科学的哲学反思.ppt

1 第三讲第三讲 科学的哲学反思科学的哲学反思 ————科学究竟是什么科学究竟是什么2本讲内容本讲内容l科学的划界科学的划界l科学假说的检验科学假说的检验l科学理论的评价科学理论的评价3科学的划界：区分科学与非科学科学的划界：区分科学与非科学艺术之类的领域无真假艺术之类的领域无真假之分，不满足精确性和之分，不满足精确性和可检验性要求，因而是可检验性要求，因而是非科学的非科学的当非科学试图装扮成科当非科学试图装扮成科学时，就会成为伪科学学时，就会成为伪科学人们通常认为，科学具有某种人们通常认为，科学具有某种特别的本质，这就预设了一个特别的本质，这就预设了一个科学与非科学的分界问题科学与非科学的分界问题4逻辑实证主义：可证实标准逻辑实证主义：可证实标准l逻辑实证主义认为，有意义的命逻辑实证主义认为，有意义的命题才是科学的命题，否则便是非题才是科学的命题，否则便是非科学的命题如果一个命题能用科学的命题如果一个命题能用经验事实加以证实，那么这个命经验事实加以证实，那么这个命题就是有意义的，反之就没有意题就是有意义的，反之就没有意义。

义l科学哲学的任务是通过对语言的科学哲学的任务是通过对语言的逻辑分析，从中清除掉没有意义逻辑分析，从中清除掉没有意义的伪命题，从而使科学家避免为的伪命题，从而使科学家避免为一些无意义的形而上学命题争论一些无意义的形而上学命题争论不休 卡尔纳普（卡尔纳普（ Carnap 1891～～1970）） 美国哲学家，逻辑实证主义的主要代表美国哲学家，逻辑实证主义的主要代表 5波普尔：可证伪标准波普尔：可证伪标准l内容内容 波普尔认为，科学的波普尔认为，科学的理论或命题具有普遍性，不理论或命题具有普遍性，不可能被经验证实，而只能被可能被经验证实，而只能被经验证伪可被证伪的理论经验证伪可被证伪的理论或命题才是科学的，否则是或命题才是科学的，否则是非科学的非科学的l意义意义 改变了人们对科学具改变了人们对科学具有终极真理的看法，肯定了有终极真理的看法，肯定了人类知识的相对性人类知识的相对性l缺陷缺陷 与科学史事实不符与科学史事实不符卡尔·波普尔（1902-1994），20世纪最著名的哲学家之一，是批判理性主义的创始人。

6波普尔举过的伪科学的例子波普尔举过的伪科学的例子l弗洛伊德的精神分析弗洛伊德的精神分析理论l马克思的历史唯物主马克思的历史唯物主义理论7波普尔的失误波普尔的失误l波普尔批评弗洛伊德理论和马克思主义理论波普尔批评弗洛伊德理论和马克思主义理论通过解释来回避所遇到的通过解释来回避所遇到的“反例反例”，其实是，其实是站不住脚的，因为很多科学家也经常采用这站不住脚的，因为很多科学家也经常采用这种方法来挽救某一个科学上的理论例如牛种方法来挽救某一个科学上的理论例如牛顿理论曾遇到过顿理论曾遇到过“反例反例”——它不能解释天它不能解释天王星的摄动现象人们并没有因此而抛弃牛王星的摄动现象人们并没有因此而抛弃牛顿理论，而是寻找其他原因来解释这种摄动顿理论，而是寻找其他原因来解释这种摄动现象，结果导致了海王星的发现现象，结果导致了海王星的发现库恩：范式标准库恩：范式标准l在科学划界问题上，库恩既反对在科学划界问题上，库恩既反对逻辑经验主义的证实标准，也反逻辑经验主义的证实标准，也反对波普尔的证伪标准他认为，对波普尔的证伪标准他认为，对科学采取非历史的和非社会的对科学采取非历史的和非社会的观点是错误的。

他提出观点是错误的他提出““范式论范式论””，认为符合范式的就是科学的，，认为符合范式的就是科学的，不符合范式的或不能容纳在范式不符合范式的或不能容纳在范式框架中去的就是非科学的科学框架中去的就是非科学的科学与非科学的区分就在于是否在范与非科学的区分就在于是否在范式的指导下从事解决疑难的活动式的指导下从事解决疑难的活动8 ［美］托马斯［美］托马斯··库恩库恩 （（19221922－－19961996））拉卡托斯：精致证伪标准拉卡托斯：精致证伪标准l拉卡托斯认为，一个科学理论拉卡托斯认为，一个科学理论不是由单个命题所组成的，而不是由单个命题所组成的，而是由一系列命题组成的理论体是由一系列命题组成的理论体系，其中，居于核心位置的基系，其中，居于核心位置的基本原理称为本原理称为“硬核硬核”，硬核之，硬核之外的辅助性假说称为外的辅助性假说称为“保护带保护带”当出现“反常反常”现象的时现象的时候，人们一般不会怀疑理论的候，人们一般不会怀疑理论的硬核，而是把修改的眼光对外硬核，而是把修改的眼光对外围的保护带通过对保护带的围的保护带通过对保护带的调整，科学理论得以幸存调整，科学理论得以幸存。

