科学方法探讨

选填,简要介绍文档的主要内容,方便文档被更多人浏览和下载。

科学方法探讨

科学的定义及学科分类

新韦伯斯特词典对科学的定义是：Knowledge or a system of knowledge covering general truths or the operation of general laws especially as obtained and tested through scientific method 或者such knowledge or such a system of knowledge concerned with the physical world and its phenomena，现代汉语词典则将其定义为“反映自然、社会、思维等的客观规律的分科的知识体系”。

汉语“科学”一词初由近代日本学界使用，对应英文中的science及其它欧洲语言中的相应词汇，欧洲语言中该词来源于拉丁文scientia，意为“知识”、“学问”，在近代侧重关于自然的学问，而自明代时中国则称之为格致，即格物致知，以表示研究自然之物所得的学问。近代出版的许多科学书籍多冠以“格致”或“格物”之名。《大学》里说，“致知在格物，物格而后知至。”朱子注为，“推极吾之知识，欲其所知无不尽”，“穷至事物之理，欲其极处无不到也”。

科学按研究对象的不同可分为自然科学、社会科学、形式科学。形式科学是指主要研究对象为抽象形态的科学，如逻辑、数学、计算理论、信息论、统计学等，形式科学是其他学科重要的研究工具。哥白尼在《天体运行论》开篇就说，“不懂几何者禁止入内。”广义的社会科学，是人文学科和社会科学的统称，是以科学的方法，研究人类社会的种种现象，主要包括政治学、经济学、管理学、法学、社会学、心理学、教育学、伦理学、文学、美学、艺术学、逻辑学、语言学、史学、军事学、人类学、考古学、民俗学、新闻学、传播学等。自然科学是研究无机自然界和包括人的生物属性在内的有机自然界的事物和现象的科学，主要包括天文学、物理学、化学、地球科学、生物学等。而工程学则是一门应用学科，是运用科学和技术的原理来解决人类问题。工程师利用科学家发现的知识，制造对人类有用的物体或工具。

选填,简要介绍文档的主要内容,方便文档被更多人浏览和下载。

随着现代科学的迅速发展，科学的学科分类越来越细，新的学科也不断产生。另一方面，两个或多个学科相互合作，在同一个目标下进行学术活动，产生了很多新的交叉学科。例如，量子信息处理综合了量子物理及计算机科学，而生物信息学则把分子生物学引入了计算机科学领域。现代人类社会所面临的不少棘手问题如艾滋病、全球变暖以及生物多样性的遗失等，只有通过发展多个学科的交叉协作才能更好地解决。

科学方法

选填,简要介绍文档的主要内容,方便文档被更多人浏览和下载。

科学方法是进行科学研究，描述科学调查，根据证据获得新知识的模式。它包含这样一个循环往复的过程（如图所示）：观察自然现象并提出问题，做出科学假说，设计实验及预测实验结果，进行实验验证，收集实验数据，分析及解释数据，确认假设进而形成科学理论或者推翻、修正假设，重新实验。科学方法具备两个不可或缺的特征：严密的逻辑原则和严格的实验原则。爱因斯坦说过，西方近代科学的发展是以两个伟大成就为基础的：一是以欧几里得几何学为代表的希腊哲学家发明的形式逻辑体系，二是文艺复兴时期证实的通过系统的实验有可能找出因果关系的重要结论。

科学方法不仅被广泛应用于各个科学领域的研究中，而且在我们解决日常生活的细小问题中也得到体现。例如，当你晚上看电视，家里的灯突然熄灭了。为了解决这个问题，你必须找出原因。故你提出一个假设：因短路而跳闸。但当你检查电闸的时候，发现并没有跳闸，于是你推翻了这个假设。 然后提出新的假设：这个地区的供电系统发生故障。如果这个假设成立，就会推出邻近的住宅也没有电这个结论。为了印证这个假设，你就去查看一下。如果邻近的住宅和街道都漆黑一片，就支持了上述的假设；反之，如果邻近的住宅和街道灯光如常，就推翻了上述的假设。

科学方法似乎毫无趣味、很难理解，但是它比科学上的发现要重要得多。国际科普理论学者认为，科学方法是科学素养中最重要的内容，公众理解科学，最重要的就是要理解科学方法并应用这些科学方法解决自己生活和工作中的各种问题，在现实生活中，一些人的盲从与偏执行为，也与缺乏科学方法有关。特别是在我们缺乏理性基础的国度更应该强调科学方法。

归纳与演绎

科学方法中的逻辑推理包括两种方式：归纳推理与演绎推理。演绎法是从普遍性结论或一般性事理推导出个别性结论的论证方法。演绎推理的主要形式是三段论，即大前提、小前提和结论。大前提是一般事理；小前提是论证的个别事物；

选填,简要介绍文档的主要内容,方便文档被更多人浏览和下载。

结论就是论点。比如，金属都遇热膨胀，铜是一种金属，所以铜会遇热膨胀。在科学的研究中演绎法多用于Hypothetical deduction，即在提出假设之后，再由该假设演绎其结果，然后由试验来证实或否决之。

