第七讲 科学抽象与科学思维
第四章 科学抽象和科学思维
四.科学抽象的成果。
3.思想模型。
思想模型是人们为便于对客观事物进行 研究而建立的一种对原型高度抽象化的思想 客体。 思想模型定义中包含了四个要素： 以科学研究为目的，以原型为基础和依据， 以科学抽象为手段，以思想客体为产物。
四.科学抽象的成果。
► 思想模型在科学研究中的应用非常广泛。
四.类比方法。
► 类比是从已知跳跃到未知的有效的推理方法，
但也是或然性推理方法。
► 类比推理的思维过程，其基本环节是联想和
比较。联想是非逻辑方法，比较是逻辑方法。
► 类比结论的可靠程度，取决于相同或相似属
性与推出属性间的相关程度。
四.类比方法。
► 类比推理的客观基础是事物之间的相似性和
差异性。
卢瑟福
一.形象思维。
1.形象思维及其特点。
⑴形象思维是人们利用所获得的有关事 物的经验表象，在思维中形成视觉形象，以 反映客观事物的思维活动形式。
一.形象思维。
“盖天说”
天圆如张盖 地方如棋局
一.形象思维。
⑵形象思维的特点：
①直观性强。 ②概括性强。 ③使用方便。
左撇子更富于形象思维
一.形象思维。
统计推理是或然性推理的精确化形式。
二.归纳和演绎。
2.演绎方法。
演绎是通过一般认识个别的思维方法。 它是以一般原理为前提推出关于个别事物结 论的逻辑思维方法。 演绎推理是前提与结论之间有蕴含关系 的必然性推理。
二.归纳和演绎。
► 演绎推理最常用的是三段论式。
三段论推理是由两个包含着一共同项的直 言判断作出的推理。 其中包含着共同项的第一个直言判断叫大 前提，第二个直言判断叫小前提，推出的新的 直言判断叫结论。 结论中的主项称为小项（用P来表示）， 谓项称为大项（用S来表示），结论中没有但 两个前提共有的项称为中项（用M来表示）。
第七讲 科学抽象与科学思维
A 有a , b ,且a与 b有对称性 B 有a , 则 B 可能有b ,且a与 b有对称性
狄拉克：磁单极子假说； 协变关系类比
A 有a , b , c 且有协变关系f(a ,b ,c) B 有a , b , c 则 B 可能有协变关系f(a ,b ,c)
万有引力定律——库仑定律；安培定律（平方反比）
A’
V O’
B’
A
O
B
同时性的相对性
a f=ma
惯性质量和引力质量的等效性
（3）理想实验的作用 对旧的概念、理论提出质疑
伽利略反驳亚里士多德
提出新的概念和思想
“同时性的相对性”
对实际中的实验有更深刻的认识
“斜面实验” ；“双生子佯谬”
二、科学思维的逻辑方法
形式逻辑思维 静态思维（相对静止和质的稳定性） 基本规律：同一律、不矛盾律、排中律
力学：质点运动——最小作用量原理（莫泊丢原理） 物质（粒子）的波动性？ 实物粒子——波粒二象性？ 物质波假说，1924（爱因斯坦的评价）
潜在中介物：假定有把类比对象统一起来的普遍定律 已知的“特殊”—[假定的“一般”]—未知的“特殊” 波的粒子性—[任何物质均有波粒二象性]—粒子的波动性
（2）类比的类型
古今之成大事业、大学问者，必经过三 种之境界:“昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽 天涯路”，此第一境也。“衣带渐宽终不悔， 为伊三境也。
王国维《人间词话》
（1）创造性思维的形式
第一种形态：以非逻辑思维形式——想象、直觉、 灵感等为主的创造性思维
第七章 科学抽象与科学思维
本章主要内容
科学抽象 逻辑方法 非逻辑方法 创造性思维
一、科学抽象
科学抽象与科学思维
在日常生活中的应用
科学抽象
在日常生活中，我们经常运用科学抽象来理解和处理问题。例如，在健康方面，我们通 过抽象出食物的营养成分来选择更健康的食物；在工作中，我们通过抽象出任务的优先
