自然辩证法课件第7章 科学假说的检验与科学理论的评价.ppt

第7章 科学假说的检验和科学理论的评价7.1 科学假说的特征与作用 7.2 科学假说的检验 7.3 科学理论的评价 7.4 科学与非科学的划界关键词：科学假说及其检验重点掌握的问题（202）1、科学假设的特征和作用是什么 ？ 2、在科学假说的检验中证实、确 证与证伪之间的关系怎样？ 3、证伪一个科学理论是一件非常 简单的事情吗？5、如何看待逻辑实证主义关于 科学与非科学的划界？6、如何区别科学与伪科学？7.1 科学假说的特征与作用1、什么是科学假说？ 2、为什么要有科学假说？H1：棍子弯曲现象是由于光粒子通 过气水分界面时所发生的折射H2：棍子弯曲现象是棍子断裂了H3：棍子弯曲现象是一种幻觉H4：棍子弯曲现象是上帝对人类智 力的考验1、什么是科学假说？-所谓假说(Hypothesis) ，可以看作 是对事物、现象及其规律或原因 的一种猜测性、试探性的说明或 解释-猜测性：当下尚未经验到，或原 则上不可经验到的超越经验的内 容Ø 科学假说： - 以一定的科学事实和科学理论为 依据，对某一科学问题所做的假 定性解释 - 原则上，科学中任何需要经受检 验的陈述，都可称之为科学假说科学假说的基本特征-科学性以一定的科学背景知识、科学 事实为根据 -猜测性 -可检验性 -试探性——可修正的科学假说与科幻有什么区别吗 ？科幻Ø科幻的基本原则：- 遵循物质同一性原理- 具有符合一定逻辑的思维开 拓精神- 超现实的虚构Ø科学追求对经验、事实给出可 检验的、系统性的、可解释性 原理 Ø科学需要提出解释性原理，给 出严格、精确的解释性论证 2、为什么要有科学假说？Ø为什么科学假说是自然科学理 论发展的形式？ -世界的复杂性、多样性 -科学认识过程的复杂性 -科学假说在科学探索中具有重 要作用 7.2 科学假说的检验Ø大胆假设，小心求证 Ø科学假说是如何得到检验？ Ø科学假说检验中需要注意的 问题？假说的检验步骤1、推导检验蕴涵 2、设计科学实验检查假说的检 验蕴涵 3、做出检验论证，看看观察事 实是否构成对假说的支持什么是假说的检验蕴涵？Ø从科学假说中推导出的待检验的 可观察事实的陈述 Ø例如，从广义相对论中推出的几 个可观察的事实陈述：水星近日 点的进动，光线在引力场中的弯 曲，光线的引力红移 Ø由相对论推导出的检验蕴涵:光线在引力场中会弯曲，当恒星光线经 过太阳附近会发生偏转，偏转角为 1.75〃 Ø对检验蕴涵的检验：1915年5月29日，由爱丁顿率领的观 测队和另一观测队分别在西非和巴西进 行日蚀观察，观测结果与该检验蕴涵基 本相符对科学假说检验的反思Ø科学假说的检验蕴涵与观察事实 相符时，科学假说是否为必然为 真？Ø科学假说的检验蕴涵与观察事实 不相符时，科学假说是否必然为 假？科学假说的证实H I （如果H真，则有I )I （I为真）H （所以H为真）确证的困难1、从推理形式上来看Ø 肯定后件的推理，在演绎上是 无效的如果某所大学在北京，则该所 大学在中国 这所大学（华工）确在中国所以华工在北京北京大学毕业的学生语言表达能力 都比较强，章子羽具有很强的语言 表达能力，因此：章子羽可能是北京大学毕业的学生确证的困难2、存在替代性假说或竞争的假说 H IH′ IØ如果存在替代性假说，如H′,而且 H′ I,那么，应选择哪个假说呢 ？谁更可信？