科學(xué)方法論-2014-4-提出科學(xué)假說(shuō)和建立科學(xué)理論的方法

提出科學(xué)假說(shuō)和建立(jiànlì)

科學(xué)理論的方法康仕慧山西大學(xué)科哲中心(zhōngxīn)共四十六頁(yè)科學(xué)(kēxué)結(jié)論生物學(xué)家：人是由猿進(jìn)化來(lái)的。宇宙學(xué)家：宇宙一直在膨脹。物理學(xué)家：一切物質(zhì)都遵循萬(wàn)有引力定律(dìnglǜ)?？茖W(xué)家為何會(huì)做出這樣的斷言呢？——答案是：科學(xué)家們是通過(guò)推理或推論確信上述結(jié)論的。科學(xué)推理的本質(zhì)是什么？對(duì)于科學(xué)家們所作的推論我們應(yīng)該持有多大的信任度？2共四十六頁(yè)1、演繹推理2、歸納推理

3、歸納難題4、最佳(zuìjiā)說(shuō)明推理提出科學(xué)(kēxué)假說(shuō)和建立

科學(xué)(kēxué)理論的方法3共四十六頁(yè)演繹推理(yǎnyìtuīlǐ)所有的中國(guó)人都是勤勞的。張三是一個(gè)中國(guó)人?！虼?，張三是勤勞的。演繹推理：如果前提為真，那么結(jié)論一定也為真。推理(tuīlǐ)的前提必然導(dǎo)致結(jié)論。

特點(diǎn)：從一般原理推出個(gè)別結(jié)論4共四十六頁(yè)演繹推理(yǎnyìtuīlǐ)凡人皆有死。（大前提）愛(ài)因斯坦是人。（小前提）———————————因此，愛(ài)因斯坦終是有死的。（結(jié)論）演繹推理：如果前提為真，推理正確遵循邏輯規(guī)則，那么(nàme)結(jié)論一定也為真。

特點(diǎn)：結(jié)論不會(huì)含有比前提中更多的信息。既然知道凡人皆有死而愛(ài)因斯坦是人，那么愛(ài)因斯坦終是有死的信息就已在前提中出現(xiàn)。5共四十六頁(yè)演繹推理(yǎnyìtuīlǐ)所有的貓都有5條腿。朵朵是我的貓。———————————因此，朵朵有5條腿。

這是一個(gè)完全有效的演繹推理，顯然，僅靠邏輯并不能發(fā)現(xiàn)(fāxiàn)自然界的真，也建立不起科學(xué)理論。那么，科學(xué)定律是如何推導(dǎo)出來(lái)的呢？6共四十六頁(yè)歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)金屬受熱時(shí)會(huì)(shíhuì)膨脹。酸會(huì)使石蕊試紙變成紅色。

