第四章科学思维方法

第四章科学思维方法科学研究中的思维方法有：科学思维方法逻辑思维方法三段论直言推理模态推理关系推理复合判断推理完全不完全穆勒五法比较、分类和类比归纳简单枚举法科学归纳法法演绎分析与综合联言选言假言二难非逻辑思维方法形象思维、联想思维、发散式思维灵感思维、直觉思维、收敛式思维第一节科学研究中的逻辑思维方法一、比较、分类和类比（一）比较方法1.比较及其客观基础和特点比较是区分两个或两类事物之间的共同点和差异点的一种逻辑方法。在可比较的条件下，任何两个相同或相似的事物之间，总有其不同之处（同一病房的病人、孪生姊妹）；任何两个不同的事物之间，总有其相同的地方（人与动物）。事物之间存在的这种相同点和差异点则是比较方法的客观基础。所以，①怎样从表面现象上差异极大的事物之间看出它们在本质上的共同点（光、电、磁）；②从表面现象上极为相似的事物之间看出它们在本质上的差异点（鲸鱼与鱼形态相似、海生；但鲸鱼非鱼类，是胎生的哺乳类动物。肿瘤诊断）则是比较方法特点。2.比较方法所适用的范围和种类①范围：比较可以在异类对象之间进行比较；也可以在同类对象之间进行比较；还可以在同一对象的不同方面、不同部分进行比较；又可以对一个事物发展的各个阶段之间进行比较。②比较的种类：a.性质比较。即事物之间各种属性的比较。b.量的比较。即事物之间数量上的比较。c.状态比较。即事物之间各处于什么状态。d.结构比较。即事物之间在空间构成上的比较。e.功能比较。即事物之间在作用和能力上的比较。f.历史比较。即事物发展过程中各个阶段或两种事物发展过程中同一历史阶段的比较。3.比较应遵循的原则。①应在同一关系上进行比较。也就是说比较必须使两类事物有某种联系或种属关系。即必须具有可比性。②必须坚持在同一标准条件下进行比较。也就是说必须保证两类对象（或两组对象）之间，除被试因素不同外，其它条件必须相同。③应抓住被研究对象的本质属性进行比较。（两种抗癌药物对肝癌的疗效——癌肿块大小变化、甲胎蛋白多少变化）4.比较方法的局限性：我们只能对事物之间已知的某些属性作比较，不可能把未知的属性作比较，因此，根据已知的属性进行比较得出来的结论，难免具有或然性，所以运用比较方法时，应该与其它方法相结合而进行。二）分类方法1.分类是指在比较的基础上，根据事物之间的共同点和差异点，将事物区别为不同种类或不同等级系统的一种逻辑方法。在分类方法中，通过比较找出事物之间的共同点和差异点。根据共同点将事物归合为较大的类；根据差异点将事物划分为较小的类。因此特性则是划分事物的根据，共性则是归合事物的依据。例如：瑞典生物学家林奈对数百万生物种的分类。2.分类的划分方法①客观分类法（又叫本质分类法），即按照客观事物的本质特征和内部联系进行分类。医学上对于人体内部各子系统纵横的分类。②主观分类法（又叫人为分类法），即按照人们的主观意图进行的分类。3.分类应遵循的原则①每次分类必须按同一标准进行，否则，就是犯“分类重迭”的错误。例如：按年龄不同和生理特点进行分类更年期疾病儿童性疾病老年性疾病按致病因子分类传染性疾病胶原性疾病免疫性疾病遗传性疾病②分类的子项应当互不相容。否则，就要犯“子项相容”的错误。例如：维生物脂溶性维生物水溶性维生物还原性维生物非还原性维生物脂溶性维生物(E)水溶性维生物(C)③各子项之和必须穷尽母项。例如：生物动物植物微生物（不可遗漏）④分类必须逐级进行。否则，就是犯“跳级分类”的错误。又如：脊椎动物亚门鱼纲两栖纲爬行纲鸟纲哺乳纲圆口纲（不可遗漏）如：自然界动物界植物界矿物界微生物界注意：实际上，分类也是随着人们对于自然界的各种对象在认识上的不断深化而更加准确的。有时人们还没有认识某些事物，就进行分类，待认识清楚后又可将其归处于某一类或另行划分类别。应该是：自然界非生命界无机化合物矿物界地质界生命界动物界植物界微生物界4.分类在科研究中的作用。①分类是整理文献资料的重要手段和方法。