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1、第六章 科学理论的创立 在科学认识的形成过程中，科学事实的描述，科在科学认识的形成过程中，科学事实的描述，科在科学认识的形成过程中，科学事实的描述，科在科学认识的形成过程中，科学事实的描述，科学定律的表达，都离不开科学概念的运用，科学定律学定律的表达，都离不开科学概念的运用，科学定律学定律的表达，都离不开科学概念的运用，科学定律学定律的表达，都离不开科学概念的运用，科学定律则是用科学语言（符号公式）表示的；原理定律是在则是用科学语言（符号公式）表示的；原理定律是在则是用科学语言（符号公式）表示的；原理定律是在则是用科学语言（符号公式）表示的；原理定律是在溯因过程中运用猜想和理论模型方法求索的。
2、科学概溯因过程中运用猜想和理论模型方法求索的。科学概溯因过程中运用猜想和理论模型方法求索的。科学概溯因过程中运用猜想和理论模型方法求索的。科学概念、科学语言、理论模型等等，都是科学认识由感性念、科学语言、理论模型等等，都是科学认识由感性念、科学语言、理论模型等等，都是科学认识由感性念、科学语言、理论模型等等，都是科学认识由感性阶段向理性阶段飞跃所依赖的理性认识要素，是科学阶段向理性阶段飞跃所依赖的理性认识要素，是科学阶段向理性阶段飞跃所依赖的理性认识要素，是科学阶段向理性阶段飞跃所依赖的理性认识要素，是科学抽象和科学思维的成果。抽象和科学思维的成果。抽象和科学思维的成果。抽象和科学思维的成果。
3、第一节 科学思维的要素客观实在是现象与本质的统一。科学抽象是透过现象认客观实在是现象与本质的统一。科学抽象是透过现象认识本质的理性手段。它具有识本质的理性手段。它具有“分离分离”、“区分区分”、“纯纯化化”和和“组合组合”作用。所谓作用。所谓“分离分离”，就是在思维过程，就是在思维过程中暂时不考虑被研究事物与其他事物实际存在的千丝万中暂时不考虑被研究事物与其他事物实际存在的千丝万缕的联系，而将研究事物从其所处的复杂整体中抽取出缕的联系，而将研究事物从其所处的复杂整体中抽取出来，达到简化的目的。所谓来，达到简化的目的。所谓“区分区分”，是在分离的基础，是在分离的基础上，将研究事物的现象与其本质区
4、分开来，将假象与真上，将研究事物的现象与其本质区分开来，将假象与真相区分开来。相区分开来。所谓所谓“纯化纯化”，是借助抽象思维使被研究事物表现，是借助抽象思维使被研究事物表现为理想纯化的状态，将无关、干扰的因素排除掉。为理想纯化的状态，将无关、干扰的因素排除掉。这种纯化的状态，就像几何学上的线和面一样是实这种纯化的状态，就像几何学上的线和面一样是实际上并不存在的，际上并不存在的，“但是它按照自己的方式起了像但是它按照自己的方式起了像这些数学抽象所起的同样的作用，它表现为纯粹的、这些数学抽象所起的同样的作用，它表现为纯粹的、独立的、真正的过程。独立的、真正的过程。”（1）（1）恩格斯自然辩证法，
5、人民出版社恩格斯自然辩证法，人民出版社1971年年版，第版，第207页。页。这样，通过分离、区分、纯化，分别抽取出关于被研这样，通过分离、区分、纯化，分别抽取出关于被研究事物的各种属性和关系的规定，这些规定各自反映究事物的各种属性和关系的规定，这些规定各自反映了被研究事物的某个侧面，这些侧面是分散、孤立的。了被研究事物的某个侧面，这些侧面是分散、孤立的。所谓所谓“组合组合”，就是再将这些规定按照其内部的转化，就是再将这些规定按照其内部的转化关系统一起来，找出起决定性作用的实质内容，达到关系统一起来，找出起决定性作用的实质内容，达到对被研究事物既多样又统一的认识。这里可以看到完对被研究事物既多样
6、又统一的认识。这里可以看到完整的科学抽象过程的两个行程，即：整的科学抽象过程的两个行程，即：“感性的具体感性的具体抽象的规定抽象的规定思维的具体思维的具体”（2）（2）参见马克思恩格斯选集第参见马克思恩格斯选集第2卷，第卷，第103页。页。科学事实的描述，离不开科学概念的运用；科学定律科学事实的描述，离不开科学概念的运用；科学定律是用科学语言（符号公式）表示的；原理定律是在溯是用科学语言（符号公式）表示的；原理定律是在溯因过程中运用猜想和理论模型方法求索的。因过程中运用猜想和理论模型方法求索的。科学概念、科学概念、科学语言、理论模型科学语言、理论模型等等，都是科学认识由等等，都是科学认识由感性
