搜索
科学思维与方法中国地质大学赵鹏大高士其：•“科学的发展史就是一部思维的发展史”“思维科学是培养人才的科学。……要培养一个人成才，很重要的一个因素在于思维，在于科学的思维。……因为单纯的进行知识与技术的灌输而没有一种正确思维方法来予以归纳整理和指导应用，是不能成为四化建设所需要的合格人才，它只能造成头脑僵化，缺乏应变能力和创造能力的一代人。只有具备了正确的思维方法，培养”独立思考和分析问题，解决问题的实际能力，才能把所学的知识与技术活化地运用到生活实际和客观世界的改造之中去。”•知识经济迅猛发展•科学研究突出创新•教学质量急待提高路甬祥：•“大凡在近现代科学上能独树一帜，在理论上有重大发现，在技术上有划时代明创造的卓越科学家和发明家，往往都十分重视在哲理思维引导下的科学思维，并在科技方法论上显示了新颖独特的风格”。“科学思维与方法”的现实意义知识是财富,是资本.但如何取得知识?知识如何有效应用就需要科学思维.但不少研究没有创新、没有理论高度，不善于抓住本质和要害，不会“画龙点睛”。要授人以“渔”、此“渔”首先是科学思想方法。“启发式”就是要启发科学思维。逻辑•其本身含义是指“思维”、“理性”、“规律性”。指客观事物发展、思维的规律性或指某种特殊的理论、观点或方法•逻辑学是研究思维形式和规律的科学数学•马克思：“一种科学只有在成功地运用数学时，才算达到了真正完善的地步”•现代科学技术借助数学可达到应有的精确度与可靠性•数学是通向一切科学大门的钥匙•数学研究现实世界中的数量关系与空间形式实验•实验是按照研究的目的，根据事物的自身规律性，人为的引起的控制现象的过程•优点：–分解复杂现象，以研究每个组成部分–重复、加速、减缓或生成某种自然现象–按需要创造或模拟某一种特定条件或环境–进行微观或宏观观测科学是一个历史进程•现代科学–前现代科学–后现代科学•科学的发展阶段–古代的–中古的–现代的•现代科学没有民族的印记，是普遍的世界科学他认为西方科学的特点是“追求普遍法则”（如牛顿万有引力法则），东方的“理”与西方的普遍法则不同，是尊重个性的。李约瑟博士将科学发展划分：他认为：李约瑟博士科学思想•科学思想是从探讨宇宙的本原和秩序开始的。“本原”是指一切存在物最初都由它生成，或一切存在物都由它构成，前者被称为“生成论”，认为变化就是发生、消灭或转化，后者被称为“构成论”。认为变化就是不变要素的结合与分离。生成论和构成论的差别是造成东、西方传统科学差异的总根源。在东方生成论发展为主流观点。而西方构成论发展为主流观点•生成论便于建立功能模型，适合于代数描述，便于发展类比推理、导致模型论的科学理论•构成论便于概念体系的构造模型、适合于几何描述，便于发展演绎推理、导致公理论的科学理论追求万物的共同本原是一个哲学，科学命题。人类孜孜不倦地探究世界的基始，万物的本源的步伐始终没有停止过：从物质到分子，从分子到原子，从原子到原子核，从原子核到基本粒子，夸克……（引自“方法”杂志，1998，8）科学传统•人们在认识世界过程中淀积而成的一种习惯，观念与方法，是自然观，科学观，科学价值观，科学方法论以及科学精神的综合反映。东西方科学传统差异•西方：重“学”，讲“学者传统”•唯“实”，强调经过实证•在怀疑批判中进步•崇尚思维工具锻炼•“数”和“逻辑思维”•东方：重“术”讲“工匠传统”•论“虚”，乐于思辨玄想•在继承中发展•倡导用心悟道•“格物致知”“心外无物”•我们应发现科学传统中之缺陷，思维方法上之不足。有关科学的几点认识•科学是发展的，科学思维和科学方法论也是发展和变化的。•科学是有其民族文化特色的，因而科学思维和方法论也带有某些民族文化特色。•现代科学是普遍的“世界科学”，因而现代科学思维和方法应该有普遍意义和共性特点。•“共性”的科学（Science）和“个性”的科学（Sciences）其科学思维和方法论应该既有不同学科的个性或特点，也应该是有一般普遍意义共性的科学思维和方法论。