1、1第十二章第十二章 科學假說與科學理論科學假說與科學理論 科學研究的重要環節和成果科學研究的重要環節和成果2主要內容一、一、 科學假說科學假說二、科學理論二、科學理論3目的與要求目的與要求1.掌握假說的定義、特征和作用；掌握假說的定義、特征和作用；2.熟悉建立假說的方法論原則；熟悉建立假說的方法論原則；3.熟悉科學理論的基本特征熟悉科學理論的基本特征4.熟悉建立科學理論體系的基本方法熟悉建立科學理論體系的基本方法4思考題1.結合所學專業論述科學假說的特點和在科學認識中的作用？2.建立科學假說應遵循哪些方法論原則？3.科學理論有哪些特征？建立科學理論有哪些基本方法？5一、科學假說一、科學假說1.

2、什么是科學假說：科學假說，是指科學認識主體在已知的有限的科學事實和科學原理的基礎之上，運用科學思維方法，對自然現象的未知本質及其規律性所做出的推測性的解釋和說明，是自然科學理論思維的一種重要形式。假說實質上是在客觀事實和已知理論或全新觀點基礎上對未知現象和過程作出完備說明的假設或猜測。在假說中，存在兩種知識成分：一種是已知的事實和理論，另一種是推測和假定的知識。這兩種成分在假說中是缺一不可的，二者共同構成假說成立的基礎。 62.科學假說的特征科學假說的特征（1）科學性 假說的提出是以一定的科學事實和已被證實的理論為前提和根據，按照事物自身的內在邏輯提升和推斷出來的，因此，假說具有科學性。假說的

3、科學性主要表現在兩個方面：一是假說是以一定的科學事實為依據，是同客觀實際相聯系的，不同于毫無事實根據的主觀臆測；二是以一定的科學理論為前提，經過科學推論而提出來的，不同于缺乏科學論證的簡單猜測。7案例：大陸漂移假說的提出,首先是因為下述地理發現：自非洲西部的海岸線和南美東部的海岸線彼此吻合, 同時，它們在地層構造、古氣候、古生物方面存在一致性。德國地球物理學家魏格納依據已知的力學原理和上述地理發現,在l910年提出了大陸不是固定的,而是可以漂移的初步假定。1915年,魏格納在大陸和海洋的起源一書中,依據地球物理學所揭示的地球內部結構、物理性質等規律,以及古氣候學、古生物學、大地測量學等學科的事

4、實材料,對大陸漂移的初步假定進行廣泛的科學論證。正是依據了這些科學事實和科學理論,大陸漂移假說才能建立起來。8這也正是假說的科學性的表現。也正是由于這一點,假說和神話、幻想、迷信才有原則的區別。即科學假說討論的都是現實經驗范圍內的問題，它們是可以用經驗方法加以認識、把握的，具有現實的可操作性；非科學假說（神話、幻想、迷信）往往超出現實經驗，引入一些超自然的因素，從經驗之外去尋找事物現象和過程的原因，不具有現實的可操作性，也就是說，它不能直接導致可操作的技術的產生。還需要指出,假說的兩個根據中事實更為重要。因為科學理論要隨著實踐的發展而發展,理論要服從事實,假說必須能解釋事實,這是唯物論原則所要

5、求的。9（2）假定性科學假說雖然有一定的科學根據,但開始研究問題時,根據常常不十分充足,資料也不完備,對問題的看法還只是一種推測,還沒有經過實踐的檢驗,是否正確還不能斷定。所以任何假說都帶有猜測性、假定性的成分,其結果是或然的，它有待于科學實踐的檢驗和理論的論證，它不同于切實可靠的科學理論。假說的推測性，注定了假說的創造性，因為凡是推測或假定的東西，都是原來沒有或原來未被發現的，因此，一旦這種假定被證實，它就轉化為一種創造或發現。10（3）假說的易變性 既然假說是對新的科學事實的一種假定或推測性的說明方式，那么它也就不具備科學理論的相對穩定性。一個假說出現了，很快就為另一個假說代替，就是同一個