7、阶段感性阶段向向理性阶段理性阶段飞跃所依赖的建构飞跃所依赖的建构要素要素。科学概念是在科。科学概念是在科学知识体系中反映对象的本质属性的思维形式，它是学知识体系中反映对象的本质属性的思维形式，它是科学知识体系的基本单位，是科学科学知识体系的基本单位，是科学“知识之网知识之网”的网的网上纽结，可以称为知识大厦的上纽结，可以称为知识大厦的“元素元素”。列宁说得好：。列宁说得好：“自然科学的成果是概念自然科学的成果是概念”。（5）（5）列宁全集第列宁全集第38卷，第卷，第181页。页。科学概念概念的语言表达形式是词或词组，也可以用形式化符号概念的语言表达形式是词或词组，也可以用形式化符号来表示。前面
8、讨论过的来表示。前面讨论过的科学事实科学事实的描述，显然是要用到的描述，显然是要用到科学概念科学概念的。如果没有了一切科学概念，也就无法陈述的。如果没有了一切科学概念，也就无法陈述各种各样的经验知识了。因为判断是概念的展开，是对各种各样的经验知识了。因为判断是概念的展开，是对概念所反映的对象（包括客观对象和主观构想出的对象）概念所反映的对象（包括客观对象和主观构想出的对象）属性、内部联系和外部联系的陈述。概念的内涵和外延属性、内部联系和外部联系的陈述。概念的内涵和外延需要判断的阐明，又是组成推理的基本元素。不难看出，需要判断的阐明，又是组成推理的基本元素。不难看出，有些有些经验知识经验知识的描
9、述还要用到新的的描述还要用到新的科学概念科学概念，只有借助，只有借助于它们才能表达新发现的科学事实。在于它们才能表达新发现的科学事实。在科学定律科学定律的发现的发现过程中，科学概念的作用更为突出，科学定律（尤其是过程中，科学概念的作用更为突出，科学定律（尤其是原理定律）的提出往往是由后者的突破引导的。这里所原理定律）的提出往往是由后者的突破引导的。这里所说的科学概念的突破既可以指新概念的提出，也可以指说的科学概念的突破既可以指新概念的提出，也可以指原有概念被赋予了新的意义。原有概念被赋予了新的意义。科学概念科学概念是相对日常生活概念是相对日常生活概念(或称或称常识概念常识概念)而言而言的。从认
10、识论上讲，它们都是反映对象本质属性的的。从认识论上讲，它们都是反映对象本质属性的思维形式，这是它们共同的地方。但是它们又有思维形式，这是它们共同的地方。但是它们又有区区别：别：常识概念比起科学概念来，所反映的对象本质常识概念比起科学概念来，所反映的对象本质属性是初步的、表层的，而后者反映的是进一步的、属性是初步的、表层的，而后者反映的是进一步的、深层次的；常识概念具有多义性、歧义性、含糊性，深层次的；常识概念具有多义性、歧义性、含糊性，科学概念具有专义性、清晰性、严密性。比如，科学概念具有专义性、清晰性、严密性。比如，“花花”、“草草”、“雨雨”可以是常识概念，可以是常识概念，“细细胞胞”、“
11、基因基因”、“质点质点”则是科学概念。则是科学概念。科学概念并不只是单一的类型，可以按照不同尺度进行科学概念并不只是单一的类型，可以按照不同尺度进行不同的划分。为了论述的方便，这里作如下的分类：不同的划分。为了论述的方便，这里作如下的分类：（1）简单概念简单概念和和复杂概念复杂概念。按照描述的是简单事物还。按照描述的是简单事物还是复杂的事物关系，可以将概念作这样的划分：是复杂的事物关系，可以将概念作这样的划分：“苹果苹果”、“梨梨”就是就是简单概念简单概念；“控制论控制论”、“进化论进化论”等等就是就是复杂概念复杂概念，因为前者表示的是简单事物，而后者表，因为前者表示的是简单事物，而后者表征的
12、是理论，内涵中包括了很多科学概念及其组成的判征的是理论，内涵中包括了很多科学概念及其组成的判断乃至推理。断乃至推理。（2）定性概念定性概念和和定量概念定量概念。这是按照描述的是事物的。这是按照描述的是事物的性状还是事物的数量，来对概念进行划分的。性状还是事物的数量，来对概念进行划分的。“红外线红外线”、“正方形正方形”就是就是定性概念定性概念，它们反映的是事物的性，它们反映的是事物的性质和形状；质和形状；“波长波长”、“直角直角”就是就是定量概念定量概念，它们表，它们表征的是长短、大小、单位等数量关系。征的是长短、大小、单位等数量关系。（3）观察概念观察概念和和理论概念理论概念。观察概念观察概
