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1、第六章观察方法与实验方法本章目录实验方法 2观察方法3 1观察实验的认识论问题3 3观察实验中的机遇43自然辩证法绪论 张胜光制作第一节 观察方法一、什么是观察方法一、什么是观察方法二、二、科学观察的类型和特点科学观察的类型和特点三、三、科学观察的基本原则科学观察的基本原则四、四、科学观察的地位和作用科学观察的地位和作用 科学观察，是人们在科学认识中有目的、有意识地对事物和现象进行感知、描述和记载的方法。所以它是获取感性材料的一种活动。观察大都是在自然发生的条件下进行的。所谓自然发生的条件，就是说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现象的基本形态和运动的原有进程。一
2、、什么是观察方法5自然辩证法绪论 张胜光制作二、科学观察的类型和特点直接观察直接观察：感官直接作用于观察对象，有直观、生：感官直接作用于观察对象，有直观、生动的特点，但存在很大局限性。动的特点，但存在很大局限性。间接观察间接观察：借助仪器或技术手段延长人的感官对事：借助仪器或技术手段延长人的感官对事物进行感知和描述。但可能出现仪器的干扰。物进行感知和描述。但可能出现仪器的干扰。观察的特点观察的特点：一切科学观察都有组织性、计划性和目的性。一切科学观察都有组织性、计划性和目的性。科学观察力求全面、系统，因而观察具有长期性、科学观察力求全面、系统，因而观察具有长期性、连续性。连续性。与实验相比，观
3、察一般是在自然发生的条件下进与实验相比，观察一般是在自然发生的条件下进行的，因此对研究对象一般不具有直接变革的作用行的，因此对研究对象一般不具有直接变革的作用6自然辩证法绪论 张胜光制作 每个健全的人都可以观察事物，但不一定能进行科学观察活动。科学观察是一种专门的才能，需经系统训练才能获得。7自然辩证法绪论 张胜光制作 三、科学观察的基本原则科学观察的客观性原则科学观察的客观性原则。哭笑不得的实验哭笑不得的实验 排除心理方面造成的错觉排除心理方面造成的错觉科学观察的辩证性原则科学观察的辩证性原则。科学观察的全面性原则科学观察的全面性原则。科学观察的系统性原则科学观察的系统性原则。“知识汗水灵感
4、机遇知识汗水灵感机遇=成功成功”8自然辩证法绪论 张胜光制作科学观察的客观性原则 感官的错觉，尤其是已有的偏见是造成观察谬误的根源。离开了客观事物本身，是主观的反映。所谓观察的客观性，列宁指出，不是实例，不是枝节之论，而是自在之物本身。由此可见坚持观察的客观性是进行科学观察的一个重要原则。9自然辩证法绪论 张胜光制作主体在观察中的能动作用 尽管人们只能在大自然给他提供的那种形式下进行研究，但是，若否认主体在观察中的能动作用，是十分错误的。科学观察要求提出任务、作出假设并导出能与观察结果相比较的各种推论；还要组织观察的实施，选择和充实仪器装置，记录观察结果等等。不能认为观察者在自然现象面前纯粹是
5、被动的。10自然辩证法绪论 张胜光制作令人哭笑不得的实验 贝弗里奇在其贝弗里奇在其科学研究的艺术科学研究的艺术中，还描述过中，还描述过这样一个哭笑不得的实验：曼彻斯特市有个医生，在这样一个哭笑不得的实验：曼彻斯特市有个医生，在教学生的时候，用手指沾糖尿病人尿的样品来尝味。教学生的时候，用手指沾糖尿病人尿的样品来尝味。然后他要求全体学生重复这个动作。学生们勉勉强强然后他要求全体学生重复这个动作。学生们勉勉强强愁眉苦脸地照着做了，而一致同意尿是甜的。这时医愁眉苦脸地照着做了，而一致同意尿是甜的。这时医生笑着说：生笑着说：“我这样做是为了教育你们观察细节的我这样做是为了教育你们观察细节的重要性。如果
6、你们看得仔细就会注意到我伸进尿里的重要性。如果你们看得仔细就会注意到我伸进尿里的是拇指，舔的却是食指。是拇指，舔的却是食指。”11自然辩证法绪论 张胜光制作 观观察察中中的的思思维维是是不不可可缺缺少少的的。但但是是导导致致非非客客观观观观察察结结果果的的主主观观因因素素也也是是存存在在的的。曼曼彻彻斯斯特特市市医医生生所所做做的的实实验验中中，学学生生们们的的感感觉觉器器官官并并没没有有充充分分发发挥挥作作用用。首首先先是是视视觉觉，没没有有看看到到由由拇拇指指到到食食指指的的变变化化；其其次次是是味味觉觉，并并不不一一定定真真实实地地品品尝尝出出了了糖糖尿尿病病人人尿尿的的味味道道。这这时
