1、自然辩证法教案 第四章 科学的本质和科学知识的构成第二编 科学观与科学方法论人类是通过科学来认识自然界的，本编依据自然观、认识论和方法论相一致的原理，围绕科学理论的形成与发展，以科学问题为起点，研究通过观察和实验获取科学事实的经验方法，研究经由科学抽象、运用各种科学思维形式建立假说和检验假说的方法，在此基础上进一步探讨科学理论发展的多元模式和创造性思维的激发机制。第四章 科学的本质和科学知识的构成从认识史上看，把科学作为独立的研究对象，是在科学从包罗万象的自然哲学中分化出来，并建立了以实验为基础的理论体系之后。本章以科学的整体为研究对象，阐述科学的本质、科学知识的构成、科学的价值，这是马克思主
2、义科学观的重要组成部分。第一节 科学的本质一、科学的涵义及性质1科学的涵义马克思主义对科学的本质做出以下深刻的论述：其一，科学和工业是“人对自然界的理论关系和实践关系”。其二，科学是一种社会的、精神生产领域的劳动。 其三，科学是生产力。 其四，科学既是观念的财富又是实际的财富。随着科学日益渗透到社会的各个方面，科学已经成长为社会的一项极为重要的事业，人们从各种不同的角度对科学与社会、科学与文化、科学与方法论的关系进行深入的探讨，形成了以下几种观点：其一，科学是一种社会建制。其二，科学是一种文化。其三，科学是一种方法。综上所述，现代科学是由多种基本要素组成的复杂整体，只有把有关科学的各种涵义当做
3、一个具有内在联系的系统来把握，揭示各种涵义之间的联系，才能全面地、综合地认识科学的本质。贝尔纳把现代科学的主要特征概括为六个方面：一种建制；一种方法；一种积累的知识传统；一种维持或发展生产的主要因素；构成我们的各种信仰和对宇宙和人类的各种态度的力量之一；与社会有种种相互关系。 2科学作为社会意识形式的性质 自然科学是研究自然界物质的形态、结构、性质和运动规律的科学。它的目的在于认识自然规律，为人类正确改造自然开辟道路。一般而言把现代自然科学分为基础理论科学、技术科学和应用科学三大类。自然科学作为知识体系，具有区别于其他社会意识形式的重大特点。 (1)科学是知识形态的生产力 (2)科学是特殊的社
4、会意识形式二、科学的本质属性科学作为一种认识活动，有其特殊的认识手段(科学仪器、实验室设备)和认识方法(观察方法、实验方法、假设一演绎方法)；科学作为认识成果，有其特殊表现形式即由基本概念、基本定律以及通过演绎推理得到的结论这三部分构成的理论体系。从认识论和方法论方面看，科学具有如下的本质属性： 1客观真理性 2可检验性 3系统性 4主体际性 三、关于科学划界的标准科学划界问题是科学哲学的重要论题。科学划界问题指区分科学与伪科学及其他非科学的界限问题。逻辑经验主义认为有意义的命题才是科学的命题，否则便是非科学的命题。批判理性主义者波普尔认为科学的理论或命题具有普遍性，不可能被经验证实，而只能被
5、经验证伪，因为经验总是个别的，所以他主张，可被证伪的理论或命题才是科学的，否则是非科学的。科学哲学中的历史主义学派认为科学是一种社会事业，它与社会的其他精神活动形式存在着多方面的联系和相互作用，因此科学与非科学之间并不存在绝对分明的界限。与逻辑经验主义、批判理性主义和以库恩为代表的历史主义的一元科学划界标准不同。邦格(MBunse)提出了多元划界标准。他给出科学知识领域的12个条件，任何不能满足这12个条件的知识领域都是非科学；任何一个本身不是科学却自称为科学的知识领域都可称为伪科学。 总之，不同时代、不同学派在科学划界问题上的认识是不断深化的从绝对标准到相对标准、从一元标准到多元标准、从静态