金屬x1在時(shí)刻t1受熱時(shí)膨脹。金屬x2在時(shí)刻t2受熱時(shí)膨脹。金屬xn在時(shí)刻tn受熱時(shí)膨脹。———————————所有金屬在受熱時(shí)都膨脹。普遍命題7共四十六頁(yè)歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)擴(kuò)展推理——結(jié)論中所含信息多于前提中所蘊(yùn)含的?？梢杂芍苯咏?jīng)驗(yàn)獲知的前提推出未知的結(jié)論，即尚未觀察到或經(jīng)驗(yàn)過(guò)的結(jié)論?？梢詮拿枋鲇^察到的特殊事件開(kāi)始，到預(yù)言未來(lái)（或追溯過(guò)去）的更多的特殊事件為止。這種推理（特別是在科學(xué)研究中）往往是從描述觀察到的特殊事件開(kāi)始，到概括大量的與其相似而又未觀察到的特殊事件為止，這些事件可以發(fā)生在過(guò)去、現(xiàn)在(xiànzài)或?qū)?lái)。8共四十六頁(yè)歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)擴(kuò)展推理——結(jié)論中所含信息多于前提(qiántí)中所蘊(yùn)含的。從已知特殊到未知特殊推斷從特殊到一般歸納9共四十六頁(yè)歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)盒子里前五個(gè)雞蛋壞了。所有雞蛋上標(biāo)明的保質(zhì)日期都相同?！虼耍诹鶄€(gè)雞蛋也將是壞的。歸納推理：如果前提為真，那么結(jié)論不一定也為真。推理的前提并不必然導(dǎo)致結(jié)論。歸納推理：從關(guān)于某對(duì)象已被檢驗(yàn)的前提推論到關(guān)于該對(duì)象的未被檢驗(yàn)的結(jié)論。特點(diǎn)：從個(gè)別事實(shí)推演(tuīyǎn)出一般原理。10共四十六頁(yè)日常生活中的歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)迄今為止，我的電腦在打開(kāi)時(shí)都不曾爆炸?！虼?，我的電腦在此時(shí)打開(kāi)時(shí)將不會(huì)爆炸。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝?bìrán)得出結(jié)論。我的電腦此時(shí)爆炸在邏輯上可能的，即使這在以前從來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)。11共四十六頁(yè)迄今為止，天下雨地面就會(huì)濕?！虼?，天一下雨地面就會(huì)是濕的。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。天此時(shí)下雨但地面并沒(méi)有濕在邏輯上可能的，即使這在以前從來(lái)(cónglái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)。日常生活中的歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)12共四十六頁(yè)迄今為止，太陽(yáng)一直東升西落?！虼?，明天太陽(yáng)也將東升西落。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。明天太陽(yáng)從西邊升起在邏輯上可能的，即使(jíshǐ)這在以前從來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)。日常生活中的歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)13共四十六頁(yè)迄今為止，小麗一哭奶奶就給她零花錢?！虼?，現(xiàn)在小麗一哭奶奶也將給她零花錢。

該推論是歸納的，不是演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。奶奶現(xiàn)在不給小麗零花錢在邏輯上可能(kěnéng)的，即使這在以前從來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)。日常生活中的歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)14共四十六頁(yè)迄今為止，人都會(huì)死去?！虼?，所有的人將來(lái)也都會(huì)死去。

該推論是歸納的，不是(bùshi)演繹的。因?yàn)橥评淼那疤岵⒉槐厝坏贸鼋Y(jié)論。人長(zhǎng)生不老在邏輯上可能的，即使這在經(jīng)驗(yàn)上看似顯得荒謬。日常生活中的歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)15共四十六頁(yè)

遺傳學(xué)家告訴我們唐氏綜合癥患者具有一條多余的染色體——他們擁有(yōngyǒu)47條而不是常人的46條。

他們是如何發(fā)現(xiàn)的呢？迄今為止，所有被檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者都有47條染色體?！虼耍械奶剖暇C合癥患者（包括尚未進(jìn)行檢驗(yàn)的）都有47條染色體?？茖W(xué)(kēxué)中的歸納推理16共四十六頁(yè)

牛頓的萬(wàn)有引力原理：宇宙中的每一個(gè)物體都會(huì)對(duì)任一其他物體產(chǎn)生引力作用。

很顯然，牛頓并沒(méi)有通過(guò)檢驗(yàn)宇宙中的每一物體來(lái)得出這一定律。那么他是如何(rúhé)發(fā)現(xiàn)的呢？行星和太陽(yáng)以及地球表面附近各種運(yùn)動(dòng)的物體適用這個(gè)定律?！虼?，該定律對(duì)所有的物體都適用?？茖W(xué)(kēxué)中的歸納推理17共四十六頁(yè)

報(bào)紙或媒體評(píng)論說(shuō)科學(xué)家已經(jīng)“通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明”基因改良的玉米對(duì)人體是安全的?？茖W(xué)家已經(jīng)對(duì)大量的人測(cè)試了這一種玉米，迄今為止，沒(méi)有一個(gè)人產(chǎn)生(chǎnshēng)不良反應(yīng)。———————————因此，基因改良的玉米永遠(yuǎn)是安全的。這種玉米對(duì)于被檢驗(yàn)過(guò)的人沒(méi)有任何壞處?！@種玉米對(duì)于任何人都沒(méi)有壞處。科學(xué)(kēxué)中的歸納推理18共四十六頁(yè)《詠菊詩(shī)》王安石-蘇東坡西風(fēng)昨夜過(guò)園林，吹落黃花滿地金。秋花不比春花落，說(shuō)與詩(shī)人(shīrén)仔細(xì)吟。

歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)的不可靠19共四十六頁(yè)寓言故事：有一只公雞早上醒來(lái)打鳴，它每次打鳴時(shí)，太陽(yáng)就升起來(lái)了。因此，它非常(fēicháng)自豪，以為自己可以使太陽(yáng)升起來(lái)，所以它每天早上總是按時(shí)起來(lái)打鳴。例子(lìzi)2：公雞打鳴20共四十六頁(yè)以對(duì)一種疾病(jíbìng)新疫苗的試驗(yàn)為例。這一疫苗可在幾個(gè)實(shí)驗(yàn)中都證明有效，但我們?nèi)圆桓覕嘌詫?lái)也會(huì)有效。在1943和1945兩年美國(guó)大規(guī)模試驗(yàn)中起到很好預(yù)防作用的流感疫苗，在1947年流感再次流行時(shí)卻無(wú)效。原因在于：1947年的流感病毒菌株不同于1943年和1945年引起流感的流感病毒菌株。例子(lìzi)3：流感疫苗21共四十六頁(yè)這不是一個(gè)(yīɡè)普通的火雞，這是一只會(huì)思考的火雞，而且它是一個(gè)(yīɡè)卓越的歸納主義者，它會(huì)用歸納的方式來(lái)思考。這只會(huì)思考的火雞有一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)：每天上午9點(diǎn)鐘主人總會(huì)給它喂食。但是這只火雞是一只有思想的火雞，它不會(huì)馬上做出結(jié)論，它就一直在搜集相關(guān)的證據(jù)，進(jìn)行了大量的觀察。而且它的觀察是在不同的情況下進(jìn)行的，比如說(shuō)雨天和晴天，熱天、冷天，星期三和星期四，它每天在自己的記錄中都會(huì)加入新的觀察和陳述，到最后它才進(jìn)行歸納整理，得出結(jié)論。這個(gè)火雞說(shuō)，主人是一個(gè)非常善良好心的主人，他總是在每天上午9點(diǎn)鐘來(lái)給我喂食。從此它就放心了，但是事情并沒(méi)有像它想象的那樣簡(jiǎn)單快樂(lè)。到了圣誕節(jié)的前一天，這個(gè)主人不僅沒(méi)有給它喂食而且還把它殺了，做了一頓香噴噴的火雞大餐。通過(guò)歸納總結(jié)概括的結(jié)論，終于被無(wú)情地推翻了。例子(lìzi)4：羅素的火雞22共四十六頁(yè)休謨的歸納(guīnà)問(wèn)題23共四十六頁(yè)歸納的分類:（1）本能的歸納；（2）由對(duì)常識(shí)的思考獲得的歸納；（3）通過(guò)批判性科學(xué)研究獲得的歸納。盡管歸納對(duì)獲得有關(guān)經(jīng)驗(yàn)世界的知識(shí)十分重要，但是(dànshì)那種原始的歸納，并非一定能讓我們獲得最可靠的知識(shí)。新的經(jīng)驗(yàn)會(huì)促使我們修正以前認(rèn)為是沒(méi)有問(wèn)題的概括。比如：糾正太陽(yáng)繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)這一常識(shí)性的概念。永遠(yuǎn)不要絕對(duì)認(rèn)為我們已經(jīng)掌握了經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，歸納出的知識(shí)基礎(chǔ)遠(yuǎn)非意味著根深蒂固，進(jìn)一步的經(jīng)驗(yàn)仍可將其動(dòng)搖。目前，尚無(wú)法證明歸納不出錯(cuò)誤。即使所有的前提均為真，都不可能證明，歸納推理是保證結(jié)論必然為真的手段。歸納(guīnà)問(wèn)題24共四十六頁(yè)休謨問(wèn)題(wèntí)大衛(wèi)(dàwèi)·休謨（DavidHume，1711-1776）“我們沒(méi)有理由對(duì)那些超越我們經(jīng)驗(yàn)的任何對(duì)象作出任何推斷”，即便是在觀察到它們的“經(jīng)常的或恒常的聯(lián)結(jié)”之后。也就是說(shuō)，并不存在從大量的觀察證據(jù)達(dá)到真理的合法推理。休謨認(rèn)為，我們沒(méi)有任何邏輯理由去相信未來(lái)將像過(guò)去一樣。25共四十六頁(yè)訴諸經(jīng)驗(yàn)的成功經(jīng)驗(yàn)告訴我們歸納論證是成功的。我們每天都在不可避免地運(yùn)用著歸納推理。相信明天太陽(yáng)不從東方升起的人是奇怪的。但是這種辯護(hù)本身(běnshēn)就是一種歸納推理，也就是用歸納證明歸納，是循環(huán)論證。如何為歸納推理進(jìn)行(jìnxíng)辯護(hù)？26共四十六頁(yè)歸納原理在場(chǎng)合x1成功地發(fā)揮了作用。歸納原理在場(chǎng)合x2成功地發(fā)揮了作用，等等。歸納原理總能發(fā)揮作用。這種辯護(hù)本身就是一種歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)，也就是用歸納證明歸納，是循環(huán)論證。如何(rúhé)為歸納推理進(jìn)行辯護(hù)？27共四十六頁(yè)增加(zēngjiā)附加前提，把歸納論證轉(zhuǎn)換為演繹論證。前提一：所有已被檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者都有47條染色體。前提二：未檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者與已被檢驗(yàn)的唐氏綜合癥患者具有相似性。（自然的齊一性假設(shè)）—————————————————————因此，所有的唐氏綜合癥患者都有47條染色體。但是，自然的齊一性假設(shè)本身就是一種歸納。如何為歸納推理進(jìn)行(jìnxíng)辯護(hù)？28共四十六頁(yè)休謨的歸納(guīnà)問(wèn)題在通常情況下，我們認(rèn)為科學(xué)正是理性探究的范式。對(duì)科學(xué)家們所說(shuō)的關(guān)于世界的一切，我們深信不移。每一次坐飛機(jī)旅行，我們都把自己的生命放在設(shè)計(jì)飛機(jī)的科學(xué)家的手上。但是科學(xué)卻依賴著歸納，休謨的觀點(diǎn)似乎表明歸納不可能被理性地辯護(hù)。如果休謨正確，建立科學(xué)的基礎(chǔ)看起來(lái)就不如我們所希望的那樣堅(jiān)固。這種使人困惑的情形被稱為(chēnɡwéi)休謨歸納問(wèn)題。29共四十六頁(yè)最佳(zuìjiā)說(shuō)明推理30共四十六頁(yè)非演繹推理(yǎnyìtuīlǐ)：歸納迄今為止，所有驗(yàn)證過(guò)的x都是y。