6、假說也常常改變自己的表達形式。假說實際上是作為一種認識過程而存在的。隨著認識的深化和實踐的檢驗，假說可能得到證實而轉化為科學理論，也可能部分得到證實，經過修正、補充、豐富和發展而轉化為科學理論，或者是被否認、被淘汰。11造成假說易變性的原因是很多的。假說的易變性不僅說明科學認識和科學實踐是不斷發展的，而且說明科學認識和科學實踐的方式、方法是多種多樣的。人們對客觀事物不斷接近本質的認識正是通過假說的易變性表現出來的。因此，假說實際上是理論本身在形成之前的一種過渡狀態。假說在向理論轉化的過程中，推測性成分不斷減少，科學性成分不斷增加。12（4）待驗證性 假說的假定性決定了它的科學性需要進行嚴格的邏

7、輯論證和在實踐中進行檢驗(修正、完善) 。在科學研究中，人們不可能也不應該等到科學事實、科學資料齊全的時候才進行理性研究。實際上，人們往往是在科學資料不足的情況下，從現有的知識、理論和邏輯出發，對所研究的問題提出初步的假設，因此假說具有或然性，是一種需要證實的理論認識，具有既可被證實也可被證偽這兩種對立的性質。133.科學假說的作用科學假說的作用（1）科學假說對科學研究有定向作用，是尋求真理的向導。（2）假說是由經驗通往新的科學理論的必要環節。（3）假說是激發創造性思維的有效方法。可以說，沒有假說，就不會有真理的發現和科學的創造。（4）不同假說之間的爭鳴促進科學研究的深化。 14假說的上述作用

8、，使它成為科學發展的一種重要形式，所以恩格斯說，“只要自然科學在思維著,它的發展形式就是假說。”因此，正確認識假說在科學發展中的作用，充分利用和發揮假說的作用，是推動科學發展的重要保證。15 4.建立科學假說的方法論原則建立科學假說的方法論原則從假說的特點和作用來看，建立假說從假說的特點和作用來看，建立假說應該遵循以下方法論原則：應該遵循以下方法論原則：16（1）概念和命題的清晰性原則對于一個真正的科學假說，首先要求做到的就是它所論及的概念和命題必須準確和清晰。首先，科學假說應盡量避免使用無定義的模糊概念，尤其是對于一些基本概念和人們容易產生歧義的概念都應給予明確的界定。其次，對于命題則要求做

9、到表達的意義明確，無歧義，不是模棱兩可；所用的經驗事實應具有明確的客觀基礎，能夠通過經驗操作加以確認和檢驗，具有實驗的可操作性。17（2） 可解釋性原則這一原則要求提出的假說既不能同已經確認的經驗事實有矛盾，也不能與科學發展中久經驗證的科學理論相沖突；不僅能解釋舊理論可以解釋的事實，而且能解釋舊理論不能解釋的新事實。也就是說，科學假說必須能夠解釋和說明研究范圍內已知的全部科學事實，是比已有的科學理論更具普遍性的解釋能力。如果所提出的假說與某一科學事實有矛盾，原則上應該修改或擯棄的是這個假說。因此，可解釋性原則體現了科學研究的創新性要求。18（3）邏輯簡單性原則邏輯簡單性，即構建假說時所使用的彼

10、此獨立的概念和公理盡可能少，又盡可能好地符合客觀對象。因為一方面，假說涉及的基本概念、基本定律和科學原理越少，它的整個體系在邏輯上的完備性也就越容易判定,體系內部的無矛盾性就越易于實現；另一方面，一個假說的基本概念和基本定律盡可能少，意味著每個概念中包含的經驗內容盡可能多，這樣的科學理論體系才具有應用的廣泛性。奧卡姆剃刀定律.doc19（4） 對應性原則這一原則要求，新提出的假說應與舊理論相容。即新的假說應該繼承舊理論中經過驗證的真實成分，并以數學上漸進線的形式與舊理論相一致起來。就是說，舊理論能夠作為新假說的特例和極限情況被包含進來。新的假說代替舊理論不是簡單的對舊理論的徹底否定，而是在新的

