三三 科学问题、科学假说和科学理论科学问题、科学假说和科学理论科学问题科学问题科学问题是指一定时代的科学家在科学问题是指一定时代的科学家在特定的特定的背景知识背景知识下提出的关于科学下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而认识和科学实践中需要解决而尚未尚未解决解决的问题。它包括一定的求解目的问题。它包括一定的求解目标和应答域，但标和应答域，但尚无确定的答案尚无确定的答案。案例：歌德巴赫猜想案例：歌德巴赫猜想这个问题是德国数学家哥德巴赫（这个问题是德国数学家哥德巴赫（C CGoldbachGoldbach，1690-17641690-1764）于）于17421742年年6 6月月7 7日在给大数学家欧拉的日在给大数学家欧拉的信中提出的，所以被称作信中提出的，所以被称作哥德巴赫猜想哥德巴赫猜想( (GoldbachGoldbach Conjecture)Conjecture)。 哥德巴赫猜想的一般提法是：每个大于等于哥德巴赫猜想的一般提法是：每个大于等于6 6的偶的偶数，都可表示为两个奇素数之和；每个大于等于数，都可表示为两个奇素数之和；每个大于等于9 9的奇数，都可表示为三个奇素数之和。其实，后的奇数，都可表示为三个奇素数之和。其实，后一个命题就是前一个命题的推论。一个命题就是前一个命题的推论。 案例：歌德巴赫猜想案例：歌德巴赫猜想19201920年，挪威的布朗年，挪威的布朗( (BrunBrun) )证明了证明了 “ “9 + 9 ”9 + 9 ”。 19241924年，德国的拉特马赫年，德国的拉特马赫( (RademacherRademacher) )证明了证明了“7 7 + 7 ”+ 7 ”。 19321932年，英国的埃斯特曼年，英国的埃斯特曼( (EstermannEstermann) )证明了证明了 “ “6 6 + 6 ”+ 6 ”。 19371937年，意大利的蕾西年，意大利的蕾西( (RiceiRicei) )先后证明了先后证明了“5 + 5 + 7 ”, “4 + 9 ”, “3 + 15 ”7 ”, “4 + 9 ”, “3 + 15 ”和和“2 + 366 ”2 + 366 ”。 19381938年，苏联的布赫年，苏联的布赫 夕太勃夕太勃( (ByxwraoByxwrao) )证明了证明了 “ “5 + 5 ”5 + 5 ”。 19401940年，苏联的布赫年，苏联的布赫 夕太勃夕太勃( (ByxwraoByxwrao) )证明了证明了 “ “4 + 4 ”4 + 4 ”。 案例：歌德巴赫猜想案例：歌德巴赫猜想19481948年，匈牙利的瑞尼年，匈牙利的瑞尼( (RenyiRenyi) )证明了证明了“1 + c ”1 + c ”，其中，其中c c是一很大的自然数。是一很大的自然数。 19561956年，中国的王元证明了年，中国的王元证明了 “ “3 + 4 ”3 + 4 ”。 19571957年，中国的王元先后证明了年，中国的王元先后证明了 “ “3 + 3 ”3 + 3 ”和和 “2 + 3 ”2 + 3 ”19621962年，中国的潘承洞和苏联的巴尔巴恩年，中国的潘承洞和苏联的巴尔巴恩( (BapoaHBapoaH) )证明了证明了 “ “1 + 5 ”1 + 5 ”， 中国的王元证明中国的王元证明了了“1 + 4 ”1 + 4 ”。 19651965年，苏联的布赫年，苏联的布赫 夕太勃夕太勃( (ByxwraoByxwrao) )和小维诺和小维诺格拉多夫格拉多夫( (BHHopappBBHHopappB) )，及意大利的朋比利，及意大利的朋比利( (BombieriBombieri) )证明了证明了“1 + 3 ”1 + 3 ”。 案例：歌德巴赫猜想案例：歌德巴赫猜想19661966年，中国的陈景润证明了年，中国的陈景润证明了 “ “1 + 2 ”1 + 2 ”。而而“1+1”1+1”，这个哥德巴赫猜想中的最，这个哥德巴赫猜想中的最难问题，还难问题，还有待有待解决。解决。案例：歌德巴赫猜想案例：歌德巴赫猜想科学问题科学问题波兰尼（波兰尼（M.PolanyiM.Polanyi）：一个问题或发现本身是没）：一个问题或发现本身是没有涵义的。问题是只有当它使某人疑惑或焦虑时，有涵义的。问题是只有当它使某人疑惑或焦虑时，才会成为一个问题；发现也只有当它使人从一个才会成为一个问题；发现也只有当它使人从一个问题的负担中解脱出来时，才会成为一个发现。问题的负担中解脱出来时，才会成为一个发现。一个问题就是一个智力上的愿望。一个问题就是一个智力上的愿望。科学问题科学问题波普尔（波普尔（Karl PopperKarl Popper）：问题是背景知识）：问题是背景知识中固有的预期与所提出的观察或某种假说中固有的预期与所提出的观察或某种假说等新发现之间的冲突。等新发现之间的冲突。科学问题科学问题图尔敏（图尔敏（S.ToulminS.Toulmin）：解释的理想与目前）：解释的理想与目前能力的差距。能力的差距。 科学问题科学问题= =解释的理想解释的理想- -目前的能力目前的能力 P=SP=St t-S-Sp p科学问题：科学问题：案例案例问题问题1 1：把：把1 1、2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9这这9 9个数填个数填在以下正方形中，并使边、对角相加相等？在以下正方形中，并使边、对角相加相等？问题问题2 2：有无规律？：有无规律？科学问题：科学问题：案例（续）案例（续）492357816科学问题：科学问题：案例（续）案例（续） 科学问题：科学问题：案例（续）案例（续）以上问题是由汉代的数学家徐岳在以上问题是由汉代的数学家徐岳在数学记遗数学记遗中提出的一种叫中提出的一种叫“九宫算九宫算”的数学游戏。的数学游戏。问题问题1很好解决，但问题很好解决，但问题2就不那么好解决。就不那么好解决。元代数学家杨辉在元代数学家杨辉在续古摘奇算法续古摘奇算法中给出了规中给出了规律性的算法。律性的算法。科学问题的特征科学问题的特征科学问题是时代的产物；科学问题是时代的产物；科学问题一般是以疑问句的形式来陈述的；科学问题一般是以疑问句的形式来陈述的；科学问题蕴涵着问题的指向、研究目标和求解的科学问题蕴涵着问题的指向、研究目标和求解的应答域。应答域。 “是什么？是什么？”