科学假说与科学理论
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什么是科学理论和科学假说
科学理论是通过观察、实验和推理得出的具有解释和预测能力的知识体系。
它建立在大量实证数据的基础上,经过逻辑推理和系统化,形成一套能够解释现有知识并预测新现象的理论。
科学理论必须具备可验证性和一致性,能够经受来自实践和其他科学理论的检验。
科学假说则是一种未经证实的理论,通常是在观察和实验的基础上形成的一种假设或推测。
它具有推测性和不确定性,需要经过进一步的观察和实验来验证。
科学假说在科学研究中具有重要的作用,因为它可以为科学研究提供指导,提出研究方向和方法。
以上内容指出,科学理论和科学假说是相互联系、相互转化的。
科学假说在得到足够多的实证数据支持后,可以转化为科学理论。
而科学理论则需要在不断的研究和实践中接受检验,不断完善和发展。
(一)什么是科学假说1、科学假说:根据已知的科学事实和科学原理,对所研究的自然现象及规律提出一种假定性的推测与说明,它是自然科学理论思维的重要形式。
2、科学假说的来源:(1)当出现已知科学理论无法解释的新事实时,提出猜测性说明。
(2)将某一理论推广到原适用范围之外时,对未知规律做出推测。
(3)为解决新旧事实、新旧理论之间的矛盾时,提出猜测性说明。
3、科学假说的特征:(1)科学性:以一定的科学事实为依据,以一定的科学理论为前提。
(2)假定性:在资料不足,认识不完备情况下的假定。
(3)易变性:对同一现象可以有不同的假说,随科学实践的发展而修正、变化更新。
二、科学假说1. 科学假说及其作用科学研究的目的是要解决科学问题。
为了解决一定的科学问题,人们根据已知的科学事实和科学原理,对所研究的问题及其相关的现象作出一种猜测性的陈述或假定性的说明。
这种猜测性的陈述或假定性的说明,就是假说。
根据所要回答的问题的不同,我们曾经把假说分为三种类型:一类是由可观察事实的普遍性而提出来的问题,由此而提出经验定律的假说;一类是关于如何理解某种现象而提出来的问题,为此就要提出理论和原理定律的假说;还有一类是为了解释理论和观察事实之间的矛盾而提出可能存在某种未知事实的预测。
其实,这三种类型并不是互相独立的,严格地说,应该看作是假说的三个组成部分,第一类是关于某一类现象的普遍性概括,第二类是关于这种普遍性的理论说明,而第三类则不过是这种理论假说结合一定的事实所作出的推论。
显然,在这各个部分中,理论原理是整个假说核心。
假说同理论有着基本相同的结构和功能,但它不同于理论,它对事物未知本质和规律的认识是根据已知的科学知识和科学事实推想出来的,具有一定猜测性质,它是否把握了客观真理,还有待于实践的检验。
然而,假说又不同于一般的推测,它是以确实可靠的科学事实和经得起实践检验的科学原理为根据合乎逻辑地推论出来的。
因此,它又与简单的幻想和随意的猜测不同,具有科学性。
第六章科学假说与科学理论1、科学假说的定义、特点、作用、基本原则?科学假说:假说是根据已知的科学事实和科学原理,对未知现象及其规律性所作的一种推测性说明。
特点:①科学性:表现在以一定的科学事实为依据,有一定的理论依据,科学家说的表述是明晰简洁的、有条理的、可以诉诸逻辑检验与实践检验的;②推测性:假说中包含着对事物本质和规律的猜测;③易变性:对同一自然现象可以提出许多不同的假说。
作用:①科学假说是通向科学理论的桥梁;②科学家说是对科学研究起着定向作用,由推测性决定;③不同假说的“争鸣”,有利于学术繁荣。
建立原则:①解释性原则:假说不能解释个别事实还能解释已知的全部事实;②相容性原则:假说不应与已知的科学理论中经过检验的真理成分相矛盾,而是应该能够包容其中;③可检验性原则:假说必须能够用观察与实验进行检验。
检验原则:假说转化为理论的基本调价是能够经受住科学实践的检验,实践检验是最终标准,但在检验过程中必须辅之以逻辑分析,坚持实践检验与逻辑分析相结合是检验假说的基本原则。