归纳法是将特殊结论上升为一般结论的方法，是论证的前提支持结论，但不确保结论的推理过程。它基于对特殊的代表(token)的有限观察，把性质或关系归结到类型；或基于对反复再现的现象的模式(pattern)的有限观察，用公式表达规律。比如，试验发现金属A、B、C、D遇热膨胀，然后得出所有金属遇热膨胀的结论。归纳法分完全归纳法和不完全归纳法，归纳法应用有限，因为对绝大多数事物，可观察的现象往往都是无穷的。所以实用的归纳法必然是不完全归纳法，其又分两种即简单枚举法和科学归纳法。所谓科学归纳法又叫排除式归纳法，这种归纳法不一定要增加原始陈述，而是排除那些可应用于特定事例的可能假说。十九世纪英国逻辑学家穆勒对归纳法做了一次系统的阐述，提出了著名的探索因果联系的归纳方法──穆勒五法，即契合法、差异法、契合差异并用法、共变法、剩余法五种。

证伪法

因为在归纳推理中，再多的例证也无法确保一个理论的真实。所以波普尔（Karl Popper）提出了著名的证伪主义理论（Falsification），即在对经典的观测-归纳法的批判中，提出从实验中证伪的评判标准。比如，再多的白羊也不能证明所有的羊都是白的， 而只要一只黑羊就能证明所有的羊都是白的这个理论是错误的。这种真不能被证明，只有伪可以被证明的“真伪不对称性”，是波普尔哲学思想的核心。

证伪主义可以避免对某种理论的固守和教条。因为所有的科学都只是一种猜测和假说，它们不会被最终证实，但却会被随时证伪。证伪法应用在科学研究中就是试错法。人们应该大胆地提出假说和猜测，然后去寻找和这一假说不符合的事例。根据事例对假说进行修正，不断重复这一过程，乃至将最初的假说全盘否定。

选填,简要介绍文档的主要内容,方便文档被更多人浏览和下载。

证伪法的这一科学研究过程可以用公式表示为：P1->TS->EE->P2，对于问题1，人们提出假说尝试解决(tentative solution)它。然后通过证伪来消除错误(error elimination)，进而产生新的问题2。随着问题的深入，对问题作尝试解决的理论的正确性也就越来越高。证伪法对理论的修改和完善是没有止境的，证伪法的结果只能是一个较好的假说，但不是最好的假说。最好的假说是终极真理的代名词，和证伪主义的科学精神相悖。

科学范式与范式转移（paradigm shift）

范式的概念和理论由美国著名科学哲学家托马斯·库恩(Thomas Kuhn) 提出，它是指常规科学所赖以运作的理论基础和实践规范，是从事某一科学的研究者群体所共同接受的一组假说、理论、准则和方法的总和。而范式转移就是概念传统在解释中的激进改变，科学因此也对某一知识和活动领域采取全新的和变化了的视角，这也就是人们通常所说的“科学革命”。 通常，范式转移是一个由某一特别事件引发的过程。所谓特别事件是指在现有范式中被证明是反常(anomalous)事件的增加，为了纠正问题，决策者需要改变工具设定，并尝试新的政策工具。如果这些努力不能奏效，就会出现政策失败(policy failure)，进而打击旧的范式，促使人们去寻找新的范式，进行修正政策的试验过程。

古希腊哲学家亚里士多德开创了许多 有关物理学本质的理论。他认为地心是宇宙的中心，以太普遍存在于宇宙空间中，行星沿正圆形轨道运行等等。这些理论的权威性延续了近两千年。1543年哥白尼发表了《天体运行论》，提出了著名的日心说。1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的实验，从此推翻了亚里士多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论。他还使用自己发明的望远镜，观察到月球表面并不是完全平整的，而是布满了陨石坑以及山脉，这与亚里士多德月球是永恒的绝对的平整的观点也产生了冲突。1686年底，牛顿写成划时代的伟大著作《自然哲学的数学原理》一书，开创了自然科学史上的伟大纪元，成为物理学至高无上的金

选填,简要介绍文档的主要内容,方便文档被更多人浏览和下载。

科玉律，也是物理学史上的第一次范式转移。1900年，普朗克提出辐射量子假说，爱因斯坦于1905年创立了狭义相对论，否定了作为牛顿力学理论基础的绝对空间和绝对时间概念，否定了作为一切电磁现象和光学现象载体的“以太”的存在,德布罗意于1923年提出微观粒子具有波粒二象性的假说，海森伯于1927年发现了量子力学的“测不准原理”,揭示了一个粒子的位置和动量（或能量和时间）不能同时准确地加以测量。爱因斯坦相对论和量子力学的诞生，宣告了牛顿力学绝对真理性的破灭，牛顿范式的一统权威也因此而成为过去。

地理学上的板块漂移学说、生物学的进化论等都是范式转移的例子，而范式转移不仅表现在自然科学的发展中，在心理学、社会学、文化、艺术等社会、人类科学，甚至在形式科学中也都有广泛的应用。

