6-科學(xué)觀察與科學(xué)實驗匯總

1科學(xué)觀看與科學(xué)試驗內(nèi)容提要科學(xué)事實科學(xué)觀看科學(xué)試驗2一、科學(xué)事實科學(xué)事實是指通過觀看與試驗所獲得的閱歷事實，是經(jīng)過科學(xué)整理和鑒定的確實事實。3１、科學(xué)事實事實，客體與儀器的表征如觀測儀器上所記錄和顯示的數(shù)字、圖像，這類閱歷事實既與客體的本性有關(guān)，也與人所設(shè)置的生疏條件有關(guān)。同一客體在不同儀器上的顯示是不同的。事實，對觀看結(jié)果的陳述和推斷既與客體的本性、儀器的設(shè)置，也與人運用描述事實的概念系統(tǒng)有關(guān)。同一事實在不同的概念系統(tǒng)中的描述可以不同。2、科學(xué)事實的特點個別性來自于感性活動，是關(guān)于個別存在的陳述，如“鈾具有放射性”，“水分子由二個氫原子和一個氧原子構(gòu)成”。可復(fù)核性重復(fù)試驗的壓力可以排解錯覺和假象，消退謬誤準確性邁克爾遜—莫雷試驗牢靠性科學(xué)理論具有變動性，但科學(xué)事實盡可能準確、穩(wěn)定，如第谷的觀測資料、加熱氧化汞。3、科學(xué)事實在科學(xué)生疏中的作用科學(xué)事實是形成科學(xué)概念、科學(xué)定律和科學(xué)原理，建立科學(xué)理論的根底。黑體幅射、固體比熱、光電效應(yīng)——量子理論貝納德把戲、化學(xué)振蕩、激光——自組織理論科學(xué)事實是對科學(xué)假說和科學(xué)理論進展評價的根本手段。假說和理論的有效性必需通過與科學(xué)事實相比較7二、觀看方法觀看是一種獵取科學(xué)事實的方法。 天文觀看：日食、月食、彗星〔哈雷〕、行星〔開普勒〕、河外星系的紅移〔哈勃〕等天文現(xiàn)象； 地理觀看：如徐霞客〔游記〕，極地探險；生物觀看：從蝌蚪到青蛙；從受精卵到胎兒；王陽明“格”竹子；竺可楨《中國近五千年氣候變遷的初步爭論》1、定義人們通過感官或借助科學(xué)儀器，有目的的、有打算的感知處于自然狀態(tài)下的對象，以獵取科學(xué)事實的一種爭論方法。892、觀看分類直接觀看：憑借感官直接進展的觀看感知范圍極有限〔可見光390~750納米波，可聽見20~20230赫茲頻率〕精度低觀看速度受限：高速或低速變化人無法感知感官錯覺：溫水試驗間接觀看：引入儀器103、觀看方法的作用1為科學(xué)爭論打下堅實的根底。通過觀看“拿證據(jù)來”。如達爾文與生物進化論；竺可楨與物候?qū)W；開普勒與行星運動三大定律2充當檢驗假說、進展理論的重要手段。如相對論中的“光線彎曲”〔1919年日食觀看時得到證明〕；大爆炸理論中的哈勃紅移〔哈勃已觀看到〕、3K背景輻射〔BELL試驗室的科學(xué)家已觀看到〕、反物質(zhì)〔丁肇中阿爾法粒子磁譜儀，在搜尋中〕11三、試驗方法歷史上假設(shè)干著名的試驗：Michelson-Morley試驗關(guān)于以太漂移的試驗Millikan油滴試驗測定電子的電荷Hertz驗證電磁波的試驗Miller模擬試驗：原始大氣—生物小分子RecombinantDNA〔H.BoyerandS.Cohen,1973〕克隆羊〔1997年〕121、定義試驗是人們依據(jù)肯定的科研目的，利用科學(xué)儀器設(shè)備，人為地掌握或模擬自然現(xiàn)象，使自然過程或生產(chǎn)過程以純粹、典型的形式表現(xiàn)出來，以便在有利的條件下進展觀看、爭論的一種方法。