自然辩证法教案 第八章 科学理论的发展

第八章科学理论的发展提纲8、教学要求认识科学理论发展的模式，理解科学理论的调整和更替，了解科学理论创新的思维过程与思维形式。

一、科学理论发展的模式关于科学理论的发展，规范的科学哲学先后提出过多种模式，它们反映了科学发展的不同观点。

科学逻辑的观点。

归纳—演绎模式认为，科学假说从经验事实中归纳得来，然后借助于演绎法推出预见，预见经受新的经验的检验：预见与新的经验如果不符合，则对假说进行修改；如果符合，则假说被证实。

这个模式的特点是强调归纳法与证实原则。

它认为，对相互竞争的、不同的假说，通过判决性实验，可以决定它们的命运。

科学进化的观点。

对归纳—演绎模式提出批评：第一，经验证实只是科学理论知识的量的积累，而科学理论知识的质的飞跃必须是经验证伪；第二，从经验事实到假说、从特殊到一般并没有逻辑通道，假说是“思维的自由创造”。

因此假说—演绎模式认为，科学始于问题，为回答问题提出假说，人们根据假说演绎出一系列的预见，再根据这些预见设计观察和实验方案并将其付诸经验检验，然后依据经验检验的结果来调整理论或假说。

科学理论的发展就是不断经受证伪检验的过程。

科学社会学的观点。

科学认识活动是由科学共同体进行的，在科学发展的社会史上可以分为几个时期：前范式时期，各种理论、观点、假说相互竞争，但没有一种在科学共同体中得到确认；常规科学时期，科学共同体在范式（已确立的科学理论）指导下不断积累知识的时期，常规研究是不断开拓与加深范式的内涵，为新观念、新理论的突破奠定基础；科学革命时期，出现了与范式所预期的不相符合的反常现象，当调整范式不能解决反常的问题时便出现科学危机，这时候原有的范式受到质疑，科学革命时期从此开始。

因此，科学的发展就是前科学→常规科学→科学革命如此循环往复的过程。

二、科学理论的调整与更替科学理论的发展是渐进与飞跃、继承与创新或常规科学与科学革命两种形式互为前提、交替出现的。

科学理论是一个有结构的系统的整体，它由“硬核”和“保护带”组成。

“硬核”是理论的基本假设，是理论的核心部分，不容反驳。

“保护带”由一些补助假设与初始条件组成，它可以适当调整或改动，以对付“反常”情况的挑战，保护“硬核”免受侵犯。

在渐进时期，科学理论的发展是已有理论的应用、深化和修改。

当出现原有理论不能解释的“反常”现象时，科学家往往是在原有理论的框架内作出调整，即提出新的辅助假设或改变初始条件。

在跃进时期，对“反常”现象出现相互竞争的不同理论，这时候就会导致理论的更替。

新的更成功的理论通过调整辅助性假设、确定初始条件，不仅能解释反常，而且能对经验事实做出更多的预言，并得到经验的证实，于是新理论就代替了旧的理论。

三、科学理论的创新科学理论创新的关键是提出新的问题，并由此提出新观念或新假说，这只能求助于创造性思维。

1.科学研究的创造性。

由经验事实到假说“没有逻辑通道”，必须而且只能通过创造性思维的途径。

创造性思维的基本形式是直觉、灵感与想像力等。

创造性思维形式与逻辑思维形式的关系，表现为发散思维与收敛思维的关系，这两种思维形式是相互联系、相互补充和相互促进的。

2.人工智能与科学研究。

要阐明人工智能与人的智能的区别与联系，说明机器发现与科学研究方法的关系。

教案在讨论了科学技术的内外动力机制之后，本章转入对科学技术的具体演进方式及其机理的分析，从中进一步探讨科学技术发展的规律性。

科学与技术既有联系又有区别，在发展特征和机理方面既表现出类似性的一面，又具有其不同特点。

下面分别对科学和技术的发展模式问题进行探讨。

第一节科学发展的模式对科学的发展和演进方式可以从不同的侧面进行数学的或逻辑的、抽象的或形象的描绘和刻划。

科学学、科技社会学和科学哲学家们从不同的角度、以不同的方式概括和提出了各种不同的关于科学发展的模式。

例如，关于科学发展的不平衡性，人们提出带头学科更替的模式和世界科学活动中心转移的模式，关于科学知识的增长方式，提出的有科学知识的累进增长模式和指数逻辑增长模式，关于科学理论的发展，有问题模式、规范模式、研究纲领模式等等。