②对于多门自然科学的分类，有利于科研人员确定自己的学科专业和研究方向，进行分门别类的研究，使人们能从更深的层次上去认识自然、改造自然。使认识更深刻、更全面。③科学的分类能够反映事物内部规律性的联系，为人们有目的地去探索新事物提供向导。（三）类比方法1.类比及其公式类比是在比较和分类的基础上，根据两个或两类对象之间在某些属性方面相同或相似，从而推出它们在其它方面也可能相同或相似的一种逻辑方法。类比方法也叫类比推理。公式：如果对象A有属性a.b.c.d.前提对象B有属性a.b.c.那么对象B也可能有属性d.结论例如：荷兰物理学家惠更斯将光与声进行类比，他发现光与声都具有直线传播、反射、折射、偏振等属性，而声是由于物体的振动所产生的波动，故他推理：光也具有波动性。类比的种类：经验类比、理论类比、模型类比、数学类比、因果类比、结构-功能类比、概念-机制类比2.类比方法在科研中的作用。①类比可以激发人们的想象力，打破传统思想的束缚，明确新的方向。卢瑟福将原子结构的模型与已知的太阳系结构相类比，激发了他想象出一个原子结构的模型。②类比方法是提出科学假说的重要途径。法拉第：瀑布的能量公式：ω=△h·P（水容量）电的能量公式：ω=△V·q（电荷量）③在临床上对疾病诊断假说的提出有一定的指导作用。④类比方法是医学研究中模拟实验的逻辑基础。3.使用类比方法必须遵循原则①尽量扩大类比的范围。已知相同或相似的属性越多，得出来的结论就越可靠。10:9要比10:7可靠。②要类比两个或两类对象的本质属性，否则就是犯“表面类比”的错误。1月迎春花、2月杏花、3月桃花、4月槐花、5月石榴花、6月荷花……。③要注意寻找有无和结论相矛盾的属性。也就是说，与甲对象相类比的乙对象，不能有与被推出的属性不相容的属性。如果乙对象有与推出属性不相容的属性，无论甲、乙对象之间有多少相同属性，结论也不能成立。例如：地球与月球相类比，都有自转、公转的特性，都有丰富的矿藏和无机元素。地球上有高等生物，就不能推出月球上也有高等生物。因为月球上没有水、空气稀薄、昼夜温差大、白天1000C,晚上-1600C。这些属性与高等生物生存的条件都是不相容的。4.类比方法的局限性。结论具有较大的或然性。因为客观事物之间既有相似的一面，也有差异的一面，相似性是类比方法的客观基础，而差异点则对类比方法起限制作用。如果我们得出来的结论正好是它们二者的差异性时，结论必然是错误的。因此，在使用类比方法的，一定要注意同其它方法相结合；同时，类比的结论是否正确，还要接受科学观察和实验的检验。二、归纳与演释方法（一）归纳法归纳法是通过对大量个别事实的考察，从而概括出一般原理的一种逻辑推理方法。它是从个别到一般的一个逻辑推理过程。根据归纳推理是否考察了某类事物的全部对象，我们把归纳分为完全归纳法和不完全归纳法。1.完全归纳法是通过考察某类事物的每一个对象（即全部对象）具有（或不具有）某种属性，从而推出某类事物具有（或不具有）某种属性的一般性原理的结论。例如：圆是二次曲线椭圆是二次曲线双曲线是二次曲线抛物线是二次曲线圆、椭圆、双曲线、抛物线是圆锥曲线的全部∴所有圆锥曲线都是二次曲线完全归纳法的特点：完全归纳法的结论没有超出前提所断定的范围，因而结论是必然的、可靠的，但它并没有提供新知识。同时，在自然界中的一类事物的对象是无限多，或者数量有限但是相当大，或者客观上不允许你去考察所有对象，因此，在实际科研活动中完全归纳法是很少运用的，主要运用不完全归纳法。2.不完全归纳法是通过考察某类事物的部分对象具有（或不具有）某种属性，从而得出该类事物的所有对象具有（或不具有）某种属性的一般性原理的结论。例如：肺结核病人有低烧、盗汗的症状；淋巴结核病人有低烧、盗汗的症状；骨结核病人有低烧、盗汗的症状；肾结核病人有低烧、盗汗的症状；腹腔结核病人有低烧、盗汗的症状；∴凡患结核菌感染的所有患者都有低烧、盗汗的症状。（因为还有肠结核未统计，更何况我们不可能对所有结核病人进行考察）。根据是否找到了事物现象之间内在的因果联系，我们又把不完全归纳分为简单枚举法和科学归纳法。