7、时感感官官为为什什么么会会失失去去作作用用?主主要要在在于于学学生生的的脑脑子子里里存存在在着着先先入入之之见见的的主主观观因因素素。或或者者完完全全从从主主观观的的想想象象出出发发或或者者过过分分地地相相信信自自己己已已有有的的经经验验或或者者从从某某种种条条条条框框框框出出发发，都都会会给给观观察察结结果果打打上上鲜鲜明明的的主主观观印印记记，而而使使结结果果不不可可靠靠。所所以以马马克克思思指指出出，不不带带偏偏见见的考察是不会受迷惑的，结果才有可能是客观的。的考察是不会受迷惑的，结果才有可能是客观的。12自然辩证法绪论 张胜光制作排除生理原因造成的错觉 为了避免主观臆想代替科学事实，首
8、先必须尽力为了避免主观臆想代替科学事实，首先必须尽力排除可能来自两个方面的观察错误：排除可能来自两个方面的观察错误：首先，要排除由生理方面原因造成的错误。人们首先，要排除由生理方面原因造成的错误。人们的感觉器官，不论是的感觉器官，不论是“眼、耳、鼻、舌身眼、耳、鼻、舌身”中哪一个，中哪一个，都在一定的情况下有很大的局限性，因而产生错误。都在一定的情况下有很大的局限性，因而产生错误。为了避免各种生理上造成的观察错误，一方面是加强为了避免各种生理上造成的观察错误，一方面是加强训练，可以避免一定的错觉。更重要的是靠科学仪器训练，可以避免一定的错觉。更重要的是靠科学仪器来延伸和完善自己的感官。来延伸和
9、完善自己的感官。13自然辩证法绪论 张胜光制作排除心理方面造成的错觉 在心理学史上有这样一个例子：在德国哥廷根的一次心理在心理学史上有这样一个例子：在德国哥廷根的一次心理学会议上，突然从门外冲进一个人，后面还有另一个人紧跟着，学会议上，突然从门外冲进一个人，后面还有另一个人紧跟着，手里拿着枪。两个人在会场中混战一场，最后响了一枪，又一手里拿着枪。两个人在会场中混战一场，最后响了一枪，又一起冲了出去。从进门到出去共起冲了出去。从进门到出去共2020秒钟。大会主席立即发下调查秒钟。大会主席立即发下调查表，请所有到会者填写他们目击的经过。这件事是预先安排、表，请所有到会者填写他们目击的经过。这件事是
10、预先安排、经过排演并全都录了像。当然，与会者并不知道这是一次测验。经过排演并全都录了像。当然，与会者并不知道这是一次测验。在交上来的在交上来的4040篇观察报告中，只有一篇在主要事实上错误少于篇观察报告中，只有一篇在主要事实上错误少于20%20%，有，有1414篇观察报告中的错误在篇观察报告中的错误在2020一一4040之间，在之间，在2525篇篇中错误超过了中错误超过了4040。特别值得。特别值得提的是，在半数以上的报中，提的是，在半数以上的报中，1010或更多的细节纯属臆造。所以科学观察要借助仪器坚持或更多的细节纯属臆造。所以科学观察要借助仪器坚持观察的客观性。观察的客观性。14自然辩证法
11、绪论 张胜光制作 科学观察的辩证性原则 一切事物都因矛盾的推动处于流变之中。坚持一切事物都因矛盾的推动处于流变之中。坚持观察的辩证性原则，就是要使认识符合客观事物本观察的辩证性原则，就是要使认识符合客观事物本身的辩证法，不仅要看到事物的存在，同时也要看身的辩证法，不仅要看到事物的存在，同时也要看到事物的流变，力戒孤立、静止、凝固不变的形而到事物的流变，力戒孤立、静止、凝固不变的形而上学观点。观察的辩证性还要求注意观察的时间、上学观点。观察的辩证性还要求注意观察的时间、地点、条件和范围，不能把在特定条件下观察的结地点、条件和范围，不能把在特定条件下观察的结果随意延伸，应妥善处理典型性与随机性、特
12、殊性果随意延伸，应妥善处理典型性与随机性、特殊性与普遍性的辩证关系。与普遍性的辩证关系。15自然辩证法绪论 张胜光制作 科学观察的全面性原则 自然事物都有自己的多种规定性，质的规定性往往隐藏在现象背后，有时更为假象所歪曲。科学观察既要对事物进行全面系统的考察，为科学研究提供可靠材料，又要选择有代表性和典型性的现象进行观察，才能获得有用的材料。应该说，仅坚持观察的客观性原则，对于搞好观察是不够的，还必须坚持观察的全面性原则。16自然辩证法绪论 张胜光制作 全面观察这一原则当然不排斥观察的典型性。为要准确地把握事物需要全面观察事物的现象，为要使研究成为可能，则需考虑观察对象的典型性。如果说坚持科学