科学精神与中国文化

科学精神（Scientific spirit）与科学方法（Scientific method）是两个不同的概念。一个人有了科学精神，才会去寻求科学的方法解决问题。科学精神是一个内涵极其丰富的概念，其中包含了重要的人文价值。一般来说，科学精神包括理性精神、实证精神、批判精神、创新精神、探索精神、奉献精神等。

《中庸》里说，“博学之，审问之，慎思之，明辨之，笃行之”，这其实就是科学精神的很好的概括。古代中国也产生了许多伟大的科学成就，如四大发明、祖冲之的数学圆周率、张衡的地动仪等等。但总体而言，中国文化存在着科学精神的缺失，也因此导致了近代中国的落后和严重的民族危机。而且，这种科学精神的缺失在当代中国社会依然存在。

首先，专制的文化是抑制科学精神生长的根源。在先秦时期的诸子百家中，除少数学派以外，大都是轻视科学，鄙视技术的，“形而上者谓之道，形而下者谓之器”。儒家更视科学技术为“奇技淫巧”。汉代董仲舒“罢黜百家，独尊儒术”，消除了学术争鸣的气氛，形成了单一的思想模式。明之后的“程朱理学”及“八

选填,简要介绍文档的主要内容,方便文档被更多人浏览和下载。

股文”的考试制度，将大批知识分子引入了潜心古籍，埋头于注疏、考据，钻研儒家经典的死胡同，使得学术界走上脱离生产，脱离实际，脱离对自然界的研究和厚古薄今的歧途。在这种完全排斥科学技术的文化氛围之中，科学精神根本就没有存在的土壤。

其次，近代中国陷入民族危亡的严重危机，掀起了学习、模仿西方列强的科学技术的热潮。但是，“中学为体，西学为用”，中国社会对西方科学的推崇，仅仅是它的技术层面，是看中了它的功利性，洋务派提出的“自强新政”，首先就是要在军事技术上西方化。而理性思维与实证原则的科学精神传统则被忽视。人们不是将科学作为一个完整的体系来对待，而是只将它作为一种改造社会的万能工具。

“科学技术是第一生产力”依然是当代中国社会的一个响亮的口号，科学为社会经济发展服务，是中国社会实现富强的重要工具，我们仍然看重的是科学的经济价值。因此，科学的发展虽然得到了重视，但这种重视往往还是急功近利的，那些能很快带来产值和经济利益的项目得到关注，而基础科学和理论科学的研究常常被社会和大众忽视。

另外，我国的教育体系仍然存在着严重的问题，学生普遍缺乏批判性思维和创造性思维能力。应试化的考试评估手段，束缚了青年人主动性、创新性的发挥。大众的教育理念也常常是功利化的，“培养成功人士”成为教育的热门口号。学校的科学教育过分注重于知识的灌输，忽视科学精神、科学方法的培养，统一的教育管理模式也抑制了学校的自主创新，限制了科学教育内容、方法与目标的多样性和灵活性。

对科学主义的批判

科学主义，也称唯科学主义，英文是scientism。索雷把科学主义定义为：“一种关于科学（特别是关于自然科学）的信念，它认为科学是人类知识中最有价值

选填,简要介绍文档的主要内容,方便文档被更多人浏览和下载。

的部分，之所以最有价值是因为它最权威、最严肃和对人类最有益。” 科学主义认为科学知识和技术是万能的，视自然科学为哲学的标准，把自然科学的方法论和研究成果简单地推论到社会生活中来。

现代西方科学技术的发展，极大地发展了人类社会的物质文明，给人们的生活带来空前的舒适与便捷，但科学发展的这把“双刃剑”也造成了人类社会的深刻危机。人类滥用科技去改造自然和人类社会，从而造成对自然的严重破坏，对人类社会的可持续发展造成威胁。全球变暖、环境恶化，人类现有的核武器足以毁灭地球文明几十次。进化论等科学的发展对宗教形成事实上的挑战，人类在自然面前没有了敬畏之心，很多人因信仰缺失而陷入盲目的物质崇拜，生活也并没有因科学进步而更幸福。

科技的发展对地球上的其他生命更是一场灾难，据联合国有关报告显示，自工业革命开始，全球已进入最大规模的物种灭绝时代。与地球史上前五次因自然灾害而导致的大灭绝所不同的是，人类在这场过早到来的第六次危机里扮演了举足轻重的角色——人类因其自身的活动，把其他物种的自然灭绝速度提高了大约1000倍。

科学主义造成的生态危机、发展危机、信仰危机，在中国社会表现得尤其严重。唯物主义的科学主义、技术决定论的观点盛行，科学主义造就了物质主义、拜金主义，信仰缺失、道德沦丧成为社会问题。九十年前的五四运动，先贤们就在中国打出了 “德先生”和“赛先生”的两面旗帜，九十年后的今天，“赛先生”虽然来了，真正的科学精神却仍然缺失，而“德先生”代表的民主理念却被遗忘，科学发展没有了民主制度的制约和支持，就使得各种危机表现得愈加严重。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1tli.html