6、标准到动态标准，无不标志着划分科学与非科学，伪科学这项事业的进步。第二节 科学知识的构成 科学认识是人对自然界的反映，科学认识过程“是一系列的抽象过程，即概念、规律等等的构成、形成过程，这些概念和规律等等有条件地近似地把握永恒运动着的自然界的普遍规律性。”科学认识过程的成果是科学事实、科学定律、科学假说以及由逻辑推理和实验检验而建立起来的科学理论。科学知识主要就是由上述这些要素构成的。一、科学事实 1科学事实及其类型 科学事实是科学认识主体关于客观存在的、个别的事物(事件、现象、过程、关系等)的真实描述或判断，其逻辑形式是单称命题。科学事实一般分为两类：事实，指客体与仪器之间相互作用结果的描述
7、。例如，观测仪器上所记录和显示的数字、图像等。事实，是对观察实验所得到的结果的陈述和判断。被观察与实验证明了的理论结论，被称为理论事实，有时也被人们称为事实。可见，科学事实不仅具有经验的性质，而且还有理论的性质，其内容可以通过判断和推理等逻辑证明用抽象的方法获得。例如，光速、万有引力等科学事实，起初都不是经过观察、实验等经验方法获得的。 客观事实除科学事实以外，还包括日常生活事实和生产事实等经验事实。 2科学事实的特点及作用科学事实作为科学对个别事物的认识，有其自身的规定性和特点。其一，科学事实具有可重复性。其二，科学事实渗透理论。其三，科学事实应该是比较系统的。其四，科学事实具有相对独立性。
8、科学事实有极其重要的作用。首先，科学事实是形成科学概念、科学定律、科学假说，建立科学理论的基础。其次，科学事实是确证或反驳科学假说和科学理论的基本依据，是推进科学进步的动力之一。二、科学定律 1科学定律及其特征 科学定律是反映自然界事物、现象之间的必然性关系的科学命题。科学定律的特征主要表现在以下几个方面：其一，科学定律是绝对真理和相对真理的统一。其二，科学定律具有简明性特征。 2、科学定律的作用科学定律在科学知识构成中发挥着重要作用。其一，科学定律揭示了事物的本质或规律。科学定律是在观察和实验的基础上，借助抽象思维对科学事实进行由表及里、由此及彼、去粗取精、去伪存真的加工制作的结果。其二，科
9、学定律有助于科学概念和科学理论的形成。其三，科学定律是科学解释和预测的有效工具。三、科学假说 1科学假说及其特点 科学假说是根据已有的科学知识和新的科学事实，对所研究的问题作出的猜测性说明和尝试性解答。科学假说是自然科学理论思维的一种重要形式。构成假说的基本要素通常包括：事实基础，背景理论，对现象、规律的猜测，推导出的预言和预见。科学假说有以下基本特点：其一，科学性与猜测性的统一。其二，抽象性与形象性的统一。其三，多样性与易变性的统一。 2科学假说的作用假说的作用主要表现在以下几个方面：其一，科学假说是形成和发展科学理论的必经途径。其二，假说是发挥思维能动性的有效方式。其三，不同假说的争论有利
10、于科学的发展。 四、科学理论1科学理论及其构成科学理论是系统化的科学知识，是关于客观事物的本质及其规律性的相对正确的认识，是经过逻辑论证和实践检验并由一系列概念、判断和推理表达出来的知识体系。2科学理论的特征科学理论的基本特征主要有以下几个方面：其一，客观真理性。其二，全面系统性。其三，逻辑完备性。其四，科学预见性。 科学事实、科学定律、科学假说、科学理论是构成一个完整的科学知识体系不可缺少的组成部分，是不可分割地联系在一起的。它们之间的辩证关系表现在以下几个方面：其一，科学事实是科学知识体系的出发点和归宿。 其二，科学定律是构成科学理论的基础。 其三，科学假说是科学理论的过渡形式。 其四，科
11、学理论是科学成果的系统体现。第三节 科学价值价值观是马克思主义哲学的重要组成部分，应用马克思主义的价值观研究科学的价值，是科学观的一个重要问题。一、科学价值1价值与科学价值 2科学的内在价值 3科学的社会价值 4西方的科学价值观 (1)科学价值中立说 (2)科学负荷价值说二、科学精神 科学精神是指从科学研究的过程和成果中所显示出来的科学本身所独有的一种精神气质，以及与之相应的科学思想、科学方法。它是科学价值的核心。 科学精神的涵义是历史地演变的，不同的价值观就会有不同的有关科学精神的界定。科学精神有广泛而深刻的涵义，主要包括以下几个方面：其一，求真务实精神。 其二，有条理的怀疑精神。 其三，开
