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1、自然辩证法概论自然辩证法概论第八章第八章 科学理论的发展科学理论的发展4 科学理论发展模式（观）的含义科学理论发展模式（观）的含义4科学理论发展模式是关于科学理论发展的规律性、特科学理论发展模式是关于科学理论发展的规律性、特征和内在机制的概括和描述。它回答的主要问题是：征和内在机制的概括和描述。它回答的主要问题是：科学理论是怎样发展的？科学理论发展的一般形式是科学理论是怎样发展的？科学理论发展的一般形式是什么？什么是科学知识增长的动因和机制等等。什么？什么是科学知识增长的动因和机制等等。4一个成功的科学理论发展模式不仅能合理地解释科学一个成功的科学理论发展模式不仅能合理地解释科学理论发展的历史
2、过程，而且能从本质上提示科学理论理论发展的历史过程，而且能从本质上提示科学理论发展的规律性。发展的规律性。4历史上先后出现过一些较有影响的科学发展模式，历史上先后出现过一些较有影响的科学发展模式，主要有：主要有：4积累式发展模式（亚里士多德、惠威尔）；积累式发展模式（亚里士多德、惠威尔）；4否证式发展模式（波普尔）；否证式发展模式（波普尔）；4社会历史观（或科学革命模式）（库恩）。社会历史观（或科学革命模式）（库恩）。第一节第一节 科学理论的积累式发展观科学理论的积累式发展观4认为科学是一个不断积累的过程，知识从少到多，认为科学是一个不断积累的过程，知识从少到多，日渐积累，越积越多。日渐积累，
3、越积越多。41 1、代表人物、代表人物:亚里士多德（亚里士多德（AristotleAristotle）惠威尔（惠威尔（W.WhewellW.Whewell）亚里士多德4从观察上升到理论，再从理论返回到观察，以指从观察上升到理论，再从理论返回到观察，以指导观察。前者采用导观察。前者采用“归纳归纳”，后者采用，后者采用“演绎演绎”。从过程从过程1 1到过程到过程2,2,一般理论一般理论1 1成了认识的背景，成了认识的背景，指导并解释经验观指导并解释经验观察察2 2，这就暗含一个前提：，这就暗含一个前提：前后不矛盾前后不矛盾。不矛盾意味着知识融汇。不矛盾意味着知识融汇的可能。的可能。经经验验观观察察
4、1经经验验观观察察3一一般般理理论论2经经验验观观察察2一一般般理理论论1归纳归纳演绎演绎归纳归纳演绎演绎过程过程1过程过程2认识背认识背景指导、景指导、解释观解释观察察2用图表示：用图表示：经经验验观观察察1经经验验观观察察2一一般般理理论论1 在认识的每一个阶段，在认识的每一个阶段，作为认识起点的知识包括作为认识起点的知识包括的内容越来越多的内容越来越多,知识就像滚雪球一样越滚越大。知识就像滚雪球一样越滚越大。如果相信累积式发展模式，则：如果相信累积式发展模式，则：对发现抱乐观态度；科学的发展就是这种必然真的知对发现抱乐观态度；科学的发展就是这种必然真的知识的不断增多的过程；识的不断增多的
5、过程；整个科学史就是科学不断进步整个科学史就是科学不断进步的历史。的历史。19 19世纪以前科学界相信科学的发展就是累积式的世纪以前科学界相信科学的发展就是累积式的发展。分析原因：发展。分析原因：科学研究只有一种模式（从观察开始）；科学研究只有一种模式（从观察开始）；大多数历史事实使学者领悟到的也是如此（如牛大多数历史事实使学者领悟到的也是如此（如牛顿）顿）惠威尔惠威尔4把科学的进化比作支流汇成江河的形式，即科学把科学的进化比作支流汇成江河的形式，即科学是通过归并而进化的。是通过归并而进化的。4开普勒定律开普勒定律4伽利略自由落体定律伽利略自由落体定律4潮汐运动规律潮汐运动规律4其它事实其它事