：指向自然界的某种可观察的实体和：指向自然界的某种可观察的实体和现象；现象； “为什么？为什么？”：实体和现象背后的原因；：实体和现象背后的原因； “怎么样？怎么样？”：对象或对象系统的状态或过程；：对象或对象系统的状态或过程；在科学问题中，在科学问题中，“背景知识背景知识”与与“求解的应答域求解的应答域”。科学问题的分类科学问题的分类按照科学研究的分类：按照科学研究的分类：科学问题与非科学问题：科学与非科学的划界；科学问题与非科学问题：科学与非科学的划界；真实问题与虚假问题：真实问题与虚假问题：如鲸鱼是什么鱼？欧几里如鲸鱼是什么鱼？欧几里德的第五共设德的第五共设问题的应答域就提错了。问题的应答域就提错了。待解问题与无知问题待解问题与无知问题: :涉及到科学认识主体的能力涉及到科学认识主体的能力和背景知识。和背景知识。抽象问题与具体问题。抽象问题与具体问题。欧几里德与他的欧几里德与他的几何原本几何原本 欧几里德欧几里德(Euclid of Alexandria)(Euclid of Alexandria)，希腊希腊数学家。数学家。约生于公元前约生于公元前330330年，约死于公元前年，约死于公元前260260年。年。欧几里德使用了公理化的方法。欧几里德使用了公理化的方法。公理公理(axioms)(axioms)就就是确定的、不需证明的基本命题，一切定理都由是确定的、不需证明的基本命题，一切定理都由此演绎而出。此演绎而出。 第五共设：第五共设：“在一点上只能通过一条直线平行线在一点上只能通过一条直线平行线” 非欧几何：非欧几何：“从一点上至少可通过两条平行直线从一点上至少可通过两条平行直线”罗巴切夫斯基与他的罗巴切夫斯基与他的非欧几何非欧几何非欧几何学是非欧几何学是18291829年由俄罗斯数学家尼古拉年由俄罗斯数学家尼古拉. .罗巴罗巴切夫斯基（切夫斯基（1793179318561856）提出的。）提出的。科学问题的分类科学问题的分类科学哲学的分类：科学哲学的分类：科学问题与非科学问题：科学问题与非科学问题：科学与非科学的划界；科学与非科学的划界；经验问题：经验问题：关于自然界的任何能使我们觉得奇怪关于自然界的任何能使我们觉得奇怪而要求我们解释的事物而要求我们解释的事物劳丹（劳丹（L.Laudan) 已解决但可以进化的问题已解决但可以进化的问题 反常问题反常问题 未解问题未解问题理论问题：理论问题：即理论内部不自洽或理论之间的冲突即理论内部不自洽或理论之间的冲突而产生的问题。而产生的问题。科学问题产生科学问题产生 “提出一个问题往往比解决一个问题更提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决问题仅仅是一个数学上或重要。因为解决问题仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题、新实验上的技能而已，而提出新的问题、新的可能性、从新的角度去看待旧的问题，的可能性、从新的角度去看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步学的真正进步”。 爱因斯坦爱因斯坦波普尔：科学研究始于问题波普尔：科学研究始于问题归纳主义的科学方法论认为：归纳主义的科学方法论认为：科学研究始于观察和搜集材科学研究始于观察和搜集材料；料；波普尔认为：波普尔认为：科学研究始于问题而不是始于观察。因为，科学研究始于问题而不是始于观察。因为，尽管通过观察可以引出问题，但是在观察时必须带着一定尽管通过观察可以引出问题，但是在观察时必须带着一定的问题。的问题。 从科学发展的总体过程看，旧理论不能解决问题，人们才从科学发展的总体过程看，旧理论不能解决问题，人们才会去关注它、修正它、完善它，乃至着手建立新理论；会去关注它、修正它、完善它，乃至着手建立新理论； 从科学研究的具体进程看，人们总是以问题为框架有选择从科学研究的具体进程看，人们总是以问题为框架有选择地搜集科学事实和材料。地搜集科学事实和材料。“科学研究始于问题科学研究始于问题”和和“人类认识以实践为基础人类认识以实践为基础”，是，是从不同角度提出的不同命题，但实质是统一的。从不同角度提出的不同命题，但实质是统一的。科学问题产生科学问题产生从科学实践与科学理论的矛盾中产生：从科学实践与科学理论的矛盾中产生： 当原有的科学理论不能解释新的现象、新的事实当原有的科学理论不能解释新的现象、新的事实时，便产生了矛盾，也产生了需要探讨的问题。时，便产生了矛盾，也产生了需要探讨的问题。例如：例如：水星近日点进动水星近日点进动与与牛顿理论的矛盾牛顿理论的矛盾、光的、光的波动说与粒子说矛盾与统一等。波动说与粒子说矛盾与统一等。科学问题产生科学问题产生从科学理论内部的矛盾中产生：从科学理论内部的矛盾中产生：一种理论或一个概念，如果能从中推出逻辑矛盾，一种理论或一个概念，如果能从中推出逻辑矛盾，就表明其中存在着需要进一步探讨的问题。就表明其中存在着需要进一步探讨的问题。例如：伽利略悖论、罗素悖论、麦克斯韦例如：伽利略悖论、罗素悖论、麦克斯韦“妖妖”、薛定谔薛定谔“猫猫”等。等。科学问题产生科学问题产生从不同学派理论之间的矛盾中产生：从不同学派理论之间的矛盾中产生： 在一个学科领域中，对同一事物，可以有不在一个学科领域中，对同一事物，可以有不同学派运用不同理论进行解释。同学派运用不同理论进行解释。例如：日心说与地心说、拉马克学说与达例如：日心说与地心说、拉马克学说与达尔文学说、渐变论与灾变论、水成论与火尔文学说、渐变论与灾变论、水成论与火成论等。成论等。