12、拓创新精神。 全面建设小康社会，要求不断发展科学技术，为此，必须大力弘扬科学精神，鼓励创新。因为科学精神的实质就是实事求是、不断创新、与时俱进。坚持科学精神，坚持实践基础上的理论创新，以此来推动制度创新、科技创新、文化创新以及其他各方面的创新，这将对熔铸中华民族的生命力、创造力和凝聚力有着无法估量的意义。第四章 科学的本质与科学认识过程教学要求了解科学的本质特征，科学的组成要素，掌握科学和非科学、伪科学的分界标准；正确认识科学的价值。一、科学的含义关于科学的概念，历史上存在许多不同的看法，不下几十种，至今仍没有一个完全统一的定义，归纳起来大致有如下几种观点：第一，科学就是知识，是对事物的正确判
13、断。科学一词，从词源上看，来源于中世纪拉丁文“Scientia ”。英文的“science 。”，德文的 Wissenschaft ，法文中的“Scientia ”等都是由此衍生出来的，它的本意就是“知道”和“知识”的意思。这可以看成是人类对于科学这一概念的最朴素的理解和最原始的定义。 第二，科学是关于自然、社会和思维及其规律的知识体系。这 367 一定义强调了科学是一种系统化的知识，即由种种知识单元，通过内在的有机联系而结成的知识之网，由此而区别于零散的知识和日常经验判断。这一理解比前一种理解明显地前进了一大步，但仍是将科学作为一种静态的知识成果来定义的。 第三，科学是对现实世界的不断深入认
14、识的过程，是一种持续不断的认识活动。这种认识活动以寻求新的知识为目的，既是社会实践活动的一种形式，又具有精神活动的特征。这里是将科学作为一种认识活动和认识行为来定义的。中国在近代引进“科学”一词时，将其翻译为“格物致知”，就包含了科学是一种通过实践寻求新知的意思，是将科学作为一种认识活动来理解的。 第四，科学是一种方法，是人类认识和改造现实世界的手段和武器。这一概括强调了科学在认识和改造客观世界中的作用。由于科学可以向人们提供正确的自然概念、社会观念和思维方式，所以它极大地强化了人类认识世界继而改造世界的能动性，是一重巨大的精神力量和有力的手段。 第五，科学是一种社会建制。近现代以来的科学发展
15、日益表明：科学已不再像近代以前那样只是少数人分别孤立地从事某些研究活动，而是越来越成为众多的人组织起来共同从事的社会事业。科学已成为一种社会职业，成为社会组织结构中的一个相对独立的组成部分，成为社会大系统中的一个重要的子系统。除了上述各种观点之外，科学还常常被理解为一种积累的知识系统、一种生产要素、一种社会文化现象等等。这些不同的概括各自从不同角度揭示了科学的本质内涵，也反映了人类对于科学这一概念的认识有一个不断深化的历史过程。例如，关于科学作为一种社会建制和生产要素的观点等，只是到了近现代社会才可能有的概括。 从上面的讨论可知，要想给科学下一个全面而严格的定义是很困难的，贝尔纳甚至认为不能给
16、科学下定义，而只能从不同侧面去理解和认识科学的含义。何况科学还在继续发展着，人们关于科368学的认识还将不断深化，还将有新的内涵不断被揭示出来，对科学的本质的探讨不可能一劳永逸。 不过，我们通常在说到科学时，主要是把科学作为一种认识成果和认识活动来理解的。据此，我们可以对科学作如下定义：科学是通过特殊的社会创造活动而形成的关于自然、社会和思维及其规律的知识体系，是知识体系和知识的社会创造过程的统一。 理解了什么是科学之后，自然科学也就不难理解了。自然科学是科学中的重要组成部分，二者的关系是包含与从属的关系，其基本差别在于研究对象的范围不同。科学的研究对象是自然、社会和思维现象及其规律性，而自然
