精选课件第5讲 科学发现的基本方法.ppt

第5讲 科学发现的基本方法 刘金玉 * 科学发现的基本方法 逻辑方法 演绎法和约定论 归纳法及归纳问题 科学发现的其他方法 第一节 逻辑思维 一、关于逻辑思维 1）什么是思维？ 思维是对世界的间接和概括的反映，属于理性认识。 思维有形象思维和抽象思维两种。 2）思维和语言的关系？ 抽象思维是借助于语言间接地概括地反映客观对象。 语言有自然语言和人工语言两种。 自然语言是人们日常生活中运用的语言。自然语言有多义性，一词多义。 人工语言又称符号语言。是人们创造出来用以表示某种特定意义的符号。 什么是逻辑思维？ 逻辑思维，就是抽象思维。 是在感性认识基础上，运用概念、判断、推理等方式对客观对象所做的一种间接的、概括的反映过程， 是科学认识中一种最普遍、最基本的形式。 什么是逻辑？Logic~Logos 逻辑是研究抽象思维的形式结构方面的规律。 E.g. 1.所有的分子都是由原子构成的。 2.如果水温降到冰点以下，那么水将结冰。 分别可以表示为： 所有的S都是P。 如果S，那么P。 其中S和P是变项，“所有的”、“都是”、“如果”和“那么”是常项。 逻辑形式的不同是由变项决定的还是由常项决定的？ 逻辑常项是逻辑形式中表示不变的部分 ,也是区分不同类型的逻辑形式的显著标志。它不但决定着逻辑形式的性质 ,而且还规定和制约着逻辑变项的变化幅度。正是由于逻辑形式中的逻辑常项的不同 ,所以 ,才形成了不同种类的逻辑形式。 而逻辑变项则是逻辑形式中可以变化的部分 ,它在逻辑常项规定的变化范围内 ,可以表示任何一种有具体内容的词项或命题。在这个特定的变化范围内 ,无论在逻辑变项中代入什么样的具体内容 ,都不会改变其逻辑形式的性质。 当然，这并不意味着 在具体思维过程中 , 可以把任何一种具体的思维内容绝对的、无条件的代入逻辑变项中 。因为 逻辑变项进行的任何变化都不得超越逻辑常项规定的特定范围。 逻辑有狭义和广义之分。 狭义逻辑只研究必然性推理，也叫演绎逻辑。 广义逻辑不仅研究必然性推理，也研究或然性推理，其中主要是归纳推理。 第二节 演绎法与约定论 一、演绎法 所谓演绎推理，就是从一般性的前提出发，通过推导即“演绎”，得出具体陈述或个别结论的过程. 演绎推理的作用在于把特殊情况明晰化，把蕴涵的性质揭露出来，有助于科学的理论化和体系化。 演绎推理的最典型，同时也是最重要的应用，通常存在于逻辑和数学证明中. 演绎推理的逻辑形式对于理性的重要意义在于，它对人的思维保持严密性、一贯性有着不可替代的校正作用.这是因为，演绎推理保证推理有效的根据，并不在于它的内容，而在于它的形式。 故而，演绎法的基本作用在于 逻辑证明。 伽利略的 “归谬法” 爱因斯坦说： 理论家的工作可分成两步，首先是发现公理，其次是从公理推出结论.哪一步更难些呢?如果科研人员在学生时代已经得到很好的基本理论、逻辑推理和数学的训练，那么，他走第二步时，只要有“相当勤奋和聪明，就一定能够成功”.至于第一步，如何找出演绎出发点的公理，则具有完全不同的性质。这里没有一般的方法，“科学家必须在庞杂的经验事实中间抓住某些可用精密公式来表示的普遍特性，由此探求自然界的普遍原理”， 请注意“经验事实”这几个字，它们表明了公理必须来自客观实际，而不能主观臆造，否则就有陷进唯心主义泥潭的危险. 爱因斯坦的方法既然主要是演绎的，所以他特别强调思维的作用，尤其是想象力的作用.数学才能.这是演绎法所必不可少的. 例 ：苯的环形结构 化学史上的一个著名的例子是苯的结构式。19世纪上半叶，人们从煤焦油中分离出苯、萘、甲苯等。接着开始用这些芳香族化合物合成香料，迫切需要弄清其结构。当时人们提出了链状结构模型，但是不能解释一些实验事实。 经化学分析，苯分子由6个碳原子组成。按照传统的观点，这些碳原子构成链状结构。由此可以推出存在多种不同的二氯苯。 但是实验表明，只有3种不同性质的二氯苯。 为什么？ 在直链的假设下，至少存在如下9种不同的二氯苯： ?经过长期的探索，1865年德国化学家凯库莱突发奇想，提出一个环形结构假说：认为苯分子具有六角形的形状，由此可以推出恰好应当有 3 种二氯苯。化学实验证实了上述推论，确立了苯的环形结构学说。 Cl Cl Cl ? Cl ? ? Cl