Ø解决方案：引入假说的先验概率（ H/k)它不依确证证据的数量与质量为转 移，它逻辑上独立于假说的检验， 与检验无关，并可以在验前或验后 派给假说的一个数值假说确证检验的逻辑结构Ø前提：1、某个假说具有不可忽略的先验 概率，P(H/k)>02、如果这个假说为真，则其检验 蕴涵为真，H I3、检验蕴涵为真，即 I4、有同样证据的其它假说H′的 先验概率低于H，即 P(H′/k)< P(H/k)Ø结论：5、这个假说最为可靠，即H 最可信w科学假说的检验蕴涵与观察事实 相符时，假说只是得到了经验证 据对过去的确证而非完全的证实w假说的确证可以看作是假说的检 验蕴涵作为一个证据在一定程度 上支持和确认了这个假说，而并 不意味着假说必然为真lim 科学假说≈科学理论 确证度→无穷大科学假说的证伪H I （如果H真，则有I )┓ I （观察实验结果证伪I）┓ H （所以H为假）证伪在假说检验中的作用Ø从推理的形式上看通过否定后件从而否定前件，在演 绎上是有效的，比确证具有更优越 的地位和更强的确定性Ø一个经验证据的反例是否可以 完全决定性地推翻一个理论？证伪的困难Ø存在不可以证伪的命题 Ø观察的可错性使证伪发生困难 Ø辅助假说的作用使证伪过程复杂化Ø不可以证伪的命题:w 永真命题，如 “2 + 2 = 4 ” w 重言式，如 “ p ∨ ┓p” w存在命题：如 “存在着一只天鹅，它不是 白的”辅助性假说如果下雪，则路面就会结冰路面没有结冰所以 没有下雪( H ∧ A1 ∧ A2 ∧ … Am) I┓I┓( H ∧ A1 ∧ A2 ∧ … Am )H: 牛顿三大力学方程与引力定律 A: 太阳系现有行星运动的初始条件 和边界条件I:天王星运动轨道出现反例，不能 够解释L: 广义相对论与引力方程C: 太阳系现有行星运动的初始 条件和边界条件E: 水星运动轨道w特设性假说（ad hoc hypothesis)特意设计出来，只是为了使一个理 论性假说免受证伪威胁而并不能推 导出新的检验蕴涵的辅助性假说w人们用“自然界惧怕真空” 来解释抽 水泵的作用 w当发现抽水泵的水柱不能高于34英 尺时，人们补充一个特意设计的辅 助假说来包住上述假说——“惧怕真 空是一种力，而且它惧怕到一定的 程度”证伪并不是简单的过程w科学假说的检验蕴涵与观察事实 不相符时，科学假说是否必然为 假？回答：不能唯一地得出假说被证伪 了的结论，有可能是因为由辅助 性假设或观察实验的错误造成几个基本概念Ø证实（confirmation） Ø确证（corroboration) Ø证伪 (falsification)“经验”与“理论”关系的小结Ø科学假说的检验蕴涵与观察事实 相符时，并不意味着假说必然为 真 Ø科学假说的检验蕴涵与观察事实 不相符时，不能唯一地得出假说 被证伪了的结论Ø当科学的理论面对经验证据的 支持或反驳的时候，都不能够 说经验证据证实或推翻了这一 科学的理论，换言之，经验证 据对于科学理论来说是不完全 决定的7.3 科学理论的评价一、科学理论的评价标准二、科学理论的基本特征 科学理论的评价标准1、科学理论的经验证据标准一方面： 一个得到经验事实支持 的假说，在一定程度上具有了一 定的可接受性 Ø（科学与非科学在方法上的区分）另一方面：如果经验证据与已 有的理论背景之间产生矛盾， 得不到总体经验背景的支持， 即使就其自身而言具有相对独 立的可接受性，那么也会影响 对它的评价2、科学理论的功能标准 1、 解释2、 预言Ø（科学是追求对经验事实给出解释性 原理的学科——科学与常识区分）3、理论的结构标准 ü 简单性 ü 逻辑自洽性 4、理论与背景知识的协调性标 准 5、审美标准科学理论的基本特征-真理性-逻辑性-统一性-简单性7.4 科学与非科学的划界一、科学哲学中关于划界问题 的争论 二、科学与伪科学的对立 三、科学与宗教什么是划界问题？