附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识远古观天术：远古观天术：七日创世七日创世附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识埃及神话：埃及神话：天神天神NutNut和地神和地神 GebGeb 附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识观观“天天”的构思：春分、秋分、冬至、夏的构思：春分、秋分、冬至、夏至至附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识仪器与记录：仪器与记录：巨石阵巨石阵附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识法国史前的星相图法国史前的星相图附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识公元前公元前7 7世纪的世纪的“思辨宇宙期思辨宇宙期”（爱奥尼里学派）（爱奥尼里学派）大地圆盘说大地圆盘说附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识阿那克西曼德的阿那克西曼德的“宇宙无限说宇宙无限说”附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识赫拉克利特的赫拉克利特的“火成宇宙说火成宇宙说”附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识毕达哥拉斯的毕达哥拉斯的“球形说球形说”附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识德谟克利特的德谟克利特的“原子论原子论”宇宙观宇宙观附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识柏拉图学派的柏拉图学派的“同心球同心球”宇宙观宇宙观附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识本轮、均轮说本轮、均轮说附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识托勒密的托勒密的“地心说地心说”附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识第谷第谷. .布拉赫体系布拉赫体系附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识哥白尼的日心说哥白尼的日心说附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识开普勒体系开普勒体系附录：人类对附录：人类对“天天”的认识的认识现代的宇宙观现代的宇宙观水成论与火成论之争水成论与火成论之争水成论者认为水对地表的改变起决定因素。纪元水成论者认为水对地表的改变起决定因素。纪元前，古罗马人已发现尼罗河两岸周期性地被洪水前，古罗马人已发现尼罗河两岸周期性地被洪水淹没、尼罗河在三角洲不断增大、另外，陆地上淹没、尼罗河在三角洲不断增大、另外，陆地上存在海相介壳动物化石等事实。存在海相介壳动物化石等事实。火成说把火成说把“地下热火地下热火”看成地质现象的主要动力，看成地质现象的主要动力，地球核心是熔融的液态。由于意大利西海岸火山地球核心是熔融的液态。由于意大利西海岸火山岩带的强烈活动，古罗马人相信有一位主管火和岩带的强烈活动，古罗马人相信有一位主管火和锻冶的神，称锻冶的神，称“沃尔坎沃尔坎”（VulcanVulcan）。火山）。火山（VolcanoVolcano），火山学（），火山学（VolcanologyVolcanology）等词即来）等词即来自意大利语的自意大利语的VulcanVulcan。 拉马克与达尔文拉马克与达尔文科学问题产生科学问题产生从社会需要同现有的技术手段不能满足这从社会需要同现有的技术手段不能满足这种需要的矛盾中产生：种需要的矛盾中产生： 科学问题的产生需要同人民日益增长物质和文化科学问题的产生需要同人民日益增长物质和文化的需要、战争的需要、生产生活的需要等结合。的需要、战争的需要、生产生活的需要等结合。如：袁隆平的杂交水稻。如：袁隆平的杂交水稻。科学问题解决科学问题解决通过进一步获取事实来回答问题：通过进一步获取事实来回答问题： 技术手段技术手段的不断进步，人类的不断进步，人类认识能力认识能力的的不断提高。不断提高。通过引入新的假说来解答问题：通过引入新的假说来解答问题： 哈维哈维对对盖伦盖伦血液循环理论的补充。血液循环理论的补充。通过引入新的概念来解决问题：通过引入新的概念来解决问题： 相对论相对论的新概念的引入。的新概念的引入。人体的血液循环人体的血液循环科学假说科学假说 科学假说是根据已知的科学事科学假说是根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种象及其规律性提出的一种假定性假定性的的推测推测和和说明说明。是自然科学理论思维。是自然科学理论思维的一种重要的形式。的一种重要的形式。科学假说的来源科学假说的来源当出现了用已知科学理论无法解释的新事实时，当出现了用已知科学理论无法解释的新事实时，会产生对新事实的猜想性的说明。会产生对新事实的猜想性的说明。 例如：原子结构、同位素等。例如：原子结构、同位素等。当把某一理论类推到原来适用的范围之外，对其当把某一理论类推到原来适用的范围之外，对其它事物的属性、规律进行猜测或设想时，会提出它事物的属性、规律进行猜测或设想时，会提出新的假说。新的假说。 例如：类比中德布罗意的物质波假说。例如：类比中德布罗意的物质波假说。为解决新旧事实之间的矛盾会提出假定性说明。为解决新旧事实之间的矛盾会提出假定性说明。 例如：例如：“大爆炸大爆炸”假说与假说与“微波背景辐射微波背景辐射”。微波背景辐射微波背景辐射科学假说的一般特征科学假说的一般特征科学性：科学性：假说是以一定的科学事实为依据、以科假说是以一定的科学事实为依据、以科学理论为前提而提出来的。学理论为前提而提出来的。 例如：爱因斯坦相对论（特别是广义相对论）例如：爱因斯坦相对论（特别是广义相对论）假定性：假说中包含着对事物的本质和规律性的假定性：假说中包含着对事物的本质和规律性的猜测，并且这种猜测往往是在科学事实不够充分、猜测，并且这种猜测往往是在科学事实不够充分、检验条件不够完备的情况下提出的。检验条件不够完备的情况下提出的。 例如：原子模型及运动轨道的不连续性例如：原子模型及运动轨道的不连续性易变性：随着人们认识能力的不断提高和认识水易变性：随着人们认识能力的不断提高和认识水平的不断深入，假说会发生变化。平的不断深入，假说会发生变化。科学假说的作用科学假说的作用科学假说是通向科学理论的桥梁：自然科学就是科学假说是通向科学理论的桥梁：自然科学就是沿着假说沿着假说理论理论新假说新假说新理论新理论的的途经，不断地向前发展的。途经，不断地向前发展的。 