132、試驗的分類直接試驗?zāi)M試驗試驗者試驗手段試驗對象試驗者試驗工具試驗?zāi)Ｐ涂陀^原型2、分類依據(jù)試驗結(jié)果性質(zhì)：定性試驗，定量試驗，構(gòu)造分析試驗；依據(jù)試驗功能：析因試驗，比照〔雙盲〕試驗，判決試驗。1415〔3〕判決性試驗假定關(guān)于同一個科學(xué)試驗存在著兩個〔或更多〕相互競爭的科學(xué)理論或假說Ｈ1和Ｈ２，它們幾乎同樣地經(jīng)受住了以往的試驗檢驗。這時候，假設(shè)能給出某種新的試驗檢驗，對于這一檢驗，假說Ｈ１和Ｈ２分別作出相反的預(yù)言Ｅ和非Ｅ，假設(shè)這一試驗檢驗結(jié)果確定了猜測Ｅ〔同時否認了非Ｅ〕，那么就可以對兩個相互競爭的試驗加以裁決：認為第一個假說Ｈ１得到了打算性的支持或確認，而其次個假說Ｈ２也就被拒絕了。16例如1850年傅科試驗確定了光的波動說而否認了光的微粒說，1919年愛丁頓對日全蝕的觀測結(jié)果與牛頓力學(xué)的推論相悖，而與廣義相對論的預(yù)言全都，被認為是對廣義相對論的驗證。但由于現(xiàn)代物理學(xué)的進展，特殊是光電效應(yīng)和光子的覺察，使人們對判決性試驗的作用發(fā)生疑心。有人據(jù)此否認判決性試驗的存在，如奎因〔更早有杜恒的預(yù)言〕覺察，科學(xué)一旦遇到反例，就會通過調(diào)整理論系統(tǒng)的某一局部而保存另外的局部。另外的學(xué)者堅持判決性試驗的存在，如吳健雄試驗對宇宙守恒與不守恒的判決性作用。17判決性試驗的爭論，說明觀看和試驗對理論的檢驗有確定性和不確定性的兩面。在特定條件下可以重復(fù)的科學(xué)觀看和試驗總是具體的和確定的，它在支持一個假說的同時，又能為證偽一個假說供給支持條件。由于試驗技術(shù)和相關(guān)的科學(xué)理論都在進展，已有的試驗結(jié)果可能被否認或作出新的解釋，又由于理論本身是有構(gòu)造和相互聯(lián)系的，因此很難判定假說的哪一局部有錯誤。從根本上講，理論和假說的檢驗是一個歷史過程，并不是一次試驗或觀看就可以完成的。183、試驗方法的作用簡化和純化爭論對象；強化和激化爭論對象；再現(xiàn)、加速、延緩或模擬變化過程居維葉：“觀看者聽命于自然界，而試驗者則質(zhì)問自然界，并迫使自然界坦露她的奇妙”。

(1)簡化和純化爭論對象試驗可以利用各種手段，把所爭論的對象從簡單的聯(lián)系中分別出來，排解次要的、偶然的和附屬的因素，使事物現(xiàn)象的進展變化以簡化的、純粹狀態(tài)顯現(xiàn)出來。-為檢驗電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用統(tǒng)一的假說，溫伯格、格拉肖、薩拉姆等人在美國克利夫蘭市以東40公里的一個廢棄的鹽礦，在地下600米的深處，建筑了一個能灌入1萬噸純水的大洞，以查找質(zhì)子衰變的閃光，從而驗證了三個相互作用的統(tǒng)一性假說。之所以如此，是為了排解宇宙射線和水中其他雜質(zhì)的干擾，使整個爭論工作在純粹狀態(tài)下進展。19〔2〕強化和激化爭論對象人工掌握狀態(tài)下，可以使被觀看現(xiàn)象重復(fù)消失，以保證觀測資料和數(shù)據(jù)的準確性。