第七章 科学发展模式科学发展模式是关于科学发展的规律性、内 在机制和基本特征的概括和描述。第一节 科学发展的动力第二节 科学技术发展的特点第三节 西方科学理论发展模式述评第四节 科学发展的经验规律 1第一节 科学发展的动力n一、 外在动力 1、社会生产 2、政治 3、哲学 4、宗教 5、文化传统n二、内在动力 1、理论与实验的矛盾 2、理论内部的矛盾 3、理论之间的矛盾2一、 外在动力n1、社会生产n（1）社会生产不断向科学提出新的研究课题 理论上总结已有的技术经验； 社会需要提出许多从未研究和解决的问题n（2）生产实践为科学的发展提供丰富的认识材 料，为科学发展奠定坚实的基础。n（3）生产实践为科学研究提供强大的物质手段 。32、政治对科学发展的影响和制约n（1）社会制度层面上 先进社会制度为科学发展提供更大的可能 资本主义VS封建社会；旧中国与社会主义中国n（2）在政策和体制的层面上 科技政策和体制决定了科学发展的方向、规 模和速度，并完成着对科学系统与整个社会 大系统的关系的调整。n（3）在社会政治行为及其所造成的政治形势上 战争及军事需要： 不计成本的投入；紧迫性；大量科研人员参与 43、哲学对科学发展的影响和制约n哲学影响科学家的思维。每一时代的科学家， 特别是理论自然科学家，他们的科学成就是同 他们的哲学思想紧密交织在一起的。 泰利斯、亚里士多德、笛卡尔、莱布尼茨、 康德、马赫、泡利、石里克。 玻恩：“科学的哲学背景始终比科学的特殊 成果更使我感兴趣”。汉森伯格：“从根本 上说，玻尔是位哲学家而不是物理学家”。 爱因斯坦：“认识论要是不同科学接触，就 会成为一个空架子。科学要是没有认识论 只要这真是可以设想的就是原始和混 乱的东西”。5n（1）哲学能够为科学的发展提供新的生长点 古希腊哲学的原子概念预示了科学向微观领域发展。 “一个人如果没有希腊自然哲学知识，就很难在现代 原子物理学中作出进展。”“哲学，不管自觉不自觉 ，总是支配着基本粒子物理学的方向”（海森伯）n（2）新兴学科的理论渊源发端于某些哲学 如控制论创始人维纳认为他讨论的是地地道道的莱布 尼茨问题，一般系统论创始人贝塔朗菲认为系统的概 念也有漫长的历史，与莱布尼茨的自然哲学、马克思 黑格尔的辩证法有关。n（3）哲学问题的探讨促进科学问题的解决 如现代哲学和科学关于“时间”问题的讨论。牛顿可 逆时间、柏格森时间（创造进化论）、普利高津讨论 时间。 再如彭加勒认识到绝对决定论是拉普拉斯造成的幻想 。64、宗教对科学发展的影响n（1）宗教与科学的对立 科学是宗教恭顺的婢女，不得超越宗教界限 R培根因对盲目信仰圣经的怀疑被囚14年 维萨留斯人体的解剖死于耶路撒冷的忏悔路 塞尔维特基督教的复兴血液循环，火刑。 布鲁诺、伽利略n（2）宗教与科学的联系 被认可的炼金、炼丹、占星术、测绘是某些科学的 萌芽 宗教文献的思辨、严谨。对运动细致的描述，对宇 宙体系的构造。 许多卓越的科学家同时也是虔诚的宗教徒 参见伯奇：科学与宗教，四川人民出版社 75、文化传统n不同文化传统对科学的发展有不同的影 响与作用。如中国文化传统中“直觉知 识趋向于综合的、整体论和非线性的” ，它在古代曾把中国的医学推向高峰， 但近代却阻碍人们对人体精细结构及病 理的研究。n而西方文化的理性思维是线性的、集中 和分析的，其作用是辨别、测量和分类 。 8二、内在动力n1、科学理论与科学实验的矛盾n科学理论建立在科学实验之上 不论在哪里，实验方面的研究总是理论认识的必要 前提，而且理论方面的主要进展只是在实验结果的 压力下而不是依靠思辨来取得的。海森伯n科学实验总在一定理论指导下 康德：“ 理性只是按照自己的计划而产生的东西 里面才有其洞见，绝不可使自己让自然的引带牵着 走，而必须自己依据固定的规律所形成的判断原理 来指导前进的道路，迫使自然对理性自己所决定的 各种问题作出答案来。