归纳纳相相反反的的一一种种逻逻辑辑思思维维方方法法，，是是从从一一般般到到个个别别的的推推理理方方法法。。欧欧几几里里得得《《几几何何原原本本》》的的公公理理化化方方法法•欧几里德（前330——前275）《几何原本》–36个界说、4个求作、公理公设19条–定理、推论469个公公理理化化方方法法：：一一般般程程序序：：11，，选选择择只只作作公公设设的的概概念念为为基基本本概概念念；；选选择择一一类类自自明明的的陈陈述述作作为为公公理理，，无无须须证证明明而而置置入入系系统统；；22，，制制定定推推理理（（推推导导））规规则则；；33，，依依据据规规则则从从原原初初概概念念推推导导出出新新的的概概念念，，从从公公理理演演绎绎出出新新的的陈陈述述；；44，，遵遵循循同同样样规规则则，，和和步步骤骤，，从从导导出出的的陈陈述述和和公公理理中中进进一一步步推推导导出出其其他他陈陈述述。。公公理理化化方方法法有有它它的的局局限限。。系系统统本本身身应应该该具具有有一一致致性性、、无无矛矛盾盾性性。。哥哥德德尔尔的的““不不完完全全性性定定理理””已已经经证证明明数数学学公公理理系系统统的的无无矛矛盾盾性性和和完完全全性性是是相相斥斥的的。。二二、、演演绎绎法法在在科科研研中中的的作作用用•对于论证理论:对某一个理论命题作出演绎证明，从而对理论（假说）作出某种评价，促使理论具有逻辑的严密性。•对于解释事实或预见事实:从理论命题推导出事实命题，或是解释已知的事实，或是预见未知的事实。•对于发现疑难问题：（演绎证伪模式）如果H而且C，那么E;因为非E所以，非H或者非C.•演绎方法是否有形成科学知识的功能？–赖欣巴赫的观点：否定的观点–爱因斯坦的观点：肯定的观点–★在演绎方法所揭示的前提中蕴涵的内容涉及还没有被人考察过的领域时，演绎方法具有形成科学知识的功能。–★科学史上的例子：海王星的发现•理想实验方法：在科学研究中为了排除各种次要的和非本质因素的干扰，在纯粹状态下对自然过程进行研究，而在思想中把实验对象和实验过程理想化的方法。（伽利略对惯性原理的发现）–包括计算机模拟二二、、非非演演绎绎方方法法11、、归归纳纳与与概概括括•概括——经验概括和定律概括归归纳纳定定义义**•定义：归纳方法是从个别或特殊的事物概括出共同本质或一般原理的逻辑思维方法。•归纳目的在于通过现象达到本质，通过特殊揭示一般。•归纳法以归纳原理为根据：如果在各种各样的条件下观察过大量的S类对象，所有这些被观察到的S都毫无例外地有性质P，那么就可以断定所有S类对象都具有性质P。•古典归纳主义：只要把事实材料（观察陈述）放进这部归纳法“机器”中，就会创造出科学理论。科学始于观察；通过归纳建立理论；科学知识积累增长归归纳纳特特征征““穆穆勒勒五五法法””之之两两例例归归纳纳所所要要求求的的条条件件（（一一般般））•1,形成归纳概括基础的观察陈述的数目必须很大；•2,观察必须在已遇到各种条件下重复；•3,没有同由归纳推导出的普遍性定律发生冲突。(此条在特殊情况下可突破）归归纳纳的的作作用用与与局局限限归纳的作用•1,它是从经验事实中找出普遍特征的认识方法•2,它对科学实验有指导意义归归纳纳问问题题((休休谟谟，，合合理理性性))归纳原理不能在经验上得到证明：•在时间t1观察到天鹅x1是白色的，•在时间t2观察到天鹅x2是白色的，•在时间t3观察到天鹅x3是白色的，•……•在时间tn观察到天鹅xn是白色的，•所以，一切天鹅都是白色的。•事实上,存在黑天鹅.归纳原理也不能从逻辑上证明：•在x1场合运用归纳原理是有效的，•在x2场合运用归纳原理是有效的，•在x3场合运用归纳原理是有效的，•……•在xn场合运用归纳原理是有效的，•所以，在任何场合运用归纳原理总是有效的。•事实上，并非总是有效，不能保证总是有效。•这个证明也是运用归纳进行的证明，因此是逻辑上无效的•事实上，归纳原理无论在逻辑上还是在经验上都不能被证明。由此可见，休谟对归纳法的合理性的质疑，充分暴露出归纳法在科学活动中的局限性。•但是决不能因此就否认归纳法在科学认识中的作用。许多科学理论构成中的低层次经验定律，在一般场合，大都是受归纳法启示而总结出来的。归归纳纳与与演演绎绎的的关关系系：：归归纳纳与与演演绎绎，，作作为为科科学学认认识识的的不不同同环环节节，，其其区区别别主主要要在在于于：：前前者者属属于于经经验验层层次次，，而而后后者者属属于于理理论论层层次次；；前前者者是是或或然然推推论论，，而而后后者者是是必必然然推推论论。。但但它它们们之之间间又又是是相相互互联联系系、、相相互互补补充充的的。。演演绎绎方方法法派派生生出出来来的的另另一一个个重重要要的的方方法法，