①简单枚举法：简单枚举法是通过考察某类事物的部分对象具有（或不具有）某种属性，根据所考察过的对象中并没有遇到与这种属性相矛盾的情况，从而作出关于该类事物具有（或不具有）某种属性的一般性知识的结论。公式是：S1有P属性S2有P属性S3有P属性┋Sn有P属性（S1、S2、S3……Sn是S类事物中的部分对象，在这部分对象中未发现与P属性相反的事实）∴所有S有P属性。例1：德国业余天文学家施瓦布，在19世纪中叶，根据他对太阳的长期观察，发现太阳是一个自行变化的星球，每隔11年左右，就有一次大的活动期，太阳黑子明显增多。然后活动降低到最少量，11年后活动再升到最大量。后来天文观察证明：施瓦布的发现是正确的，太阳确是每隔11年左右就有一次大的活动期，至今没有出现过相反的事例。象最近的1947、1958、1969、1980、1990、2001年几次，都发现太阳黑子增多，活动加强，对地球的气候等有明显影响。这是用简单枚举法得出来的结论，反映了太阳运动现象的规律性，但到底其内在的因果联系是什么并未探讨出来。例2：中医学中的组织器官相关开窍学提出的“肾开窍于耳，肝开窍于目，心开窍于舌”等等都是由简单枚举法得出来的。例3：“瑞雪兆丰年”、“鸡不入笼有大雨”、“泥鳅跳水来风暴”、“冬旱夏淋”、“夏热冬寒”等等都是劳动人民长期在实践中根据经验而总结出来的。所以，利用简单枚举法得出来的结论，如果在实践中发现有一个相反的事例，就要修改或否定原来的结论。例4：过去经过反复考察，几百年人们都认为“所有天鹅都是白色的”，但后来人们经过对澳大利亚的考察，却发现了黑天鹅存在的事实。所以原来结论就被推翻。例5:人们过去长期观察金属都沉于水底,于是就得出：“所有金属都沉于水底”。但后果却发现了轻于水的金属锡。所以这个结论就被推翻。例6：以前相当长的时间内，动物学家都相信“鱼是用鳃呼吸”和“所有的哺乳动物都是胎生的”。但后来人们在南美洲发现了用肺呼吸的肺鱼；在澳大利亚发现了鸭嘴兽，它是哺乳类动物，但不是胎生的，而是卵生的，于是这两个结论都被推翻。简单举例法的特点：结论具有一定的或然性，其结论缺乏科学论证，没有找到事物现象之间的内在的因果联系。所以，在实践中，一旦发现有与原结论相反的事实，就应考虑修改或否定原结论。简单枚举法也可称之为“经验法”。②科学归纳法科学归纳法是通过考察某类事物的部分对象，分析并找出这些对象只所以具有某种属性的原因，以研究对象内部的因果联系作根据，从而作出关于某类事物的全部对象都具有某种属性的一般性知识的结论。公式是：S1有P属性S2有P属性┋Sn有P属性（S1、S2……Sn是S类事物中的部分对象，而S类事物与P属性之间存在着因果必然联系）。∴所有S有P属性。例1：铁受热体积膨胀；铜受热体积膨胀；铝受热体积膨胀；锡受热体积膨胀；铁、铜、铝、锡是金属部分对象，受热后分子凝聚力减弱，分子运动加快，分子彼此间距离增大，因而引起体积膨胀。∴所有金属受热体积膨胀。例2：高温高压可以杀死葡萄球菌；高温高压可以杀死沙门氏菌；高温高压可以杀死杆菌高温高压可以杀死霉菌高温高压可以杀死嗜盐菌葡萄球菌、沙门氏菌、杆菌、霉菌、嗜盐菌是所有菌类的部分对象，经高压高温后均可被杀死，其原因是：通过高温高压后，细菌中的蛋白质结构会发生热凝变，从而使细菌内部蛋白质结构受到破坏，导致细菌死亡。∴高温高压可以杀死所有细菌。由此可知：科学归纳法的特点是：找出了事物现象之间的内在的因果联系，结论超出了前提所断定的范围。但结论是必然的，在科研中被广泛使用。一般来说，对于某一类事物的认识先是从简单枚举法开始的，它是形成科学假说的基础，也是进行科学归纳法的先决条件，一个认识过程，只有先发现其现象规律后，才有可能从其现象规律后面去寻找内在的本质和规律。在科学归纳法中，为了探索事物现象之间的因果关系，常用的逻辑方法有如下五种——求同法、求异法、求同求异法、共变法、剩余法。这五种方法也叫“穆勒五法”。其公式为：场合（事例）情况现象①A