11、條件下對舊理論的揚棄和范圍限定。這一原則反映了科學發展的繼承和創新的關系，揭示了科學發展的連續性。20（5）可檢驗性原則任何科學假說必須能夠在觀察實驗或經驗上加以檢驗，從而判別其是否具有真理性。因此，提出的假說應從中可以導出能被解釋的經驗事實來。可檢驗性有兩種情形：一是原則上的可檢驗性，即根據現有已被證明是可靠的理論、規律來看，假說是能夠得到論證的。就是說，在理論上其檢驗的技術條件和手段是可以具備的，但暫時還不具備檢驗的技術條件，也可以認為該假說是可檢驗的。二是技術上的可檢驗性，即對于假說的驗證在技術上具有可操作性。可檢驗性原則是保證科學假說體系的科學性和真理性的基本條件。215.科學假說的檢

12、驗提出和形成假說只是運用科學假說進行科學探索的第一步，只有實現由科學假說向理論的轉化才算一項認識活動的暫時完成。科學假說能否轉化為理論必須經受檢驗。假說的檢驗包括邏輯檢驗和實踐檢驗兩方面，其中，實踐檢驗具有最終的判決效力，邏輯檢驗則是實踐檢驗方法的一個補充。因此，在科學假說的檢驗過程中，既要重視實踐檢驗的決定作用，又要重視邏輯檢驗的補充功能。22（1）邏輯檢驗根據科學假說的理論結構及功能，對假說進行邏輯檢驗的內容主要包括三方面：第一，分析假說在邏輯結構上是否具有邏輯的自洽性、簡單性和完備性。所謂自洽性，是指科學假說內部的概念與判斷、原理與推論之間無矛盾，前后具有一致性。如果一個假說體系內部不能

13、自圓其說，存在矛盾命題，那么這個假說體系至少是要修正的。23所謂簡單性，即判明假說所用的基本概念和原理是否簡明、準確。這里的簡單性有特定的含義:它既不是理論內容的簡單性,也不是數學形式上的簡單性,而是理論體系基礎在邏輯上的簡單性、結構上的和諧性。所謂完備性，是指假說體系中的任何一個命題都是可以判定的，非真即假，而不是模糊兩可、不可捉摸的遐想。24第二，邏輯檢驗的系統性保障了實踐檢驗的客觀性。對于一些可以直接檢驗的事實來說，可以直接通過其邏輯分析來縮短實驗過程中的繁瑣鏈條，進行一種最簡便的邏輯判斷方法，以減少檢驗誤差；對于那些不可以直接檢驗的科學事實，尤其是檢驗與可直接觀察的經驗世界越來越遠的事

14、實現象，邏輯檢驗作為實踐檢驗的補充方法就顯得特別重要。25第三，邏輯分析有助于確定檢驗的重點和方向。科學的基本概念和假設越來越抽象，愈來愈遠離經驗，從假說中導出供檢驗的理論內涵，及運用觀察事實去判定這些理論內涵，都越來越依賴于先進的數學原理、檢驗技巧與手段，單純的實踐檢驗操作越來越困難。這時，邏輯分析作為實踐檢驗的輔助工具，有助于確定檢驗的重點和方向，克服了實踐主體在檢驗過程中的主觀約束。26應該指出的是，對假說的真理性進行一定的邏輯檢驗只能作為實踐檢驗的補充，其檢驗的結論，最后必須經由實踐來證明其真偽。27（2）實踐檢驗實踐檢驗，根據不同的劃分標準，可以分為不同的類型。根據檢驗方式的不同可分

15、為直接檢驗和間接檢驗。直接檢驗，一般只能用于某些關于事實存在的假說或某些經驗定律性的假說的實踐檢驗。例如門捷列夫元素周期律對未知元素的預見的驗證、勒維烈和亞當斯運用萬有引力理論對海王星存在的預見等。一個假說的被證實，往往要等待新的實驗事實的發現。28間接檢驗，即由假說的基本概念出發，通過演繹邏輯的推演，獲得一些有關自然客體的可供觀察的事實陳述，然后設計實驗檢驗這些推論是否與實驗相符，從而間接地確證或證偽假說。如果從假說引申出的推論都能被觀察實驗所證實，并且沒有一個反例，那么就可以確認這個假說是客觀規律的真理性反映。反之，該假說就會受到質疑。然而，在實際的科學假說檢驗中，情況要復雜得多。29 （