超高溫、超低溫、超真空、超強磁場、超導(dǎo)電性。20〔3〕再現(xiàn)、加速、延緩或模擬變化過程有些自然現(xiàn)象極為短暫，轉(zhuǎn)瞬即逝，如根本粒子的壽命一般為10-10~10-8秒，而共振態(tài)粒子的壽命僅為10-24~10-23秒，而有的極為緩慢，如天體演化、生命起源。1953年美國芝加哥大學(xué)爭論生米勒用甲烷、氨、氫、水汽混合成一種與原始大氣一樣的氣體，放入真空玻璃瓶，對它進入火花放電來模擬原始地球大氣層的閃電，結(jié)果只用了一星期，便在其中得到了甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸、天門冬氨酸等四種構(gòu)成蛋白質(zhì)的重要氨基酸。而這個過程在自然條件下卻需要數(shù)百萬年時間。21四、觀看與試驗中的假設(shè)干生疏論問題觀看滲透理論：觀看的客觀性科學(xué)儀器的性質(zhì)和作用觀看與試驗中的機遇22231、一個哲學(xué)命題：觀看滲透理論“觀看”《紅樓夢》：道學(xué)家〔滿紙是“淫”〕、才子佳人〔纏綿的愛情〕、革命家〔排滿〕、流言家〔宮廷秘史〕〔魯迅：因人的眼光不同，而讀出不同的東西〕生活中：情人眼里出西施；及其他觀看下面幾幅圖：24觀看滲透理論：為什么？觀看，不僅是一個信息承受的過程，同時也是一個信息加工的過程。這個加工過程必定與觀看者的學(xué)問背景、生活閱歷、心理定勢等“理論”聯(lián)系在一起的。對觀看結(jié)果的陳述，要用到語言，而語言是與理論相聯(lián)系的，如專業(yè)術(shù)語。因此，不同的觀看者對同一個對象或過程的觀看，會得出不同的結(jié)論。25漢森：《科學(xué)覺察的模式》漢森認為，持不同的理論觀點的人可能會對同一對象形成不同的觀看結(jié)果。如開普勒和第谷看到的并不是同一個太陽。這是由于：眼睛從觀看對象得到光刺激而形成視網(wǎng)膜印象，這是物理過程，而“看到”是一種觀看閱歷，屬于心理過程，它已把外來刺激與過去生疏〔包括理論和閱歷〕溶為一體。人們對感覺材料首先的反響，是有意無意地以一種概念模式去套，使它適用于自己過去較為生疏的材料，從而使各人對同一對象的反響有各種程度的差異。類似于格式塔心理學(xué)〔完形心理學(xué)〕。262、試驗儀器科學(xué)儀器是人類在生疏的肯定階段，從生產(chǎn)和生活工具中分化出特地用于生疏的工具，科學(xué)工具的消失加速了科學(xué)生疏的進展?？茖W(xué)儀器是實現(xiàn)科學(xué)生疏的物質(zhì)手段，是人體生疏器官的延長，是科學(xué)學(xué)問和科學(xué)理論物化的生疏工具?？茖W(xué)儀器對生疏主體的規(guī)定規(guī)定主體的生疏內(nèi)容。轉(zhuǎn)變主體的生疏方式：理性思辨/試驗探究/集體爭論。推動了生疏主體的形成與進展：特地的科學(xué)家?？茖W(xué)儀器的雙重性：客觀性主體性27試驗規(guī)模的進展作為科學(xué)生疏的重要手段，真正系統(tǒng)的科學(xué)試驗是在16世紀開頭的。隨著生產(chǎn)的進展和科學(xué)技術(shù)的進步，科學(xué)試驗的深度、廣度以及手段、規(guī)模發(fā)生了深刻的變化。