——————————————下一個(gè)將要(jiāngyào)驗(yàn)證的x也會(huì)是y，或者，所有的x都是y。31共四十六頁(yè)非演繹推理：最佳(zuìjiā)說(shuō)明推理櫥柜里的面包不見(jiàn)了，僅留下一些面包屑。昨天晚上聽(tīng)到了來(lái)自櫥柜的嗤嗤聲音。

——————————————所以，面包是被老鼠吃了。

前提并不必然導(dǎo)致(dǎozhì)結(jié)論，是非演繹推理。32共四十六頁(yè)非演繹推理：最佳(zuìjiā)說(shuō)明推理老鼠假說(shuō)保姆假說(shuō)保姆偷吃后故意留下面包屑。嗤嗤的聲音是水壺發(fā)出(fāchū)的。老鼠假說(shuō)的解釋更為合理，這種推理就被稱為最佳說(shuō)明推理。雖然我們不能確定猜想老鼠作案是對(duì)的，但總體來(lái)講這個(gè)假說(shuō)看起來(lái)相當(dāng)合理：它是對(duì)已知事實(shí)最好的解釋方式。33共四十六頁(yè)科學(xué)(kēxué)中的最佳說(shuō)明推理達(dá)爾文的生物進(jìn)化論馬和斑馬由上一級(jí)共同祖先演化而來(lái)——為解剖學(xué)的相似性提供(tígōng)了最佳解釋。兩個(gè)相互競(jìng)爭(zhēng)的假說(shuō)：最佳說(shuō)明34共四十六頁(yè)科學(xué)(kēxué)和偽科學(xué)35共四十六頁(yè)歸納推理(ɡuīnàtuīlǐ)的缺陷科學(xué)(kēxué)的確證科學(xué)的證偽卡爾?波普爾（KarlR·Popper