9 ［英］伊［英］伊. 拉卡托斯拉卡托斯(Imre Lakatos，，1922--1974)10科学的本质特征科学的本质特征l科学的解释性和预见性科学的解释性和预见性l科学的精确性科学的精确性l科学的可检验性科学的可检验性l科学的可错性或可变性科学的可错性或可变性l科学的系统性科学的系统性11案例：扶正比萨斜塔的启示案例：扶正比萨斜塔的启示 19901990年，意大利文化年，意大利文化部由于担心比萨斜塔的倾斜部由于担心比萨斜塔的倾斜度太大而有可能倒塌，宣布度太大而有可能倒塌，宣布正式对游人关闭当时比萨正式对游人关闭当时比萨斜塔的塔顶中心已经偏离垂斜塔的塔顶中心已经偏离垂直线超过直线超过4.54.5米，为了拯救米，为了拯救这一历史名胜，各国建筑学这一历史名胜，各国建筑学家和纠偏技术专家想尽了办家和纠偏技术专家想尽了办法并随后展开了长达法并随后展开了长达1010年之年之久的维修和纠偏工程久的维修和纠偏工程20012001年年1212月月1515日，关闭了日，关闭了1212年年的比萨斜塔重新向游人开放的比萨斜塔重新向游人开放12科学理论的前身：假说科学理论的前身：假说l17551755年，德国哲学家、科学家康德发表了年，德国哲学家、科学家康德发表了《《自自然通史与天体运行论然通史与天体运行论》》，在该书中，他借助牛，在该书中，他借助牛顿力学定律，根据太阳系的共面性顿力学定律，根据太阳系的共面性（太阳、行星和卫星差不多都处于一个平面上）和共向性和共向性（行星、卫星的公转和自转同一个方向）等事等事实依据，提出太阳系是从一团尘埃微粒组成的实依据，提出太阳系是从一团尘埃微粒组成的弥漫星云，通过吸引与排斥的矛盾运动，逐渐弥漫星云，通过吸引与排斥的矛盾运动，逐渐发展成为有秩序的天体系统的。

这就是被恩格发展成为有秩序的天体系统的这就是被恩格斯称为打开机械自然观缺口的第一个科学成就斯称为打开机械自然观缺口的第一个科学成就——“星云假说星云假说”13假说的两个特点假说的两个特点l科学性科学性科学性科学性 科学假说是以一定的科学事实为依据，科学假说是以一定的科学事实为依据，并在某些背景知识的基础上提出来的，它能解并在某些背景知识的基础上提出来的，它能解释有关事实，并与引以为据的理论相一致释有关事实，并与引以为据的理论相一致l假定性假定性假定性假定性 假说的核心内容是靠推测、靠想象、靠假说的核心内容是靠推测、靠想象、靠逻辑的跳跃得到的，它已经超越了它所依据的逻辑的跳跃得到的，它已经超越了它所依据的经验事实的范围，包含尚未经验到的，或者在经验事实的范围，包含尚未经验到的，或者在原则上不可能经验到的内容原则上不可能经验到的内容14广义相对论：从假说到理论广义相对论：从假说到理论l广义相对论认为，重力场的时空特广义相对论认为，重力场的时空特性依赖于物质的质量分布，物质质性依赖于物质的质量分布，物质质量愈大、重力场愈强，空间的量愈大、重力场愈强，空间的“曲曲率率”就愈大，时间流逝就愈慢就愈大，时间流逝就愈慢 。

