1、第七章 科學(xué)理論的評(píng)價(jià)和檢驗(yàn),第一節(jié)科學(xué)理論的邏輯評(píng)價(jià),科學(xué)理論的邏輯評(píng)價(jià)：是對(duì)科學(xué)理論的邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)。又稱之為：理性檢驗(yàn)。也是科學(xué)理論的檢驗(yàn)的初級(jí)階段。,一、相容性評(píng)價(jià),目的：考察新理論與公認(rèn)的科學(xué)理論在邏輯上的相容性 基本思路：如果從新理論Q推出公認(rèn)的理論P(yáng)，或從新理論Q推不出與公認(rèn)的理論P(yáng)相矛盾的推論則稱新理論Q與公認(rèn)的理論P(yáng)相容。,相容性評(píng)價(jià)過程中可能出現(xiàn)的不同情況 1、誤解：愛因斯坦相對(duì)論與牛頓經(jīng)典力學(xué) 2、新理論中含有錯(cuò)誤：泡利對(duì)中微子假說的提出：衰變中的能量虧損現(xiàn)象和能量守恒定律的矛盾。 3、舊理論中含有錯(cuò)誤：盧瑟福原子結(jié)構(gòu)的“太陽系”模型及其背景理論經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)在微觀領(lǐng)域有

2、問題,相容性評(píng)價(jià)是科學(xué)家拒斥輕率的理論的重要方法，也是抵制偽科學(xué)的重要手段 永動(dòng)機(jī) 和“水變油”事件,二、自洽性評(píng)價(jià),目的：分析理論內(nèi)部是否自相矛盾 基本思路：一個(gè)理論T，如果不能從它邏輯地推出命題A和非A，那么理論T就沒有矛盾，就是自恰的。反之就不是自恰的。,1、伽利略對(duì)亞里士多德物理學(xué)的反駁： 理論T：物體下落速率與物體重量成正比（落體下落時(shí)間與物體重量成反比）。 命題A：將兩個(gè)速率不同的物體連接在一起其速率在兩個(gè)物體的速率之間（acb）。 命題非A：將兩個(gè)速率不同的物體連接在一起其速率大于兩個(gè)物體速率之和c=a+b。,2、拉瓦錫的氧化說對(duì)化學(xué)燃素說的反駁 理論T：燃素說：燃燒是物體放出一

3、種特殊的化學(xué)元素即燃素的過程。 命題A：木頭燃燒后灰燼比木頭輕燃素有正重量 命題非A：金屬煅燒后灰燼比金屬重燃素有負(fù)重量,三、簡單性評(píng)價(jià),目的：考察理論基礎(chǔ)的邏輯簡單性,1、為什么邏輯簡單性對(duì)科學(xué)理論具有評(píng)價(jià)作用,a、邏輯簡單性的理論包含的信息量較大，因此具有更大的普遍性（廣義相對(duì)論與狹義相對(duì)論）。 b、具有更大的可證偽性 c、是一個(gè)美學(xué)原則（科學(xué)美：統(tǒng)一、和諧、對(duì)稱和簡單） d、在一定程度上表現(xiàn)了科學(xué)理論對(duì)自然界的正確摹寫（“自然規(guī)律的簡單性也是一種客觀事實(shí)”愛因斯坦語）。,2、如何進(jìn)行邏輯簡單性的評(píng)價(jià),a、理論的普遍性：概括程度高，適用范圍廣，解釋的現(xiàn)象多（一一列舉與普遍陳述），科學(xué)追求普

4、遍的理論，就是追求用簡單的原理把握復(fù)雜的世界。 b、理論前提或基本假定是否足夠少 科學(xué)理論體系中形式最完美的是公里化體系 牛頓經(jīng)典力學(xué)：公理：運(yùn)動(dòng)三定律 所規(guī)定的物理概念：均速直線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)變化、作用、反作用、外力等 所解釋的現(xiàn)象與規(guī)律：開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律、伽利略落體運(yùn)動(dòng)、鐘擺運(yùn)動(dòng)以及新的科學(xué)內(nèi)容。 c、論所包含的公式的參數(shù)或者變量是否比較少，這些變量的次數(shù)和方程的級(jí)是否比較低（反映定律的曲線的簡單性）。 數(shù)學(xué)公理體系對(duì)公理選取的要求：相容性、獨(dú)立性和完備性,二、對(duì)應(yīng)規(guī)則與檢驗(yàn)蘊(yùn)涵,對(duì)應(yīng)規(guī)則及其任務(wù) a、對(duì)應(yīng)規(guī)則：將科學(xué)理論中的觀察術(shù)語和理論術(shù)語相互對(duì)應(yīng)起來的操作。 b、對(duì)應(yīng)規(guī)則的任務(wù)：給理論