The problem of demarcation is to distinguish science from nonscientific disciplines that also purport to make true claims about the world. Various criteria have been proposed by philosophers of science, including that science, unlike ‘non- science’, (1) is empirical, (2) seeks certainty, (3) proceeds by the use of a scientific method, (4) describes the observable world, not an unobservable one, and (5) is cumulative and progressive. —— Peter Achinstein Routledge Encyclopedia of Philosophy划界问题：指如何将科学与非科学区分开来的问题。

这之所 以成为问题，原因在于那些非科学也企图做出关于世界的真 主张（真命题）一、科学哲学中关于划界问题的争论1、逻辑经验论的意义标准 2、证伪主义的可证伪性标准 3、历史主义的相对标准 1、逻辑经验论的意义标准Ø 意义标准 ——可证实原则经验命题的可证实原则：原则上可以 根据（感觉／知觉）经验加以证实“如果我们手里拿着任何一本书，例如关 于神学或者关于形而上学，我们就可以 问一下：它含有任何关于量和数的抽象 推理么？没有它含有任何关于事实和 存在的经验推理么？没有那么就可以 把它付之一炬，因为除了诡辩和幻觉之 外，它一无所有” ——休谟，《人类理解研究》Ø有意义 -与感性经验关联 -并且能够知道它应用于经验 的方法，或证实它为真的方 法What is outside?逻辑经验主义海德格尔Rain is outsideNothing is outsideWhat about the rain?What about this nothing? We seek/find/know the rainWe seek/find/know the nothing Rain rainsNothing nothings意义标准Ø 如果一个命题能用逻辑分析 的方法加以证明，或用经验事 实加以证实，那么这个命题就 具有认知意义，反之就没有意 义 － “意义就是可证实”“曹操是个质数” “X 是一个动物” “X 是上帝” “单身汉是未婚的”可证实性原则Ø原则上可证实 可确证－ 证实的经验可能性－ 证实的逻辑可能性2、证伪主义的可证伪性标准Ø地心说取代了日心说 Ø燃烧的氧化学说取代了燃素说 Ø爱因斯坦的广义相对论表明了牛顿力 学体系局限性 ……. 我们永远也无法知道科学的哪一部分 将被修改2、可证伪性标准科学之所以为科 学，不在于它是 否是真理、是否 可以被证实，而 在于它是否可错 、是否可被证伪 、是否能够积极 面对相反证据Ø科学与非科学的区别就在于它们 是否具有可证伪性（ falsificabitity) Ø任何理论或命题，凡在逻辑上可 证伪的（可反驳的），并在经验 上证实了这种证伪性的，便是科 学的，否则便是非科学的。

可证伪性＝被证伪Ø对于某个命题、假说、理论而 言，如果有与这个命题相反的 观察陈述存在，我们就说这个 命题具有可证伪性 Ø如果在经验上找到反例，那么 就说这一命题被证伪了- 凡星期三都不下雨- 星期三下雨或不下雨- 所有的物体受热都膨胀- 地球上的自由物体会垂直落 下 Ø假说的可证伪度不仅是假说经验 内容的量度，而且是假说的普遍 性、精确性、逻辑力（解释力和 预言力）的量度1 所有行星沿椭圆轨道运行1′火星沿椭圆轨道运行1 行星绕椭圆轨道运行1′行星绕闭合回路运行3、历史主义的相对标准Ø经验的方法和检验不能够作为 科学划界的惟一标准，不存在 着科学划界的绝对的标准 Ø科学划界的标准是相对的，多 元的，包含了社会，心理，历 史等因素Ø 库恩观点的核心概念：- 范式：不可还原为逻辑的元 素，划分前科学与科学的划界 标准- 科学共同体- 科学革命，不可通约性 库恩的科学革命模式－ 科学发展是累积式的。