级来更有效地安排时间和资源。
科学思维
科学思维在日常生活中也随处可见。我们运用科学思维来评估信息的可靠性和真实性， 判断事物的因果关系和逻辑关系。科学思维还有助于我们解决问题、做出决策和评估风 险。例如，在解决家庭问题时，我们运用科学思维分析问题的原因和可能的解决方案；
04
科学抽象与科学思维的实 际应用
在科学研究中的应用
科学抽象
在科学研究过程中，科学抽象是必不可少的步骤。它帮助研究者从复杂的现象中提取出本质特征，从而更好地理 解和解释这些现象。例如，在生物学研究中，科学家通过抽象出生物体的共同特征，建立了生物分类系统。
科学思维
科学思维是科学研究的核心。它要求研究者以实证的态度，通过观察、实验和分析来检验假设和理论。科学思维 有助于研究者发现新现象、提出新理论，推动科学知识的进步。例如，爱因斯坦运用科学思维提出了相对论，改 变了人们对时间和空间的认识。
抽象概括法
通过抽象和概括揭示事物的本质属性和内在 联系，形成对事物的深刻认识。
03
科学抽象与科学思维的关 系
科学抽象在科学思维中的作用
1 2
简化复杂现象
通过科学抽象，将复杂现象简化为易于理解和研 究的模型，有助于科学家更好地把握事物的本质。
揭示内在规律
通过科学抽象，能够深入挖掘事物的内在规律和 机制，为科学理论的形成提供有力支撑。
在科技发展中的应用
科学抽象
在科技发展中，科学抽象同样发挥着重要作用。通过抽象出技术的核心原理和机制，工程师和技术人 员能够更好地理解和改进技术。例如，在计算机科学中，科学家通过抽象出计算的基本原理，推动了 计算机技术的发展。
科学研究的方法
（一）逻辑思维的主要方法
1、归纳方法与演绎方法
2、分析方法与综合方法 3、类比方法
什么归纳？
归纳（推理）是由 个别或特殊知识的前提 推出一般性知识结论的 推理。其前提是关于个 别或特殊性知识的已知 判断，结论则是由前提 推出的关于一般性知识 的新判断。
弗兰西斯．培根
一、科学抽象
2．科学抽象 的一般进程
思维中的具体
抽象规定 感性具体
抽象上升到具体的过程
一、科学抽象
３．科学抽象的原则 第一，上升起点的简单性 第二，上升过程的层次性
第三，上升结果的具体性
一、科学抽象
４、科学抽象的基本特点
第一，抽象是科学活动的本质和根本特征。从科 学的性质看，从当代科学的特征看。 第二，抽象比经验更真实、更深刻。孟德尔与遗 传学。分子生物学。
归纳推理举例： 牵牛花是在黎明４时左右开放，野蔷薇 是在黎明５时开放，龙葵花是在清晨６时左 右开放，芍药花是在清晨７时左右开放，鹅 掌花是在中午开放，万寿菊是在下午３时左 右开放。我们观察了许多花，发现它们各自 开放的时间虽不同，但每一种都有自己的固 定开放时间，于是作出结论：各种花都有固 定的开放时间。
提高简单枚举法正确性的途径
第一，广泛搜集事实，增加枚举数量， 防止以偏盖全。例如“守株待兔” 第二，对于所得结论要反复检验和严格 论证。例如早在19世纪30－40年代德国化学 家莫尔、医生迈尔以及赫而姆霍茨都提到能 量守恒定律，但是没有被科学界承认，因为 实验根据不足。直到英国的焦尔反复的物理 实验，并准确测定热功当量，科学界才把能 量转化及守恒定律作为热力学第一定律。
土星、木星、天王星、海王星都是以椭圆轨 道公转，而太阳系只有八大行星； 所以，所有太阳系的大行星都是以椭圆轨道 公转的。
科学方法论(科学抽象和科学思维)
自然辩证法（科学技术哲学）——方法论（科学抽象和科学思维）第三章科学抽象与科学思维我们通过科学实践所获得的科学事实只是科学认识的基础，有待于上升为理论认识。
上升的方法就是科学抽象。
而科学抽象的成果常常表现为：概念、符号和思想模型，需要由不同的思维形式加以运用，进行深入的认知活动，从而把握客体的本质。
