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1、第三章 马克思主义科学技术方法论,一、科学技术研究的辩证思维方法二、科学技术研究的创新思维方法三、科学技术研究的数学与系统思维方法四、科学技术活动的方法,2,一、科学技术研究的辩证思维方法,1、分析和综合2、归纳和演绎3、抽象到具体4、历史与逻辑的统一,3,1、分析和综合,4,分析,分析是在思维中把认识对象分解成组成部分、方面、要素和关系并分别加以研究的方法。作用局限性,综合,综合是在思维中把认识对象的各个部分、方面、要素和关系联结起来，从整体上加以考察的方法。作用,恩格斯,“分析与综合是一样，是必然相互联系着的。我们不应当在两者之中牺牲一个而把另一个捧到天上去。”,2、归纳和演绎,8,（1）
2、归纳,归纳是从个别或特殊的事物概括出共同本质或一般原理的逻辑思维方法。如果大量的A在各种各样的条件下被观察到，而且如果所有这些被观察到的A都无例外地具有B性质，那么，所有的A都有B的性质。,客观基础,一般存在于个别之中，通过特殊揭示一般。,脉络,古典归纳主义休谟问题现代归纳主义,经验归纳模式,约翰穆勒,逻辑体系论自由政治经济学原理 穆勒五法,求同法（契合法）,求异法(差异法),求同求异并用法(契合差异并用法),共变法,剩余法,古典归纳主义,科学发现的唯一方法科学发现和证明的方法创造性降低为机械性,特点,了解事实与实践密切接触倡导观察和实验阻止思辨,归纳的功效,适用于低层次的经验定律和理论的发现
3、，在科学发展初期起到了重要的作用。从科学事实中概括出一般规律，是提出假说和形成理论的有效方法。,过去太阳从东方升起,太阳永远从东方升起,有限事例,全称判断,过去、现在的经验,未来的预测,归纳问题（休谟问题）,1）归纳原理不能得到演绎辩护。2）有效性也不能归纳地证明。,所有的天鹅都是白的,在时间t1观察到的天鹅x1是白的，在时间t2观察到的天鹅x2是白的，在时间t3观察到的天鹅x3是白的，在时间t4观察到的天鹅x4是白的，.在时间tn观察到天鹅xn是白的，所以，一切天鹅都是白的。,1）归纳原理不能得到演绎辩护。2）归纳推理的有效性也不能归纳地证明。,归纳原理在X1场合成功地起作用。归纳原理在X2
4、场合成功地起作用。.归纳原理总是起作用。,休谟的结论,通过归纳无法得到普遍、必然性的科学知识。,赫歇尔：归纳法不是唯一的；猜测性假说皮尔士：没有资格充当科学理论发现的准则,苯环的发现,科学发现,科学发现是一种无逻辑性而言的、靠直觉实现的神秘猜测，是跟科学家的个人心理特征以及相应的社会环境因素联系在一起的，应当是心理学家和社会学家的事情。,无逻辑性而言的神秘猜测,现代归纳主义,A）作为发现的方法不能胜任B）科学理论的证实方法C）仅是科学理论的确证方法D）反归纳主义的冲击,赖欣巴哈（德国）,“对于发现的行为是无法进行逻辑分析的”。“逻辑涉及的只是证明的前后关系”。,卡尔纳普,“在发现理论时，直觉或
5、天才的灵感这类缺乏理性的因素起决定性的作用。当然，理论一旦提出来，就将有在思索它的合理程序。于是乎，理论和可行性观察的证据关系严格说来就不是从事实与现象推理理论的关系，倒不如说，给出二者的时候，是根据证据来判断理论的关系，这是显而易见的。”,两个误解：,科学发现的机遇性与合理性对立把科学发现的逻辑理解为能提供一套普遍使用的机械的程序规则。,现代归纳主义,A）作为发现的方法不能胜任B）科学理论的证实方法C）仅是科学理论的确证方法D）反归纳主义的冲击,卡尔纳普,我们只能够越来越确实地验证一个语句。,现代归纳主义,A)作为发现的方法不能胜任B）科学理论的证实方法C）仅是科学理论的确证方法D）反归纳主