2、科学理论的基本特征、结构、建立方法、如何评价?基本特征:①客观真理性:科学理论正确的反映了客观事物的本质及其规律;②普遍性:科学理论在它实用领域能够说明和解释相关的全部现象;③系统性:科学理论的各种概念、原理是按客观事物的实际联系组成的,是一个有着内在联系的知识体系;④逻辑性:科学理论必须有着明确的概念。
结构:基本原理,它是反映客观事物本质属性的思维方式,是科学对所研究对象基本关系的反映;科学推论,是科学理论中基本原理演绎推导出来的结论。
建立方法:①公理化方法(无矛盾性/完备性/独立性);②逻辑与历史相统一的方法。
评价内容:真实性评价——真与假的判断、真的程度的判断;价值性评价——科学理论的学术意义及社会影响;评价标准:①理论与事实相一致:科学理论必须正确反映事物的运动规律,从理论推出的可检验的结论与实验的结果相符合,结论与实验符合的越好,越广泛,理论被接收的可能性就越大;②理论的预见性:一个科学理论揭示的自然规律越深刻、越普遍,它的预见性也就越强,预见的现象越多,它的理论和实践的意义就越大;③理论内在的逻辑性:理论内部的自洽性,即理论内部的无矛盾性;与公理的相容性,一个与背景知识在逻辑上相容的科学理论,要么包容背景知识,要么为背景知识所蕴含;④简单性:科学理论的简单性是指“这样的一种努力,它要把一切概念和一切相互关系都归结为尽可能少的一些逻辑上基本独立的概念和公理”。
科学理论和科学假说的区别一、概念上的总体论述科学假说和科学理论,是科学哲学中的两个基本概念。
科学假说是依据已有的科学知识和新的科学事实,对所研究的问题做出一种猜测性的说明和尝试性的解答。
它是以科学事实为依据,以科学理论为前提而提出来的,是自然科学理论思维的一种重要形式。
科学理论包含着对事物本质和规律的猜测。
科学理论是系统化的科学知识,死关于客观事物的本质及其规律的相对正确的认识,是经过逻辑论证和实践检验并由一系列概念、判断和推理表达出来的知识体系。
两者的区别1、科学假说是科学性和猜测性的统一,其内容有一定的科学依据,但却没有经过试验来验证,而科学理论是经过实践检验并已经显示出自身理论正确性的理论,客观真理性是科学理论的根本特性。
科学理论必须从实际出发,能够经得起反复的实践证明,在实际应用中有知道的意义。
衡量两者的标准便是实践检验。
科学假说只有经过实践的检验才能上升到理论的高度2、物理学家普朗克说:“每一种假说都是想象力发挥作用的产物。
”而大多数科学理论的最终确立,都要经过科学假说这个发展阶段。
从这个意义上讲,科学假说和科学理论是理论发展的不同阶段。
理论的发展要经过想象力,再到科学假说,再到科学理论,而且要经过实践的反复检验才能确定一种理论的最终确阿定性。
3、科学假说,由于其“假说”性质的决定,可以存在对于同一种事物或事件的多方面的性质不同的假说。
而科学理论,对于同一种事物或现象的解释,只能是唯一的,原因在于真理的唯一性,或者事物存在的唯一性。
即使针对一种事物的一种假说,也会随时间过程中的新发现而变化,而科学理论具有系统性,他是按系统性原则组成的知识体系,是按照客观事物的内在联系和相互作用,把相应的概念、原理、定律组成严格的逻辑体系。
4、根据科学理论和科学假说各自的特性,他们之间的界限表现为理论的经验基础相对假说而言更为充分,理论的内容和形式相对假说而言更为完整。
两者的联系1、科学假说和科学理论有共同的构建基础:科学因素。
科学假说与科学理论一、科学假说1.定义:就是指根据一致的科学事实与科学理论对其研究的自然现象及其规律提出的假定性说明。
要素:(1)科学事实(2)背景知识(3)进行猜测(4)形成预见例如:血液循环假说的提出最大的贡献就在于预见了毛细血管的存在。
------(推动了医学的发展与繁荣)2.特征:科学性假定性易变性3.作用:(1)科学假说是发挥思维创造性的有效方法(2)具有导向作用(3)不同的假说有助于推动学术的繁荣(4)科学假说是自然科学的发展形势和通向科学理论的桥梁4.科学假说的建立与发展(1)建立原则:解释性原则对应性原则可检验性原则(2)发展趋势:1)被证明是正确的科学假说,上升为理论2)与新的事实不完全相符或出现了新的逻辑困难需要进行部分修改或完善3)被新的事实证伪4)对于同一个事实会产生多种假说并存的现象。