13、念描述的是可观察的描述的是可观察的事物及过程，这些事物可观察的性质或关系，如上面提到事物及过程，这些事物可观察的性质或关系，如上面提到的的“苹果苹果”、“梨梨”、“正方形正方形”等。等。理论概念理论概念描述的是描述的是不可观察的事物、事件，这些事物之间不可观察的关系，不可观察的事物、事件，这些事物之间不可观察的关系，如上面提到的如上面提到的“控制论控制论”、“进化论进化论”等。科学概念是有等。科学概念是有层次性的，如列宁所说：层次性的，如列宁所说：“人的思想由现象到本质，由所人的思想由现象到本质，由所谓初级的本质到二级的本质，这样不断地加深下去，以至谓初级的本质到二级的本质，这样不断地加深下去
14、，以至于无穷。于无穷。”（3）科学概念和科学理论都是历史地演进的，这其中既有知识科学概念和科学理论都是历史地演进的，这其中既有知识的逐步递加和累进，又有新旧的更替和变革。科学理论的的逐步递加和累进，又有新旧的更替和变革。科学理论的演进将产生新的科学概念，而内容更新的科学概念又将加演进将产生新的科学概念，而内容更新的科学概念又将加速科学理论的发展进程。因此，每个科学概念都与它所处速科学理论的发展进程。因此，每个科学概念都与它所处的理论体系中的一切其他概念相互联系着，每个科学概念的理论体系中的一切其他概念相互联系着，每个科学概念的全部内容是它与该理沦体系中其他概念的关系的总和，的全部内容是它与该理
15、沦体系中其他概念的关系的总和，其内容是十分丰富的。其内容是十分丰富的。（3）列宁全集第列宁全集第38卷，第卷，第278页。页。（1）自然语言。即日常生活语言。科学认）自然语言。即日常生活语言。科学认识形成的初期，其成果显然是用已有的自然识形成的初期，其成果显然是用已有的自然语言来表达的，所用的自然语言也就逐渐转语言来表达的，所用的自然语言也就逐渐转化为科学语言，成为科学语言的基本有机组化为科学语言，成为科学语言的基本有机组成部分。但自然语言有其多义性、歧义性、成部分。但自然语言有其多义性、歧义性、含糊性，所以渐渐不能适应科学认识的不断含糊性，所以渐渐不能适应科学认识的不断深化和发展，于是出现了
16、科学的人工语言。深化和发展，于是出现了科学的人工语言。（3）形式化语言。这是人工语言发展的高级阶段，不仅）形式化语言。这是人工语言发展的高级阶段，不仅用专门符号代替了自然语言的词汇，而且用专门符号来表用专门符号代替了自然语言的词汇，而且用专门符号来表达人们的思维推理过程，达人们的思维推理过程，“它完全撇开符号的本身意义，它完全撇开符号的本身意义，而根据某些只涉及符号书面形态的转换规则来进行符号操而根据某些只涉及符号书面形态的转换规则来进行符号操作。作。”（1）它实际上就是以数学、数理逻辑符号为框架）它实际上就是以数学、数理逻辑符号为框架的一种更抽象、形式化程度更高的科学语言，是科学语言的一种更
17、抽象、形式化程度更高的科学语言，是科学语言发展的一个新飞跃。现代日新月异的计算机语言也可以说发展的一个新飞跃。现代日新月异的计算机语言也可以说是能被计算机识别的形式化语言，是形式化语言具有里程是能被计算机识别的形式化语言，是形式化语言具有里程碑意义的推广和应用，计算机人工智能研究的广阔前景也碑意义的推广和应用，计算机人工智能研究的广阔前景也是与这种形式化语言的发展密切联系在一起的。不过，还是与这种形式化语言的发展密切联系在一起的。不过，还是要指出，这种形式化语言依然是离不开自然语言的。因是要指出，这种形式化语言依然是离不开自然语言的。因为符号的为符号的“转换规则转换规则”还需要通过自然语言予以
18、确定或描还需要通过自然语言予以确定或描述；尽管在思维推理过程中不必对述；尽管在思维推理过程中不必对“符号操作符号操作”的每一步的每一步都说明其含意，但最终的结果还必须使用自然语言才能加都说明其含意，但最终的结果还必须使用自然语言才能加以理解。以理解。（1）鲍亨斯基：当代思维方法，第鲍亨斯基：当代思维方法，第1版，第版，第40页，页，上海，上海人民出版社，上海，上海人民出版社，1987年。年。3、思想模型、思想模型 思想模型是相对于实物模型而言的。在前面一章中讨论模思想模型是相对于实物模型而言的。在前面一章中讨论模拟实验观察时，主要涉及的都是实物模型。作为科学思维拟实验观察时，主要涉及的都是实物
19、模型。作为科学思维要素之一的要素之一的思想模型思想模型，则是指以意识的形态摹写或描述原，则是指以意识的形态摹写或描述原型的性质、结构、功能或运行规律的相似模型。它们是人型的性质、结构、功能或运行规律的相似模型。它们是人们在一定的经验认识的基础上经过不同程度的思维加工而们在一定的经验认识的基础上经过不同程度的思维加工而得到的抽象模型，采取的是概念、判断、符号、图表、公得到的抽象模型，采取的是概念、判断、符号、图表、公式、方程等表现形式。思想模型只是集中反映了原型的某式、方程等表现形式。思想模型只是集中反映了原型的某些与特定认识目的相关的特征而舍弃了原型的其他特征。些与特定认识目的相关的特征而舍弃