5、術(shù)語下定義；規(guī)定把理論應(yīng)用于現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)程序，其最終目的是保證理論術(shù)語具有認(rèn)識(shí)意義，為理論術(shù)語提供經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。,檢驗(yàn)蘊(yùn)涵：根據(jù)一定的條件，從全稱命題邏輯上必然地推導(dǎo)出一個(gè)單稱陳述，對(duì)這一單稱陳述進(jìn)行檢驗(yàn)從而間接地檢驗(yàn)全稱命題。由于單稱命題蘊(yùn)涵于全稱命題之中，因此將這樣的條件和相應(yīng)的單稱命題稱之為檢驗(yàn)蘊(yùn)涵。,三、確證,1、經(jīng)驗(yàn)命題的確證：檢驗(yàn)蘊(yùn)涵與經(jīng)驗(yàn)命題一致，就說由之推出那個(gè)檢驗(yàn)蘊(yùn)涵的全稱命題得到了一次確證。 2、理論命題的確證：t為命題，p為檢驗(yàn)蘊(yùn)涵 如果t為真，則p亦為真 p為真 t可為真，亦可為假,證據(jù)對(duì)理論的支持，它并不等于證實(shí)，因?yàn)橐粋€(gè)理論命題的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵幾乎是無限多的。它不能決定理論命題

6、的真假，也不能決定理論命題的最終命運(yùn)。,3、證據(jù)支持理論包括四個(gè)方面,數(shù)量方面：在沒有發(fā)現(xiàn)與理論命題相反的證據(jù)的情況下，與檢驗(yàn)蘊(yùn)涵相符的觀察證據(jù)越多，該理論命題的確證度越高。 門捷列夫的化學(xué)元素周期律對(duì)類鋁、類硼、類硅三種未知元素預(yù)言 類鋁：Ga鎵元素，1874年發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)為31 類硅 ：Ge鍺元素，1885年發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)為32 類硼：Sc鈧元素，1879年發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)為21 同類有利事例的增加，對(duì)相應(yīng)理論確證度的增加，將會(huì)隨著以前確認(rèn)的有利事例的增長而減少,證據(jù)種類的多樣性方面：在沒有發(fā)現(xiàn)與理論命題相反的證據(jù)的情況下，一個(gè)理論擁有的有利證據(jù)的種類越多，他的確證度越高 。 惰性元素族的

7、發(fā)現(xiàn)對(duì)門捷列夫化學(xué)元素周期理論的確證： 氬Ar、氦He的發(fā)現(xiàn)以及它們?cè)诨瘜W(xué)元素周期表中沒有位置拉姆賽對(duì)惰性元素族存在的推斷在化學(xué)元素周期律的指導(dǎo)下對(duì)氪Kr、氖Ne、氙Xe、氡Rn 拉姆賽（18521916）：英國化學(xué)家，1904年因發(fā)現(xiàn)稀有氣體元素并在元素周期表中確定它們的位置而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,證據(jù)的精確程度方面： 門捷列夫?qū)︺煹脑恿康木_預(yù)言（當(dāng)時(shí)確定為75.4，但門捷列夫預(yù)言為113）,證據(jù)的創(chuàng)造性方面： 愛丁頓考察隊(duì)的日食觀測對(duì)愛因斯坦廣義相對(duì)論的確證。 麥克斯韋的電磁理論的創(chuàng)造性的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵：光是電磁波，它以有限的速度在虛空的空間中傳播。,三、否證,目的：推導(dǎo)出檢驗(yàn)蘊(yùn)涵與經(jīng)驗(yàn)命題不

8、一致的情況；是從反面檢驗(yàn)科學(xué)理論的方法和手段。 1、理論命題的否怔：t為理論命題，p為推導(dǎo)出的單稱命題 如果t為真，則p亦為真 p為假 t亦為假,2、否證決定理論命題的命運(yùn)：否證用的是演繹方法，它是否定后件的推理，結(jié)論假必然要傳遞到前提上去（相反證實(shí)用的則是歸納法）。 3、否證是排除一些不必要的假說，使人們的認(rèn)識(shí)逐步接近真實(shí)情況的有效途徑。 產(chǎn)褥熱：接生人員帶菌的手或產(chǎn)科器械傳染產(chǎn)婦引起的敗血癥。 塞麥爾維斯（18181865年）：匈牙利醫(yī)學(xué)家，現(xiàn)代產(chǎn)科消毒法的創(chuàng)始人之一。,4、否證是從反面論證和表述理論命題的手段。 5、科學(xué)與偽科學(xué)和巫術(shù)的重要區(qū)別之一：對(duì)待否證的態(tài)度。,四、判決性檢驗(yàn),適用