6、义的冲击,波普尔,否认归纳法具有理论发现、证实、确证的资格。1、有限不能证明无限，过去不能证明将来。2、归纳原理本身得不到证明。3、归纳法既不能获得必然真理，也不能获得关于未来的或然真理。归纳不可能产生理论术语。,概率归纳逻辑,有限的经验事实,一定范围的普遍原理,归纳的一些说法,1、归纳推理是不可靠的。2、归纳推理不存在。3、归纳推理无用。4、归纳推理得到的知识不是必然的知识。5、归纳推理能够获得或保证获得确定无误的最终结论。6、归纳法作为论证科学理论的唯一方法是片面的。7、归纳推理得到暂时的、在经验的世界可检验的结论。,（2）演绎,依据该类事物都具有的一般属性、关系来推断该类事物中个别事物所
7、具有的属性、关系的方法。,前提（真）,推理形式（合乎逻辑）,结论（真）,代表人物,亚里士多德笛卡尔,亚里士多德,归纳-演绎程序,个别事实,解释性原理,个别事实,观察,直觉归纳,演绎,直觉归纳,理性直觉“是科学知识的创始性根源”。在经验基础上对感觉所得的个别知识的加工组合。,大前提,结论,小前提,普遍知识,关于现象的原因或本质,待解决的观察现象,直觉归纳,演绎命题,第一原理,任何一门科学都是通过一系列演绎证明而构成的命题系统。其中处在最高层次的、作为一切证明出发点的是第一原理；其余的处于较低层次的命题都是由第一原理演绎出来的。,中国,“四时阴阳者，万物之始终也，死生之本也”素问.四气调神,气血,
8、寒热,脏腑,形体,男女,动静,欧式几何,5条公设,5条公理,32个定义,467条定理,公理,1、任意两个点可以通过一条直线连接。2、任意线段能无限延伸成一条直线。3、给定任意线段，可以以其一个端点作为圆心，该线段作为半径作一个圆。4、所有直角都全等。5、若两条直线都与第三条直线相交，并且在同一边的内角之和小于两个直角，则这两条直线在这一边必定相交。,爱因斯坦,“世界第一次目睹了一个逻辑体系的奇迹，这个逻辑体系如此精密地一步一步推进，以致它的每一个命题都是绝对不容置疑的-我这里说的是欧几里德几何。推理的这种可赞叹的胜利，使人类理智获得了为取得以后的成就所必需的信心。”,盖仑,“几何学从原已存在的
9、论据推导出一个又一个定理。直到最后，运用前已获得的一切知识，推导出不仅关于日、月、地的大小，而且关于它们的距离这样一类知识。因此，我断言假如关于治病的诸项判断均以这样的方式建构起来，那么医学就将与几何学一样，臻于体系的完美。”,局限性,1、真理的传递而非建立综合真理。2、公理的不证自明性受到挑战。3、不适合实验科学。,演绎的推理应用,3、抽象到具体,65,科学抽象,开花的苹果树,Mondrian Dress,女人与自行车,西班牙挽歌,抽象,分离、排除或抽出。,科学抽象,现象,本质,“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”,科学抽象的过程,科学事实,某些方面规定性的认识,要素辩证综合所形成的完
10、整概念（或思想模型）,机械能转化为热能,能量转化与守恒,机械能转化为电能,电能转化为化学能,科学抽象意义,（）人们的知识本质化（）人们的知识层次化,4、历史与逻辑的统一,77,二、科学技术研究的创新思维方法,1、思维的收敛性与发散性2、思维的逻辑性与非逻辑性3、直觉与顿悟思维4、移植、交叉与跨学科研究方法,78,直觉思维,直觉思维是指在经验知识的基础上，摆脱固定逻辑规则的约束而直接领悟事物本质的一种思维形式。条件,凯库勒,直觉的特点,结论,感性特征,理性特征,理性思路,1、双重不完全特征2、神秘色彩,基本特征,突发性突变性突破性,作用与局限,是创造性思维的重要形式。发挥科学认识主体思维能动性的