始終到19世紀初，當時最卓越的化學(xué)家柏齊里烏斯的試驗室還在他在廚房，化學(xué)與烹飪一起進展；1817年格拉斯哥大學(xué)建立第一個供教學(xué)用的化學(xué)試驗室，1824李比希在吉森大學(xué)建立另外一個更知名的化學(xué)試驗室，至此，試驗成為科學(xué)家訓(xùn)練必要組成局部。到1870年月劍橋卡文迪許物理試驗室成立，愛迪生主持芝加哥“制造工廠”，科學(xué)試驗的規(guī)模才有了突變。20世紀，科學(xué)試驗進一步社會化，由小集團到國家，甚至國際規(guī)模。例如美國的曼哈頓打算，耗資42億美元，而歐洲核子爭論中心試驗室，集合了歐洲12個國家的人力和資金。試驗設(shè)備和技術(shù)是衡量科技進展水平的重要指標。283、觀看試驗中的機遇問題科學(xué)觀看試驗是人們在肯定的理論指導(dǎo)下生疏未知的實踐活動，具有明確的目的性、高度的組織性和嚴密的打算性；另一方面由于人們的觀看只能建立在已有的生疏根底上，難免具有肯定的不確定性、意外性。而這種意外，有時卻能導(dǎo)致重大的科學(xué)覺察。機遇即能夠?qū)е掠X察的時機。是一種意外和偶然。29機遇性覺察的類型同向性覺察與原有理論〔假說〕相全都的覺察。如海王星，填補化學(xué)元素周期表空格的各種元素的覺察，正電子的覺察等等背向性覺察與原有理論或預(yù)言相反的覺察。如邁克爾遜—莫雷試驗，盧瑟福a粒子散射試驗。異向性覺察與原有理論或假說預(yù)言不相干的覺察，射馬得獐。伽伐尼關(guān)于生物電的覺察，倫琴關(guān)于X射線覺察，彭齊亞斯的微波背景輻射的覺察。30第一個合成染料〔的故事〕：1856年，PERKIN本想用煤焦油的產(chǎn)品合成藥物奎寧，結(jié)果得到了一種紫色的染料。由于合成染料市場潛力巨大，PERKIN棄學(xué)從商，獲得巨大的成功。Rontgen與X射線 藥物〔Fleming與青霉素，等〕機遇是客觀存在的。機遇的例子：311839古德義爾橡膠的硫化技術(shù)。1844貝爾1899年馮梅林與明可夫斯基：胰臟與糖尿病。袁隆平：野生稻種/雜交水稻。32貝弗里奇在《科學(xué)覺察的藝術(shù)》一書中列舉了大量的例子如梅契科夫覺察吞噬細胞、德國化學(xué)家凱庫勒在半睡眠狀態(tài)下由直覺而覺察苯的六角環(huán)形構(gòu)造，更有意思的是，達爾文和華萊士都因閱讀馬爾薩斯的《人口論》而悟誕生存競爭的自然選擇。固然還有阿基米德在浴盆里突然直覺到放在水中的物體所愛浮力大小與物體排開水的重量關(guān)系的阿基米德原理。如此等等的例子，不勝枚舉。33常言道

有意插花花不發(fā)，無意插柳柳成蔭；踏破鐵鞋無覓處，得來全不費工夫。34如何抓住機遇？名言：Chanceonlyfavorsthepreparedmind〔Pasteur〕機遇只青睞有預(yù)備的頭腦。1要時刻預(yù)備著。2要有敏銳的洞察力；3要有扎實的學(xué)問和閱歷儲藏；4要有豐富的想象力35機遇性覺察的條件有敏銳的思想，豐富的想象力和推斷力巴斯德“在觀看的領(lǐng)域，機遇只偏愛那種有預(yù)備的頭腦”。弗萊明青霉素/倫琴//約里奧·居里誤把中子當成高能r射線要有嚴密觀看的良好習(xí)慣和較強的洞察力達爾文觀看野鴨和家鴨/密立根1910年油滴試驗，測量電荷，但他指出有一個電荷為電子電荷的2/3——是不是一個夸克？要有廣博的學(xué)問和閱歷160