这些模式各自从不同侧面概括和描述了科学发展的特点，揭示了科学发展的规律。

下面着重对科学哲学研究中提出的几种最有代表性的科学发展模式作一介绍和探讨。

一、累进模式为了更好地了解关于科学发展模式各种现代观点的由来、意义和发展脉络，有必要回顾一下历史上的一种传统观点，我们将其概括为累进模式。

432(一) 累进观点的形成历史上首次提出科学研究的程序或模式理论的是亚里士多德，他认为科学是从观察现象出发，通过简单枚举法和直观归纳法来归纳出一般解释性原理，然后再从蕴涵这些原理的前提出发，运用三段论推理演绎出有关现象的陈述。

亚里士多德关于科学发展程序的思想可用下式表示：归纳演绎观察事实原理现象文艺复兴以后，弗朗西斯·培根从亚里士多德的上述模式出发，发展了亚里士多德模式的前半部分，提出了科学研究的归纳模式。

培根认为：“种族”、“洞穴”、“市场”、“剧场”这四种假象阻碍着科学的发展，在进行科学研究时首先要清除这些假象的影响，一切科学理论要建立在实践经验的基础之上。

为此，培根提出了从观察实验到科学定律的“金字塔阶梯’’认识模式。

金字塔的基部是现象世界，通过感知得到观察经验，从观察经验中找出事实的“相关性”，再通过不断排除“偶然的相关”，得到“本质的相关”，一直上升到金字塔顶部的“形式”或“定律”。

“我们只有根据一种正当的上升阶梯和连续不断的步骤，从特殊的事例上升到较低的公理，然后上升到一个比一个高的中间公理，最后上升到最普遍的公理”。

①由于上述认识与人们的日常经验相符合，与近代前期的自然科学发展水平相适应，故而为大部分科学家所接受。

人们认为，开普勒显然是从第谷的天文观测资料中发现行星运动三定律的；伽利略也显然是从比萨斜塔实验和斜面实验得到落体运动规律的；而牛顿则自称是“从现象的特殊命题归纳出普遍命题”并经数学化而形成牛顿三定律的。

科学就是伴随着归纳法的不断运用和科学规律的不断发现而不断积累和发展。

牛顿力学的巨大成功，加上培①北京大学哲学系外国哲学史教研室编译：《西方哲学原著选读》，上卷，北京：商务印书馆，1981年第l 版，第360页433根、洛克、穆勒等人对经验主义哲学和归纳方法论的理论发展，使科学发展的累进模式逐渐成为一种占绝对优势的观点。

(二) 累进模式的基本观点：累进模式认为；科学研究首先要从观察开始，在观察实验中广泛搜集经验资料，然后运用归纳方法概括提升出一般原理，通过一点一滴地积累，科学连续而平稳地发展。

这一过程可用下式表示：观察经验————一归纳————一理论累进模式具体包括如下几个方面的观点：1．关于科学的起点：科学研究自观察开始，观察资料是科学研究的依据，因而在观察时要排除主观概念的影响。

例如洛克认为“人心本来就像一张白纸”，只有通过对现象的观察方能形成“观念”，再经“内心反省”而“整理出系统的知识”。

赫舍尔将科学研究程序分为四步，第一步就是对现象的观察。

培根、霍布斯和洛克等都承认科学是从观察、实验出发的。

2．经验论观点：经验是科学的全部基础，一切科学理论都建立于经验之上。

例如，培根认为人类主体是自然客体的“解释者”和“统治者”，主体“认识自然的主要工具是经验”，洛克认为观念来自于“感觉经验”，而科学定律则是“观念的联合”，伽桑狄认为理性就像一张白纸，“没有感觉便没有理性”。

