一個科學的理論體系是如何被創造出來的？

就像「牛頓」們完成的工作一樣。

不限自然科學理論與社會科學理論。

歡迎善意的修改。

這類問題屬於哲學上的「整理類」問題，就本題而言其實最好的方式就是找一本「自然辯證法」相關的教材，起碼有一整章的講義是在探討「科學理論」如何被建立，尤其是對於物理學的探討，

當然，我也只是提一個建議而已。。。

現在來正式答題，因為是「整理類」的東西，所以我還是以概述為主，否則文字量就太大了。

一，科學理論如何建立大致框架。

首先，在科學理論創立的過程中，科學問題的提出，科學事實的獲取，科學

定律的發現，都是知識創新的過程。在這個過程中如何從經驗上升到基

本概念與基本假設的問題，規範的科學哲學家並沒有深入研究，他們只是

用概率論方法測定基本假設的經驗支持度。實證的科學哲學家在總結概

括自己的科學研究經驗的基礎上，

一方面指出從經驗上升到基本概念與基本假設是「沒有邏輯通道」的，

另一方面他們深入地研究丁這個問題的

整個思維過程．把它劃分為若干階段，並指出其中提出基本概念與基本假

設的階段必須運用直覺、靈感與想像力等思維形式。這就表明，新理論中

基本概念與基本假設的形成與提出，是科學家「頭腦的一種自由創造「，而

這種創造被稱為」理論結構思維「。

而這類思維的建立有以下幾個階段

• 1,問題的提出。從提出問題開始，問題的深度決定，科研活動是否具有創造性。研究者針對提出的問題．首先進行周密的調查研究，搜集與問題有關的研究成果，然後用已有的理論進行分析，主要用比較、分析、綜合、概括、演繹、歸納等思維方法。
• 2,問題的求解。針對問題v根據已有的理論和搜集到的事實，提出各種可能的解決方案(也就是科學探索過程中的假說)*並對所提方案作出評價。其本質是試錯過程。
• 3,突破。解決問題的方案(假說)是在這個階段形成的，提出新觀念、新思想、新方法，是決
• 定性的環節。新觀念、新假說提出時開始只是思想的閃光，或者是模糊不清的，或者是帶有錯誤的成分的，必須經過進一步的整理、修改和完善的邏輯加工過程才能形成。應該指出，新方案的產生時間往往很短，甚至只是一瞬間，而邏輯加工的過程卻需要很長的時問，只有經過邏輯加工，這個階段也是有意識和無意識交替作用的階段。
• 4,問題成果的證明和檢驗。主要是設計、安排實驗與觀察，檢驗由新假說推演出來的新結論是否正確。在檢驗新假說時，新的實驗與觀察的執行人可以不同，時間的長短也有差別，檢驗的結果可以是新方案的證實或證偽．或一部分被證實一部分被證偽。而這一個部分是有意識的，其證偽性是不完美的。

舉個例子，愛因斯坦創立狹義相對論的過程是創造性思維的過程，以此為例可

以清楚地看到達四個階段：

（問題的提出）愛因斯坦16歲(1895)時無意中想到：如果我以真空中的光速追隨一條光線運動，那麼會出現悖論。這個問題當時是滕肋的、不十分清楚的。1900年前後，他用了約一年的時間嘗試在傳統觀念的框架內(承認以太存在)解決這個矛盾．但卻毫無結果。1902年至

1905年期間．他和幾個科學家共同閱讀和討論科學與哲學問題，不僅熟悉了當時物理學前沿的倩況，而且熟悉了休漠、馬赫、彭加勒等人的哲學思想。這就為愛因斯坦的理論創新提供了思想準備。

馬赫從一切事物都是相互聯繫、相互依賴的觀點出發，指責牛頓絕對空間、絕對時間無法根據比較運動來量度的思想，特別是馬蘇的「概念是可以改變的」。觀點，使得愛因斯坦從堅信轉向用懷疑的和批判的限光去分析牛頓力學的絕對時空觀念。

（基於已有理論分析）洛倫茨關於以太問題的理論研究成果「電於論」，是經典物理學的輝煌成就，但它試圖在牛頓力學的理論框架內解釋「以太流「檢測不到的原因，沒有獲得成功o

