《自然辩证法概论》教学内容提要(6)

究也要考虑学科理论发展的需要，重视基础研究。基础研究包括各门自然科学的基础研究和应用基础研究。各门自然科学基础研究的选题，要从学科理论发展的需要出发，去研究和发现自然界的新现象和新规律，为正确地认识和成功地改造世界提供根本性的理论依据。自然科学基础研究具有普遍性和公有性的规范，需公开发表自己的研究成果，因此应面向世界，树立参与国际竞争的观点，立足本学科前沿进行选题。应用基础研究是指有一定应用目的或以技术开发为背景的基础研究，它的选题方向应指向加强生产活动的技术基础，弄清技术机理。例如，要从生产中的材料、加工工艺、工艺装备、技术精密组合能力、技术监测等问题中提炼出基础性的研究课题来。对我国来说，有了应用基础研究的开展，才能消化吸收国外先进技术，真正为我所有、为我所用，从而建立起自己的技术基础。

（2）创造性原则。这是指选出的课题应是前人没有解决或没有完全解决的疑难问题，并预期能从中产生创造性的科学技术成果。

创造性的含义是多方面的，它的主要表现有：①概念和理论上的创新，如拉瓦锡（A.L.Lavoisier）用“氧化”的概念代替了“燃素”的概念，爱因斯坦（A.Einstein）的相对论突破了牛顿理论；②方法上的创新，如巴斯德（L.Pasteur）设计了曲颈瓶试验证明了生命不能自然发生的问题，斐索（A.P.L.Fizeau）改进了测量光速的方法首次解决了在短距离内测量光速的难题；③应用上的创新，如李斯特（J.J.Lister）运用了巴斯德关于微生物的发现提出了手术中的消毒措施，挽救了许多病人的生命。

科学研究应有创造性，对于那些有可能导致新理论、新概念、新方法、新应用出现的课题，应该成为优先被选择的课题。当然，在选题阶段，对课题结果的创造性是难于作出精确估计的。因此，创造性原则实质上是要求作到：在选题时熟悉别人已进行过的工作，避免重复劳动；课题论证时恰当估计课题的意义和其中可能包含的创造性成分。科学研究是探索性工作，其本质在于创新。别人已经解决了的问题，或者在现实条件下难以取得创造性进展的课题，不应作为选择的对象。

（3）科学性原则。这是指选出的课题要有一定的科学理论和科学事实作为根据，把课题置于当时的科学技术背景下，并使之成为在科学上可以成立和可以探讨的问题。

一般来说，明显与已确证的科学理论相违背的题目不应作为选择对象，除非确已发现了与该理论相矛盾的事实并把这种矛盾作为科研课题。如果毫无根据地把推翻或改变已确证的理论作为研究项目，那就失去了起码的科学性。与此相应，毫无事实根据的题目也不应作为选择对象，除非确有把握在研究过程中可以获取有关事实。如果既无已有事实作根据，又无获得相关事实的理论和实践上的把握，那就会使选题失去科学性。

当然，选题毕竟是科学研究的开端。科学工作者在开始时所依据的事实是不完全的，也可能存在错误；理论也受着一定条件的限制，会随着科学实践的发展而不断更新。因此科研选题既要尊重所依据的科学理论和科学事实，同时还要随着基础事实和背景理论的改变而对选择的题目进行调整。这正是坚持科学性原则所必须的。

（4）可行性原则。这是指选择的课题应与自己的主、客观条件相适应，即根据已经具备的或经过努力可以具备的条件进行选题。

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符合需要的有创造性和科学性的题目并非都是可行的题目。如果主观条件或客观条件不具备，无论多么诱人的题目也难以取得预期的成果。有些课题目前还缺乏解决的条件，而这些条件又是在短期内难以创设的，即应视为尚不具备可行性的课题。如果这类课题非常重要，并且这类课题的解决需要长时期的努力，也可以将它分解为一系列子课题，从中选择某些相对来说具有较大可行性的子课题进行工作。但要对这类课题的难度作充分的估计。

4．课题构思：“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外” （1） 明确核心内容，拟定总体设想，抓住问题关键，确定需要研究的未知因素，

提出探知未知因素的主要方法。进而规划整个研究的总体构思和研究的阶段目标步骤。

（2） 确定研究手段，构思实验方法和装置（对于理论性课题，要确定采用的数

学工具，拟出体现研究对象本质特征的数学模型，对于实验性课题，要在对实验对象分析的基础上，构思出实验原理，设计或决定实验装置，选定能具有体现实验对象典型性或代表性的实验材料-例如：孟德尔实验采用豌豆，摩尔根实验用果蝇；吴健雄实验采用钴60，等等。还要确定实验类型-析因、对照、模拟、）

（3） 设想研究过程，预期研究成果。 （4） 程序框图：

理论研究：理论目标?情报资料?总体设想?理论分析?提出假说?逻辑证明?