一部科学发展史，就是一部假说和理论的更迭史一部科学发展史，就是一部假说和理论的更迭史假说是激发创造性思维的媒介：科学活动就是人假说是激发创造性思维的媒介：科学活动就是人类探索未知世界的活动，假说的类探索未知世界的活动，假说的“猜测性猜测性”历来历来就与人类的创造性思维有着就与人类的创造性思维有着“天然天然”的联系。的联系。不同假说的争论有利于学术繁荣。不同假说的争论有利于学术繁荣。 一部科学发展史，就是一部假说的争论史一部科学发展史，就是一部假说的争论史建立假说的方法论原则建立假说的方法论原则解释性原则：解释性原则：假说应与已知的经过实践复假说应与已知的经过实践复核的事实相符合，假说不仅能够解释已知核的事实相符合，假说不仅能够解释已知的全部事实，哪怕只有一件事实与假说矛的全部事实，哪怕只有一件事实与假说矛盾，这个假说也应该被修正或摒弃。盾，这个假说也应该被修正或摒弃。例如：卢瑟福的例如：卢瑟福的“ 粒子轰击实验粒子轰击实验”与光与光谱的不连续、原子的稳定性等科学事实相谱的不连续、原子的稳定性等科学事实相矛盾，后经矛盾，后经玻尔的玻尔的量子化量子化的原子模型对其的原子模型对其修正和完善。修正和完善。建立假说的方法论原则建立假说的方法论原则对应原则：对应原则：指假说与已知科学理论的关系。指假说与已知科学理论的关系。一般来说，假说不应该与经过检验的科学一般来说，假说不应该与经过检验的科学理论相矛盾。理论相矛盾。当假说与已知的理论相矛盾，首先应怀疑当假说与已知的理论相矛盾，首先应怀疑假说，并对其进行更加严格的检验。假说，并对其进行更加严格的检验。如果新的科学事实不断支持假说，就预示如果新的科学事实不断支持假说，就预示着新假说对旧理论局限性的突破的可能。着新假说对旧理论局限性的突破的可能。爱因斯坦假说对牛顿经典力学的突破爱因斯坦假说对牛顿经典力学的突破建立假说的方法论原则建立假说的方法论原则可检验性原则：提出的假说必须能用观察、可检验性原则：提出的假说必须能用观察、实验加以检验，从而判定它的真伪。实验加以检验，从而判定它的真伪。例如：杨振宁、李政道的例如：杨振宁、李政道的“宇称不守恒宇称不守恒”假说，假说，是由吴健雄的实验来验证的。是由吴健雄的实验来验证的。假说的检验假说的检验逻辑分析：逻辑分析：逻辑分析主要是分析假说在逻逻辑分析主要是分析假说在逻辑上的合理性、以达到对假说进行初步筛辑上的合理性、以达到对假说进行初步筛选的目的。选的目的。分析假说中的概念是否具有精确性、明晰分析假说中的概念是否具有精确性、明晰性和简单性；性和简单性；分析假说在逻辑结构上是否具有一致性；分析假说在逻辑结构上是否具有一致性；分析假说是否得到已有的科学理论与科学分析假说是否得到已有的科学理论与科学事实的支持等。事实的支持等。假说的检验假说的检验实践检验：实践检验：实践检验是通过观察和实验对实践检验是通过观察和实验对假说及其推论进行的验证。假说及其推论进行的验证。例如：例如：冥王星冥王星从太阳系的第九大行星的从太阳系的第九大行星的“星位星位”被被“开除开除”。以下资料指的是原来的冥王星，现在已失去名字，以下资料指的是原来的冥王星，现在已失去名字，定义小定义小行星序列号：行星序列号：134340134340根据根据20062006年年0808月月2424日国际天文学联合会大会的决议：冥王日国际天文学联合会大会的决议：冥王星被视为是星被视为是太阳系太阳系的的“矮行星矮行星”，不再被视为，不再被视为行星行星。太阳。太阳系中有七颗卫星比冥王星大（系中有七颗卫星比冥王星大（月球月球、木卫一木卫一、木卫二木卫二、木木卫三卫三、木卫四木卫四、土卫六土卫六和和海卫一海卫一）。假说的检验假说的检验证实与证伪：证实与证伪：科学实践作为检验假说的标科学实践作为检验假说的标准，既能证实假说也能证伪假说。准，既能证实假说也能证伪假说。一般地说，经过观察、实验所证实的假说，一般地说，经过观察、实验所证实的假说，即可以上升为理论，而被观察、实验所证即可以上升为理论，而被观察、实验所证伪的假说就会被淘汰。当然，假说的检验伪的假说就会被淘汰。当然，假说的检验是一个复杂的过程。是一个复杂的过程。假说的检验假说的检验判决性实验：判决性实验：如果对同一研究对象，存在如果对同一研究对象，存在两个对立的假说两个对立的假说H H1 1和和H H2 2, ,并分别推断出互不并分别推断出互不相容的结论相容的结论C C1 1和和C C2 2，而且可以通过一个实验，而且可以通过一个实验进行检验，看其检验结果符合进行检验，看其检验结果符合C C1 1和和C C2 2中的哪中的哪个，从而支持或否定假说个，从而支持或否定假说H H1 1和和H H2 2。该实验就。该实验就是关于假说是关于假说H H1 1和和H H2 2的判决性实验。的判决性实验。在历史上，在历史上，“麦克尔逊麦克尔逊- -莫雷实验莫雷实验”是最著是最著名的判决性实验的案例。名的判决性实验的案例。“麦克尔逊麦克尔逊- -莫雷实验莫雷实验” 阿尔伯特阿尔伯特亚伯拉罕亚伯拉罕迈克尔逊迈克尔逊（Albert Albert AbrahanAbrahan MichelsonMichelson，1852-19311852-1931）莫雷（莫雷（Morley,EdwardMorley,Edward Williams Williams，1838183819231923）迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪及迈克尔逊莫雷实迈克尔逊的名字是和迈克尔逊干涉仪及迈克尔逊莫雷实验联系在一起的，这也是迈克尔逊一生中最重要的贡献。验联系在一起的，这也是迈克尔逊一生中最重要的贡献。在迈克尔逊的时代，人们认为光和一切电磁波必须借助绝在迈克尔逊的时代，人们认为光和一切电磁波必须借助绝对静止的对静止的“以太以太”进行传播，而进行传播，而“以太以太”是否存在以及是否存在以及是是否具有静止的特性否具有静止的特性，在当时还是一个谜。有人试图测量地，在当时还是一个谜。有人试图测量地球对静止球对静止“以太以太”的运动所引起的的运动所引起的“以太风以太风”，来证明以，来证明以太的存在和具有静止的特性，但由于仪器精度所限，遇到太的存在和具有静止的特性，但由于仪器精度所限，遇到了困难。了困难。 “麦克尔逊麦克尔逊- -莫雷实验莫雷实验”18811881年迈克尔逊发明了高精度的迈克尔逊干涉仪，进行了年迈克尔逊发明了高精度的迈克尔逊干涉仪，进行了著名的著名的“以太漂移以太漂移”实验。