现代科学可能以生成论和构成论互补的方法论为特征科学思维与思维科学研究思维规律的科学称之为思维科学，它包括：–哲学–逻辑学–心理学–精神生理学–人工智能–控制论–信息论–系统论–遗传工程学–电脑物理学等新三论：耗散结构理论突变论协同论思维科学的目的是揭示人类思维的秘密，从而研究为何最充分发挥人脑功能。灵感思维•灵感是人在创造性活动出现的一种复杂心理现象，是人脑对各种现实的反映，是人脑的机能。灵感是创造性思维能力，创造性想象力和记忆力的巧妙融合。其特点是：长期创造思维的必然结果；具有突发性；发生于最佳精神状态之中。形象思维•区别于理论思维的一种思维类型。通过感性形象反映和把握事物的思维活动。在这类思维活动中，主体把外界的色彩、线条、形状新形象信息摄入大脑，通过联想、想象、象征和典型化手法，创造出某种独特完整的形象，并用它去揭示生活及周围事物的本质和存在状态。它是人们经常使用的思维活动，是人脑思维不可缺少的组成部分。逻辑思维•以揭示把握事物的内在本质和一般规律为根本任务。依据一定的系统知识，按照逻辑程序而进行的思维活动。它运用概念，判断推理所构成的科学理论来反映现实过程。撇开历史发展的复杂性、多样性、曲折性和偶然性，从而揭示事物的本质、必然性和规律性。辐射性思维•是从一个思索对象出发，充分展开的思维（自由想象、强制联想、对比联想、接近联想、相似联想等）。有的科学家认为人的大脑有四个功能部位，即感受区、储存区、判断区和想象区。一般情况下，想象区运用较少，但潜力很大。提倡辐射性思维有利于开发想象区的潜力。辐集性思维•是使多路思维“集”向某个中心点。它的基本功能是抽象、概括、判断和推理能力。辐集性思维是把辐射性思维收拢，向某一思维点集中，这种思维是多侧面、多角度的，它在时间上是连续不断的，在空间上是纵横交织的。“辐集性”思维去“辐射性”思维之粗而留其精，去其伪而存其真，最后抓住本质。5W1H•为有助于人们对事物进行思考、研究、分析而提示问题一种方法，5W1H是以下英文单词第一个字母的合称。–Why（为何）–What（何事）–Where（何地）–When（何时）–Who（何人）–How（如何）上述各思维途径，都是为了有效发挥人脑思维功能，使在分析研究各事物中尽快揭示本质，发现规律，查明问题，把握关键。能有效和充分发挥大脑在认识客面事物中的作用和功能的思维活动都可称之为科学思维活动或科学思维，而研究科学思维的科学称之为思维科学。这不是单单方法技术问题，必须遵循思维规律。概念、含义、范围，全面分析。“思想实验”整体信息的逻辑方法•辨认对象的异同、相似、差异程度和性质–相同或相似对象的比较：“相似类比”–寻找事物的差异：“求异法”，求异是科学发现之母比较•将被研究对象的整体分为各个部分（方面、因素、层次、类型、级别、顺序等），然后对每一个组成部分进行深入观测及研究，以更好地认识和把握总体。分析•将已有的关于研究对象的各个部分的认识联接起来，形成对研究对象的统一整体认识•综合是以分析为基础，分析又以综合为归宿综合•抽象对象的本质属性，舍弃非本质属性的方法抽象•将个别对象的思想推广到同类的所有其它对象上去的方法概括科学研究与普遍逻辑推理•巴尔扎克：打开一切科学之门的钥匙都毫无疑义的是问号•爱因斯坦：提出一个问题往往比解决一个问题更重要•从一般的原理出发，推出关于特殊事物的结论演绎推理•由个别的、特殊的事物推出一般性知识推理归纳推理•由两种事物相似点的比较，而推出新结论的推理类比推理假说•假说是科研中提出问题的基本形式•假说具有推测性•假说要有事实材料和科学知识为依据，不能与已知的事实相矛盾，如发现矛盾，必须修正假说•假说应是在现有事实条件最有说服力的表述事实积累与理论思维•应特别重视反复调查，尽可能多地掌握事实，避免提出一些没有充分事实依据的“理论”。•麦凯维在“勘查研究前沿－“基本原理综观”一文中指出：“研究人员通过所采集的新数据资料的数量和由这些数据资料解释获得的新知识来量度其研究的价值。”