定理/预见?科学论文 （观察与实验检验）

实验研究：实验目标?情报资料?总体设想?实验原理?装置设计?实验观测?

/数据定理/预见?实验报告/科学论文 （观察与实验检验）

技术研究：技术目标?情报资料?总体设想?技术原理?结构设计?试验测试?

技术分析?技术样品/图纸资料/报告论文 （技术鉴定/推广运用）

意义：课题的形成与构思，可以反映出主持人是否高明干练、训练有素，这绝非纸上谈兵之辈所能为之，因此必须精通各种研究方法，并且不断从各方面进行修养提高辨证思维能力和科学才干。伟大的化学家门捷列夫在《化学原理》一书中曾深刻指出：“对事物进行科学研究有两个基本的或最终的目的：预见和效益。” 有预见，才能为未来的科学发展指明方向和道路；有效益，才能使研究成果造福人类。

实例：宇称（奇偶性）守恒定律是怎样被推翻的？（“τ-θ” 之谜：k介子的衰变方式虽然并没有违反能量守恒定律之禁，动量守恒和自旋守恒对这种衰变也无可非议，但是违反了宇称守恒之禁。长期以来，宇称守恒像能量守恒一样被认为是自然界的基本性质。到了1954年，随着粒子物理学的发展，出现了一个令人不解的疑难：早已发现的k介子中，有一种衰变为2个π介子，称为θ介子具有偶宇称，另一种衰变为3个π介子，称为τ介子具有奇宇称。问题在于：这两种介子除了宇称不同之外，其他一切性质-质量、电荷、稳定性等，都完全相同。科学问题的核心内容和关键症结：或承认τ和θ是同一种粒子按两种不同的方式衰变?弱相互作用下宇称守恒定律不能成立，或确证τ和θ真是宇称不同的两种粒子?与宇称守恒定律无关。杨振宁-李政道设计：（1）检查宇称概念?通过文献资料寻找能够确证弱相互作用下宇称守恒的实验事实?（2））构思检验能够确证弱相互作用下宇称不守恒的科学假说?（3）借助数学物理手段，精确描述弱相互作用下粒子发生变化的波动性和空间状态，从而给新的假说以逻辑证明。?

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（4）根据理论分析，推导出可供实验观察验证的基本原理，?（5）构思出实验观察的基本原理，为确证新假说导出的科学预言提供一种可实现的可能性。 5．课题论证评价：实例：阿波罗登月计划的三套方案 （1）“直接登月法”（2）“地球轨道会合法”（3）“月球轨道会合法”

三、获取科学事实

科学事实：经过科学整理和鉴定确证的经验事实。

（1） 科学事实应该是对个别存在的陈述。（如，铀具有放射性。） （2） 科学事实应该可以复核和重现。 （3） 科学事实应该比较精确、系统。

（4） 科学事实是形成新概念和新理论的基础。

科学事实是对科学假说和科学理论进行评价的基本手段。

2.2通过科学思维收集经验证据

接下来科学家要收集解决科学问题的相关信息也就是证据。获取证据的过程也是科学家应用科学思维的开端。

科学研究活动需要的是经验证据。经验证据是指个体通过自身或者借助仪器能够眼见、耳闻、手触、鼻嗅、舌尝的东西，也就是易于感知的、能够共享的东西。虽然这里的经验只是个体经验，但经验证据之所以重要是因为当某一个人宣称有此证据后它是可重复的、其它的人也可以感知的。