他认为若地球绕太阳公转相对实验。他认为若地球绕太阳公转相对于以太运动时，其平行于地球运动方向和垂直地球运动方于以太运动时，其平行于地球运动方向和垂直地球运动方向上，光通过相等距离所需时间不同，因此在仪器转动向上，光通过相等距离所需时间不同，因此在仪器转动9090时，前后两次所产生的干涉必有时，前后两次所产生的干涉必有0.040.04条条纹移动。但条条纹移动。但实验得出了否定结果。实验得出了否定结果。18871887年他们继续改进仪器，光路增加到年他们继续改进仪器，光路增加到1111米，花了整整米，花了整整5 5天时间，仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运天时间，仔细地观察地球沿轨道与静止以太之间的相对运动，结果仍然是否定的。动，结果仍然是否定的。这一实验引起科学家的震惊和关注，与热辐射中的这一实验引起科学家的震惊和关注，与热辐射中的“紫外紫外灾难灾难”并称为并称为“科学史上的两朵乌云科学史上的两朵乌云”。随后有。随后有1010多人前多人前后重复这一实验，历时后重复这一实验，历时5050年之久。对它的进一步研究，导年之久。对它的进一步研究，导致了物理学的新发展。致了物理学的新发展。 “麦克尔逊麦克尔逊- -莫雷实验莫雷实验”“麦克尔逊麦克尔逊- -莫雷实验莫雷实验”“麦克尔逊麦克尔逊- -莫雷实验莫雷实验”判决性实验是否判决性实验是否“真真”的存在的存在本世纪初的物理学革命，人们对判决性实验的作本世纪初的物理学革命，人们对判决性实验的作用提出了质疑。用提出了质疑。起因：起因：光电效应验证了光电效应验证了“光子光子”的存在，光的的存在，光的“微粒说微粒说”得以得以“复活复活”并得到发展。并得到发展。1906年，年，迪昂迪昂首先提出，物理学中不存在首先提出，物理学中不存在“判决判决性实验性实验”。20世纪世纪50年代，年代，蒯因蒯因继承和发展了迪昂的理论。继承和发展了迪昂的理论。1960年，年，格伦鲍姆格伦鲍姆提出，不能一概否认提出，不能一概否认“判决性判决性实验实验”。吴健雄等坚信吴健雄等坚信“判决性实验判决性实验”的存在。的存在。关于关于“判决性实验判决性实验”的争论仍在继续。的争论仍在继续。科学的理性准则科学的理性准则理性信念：理性信念：它直接来源于世界观，只有承认世界它直接来源于世界观，只有承认世界是个有规律的整体，科学知识在本质上是与客观是个有规律的整体，科学知识在本质上是与客观规律相统一的，才可能产生世界是合理性这样的规律相统一的，才可能产生世界是合理性这样的信念。这种信念是规律性认识的前提。否则，就信念。这种信念是规律性认识的前提。否则，就不可能有科学认识。不可能有科学认识。哲学层面：帮助科学家剔除非理性的假说，拒斥哲学层面：帮助科学家剔除非理性的假说，拒斥伪科学。伪科学。（是与时俱进的）（是与时俱进的）科学层面：科学中普遍的、基本的理论和规律，科学层面：科学中普遍的、基本的理论和规律，对于提出假说和鉴别假说也起着准则的作用。对于提出假说和鉴别假说也起着准则的作用。科学的理性准则科学的理性准则可检验性原则：可检验性原则：科学理论在原则上是可以检验的。科学理论在原则上是可以检验的。如果一个理论不但无法在技术上接受观测实验或如果一个理论不但无法在技术上接受观测实验或一般性实验的检验，而且在原则上也不可能被检一般性实验的检验，而且在原则上也不可能被检验，就不是科学理论。验，就不是科学理论。所谓原则上不可检验：所谓原则上不可检验：是指它本身不能被检验，是指它本身不能被检验，由它演绎推导出的命题也不能被检验。概言之，由它演绎推导出的命题也不能被检验。概言之，它与任何经验现象都没有关联。它与任何经验现象都没有关联。所谓原则上可检验：所谓原则上可检验：是指由于技术手段等方面的是指由于技术手段等方面的限制，目前还无法做到，但在原则上仍然是可检限制，目前还无法做到，但在原则上仍然是可检验的。验的。科学的理性准则科学的理性准则对应原则：对应原则：对于调整新的科学理论和原有的理论对于调整新的科学理论和原有的理论的关系，是一个很有效的理性原则。的关系，是一个很有效的理性原则。新的理论或假说比原有的理论或假说具有更丰富新的理论或假说比原有的理论或假说具有更丰富的检验蕴含；的检验蕴含；新的理论或假说在原理论得到充分确证的那个领新的理论或假说在原理论得到充分确证的那个领域以渐进线的形式与之相一致；域以渐进线的形式与之相一致；新的理论或假说比原有的理论或假说具有更大的新的理论或假说比原有的理论或假说具有更大的解释力，更深刻地解释事物的本质和规律性。解释力，更深刻地解释事物的本质和规律性。科学的理性准则科学的理性准则简单性原则：简单性原则：科学是探索真理的事业，是探索未科学是探索真理的事业，是探索未知世界的理性活动。然而，在知世界的理性活动。然而，在“真真”与与“美美”之之间，有着极其深刻的内在统一性。间，有着极其深刻的内在统一性。这种统一性反映在方法论原则上，就是科学在历这种统一性反映在方法论原则上，就是科学在历史上形成的一系列美学准则，即所谓的史上形成的一系列美学准则，即所谓的“臻美原臻美原则则”。（。（趋向美趋向美）科学的美学准则中，最重要的是科学的美学准则中，最重要的是“简单性原则简单性原则”。简单性原则的引申：和谐性、对称性、统一性等简单性原则的引申：和谐性、对称性、统一性等 “如果自然界把我们引向极其如果自然界把我们引向极其简单而美丽的数学形式简单而美丽的数学形式引向前引向前人所未见过的形式，我们就不得不人所未见过的形式，我们就不得不认为这些形式是认为这些形式是真真的，它们能的，它们能显示出自然界的真正特征显示出自然界的真正特征”。 海森堡海森堡科学理论科学理论 科学理论是经过实践检验科学理论是经过实践检验的的系统化了系统化了的的科学知识体系科学知识体系。它是由它是由科学概念科学概念、科学原理科学原理以以及对这些概念、原理的理论论及对这些概念、原理的理论论证所组成的证所组成的体系体系。科学理论的基本特征科学理论的基本特征客观性：客观性：科学理论是正确地反映了客观事物的本科学理论是正确地反映了客观事物的本质及其规律性，具有客观真理性。质及其规律性，具有客观真理性。