13、观察的客观性原则为我们区别真假现象提供了可能，那么坚持全面性原则为我们准确把握事物本质提供了可能。17自然辩证法绪论 张胜光制作 科学观察的系统性原则 任何事物的发展，都是一个连续的过程，只有任何事物的发展，都是一个连续的过程，只有持之以恒不间断的观察，才能把握整个研究对象的持之以恒不间断的观察，才能把握整个研究对象的变化过程，从而找出事物发展的规律性。观察的系变化过程，从而找出事物发展的规律性。观察的系统性是指对事物的观察过程要求连续、完整，力戒统性是指对事物的观察过程要求连续、完整，力戒随意间断。否则便不能对事物进行有效跟踪，不知随意间断。否则便不能对事物进行有效跟踪，不知转化的来龙去脉，
14、更不能对昙花一现的重要现象及转化的来龙去脉，更不能对昙花一现的重要现象及时捕捉。漏掉某个环节和现象，会给认识事物本质时捕捉。漏掉某个环节和现象，会给认识事物本质造成困难，甚至使观察资料失去应有的价值。造成困难，甚至使观察资料失去应有的价值。18自然辩证法绪论 张胜光制作“知识汗水灵感机遇=成功”这是袁隆平告诉别人他成功的秘诀，并且还讲这是袁隆平告诉别人他成功的秘诀，并且还讲了一个故事：了一个故事：“从从19531953年到年到19661966年，我在农校一边教课，一年，我在农校一边教课，一边做育种研究，每年都去农田选种。从野外选出表边做育种研究，每年都去农田选种。从野外选出表现优异的植株，找回
15、种子播种，看它第二年的表现，现优异的植株，找回种子播种，看它第二年的表现，这样来筛选具有稳定遗传优异性状的品种，这称为这样来筛选具有稳定遗传优异性状的品种，这称为系统选育法，是常用的一种方法。系统选育法，是常用的一种方法。19621962年，我在一年，我在一块田里发现一株稻鹤立鸡群，穗特别大，而且结实块田里发现一株稻鹤立鸡群，穗特别大，而且结实饱满、整齐一致，我是有心人，没有放过它。饱满、整齐一致，我是有心人，没有放过它。19自然辩证法绪论 张胜光制作 “第二年我把它种下去，辛苦培育，满怀希望有好第二年我把它种下去，辛苦培育，满怀希望有好的收获，不料大失所望，再长出来的稻子高的高，矮的的收获，
16、不料大失所望，再长出来的稻子高的高，矮的矮，穗子大小不一。这时候一般人感到失败就放弃了，矮，穗子大小不一。这时候一般人感到失败就放弃了，我坐在田埂上想为什么失败了呢，我想到第一年选出的我坐在田埂上想为什么失败了呢，我想到第一年选出的是一棵天然杂交种，不是纯种，因此第二年遗传性状出是一棵天然杂交种，不是纯种，因此第二年遗传性状出现分离，而如果按照那棵原始株杂交种的产量来计算，现分离，而如果按照那棵原始株杂交种的产量来计算，亩产能达到斤，这在年代是非常了不起的亩产能达到斤，这在年代是非常了不起的我突发灵感，既然水稻有杂交优势，我为什么非要我突发灵感，既然水稻有杂交优势，我为什么非要选育纯种呢？从此
17、我致力于杂交水稻育种。选育纯种呢？从此我致力于杂交水稻育种。”20自然辩证法绪论 张胜光制作袁隆平擅长于观察 在上面这个故事中，可以看出袁隆平很擅长于观察：首先观察到鹤立鸡群的特殊植株，然后又观察到它的后代出现了性状分离，再经过思考，才恍然大悟，明确了选题的方向。另外，野败和光敏不育材料的发现，虽然是机遇，但也是通过观察方法，“众里寻他千百度”才“得来全不费功夫”的。21自然辩证法绪论 张胜光制作四科学观察在科学认识中的地位和作用 科学观察是科学认识发展的基础、源泉和动力，也是科学观察是科学认识发展的基础、源泉和动力，也是检验科学知识真理性的标准。检验科学知识真理性的标准。科学观察可以扩充科学
18、认识的领域科学观察可以扩充科学认识的领域。宇宙之大，奥秘。宇宙之大，奥秘无穷，纷繁复杂的自然事物和现象必须首先进入人们的无穷，纷繁复杂的自然事物和现象必须首先进入人们的视野，才能被人所认识。古人观察所及仅限于地球，故视野，才能被人所认识。古人观察所及仅限于地球，故有地球中心说，近代伽利略通过望远镜把视野引向月球，有地球中心说，近代伽利略通过望远镜把视野引向月球，方确知太阳系的存在；此后随着观察手段的进步，才产方确知太阳系的存在；此后随着观察手段的进步，才产生星系、星系团、总星系等概念。科学研究的领域随着生星系、星系团、总星系等概念。科学研究的领域随着人类视野的扩大而拓展，视野拓展所至的新现象往
19、往成人类视野的扩大而拓展，视野拓展所至的新现象往往成为揭开世界奥秘的向导。为揭开世界奥秘的向导。22自然辩证法绪论 张胜光制作 科学观察可以直接引导科学发现和技术发明科学观察可以直接引导科学发现和技术发明。从。从不知到知便是认识，天文学关于类星体、脉冲星、星不知到知便是认识，天文学关于类星体、脉冲星、星际有机分子、宇宙背景微波辐射等，都是长期系统观际有机分子、宇宙背景微波辐射等，都是长期系统观测取得的科学成果。测取得的科学成果。科学观察也是检验科学知识真理性的标准科学观察也是检验科学知识真理性的标准。观察。观察活动是主、客体彼此沟通、相互作用的关系形式，是活动是主、客体彼此沟通、相互作用的关系