一个战胜另一个或互相补充结合成一个完整的假说,或被一个新的假说所取代。
(3)诊断假说的择优标准1)可检验性标准:确定性标准>基本确定性标准>非确定性标准>功能性标准2)概率性标准:时空概率----人群概率----危险概率3)解释性标准4)效益性标准科学假说科学假说是科学理论发展的思维形式,是人们根据已经掌握的科学原理和科学事实,对未知的自然现象及其规律性,经过一系列的思维过程,预先在自己头脑中作出的假定性解释。
科学假说是科学理论的可能方案。
按照《中国大百科全书》的定义,科学假说是指“根据已有的科学知识和新的科学事实对所研究的问题作出的一种猜测性陈述。
它是将认识从已知推向未知,进而变未知为已知的必不可少的思维方法,是科学发展的一种重要形式。
”在这一对科学假说的规定中,表达了两层意思,一是科学假说具有猜测、假设的性质,还不属于被实践所验证了的科学事实;二是科学假说又不同于毫无根据的主观随意臆断,而是以已知的既定科学知识和新的科学事实为基础,是在这些基础上提炼出的科学问题,并在多种科学知识基础上运用分析和综合、归纳和演绎、类比和想象等方法,形成解答问题的基本观点。
科学假说与科学理论一、科学假说1.定义:就是指根据一致的科学事实与科学理论对其研究的自然现象及其规律提出的假定性说明。
要素:(1)科学事实(2)背景知识(3)进行猜测(4)形成预见例如:血液循环假说的提出最大的贡献就在于预见了毛细血管的存在。
------(推动了医学的发展与繁荣)2.特征:科学性假定性易变性3.作用:(1)科学假说是发挥思维创造性的有效方法(2)具有导向作用(3)不同的假说有助于推动学术的繁荣(4)科学假说是自然科学的发展形势和通向科学理论的桥梁4.科学假说的建立与发展(1)建立原则:解释性原则对应性原则可检验性原则(2)发展趋势:1)被证明是正确的科学假说,上升为理论2)与新的事实不完全相符或出现了新的逻辑困难需要进行部分修改或完善3)被新的事实证伪4)对于同一个事实会产生多种假说并存的现象。
一个战胜另一个或互相补充结合成一个完整的假说,或被一个新的假说所取代。
(3)诊断假说的择优标准1)可检验性标准:确定性标准>基本确定性标准>非确定性标准>功能性标准2)概率性标准:时空概率----人群概率----危险概率3)解释性标准4)效益性标准科学假说科学假说是科学理论发展的思维形式,是人们根据已经掌握的科学原理和科学事实,对未知的自然现象及其规律性,经过一系列的思维过程,预先在自己头脑中作出的假定性解释。
科学假说是科学理论的可能方案。
按照《中国大百科全书》的定义,科学假说是指“根据已有的科学知识和新的科学事实对所研究的问题作出的一种猜测性陈述。
它是将认识从已知推向未知,进而变未知为已知的必不可少的思维方法,是科学发展的一种重要形式。
”在这一对科学假说的规定中,表达了两层意思,一是科学假说具有猜测、假设的性质,还不属于被实践所验证了的科学事实;二是科学假说又不同于毫无根据的主观随意臆断,而是以已知的既定科学知识和新的科学事实为基础,是在这些基础上提炼出的科学问题,并在多种科学知识基础上运用分析和综合、归纳和演绎、类比和想象等方法,形成解答问题的基本观点。
正是由于立足于既有的科学知识和科学事实,这就决定了作为科学假设有一个必要条件,那就是原则上的可检验性,如果不具备原则上的可检验性,有关陈述还不能称之为科学假说。
科学理论不同于科学假说。
科学理论是“具有某种逻辑结构的并经过一定实验检验的概念系统。
”或者说科学理论是一种对事物发展变化规律的正确认识所构成的比较系统的理论学说,它是人类对客观对象的正确认识成果。
科学假说同科学理论的区别主要在于:科学假说带有或然性,尽管其内容有一定的科学依据,但终究还没有经过实验来验证和确认,所以只能称为假说;而科学理论是经过了实践检验已经显示出自身正确性的理论。