瑞士人甘塞尔在“喜马拉雅山脉事实与理论”一文中称：19-20世纪经典研究过程中，解释喜山的事实∶理论=1∶0.5；板块构造理论应用使其变为１∶３；随物、化、构造分析应用变为１∶５、１∶８、１∶1０“怀疑论”与科学创新•马赫的科学史著作“力学史评”（1883）启迪爱因斯坦创立了相对论。爱因斯坦在其“自述”（1946）中说“马赫的真正伟大，就在于他坚不可摧的怀疑态度和独立性”。•马赫在其“力学史评”中写道：“最强地直觉与最大的抽象陈述力的结合独自构成伟大的自然探索者”。•怀疑态度与直觉经验结合而形成一种强大的创造力。•理性由低级到高级依次为逻辑、数学、实验和直觉、直觉比之逻辑理性、数学理性和实验理性高，就在于它具有最高的创造力。重大的科学发现是从推翻和废除一些被视为不可怀疑的理论或原理开始的。•如哥白尼（1473-1543）推翻托勒密（90-168）世界体系成为现代第一个启蒙思想家。大胆怀疑是科学创新的前提，但怀疑不是否定一切。我们必须有一个怀疑的态度，但又不得不随时地克服自身的怀疑倾向。怀疑态度加直觉经验就能形成强大创造力。由上述可见开放的复杂巨系统与科学方法•1、系统与系统周围有物质、能量和信号的交换•2、系统包括很多子系统•3、子系统的种类繁多•解决开放的复杂巨系统问题，不能用近代科学都习惯于用的还原论的方法。•要建立“从定性到定量的综合集成方法或称为可综合集成技术”。从定性到定量的综合集成技术是思维科学的一项应用技术，即从定性知识出发，这是对所研究事物的感性认识，还应上升到理性认识，要努力达到定量。而这个“量”，是实实在在观测所获得的数据，也包括统计的量，但它不是人为的，必须是实际上可以获得的、客观存在的量。复杂巨系统与系统动力学•地球科学研究人类赖以生存的资源与环境系统，逐项研究物质与能量循环的子系统是必不可少的。必须全面运用系统论、信息论和控制论的现代科学方法，综合利用空间技术、计算机技术的最新成果•系统动力学模型，在地球科学研究中，具有比较广泛的适用性。因为它着眼于系统的整体最佳目标，不是单纯追求个别子系统的最佳目标，有助于实现人口、资源、环境与社会、经济各子系统之间的协调，采用无量纲的综合研究•系统动力学模型的建立，必须按照自然与社会历史演化的过程和规律，不能凭空臆造“立足小分子，纵横大宇宙”李远哲教授：•“在科学的研究上也像其他事情一样，一个人的成败在于最艰难的处境中，有些人能继续努力，有些人承受不了。你如果问我为什么做得比别人好，大概我比较会坚持吧”。•“全世界与我们从事同样工作的就有几十个人，我们为什么做得比较成功呢?这是因为我们花了很多心血反复地在每一步每一步的小地方上下功夫。如果有100步的话，我一步比别人做好5%的话，这是1.05的100次方，这样就有很大的差别了”。•“要做好一个科学家，一定要有追根究底的精神。另外一个人在成长过程中必须养成尊重别人的习惯。这一点不做好的话，也很难成为一个杰出的科学家”。科学研究与科学风格•每一门科学都有它自己的结构，“这种结构有它的美和妙的地方”。而每个科学工作者“对于这个结构美与妙的地方，有不同的感受，所以每位工作者就会发展他自己独特的研究方向和研究方法。也就是说他会形成他自己的风格”。泰勒教授有很多直觉的见解，“这些见解不一定都是对的，恐怕90%是错的。不过没关系，只需要10%是对的就行了。而且他不怕他讲的见解可能是错的”。•在某些情况下，独特风格是导致科学成就或个人成功的根本原因。独特风格本身就意味着创新。科学研究中能独辟蹊径就是一种创新风格。杨振宁博士：“院士思维”的启示王淦昌一、跟踪科学前沿，保持思维敏锐性“脑子里应多存放几个问题，一个问题想不通就去想另一个。有机会就去请教别人，这样才能进步快”。“在科学史上，科学发现有两种情况(1)理论预言的实验验证。这种研究定向性强，常能取得满意的成果。(2)在众多实验结果中有异常的，偶然的发现，这种偶然发现往往有更大的价值”。物理学家王淦昌二、独立思考，大胆怀疑科学研究必须创新，没有