20、形式，是特殊的实践活动。爱因斯坦指出：特殊的实践活动。爱因斯坦指出：“理论之所以能够理论之所以能够成立，其根据就在于它同大量的单个观察关联着，而成立，其根据就在于它同大量的单个观察关联着，而理论的理论的真理性真理性也正在此。也正在此。”23自然辩证法绪论 张胜光制作 在科学史中，如海王星的发现、在科学史中，如海王星的发现、“时空弯曲时空弯曲”、“行星运动行星运动”等，都是通过观察验证科学理论正确的等，都是通过观察验证科学理论正确的光辉例证。光辉例证。24自然辩证法绪论 张胜光制作第二节 实验方法1 1、实验方法及其类型实验方法及其类型2 2、不可无条件轻信实验数据不可无条件轻信实验数据3 3、
21、实验的一般程序实验的一般程序4 4、错误假说导致的失误错误假说导致的失误5 5、杂交水稻的成功杂交水稻的成功6 6、热之唯动说的提出热之唯动说的提出7 7、科学实验的作用科学实验的作用13、实验方法及其类型实验方法实验方法：根据一定的科学研究目的，运用一定的物质手段，人：根据一定的科学研究目的，运用一定的物质手段，人为地变革、控制或模拟客观对象以获取科学事实的方法。为地变革、控制或模拟客观对象以获取科学事实的方法。实验实验与观察都是科学认识的基本方法，但实验方法比单纯观察方法与观察都是科学认识的基本方法，但实验方法比单纯观察方法有明显的优点，它克服了单纯观察的局限性。有明显的优点，它克服了单纯
22、观察的局限性。实验方法的类型：实验方法的类型：定性实验定性实验：用来判定事物的性质、属性及属性间相互关系的实验：用来判定事物的性质、属性及属性间相互关系的实验定量实验定量实验：测定事物的数值，揭示各因素之间的数量关系的实验：测定事物的数值，揭示各因素之间的数量关系的实验测量实验测量实验：定量实验的深化和发展。：定量实验的深化和发展。析因实验析因实验：由已知结果分析寻找未知原因的实验。：由已知结果分析寻找未知原因的实验。模拟实验模拟实验：通过模型：通过模型(数学、物理数学、物理)间接地研究原型规律性的实验间接地研究原型规律性的实验26自然辩证法绪论 张胜光制作 科学实验之所以成为实践活动的基本形
23、式之一并具有强大科学实验之所以成为实践活动的基本形式之一并具有强大的功能，源于实验的复杂结构。实验由认识的主体、实验手段的功能，源于实验的复杂结构。实验由认识的主体、实验手段和实验所指向的对象三个基本要素构成。其中认识主体是有目和实验所指向的对象三个基本要素构成。其中认识主体是有目的指向的人，实验对象是实验要研究和变革的客体，实验手段的指向的人，实验对象是实验要研究和变革的客体，实验手段(仪器、工具、实验装备等仪器、工具、实验装备等)是沟通主客体的媒介，三者一起形是沟通主客体的媒介，三者一起形成相互交织的复杂结构关系。实验手段既是媒介物，又是理论成相互交织的复杂结构关系。实验手段既是媒介物，又
24、是理论物化物，因而兼具主、客体双重功能，一方面使实验结果打上物化物，因而兼具主、客体双重功能，一方面使实验结果打上“主观主观”的印记，增加了判明实验结果性质的难度；另一方面的印记，增加了判明实验结果性质的难度；另一方面又集中反映了理论与实践相统一的本质。在当今时代，理论与又集中反映了理论与实践相统一的本质。在当今时代，理论与实验的关系日趋密切，已成为科学活动的特征，科学实验集中实验的关系日趋密切，已成为科学活动的特征，科学实验集中体现了这一特征。体现了这一特征。27自然辩证法绪论 张胜光制作14、万万不可无条件轻信实验数据！有一句名言是这样说的：“除了观察实验者本人，人人都会倾向于无条件地相信
25、观察实验所得到的数据；除了假说的提出者以外，人人都会倾向于否定甚至反对新出现的假说。”然而，科学史却提醒我们：万万不可无条件轻信实验数据！只有对这个实验及其结果和解释进行周密的分析并使之重复显现后，实验数据才能够被采纳。28自然辩证法绪论 张胜光制作密立根的弥天大谎 1910 1910年，美国物理学家罗伯特年，美国物理学家罗伯特密立根进行了一密立根进行了一项世界知名的项世界知名的“滴油实验滴油实验”，第一次测出了氢比一个，第一次测出了氢比一个电子重电子重18361836倍。与此同时，比他更有名望的物理学家倍。与此同时，比他更有名望的物理学家埃伦菲尔德也在进行相同的实验，但没有得到相应的埃伦菲尔