当然,科学假说同科学理论决不是互不相干的,一种新的科学理论在形成的过程中,一开始往往是借助于科学假说开辟的方向,因此,科学假说往往是科学理论形成 8、伽利略在对自由落体研究时认为自然界是简单的,自然界的规律也是简洁明了的。
从这个理念出发,猜想落体运动也一定是一种最简单的变速运动,而最简单的变速运动,它的速度应该是均匀变化的,从而为自由落体的研究打下了重要基础,从科学研究的方法来说,这属于( C)A、等效替代B、控制变量C、科学假说D、数学归纳的前奏,对科学理论的形成功不可没。
科学与非科学,以及科学假说科学和非科学的判据我们“满意”的,认为“可靠”,认为“比较正确”的知识,有两种。
一种是在可观察层面上进行的、与感官居和经验直接相联系的认识;一种是用抽象的或形式化的语言表述的、其对象与过程一般不可直接观察的认识。
前者是将已知事实互相联系起来,形成以经验概括的形式出现的试探性假说或所谓经验规律。
后者则在经验规律的基础上进一步抽象,最终形成以抽象概念和若干公理为前提的逻辑演绎系统,这样的逻辑演绎系统一般被科学共同体确认为理论规律。
经验规律的例子有“在恒温下气体压强与其体积成反比”(波义耳定律)、“金属丝的延伸与应力成正比”(胡克定律)等,它们都是一种经验的概括。
理论规律的例子有基于“分子”概念的气体运动定律,它是通过定义一种人为创造的概念——分子,并描述其运动的规律来成立的。
经验概括的知识可靠吗?人为创造的概念又真实存在吗?为什么我们一直对这样的知识感到满意?这是因为,一方面,人在求知时除了诉诸经验和理性之外,就别无其他途径了;其次,经验规律和理论规律相比其他知识形式,起码有一个好处就是可确证性。
经验规律的最大特征就在于它的实际可观察性,或者实际的可确证性。
恒温下气体压强到底是不是与其体积成反比,总是可以多次验证。
而对于理论规律来说,由于其所描述的概念不是可观察的东西,其所表述的内容不能用简单的、直接的方法来测量(如“分子”的运动),但它也应当要求能推导出一系列经验规律的推论,而这些经验规律就可以被确证。
例如,气体的分子运动理论可以推出理想或实际气体的PVT关系,而PVT是可测量的量。
通过检验所推得的PVT关系,可以评价相应的气体分子运动模型。
事实上,认为分子没有大小,没有相互作用力的分子运动模形,推出的PVT关系仅仅适用于理想气体,实际气体的模型必需引入分子间力,分子的大小和形状等因素。
通过具体的,有限次的实验,并不能一劳永逸地确证一条经验概括的正确性;通过证明“推论为真”,也不能由此证明“原命题”的理论规律为真。
也就是说,无论经验规律还是理论规律,一个规律的任何确证都只能是部分的,不存在完全和绝对的确证。
尽管如此,这已经是人类凭借经验和理性所尽力做到的程度了。
况且,经验规律和理论规律的证伪在逻辑上倒是很便利。
也就是说,可确证性是人类知识可靠性的一根“救命草”,人类凭借经验和理性,反正最多只能得出某种经验的归纳概括,或者是抽象过的概念猜测,如果经验概括或者抽象的概念猜测还不可确证,那就失去了任何意义;相反,可确证的经验概括,就是一条经验规律,可确证的抽象概念的猜测,就是一条理论规律。
经验规律和理论规律,就是科学规律。
可确证性是“是否科学”的判据。
我们人类的知识注定是不可靠的。
科学同其他知识形式的区别在于,科学把它的理论置于可被观察所推翻的测试之上。
当有竞争的理论出现时,科学家选择那些与观察的真实最一致的理论,而放弃逊一等的理论。
这样,尽管我们不能确定现在维持的理论是否真实,但能保证它比过去的理论更接近真实。
关于理论本身是真是假的问题其实无关宏旨,惟一重要的是该理论必须是有关可观察的科学事实的真实概括(既经验规律)或经验规律的源泉(即理论规律)。
在真实和错误之间存在着不对称性,没有理论可以被证明是对的,但有些理论可以被证明是错的。
科学与非科学由此可以界定:科学就是那些可能被证明为错误的理论,而非科学则认为自己永远是对的,如宗教等。