凡不是依据预先设计的计划 而作出的偶然的观察是永远不能产生任何必然性的 规律的，而发现必然性的规律就是理性的唯一任务 。”9n科学实验不仅能为科学理论提供新的证据而使 科学理论获得检验，而且还能产生与已有科学 理论不相容的更新的、更深刻的经验事实，构 成科学理论与新的经验事实的矛盾。n为解决这个矛盾，必须提出新的假说，经历新 的一轮的检验。如此循环，科学就向更新层次 、新的领域前进。102、科学理论内部的矛盾：悖论n科学理论是借助形式逻辑建立起来的严密的系 统，这种无矛盾性要求的严格演绎结构只是一 种理想状况。随着科学认识的发展，理论体系 内部的矛盾会显现出来。n这种逻辑矛盾是客观自然界普遍存在的矛盾运 动在人们认识中的反映，也是科学认识本身所 固有的矛盾的表现。n科学理论内部的逻辑矛盾也是推动科学发展的 一个重要因素。11理论矛盾（1）n科学理论由概念、定律、推论三部分组成 ，由于我们语言的局限和客体的不可穷尽 性，构成理论的基本概念和假设往往与客 观实际不符合，这种不符合为人们的感性 直观经验或认识图式所掩盖，只有从旧的 概念体系向新的概念体系过渡时，这些问 题才会被揭示出来。n如牛顿力学的绝对时间、绝对空间，同时性的绝对性等 ，在考虑高速运动物体时，便遇到无法克服的困难，这 在逻辑上导致了相对论出现。12理论矛盾（2）悖论n悖论（paradox）指从某些公认正确的背景知识中逻辑 在推导出的两个相互矛盾的命题等价式：n构成悖论的条件： 表现为两个相互矛盾的等价式，P P 悖论与普通逻辑矛盾的区别在于 任一悖论都相对某公认背景知识（共识）而言的 ； 任一悖论都是从共识合乎逻辑地推导出来的。n在各门学科中都出现过“悖论”，如数学中的毕达哥拉 斯悖论（ ），无限小量悖论（贝克莱悖论），集合 论悖论；物理学中的“可逆悖论”，光度佯谬，双生子 悖论；系统科学的系统悖论。 13悖论的出现和解决对科学发展的意义n科学危机往往与悖论发现有关，而n（1）悖论的解决，可导致科学的突破性进展： 以数学为例： 危机导致古典逻辑和欧几里德几何 学诞生。微积分诞生时，因为其无穷小概念含糊，导 数、微分、积分概念也不清楚，引起贝克莱的责难， 贝克莱悖论导致极限论和集合论的产生；集合论悖论 导致第三次数学危机，它对数理逻辑、语言学和哲学 都产生了深远的影响。 量子领域的EPR佯谬。（2）作为一种特殊的逻辑矛盾，是重要的证伪 原则，具有判决性意义。143、科学理论间的矛盾及学派争论n科学理论之间的矛盾，主要有： 一门学科内部不同理论间的矛盾 物理学：“微粒说”与“波动说”，“热素说”与“热之唯 动说”，“原子论”与“反原子论” 化学：“燃素说”与“氧化说”，“价键理论”与“分子轨 道理论” 生物学：“特创论”与“自生论”，“机械论”与“活力论 ”，“预成说”与“卵源论”，“摩尔根学说”与“米丘林 学说” 天文学：日心说与地心说，太阳起源的“俘获说”与“旋涡 说”， 地理学：“水成说”与“火成说”，“渐变论”与“灾变论 ”。 不同学科的不同理论之间的矛盾 麦克斯韦电动力学本质上与牛顿力学相矛盾：光速不变与相 对性原理导致的光速无限 克劳修斯热力学第二定律与达尔文进化论15不同理论间的矛盾推动科学的发展n正确的理论取代错误的理论 日心说取代地心说，氧化理论取代燃素理论n不同理论反映不同侧面的自然事物本质，在更 高层次上得到统一 微粒说，波动说波粒二象性n两种理论的冲突是虚拟的，并以创造新的理论 为之提供科学的解释和说明。 