17、科学的研究对象只是自然事物及其规律性。 参照对科学的定义，我们可以对自然科学作如下定义：自然科学是通过特殊的社会实践活动而形成的关于自然事物及其规律的知识体系，是自然知识体系与自然知识的社会创造过程的统一。 同样地，对自然科学所作的上述概括，也只能是一个粗略的定义，全面理解自然科学的本质含义，也应从前述各种角度综合把握，不能仅从单一的角度和片面地去理解。 科学概念一、 科学概念的基本性质所谓概念，是反映事物本质属性的思维形式。毛泽东说：“概念这种东西已经不是事物的现象，不是事物的各个片面，不是它们的外部联系，而是抓着了事物的本质，事物的全体，事物的内部联系了。” 在科学研究中，只有形成了科学概
18、念，才能最终把握事物的本质和规律。概念、判断和推理，是理性认识的三种基本形式。抽象理论思维的过程就是运用概念进行判断和推理的过程。其中，概念是思维的基本单位，也是最基本的思维形式。只有形成了一定的 马克思恩格斯选集 第2 卷，北京：人民出版社，1972 年第1 版，第103 页。普朗克： 从现代物理学看宇宙 ，北京：商务印书馆，1959 年版，第21 页。 毛泽东选集 四卷本，北京：人民出版社，1964 年第1 版，第262 页。299 基本概念，才能进行判断和推理。而概念的形成又是认识过程中的一次飞跃，它标志着人们的认识已经从感性认识阶段深入到了理性认识的新阶段。 列宁说：“自然科学的成果是
19、概念”。的确，科学认识的成果都要通过各种概念来总结和概括，各门科学也都有自己独特的科学概念；数学中有函数、极限、微分、积分；物理学中有质量、动量；磁场、量子；化学中有元素、原子、化合、分解；生物学中有物种、细胞、基因、遗传等等概念。每一门科学中的定理、定律都是用有关科学概念总结出来的。科学理论的完整体系也是由概念、判断、推理和结论所构成，判断、推理和结论都要在概念的基础上才能展开。概念作为认识的定阶段的总结以压缩的形式表现了大量的知识，是帮助我们认识和掌握自然现象之网的网上的纽结。概念是科学实践发展的产物，科学概念是在科学实践中逐步形成和发展起来的，概念的内涵是否正确、外延是否恰当，都要由科学
20、的实践来检验。随着实践的不断发展，概念的内涵和外延也在不断发生变化。原子这一概念早在古代就提出来了。二千多年前，古希腊的思想家们认为物质是由原子构成的，原子是不可分割、不能破坏的，是物质的最小单位，但我们今天的原子概念，其内涵与古代相比已经有了极大的差别。又比如，过去在物理学上一直认为物质的“聚集态”有三种：固态、液态和气态。但后来又发现了物质的第四态“等离子态”，以及物质的第五态“中子态”。这样，物质“聚集态”概念的外延也必须随之扩展。总之，自然科学的概念，是随着科学实践的深入发展而不断地得到补充和修正的。科学发展的历史，就是科学概念的产生和发展的历史。科学概念不仅是实践发展的产物，同时也是
21、抽象理论思维的结果：科学概念要经过反复的科学抽象才能逐步形成。思维在反映客观事物的时候，只有经过科学抽象，抛开次要的或非本质的属性，暂时割断事物的某些联系，才能概描列宁，哲学笔记，北京：人民出版社，1960年第2版，第290页300出其本质属性，从而形成关于某类事物的普遍概念。作为科学抽象的结果，概念在形式上是抽象的、主观的，但是在内容上却是具体的、客观的。以物理学中“熵”的概念为例，这是从热运动中抽取、概括出来的一个概念，虽然形式上非常抽象，但却深刻地反映了某些物质的系统状态。在热力学中，它是用以说明热学过程不可逆性的一个物理丝。热力学第二定律告诉我们，一个孤立系统的热运动总是自发地朝着从高
