第5章科学认识的形成.pptVIP

第五章 科学认识的形成;第五章 科学认识的形成;第一节 科学问题的提出;一、科学问题是科学研究的起点;;问题是科学发展的动力;要善于提出正确的问题;;;2、科学问题的特征和类型;科学问题的特征;正确提出问题是获得成功的关键;根据问题求解的类型;科研课题的基本类型;3、科学问题的主要来源;第二，从理论与事实的矛盾中发现问题;第三，从某一理论内部的矛盾（非自洽性）中发现问题;第四，从不同理论之间的分歧中发现问题;第五，从社会需要与已有生产技术手段的差距上发现问题;二、科研选题;1、选题的重要意义;;2、选题的一般程序;3、选题的基本原则;（1）创新性原则;自主创新;美国垄断诺贝尔科学奖原因分析;;问题是怎样才能“跳到最前线去作战”？;（2）科学性原则;（3）可行性原则;;;;（4）社会需求原则;;三、科学问题的转换;第二节 科学事实的获取;一、观察与实验是获取科学知识的基本方法; 2、科学观察的基本原则;观察应遵循客观性原则;; 3、观察方法的作用和局限性;; 3 ) 观察是验证科学认识真理性的基本手段 英国物理学家爱丁顿的日食观测。1916年，爱因斯坦提出广义相对论学说。根据这一学说，他预言光线在引力场中将会发生弯曲效应。天文计算表明，1919年5月29日将发生日全食，此时，金牛座中的毕宿星团刚好在太阳附近，若天气好，至少可拍摄13颗亮星。爱丁顿抓住了这个机会，就在该年5月，组织了一个探险队，奔赴非洲普林西比岛，利用日全食来测定星光的弯曲效应。结果，所测得的恒星偏离角度值（1.61 + 0.30s），恰好与爱因斯坦预言值（1.7s）相符，从而验证了广义相对论的正确性。一夜间爱因斯坦变成了举世周知的最著名的伟大科学家了。 局限性：观察范围、精确度、速度 ;4、科学实验的特点和功能; 实验方法的特点;? 2）强化和激化研究对象（加法实验） 自然界的大多数事物往往处于某种稳定的常规状态。超高温、超低温、超高压、超强磁场、超纯度、超导电等极端条件，有助于研究对象的变化过程向指定的方向实现。如，人类在漫长的历史时期中只知道物质有固、液、气三态，但在创造了???高温极端条件下，发现还有一种“等离子体”状态；而当超高压达到一定程度时，又会出现“超密态“。1911年荷兰物理学家卡曼林昂尼斯首先发现汞在超低温4.173K以下时失去电阻，后来又发现许多物体也都具有这种超导性，从而开创了今天的超导热研究局面。 ; 3）再现和重演自然过程（过程模拟实验，乘法实验） 1953年米勒所进行的关于地球上生命起源的实验，他把发生于数十亿年前生命起源的漫长历程，仅用几天时间再现于小小的玻璃容器之中，供人们观察和研究； 为了研究地球气象变化，中国科学院大气物理研究所进行的大气环流模拟实验，可以将由地面垂直向上的几万米的整个大气层的运动，在实验室里再现出来，大气环流模拟的转台，每半分钟左右转一圈，就能模拟一天的气候变化，三个小时可以模拟一年的气候变化。 ? ;?4）替代物理过程和数学关系（结构模拟实验，乘法实验2） 科学研究过程中，出于安全原因或因耗资巨大（如水库、电力系统），往往很难直接进行实验。通常通过建立模型（指与原型有相似的物理过程或数学关系的样品，包括物理模型和数学模型）来模拟和替代物理过程或来反映其数学关系。如制造飞机、火箭、导弹、飞船等，必须掌握气流和飞行器之间的相互作用的各种数据，如果我们对制造的各种飞行器发射到空中进行实地实验测定，既费时又费钱，实际上又难以把握，甚至有危险，所以人们采用模拟大气流的“风洞实验”的方法来进行，这是结构模拟实验。; 实验方法的作用;实验在科学研究中的作用 ;两朵“乌云”引来一场风暴;;“乌云”之一：迈克尔逊—莫雷实验;;另外一朵“乌云”：黑体辐射实验;;（2）实验方法是检验假说的基本手段;宇称和宇称守恒;;;;;;实验方法的分类;;;;;;二、观察实验中重要的认识论问题;; 3、观察和实验中的机遇 ;部分意外性，指对结果有望期，是意料之中的事情，但发现这一现象的方式、时间或场合确是意外的。 “众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处” 如古特依橡胶硫化技术的发明，就是在实验过程中不小心把橡胶和硫磺的混合物掉在火炉上，出乎意料地发现这种混合物的良好性能。 弗莱明发现青霉素、伦琴发现ｘ射线等。 前苏联生物学家李森科宣称“偶然性是科学的敌人”，把必然和偶然绝对对立起来，是错误的。 ; （3）机遇产生的客观依据和认识论根源 1）客观根源：自然界本身是偶然性与必然性的对