热力学第二定律，进化论耗散结构理论16第二节 科学技术发展的特点n阅读教材第139145页17第三节 西方科学理论发展模式述评一、 归纳主义的累进模式 二、 波普尔的证伪主义模式 三、 库恩的科学革命模式 四、 拉卡托斯的科学研究纲领方法论 五、 劳丹的进步模式18一、 归纳主义的累进模式从弗培根到逻辑经验主义的科学发展观曾经统治 科学界和哲学界达数百年之久。他们按照归纳主义的观 点来说明科学知识增加的特征，认为科学知识来自对经 验的归纳，科学发展就是通过归纳获得的科学知识的不 断增加。因此，科学发展是一个渐进积累的直线发展过 程，其中没有渐进的中断，没有革命；观察事实越多、 越深入，通过归纳逻辑得出的科学定律或理论越被高频 经验证据所证实，那么它就越普遍，解释力和预见力就 越强，所包括的非科学的错误成分也就越少。归纳主义发展模式主要有两种：1、惠威尔的“支流江河”归并模式2、尼尔斯玻尔的“中国套箱”归化模式 191、惠威尔的“支流江河”归并模式惠威尔（W.Whewell）在1837 年的归纳科学史中把科学 的发展比作支流汇合成江河， 认为科学通过对过去成果的逐 渐归并到现在的理论中而进化 。“归纳表”类似于一个倒 立的金字塔。惠威尔认为这种归并是通 过一系列概念完成的。 20事实1 事实2 事实3 事实8 事实9 例如定律1 定律2 定律6 定律7 定律8 哥 白尼的相关关系定律1 定律2 定律3 开普勒定律理论 牛顿力学惠威尔的归纳表引入的概念212、尼尔斯玻尔的“中国套箱”归化模 式在玻尔看来，一个新理论比起旧理论来，不仅要 包含多余的经验内容，而且在旧理论的适用范围内， 新理论完全可以过渡到旧理论的形式。新理论较旧理 论更为广泛，覆盖面更大。在宏观、低速条件下，相 对论、量子力学就过渡到经典力学的形式。用形象化 的比喻说，科学就好比中国式的魔术套箱：小箱套入 大一点的箱子，大一点的箱子套入更大一点的箱子 容量依次逐渐增大。哥白尼的日心说被 套入开普勒的行星运动三定律，而后者又被套入牛顿 力学。相对论是一个更大的箱子，又把牛顿力学套进 在内。内格尔把玻尔的观点更进一步加以发展。221960年美国E内格尔（E.Nagel）在科学的结 构中提出，科学发展表现为“一个相对自足的理论 为另一个内涵更大的理论所吸收，或者归化到一个内 涵更大的理论。” 在他看来，先后产生的两个科学理 论T和T，T优于T。这种进步在于T可以归化为T ，而这种归化是指T可以演绎地推导出T来。内格尔认为有两种形式归化：同质归化。在这种 归化中，一条定律被归化到并利用出现在该定律中的 、实质上相同的概念的一个理论中去。如伽利略落体 定律被归化到牛顿力学中；异质归化。是“一条定 律通过演绎包容在一个缺乏表达该定律所用的一些概 念的理论内”。如经典热力学 统计力学。23n 归纳主义关于科学发展的累进模式阐明了科学发 展具有很强的历史继承性，反映了科学是人类世世代 代长期知识逐渐积累的过程。但它忽视了科学发展的 飞跃、革命和批判的方面，因此不能解释科学史上理 论被摒弃的现象，如地心说、燃素说等理论并没有被 包容在后来的日心说和氧化说之中。24二、波普尔的证伪主义模式1963年英国K波普尔在猜想与反驳科学知识 的增长一书中突破了归纳主义的累进模式，提出富有 批判精神的猜测、反驳，再猜测、再反驳的科学发展理 论。也就是说，科学发展是一个不断假设和不断证伪的 过程。“科学知识增长不是观察的结果，而是不断推翻 一种科学理论，由另一种更好的更使人满意的理论取而 代之”。 P1TTEEP2其中P1 表示问题（problem），TT表示试探性理论（ tentative theory），EE表示批判性检验、排除错误（ elimination of error），P2表示新问题。 25证伪主义模式的合理因素（1）动态分析，强调科学