20、了原型的其他特征。如生态学中的逻辑斯蒂模型、混沌学中的罗仑兹模型、物如生态学中的逻辑斯蒂模型、混沌学中的罗仑兹模型、物理学中的原子行星结构模型、生物学中的理学中的原子行星结构模型、生物学中的DNA双螺旋结双螺旋结构模型、地学中的板块构造模型等等。不仅如此，人们还构模型、地学中的板块构造模型等等。不仅如此，人们还可以可以“创造创造”出现实世界中并不存在的、非常抽象的理想出现实世界中并不存在的、非常抽象的理想模型，即具有某种极限特征的特殊的思想模型，如力学中模型，即具有某种极限特征的特殊的思想模型，如力学中的质点模型、相对论中的理想升降机模型等等。的质点模型、相对论中的理想升降机模型等等。思想模型
21、具有以下一些特点：思想模型具有以下一些特点：第一，既简化又相似。思想模型必须集中反映原型的某第一，既简化又相似。思想模型必须集中反映原型的某些特征而舍弃其他特征，这是简化；思想模型又要与原些特征而舍弃其他特征，这是简化；思想模型又要与原型有某些相似，否则也不能称其为模型。型有某些相似，否则也不能称其为模型。第二，创造性。思想模型是对原型内部不可观察的因果第二，创造性。思想模型是对原型内部不可观察的因果机制的大胆猜想，是要有丰富想象力的。机制的大胆猜想，是要有丰富想象力的。第三，可检验性。既能接受逻辑的检验，这在理想模型第三，可检验性。既能接受逻辑的检验，这在理想模型的运用中表现得格外突出；又能
22、通过观察实验加以实践的运用中表现得格外突出；又能通过观察实验加以实践检验。检验。第四，流动性。在科学探索过程中提出的思想模型不可第四，流动性。在科学探索过程中提出的思想模型不可避免地会出现错误，就是相当好的思想模型也只能是一避免地会出现错误，就是相当好的思想模型也只能是一种阶段性的认识成果，对原型的认识是无止境的。重要种阶段性的认识成果，对原型的认识是无止境的。重要的是，不仅要创造出思想模型来，还要不断地改进、完的是，不仅要创造出思想模型来，还要不断地改进、完善，直至推陈出新。善，直至推陈出新。第二节 科学思维的方法 科学思维的方法是与科学知识的演进同科学思维的方法是与科学知识的演进同步发展的
23、。现在人们越来越认识到，在步发展的。现在人们越来越认识到，在演绎方法和分析与综合、归纳与概括、演绎方法和分析与综合、归纳与概括、类比与联想等通常熟悉的非演绎方法之类比与联想等通常熟悉的非演绎方法之外，思想模型方法在科学认识形成中的外，思想模型方法在科学认识形成中的作用与日俱增。作用与日俱增。最早对演绎方法作出系统论述的，是亚里士多德在其形最早对演绎方法作出系统论述的，是亚里士多德在其形式逻辑中对三段论的说明。因此提到演绎方法，一般就式逻辑中对三段论的说明。因此提到演绎方法，一般就说是从一般到特殊的一种推理。但是，如今把演绎法仅说是从一般到特殊的一种推理。但是，如今把演绎法仅仅归结为三段论显然远
24、远不够了。数学的发展创造了成仅归结为三段论显然远远不够了。数学的发展创造了成熟的数学演绎方法，可以运用数学规则进行各种演绎熟的数学演绎方法，可以运用数学规则进行各种演绎推理，有些就不是从一般到特殊或个别的推理，这就大推理，有些就不是从一般到特殊或个别的推理，这就大大突破了三段论的局限。尤其是数理逻辑的兴起和发展，大突破了三段论的局限。尤其是数理逻辑的兴起和发展，极大地拓展了演绎方法的功能和成效，使人工智能的逐极大地拓展了演绎方法的功能和成效，使人工智能的逐步实现成为可能。步实现成为可能。一、演绎方法一、演绎方法演绎方法演绎方法的的根本特点根本特点是：从前提到结论的联系是必然的，是：从前提到结论
25、的联系是必然的，是一种确实性的推理，当然推理须要遵守相关的规则。所是一种确实性的推理，当然推理须要遵守相关的规则。所以，演绎方法在科学假说的检验过程中发挥着独一无二的以，演绎方法在科学假说的检验过程中发挥着独一无二的重要作用。对此，人们是普遍接受的。但是，对于演绎方重要作用。对此，人们是普遍接受的。但是，对于演绎方法在科学知识形成中的功能，却就莫衷一是了。法在科学知识形成中的功能，却就莫衷一是了。莱欣巴哈莱欣巴哈说：说：“逻辑证明即所谓演绎；结论是由别的陈述，逻辑证明即所谓演绎；结论是由别的陈述，即被称为是论证的前提进行演绎而获得的。即被称为是论证的前提进行演绎而获得的。结论不能结论不能陈述多