穆勒也认为知识都来源于经验，经验是感觉表象和知觉印象的“总和”，名词不过是经验的符号。

3．归纳主义观点：科学定律和科学理论是从观察和实验中得来的事实材料通过归纳而得到。

培根认为科学研究者不能像蚂蚁一样，因为单纯收集经验事实材料不是科学的最终目的；也不能像蜘蛛一样，因为单凭思维演绎无助于科学发现；科学研究者要像蜜蜂一样，不仅以观察、实验收集事实材料，而且能够对其“加以改造”，而根本的方法就是归纳法。

故而培根提倡归纳法而贬低演绎法，认为只有归纳法才能导致新知识，而演绎逻辑论证仅当其前提得到归纳支持时才有科学价值。

牛顿自称他的力学三定律便是从434分析归纳中得出来的，尽管他在《自然哲学的数学原理》中将他的力学理论以公理演绎的形式表述出来。

牛顿说严我们必须把那些从各种现象中运用一般归纳而导出的命题看作是完全正确的”。

①穆勒是归纳主义的最重要的代表人物之一，他认为；归纳不仅“发现一般性命题”，而且可以“证明”一般性命题。

所谓命题是“一个实词对一个主词有所肯定或否定”的断定，归纳是由经验作出概括，故观察和实验的概括可以归纳出一般性科学命题。

他还在《逻辑体系》中提出了概括命题的判明因果的五种方法，即求同法、差异法、求同差异并用法；剩余法和共变法，称为“穆勒五法”。

他甚至声称任何科学定律都可以“归结到这些方法中之一种”。

穆勒认为；归纳是由一些命题推出一个一般性比较大的命题，而演绎则是由一些命题推出一个一般性比较小或相等的命题，故而他贬低演绎，认为三段论的大前提已经包含结论，而大前提又有待于结论来证明，是预期理由的特殊循环论证。

只有特称或单称命题推出的结论才有新增的东西，故三段论大前提应从归纳概括得来，“演绎可以还原为归纳”。

在穆勒和惠威尔等人的作用下，归纳主义上升到“归纳万能论”。

4．科学发展的方式：科学发展的过程是知识增加的过程，科学进步的历史是连续渐进的历史。

科学就像一个仓库一样，每一项新知识、新发现都归入其中，科学的内容势必随着时间的推移而日益膨胀。

当然，科学大厦并不只由经验材料和个别事实或定律简单堆积而成，科学进步也表现为知识的“归并”，如惠威尔认为，科学进步是定律相继“归并”为理论，或把更多的定律和理论“归并”和“归化”成一个范围更广阔的理论。

而科学大厦不是知识的简单排列成类似于一个中药铺子，而是具有某种归并关系，更像是马戏团所用的“套箱”。

但是不论如何，19世纪以前占统治地位的一个基本观点是认为：科学的进步体现为知识的积累，科学的发展是连续435渐进的。

(三) 传统观念的衰落累进模式是一种传统的发展模式，反映了常态科学发展的特点，它在近代前期对科学发展起过巨大促进作用。

由于它与当时科学发展水平相适应，符合人们的常识，故为大部分人所接受。

但是这种观点也具有很大片面性，因而不断受到来自各方面的批评。

早在17世纪，笛卡儿就提出了与培根等人相对立的科学认识观点。

例如，培根提出科学认识的“金字塔模式”，主张由塔底开始向上部的一般原理提升，而笛卡儿则主张科学认识从顶部的“一般原理”开始，推到塔底的观察事实，培根等人推崇归纳法，轻视演绎法，而笛卡儿则重视演绎和“个人直觉”，轻视归纳，在认识论上，培根坚持经验论，笛卡儿则坚持唯理论。

休谟也对归纳主义观点提出过质疑，认为“经验有限”，“并无纽带通往全称命题”。

随着科学认识的深入和科学理论的发展，传统观念局限性日益明显，矛盾日益突出，终于走向衰落。