9、于兩個(gè)相互競爭的理論的取舍 1、在已有證據(jù)不足以決定兩個(gè)理論的孰是孰非的情況下，設(shè)計(jì)同樣的條件，由兩個(gè)相互競爭的理論分別推出兩個(gè)相互排斥的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵，通過相應(yīng)的觀察與實(shí)驗(yàn)來看檢驗(yàn)結(jié)果與哪一個(gè)檢驗(yàn)蘊(yùn)涵相符，從而決定需要放棄哪個(gè)理論，接受哪個(gè)理論。,四、判決性檢驗(yàn),如果理論Q為真，則q亦為真 如果理論P(yáng)為真，則非q亦為真 q為真（或假） 理論Q受到支持（或理論P(yáng)受到支持）,2、判決性檢驗(yàn)不能最終決定兩個(gè)理論的孰是孰非,兩個(gè)相互矛盾的單稱陳述雖然不可能同為真，卻可以同為假 理論命題： Q為：“這堆白色粒狀物是糖” P為“這堆白色粒狀物是鹽” 條件： 強(qiáng)熱 檢驗(yàn)蘊(yùn)涵： q為“加熱后顏色變黑” 非q為“加

10、熱后顏色不變”,理論除了有核心的假定之外，還包含著一系列其他部分的假定，因此對(duì)相互競爭的理論的判決性檢驗(yàn)往往不能最終證明某個(gè)理論的核心假定一定是假的。也不能最終證明某一個(gè)理論一定為真。,關(guān)于光的波動(dòng)說與微粒說的判決性檢驗(yàn)1 光的波動(dòng)說： 光是在彈性物質(zhì)中傳播的橫波 光的微粒說： 光是高速運(yùn)動(dòng)的微粒 波動(dòng)說的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵1： 光在水中傳播的要比在空氣中慢 微粒說的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵1： 光在水中傳播的要比在空氣中快 判決性檢驗(yàn)： 傅科的實(shí)驗(yàn)支持波動(dòng)說 與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的其他假定： 波動(dòng)說：光在密度較大的介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)較慢 微粒說：光在密度較大的介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)較快,關(guān)于光的波動(dòng)說與微粒說的判決性檢驗(yàn)2 波動(dòng)說的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵2：

11、光能可以連續(xù)變化 微粒說的檢驗(yàn)蘊(yùn)涵2： 光能不能連續(xù)變化 判決性檢驗(yàn)： 勒納德的實(shí)驗(yàn)支持微粒說,五、科學(xué)理論的評(píng)價(jià)與檢驗(yàn)的復(fù)雜性,1、來源于觀察的易謬性：觀察滲透理論、動(dòng)機(jī)和經(jīng)驗(yàn)，這些是可謬的，它導(dǎo)致了觀察的可謬性，最終導(dǎo)致了理論評(píng)價(jià)與檢驗(yàn)的可謬性 亞里士多德物理學(xué)視野下的羽毛與鉛塊伽利略的研究 事實(shí)問題與理論問題的區(qū)分：愛因斯坦與彭加勒對(duì)考夫曼實(shí)驗(yàn)結(jié)果“高速電子質(zhì)量為什么不變？”的態(tài)度。 門捷列夫化學(xué)周期律對(duì)觀測結(jié)果的修改,、,2、來源于科學(xué)理論的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的影響：一個(gè)科學(xué)理論事實(shí)是一種全稱陳述的復(fù)合體，而接受檢驗(yàn)的命題僅僅是眾多命題之一。另外實(shí)驗(yàn)也并非是絕對(duì)獨(dú)立的試金石，它是受理論指導(dǎo)的，它是可錯(cuò)的。 科學(xué)理論的辯護(hù)方式：轉(zhuǎn)嫁難題：對(duì)觀察結(jié)果提出質(zhì)疑對(duì)實(shí)驗(yàn)與觀察的背景理論提出質(zhì)疑修改理論的輔助性假說如果核心假定被證偽，才意味著理論失敗。,3、來源于評(píng)價(jià)和檢驗(yàn)受制于評(píng)價(jià)者和檢驗(yàn)者的社會(huì)環(huán)境和個(gè)人因素（社會(huì)風(fēng)尚、科學(xué)家的教育背景、個(gè)人心理因素和個(gè)性氣質(zhì)）： 17世紀(jì)英國的實(shí)驗(yàn)主義傳統(tǒng)的形成與當(dāng)時(shí)崇尚誠實(shí)善德的風(fēng)尚有關(guān)。 現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)牛頓神圣形象的反叛風(fēng)潮（霍金與費(fèi)米）。 性格的保守與激進(jìn)對(duì)于接受新理論的影響,4、在于科學(xué)共同體