16、3）判決性實驗所謂“判決性實驗”，是指能夠對相互對立的兩個假說或理論的真偽起到最終的裁決作用的實驗。但是在20世紀初的物理學革命中，人們對判決性實驗的作用提出了質疑。例如，1850年，傅科的判決性實驗，肯定了光的波動說，否定了光的微粒說。但20世紀初，由于光電效應的實驗研究和實驗中驗證了光子的存在，使光的微粒說又得到復活并得到發展。從而傅科實驗的判決性結論亦被否定。30由此，引起了不少科學家和哲學家對判決性實驗的爭論，有的肯定，有的否定。其實，從辯證法的觀點來看，判決性實驗的判決作用也不是絕對的，而是相對的。觀察、實驗對假說的檢驗有確定的一面，也有不確定的一面。其確定性表現為：在一定的條件下，

17、可以重復的科學的觀察與實驗總是具體的和確定的，它在支持一個假說的同時，又可能為證偽另一個假說提供科學事實。因此，在一定科學背景下，判決性實驗對檢驗假說有裁決作用。不確定性表現為：由于實驗技術與有關的科學理論都在發展，已有的實驗結果可能被否定或作出新的解釋。31所以，“判決性實驗”之“判決”是一種長期而又復雜的過程。在一定歷史條件下，它對相互競爭的假說具有重要的判決作用，但它不可能最終的、一勞永逸地宣布證實一個理論而否證另一個理論。總之，觀察實驗是科學的最終標準，但又不能片面夸大這種實驗的效應并使之絕對化。我們必須把靜態分析與動態過程統一起來，從歷史的發展中去把握科學假說的實踐檢驗。 32 6.

18、科學假說上升為科學理論的條件科學假說上升為科學理論的條件第一，解釋性條件假說運用于實踐，如果有愈來愈多的實驗事實與該假說相符合，并且沒有找到任何已知的事實與之相矛盾，就證明這個假說是對客觀事物規律的正確反映。這是假說轉化為科學理論的首要標志。例如牛頓的萬有引力定律在剛提出時只能是一個假說。在其后的200年間，將它運用于科學實踐，多次得到效驗，成功地解釋了一個又一個科學事實，并且沒有遇到不可克服的反例，所以它就從假說逐漸轉化為科學理論。33第二，預見性條件如果由假說作出的科學預言得到實踐的證實，那么就標志著假說已經轉化成了科學理論。一般來說，一個假說預見力的大小，標志著這個假說的生命力及其科學價

19、值的大小。因此，假說預見性的實現，是科學假說轉化為科學理論的重要條件。拿假說能否預見未知事實與能否解釋已知事實作比較，假說的預見性是其真理性的更有力的證明，因此也是科學假說轉化為科學理論的鮮明標志。34總之，科學假說一旦經受住了實踐的檢驗，具備了解釋性和預見性，就可以轉化為科學理論。但是任何科學理論都是一定社會歷史條件下的相對真理，隨著實踐的發展，它將要接受新的挑戰，科學假說和科學理論之間的轉化永遠不會終結。35二、科學理論科學理論1.科學理論的含義：所謂科學理論，是指經過實踐驗證的、正確地反映客觀事物的本質聯系及其過程的系統化知識，它是由概念、原理以及按照一定的邏輯關系導出的推論組成的思想體

20、系。362.科學理論的結構作為反映客觀事物本質聯系的、系統化的知識，科學理論不是概念、命題、公式和定理等知識單元的簡單組合，而是通過一定的邏輯關系組成的一個有機結構統一體。一般科學理論都要包括三個基本要素：科學基本概念、科學定律和原理、由這些概念與原理推演出來的邏輯結論。其中，科學概念是構成科學理論的細胞，它在理論體系框架中居于核心地位；科學基本定律和原理則是科學理論體系框架的支柱和建構理論的邏輯前提，沒有它們就無法進行科學推論；科學理論中的邏輯結論屬于理論體系中的外圍輔助部分。373.科學理論的基本特征科學理論是關于客觀事物的本質及其規律性的認識，是對研究對象的完整而系統的理論把握。它具有以