思维这种认知活动和认识形式有多种多样，主要有逻辑思维、形象思维和直觉思维。
第一节科学抽象一．科学抽象的规定即在思维中对同类事物祛除其现象的、次要的方面，抽取其共同的、主要的方面，从而做到从个别把握一般，从现象到达本质的认知过程和思维方法。
科学抽象是科学认识从感性阶段向理性阶段飞跃的决定性环节。
二．科学抽象的过程1．完整的科学抽象思维过程包括：感性的具体抽象的规定思维的具体。
2．科学概念的制作：感性的具体指科学事实；抽象的规定指概念（或模型）的各个要素；思维的具体指这些要素辩证综合所形成的完整概念（或思想模型）。
3．科学理论的制作：感性的具体是科学事实，抽象的规定是未经综合的概念、经验规律（如开普勒三定律）、科学假说等；思维的具体是指经过辩证综合的、完整的科学理论体系。
4．科学抽象的成果：包括科学概念、科学符号、思想模型等狭义形态，也包括科学判断、科学假说和理论等广义形态。
三．科学概念1．科学概念的特征：a．一般概念特征：思维结构的基本单元，是认识之网的扭结。
有概念的外延和内涵两个方面的规定。
外延：概念所涉及的类的总和。
内涵：概念中所包含的思考的属性、关系和本质特征的总和。
b．科学概念：是科学认识中反映事物本质属性的思维形式。
科学思维的“细胞”，科学思维结构的基本单位。
科学是通过概念和概念之间的关系来反映事物的本质和规律性的。
c．科学概念的主要特征：可确定性；可检验性；可变动性。
2．概念抽象法，其要点：a．抽取共同点：本质都是通过共同点表现出来的。
抽取的方法是分析、比较。
b．限定思路，缩小目标，深入思考：着重分析共同点中主要的东西。
自然辩证法4.科学抽象与科学思维
科学抽象与科学思维1.科学抽象1.1科学抽象及其一般过程1）对科学抽象的规定科学抽象——研究者在对科学事实的感性材料加以比较分类的基础上，抽取同类事物的共性，以了解事物本质的思维方法2）抽象有正误之分错误的抽象是人们对事物的自然认识的不深刻造成的要达成科学的抽象，根本在于充分占有事实的基础上，去掉事物的非本质的、表面的、不可靠的、偶然的东西，抽取事物的本质的、内在的、必然的东西，揭示出客观对象的本质和规律（钻木取火）1.2科学抽象的一般过程19世纪电磁学的进展1820 奥斯特电流的磁效应现象1831 法拉第磁铁与导线做相对运动时，导线中有电流产生麦克斯韦进行了科学抽象，提出一切变化的磁场会产生电场，而一切变化的电场也会产生磁场具体——抽象——具体感性的具体：人们在感性经验中，关于客观事物生动而又具体的形象（光的明暗，颜色的认识）抽象的规定：人们用抽象方法获得的关于事物某一方面本质的认识。
事物有多方面的规定性，因此需要对事物的各种因素进行分析，去掉次要的，非本质的因素，抽象出主要的，本质的因素，并通过概念、判断加以规定，获得对事物的某一方面本质的认识（光的微粒说）1.3科学抽象的作用1）帮助人们撇开次要过程、干扰因素和无关的内容，使人们的认识真实化2）帮助人们撇开事物外部的非本质联系，达到对事物的规律性的认识3）帮助人们综合事物各种属性和关系，从而把事物的本质作为一个整体完整地抽象出来4）帮助人们区分基础的和派生的东西，深化对事物的认识1.4科学抽象的成果1）什么是科学概念科学概念的规定——表达事物本质关系，基本关系的基本单元，形成科学理论并进行逻辑推论的基础，科学思维的细胞2）科学概念的特征概念的内涵和外延是辩证统一的波恩建议用“可确定性”表达科学思维的基本法则——可确定性爱因斯坦主张物理学中任何概念的“生存权”，在于它同物理事件（实验）是否有清晰的和单一而无歧义的联系——可检验性科学概念常常是科学研究主体借助于猜想和假设来建构的——可变动性3）科学符号科学符号——对科学认