6、实牛牛顿顿的的万万有有引引力力理理论论如何归并的呢？如何归并的呢？4首先要有事实首先要有事实 1、2 m4经验定律经验定律 1、2、n4更高层次定律更高层次定律 1、2、o4 理论理论归并归并归并归并归并归并 事实事实1 1，事实，事实22事实事实m m 经验定律经验定律1 1，2 2，经验定律经验定律n n 更高层次定律更高层次定律1 1，2o2o 理论理论m mn n0 0必然的推论：定律和理论并不在同一个层次上。必然的推论：定律和理论并不在同一个层次上。累积式发展模式图示知知识识量量时间时间n直线发展的直线发展的n不存在突变（质变）不存在突变（质变）n没有科学革命的地位没有科学革命的地位
7、对累积式发展观的评价：对累积式发展观的评价：4优点：能较好地说明新旧理论之间的继承性优点：能较好地说明新旧理论之间的继承性4问题：科学发展并不全是渐进的，其间曾经存在问题：科学发展并不全是渐进的，其间曾经存在革命，有间断，无法用继承性加以说明；新理论革命，有间断，无法用继承性加以说明；新理论的产生常开始于旧理论与观察事实的矛盾；累积的产生常开始于旧理论与观察事实的矛盾；累积模式把科学发展过程简单化了。模式把科学发展过程简单化了。第二节第二节 科学理论的否证式发展观科学理论的否证式发展观 问题推出的背景问题推出的背景4相对论提出。牛顿理论根基发生了动摇。相对论提出。牛顿理论根基发生了动摇。因此看
8、来，一个理论不管多么成功，都难免被推翻因此看来，一个理论不管多么成功，都难免被推翻（否证）的命运。（否证）的命运。科学不可能是科学不可能是“向着最终目标稳步前进的系统，它向着最终目标稳步前进的系统，它永远得不到真理，甚至象几率那样的真理的替代物。永远得不到真理，甚至象几率那样的真理的替代物。”4英国科学哲学家波普尔反对归纳主义，把自己的思英国科学哲学家波普尔反对归纳主义，把自己的思想称为想称为“证伪主义证伪主义”。其代表作是科学发现的逻。其代表作是科学发现的逻辑和猜想与反驳。他认为，理论不能通过归辑和猜想与反驳。他认为，理论不能通过归纳得到证实，但却能被证伪。科学的发展史是不断纳得到证实，但却
9、能被证伪。科学的发展史是不断被经验反驳和证伪的过程。猜测和反驳是科学发展被经验反驳和证伪的过程。猜测和反驳是科学发展过程中基本环节。过程中基本环节。“证伪证伪”概念是核心范畴。任何概念是核心范畴。任何科学都可能隐含着错误，都可能被反驳、被取代。科学都可能隐含着错误，都可能被反驳、被取代。因此，科学的任务是努力发现已知理论的错误，去因此，科学的任务是努力发现已知理论的错误，去反驳它、取代它、证伪它，用新的理论去代替它。反驳它、取代它、证伪它，用新的理论去代替它。即以猜想和反驳为手段来促进科学的发展。即以猜想和反驳为手段来促进科学的发展。模式描述模式描述P1TTEEP2P P1 1 ProbleP
10、roble1 1 问题（科学始于问题）问题（科学始于问题）TTTTTentative TheoryTentative Theory假设（试探性理论）假设（试探性理论）EEEEElemination of error Elemination of error 证伪（通过检验、批判、证伪（通过检验、批判、反驳而清除错误）反驳而清除错误）P P2 2 ProbleProble2 2 问题（提出新问题）问题（提出新问题）波普尔模式包含四个环节波普尔模式包含四个环节4科科学学从从问问题题开开始始4针针对对问问题题，科科学学家家进进行行各各种种大大胆胆的的尝尝试试性性猜猜测测，即即提提出出假假设设和和理理
11、论论4各各种种理理论论之之间间激激烈烈竞竞争争，相相互互批批判判，并并经经受受观观察察和和实实验验的的严严格格检检验验，从从而而清清除除错错误误，筛筛选选出出逼逼真真度度较较高高的的新新理理论论4新新理理论论被被证证伪伪，又又出出现现新新问问题题，开开始始下下一一个个过过程程启示：应提倡的科学精神启示：应提倡的科学精神 要有敢于犯错误的精神要有敢于犯错误的精神 “怕犯错误是一种可怜的愿望怕犯错误是一种可怜的愿望”；“从错误中学习从错误中学习”；“科学史仅是一部不可靠的猜测史或错误史科学史仅是一部不可靠的猜测史或错误史”。要有批判精神要有批判精神 批判权威、批判自己。批判权威、批判自己。要有否定