22、温到低温、从不平衡到平衡的方向变化的。克劳修斯引进了熵的概念来反映热运动的这种不可逆性，提出了熵的增加原理。所以，倘是一个反映热运动变化过程和方向的物理量。而从分子运动论的观点来看，一个系统的热运动又是跟它的无序程度有关的。在没有外界条件的干预下，一个系统总是自发地从有序向无序发展，在这个过程中，系统的熵既然增加了，那么熵的这种变化也就可以作为系统无序状态的服度。“熵”的概念如此丰富而深刻的含义，说明了科学概念是抽象和具体的统一，概念的抽象程度越高，它的适用范围就越广，就越带有普遍性。因此，在进行科学研究的理性思维阶段，我们应当高度重视科学概念的创立和运用。二、科学概念在科学研究中的重要作用在
23、自然科学中，科学概念的作用，大体可以归纳为以下几个方面：（一）将长期混淆不清的概念区分开来，可以使科学得到迅速的发展例如，自从亚里士多德开始，人们一直没有区分出速度和加速度的概念，认为作用于物体的力越大，物体的速度越大，作用力一旦撤除，运动着的物体便会立刻静止。一千多年以后，伽利略提出了加速度的概念，对速度和加速度作出了科学定义，才将二者明确地区分开来。加速度概念的建立为动力学的发展奠定了基础。其他如重量和质量概念的区分、热量和温度概念的区分，以及生物学 301 中变异和突变概念的区分等等，在科学理论的发展上都起了一定的促进作用。 (二) 用正确的概念代替错误的概念，可以促进科学研究的深入发展
24、 在对燃烧现象的认识上，德国医学和化学家施塔尔曾提出燃素的概念。他认为燃素是一切可燃物体的根本要素，燃烧过程就是燃素从可燃物体中逸出的过程。这一错误的概念，一直阻碍着人们对于燃烧过程本质的认识，也阻碍了人们对于新发现事物的认识；由于燃素概念的束缚，普利斯特列和舍勒在实验中已经析出了氧气，但当时人们不知道他们所析出的是什么。后来，拉瓦锡在实验的基础上根据同样的实验事实却提出了“氧化”的概念。他指出，实验中所析出的这种新气体是一种新的化学元素，在燃烧的时候，并不是神秘的燃素从燃烧物体中分离出来，而是这种新元素与燃烧物体相化合。氧化概念的提出，为化学的迅速发展扫除了障碍。在物理学中，关于热的正确概念
25、代替了“热素”的错误概念，也有类似情形。 ， (三) 在新的事实面前引入新概念，可以使理论获得重大进展 、 在电磁学上，人们曾发现对非封闭电路，在非恒定过程中所得到的一些结果，同基尔霍夫第一定律及安培环路定律都相矛盾。麦克斯韦接受了法拉第的思想，对电磁现象进行了系统分析以后，认为问题在于人们对电流的理解太狭窄了，原有的电流概念只限于传导电流。麦克斯韦打破了这一狭窄概念的局限，他引入了“位移电流”概念，即由于变化的电场而引起的电流的新概念。他认为，总电流既包括传导电流又包括位移电流，两者又都可以产生磁场。实验结果证实了麦克斯韦的看法。位移电流概念的提出导致了著名的麦克斯韦方程的建立。其他如“量子
26、”、“基因”等概念的引入，对于科学理论的发展所起的重要作用更是不言而喻的了。302（四）一个科学概念被移植渗透到另一学科，已经成为促进科学发展的有效手段例如，量子力学的概念渗透、移植到化学中，人们阐明了氢分子化学键的本质，并进一步考虑了多原子的分子结构，建立了量子化学。而量子力学的概念渗透、移植到生物学中，人们得以用微观物质运动的规律去研究生物大分子的结构和功能，从而开辟了量子生物学的新领域。现代自然科学发展的一个重要特点就是各门科学之间的相互交叉渗透，概念的移植从一个侧面反映了科学交叉对于科学发展的重要意义。（五）创立一个新的朴学概念，能够指导人们的实践，有时还能导致科学技术上的重大突破 爱
27、因斯坦在运用统计平衡的观点研究黑体辐射时提出，自然界存在着两种不同的发光方式一自发辐射和受激辐射。“受激辐射”概念的提出，后来导致了激光器的发明。现在激光已广泛地应用于各个技术领域，成为20 世纪的重大发明之一，而这都归功于“受激辐射”这一概念的提出，由此可见，提出一个有创见的科学概念，对于科学的发展，特别是对于科学理论的建立，具有十分重要的意义。一个科学理论如果没有几个基本概念作为它的逻辑出发点，就无法独立存在；而一个新理论的产生，也必须有若干区别于其他理论的新概念作为它的先导。然而，要能够摈弃错误的概念，建立正确的概念，或补充修正以往不够明确的概念，就不仅需要在观察、实验的基础上掌握大量的