普遍性：普遍性：科学理论通过揭示某一领域的共同本质科学理论通过揭示某一领域的共同本质而普遍适用于这个领域，具有解释和预言的功能；而普遍适用于这个领域，具有解释和预言的功能；系统性：系统性：科学理论不是各种孤立的概念、原理的科学理论不是各种孤立的概念、原理的简单堆砌，也不是各种论点、论据的机械组合，简单堆砌，也不是各种论点、论据的机械组合，而是系统化的知识体系；而是系统化的知识体系；逻辑性：逻辑性：科学理论必须概念明确、判断恰当、论科学理论必须概念明确、判断恰当、论证严密、合乎逻辑，在逻辑上具有完备性。证严密、合乎逻辑，在逻辑上具有完备性。科学理论的结构科学理论的结构基本概念：基本概念：是思维的基本单位，是反映自然事物是思维的基本单位，是反映自然事物本质属性的思维形式。任何学科都有自己专有的本质属性的思维形式。任何学科都有自己专有的一些科学概念。一些科学概念。例如：几何学中的例如：几何学中的“点、片、面、体点、片、面、体”等；等； 力学中的力学中的“力、质量、速度、加速度、功、力、质量、速度、加速度、功、能、位移、标量、矢量能、位移、标量、矢量”等；等； 化学中的化学中的“元素、原子、分子、化合、分解、元素、原子、分子、化合、分解、价、键价、键”等。等。 生物学中的生物学中的“种、种群、群落、生态系统、种、种群、群落、生态系统、基因、隐形、显性、纯合子、杂合子基因、隐形、显性、纯合子、杂合子”等。等。 万类霜天竟自由万类霜天竟自由 没有正义！没有正义！ 没有罪恶！没有罪恶！ 只有生存！只有生存！科学理论的结构科学理论的结构基本原理（或定律）：基本原理（或定律）：是联系概念的判断，是联系概念的判断，是科学对所研究对象的基本关系的反映，是科学对所研究对象的基本关系的反映，是科学理论赖以建立的基础。它在语言、是科学理论赖以建立的基础。它在语言、结构上表现为判断的形式，一般用全称判结构上表现为判断的形式，一般用全称判断来表述。断来表述。例如：牛顿力学中的三个基本定律、例如：牛顿力学中的三个基本定律、自由自由落体落体、爱因斯坦相对论中的相对性原理和、爱因斯坦相对论中的相对性原理和光速不变原理等。光速不变原理等。科学理论的结构科学理论的结构逻辑结论：逻辑结论：由概念和原理推演出来的逻辑由概念和原理推演出来的逻辑结论，执行着理论解释和预见的功能。结论，执行着理论解释和预见的功能。例如：例如：钟慢、尺缩效应、多样性导致稳定钟慢、尺缩效应、多样性导致稳定性、燃烧是氧的作用性、燃烧是氧的作用等。等。由基本概念、基本原理或定律、科学由基本概念、基本原理或定律、科学推论所构成的科学理论，各元素不是推论所构成的科学理论，各元素不是按照任意的外在次序而排列，而是有按照任意的外在次序而排列，而是有一个严密的、前后一贯的逻辑结构！一个严密的、前后一贯的逻辑结构！建立科学理论体系的方法建立科学理论体系的方法公理化方法：公理化方法：从尽可能少的基本概念、公理、公从尽可能少的基本概念、公理、公设出发，运用演绎推理规则，推导出一系列的命设出发，运用演绎推理规则，推导出一系列的命题和定理，从而建立整个理论体系的方法。题和定理，从而建立整个理论体系的方法。公理化的方法首先产生于数学。代表：公理化的方法首先产生于数学。代表：欧几里德欧几里德与与几何原本几何原本。之后广泛应用到其它学科。之后广泛应用到其它学科。公理化体系需要满足的条件：公理化体系需要满足的条件：无矛盾性：公理化体系在逻辑上一致；无矛盾性：公理化体系在逻辑上一致；完备性：所选公理应完整；完备性：所选公理应完整；独立性：所有公理应彼此独立并最少。独立性：所有公理应彼此独立并最少。建立科学理论体系的方法建立科学理论体系的方法逻辑与历史相统一的方法：逻辑与历史相统一的方法：历史是指客观历史是指客观事物的发展过程，或人类对它的认识过程。事物的发展过程，或人类对它的认识过程。逻辑则指人的思维对客观事物发展规律的逻辑则指人的思维对客观事物发展规律的概括反映，亦即历史的东西在理性思维中概括反映，亦即历史的东西在理性思维中的再现。的再现。历史是第一性的，是逻辑的基础；历史是第一性的，是逻辑的基础；逻辑是第二性的，是对历史的理论概括。逻辑是第二性的，是对历史的理论概括。案例：燃素说案例：燃素说17031703年，德国医生兼化学家年，德国医生兼化学家贝歇尔贝歇尔（J JJ JBecherBecher，1635-16821635-1682）和他的学生）和他的学生施塔尔施塔尔（G GE EStahlStahl，1660-17341660-1734）共同提出著名的燃素学说来）共同提出著名的燃素学说来解释燃烧现象。解释燃烧现象。他们认为：他们认为：“燃素是一种很微小的物质，它能穿燃素是一种很微小的物质，它能穿过稠密的物质。燃素本身既不燃烧又不发光，也过稠密的物质。燃素本身既不燃烧又不发光，也不可见。但是，一旦它迅速运动，就能将它的运不可见。但是，一旦它迅速运动，就能将它的运动传递给接受它的物质粒子，产生火光。火就是动传递给接受它的物质粒子，产生火光。火就是一堆燃素的聚集体。一堆燃素的聚集体。” ” 17231723年，施塔尔认为年，施塔尔认为：可燃物：可燃物- -燃素燃素= =灰烬灰烬 如木炭燃烧重量减轻。如木炭燃烧重量减轻。案例：燃素说案例：燃素说燃素学说是很久很久以前的化学家们对燃烧的解燃素学说是很久很久以前的化学家们对燃烧的解释释, ,他们认为火是由无数细小而活泼的微粒构成的他们认为火是由无数细小而活泼的微粒构成的物质实体。这种火的微粒既能同其他元素结合而物质实体。这种火的微粒既能同其他元素结合而形成化合物，也能以游离方式存在。大量游离的形成化合物，也能以游离方式存在。大量游离的火微粒聚集在一起就形成明显的火焰，它弥散于火微粒聚集在一起就形成明显的火焰，它弥散于大气之中便给人以热的感觉，由这种火微粒构成大气之中便给人以热的感觉，由这种火微粒构成的火的元素就是的火的元素就是“燃素燃素”。燃素说是科学。（历史角度看）燃素说是科学。（历史角度看）案例：氧化说案例：氧化说案例：氧化说案例：氧化说燃素说遇到的挑战：燃素说遇到的挑战：首先，燃素谁也没有看见过，又不能用实首先，燃素谁也没有看见过，又不能用实验事实证明它的存在。验事实证明它的存在。其次，燃素学说在许多实验事实面前显得其次，燃素学说在许多实验事实面前显得束手无策。例如，燃素说认为燃烧就是燃束手无策。例如，燃素说认为燃烧就是燃烧物失去燃素，然而金属燃烧时重量反而烧物失去燃素，然而金属燃烧时重量反而增加。增加。 氧化说同样是科学。（历史角度看）氧化说同样是科学。