l依据这一假说，在太阳这个大质量依据这一假说，在太阳这个大质量物体附近，空间是弯曲的，光线经物体附近，空间是弯曲的，光线经过时会随着空间的弯曲发生相应的过时会随着空间的弯曲发生相应的弯曲19191919年年5 5月月2929日发生的日全日发生的日全食，提供了观察这一现象的最好时食，提供了观察这一现象的最好时机经过观察，爱因斯坦的预言得机经过观察，爱因斯坦的预言得到了证实到了证实假说检验的逻辑分析（一）假说检验的逻辑分析（一）l为方便起见，可以把广义相对论大致理解成为方便起见，可以把广义相对论大致理解成““所有大质所有大质量物体附近的空间是弯曲的量物体附近的空间是弯曲的””，以这个全称肯定命题为，以这个全称肯定命题为大前提，以大前提，以““太阳是大质量物体太阳是大质量物体””为小前提，可以构成为小前提，可以构成如下三段论推理：如下三段论推理： 所有所有所有所有大质量物体大质量物体大质量物体大质量物体附近的空间是弯曲的附近的空间是弯曲的附近的空间是弯曲的附近的空间是弯曲的 太阳是太阳是太阳是太阳是大质量物体大质量物体大质量物体大质量物体 所以，太阳附近的空间是弯曲的所以，太阳附近的空间是弯曲的所以，太阳附近的空间是弯曲的所以，太阳附近的空间是弯曲的 ——————————————————————————————假说检验的逻辑分析（二）假说检验的逻辑分析（二）l以以H表示广义相对论，即表示广义相对论，即““所有大质量物体附近的空间所有大质量物体附近的空间是弯曲的是弯曲的””，以，以I表示从表示从H H演绎出来的结论，即演绎出来的结论，即““太阳附太阳附近的空间是弯曲的近的空间是弯曲的””，则有，则有““如果如果H，那么，那么I””成立。

以成立以这一充分条件假言命题为大前提，以爱丁顿等人的观察这一充分条件假言命题为大前提，以爱丁顿等人的观察结论（即结论（即I I）为小前提，可以构成如下推理：）为小前提，可以构成如下推理： 如果如果如果如果HH，那么，那么，那么，那么I I I I __________________________________________________________________________________ 所以，所以，所以，所以，HHl试问：这是一个什么样的推理？它是有效的吗？试问：这是一个什么样的推理？它是有效的吗？17有用的有用的“无效推理无效推理”l假说大多表现为全称命题，无法进行直接检验，只能假说大多表现为全称命题，无法进行直接检验，只能走间接的途径，即通过检验由假说推导出来的结论而走间接的途径，即通过检验由假说推导出来的结论而实现，这就必然用到肯定后件式推理。

实现，这就必然用到肯定后件式推理l肯定后件式虽然不是必然性推理，但还是有意义的，肯定后件式虽然不是必然性推理，但还是有意义的，它提供了一个证据，在一定程度上支持了这个假说，它提供了一个证据，在一定程度上支持了这个假说，这样的证据越多，该假说为真的可能性就越大这样的证据越多，该假说为真的可能性就越大l通过积累证据的途径检验假说，实际上是在归纳，正通过积累证据的途径检验假说，实际上是在归纳，正因为如此，经受了检验的假说还要继续接受实践的检因为如此，经受了检验的假说还要继续接受实践的检验，这就是实践标准的不确定性验，这就是实践标准的不确定性18总结：假说总结：假说检验的三个步骤检验的三个步骤l从假说推导出一些预期的、可观察事件的陈从假说推导出一些预期的、可观察事件的陈述，即推出假说的检验蕴涵述，即推出假说的检验蕴涵l进行观察实验获取观察事实，并检验假说的进行观察实验获取观察事实，并检验假说的检验蕴涵与观察事实是否相符检验蕴涵与观察事实是否相符l作出检验结论，即如果假说的检验蕴涵与观作出检验结论，即如果假说的检验蕴涵与观察实验结果相符，就可以认为假说得到了证察实验结果相符，就可以认为假说得到了证实或得到了支持，否则，就可以认为假说被实或得到了支持，否则，就可以认为假说被证伪或被推翻了。

证伪或被推翻了问题思考问题思考l如果爱丁顿等人的观察结果是如果爱丁顿等人的观察结果是““并非光线经过太阳附近并非光线经过太阳附近时发生了弯曲时发生了弯曲””，即非，即非I，那么上述肯定后件式就变成，那么上述肯定后件式就变成如下的否定后件式：如下的否定后件式： 如果如果H，那么，那么I 非非I __________________________________________________________________________________ 所以，非所以，非Hl这一推理显然是有效的，其结论具有必然性按照波普这一推理显然是有效的，其结论具有必然性。

按照波普尔的证伪主义理论，广义相对论应该就此被证伪了，事尔的证伪主义理论，广义相对论应该就此被证伪了，事情果真这样简单吗？情果真这样简单吗？20假说证伪的复杂性假说证伪的复杂性l根据拉卡托斯精致的证伪主义理论，一个科学根据拉卡托斯精致的证伪主义理论，一个科学理论不是由一个单一命题组成的，而是由一系理论不是由一个单一命题组成的，而是由一系列命题组成的逻辑体系，这个体系包括硬核和列命题组成的逻辑体系，这个体系包括硬核和保护带两个层次因此，当从保护带两个层次因此，当从H推出的结论推出的结论I与与观察实验结果不一致时，并不能根据否定后件观察实验结果不一致时，并不能根据否定后件式简单地推出式简单地推出H这个体系全部是错的这个体系全部是错的，只能推，只能推出出H中某个或某些命题是错的一般来说，硬中某个或某些命题是错的一般来说，硬核是不会出错的，出错的往往是硬核外围的保核是不会出错的，出错的往往是硬核外围的保护带即辅助性假说通过调整或增加辅助性假护带即辅助性假说通过调整或增加辅助性假说，反常得以消除，整个理论体系也就避免了说，反常得以消除，整个理论体系也就避免了被证伪的命运这就是科学史的事实被证伪的命运。