這兩個概念顯然矛盾了。

顯然，從1895年發現問題到提出問題(光速不變與速度合成法則為

什麼會相互矛盾)，這是創立理論的準備階段。

接著，為了解決這個問題物理學界圍繞「以太疑難」問題展開了各種研究，其

中洛侖茲和彭加勒的研究成果至關重要。

洛侖茲在「長度收縮」的假說中．引入了輔助性的局部時間，證明了

在一階近似下運動體系中電磁場方程與自由「以太」(即真空)中的電磁

場方程的等價，從而解釋了包含一階效應所以實驗檢測不出「以太流」的130

原因。但是，格侖茲堅信「以太」是不動的，所以他沒商從上述結果出發，

走向承認經典相對性原理對電磁現象的有效性。

愛因斯坦從洛侖茲的研究工作中受到啟發．

認為：麥克斯韋方程不僅在真空參考系成立．在運動參考系也應成立。這樣一來，就得承認光速不變。可是，光速不變是與速度合成法則仍然相矛盾的。

彭加勒對格侖茲用「長度收縮」假說解釋邊克爾遜一莫雷實驗提出批評，主張必須考慮某些基本原理的作用。1904年他根據大量實驗事實，提出相對性原理。根據這個原理，無論對於固定的觀察者還是對於作勻速運動的觀察者，物理定律應該是相同的。但由於彭加勒相信「以太」的存在，他未能對牛頓的絕對時空觀產生懷疑，因而也沒商考慮到同時性的相對性問題。

（求解階段和突破階段）愛因斯坦在長期求解的過程中，

突然有了一個解決靈感：

分析時間這個概念。

時間不能絕對定義，時間與信號速度之問有不可分割的聯繫。引入新的概念，就完美解決了這個矛盾。經過邏輯加工，他創造性地把「相對性原理」這個猜想「提升為公設，並且還要引進另一條在表面上來同它不相容的公設：

「光在空虛空間里是以一確定的速度v傳播著，這速度同發射體的運動狀態無關。」

他根據這兩個基本公設，又推導出了一系列具體的、可供檢驗的結論，其中運用了探索性的演繹法。

（問題的驗證階段）愛因斯坦發表《論動體的電動力學》以後．狹義相對論並沒有立即得

到科學界的普通承認，大多數人還在懷疑、觀望和等待之中。隨著其具體

結論一一被大量實驗所驗證，它才成為了現代科學最重要的基礎之一。

這已經是創立理論過程的驗證階段了。

二，進一步精細化理論。

客觀事物是現象與本質的統一。科學抽象是透過現象認識本質的理性手段。它具有「分離」、「分」、「純化」和「組合「的作用。完整的科學抽象過程包括兩個行程，即：

第一，從關於事物的整體的表象．通過科學抽象，形成概念；

第二，從科學抽象得出的概念上升為理論。

而這兩個東西都涉及一個很重要的東西——」闡述語言「

這個"語言『存在於以下三個階段中：

• 記錄科學事實；

• 表達科學概念

• 確立科學定律命題

物理學為首的自然科學由基本概念、基本定律、應用邏輯推理得到的結論三部分組成。在理論

體系中．邏輯推理兒乎佔據了理論的全部篇幅。科學理論從認識論上講，其實依然沒有逃脫出」經驗性「。一個妥協的方案是：凡是經驗科學都要求其邏輯推理的結論必須同觀察與實驗的事實相符合。

故而，科學理論的語言也包括三個組成部分：基本的科學術語；基本的科學命題；邏輯演算和數學演算。

而理論的進一步建立就是將這些東西細化開來。

舉個例子，關於牛頓力學體系的精細化建設。

在經典力學的大致框架建立以後。

牛頓繼承和發展了伽利賂在《關於托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》中的科學方法，把數學演繹、邏輯推理和科學實驗結合起來，

在《自然哲學的數學原理》中，從力學的基本概念和基本定律出發，運用數學演繹與邏輯推理，建立了如下的力學理論體系：

(1)四個基本概念。用時間、空間、質點、力四個術語來表達。

(2)四條運動定律。慣性定律、加速度定律、作用力與反作用力定律和萬有引力定律，用四個

基本命題來表達。

(3)基本方法。數學方法(微積分運算)、邏輯方法(邏輯推理)和實驗方法(歸納推理)。

牛頓用上述的科學語言表達的力學理論，從科學發展史看，用科學語言把牛頓力134

學知識系統化、規範化，對物理學的發展，乃至對科學知識的發展。

這就是以上就是關於」科學理論建立「的一些概述類的整理。