12、精神要有否定精神 否定旧理论是发展新理论的前提。否定旧理论是发展新理论的前提。对波普尔模式的评价对波普尔模式的评价 突破了逻辑实证主义对科学突破了逻辑实证主义对科学知识仅作静态的逻辑分析的知识仅作静态的逻辑分析的缺陷，把人们的眼光引导到缺陷，把人们的眼光引导到对科学知识的增长作动态考对科学知识的增长作动态考察和对这一过程的内在机制察和对这一过程的内在机制作逻辑说明上来。作逻辑说明上来。科学始于问题的提法给人科学始于问题的提法给人 以启迪；以启迪；他认为一个反例就可以证他认为一个反例就可以证 伪一个问题（理论）不伪一个问题（理论）不 对。理论的免疫问题；对。理论的免疫问题；问题有各种类型。问题有
13、各种类型。只强调理论只能被证伪，只强调理论只能被证伪，不能被证实，必然导致对不能被证实，必然导致对 真理的错误看法。真理的错误看法。4波普尔把问题看作科学发展的动力，问题是认识波普尔把问题看作科学发展的动力，问题是认识的起点又是认识的终点。强调假说、想象、否定、的起点又是认识的终点。强调假说、想象、否定、批判在科学发展中作用，强调知识的相对性和发批判在科学发展中作用，强调知识的相对性和发展的无限性，有合理的方面。但他否认科学发展展的无限性，有合理的方面。但他否认科学发展机制包含着量变渐进的过程，片面否定归纳法和机制包含着量变渐进的过程，片面否定归纳法和证实的作用。证实的作用。第三节第三节 科学
14、理论发展的社会历史观科学理论发展的社会历史观库恩（库恩（)，科学哲学中历史主义的著名代表人物，科学哲学中历史主义的著名代表人物，1962年他出版了科学革命的结构一书，从动态角度考察年他出版了科学革命的结构一书，从动态角度考察科学理论发展的机制和规律，提出了新的科学理论发展科学理论发展的机制和规律，提出了新的科学理论发展模式模式范式变化模式范式变化模式又叫科学革命模式：又叫科学革命模式：前科学前科学常规科学（形成常规科学（形成范式）范式）反常反常科学革命（新范式科学革命（新范式战胜旧范式）战胜旧范式）新常规科学新常规科学危机危机4范式（范式（ParadigmParadigm）4范式是库恩模式的核
15、心概念，也是理解该模式的关键所在。范式是库恩模式的核心概念，也是理解该模式的关键所在。4范式有多种含义，一般是指科学家集团的共同信念、共同范式有多种含义，一般是指科学家集团的共同信念、共同传统、共同理论、方法等。传统、共同理论、方法等。4它既是科学发展中形成的成果又是科学研究手段，是而且它既是科学发展中形成的成果又是科学研究手段，是而且仅仅是某一科学共同体所掌握的。科学的发展就是不断形仅仅是某一科学共同体所掌握的。科学的发展就是不断形成范式又不断放弃旧范式的过程。成范式又不断放弃旧范式的过程。4如：托氏地心体系为早期天文学家的范式（它规定了基本如：托氏地心体系为早期天文学家的范式（它规定了基本
16、理论、基本观点和基本方法，提供了研究问题和解决问题理论、基本观点和基本方法，提供了研究问题和解决问题的模型或框架，为当时天文学发展规定了方向）的模型或框架，为当时天文学发展规定了方向）哥白尼日哥白尼日心说是以后天文学家的范式。心说是以后天文学家的范式。“前科学时期前科学时期”就是就是“范式范式”没有形成之前的时期。其没有形成之前的时期。其特点是同类学科的研究者基本观点不一致，没有公认的特点是同类学科的研究者基本观点不一致，没有公认的理论，各种理论长期争辩和竞争。理论，各种理论长期争辩和竞争。4亚里士多德以前的动力学亚里士多德以前的动力学4阿基米德以前的静力学阿基米德以前的静力学4布莱克以前的热