经验证据区别于日常生活中经常遇到的其他证据，如传闻证据、证言证据、现场证据、启发性证据、神灵证据、情感证据。传闻证据是从道听途说的东西，因难以确定消息来源而不可靠。证言证据（目击证人的叙述）和现场证据（通过现场工具、动机和时机分析得出的信息）是法庭判案时经常采用的，但它们经常也是靠不住的。启发性证据是某个人认为自己受到某种超自然的力量暗示启发后而表达出来的言辞，神灵证据是指某些人认为的由鬼怪、精灵、超正常的和超自然的实体展示的信息，它们因为不能为别人觉察且不可重复而更不可靠；情感证据是来自于个人的主观感受，虽然可重复但只为一个人独有，也不可靠。科学家在收集证据时必须把这类证据立即排斥在科学大门之外。

最接近经验证据的是权威证据。权威证据是权威代言者（权威人物、论文著作、专利公告、媒体广告等）告知的信息。任何一个人获得知识都离不开权威证据，一是因为我们生活在权威证据包围的环境之中，比如一个人从小到大逐渐接受家长、老师和教授的教育；二是人类社会经验表明依靠权威是自然选择的必然结果；三是接受权威证据是个人获得知识最快、最有效的办法。

一个科学问题的经验证据有两个来源，一是科学家自己进行的科学观测和科学实验。科学观测是借助感官和仪器而进行的一种有目的、有计划、有选择性的感知活动；科学实验就是运用实验工具，通过人为控制、干预或模拟自然现象而进行的一种科学研究活动。这些科学观察和科学实验必须是可以重复进行的，得到的经验证据是能够被验证的。二是来自于权威证据。只有那些在科学家认可的书刊（即专业刊物、专业书籍）上得到正式发表的科学原理、模型、公式、图形、数据等权威证据才有可能被认为是经验证据。

科学家获得这些经验证据能否成为这个科学问题的有效和可靠的经验证据，需要用理性思维和怀疑态度进行判断。理性思维是严格遵守逻辑规则、采用归纳与演绎、分析与综合等方法进行的推理活动。这里需要把理性思维与非理性思维做一个比较。理性思维是需要经过严格的训练和学习才能获得的，而非理性思维是天生的；理性思维通常是一个困难和漫长的

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过程；非理性思维则突发的、短暂的、冲动的、容易的；理性思维需要与人的愿望、意志作斗争，对很多人来说是痛苦的；非理性思维随从人的愿望、意志，给人以愉悦的感觉；理性思维的结果是人们难于直接感知而不愿很快接受的，非理性思维的结果是人们能直接感知因而容易接受的。怀疑态度则促使科学家时常对经验证据进行先行的检验，不受经验数据的自我欺骗和被动欺骗。例如，你自己掌握的和从别处收集来的经验数据是否完备可靠；观测与实验获得的数据是有多大的误差等。

1、观察（自然观察与实验观察）：

自然观察一般是指在自然发生的情况下对研究对象的感知过程。它不仅是接收信息的过程，而且是对信息进行初加工的过程。在人为控制对象变化的条件下进行的观察是实验观察。

（2） 观察分为：日常的随机观察与科学观察 （3） 质的观察与量的观察（测量），直接观察与间接观察。

1.科学观察的历史发展：直接观察和间接观察

科学认识，就整体来看，总是从感性直观开始的，感性直观首先就是观察。

科学观察是人们为了认识事物的本质和规律，通过感官或同时借助一定的科学仪器，有目的、有计划地去考察自然现象的活动。它是人们获得感性经验的重要手段。

观察的方法是随着实践的发展而发展的。在古代，由于生产和科学技术水平的限制，人们对外界现象的观察，一般是凭借自身的感觉器官直接进行的，即人的感觉器官直接作用于观察对象，获取关于观察对象的各种信息。这种直接观察有它的优点，它能对所研究的事物进行直接的作用，因而可以免除因中间环节（仪器观测）所造成对观察对象认识的错误。但由于感官受到了本身生理条件的限制，其作用范围有一定的限度，因而也就限制了直接观察的运用范围。例如，人的眼晴看不到紫外线、红外线、Ｘ射线等；人的耳朵不能听到超声波，只能听音频在20-20000次振动范围内的声波；人的嗅觉和舌的味觉的灵敏度、也都有一定的界限。这种局限性使人们在观察中不能进行精确的测量，难以及时、准确地记录客观的自然现象。