识成果进行简约浓缩、记载存储、交流传播的基本工具，也是科学思维的基本工具自然语言系统——在特定地域和历史条件下自然形成，具有多义性和歧义性人工语言系统——科学的各个学科中用以表达严格的科学概念、定义、定理、定律、理论等的工具4）思想模型思想模型——客观原型以抽象的形式在思想中再现的思想客体特点：不仅具有自然物质系统相应的层次性、结构性和功能，也随着物质系统的变化而变化5）思想模型的功能解释——思想模型作为现实原型的样本判据——建立在科学实践的基础上预见——对客体绝对纯化后的产物，可以超越现有条件2.科学思维的逻辑方法2.1逻辑思维的形态及特点1）逻辑思维包括形式逻辑和数理逻辑（符号逻辑）2）形式逻辑的基本规律同一律——通常表述为A 是A 。
7 科学抽象与科学思维
（4）隐喻类比 （做思想工作讲道理时常用 ，例如个人与集体比作水滴与大海）
33
类比的作用
最富于创造性的一种逻辑推理方法，应用范围最广。 康德：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类 比这个方法往往能指引我们前进。” （1）科学发现上的创造作用；（电路电流与热传导的 对比，提出欧姆定律；库仑定律与万有引力定律；） （2）技术应用上的先导作用；（例如，水利模型） （3）经济发展思考中的战略作用；（国家或地区战略 对比，历史同期比较） （4）思想交流中的启发诱导作用。（隐喻类比 ）
思想模型的认识功能
a.解释功能； b.判据功能；
c.预见功能。
理想实验
理想实验是运用理想模型在思想中塑造 理想过程，并进行严密的逻辑推理的一 种思维方式。 例如，惯性定律就是伽利略在斜面实 验的基础上，运用理想实验获得的成果。
二、科学假说
定义
假说的来源
假说的特征 对假说的检验
– 判决性实验
类比
31
（４）类比方法
根据两类对象之间在某些方面的类似或 相同，从而推断它们在其他方面也可能 类似或相同的一种逻辑思维方法。 A有a、b、c、d属性， B有a’、b’、c ’属性 则B可能有d’属性。
32
类比方法的类型：
（1）性质相似的类比（简单共存类比） （2）因果类比（例如，用反射定律解释声音 的回声，也可以解释光的反射。） （3）综合类比（例如，用数学模型模拟原型 ）
b.限制思路，深入抽取本质。 c.理想地复现对象。（在处理有丰富内涵 的概念时，要对概念的要素进行辩证综 合，或者进一步理想化，做到理想地复 现对象。如牛顿创造的“质点”概念。）
(2)科学符号
符号就是对象的人工指称物。 罗素： “如果A引起关于B的‘观念’，A 正是B的符号”。 从认识论观点看，符号是一定的可感知的 物质对象，它在贮存、传递另一对象的 信息方面充当另一对象的代替物。 符号是物质形式与含义（授义）的统一， 其含义是人们在社会实践中赋予的。
第七讲科学抽象与科学思维
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6、分析和综合
❖ 什么是分析？是把整体分解为部分、把复杂 的事物分解为简பைடு நூலகம்要素加以研究的一种思维 方法。
❖ 第三、归纳法常把事物及其属性看成是既成的事实，作静态 的分析，归纳的结论一般是过去的事例，难以说明事物的发 展和未来。
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演绎的局限性
❖ 第一、演绎的结论是否正确，要依赖于演绎中的前提，包括 前提本身是否正确，大前提是否适用于小前提所指的特定对 象，大小前提之间是否存在恰当的蕴涵关系等。
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1、形象思维的特点及其方法论意义
