第9章科学研究的方法和思维方式讲述.ppt

3、科学观察的分类 （1）直接观察 （2）间接观察 直接观察的局限 1、感官所能感知范围的极限。眼睛只能接受390-750纳米长的电磁波；耳朵只能接收20-20000赫兹的频率。 2、感官观察的精确度比较低 3、人的感官使观察的速度受到局限 4、人的感官会出现错觉。 “要认识客观世界，我们的感官只是一些多少不够完善的辅助工具。”——海森堡 （二）科学实验 1、什么是科学实验 是人们根据一定的科学研究成果，运用一定物质手段（科学仪器和设备），在人为控制或变革客观事物的条件下获得科学事实的基本方法。 “我希望由于我这次得奖,能够唤起在发展中国家的学生们的兴趣,而注重实验工作的重要性”。 “理论物理学家站在自然界面前以及站在他的学生面前时,显得多么渺小啊!” 爱因斯坦 2、科学实验的特性 第一、可以纯化和简化观察对象 第二、可以强化对象。 第三、可以使客体对象的属性及其变化过程重复出现 第四、可以模拟研究对象的属性及其变化过程。 3、实验的分类 （1）定性实验和定量实验 （2）直接实验和模拟实验 三、观察和实验中的机遇 在获取科学事实的观察和实验过程中，由于意外的事件导致科学上的新发现，称为机遇。机遇是相对于原来预定的研究计划和目的而言的，它的最大特点就是意外性。 机遇是科学发现过程中一个具有普遍意义的环节。例：伦琴（R?ntgen W C）发现X射线，贝克勒尔(Becquerel H A)发现铀的放射性。 发现机遇的方法 第一、具有广博的知识基础 第二、在观察实验中，除了对观察的指标作详细记录，还要随时对出现的非观察指标进行记录。 第三、在观察实验中，对机遇所提供的每一个意外事件、现象或观察结果都应给予高度重视。 恩格斯：“在历史的发展中，偶然性起着自己的作用，而它在辩证的思维中，就像在胚胎的发展中一样概括在必然性中。” 要充分利用机遇，科研工作者除了对机遇的认识态度外，还需要有及时发现问题的能力上的准备，这包括具有开放的思路、活跃的思想和广博的知识。 四、获取科学事实的认识论问题 1、观察与理论的关系 逻辑经验主义认为：观察是独立于理论之外的纯粹中性观察，只有经过这种观察才能进入形成理论的阶段； 科学历史主义认为：不存在纯粹中性的观察，任何观察都渗透着理论。 “观察渗透理论”的合理性： 首先，观察不仅是接收信息的过程，同时也是加工信息的过程。 其次，任何观察陈述都是用科学语言表达出来的，而科学语言并不是中立的。 爱因斯坦认为，“是理论决定我们能够观察到的东西”，“只有理论，即只有关于自然规律的知识，才能使我们从感觉印象推论出基本现象。” 承认“观察渗透理论”的合理性不是否认观察的客观性要求。 1、理论的参与并不一定就否定观察的客观性，而是在能够正确反映客观事物本质的理论指导下，观察才可能比较深刻、更加客观。 2、渗透在观察中的理论主要是经过实践检验的理论，这种理论与需要由观察材料形成或由观察验证的猜想和假说是有区别的。 3、正确的理论是观察客观性的保证，反过来观察客观性也为新理论的产生和检验提供了保证。 4、观察的客观性和理论的客观性是科学家群体在长期科学实践活动中逐渐形成的，而不是由个别科学家的个别观察活动所提供的。 2、实验对象与测量仪器的相互作用 在经典物理学中，测量系统或测量仪器与实验对象之间的相互作用一般不予考虑，因为人们认为仪器对客体的影响不重要，可以忽略不计，或者可以采取适当的技术措施加以补偿，抵消测量仪器对客体造成的影响。 进入微观领域，测量仪器同它所测量的微观客体有无法忽略的相互作用，使被测量客体的运动状态受到严重干扰，以致无法说明客体在受干扰前究竟是一种什么情形。认识客体与测量仪器的相互作用就成为重要问题。 2、实验对象与测量仪器的相互作用 1、我们必须坚持微观客体的客观实在性，明确它并不是依赖认识主体才能存在的，不能将主体、客体与测量仪器混淆起来 2、必须认识到主体不可能离开测量仪器去研究客体性质，绝对孤立不受任何测量仪器干扰的客体运动是无法观测到的。要充分重视测量仪器对主体认识的积极作用，它是人们认识自然的桥梁，而不是主体认识客体的屏障。当然，也应看到它对主体认识客体会带来干扰。 3、在判定从客体所获得的信息时，必须充分考虑测量仪器与客体相互作用的因素，特别是对微观现象和一切不能忽略其与仪器相互作用的客体，在描述它们的性质时原则上应该包括对实验设备、测量仪器系统的描述，说明观测的条件性。 第四节 科学研究的逻辑思维方法 一、科学理论的形式 1、科学概念