为了克服感官的局限性，随着生产和科学技术的发展，人们在观察者和观察对象之间引进了一个中介物。这个中介物就是仪器。这样，直接观察就发展成了通过仪器作中介的间接观察。这种仪器随着技术进步日益先进。仪器观察的发展，日益克服人的感官的生理局限性，大大地扩大了人的观察范围，使人的感官不能直接观察的对象转化为可以观察的对象，同时，仪器观察在一定程度上排除了感觉的错觉和主观因素的干扰，仪器的不断改进和更新，更能提供比较可靠的计量标准和准确的记录手段，使人们在观察中获得的感性认识更加客观化、精确化、准确化。所以，仪器观察具有直接观察不可比拟的优点。但仪器观察也不是完美无缺的，它也有一定的局限性。例如，观测水平在很大程度上取决于仪器的精度水平，同时仪器的误差会导致错误的观察结果等。更主要的是，它不如直接观察对所研究的事物和感觉那样直接。因此，我们决不能迷信仪器、依赖仪器，因为有了仪器观察而就忽视了直接观察的作用，而应该两者互相配合运用。

随着现代科学技术的发展，直接观察也发展到了一个新的水平。例如，古代人们只能用

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肉眼观察月球，自伽利略（Galileo）发明望远镜以来，进入了运用仪器的间接观察，而今人们为克服间接观察的局限性，利用现代科学技术的成就，乘上宇宙飞船到月球，又回到了直接观察。这是观察方法上的否定之否定的回归。现代的科学观察是在发展了的科学技术基础上的直接观察和间接观察的统一。

2.观察同理论的关系：观察渗透理论

关于观察同理论的关系，现代的观点同传统的观点有着明显的不同。传统的观点认为：理论依赖于观察，而观察则是独立于理论之外，不依赖理论。这种观点不能解释现代的许多观察事实。现代的观点认为：不存在所谓纯粹的中性观察，提出“观察渗透理论”的新见解。从科学研究的实际进程看，应该说，后一种观点是合理的。

观察之所以渗透理论，首先是因为观察不仅是接受信息的过程，同时也是加工信息的过程。人在观察过程中必然对外界的信息进行挑选、加工和翻译。这就与人的理论知识背景有关。不同的知识背景、不同的理论指导、甚至不同的生活经验，对同一事物会得出不同的观察陈述。例如，医生和普通人看同一张病人的肺部X光照片，结果将大不相同。那些重要的作为病理证据的阴影、线条，可能丝毫不被未曾受过训练的普通人所察觉，而医生有目的的寻找的正是这些材料，并且可以在其理论框架内予以解释。

其次，观察之所以渗透理论还因为观察一般总要借助于一定的工具（仪器），而观察工具是理论的物化。我们在科学研究中所运用的每一台仪器，都是以某种或某些理论假说（假设）为基础来进行设计的。例如温度计的设计有赖于对温度高低同测温质体积变化关系的认识。并且，对于仪器中所反映的物理量的性质的认识，也受制于假说或理论的进步。在1756年英国科学家布莱克区分温度和热量两个概念以前，人们就始终不知道通过温度计所测得的物理量究竟是温度还是热量。可见，测量仪器并不是一种单纯的自然物，它紧紧地依赖于一定的科学假说或理论。

最后，观察之所以渗透着理论，还因为观察陈述是用科学语言表述出来的（通过语言，来自客体的信息被编码记载下来），而科学语言总与特定的科学理论联系着。当使用语言时，理论的框架也就出现了。比如，当用波长为7000埃这个术语来表示红光时，就暗含着光谱、波长、光学测量仪、实数集??等一系列概念所构成的理论框架。进行科学观察的人正是带着这类理论框架去进行观察的。

由此可见，理论在观察中既起着“定向”作用，引导观察者有选择地接收外界信息；又起着“加工改造”作用，帮助观察者理解观察到的究竟是什么。这也正如爱因斯坦（A.Einstein）所说的：“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”。

应该明确，对观察渗透理论这一命题，不能作唯心主义的解释。我们认为观察渗透理论，并不能否认观察的对象独立于主体而存在，我们的知觉经验来源于自然对象，是对象的能动反映，并不能否认知觉经验是感性认识，是由对象和我们感官的关系所给予的。我们重视观察渗透理论与强调观察实验对科学认识的形成和发展起基础性作用，在本质上是一致的。

3.关于观察的客观性

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