科学发现与假说与理论.ppt

一、归纳主义的科学发现过程： 经验主义认识程序的核心思想： 条件： 一是证明它与其它一些得到充分证明的定律没矛盾； 二是证明它的一些推断与所观察的事实相一致。 理性主义认识程序的核心思想： 二、解释： 1、科学解释。就是对所观察到的现象作出合规律的阐述，就是将现象放于规律起作用的范围。 2、类型： 演绎解释——全称规律解释个别现象。 概率性解释----用统计规律解释某一现象。 功能性解释----用功能定律解释某一功能。 结构性解释---用结构解释某一功能。 起源性解释----用演化规律解释相应现象，具有历史分析性。 3、解释的结构 能解释的规律是什么---定律发现； 规律起作用的条件是什么---条件发现； 被解释的现象是什么----现象发现； 如何确立其推理链----推演形式（操作，程序，操作规则）发现； 4、解释的逻辑模型 L一般规律；C条件；E解释的现象； L∧C﹦E 5、解释与发现的关系 解释中存在未知项就意味着发现。 1、对大前提的发现 2、条件发现； 3、过程性发现 4、对新事实的预见 三、验证 1、验证是对各类发现进行趔性评价的过程及结果。 2、逻辑验证；通过逻辑分析不验证发现的真假，具有前验性。 第一，非逻辑过程是充许的，但不能有反逻辑错误； 第二，不能有逻辑性悖论，必须要逻辑自洽。 第三，不能与理论和事实相违背。 3、实验证实与证伪 证实： L∧C﹦E∧C﹦L 验证 1）（L1∧C﹦E1）∧（L2∧C﹦E2） （E1～E2）∧E2﹦L1∨L2 2）L∧C﹦E ﹃E﹦（L∧C） 注意 1、验证是一个反复的过程 2、要持分析态度 3、注意验证的相对性与绝对性 第三节 假说与理论 什么样的理论是好理论？放之四海而皆准的理论是好理论吗？ 人需要理论及其体系，就象人需要空气一样 一　科学方法的关键是事实与假说和理论之间的必要张力？ 即大胆假设小心求证 二　假说 1、假说的概念：假说是根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明。 2、假说的特点： 第一，以事实为基础，（表明其科学性） 第二，具有猜想性内容和试探性质。（表明其假定性，也就是对现实的超越性。这种超越除非得到证明，否则科学共同体很难认定。） 三、假说的提出： 理论性假说的主要内容是提示事物内部机理和深层本质，其核心部分是关于事物本质的假定。而这种假定是基于一定事实基础和理论背景提出的，它应该能推出预言或预见以供下一步验证。因此完整的理论性假定应包括以下结构要素：事实基础；本质性假定；预言预见；背景理论（包推理规则）。 例：宇宙大爆炸理论 证据 　（a）理论主张所有恒星都是在温度下降后产生的，因而任何天体的年龄都应比自温度下降至今天这一段时间为短，即应小于200亿年。各种天体年龄的测量证明了这一点。 　（b）观测到河外天体有系统性的谱线红移，而且红移与距离大体成正比。如果用多普勒效应来解释，那么红移就是宇宙膨胀的反映。 　（c）在各种不同天体上，氦丰度相当大，而且大都是30%。用恒星核反应机制不足以说明为什么有如此多的氦。而根据大爆炸理论，早期温度很高，产生氦的效率也很高，则可以说明这一事实。 　（d）根据宇宙膨胀速度以及氦丰度等，可以具体计算宇宙每一历史时期的温度。 宇宙大反弹理论 大反弹理论是是由德国物理学家伯卓瓦发现的。该理论认为，宇宙形其实是不停重复大爆炸和大挤压的过程，也就是说，宇宙是一直不停的收缩和膨胀。因此我们所说的宇宙的起源(也就是大爆炸)可能只是上一次宇宙大挤压造成后果。 宾夕法尼亚大学物理教授 Martin Bojowald 建立的数学模型(1)所演绎的物质在量子状态下系列特征进一步证实了大反弹理论。Martin 教授称大反弹理论可能推翻大爆炸理论，重新解释宇宙的真正起源。 Martin 与同事们通过一种被称为量子引力环(2)的数学建模工具完成了时空的飞跃，对宇宙大爆炸以前的物质存在状态作出了详细的描述。根据大反弹理论，物质波动在空间和时间的尺度上呈反弹式运动，其波长覆盖的范围也会在垂直尺度上产生较大的变化，量子物理学为宇宙形成过程的数学建模增加了几个参数，使演绎结果更加出人意料，科学家认为，在我们现在居住的宇宙形成以前，可能存在一个结构相近的反宇宙，而不是原先设想的绝对虚无状态。反宇宙的坍缩最终引发了大反弹，进而创造了我们现在这个仍然在不断扩张的宇宙。 根据这个模型，在大爆炸开始的一瞬，我们的宇宙体积非常小但并没有小到零，能量极大却不是无穷大，并不是奇点。模型还显示，大爆炸很可能是前一个宇宙的灭亡所触发的。与我们正在加速膨胀的宇宙不同，大爆炸开始之前，宇宙的 前世处于收缩状态。计算表明它并不能收缩成一个没有体积的奇点，因为当温度和压力变得