17、力学布莱克以前的热力学4燃素说以前的化学燃素说以前的化学4赫顿以前的地质学赫顿以前的地质学前前科科学学时时期期4“常规科学时期常规科学时期”是范式已经形成的时期。形成是范式已经形成的时期。形成了公认的范式并依靠共同信仰的范式把大家统一为了公认的范式并依靠共同信仰的范式把大家统一为一个科学共同体。他们在范式的支配下进行一个科学共同体。他们在范式的支配下进行“解难解难题活动题活动”，也就是集中研究范式内肯定有解的难题，也就是集中研究范式内肯定有解的难题，促进范式的不断自我完善、发展。这是科学的渐进促进范式的不断自我完善、发展。这是科学的渐进发展时期、是常规发展时期、是累积发展的过程。发展时期、是常
18、规发展时期、是累积发展的过程。4科学发展快；科学发展快；4对待反常的态度：不理睬。对待反常的态度：不理睬。反常不断出现。反常不断出现。科学家思想保守，科学家思想保守，少有创造性。少有创造性。怀疑自己运用范式怀疑自己运用范式的能力。的能力。很有必要。很有必要。4“危机时期危机时期”：反常的数目越来越多。对旧范式发生：反常的数目越来越多。对旧范式发生了怀疑，共同体出现分化。了怀疑，共同体出现分化。41895年，年，x射线（伦琴）射线（伦琴）41896年，铀放射性（贝克勒尔）年，铀放射性（贝克勒尔）41987年，电子（）年，电子（）41898年，年，、射线（卢瑟福）射线（卢瑟福）41901年，年，m
19、e随速度增大（考夫曼）随速度增大（考夫曼）原子不可分原子不可分 原子最小原子最小 元素不变元素不变 质量不变质量不变传传统统认认识识新发现冲击着传统新发现冲击着传统（反常出现）（反常出现）科学革命时期：抛弃旧范式确立新范式的时期。科学革命时期：抛弃旧范式确立新范式的时期。但不是全体科学家的一致行动，一些思想解放、具但不是全体科学家的一致行动，一些思想解放、具有批判精神的科学家，开始创新，去建立新理论、有批判精神的科学家，开始创新，去建立新理论、以解释和吸收反常，新范式形成。以解释和吸收反常，新范式形成。这是革命的时期，是科学发展的飞跃时期、质变时这是革命的时期，是科学发展的飞跃时期、质变时期。
20、期。新范式形成后，科学又进入新的常规发展时期。新范式形成后，科学又进入新的常规发展时期。对库恩模式的评价：对库恩模式的评价：克克服服了了直直线线发发展展模模式式存存在在的的问问题题，既既看看到到了了科科学学发发展展的的继承性，又看到了科学发展的间断性。继承性，又看到了科学发展的间断性。科学革命科学革命知知识识量量常规科学常规科学时间时间4但在库恩看来，科学史就是革命史，科学革命是但在库恩看来，科学史就是革命史，科学革命是一种新旧范式之间的斗争，也就是理论概念网的一种新旧范式之间的斗争，也就是理论概念网的置换，不同的范式所包含的有关宇宙基本结构要置换，不同的范式所包含的有关宇宙基本结构要素及其行
21、为的看法是不同的，它们的理论、方法素及其行为的看法是不同的，它们的理论、方法和评价标准也相去甚远。这就是说，新范式并不和评价标准也相去甚远。这就是说，新范式并不比旧范式更接近于真理，也不能体现科学的进步，比旧范式更接近于真理，也不能体现科学的进步，理论的评价标准只能取决于科学共同体的心理因理论的评价标准只能取决于科学共同体的心理因素。这一观点受到了人们的批评。素。这一观点受到了人们的批评。4a a、产生于理论内部的问题、产生于理论内部的问题 地心说统治时期逆行的问题地心说统治时期逆行的问题 悬天说提出后悬天说提出后“天会不会掉下来天会不会掉下来”问题问题 爱氏引力理论提出后光线会不会弯曲的问题爱氏引力理论提出后光线会不会弯曲的问题n b b、产生于两种不同的理论之间产生于两种不同的理论之间n 天体演化和地质进化提出后会问天体演化和地质进化提出后会问“地球表面的生地球表面的生 n 物怎么来的？物怎么来的？”上帝创造的吗？上帝创造的吗？n C C、产生于理论和观察的矛盾产生于理论和观察的矛盾 日心说理论和恒星周年视差。日心说理论和恒星周年视差。