26、德也在进行相同的实验，但没有得到相应的结果。密立根实验所得出的数据实在太漂亮了，任何结果。密立根实验所得出的数据实在太漂亮了，任何一个从事过物理学实验的人都有体会，理论上计算出一个从事过物理学实验的人都有体会，理论上计算出的数据和实验中测量出的数据，一般不会那样近似。的数据和实验中测量出的数据，一般不会那样近似。为此，埃伦菲尔德曾提出疑议，并由此而引发了物理为此，埃伦菲尔德曾提出疑议，并由此而引发了物理学的一场论战。学的一场论战。29自然辩证法绪论 张胜光制作 密立根在论战中获胜了，还获得了科学界的最高密立根在论战中获胜了，还获得了科学界的最高奖赏奖赏-1923-1923年的诺贝尔物理学奖。年
27、的诺贝尔物理学奖。事事隔隔6060年年后后，一一个个偶偶然然的的发发现现揭揭穿穿了了密密立立根根所所谓谓的的实实验验结结果果，这这个个结结果果来来自自密密立立根根的的笔笔记记和和手手稿稿，是是一一位位史史学学家家发发现现后后公公之之于于众众的的。密密立立根根发发表表的的5858次次观观测测结结果果，并并非非如如他他信信誓誓旦旦旦旦所所说说的的那那样样是是“没没有有经经过过选选择择的的”，而而是是从从140140次次观观测测中中选选出出来来的的！他他将将实实验验的的数数据据大大动动干干戈戈，只只采采集集那那些些对对他他有有利利的的漂漂亮亮数数据据为为“我我”所用，对于不利的数据则一概删去。所用，
28、对于不利的数据则一概删去。30自然辩证法绪论 张胜光制作 这一发现震动了物理学界，密立根的小动作和他给出的实验结果一样漂亮！31自然辩证法绪论 张胜光制作15实验的一般程序实验构思实验构思实验设计实验实施实验实施数据处理数据处理结果解释结果解释32自然辩证法绪论 张胜光制作 实验构思实验构思是实验前分析对象构思理性方法的问题；是实验前分析对象构思理性方法的问题；实验设计实验设计是根据构思方案实现实验要素的最佳结合是根据构思方案实现实验要素的最佳结合问题；问题；实验实施实验实施是将理性方法物化为感性形态进行操作加是将理性方法物化为感性形态进行操作加以实现的问题；以实现的问题；数据处理数据处理是对
29、实验获取的材料进行去伪存真的整理是对实验获取的材料进行去伪存真的整理问题；问题；结果解释结果解释是根据已有理论或提出新假说对实验结果是根据已有理论或提出新假说对实验结果进行合理说明的问题。进行合理说明的问题。33自然辩证法绪论 张胜光制作16、错误假说导致的失误 普利斯特列是十八世纪英国的伟大化学家，他的一生中对化学作出过许多重大发现，更是氧气的首先获得者。可是由于他是一个忠实的燃素说信奉者，实验中始终没有摆脱燃素说思想的束缚，所以从本质上看，他最终并没有真正发现氧气。34自然辩证法绪论 张胜光制作 17741774年年，他他用用玻玻璃璃器器皿皿装装有有水水银银烧烧渣渣，放放在在玻玻璃璃罩罩内
30、内并并连连着着水水银银集集气气槽槽，后后用用别别人人送送给给他他的的一一个个直直径径1212时时、焦焦距距为为2020英英寸寸的的凸凸透透镜镜来来加加热热发发现现水水银银渣渣很很快快分分解解，放放出出气气体体。他他认认为为这这是是普普通通空空气气，但但是是发发现现蜡蜡烛烛会会在在这这种种气气体体中中燃燃烧烧，光光焰焰非非常常强强，就就象象氧氧化化氮氮与与铁铁粉粉或或硫硫肝肝接接触触时时燃燃烧烧的的情情景景，又又发发现现老老鼠鼠在在这这种种气气体体中中活活的的时时间间为为相相同同容容积积的的普普通通空空气气的两倍，并且取出后还能活；的两倍，并且取出后还能活；35自然辩证法绪论 张胜光制作 他还自
31、己亲自吸入这种气体，觉得呼吸轻快了许多，使人格外舒畅。因此他推荐医学方面运用它，他说这种空气或许在将来还会变成一种时髦的奢侈品呢。显然普利斯持列所发现的这种气体是氧气。由于他始终信奉燃素学说，用燃素含量的多少来解释各种气体。36自然辩证法绪论 张胜光制作 他把他发现的气体积之为“脱燃素空气”，具体表示为：脱燃素空气(氧)空气-燃素，而把我们今天所说的氮气称为“燃素化空气”，具体表示为：燃素化空气=空气+燃素；此外还把其它的都看作是含有不同量燃素的空气。可见空气只有一种，只不过由于其中燃素含量不一样而有所差别。所以，他并没有真正认识到氧气。37自然辩证法绪论 张胜光制作真理碰到鼻尖上时还是没有得