26、于前提中所说的东西，它只是把前提中蕴含的某种陈述多于前提中所说的东西，它只是把前提中蕴含的某种结论予以说明而已。结论予以说明而已。演绎的逻辑功能便是从给予的陈述演绎的逻辑功能便是从给予的陈述中把真理传递到别的陈述上去中把真理传递到别的陈述上去但这就是它所能办到的但这就是它所能办到的全部事情了。全部事情了。”（1）（1）莱欣巴哈：科学哲学的兴起，第莱欣巴哈：科学哲学的兴起，第1版，第版，第3233页，北京，商务印书馆，页，北京，商务印书馆，1984。莱欣巴哈这话有些片面、绝对。爱因斯坦才说：莱欣巴哈这话有些片面、绝对。爱因斯坦才说：“我我坚信，我们能够用纯粹数学的构造来发现概念以及把坚信，我们能
27、够用纯粹数学的构造来发现概念以及把这些概念联系起来的定律，这些概念和定律是理解自这些概念联系起来的定律，这些概念和定律是理解自然现象的钥匙。然现象的钥匙。”（1）因为演绎方法所揭示的前提中蕴含的内容有可能涉及因为演绎方法所揭示的前提中蕴含的内容有可能涉及还没有被人们考察过的领域，那就有希望发现未知。还没有被人们考察过的领域，那就有希望发现未知。（1）爱因斯坦文集第）爱因斯坦文集第1卷，商务印书馆，卷，商务印书馆，1976年版，第年版，第316页。页。与演绎方法密切关联的一个重要思维方法是与演绎方法密切关联的一个重要思维方法是公理化方法公理化方法。亚里士多德在对演绎方法进行系统论述时就曾指出，理
28、亚里士多德在对演绎方法进行系统论述时就曾指出，理想的科学应当是演绎命题的等级系统，其中处在一般性想的科学应当是演绎命题的等级系统，其中处在一般性最高层次、作为一切证明出发点的是少数第一公理，其最高层次、作为一切证明出发点的是少数第一公理，其余处在一般性较低层次的命题都是由第一公理演绎出来余处在一般性较低层次的命题都是由第一公理演绎出来的。这就是人们所谓的的。这就是人们所谓的公理化方法公理化方法。演绎方法有时能够。演绎方法有时能够“发现概念以及把这些概念联系起来的定律发现概念以及把这些概念联系起来的定律”，即是在，即是在建立公理化陈述系统的过程中得以实现的。这在欧几里建立公理化陈述系统的过程中得
29、以实现的。这在欧几里得几何学和爱因斯坦相对论中看得十分真切。公理化方得几何学和爱因斯坦相对论中看得十分真切。公理化方法也可以用来整理已知的科学知识以构造理论体系，比法也可以用来整理已知的科学知识以构造理论体系，比如牛顿力学体系的建立就是如此。如牛顿力学体系的建立就是如此。理想实验方法理想实验方法则是与演绎方法相联系的另一个重要思维方则是与演绎方法相联系的另一个重要思维方法。如前所述，理想模型是具有某种极限特征的特殊的思法。如前所述，理想模型是具有某种极限特征的特殊的思想模型。理想实验就是运用理想模型在想象中进行的假想想模型。理想实验就是运用理想模型在想象中进行的假想实验；理想实验方法就是通过理
30、想实验以严密的演绎推理实验；理想实验方法就是通过理想实验以严密的演绎推理来推断相关规律纯态表现的方法，完全是一种思维活动过来推断相关规律纯态表现的方法，完全是一种思维活动过程。伽利略发现惯性原理就应用了这样的方法，爱因斯坦程。伽利略发现惯性原理就应用了这样的方法，爱因斯坦给予了高度评价：给予了高度评价：“它是由考虑一个既没有摩擦又没有任它是由考虑一个既没有摩擦又没有任何外力作用而永远运动的物体的理想实验而得来的。从这何外力作用而永远运动的物体的理想实验而得来的。从这个例子以及后来的许多旁的例子中，我们认识到用思维来个例子以及后来的许多旁的例子中，我们认识到用思维来创造理想实验的重要性。创造理想
31、实验的重要性。”（3）爱因斯坦自己在创立相对）爱因斯坦自己在创立相对论的过程中也受到过理想列车实验和理想升降机实验的启论的过程中也受到过理想列车实验和理想升降机实验的启迪，他利用理想实验方法做出了重大科学发现。迪，他利用理想实验方法做出了重大科学发现。（3）爱因斯坦、英费尔德：物理学的进化，第爱因斯坦、英费尔德：物理学的进化，第1版，版，第第158页，上海，上海科技出版社，页，上海，上海科技出版社，1962。二、非演绎方法二、非演绎方法 在创新思维方法中，除了演绎方法是必然在创新思维方法中，除了演绎方法是必然性的推理之外，其他方法都带有不同性的推理之外，其他方法都带有不同程度的或然性、偶适性和