，1902-1994）假說(shuō)-演繹36共四十六頁(yè)科學(xué)(kēxué)的可證偽性標(biāo)準(zhǔn)波普爾認(rèn)為(rènwéi)科學(xué)理論的基本特征是它應(yīng)具有可證偽性。可證偽性并不是說(shuō)它是錯(cuò)的。而是說(shuō)它意味著該理論能夠作出一些可以用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)的特定預(yù)測(cè)。如果這些預(yù)測(cè)被發(fā)現(xiàn)是錯(cuò)誤的，這一理論就被證偽了，或者說(shuō)被否證了。一個(gè)可證偽的理論是指——它不能和每一個(gè)可能的經(jīng)驗(yàn)過(guò)程相容。一些所謂的科學(xué)理論是不滿足這一條件的，因此根本不應(yīng)該被稱為科學(xué)，它們是偽科學(xué)。37共四十六頁(yè)不可(bùkě)證偽的偽科學(xué)弗洛伊德的精神分析理論。弗洛伊德的理論可以與無(wú)論怎樣的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)相一致。對(duì)于患者的任何(rènhé)行為，弗洛伊德學(xué)派都可以找到相應(yīng)的解釋——他們永遠(yuǎn)不會(huì)承認(rèn)自己的理論是錯(cuò)的。馬克思的歷史理論馬克思主張，資本主義將讓位于社會(huì)主義并最終走向共產(chǎn)主義。當(dāng)這一斷言沒(méi)有變成現(xiàn)實(shí)時(shí)，馬克思主義者并不承認(rèn)馬克思的理論是錯(cuò)的，而是會(huì)提出各種解釋為之辯護(hù)。因此，馬克思的理論和現(xiàn)有的各種社會(huì)形態(tài)相容，是不可證偽的，因而不是真正的科學(xué)。38共四十六頁(yè)科學(xué)(kēxué)的可證偽性愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)：來(lái)自遙遠(yuǎn)星球的光線會(huì)在太陽(yáng)引力場(chǎng)的作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。驗(yàn)證：1919年英國(guó)天文學(xué)家愛(ài)丁頓組織的探險(xiǎn)考察隊(duì)驗(yàn)證了這一預(yù)測(cè)。假如事實(shí)上星光沒(méi)有被太陽(yáng)偏折，就表明愛(ài)因斯坦是錯(cuò)誤的。因此(yīncǐ)，愛(ài)因斯坦的理論滿足可證偽性條件。39共四十六頁(yè)科學(xué)(kēxué)的可證偽性標(biāo)準(zhǔn)合理嗎？可證偽性如果經(jīng)驗(yàn)與預(yù)測(cè)不符，則相應(yīng)的科學(xué)理論被證偽。反例：牛頓萬(wàn)有引力理論預(yù)測(cè)：行星在圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)時(shí)有特定的軌道。經(jīng)驗(yàn)：觀測(cè)到的天王星的軌道與牛頓的預(yù)測(cè)不一致。實(shí)踐(shíjiàn)：英國(guó)的亞當(dāng)斯和法國(guó)的勒威耶并沒(méi)有假定牛頓的理論是錯(cuò)的，而是假定存在另外一顆行星，最終發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在海王星。40共四十六頁(yè)科學(xué)(kēxué)的可證偽性標(biāo)準(zhǔn)合理嗎？因此，可證偽性并不是決定一種理論(lǐlùn)是否是科學(xué)理論(lǐlùn)的標(biāo)準(zhǔn)。在波普爾之后，又出現(xiàn)了許多新的解釋。41共四十六頁(yè)假說(shuō)-演繹(yǎnyì)也涉及歸納假說(shuō)的提出