21、下幾方面的特征：客觀真理性。系統性。邏輯性。普遍性。開放性。384.建立科學理論的方法科學理論體系有著不同的具體形態，建構理論體系的具體方法也多種多樣。從大的方面看比較公認的方法有三種，它們分別是：公理化方法或演繹推理法、從抽象上升到具體的方法、邏輯和歷史相統一的方法。39（1）公理化方法公理化方法也被稱為演繹推理法。所謂公理化方法就是從盡量少的、不加定義的原始概念和不加證明的公理出發，應用邏輯推理的規律來定義出一系列的派生概念和證明一系列的定理，從而推演出整個理論體系的方法。公理化方法最早由亞里士多德在他的邏輯學著作中提出，歐幾里徳則把亞里士多德初步總結出來的公理方法應用到幾何學中寫成了幾何

22、原本一書。幾何原本所體現的邏輯證明的清晰性、確定性為公理化方法提供了一個重要的范例。在它之后的古代和近代的理論科學普遍采用了這一結構模式。 40公理化方法中最關鍵的環節是作為演繹前提的公理的確定。公理的設置和選擇必須滿足下列三個條件：（1）無矛盾性。就是指公理化體系中不能演繹出矛盾的命題,要求邏輯系統應該是首尾一貫,不能矛盾,這是科學性的要求。（2）完備性。就是指選擇的公理應當是足夠的多,從它能推出有關本學科的全部定理、定律。若減少其中任何一條公理,有些定理、定律就推導不出來。這是保證體系的完整性的要求。（3）獨立性。就是指所有公理彼此獨立,其中任何一個均不能從其它公理中推出來。這是公理化系統

23、簡單性的要求。在一定歷史條件下建立起來的公理化體系也是有局限性的。所謂嚴謹、無矛盾、完備和簡單,也是相對于一定的歷史條件而言的。41 （2）從抽象上升到具體的方法所謂從抽象到具體的方法，就是將科學認識已經獲得的各種基本概念、定律、原理，按照從低級到高級、從簡單到復雜、從抽象到具體的上升過程加以系統化，構造一個嚴密的科學體系的方法。從抽象上升到具體的過程，需要經歷三個基本的環節，這就是起點的抽象、中介環節不斷展開的上升過程和終點的理性具體。42正確運用從抽象上升到具體的方法應該遵循以下三個方法論原則：（1）抽象的適度性作為建構理論體系的邏輯起點的概念抽象既是極度的，又不要過限。一方面，所選的基本

24、概念的抽象是極度的、充分的。43另一方面，極度的抽象不是主觀任意的，不是越抽象越好，任何對象的抽象都有一定的限度，其限度就是抽象不能超越對象本質規定的界限。因此，在抽象過程中，對事物的抽象應該是充分的，又應該是不過頭的，只有從這樣的抽象出發，才能逐級地上升到這個領域的理性具體。44（2）邏輯上升過程的層次性所謂上升過程的層次性，是指在從抽象到具體的過程中，應按照對象本身的轉化關系，循序漸進地從較低層次上升到較高的層次，不能跳過或超越任何一個中間環節。也就是說，在整個理論的邏輯發展中，從起點的抽象規定到最后的理性具體，每一個概念和命題都是一環扣一環聯結起來的，最后構成一個環環相扣的嚴整體系。 4

25、5（3）理性具體的統一性科學理論的邏輯終點是具體對象在思維中的再現，也就是理性具體。所謂理性具體，是指在科學抽象基礎上的各種規定性的綜合，它是事物內在本質屬性的全面而統一的反映。理性具體既是理論的邏輯起點的充分展開，使其成為完整嚴密的理論體系；同時又是先前一系列命題的“揚棄”，最終把思維行程中得到的一切成果都包容于自身。就是說，理性具體是各個個別抽象規定按其內在聯系的綜合，因而它是多樣性的統一。46 （3）邏輯與歷史相統一的方法邏輯與歷史相統一的方法,就是運用邏輯與歷史相一致的原則方法。所謂歷史的東西,是指客觀實在的歷史發展過程,或人類對它的認識發展過程。所謂邏輯的東西,是指思維對上述歷史發展