32、跳跃性，它们是程度的或然性、偶适性和跳跃性，它们是分析与综合、归纳与概括、类比与联想分析与综合、归纳与概括、类比与联想（思想模型）等。（思想模型）等。分析分析要有系统的要有系统的整体整体观点，不能把整体划分为各个部分观点，不能把整体划分为各个部分后而去孤立地认识每一部分，这样就把有机的整体割裂后而去孤立地认识每一部分，这样就把有机的整体割裂开来，歪曲了研究对象各部分之间相互联系的本来面目。开来，歪曲了研究对象各部分之间相互联系的本来面目。近代科学形成以来盛行的以分析为主的还原论方法就是近代科学形成以来盛行的以分析为主的还原论方法就是这样造成了这样造成了“只见树木，不见森林只见树木，不见森林”的
33、片面性的。的片面性的。随着系统科学的兴起，现代科学思维方法要求进行随着系统科学的兴起，现代科学思维方法要求进行系统系统分析分析，即从系统观出发，始终把研究对象看作是个不可，即从系统观出发，始终把研究对象看作是个不可割裂的、有机的整体，从部分与整体以及系统与环境的割裂的、有机的整体，从部分与整体以及系统与环境的相互联系、相互制约、相互作用的关系中进行动态分析，相互联系、相互制约、相互作用的关系中进行动态分析，不仅要认识各个部分，还要认识各部分协同产生的整体不仅要认识各个部分，还要认识各部分协同产生的整体效应。效应。可见，分析和综合的过程也就是科学抽象的过程，掌握可见，分析和综合的过程也就是科学抽
34、象的过程，掌握分析和综合的方法能够更好的理解科学认识由分析和综合的方法能够更好的理解科学认识由“感性的感性的具体具体抽象的规定抽象的规定思维的具体思维的具体”两个行程的前进运动。两个行程的前进运动。归纳与概括归纳方法是由个别或特殊推到一般的方法。这种方法最归纳方法是由个别或特殊推到一般的方法。这种方法最早是由早是由亚里士多德亚里士多德提出来的，近代以后又有了很大发展。提出来的，近代以后又有了很大发展。培根培根创立了更具可靠性和可操作性的创立了更具可靠性和可操作性的“三表法三表法”（排除（排除归纳法）后来又出现了专门探究事物因果联系的归纳法）后来又出现了专门探究事物因果联系的“穆勒穆勒五法五法”
35、。在培根之后，休谟首先注意到并提出了有深远。在培根之后，休谟首先注意到并提出了有深远影响的影响的“归纳问题归纳问题”。现代逻辑实证主义面对归纳法的。现代逻辑实证主义面对归纳法的疑难，于是向数学中的概率论求助，将概率引入归纳法，疑难，于是向数学中的概率论求助，将概率引入归纳法，采用了严格的概率统计的成果，因而推动了数理逻辑的采用了严格的概率统计的成果，因而推动了数理逻辑的发展。发展。赖欣巴赫引入了赖欣巴赫引入了“频率概率频率概率”概念，卡尔纳普引入了概念，卡尔纳普引入了“确证度确证度”概念。概念。类比与联想类比是一种十分重要的创新思维方法，在科学探索中常类比是一种十分重要的创新思维方法，在科学探
36、索中常常能发挥冲破迷雾的导航作用。常能发挥冲破迷雾的导航作用。类比方法是这样的：类比方法是这样的：即即根据两个（或两类）对象在一系列性质、关系或功能方根据两个（或两类）对象在一系列性质、关系或功能方面的相似，又已知其中一个（或一类）对象还有其他的面的相似，又已知其中一个（或一类）对象还有其他的性质、关系或功能，从而推出另一个（或另一类）对象性质、关系或功能，从而推出另一个（或另一类）对象也具有同样的其他性质、关系或功能。也具有同样的其他性质、关系或功能。类比既不同于演绎方法的从一般推导到个别，也不同于类比既不同于演绎方法的从一般推导到个别，也不同于归纳方法的从个别推导到一般，而是从特定的对象或
37、领归纳方法的从个别推导到一般，而是从特定的对象或领域推导到另一特定对象或领域的方法。因此，在归纳和域推导到另一特定对象或领域的方法。因此，在归纳和演绎无能为力的地方，类比可以发挥自己特有的效能。演绎无能为力的地方，类比可以发挥自己特有的效能。而且，虽说这三种推理方法都是从已知的前提推出结而且，虽说这三种推理方法都是从已知的前提推出结论，结论皆在不同程度上受到前提的制约，但是，结论，结论皆在不同程度上受到前提的制约，但是，结论受到前提制约的程度是不同的，其中演绎的结果受论受到前提制约的程度是不同的，其中演绎的结果受到前提的限制最大，归纳的结论受到前提的限制次之，到前提的限制最大，归纳的结论受到前