（历史角度看）建立科学理论体系的方法建立科学理论体系的方法逻辑与历史相统一的方法建立理论的原则：逻辑与历史相统一的方法建立理论的原则：按照逻辑发展程序和则事物的历史发展进程相一致的原则按照逻辑发展程序和则事物的历史发展进程相一致的原则来建立科学理论体系。一般来说，经验性较强的自然科学来建立科学理论体系。一般来说，经验性较强的自然科学理论体系是采用这种方法来构造的。理论体系是采用这种方法来构造的。化学：从元素、化合物、有机物、小分子、大分子等化学：从元素、化合物、有机物、小分子、大分子等，这，这个过程与自然历史的发展过程相一致。个过程与自然历史的发展过程相一致。按照逻辑发展程序和人类认识自然历史的过程相一致的原按照逻辑发展程序和人类认识自然历史的过程相一致的原则来建立科学理论体系。一般来说，数学和数学化的自然则来建立科学理论体系。一般来说，数学和数学化的自然科学理论体系是采用这种方法来构造的。科学理论体系是采用这种方法来构造的。物理学：力学从静力学、运动学、动力学，再到分子物理物理学：力学从静力学、运动学、动力学，再到分子物理学与热力学、声学、电磁学、相对论、量子力学。学与热力学、声学、电磁学、相对论、量子力学。它与人它与人类对宏观物体运动的认识发展过程基本一致。类对宏观物体运动的认识发展过程基本一致。建立科学理论体系的方法建立科学理论体系的方法从抽象上升到具体的方法：从抽象上升到具体的方法：这也是建立科这也是建立科学理论体系的一条途径。学理论体系的一条途径。构成逻辑起点的概念开始是比较简单、抽象和贫乏的，随构成逻辑起点的概念开始是比较简单、抽象和贫乏的，随着逻辑的展开，概念的规定越来越复杂、具体和丰富，最着逻辑的展开，概念的规定越来越复杂、具体和丰富，最后把事物作为整体在思维中再现出来，达到后把事物作为整体在思维中再现出来，达到“思维中的具思维中的具体体”。电磁学：电磁学：从雷、电、磁石等从雷、电、磁石等“感性具体感性具体”现象中，抽象出现象中，抽象出若干概念（电荷、电场、电势、电流、磁场、磁通量等）若干概念（电荷、电场、电势、电流、磁场、磁通量等）和定律（欧姆定律、库仑定律、安培定律、法拉第定律、和定律（欧姆定律、库仑定律、安培定律、法拉第定律、麦克斯韦定律麦克斯韦定律）。）。科学理论的评价依据科学理论的评价依据科学理论同经验事实的一致性：科学理论同经验事实的一致性：即从即从科学理论推出的可检验的结论应该与科学理论推出的可检验的结论应该与实验经验结果相符合。科学理论与实实验经验结果相符合。科学理论与实验结果符合得越好、越广泛，科学理验结果符合得越好、越广泛，科学理论的可接受性也就越大。论的可接受性也就越大。科学理论的评价依据科学理论的评价依据科学理论内在逻辑的完备性：科学理论内在逻辑的完备性：即科学即科学理论内部必须在逻辑上自洽。理论内部必须在逻辑上自洽。科学理论是具有一定逻辑结构的理论科学理论是具有一定逻辑结构的理论体系，它不仅应该保持内部逻辑上的体系，它不仅应该保持内部逻辑上的一致性，而且应当与公认的有关的科一致性，而且应当与公认的有关的科学理论具有一致性。学理论具有一致性。案例：理发师悖论案例：理发师悖论M M：著名的理发师悖论是伯特纳德：著名的理发师悖论是伯特纳德罗素提罗素提出的。出的。一个理发师的招牌上写着：告示：城里所一个理发师的招牌上写着：告示：城里所有不自己刮脸的男人都由我给他们刮脸，有不自己刮脸的男人都由我给他们刮脸，我也只给这些人刮脸。我也只给这些人刮脸。案例：理发师悖论案例：理发师悖论M M：谁给这位理发师刮脸呢？：谁给这位理发师刮脸呢？M M：如果他自己刮脸，那他就属于自己刮脸：如果他自己刮脸，那他就属于自己刮脸的那类人。但是，他的招牌说明他不给这的那类人。但是，他的招牌说明他不给这类人刮脸，因此他不能自己来刮。类人刮脸，因此他不能自己来刮。案例：理发师悖论案例：理发师悖论M M：如果另外一个人来给他刮脸，那他就是：如果另外一个人来给他刮脸，那他就是不自己刮脸的人。但是，他的招牌说他要不自己刮脸的人。但是，他的招牌说他要给所有这类人刮脸。因此其他任何人也不给所有这类人刮脸。因此其他任何人也不能给他刮脸。看来，没有任何人能给这位能给他刮脸。看来，没有任何人能给这位理发师刮脸了！理发师刮脸了！科学理论的评价依据科学理论的评价依据科学理论的简单性：科学理论的简单性：即科学理论体系所包含的彼即科学理论体系所包含的彼此独立的基本概念和基本定律应该是尽可能少。此独立的基本概念和基本定律应该是尽可能少。科学理论的基本概念和基本定律越少，这个理论科学理论的基本概念和基本定律越少，这个理论体系在逻辑上的完备性就越容易判定，理论体系体系在逻辑上的完备性就越容易判定，理论体系内部的无矛盾性就越容易实现；内部的无矛盾性就越容易实现；反映自然界本质的规律表述得越简单，越容易通反映自然界本质的规律表述得越简单，越容易通过观察实验进行检验；过观察实验进行检验；科学理论的基本概念和基本定律尽可能少，意味科学理论的基本概念和基本定律尽可能少，意味着每个概念中包含的经验内容尽可能多，这样的着每个概念中包含的经验内容尽可能多，这样的科学理论体系才具有应用的广泛性。科学理论体系才具有应用的广泛性。科学理论的评价依据科学理论的评价依据科学理论的预见性：科学理论的预见性：即科学理论应当具有即科学理论应当具有广阔的视野，能预言那些未知的或在科学广阔的视野，能预言那些未知的或在科学理论创立时未被解释的实验事实和现象，理论创立时未被解释的实验事实和现象，能超越其得以产生的经验事实基础并预言能超越其得以产生的经验事实基础并预言大量新的未知的经验事实。大量新的未知的经验事实。科学理论的重要功能在于不仅能够解释科学理论的重要功能在于不仅能够解释“过去过去”，同时还要能够预见，同时还要能够预见“未来未来”。科学理论的科学理论的真理性、内在的逻辑性和审美真理性、内在的逻辑性和审美性性科学理论的价值体现。科学理论的价值体现。科学理论的解释功能科学理论的解释功能科学理论的逻辑结构决定了科学理论的解科学理论的逻辑结构决定了科学理论的解释功能。释功能。科学理论不能仅仅满足于对科学事实的简科学理论不能仅仅满足于对科学事实的简单获取和整理，最主要的是科学理论能够单获取和整理，最主要的是科学理论能够提供一系列的概念，并运用这些概念解释提供一系列的概念，并运用这些概念解释现实经验中可能出现的各种具体情况。现实经验中可能出现的各种具体情况。科学理论应该具有解释经验规律的基本功科学理论应该具有解释经验规律的基本功能，这是能，这是“科学科学”与与“常识常识”的根本区别。的根本区别。