28、事实材料，而且需要有科学的鉴别能力和革新精神，并善于运用辩证思维对大量的感性材料进行科学的抽象。这就涉及到科学抽象的种种具体的操作方法，以下的章节我们就详细讨论其中若干重要的方法。一、科学的本质科学知识与其他知识的本质区别，回答“什么是科学”，这一问题属于科学哲学。20世纪20年代以来，在科学划界的问题上大致形成以下四种观点，即：逻辑经验主义的观点、批判理性主义的观点、科学历史主义的观点与科学实在论的多元观点。辩证唯物主义认为，实验检验是科学划界标准，可检验性是科学区别于非科学、伪科学的根本标志。科学知识在认识论和方法论方面的主要特征是：1.可检验性。科学知识是在观察与实验的基础上形成的对客观
29、世界的正确反映，它的内容与客观存在的过程或现象相联系，它的具体命题在可控条件下可以重复接受实验的检验，具有可检验性。在科学知识中不承认任何超自然的、神秘的东西。2.系统性。科学知识是根据基本概念与基本定律，用逻辑的方法整理出来的反映事物内在联系的知识体系。它力求做到完全地反映客观事物，把握事物的一切方面，虽然不会完全做到这一点，但必须有全面性、系统性的要求，以防止片面性和僵化。零散的知识堆集在一起不能成为科学。3.主体际性。科学知识具有客观真理性，它的基本概念反映事物固有的本质属性；基本定律反映客观事物之间的内在联系，因而科学知识是客观的、普遍的，能被不同认识主体所重复所理解，能接受不同认识主
30、体用实验进行检验，并在他们之间进行讨论、交流。这就是主体际性。它是科学发现获得社会承认的基本条件。二、科学认识的过程科学知识是经过实验检验的、对于自然现象、自然现象之间的关系以及自然现象的原因的正确反映。科学认识的过程是：获取经验事实；提出科学概念、科学定律或科学假说；进行逻辑推理，形成科学理论。1.科学事实是人们通过观察、实验所获得的经验事实，是经实践检验被证明为正确反映客观事实的真实描述和判断。科学事实一般分为两类：事实，指客体与仪器相互作用结果本身的描述；事实，指对观察实验所得结果的陈述和判断。被观察与实验证明了的理论结论，被称为理论事实，有时也被人们称为事实。科学事实的逻辑形式是单称陈
31、述。科学事实的特点：具有可重复性、系统性和相对独立性，科学事实渗透着理论。2.科学定律是人们对于自然现象之间的必然的、实质性的、不断重复着的关系的认识。定律在自然科学中所表示的是某一类的自然现象之间所具有的一般的、普遍的联系。科学定律以观察和实验结果为基础，具有不以人们意志为转移的客观性。3.科学假说是根据已知的科学事实和科学原理，对未知的自然现象及其规律性所做的一种假定性的推测和说明，是科学理论发展的形式。当新发现的事实不能用原有的理论来说明时，就需要提出假说。提出的假说通过实践检验，被证实或证伪，被修正或被新的假说取代。假说的特点是科学性与假定性、抽象性与形象性、多样性与易变性的统一。4.
32、科学理论是经过实践检验的具有客观真理性的知识体系，是对某种自然现象本质的系统说明，是由科学概念、原理、定律、论证组成的知识体系。科学理论具有真理性、全面性、系统性、逻辑性和预见性。三、科学价值科学价值是科学认识及其成果对人类社会发展的关系，它体现在以下方面：1.科学精神、科学思想和科学方法。这是人们从事社会实践活动中必须具有的。科学精神主要是求真务实精神、有条理的怀疑精神与开拓创新精神；科学思想主要是影响人们世界观的、重大的科学观念；科学方法主要是观察与实验方法、逻辑方法（包括比较、分析与综合、归纳与演绎等），非逻辑方法（直觉、想像、灵感等）。2.物质文明、精神文明。科学对人类社会的影响主要是：推动生产力的