11、突出表现。对于科学研究具有先导启示和催化加速的作用。,顿悟（灵感）,三、科学技术呀就的数学与系统思维方法,1、数学方法及其作用2、系统方法及其作用3、复杂性思维及其方法,84,1、数学方法及其作用,数学方程方法数学建模方法数学统计方法数学实验方法,85,2、系统方法及其作用,系统分析与系统综合方法软系统方法论反馈与控制方法信息方法,86,3、复杂性思维及其方法,复杂性思维复杂性方法,87,四、科学技术活动的方法,1、科学实践的方法2、技术活动的方法,88,1、科学实践的方法,89,（1）科学观察,90,日常观察与科学观察,感官 感官/科学仪器被动 主动有无理论指导皆可 一定的理论指导盲目 随意
12、 目的性 意向,适用范围,1）研究对象的性质难于操作时。2）研究对象要求避免外界干扰时。,天文学,looker,Hans Lippershey,伽利略望远镜,开普勒式折射望远镜,叶凯士天文台和望远镜,牛顿反射望远镜,折反式望远镜,LAMOST,射电望远镜,美国甚大天线阵,（Very Large Array，VLA）,哈勃太空望远镜,适用范围,1）研究对象的性质难于操作时。2）研究对象要求避免外界干扰时。,杜彻尼微笑,科学观察的特点,（1）科学观察具有明确的目的性和计划性。（2）科学观察是主客体的相互作用。（3）科学观察通常都以一定的理论为指导。（4）自然发生条件下的研究,肤色观察,“以五色命藏
13、，青为肝，赤为心，白为肺，黄为脾，黑为肾”。“赤欲如白裹朱，不欲如赭；白欲如鹅羽，不欲如盐；青欲如苍璧之泽，不欲如蓝；黄欲如罗裹雄黄，不欲如黄土；黑欲如重漆色，不欲如地苍。不欲如黄土；黑欲如重漆色，不欲如地苍”。,自然发生条件,人们在观察时不干预自然现象，即使运用仪器，也可保证仪器不改变自然条件的基本形态和运动的原有进程。,观察的类型,直接观察 间接观察 定性观察 定量观察自然观察 实验观察 各个领域的观察：临床观察,直接观察优点：避免干扰 不受环境限制 运用方便缺点：有一定生理界限 范围、精度、速度,间接观察,优点：克服了感官局限提高了感知能力，扩大了观察视野；提高了精确度和质量。缺点：历史
14、条件所决定 误差 原则上不能支配和控制对象,科学观察的功能,形成科学假说和理论的基础 检验假说和评价理论的重要手段,爱因斯坦,“理论所以能够成立，其根据就在于它同大量的单个观察关联着，而理论的真理性也正在于此”。,科学观察的基本原则,（1）客观性原则（2）全面性原则（3）典型性原则,赫胥黎,“我要做的是教我的愿望符合事实，而不试图让事实与我的愿望调和。你们要像一个小学生那样坐在事实面前，准备放弃一切先人之见，恭恭敬敬地照着大自然指的路，否则就将一无所得。”,（1）客观性原则（2）全面性原则（3）典型性原则,避免和克服片面性观察的系统性观察的条件性,错觉,误观察：把固有的经验和认识掺入到观察；疏
15、忽未观察：只注意到现象的某一方面或部分，只看到与自己看法相吻合的东西。,科学观察的基本原则,（1）客观性原则（2）全面性原则（3）典型性原则,观察的局限性,直接观察：感知能力有限间接观察：历史条件所限观察者在原则上是不能支配控制对象的。,（2）科学实验,科学实验是指在人为变革、控制或模拟研究对象的条件下获取科学事实的研究方法。,133,科学实验VS科学观察,观察：自然发生条件实验：干预、变革、控制、模拟所研究的对象,巴甫洛夫,“实验好像是把各种现象拿在自己的手里，并时而把这一现象，时而把那一现象纳入实验的进程并在人为的组合中确定现象间的真实联系。换句话说，观察是搜集自然现象所提供的东西，而实验