❖ 形象思维是在形象地反映客体的具体形状或 姿态的感性认识基础上，通过意象、联想和 想像来揭示对象的本质及其规律的思维形式。
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形象思维在科学技术发展中的方法论意 义
❖ 第一、可以直观形象地揭示对象的本质和规 律；
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科学抽象的一般过程
❖ 第一个“具体”指的是感性具体。 ❖ 第一个“抽象”指的是分析的抽象 ❖ 第二个“抽象”指的是综合的抽象
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2、科学抽象的成果
❖ 第一、科学概念：是在科学认识中反映事物 本质属性的思维形式。它是科学思维的“细 胞”。
❖ （1）自然语言符号系统。 （2）人工语言符 号系统（科学语言系统）。人工语言符号系 统分两个阶段：第一阶段即“科学行话”阶 段。第二阶段即形式化语言。
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第七讲科学抽象与科学思维
自然界的一切事物都是现象和本质的统一，通过实践获得的科学事实只是科学认识的基础，它有待上升到理性认识。
一、科学抽象
1、科学抽象及其一般过程
科学抽象是在思维中对同类事物去除其现象的、次要的方面，抽取其共同的、主要的方面，从而做到从个别中把握一般，从现象中把握其本质的认知过程的思维方法。
完整的抽象过程包括思维的两次飞跃，即从感性的具体→抽象的规定→思维的具体。
科学抽象的一般过程
第一个“具体”指的是感性具体。
第一个“抽象”指的是分析的抽象
第二个“抽象”指的是综合的抽象
2、科学抽象的成果
第一、科学概念：是在科学认识中反映事物本质属性的思维形式。
它是科学思维的“细胞”。
（1）可确定性（2）可检验性（3）可变动性
科学概念如何制作？
主要是通过抽象法。
概念的抽象过程或抽象方法的要点是：（1）抽取共同点；（2）限制思路，深入抽取本质；（3）理想地复现对象。
第二、科学符号：什么是符号？从认识论观点看，符号是一定的可感知的物质对象，它在贮存、传递另一对象的信息方面充当另一对象的代替物。
表现形式有两种：
（1）自然语言符号系统。
（2）人工语言符号系统（科学语言系统）。
人工语言符号系统分两个阶段：第一阶段即“科学行话”阶段。
第二阶段即形式化语言。
第三、思想模型：是人们为了从事科学研究而建立的对原型高度抽象化了的思想客体或思想事物。
其特点：（1）流动性（2）互补性（3）条件性。
思想模型的认识功能是多方面的，主要表现在三个方面（1）解释功能；（2）判据功能；（3）预见功能。
二、科学思维的逻辑方法
逻辑思维是在感性认识的基础上，运用概念、判断、推理等形式对客观世界的间接的、概括的反映过程，是科学思维的一种最普遍、最基本的类型。
1、比较
定义：是确定对象之间差异点和共同点的逻辑方法。
作用
（1）可以对客观事物进行定性的鉴别和定量的分析；
（2）可以揭示出不易直接观察到的运动和变化；
（3）可以追溯事物发展的历史渊源和确定事物发展的历史顺序；
（4）可以对理论研究的结论与观察实验的事实之间是否一致作出明确的判断。
2、分类
定义：根据对象的共同点和差异点，将对象区分为不同种类的逻辑方法。
分类规则：
第一、分类必须相应相称；
第二、分类必须根据同一个标准；
第三、分类必须按照一定的层次逐级进行。
3、类比
定义：根据两个或两类对象之间在某些方面的相似或相同而推出它们在其他方面也可能相似或相同的一种逻辑方法。