38、提的限制次之，而类比的结论受到前提的限制最小，这就使类比在科而类比的结论受到前提的限制最小，这就使类比在科学探索中更显得得心应手。学探索中更显得得心应手。类比方法的结论是或然的。类比方法的结论是或然的。这是因为对象之间不仅具这是因为对象之间不仅具有相同性，也还具有差异性。其实，相似就是客观对有相同性，也还具有差异性。其实，相似就是客观对象相同与差异的矛盾统一，事物总是同中有异，异中象相同与差异的矛盾统一，事物总是同中有异，异中有同的。有同的。类比方法的结论未必真，这固然是个缺点；但另一方面，类比方法的结论未必真，这固然是个缺点；但另一方面，也有它特有的也有它特有的灵活性灵活性与与创造性创造性。
39、如果偏重于从静态的观。如果偏重于从静态的观点看待类比推理，就会过多地强调它的或然性方面而忽点看待类比推理，就会过多地强调它的或然性方面而忽略它的创造性方面，若是从科学探索的动态过程来看待略它的创造性方面，若是从科学探索的动态过程来看待类比推理，则会看到它确有不少优点。解决新的问题，类比推理，则会看到它确有不少优点。解决新的问题，涉足未知的现象领域，建立新的理论模型，都没有现成涉足未知的现象领域，建立新的理论模型，都没有现成的道路可走。而受前提约束最少的、从已知通向未知的、的道路可走。而受前提约束最少的、从已知通向未知的、富于创造性的类比方法正好给我们以帮助。从某种意义富于创造性的类比方法正好给
40、我们以帮助。从某种意义上说，相似处越少，越是在上说，相似处越少，越是在“异中求同异中求同”，类比的结果，类比的结果越是具有突破性、独创性。越是具有突破性、独创性。维纳等人在极不相同的生物和机器之间找到了一定的相维纳等人在极不相同的生物和机器之间找到了一定的相似性，从而创立了控制论。难怪维纳称赞阿希贝似性，从而创立了控制论。难怪维纳称赞阿希贝“把生把生命机体和机器作类比工作，可能是当代最伟大的贡献。命机体和机器作类比工作，可能是当代最伟大的贡献。”（1）德国哲学家康德曾经说过：）德国哲学家康德曾经说过：“每当理智缺乏可每当理智缺乏可靠的思路时，类比这个方法往往能指引我们前进。靠的思路时，类比这个
41、方法往往能指引我们前进。”（2）“我始终以类比的方法和合理的可信性为指导，我始终以类比的方法和合理的可信性为指导，尽可能地把我的理论体系大胆发展下去。尽可能地把我的理论体系大胆发展下去。”（3）（1）维纳著作选，上海译文出版社）维纳著作选，上海译文出版社l 978年版，第年版，第35页。页。（2）康德：宇宙发展史概论，第一版，第康德：宇宙发展史概论，第一版，第147页，页，上海，上海人民出版社，上海，上海人民出版社，1972。（3）同上，第同上，第26页。页。类比的思维过程，离不开联想，即从一个对象而想到另类比的思维过程，离不开联想，即从一个对象而想到另一个对象，从一个对象的性质、关系或功能想
42、到另一个一个对象，从一个对象的性质、关系或功能想到另一个对象的性质、关系或功能，否则就不可能进行类比。所对象的性质、关系或功能，否则就不可能进行类比。所以，能够充分发挥想象力，尤其是在以，能够充分发挥想象力，尤其是在“异中求同异中求同”，对，对于类比是十分必要的。爱因斯坦说得很好：于类比是十分必要的。爱因斯坦说得很好：“想象力比想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”（4）（4）爱因斯坦文集第）爱因斯坦文集第1卷，第卷，第1版，第版，第284
43、页，商页，商务印书馆，务印书馆，1976。思想模型是科学抽象成果的重要基本形态之一，通过思想模型是科学抽象成果的重要基本形态之一，通过建构和研究思想模型来认识未知研究对象的方法就是建构和研究思想模型来认识未知研究对象的方法就是思想模型方法。这种方法在创新思维的过程中有着广思想模型方法。这种方法在创新思维的过程中有着广泛应用。泛应用。科学家如何能够猜想出理论假说？这不仅与他们的个科学家如何能够猜想出理论假说？这不仅与他们的个人素质及其所属科学共同体的团体因素有关，与他们人素质及其所属科学共同体的团体因素有关，与他们所处时代的背景知识有关，而且与他们怎样猜想有关。所处时代的背景知识有关，而且与他们
44、怎样猜想有关。怎样猜想？因为现象背后的实体和运动看不见、感觉怎样猜想？因为现象背后的实体和运动看不见、感觉不到，因为对欲求的因果机制知之甚少，所以猜想只不到，因为对欲求的因果机制知之甚少，所以猜想只能从人们已经比较熟悉的相似物出发，在思想中摹写能从人们已经比较熟悉的相似物出发，在思想中摹写或描述研究对象的性质、结构、功能或运行规律或描述研究对象的性质、结构、功能或运行规律,这这样猜想出来的摹本、蓝图就是思想模型。样猜想出来的摹本、蓝图就是思想模型。思想模型方法的广泛应用思想模型方法的广泛应用思想模型虽然是参照相似物猜想出来的，却是对相关思想模型虽然是参照相似物猜想出来的，却是对相关经验定律背后