32、到真理 实实验验本本身身是是一一种种探探索索新新事事物物、新新规规律律的的方方法法或或手手段段。实实验验的的这这种种功功能能要要求求人人们们不不要要受受旧旧有有思思想想的的束束缚缚。任任何何企企图图削削新新事事实实之之足足适适旧旧思思想想之之履履的的作作法法是是肯肯定定会会失失败败的的。正正象象恩恩格格斯斯评评价价此此事事时时说说的的，普普利利斯斯特特列列由由于于按按传传统统思思想想束束缚缚，“从从歪歪曲曲的的、片片面面的的、错错误误的的前前提提出出发发，沿沿着着错错误误的的、弯弯曲曲的的、不不可可靠靠的的途途径径进进行行，往往往往当当真真理理碰碰到到鼻鼻尖尖上上的的时时候候还还是是没没有有得
33、得到到真真理理”，结结果果这这种种本本来来可可以以推推翻翻全全部部燃燃素素说说观观点点并并使使化化学学发发生生革革命命的的元元素素，在在他他的的手手中中没没有有结结出出果果实。这是可贵的教训。实。这是可贵的教训。38自然辩证法绪论 张胜光制作拉瓦锡的燃烧实验 这这时时拉拉瓦瓦锡锡也也做做了了燃燃烧烧实实验验。和和普普利利斯斯特特列列等等人人的的实实验验装装置置相相比比，拉拉瓦瓦锡锡并并没没有有做做多多大大改改变变。然然而而可可贵贵的的是是他他没没有有把把实实验验新新现现象象拉拉入入燃燃素素说说轨轨道道的的企企图图，而而是是立立足足于于实实验验事事实实。因因此此他他不不仅仅在在实实验验中中制制得
34、得了了氧氧气气而而且且在在思思想想上上认认识识了了氧氧气气。在在此此基基础础上上他他提提出出了了氧氧化化燃燃烧烧学学说说，从从根根本本上上否否定定了了燃燃素素论论，成成为为近近代代化化学学的的伟伟大大开开创创者者，从从而而和和普普利利斯斯特特列列形成了鲜明的对比。形成了鲜明的对比。39自然辩证法绪论 张胜光制作“水变木”的实验 范.赫尔蒙是十六世纪元十七世纪初的比利时著名学者，在化学方面给后来者影响很大。连“把化学确立为科学”的波义耳也称颂他“在实验方面比许多学者所乐意认为的更加伟大”。但他在设计实验时，也有不甚周密的时候。40自然辩证法绪论 张胜光制作 他是“元素说”的信奉者。他认为组成世界
35、万物的本原只有空气和水，这两种元素谁也不能够转变为另一个、每种元素也不能还原为更简单的状态。为此他做了许多实验，其中旨在证明水变木的著名“柳树实验”就是一个。41自然辩证法绪论 张胜光制作柳树实验 他他找找了了一一个个大大瓦瓦盆盆，装装上上已已经经干干燥燥过过的的土土200200磅磅，栽栽上上5 5磅磅重重的的柳柳树树苗苗。为为避避免免掉掉进进其其它它物物，用用有有孔孔的的铁铁板板盖盖起起来来；为为避避免免加加进进杂杂质质，每每日日用用雨雨水水或或蒸蒸馏馏水水浇浇之之，为为避避免免由由于于落落叶叶失失重重，他他每每年年将将落落叶叶搜搜集集起起来来计计算算重重量量。五五年年之之后后，树树苗苗已已
36、长长成成树树，重重170170磅磅，而而后后再再将将土土干干燥燥称称之之，和和原原有有的的200200磅磅相相比比，只只差差2 2英英两两。所所以以，他他得得出出结结论论，165165磅的木头、树皮和树根都是由水产生的。磅的木头、树皮和树根都是由水产生的。42自然辩证法绪论 张胜光制作 “所所有有的的植植物物都都只只由由水水生生出出”的的结结论论应应该该说说只只对对了了一一半半，因因为为新新鲜鲜的的柳柳木木中中确确实实含含有有大大约约百百分分之之五五十十的的水水。另另一一半半之之所所以以错错了了，在在于于他他没没有有成成功功地地考考虑虑二二氧氧化化碳碳的的作作用用。十十八八世世纪纪克克普普利利
37、斯斯特特列列等等人人在在对对空空气气的的研研究究中中，发发现现了了绿绿色色植植物物可可使使被被污污染染了了的的空空气气恢恢复复新新鲜鲜，接接着着塞塞纳纳比比埃埃证证实实了了绿绿色色植植物物在在光光的的作作用用下下可可把把二二氧氧化化职职变变为为氧氧。其其实实，赫赫尔尔蒙蒙本本人人也也认认为为空空气气是是组组成成万万物物的的元元素素之之一一，也也不不止止一一次次地地说说过过，他他是是一一个个空空气气“发发明明家家”，并并是是是是第第一一个个认认识识二二氧氧化化碳碳的的人人，还还用用了了一一个个特特别别的的名名称称来来称称呼呼它它。可可见见，空空气气也也是是木木的的要要素素这这一一点，他在设计实验