这就是科学史的事实21科学理论的评价科学理论的评价l由于实践本身不能绝对证实也不能绝对证伪一个科由于实践本身不能绝对证实也不能绝对证伪一个科学假说，因此，科学假说的检验问题就推广为科学学假说，因此，科学假说的检验问题就推广为科学理论的评价问题理论的评价问题l所谓科学理论的评价，是指人们怎样接受和选择理所谓科学理论的评价，是指人们怎样接受和选择理论的问题，也就是人们以什么样的标准去衡量和看论的问题，也就是人们以什么样的标准去衡量和看待已经出现的理论，并由此决定对理论的态度，是待已经出现的理论，并由此决定对理论的态度，是接受还是拒绝接受还是拒绝l科学理论的评价概念比科学假说的检验概念要广一科学理论的评价概念比科学假说的检验概念要广一些，因为对一个理论的接受或拒斥是由多种因素、些，因为对一个理论的接受或拒斥是由多种因素、多种标准的共同作用决定的多种标准的共同作用决定的22科学理论的评价标准科学理论的评价标准l l经验标准经验标准经验标准经验标准 一个假说是否可以被接受，不仅要看它有没一个假说是否可以被接受，不仅要看它有没有获得经验事实证据的支持，还要看支持它的证据的数有获得经验事实证据的支持，还要看支持它的证据的数量和质量。

量和质量l l功能标准功能标准功能标准功能标准 科学理论具有解释和预见两种功能如果一科学理论具有解释和预见两种功能如果一个假说比另一个假说解释、预言了更多的东西，它就会个假说比另一个假说解释、预言了更多的东西，它就会比另一个假说更可接受比另一个假说更可接受l l结构标准结构标准结构标准结构标准 科学理论应科学理论应具有简单性和自洽性简单性是具有简单性和自洽性简单性是指理论所包含的基本元素应该尽可能地少，自洽性是指指理论所包含的基本元素应该尽可能地少，自洽性是指理论内部的无矛盾性理论内部的无矛盾性l l背景标准背景标准背景标准背景标准 一个新假说应与已经得到确证并且被普遍接一个新假说应与已经得到确证并且被普遍接受的科学理论相一致受的科学理论相一致23一个不自洽的理论一个不自洽的理论：：燃素说燃素说l在化学史上，燃素说曾经解释了许多化学现象，取在化学史上，燃素说曾经解释了许多化学现象，取得了极大的成功，在化学中长期占据着主导地位得了极大的成功，在化学中长期占据着主导地位该理论认为，燃烧是物体放出一种特殊的化学元素该理论认为，燃烧是物体放出一种特殊的化学元素即燃素的过程。

这个核心假定可以解释木头燃烧后即燃素的过程这个核心假定可以解释木头燃烧后得到的灰烬比木头轻的现象但是后来人们发现，得到的灰烬比木头轻的现象但是后来人们发现，金属煅烧后形成的煅灰却比煅烧前的金属重于是金属煅烧后形成的煅灰却比煅烧前的金属重于是燃素论者提出一个新的辅助性假设，即燃素具有负燃素论者提出一个新的辅助性假设，即燃素具有负重量这就出现了矛盾：同一种燃素，在木头中具重量这就出现了矛盾：同一种燃素，在木头中具有正重量，而在金属中却具有负重量这种不自洽有正重量，而在金属中却具有负重量这种不自洽的理论观点，反映了燃素说的严重缺陷的理论观点，反映了燃素说的严重缺陷24相对论、量子力学与牛顿力学相对论、量子力学与牛顿力学l牛顿力学研究宏观物体的低速运动，量子力牛顿力学研究宏观物体的低速运动，量子力学研究微观客体的高速运动，相对论研究宇学研究微观客体的高速运动，相对论研究宇观物体的高速运动据此，牛顿力学一方面观物体的高速运动据此，牛顿力学一方面可以看作是量子力学在宏观世界的近似的表可以看作是量子力学在宏观世界的近似的表现，另一方面又可看作是相对论在低速世界现，另一方面又可看作是相对论在低速世界的近似表现。

反过来说，可以把相对论和量的近似表现反过来说，可以把相对论和量子力学看成是牛顿力学在高速运动领域和微子力学看成是牛顿力学在高速运动领域和微观世界领域的拓展因而它们之间是相容的观世界领域的拓展因而它们之间是相容的关系25思考题思考题1.如何理解科学划界的证伪主义标准？2.为什么说科学理论本质上是一种假说？。