取代牛顿物理学并不是爱因斯坦积累(归纳)了更多的事实,相对论之所以成立是因为它通过了几项更为严格的实验测试。
在科学那里,至关重要的观念就是要“证错”或“证伪”,而不是“证对”。
科学假说的创立和检验这也许是大家最关心的问题。
许多人的“科学假说”被拒之门外,到底是什么原因。
上一节说到,科学规律就是要先对已有经验和事实进行归纳概括,得出经验规律;甚至进行抽象,得出理论规律。
而这些概括和抽象得到的规律,都是一种试探性解释和预测,唯其具有可确证性,才纳入科学的考虑;幸其经长期确证未发现有误,又暂时接纳为定律罢了。
一切其实仍然是假说。
科学假说通常由以下几个基本因素构成:事实基础;背景理论(包括推理规则);对现象本质的猜测;由猜测演出的预言和预见。
比如,大爆炸假说就是以谱线红移(哈勃定律)等事实为基础,以广义相对论和高能粒子物理学等理论为背景,以超高密、超高温状态下由某种机制引起的原始“原子”的急剧膨胀为基础预测,以“氦丰度”和“3K背景辐射”等为语言而构成的一个认识体系。
科学假说有两种,一种是“革命性”的,一种就是“不那么革命”的。
对于常规科学问题,提出假说的主要目的在于修改、调整、扩展原初的背影知识体系。
一方面,当新的科学事实发现不能够纳入已有的理论框架中加以解释的时候,就需要创立新的、更具普遍意义的科学假说对新事实作出解释(但这又难免在逻辑上带出一堆新的推论,这些推任何一个如果被证伪你就玩完儿);另一方面,我们总希望知识是继承下去的,希望能在已知理论和辅助假说条件的基础上进行逻辑推导,得出一个新的关于经验事实的预测假说,如麦克斯韦关于电磁波的假说、狄拉克关于正电子的假说等。
但现在问题是很多朋友的“大理论”“大体系”假说被“拒之门外”了,这咋整?如果科学领域中反复出现反常问题,那么科学家则可能提出突破背景知识体系的革命性理论假说,例如量子力学,狭义相对论等。
关键是我们检不检验,如何检验。
科学假说的检验是一个复杂的过程,其主要是逻辑上的不完备性,这一点我刚才已经说过。
首先,一个全称判断所演绎出的经验推论在数量上是无限的,其中部分结论与观测事实相符合只是为该科学假说提供了某些辩护和支持,还不能说完全证实了这一科学假说。
其次,以全称判断形式出现的科学假说只能通过证实后件(即推论)为真从而证实前件(科学假说)为真的方法确证。
但是,在逻辑上,这种方法是不能完全保真的。
证实后件为真,前件可能为真,也可能为假。
如果认为后件真前件必真,那就犯了肯定后件推理的逻辑错误。
再者,一个科学假说(H)所演绎出的可被直接检验的结论(C)若与观测事实不符(非C),则在整体上这个假说被证伪(非H)。
这在逻辑上无疑是正确的。
然而事实上当结论与观测事实不符,往往还有可能是观测本身的误差或失误所致。
究竟是由于观测误差,还是由于假说有误,还需要长期论证。
作为提出假说的人,只能力求其假说可推导出尽可能多的经验定律以供世人检验。
至少应该是原则上可检验。
如果是原则上不可能被检验,就是说它根本没有检验蕴涵——它本身不能被检验,由它演绎推导出的命题也不能被检验,于是这样的假说就跟任何经验现象都没有关联,是完全脱离事实的天马行空。
既然找不到哪个经验能够与它相符合或相抵触,那还有什么考虑的价值呢?不被“拒之门外”才怪。
原则上不可被检验的另一个常见的问题,是某假说与物理学的基本原理根本矛盾。
并不是说某些基本原理就是金科玉律——它们其实也无非也是假说。
但不幸的是那些历史悠久的假说在几十甚至几百年经验事实的检验下没有被证伪,如果你的假说与它相抵触,在逻辑上很有可能就有很多经验事实与你的新假说相抵触,从一开始就不成立。
因此在提出新假说的时候才有必要这么惧怕与比较经典的理论相矛盾,在这种情况下所谓“大无畏的革命精神”并没有什么益处。
例如,关于速度为每秒40万公里的火箭行为的推测,在原则上就已经不可检验,因为它与物理学的基本原理根本矛盾,实际上等于在推翻狭义相对论及其所有推论,把原本狭义相对论及其推论所解释或预言的经验事实重新置于未知和“神奇”的位置。