38、时因考虑不周而被忽略了。点，他在设计实验时因考虑不周而被忽略了。43自然辩证法绪论 张胜光制作“水变土”的实验 范.赫尔蒙是水和气元素说的提出者和宣传者，特别坚信水能构成世界万物之源。于是他做了如下实验：用清洁的容器装上干净的水在火上长时间的煮，在水中出现了泥状的沉淀物。经分析这和泥土一样。于是他自信地宣布这是水变土的有力证据。再经过一系列实验，得出了“水是形成世界万物的基本元素”的结论。44自然辩证法绪论 张胜光制作拉瓦锡的重复实验 大约二百年后，拉瓦锡再次做了这个实验。不过他不是简单重复。他用一个特制的称过重量的蒸馏瓶，装上定量的蒸过八次的蒸馏水，然后加热，使其保持在不致沸腾的高温中达一百
39、零一天。加热过程中水底逐渐析出一种白色固体，其量与时俱增。在此情况下，他将整个容器冷却并称重，发现总重量并没改变。45自然辩证法绪论 张胜光制作 将将水水倒倒出出后后，烘烘干干并并称称量量蒸蒸馏馏瓶瓶得得知知其其重重量量减减少少了了许许多多，再再将将白白色色沉沉淀淀物物干干燥燥称称重重，只只有有少少许许，远远不不及及蒸蒸馏馏瓶瓶失失去去的的重重量量多多。因因此此他他又又将将原原来来瓶瓶中中的的水水蒸蒸发发，复复得得许许多多沉沉淀淀物物，原原有有的的白白色色粉粉末末和和蒸蒸发发后后的的遗遗留留物物的的总总重重与与蒸蒸馏馏瓶瓶的的失失重重差差不不多多相相等等。所所以以拉拉瓦瓦锡锡得得出出结结论论：
40、所所谓谓“土土”是是从从玻玻璃璃容容器器上上溶溶解解下下来来的的，而而不不是是由由水水中中来来的的。后后来来舍舍勒勒又又作作了了这这种种“土土”的的定定性分析实也进一步证实了性分析实也进一步证实了“土土”来自玻璃器皿。来自玻璃器皿。46自然辩证法绪论 张胜光制作 在在实实验验中中赫赫尔尔蒙蒙和和拉拉瓦瓦锡锡采采取取了了很很不不一一样样的的态态度度，前前者者采采取取的的是是单单因因素素分分析析，仅仅从从可可能能造造成成实实验验结结果果的的一一方方面面考考虑虑；而而后后者者却却从从多多方方面面分分析析，既既考考虑虑到到水水的的作作用用，又又注注重重了了容容器器的的影影响响，甚甚至至还还考考虑虑到到
41、其其中中可可能能有有的的化化学学反反应应。由由于于他他们们分分析析的的范范围围不不同同，所所以以也也导导致致了了实实验验的的方方式式有有所所不不同同。前前者者基基本本是是定定性性实实验验，没没有有严严格格的的定定量量考考虑虑。而而拉拉瓦瓦锡锡却却采采取取了了较较为为严严格格的的定定量量方方式式。由由于于他他采采取取了了全全面面分分析析实实验验的的态态度度所所以以得得到到了科学的结论。了科学的结论。47自然辩证法绪论 张胜光制作实验设计至为重要 实实验验前前，较较为为周周密密的的设设计计是是必必需需的的，这这是是关关系系到到实实验验成成败败或或是是否否少少走走弯弯路路的的重重要要步步骤骤。周周密
42、密的的实实验验设设计计应应包包括括确确立立进进行行实实验验的的理理论论基基础础，以以便便在在实实验验中中不不断断得得到到正正确确指指导导；也也包包括括对对实实验验仪仪器器效效用用的的了了解解，以以便便在在实实验验后后能能正正确确地地考考虑虑其其结结果果，还还包包括括对对各各种种可可能能出出现现的的偶偶然然情情况况的的估估计计，以以便便在在随随机机情情况况出出现现时时能能及及时时加加以以排排除除。这这些些都都是是与与实实验验结结果果密密切切相相关关的的。赫赫尔尔蒙蒙的的这这一一教教训训值值得吸取。得吸取。48自然辩证法绪论 张胜光制作尼科尔的实验风格 其实许多伟大的科学家都是十分注重这一重要步骤
43、的。美国细菌学家律泽在谈到细苗学家尼科尔时就说过：“尼科尔属于那种在判定实验方案之前周密考虑，精心构思，从而获得成功的人。”因为实验设计在整个实验中有着重要的作用，所以生物学家贝费歇尔于一九三五年写了实验的设计，在这一专著中详尽地讨论了这些问题。49自然辩证法绪论 张胜光制作17、杂交水稻的成功依赖于实验 无论是杂交水稻三系法还是两系法，都是通过大量的实验才能获得成功的。特别是两系法控制温度的实验，设计之妙，办法之土，效果之好，都令人叫绝。50自然辩证法绪论 张胜光制作两系法的提出 袁隆平对杂交水稻育种的战略设想，分为三个战略发展阶段：即三系法品种单间杂和优势利用；二系法亚种间杂种优势利用；水
44、稻育种更高层次的发展是通过生物技术利用远缘杂种优势。51自然辩证法绪论 张胜光制作两系法的成功 二系法因发现了光敏核不育特性，在夏季长日光和秋季短日光下分别表现为雄性不育和雄性可育，可用来制种和自身繁殖，养活了工作量，降低了生产成本，而且优质、高产、高抗，是一大进步。而一系法不再需要年年制种，种子优势没有变异，更是一个由繁而简，由低级向高级进步的过程。52自然辩证法绪论 张胜光制作18、热之唯动说的提出 热质说支配着18世纪后期的热学。它能成功地解释热量守恒定律，还能解释与比热和潜热概念相关的实验事实。但它也有一个弱点，即人们不能肯定热质是否也像所有其他物质一样拥有质量。53自然辩证法绪论 张