局限性：（1）类比的客观基础限制了类比结论的可靠性。
事物之间的同一性和差异性是类比推理的客观基础；同性提供了类比的根据，差异性则限制了类比的结论。
任何相似的两个对象之间，总有一定的差异性，根据相似属性进行推理时，推出的属性正好是它们的差异性，
类比的结论就会发生错误。
（2）类比的逻辑根据是不充分的。
4、归纳
1、什么是归纳？是从个别事实中概括出一般原理的一种逻辑方法。
2、MILL五法？
什么是公理化方法？是从少数不加定义的原始概念或少数不加证明的公理、公设出发，应用逻辑推理来建立科学理论体系的一种方法，这种方法从逻辑上来看，本质上属于演绎推理。
5、演绎
演绎：是从一般到个别的推理。
形式是三段论；
归纳的局限性
第一、通过归纳得到的结论只是一类事物的共性，不一定是本质，判明的原因也不一定是本质原因，归纳的结论往往是知其然而不知其所以然。
第二、常用的归纳法大量的是枚举归纳，而枚举归纳的结论是或然性的，不一定可靠。
因为它是从一部分对象的共有属性，推导出全部对象的共有属性，这是一种外推法，无法保证不出现反例。
第三、归纳法常把事物及其属性看成是既成的事实，作静态的分析，归纳的结论一般是过去的事例，难以说明事物的发展和未来。
演绎的局限性
第一、演绎的结论是否正确，要依赖于演绎中的前提，包括前提本身是否正确，大前提是否适用于小前提所指的特定对象，大小前提之间是否存在恰当的蕴涵关系等。
第二、演绎推理把一般作为出发点，立足于一般，因此，孤立地使用演绎法会产生两种后果，其一、结论不超出前提，知识普遍程度呈下降趋势；其二、重视共性，忽视个性，导致思想僵化。
而且使用演绎法比归纳法发现和纠正推理错误更难一些。
6、分析和综合
什么是分析？是把整体分解为部分、把复杂的事物分解为简
单要素加以研究的一种思维方法。
什么是综合？就是在思想中把对象的各个部分、各个方面和各种因素联结起来考虑的一种思维方法。
三、科学思维的非逻辑方法
随着科学思维的发展，人们才越来越清楚地认识形象思维、直觉思维在科学认识中的作用，并把它们与逻辑思维一起看作科学思维的三种基本类型。
1、形象思维的特点及其方法论意义
形象思维是在形象地反映客体的具体形状或姿态的感性认识基础上，通过意象、联想和想像来揭示对象的本质及其规律的思维形式。
形象思维在科学技术发展中的方法论意义
第一、可以直观形象地揭示对象的本质和规律；
第二、由于形象思维能将意象“随意地”再生和组合，因而能突破现实的局限，抓住主要矛盾，对研究对象进行极度的纯化和简化，有利于揭示对象的本质和规律；
第三、形象思维在技术领域有着更为突出的意义。
2、直觉思维的特点及其方法论意义
直觉，就是人脑对于突然出现在面前的新事物、新现象、新问题及其关系的一种迅速识别、敏锐而深入的洞察，是直接的本质理解和综合的整体判断。
直觉思维是指不受某种固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本质的一种思维形式。
直觉思维有时还伴随着被称为“灵感”的特殊心理体验和心理过程，它是认识主体的创造力突然达到超水平发挥的一种特定心理状态。
3、创造性思维方法的形式和特征
狭义的创造性思维大体分为两种形态：第一种形态：以非逻辑思维形式——想像、直觉和灵感等为主的创造性思维。
第二种形态：以逻辑思维为主的创造性思维。
在某种意义上说，
创造活动是逻辑思维和直觉思维的统一。
4、创造性思维的具体方法
第一、深究法：即遇事多问个为什么？
第二、逻辑法：就是按照逻辑关系，弄清概念，做出判断和分析，进行推理，从而发现和解决问题。
第三、反问法：就是从相反的角度提出问题，进行深入思考。
5、把握思维方向
第一、思维角度转换法
第二、发散思维法
第三、逆向思维法
第四、随机应变法。