16、是从自然现象中提取它所愿望的东西。”,在科学研究中，大多数有意义的测量都不是自然观察的结果，而是实验观察的结果。实验时一般要作量的描述，即实验观测。,基本粒子,1、观察宇宙中的高能粒子流2、实验,回旋加速器,1939for the invention and development of the cyclotron and for results obtained with it,especially with regard to artificial radioactive elements发明和发展了回旋加速器并以此取得了有关人工放射性等成果,Ernest Lawrence,电子对撞机,历
17、史脉络,15、16世纪之前：未独立的社会实践15、16世纪之后：独立的社会实践,未与生产相独立,中山王墓中长信宫灯,炼金术,独立的实验,阿基米德,托勒密,自觉实验,罗吉尔.培根：科学实验的先驱,特点,非独立的社会实践活动规模是零星的和局部的形式较为原始质朴,独立的社会实践,第一次科技革命,哥白尼创立日心：1543年 天体运行论 哈维血液循环理论：1616年牛顿力学体系：1687 自然哲学的数学原理,哥伦布发现新大陆1492,弗朗西斯.培根,整个实验科学的真正始祖“英国唯物主义的第一个创始人”,独立实践,工具对象工作者职能,马克思,“从十字军远征以来，工业有了巨大的发展，并产生了很多力学上的（纺
18、织、钟表制造、磨坊）、化学上的（染色、冶金、酿酒）、以及物理学上的（眼镜）新事实，这些事实不但提供了大量可供观察的材料，而且自身也提供了和已往完全不同的实验手段，并使新的工具制造成为可能。”,与小生产方式相类似的个体经营的特点,15、16世纪-19世纪中叶以前无独立组织社会化程度低私人实验室器材简陋,伽利略,柏济力阿斯,李比希,李比希实验室,Liebig condenser/李比希冷凝器,越来越具有一定的社会性,19世纪中叶起二战前后社会组织起来、较大规模标志：卡文迪许实验室；爱迪生的发明工厂,卡文迪许实验室,Menlo Park,由小集团到国家、甚至国际的规模,二战后,曼哈顿工程,西欧核子研
19、究中心,1954年9月29日,Apollo Project,1961年-1972年1969年7月1日30万人、2万家企业、200多所大学、80多个科研机构255亿美元,演变,特点,可重复性：实验的行为和功能在严格规定并加以控制的条件下，不会因人、因时、因地而异。,J/粒子,Burton Richter,相对性和时代性,每个实验都无法脱离技术和科学业已达到的水平，因而实验结果受到条件的局限。,实验的地位,从每项具体科学研究来看，是科学发现和技术发明的最主要途径；从科学发展的总体来看，它已成为科学技术进步的主要动力；从科学思想史角度看，它确立了一个科学的标准以取代个人的权威。,局限,模拟实验,通过
20、设计与该客体或自然现象（原型）相似的模型，用它们模拟原型，利用模型间接研究原型，再将对模型研究的结果类推到原型上去的实验。适用范围,a)不便或无法直接进行实验的事物,直接耗资巨大的,风洞实验,动物实验,不便直接在人身上进行的实验,中医大动物实验中心,b)时过境迁，难以重现,米勒实验,科学实验的功能特点,纯化和简化自然现象,把事物现象从复杂的联系中分离出来，使之以纯粹的状态出现，排除各种偶然的、次要的、附属的、无关因素的干扰，突出主要因素、强化重点因素。,强化自然过程,创造出在自然条件下难以实现的特殊条件，使研究对象处在强化的条件下，从而可以观察到在常规条件下不能或难以观察到的新现象。,加速或延缓、再现自然过程,人工气候室,实验的步骤,误差,2、技术活动的方法,技术思维及其特点技术活动的方法技术构思方法技术发明方法技术实验方法技术预测方法,188,