45、胜光制作 18世纪快要结束的时候，一个美国出生的英国物理学家对热质说提出了挑战。他就是本杰明汤姆逊，后人常称他为伦福德伯爵。(17531814）54自然辩证法绪论 张胜光制作 1798年，伦福德在幕尼黑一家兵工厂监督大炮钻孔工作。一个偶然的机会，他发现，被加工的黄铜炮身在短时间内得到了相当多的热量，而被刀具刮削下来的金属屑的温度更高，超过了水的沸点。这个现象显然不是伦福德最先发现的，但他却是最先将之与热质说联系起来考察的人。55自然辩证法绪论 张胜光制作 按照热质说这些生发出来的热量来自物质内部包含的热质，可是，从青铜中跑出来的热质太多了，全部加起来甚至可以将它本身熔化。这就说明这么多的热量并
46、不像热质说所设想的那样以热质的形式由它自身包含着。热质说是成问题的。56自然辩证法绪论 张胜光制作 伦福德进一步的观察还发现，如果刀具很钝，不能切削出屑末，按照热质说，它就不会有热量流出，可事实上它依然有大量的热量流出，而且看起来，只要不停地钻，热量就可以源源不绝地流出来。这个现象是热质说无论如何也不能解释的。57自然辩证法绪论 张胜光制作 伦福德的看法引起了戴维(17781829)的兴趣。这位未来的大化学家当时还只有21岁，但已表现出杰出的实验才能。他精心设计了一个更有说服力的实验来证实伦福德的观点。58自然辩证法绪论 张胜光制作 在一个绝热装置里，他让两块冰相互摩擦，结果两块冰都融化了。当
47、时的人们认可了他的实验，并认为该实验是对伦福德实验的进一步深化。59自然辩证法绪论 张胜光制作 上述每一步骤都不可或缺，但实验的构思与设计是整个上述每一步骤都不可或缺，但实验的构思与设计是整个实验成败的关键。在科学史上巧夺天工的实验不可胜数。如实验成败的关键。在科学史上巧夺天工的实验不可胜数。如俄国巴甫洛夫的条件反射实验，法国巴斯德的接种疫苗实验，俄国巴甫洛夫的条件反射实验，法国巴斯德的接种疫苗实验，美国迈克尔逊一莫雷的以太风实验，美国富兰克林的雷电实美国迈克尔逊一莫雷的以太风实验，美国富兰克林的雷电实验等，都以奇特的构思，独到的设计带来了科学的伟大创新。验等，都以奇特的构思，独到的设计带来了
48、科学的伟大创新。科学实验虽然是在经验层次上取得科学事实的重要方法，科学实验虽然是在经验层次上取得科学事实的重要方法，但理论活动在实验的全过程中始终占据了主导地位，因此有但理论活动在实验的全过程中始终占据了主导地位，因此有理由说，理论与实践的统一，是实验活动的基本特征。理由说，理论与实践的统一，是实验活动的基本特征。60自然辩证法绪论 张胜光制作19科学实验在科学研究中的作用 科学实验在科学认识活动中占有极其重要的地位，其科学实验在科学认识活动中占有极其重要的地位，其认识功能主要表现在可以提供丰富可靠的科学事实，从认识功能主要表现在可以提供丰富可靠的科学事实，从而成为科学理论发展的重要源泉、动力
49、和检验科学知识而成为科学理论发展的重要源泉、动力和检验科学知识的真理性标准。这是因为，从实验的结构看，它把主体的真理性标准。这是因为，从实验的结构看，它把主体和客体、实践和理论辩证沟通，熔于一炉；从特点看，和客体、实践和理论辩证沟通，熔于一炉；从特点看，它是人为地控制和变革实验对象的实践活动，使人的主它是人为地控制和变革实验对象的实践活动，使人的主观能动性得以充分发挥；从发展进程看，系统的实验方观能动性得以充分发挥；从发展进程看，系统的实验方法是科学认识活动发展到一定阶段即近代形成的，它一法是科学认识活动发展到一定阶段即近代形成的，它一经从物质生产实践中分化出来，便以专门从事创造精神经从物质生
50、产实践中分化出来，便以专门从事创造精神财富的特殊实践活动推动了科学的繁荣。财富的特殊实践活动推动了科学的繁荣。61自然辩证法绪论 张胜光制作 科学实验在科学认识活动中的作用具体表现在以科学实验在科学认识活动中的作用具体表现在以下几个方面：下几个方面：科学实验科学实验可以简化和纯化研究对象可以简化和纯化研究对象，即根据研究，即根据研究的目的选出和突出主要因素，舍弃和排除次要、偶的目的选出和突出主要因素，舍弃和排除次要、偶然因素，使需要的属性或关系在简化、纯粹的形态然因素，使需要的属性或关系在简化、纯粹的形态下暴露出来，以形成准确认识。下暴露出来，以形成准确认识。科学实验可以科学实验可以强化和激化