26、過程的概括反映。邏輯的和歷史的相統一,是指歷史過程是第一性的,邏輯概括是第二性的,邏輯的是從歷史過程中概括抽象出來的,是歷史過程在理論思維中的再現,因而兩者是一致的。但是, 它們的一致并非絕對的同一,而是辯證的統一。 47運用邏輯和歷史相統一的方法表達科學理論體系的具體方式，大體有以下兩種類型 ：（1）自然型。這是指按邏輯發展的順序與客觀事物發展歷史的進程相一致的原則建立理論體系,即科學理論體系的邏輯展開和自然本身的歷史過程相統一。在大多數經驗性較強的自然科學學科中,如在化學、生物學、地質學等演化性學科中,其理論體系一般是按這種方式來敘述的。化學的理論體系是從最簡單的化學元素開始從元素到化合物

27、,從無機物到有機物,從小分子到大分子的順序進行敘述的,這個順序和自然界的歷史發展過程是一致的。48（2）認識型。這是指按邏輯發展的順序與人類認識自然的歷史過程相一致的原則建立理論體系,即科學理論體系的邏輯展開和認識自然的歷史過程相統一。例如,物理學發展的順序是從靜力學到運動學和動力學,再到分子物理學和熱力學、波動物理學和聲學,最后進入電學和電磁學、相對論和量子力學等,這個過程與人類對物理現象的認識發展過程基本一致。49邏輯與歷史相統一的方法,標志著科學的成熟,不僅對于構造科學理論體系有意義,而且對自然科學研究還有方法論的功能。一方面，在科學研究中,必須系統地、歷史地考察研究對象,考察過去,研究

28、現狀,展望未來。另一方面,人們在科學研究中必須運用邏輯方法,通過概念、判斷、推理等思維形式研究事物的矛盾運動，從而逐步建立起科學的理論體系。50 5.科學理論的評價科學理論的評價理論的目的在于指導實踐，而要能指導實踐，首先就要為人們所接受。科學理論的評價就是關于人們如何接受和選擇理論的問題。理論的評價，除了由理論本身的特征所決定外，還要受到科學家的知識背景、價值觀念及其它社會心理因素等的影響。但評價科學理論不應隨心所欲，由個人偏愛所左右。因為科學的基本價值是追求真理，這與追求理論的解決能力和有效性是一致的。據此，我們對理論的評價，一般應該從以下幾個方面進行考慮：51（1）理論同經驗事實的一致性

29、。即從理論推出的可檢驗的結論應該與實驗的檢驗結果相符合，以表明理論具有真理性與精確性。理論與實驗結果符合得越好、越廣泛，理論的可接受性就越大。特別是在新、舊理論的交替時期，新理論往往以更好、更廣泛地與實驗結果相符合為特點，它不僅能說明舊理論已說明的現象，還能說明舊理論不能說明的現象。但是，僅以理論的經驗證據來評價是不夠的，它不能解釋科學發展中的許多現象，特別是科學處于革命或轉折時期的現象。例如，在16世紀支持哥白尼日心說的觀察事實，比支持地心說的少，但許多科學家卻選擇和接受日心說。這是因為理論的評價，還要考慮其他的要求。52（2）理論內在邏輯的完備性。理論的內在完備性是指理論內部在邏輯上自洽和與背景知識的一致。這一點歷來都在選擇和評價各種理論中起著重大的用。由于自然科學理論是具有一定邏輯結構的理論體系,因此必然要求理論內部在邏輯上的自洽,同時與公認的有關理論或背景知識中的真理性內容相一致。53（3）理論的簡單性。自然科學理論體系應具有最大的簡單性，即該體系所包含的彼此獨立的基本概念和基本定