正所谓，正所谓，要要“知其然，更要知其所以然。知其然，更要知其所以然。”科学性解释的科学性解释的“亨亨- -奥奥”模式模式这一模式由亨普尔（这一模式由亨普尔（Carl Carl HempelHempel）与奥本海姆）与奥本海姆（Paul Paul OppenheimOppenheim）提出，用来表示回答）提出，用来表示回答“为什为什么么”问题时的解释模式：问题时的解释模式： AA AA 原始条件原始条件 解释条件解释条件 G G1 1GG 普遍定律（定理）普遍定律（定理）待解释的现象待解释的现象 E E 事态陈述事态陈述 推论推论科学性解释的科学性解释的“亨亨- -奥奥”模式模式“亨亨- -奥奥”模式用语言表述，即是：根据某模式用语言表述，即是：根据某些原始条件和某一定律，陈述出现了事态些原始条件和某一定律，陈述出现了事态E E。回答是：以原始条件回答是：以原始条件A A为前提，结合普遍定为前提，结合普遍定律律G G，可以引申出对事态，可以引申出对事态E E的解释。的解释。科学理论的解释功能科学理论的解释功能科学的任务是解释世界，而且解释的形式必须保科学的任务是解释世界，而且解释的形式必须保证具有客观性和合理性，必须排除任何形式的随证具有客观性和合理性，必须排除任何形式的随意性。意性。科学解释的条件是通过下列方式产生的：科学解释的条件是通过下列方式产生的：定律条件：依据的普遍定律的推论必须定律条件：依据的普遍定律的推论必须直接直接、清楚清楚；特征条件：陈述和概念特征条件：陈述和概念“原则上原则上”必须能够还原为必须能够还原为“经验经验”；真理条件：原始条件陈述及定理陈述都必须真实；真理条件：原始条件陈述及定理陈述都必须真实；解释功能是科学理论活动的基本功能所在。科学解释意味解释功能是科学理论活动的基本功能所在。科学解释意味着理论不仅能够从其前提经过逻辑推理而导出定律，而且着理论不仅能够从其前提经过逻辑推理而导出定律，而且还包含着对经验事实的理解。还包含着对经验事实的理解。科学解释的类型科学解释的类型因果解释：因果解释：这种解释试图找出制约某这种解释试图找出制约某种现象发生、某种规律存在的原因，种现象发生、某种规律存在的原因，在形式上表现为某种还原的程序。在形式上表现为某种还原的程序。经典科学理论大多如此。经典科学理论大多如此。拉普拉斯：拉普拉斯：“只要给定初始条件，他只要给定初始条件，他就可以完全确定宇宙的过去和未来。就可以完全确定宇宙的过去和未来。”科学解释的类型科学解释的类型概率解释：概率解释：这种解释建立在必然性通过偶这种解释建立在必然性通过偶然性表现出来这一哲学基础上，试图说明然性表现出来这一哲学基础上，试图说明现象是根据怎样的统计规律产生的。现象是根据怎样的统计规律产生的。例如：例如：分子的热运动（布朗运动）、电流分子的热运动（布朗运动）、电流的定向移动；的定向移动；例如：例如：测不准原理。测不准原理。海森伯在海森伯在19271927年的论年的论文中谈到物体的诸如文中谈到物体的诸如“位置位置”与与“动量动量”，或，或“能量能量”与与“时间时间”这样一些正则共这样一些正则共轭量的不确定关系时说：轭量的不确定关系时说：“这种不确定性这种不确定性正是量子力学中出现正是量子力学中出现统计关系统计关系的根本原因。的根本原因。” 科学解释的类型科学解释的类型结构解释：结构解释：这种解释在于阐明系统的结构，揭示这种解释在于阐明系统的结构，揭示系统各成分之间的联系，用结构来揭示系统的某系统各成分之间的联系，用结构来揭示系统的某种属性、行为和结果。种属性、行为和结果。例如：化学中的高分子、原子结构等结构说明物例如：化学中的高分子、原子结构等结构说明物质的物理化学属性和功能特征。质的物理化学属性和功能特征。科学解释的类型科学解释的类型功能解释：功能解释：这种解释把系统的某个因素看这种解释把系统的某个因素看做是整个系统功能涌现的必要条件，通过做是整个系统功能涌现的必要条件，通过分析由这个因素所实现的功能来完成对系分析由这个因素所实现的功能来完成对系统总体的解释。统总体的解释。例如：生态系统整体功能与要素之间的关例如：生态系统整体功能与要素之间的关系。系。问题：问题：系统整体功能难以把握系统整体功能难以把握“灰箱灰箱”。“生物圈二号生物圈二号”“生物圈二号生物圈二号”“生物圈二号生物圈二号” 自然界伟大的！自然界伟大的！ 自然界是不可模拟的！自然界是不可模拟的！ 我们需要向自然界学习的东西很多！我们需要向自然界学习的东西很多！ 很多很多很多很多科学解释的类型科学解释的类型起源解释：起源解释：这种解释在于揭示各种作这种解释在于揭示各种作用的综合如何使一个系统转变为时间用的综合如何使一个系统转变为时间上较晚的另一个系统，并且考察这个上较晚的另一个系统，并且考察这个发展过程的各个基本阶段。发展过程的各个基本阶段。例如：例如：宇宙的形成、生命的起源宇宙的形成、生命的起源等。等。宇宙中暗物质是什么？宇宙中暗物质是什么？宇宙中暗能量是什么？宇宙中暗能量是什么？科学理论的预见功能科学理论的预见功能科学理论的功能不仅表现为能够解释已知科学理论的功能不仅表现为能够解释已知的自然现象，更重要的是表现为能够预见的自然现象，更重要的是表现为能够预见目前尚未观察到、但却能为日后科学实践目前尚未观察到、但却能为日后科学实践所观察到的现象和事实。所观察到的现象和事实。科学史表明：一个科学理论所解释的自然科学史表明：一个科学理论所解释的自然规律越深刻、越普遍，它的预见功能便越规律越深刻、越普遍，它的预见功能便越强；其所预见的现象越多，其实践和理论强；其所预见的现象越多，其实践和理论意义也就越大。意义也就越大。例如：例如：E=MC2、广义相对论。、广义相对论。水星近日点进动水星近日点进动科学理论预见功能的类型科学理论预见功能的类型对尚未发现而早已存在的事物或现象对尚未发现而早已存在的事物或现象的预见。的预见。例如：例如：费米费米及其及其“中微子中微子”的发现。的发现。科学理论预见功能的类型科学理论预见功能的类型对未来要发生的现象所作的预见。对未来要发生的现象所作的预见。例如：天文学中对例如：天文学中对日食日食、月食预言月食预言、天气预报天气预报、流行病流行病趋势预报等。趋势预报等。科学预见是科学理论能动作用中最科学预见是科学理论能动作用中最鲜明、最显著的表现之一，也是科鲜明、最显著的表现之一，也是科学理论相对独立性最有特色的表现学理论相对独立性最有特色的表现之一。之一。