45、的因果机制的表述；既是已知的相似物经验定律背后的因果机制的表述；既是已知的相似物的的“模型模型”，又是研究对象的，又是研究对象的“模型模型”。在科学理论的发现过程中，人们是通过建构思想模型在科学理论的发现过程中，人们是通过建构思想模型来推断现象背后的实体和运动的，这就是思想模型方来推断现象背后的实体和运动的，这就是思想模型方法的实质。它们是似然的、可能的、合乎情理的推断，法的实质。它们是似然的、可能的、合乎情理的推断，在这里不可能有径直的必然的演绎推理。在这里不可能有径直的必然的演绎推理。就模型是研究者的猜想内容来说，模型是研究就模型是研究者的猜想内容来说，模型是研究对象对象；但；但就模型只是
46、摹本、研究者的真正目的是要认识未知对象就模型只是摹本、研究者的真正目的是要认识未知对象的因果机制而言，真正的研究对象是现象背后的实体和的因果机制而言，真正的研究对象是现象背后的实体和运动，思想模型只不过是研究者所运用的运动，思想模型只不过是研究者所运用的中介中介或或工具工具。正是由于思想模型的这种正是由于思想模型的这种双重性质双重性质，使它在科学理论的，使它在科学理论的发现过程中占有比较特殊的地位。通过模型，猜想找到发现过程中占有比较特殊的地位。通过模型，猜想找到了纵横驰骋的大方向而不会无所适从、漫无边际，不致了纵横驰骋的大方向而不会无所适从、漫无边际，不致成为想入非非的主观臆断或不切实际的幻
47、想；通过模型，成为想入非非的主观臆断或不切实际的幻想；通过模型，对相关经验定律进行解释的因果机制得到表述；通过模对相关经验定律进行解释的因果机制得到表述；通过模型的修改、完善或更替，对因果机制的认识不断精确、型的修改、完善或更替，对因果机制的认识不断精确、深化和扩展。深化和扩展。思想模型的广泛应用还表现在它具有多种多样的类型，思想模型的广泛应用还表现在它具有多种多样的类型，可以满足提出不同假说的需要。按照研究对象与已知相可以满足提出不同假说的需要。按照研究对象与已知相似物之间的性质、结构、功能或运行规律相似的不同特似物之间的性质、结构、功能或运行规律相似的不同特点，可以将思想模型划分为性质相似
48、、结构相似、功能点，可以将思想模型划分为性质相似、结构相似、功能相似或形式相似思想模型。相似或形式相似思想模型。比如，比如，卢瑟福研究原子结构卢瑟福研究原子结构时提出的行星模型、沃森和克里克研究时提出的行星模型、沃森和克里克研究DNA结构时用结构时用到的鲍林提出的蛋白质到的鲍林提出的蛋白质螺旋结构模型、哈维研究血螺旋结构模型、哈维研究血液循环时提出的水泵模型、麦克斯韦研究电磁理论时用液循环时提出的水泵模型、麦克斯韦研究电磁理论时用到的流体力学模型等，就分别是这样的四类模型。到的流体力学模型等，就分别是这样的四类模型。在性质相似、结构相似、功能相似思想模型中，形象思在性质相似、结构相似、功能相似
49、思想模型中，形象思维发挥着重要作用，所以它们也可以称作形象思维模型。维发挥着重要作用，所以它们也可以称作形象思维模型。形式相似思想模型是指两者之间所遵循的数学关系式相形式相似思想模型是指两者之间所遵循的数学关系式相似，因此也是一种数学模型。数学模型又可以分为确定似，因此也是一种数学模型。数学模型又可以分为确定性数学模型（以必然现象为研究对象的）、随机性数学性数学模型（以必然现象为研究对象的）、随机性数学模型（以或然现象为研究对象的）、突变性数学模型模型（以或然现象为研究对象的）、突变性数学模型（以突变现象为研究对象的）、和模糊性数学模型（以（以突变现象为研究对象的）、和模糊性数学模型（以模糊现
50、象为研究对象的）。数学模型的运用是数学方法模糊现象为研究对象的）。数学模型的运用是数学方法对创新思维作出贡献的主要表现形式。对创新思维作出贡献的主要表现形式。按照研究对象与已知相似物之间信息加工等方面的相似，按照研究对象与已知相似物之间信息加工等方面的相似，还可以提出信息模型。在认知心理学中就运用了很多这还可以提出信息模型。在认知心理学中就运用了很多这样的模型，比如研究注意心理活动的过滤器模型和衰减样的模型，比如研究注意心理活动的过滤器模型和衰减模型等，所以这个学科也被称为信息加工心理学。模型等，所以这个学科也被称为信息加工心理学。审美观在思想模型的广泛应用中也有不可忽视的作用。审美观在思想模