科研方法論講座：第三講 科學假說的提出和論證

科研方法論講座：第三講 科學假說的提出和論證任殿雷 原創 | 2008-03-24 07:02 | 投票 標籤： 科學假說假說的提出假說的論證

一、假說的提出

　　假說的提出是指研究者依據為數不多的事實材料和已有的理論原理，通過一系列的思維過程，對所遇到的現象產生的原因和發展的規律性，作出初步的假定。例如，人們稍微仔細地觀看一下世界地圖，就不難發現，非洲西部的海岸線和南美洲東部的海岸線彼此正好相吻合。進一步觀察還可以看出不僅南美洲和非洲，而且北美洲與歐洲也可以拼合，印度、澳大利亞、南極洲也可以拼合。為什麼這樣巧合呢？奧地利學者魏格納聯想到冰山飄移的情景，並由此受到啟發，設想出較輕的剛性大陸塊是漂浮在地殼內較重的粘性流體——岩漿之上的，於是，「它們就象漂浮的冰塊一樣逐步遠離開來。」這就是關於大陸飄移的初步設想。　　那麼怎樣提出初步設想呢？在提出假說的初步設想時，一般不應過於強調思維的邏輯可靠性，而應多發揮思維的創造性。所謂直覺這類非邏輯思維形式，往往被稱之為創造性的思維，在假說初步設想的提出中起著重要的作用。　　直覺思維是指不受某種固定的邏輯規則約束而直接領悟事物本質的一種思維形式。直覺思維有時還伴隨著被稱為「靈感」的特殊心理體驗和心理過程，它是認識主體的創造力突然達到超水平發揮的一種特定心理狀態。在直覺和靈感中還都包含著使一下子澄清的頓悟。科學技術史上的許多重大的難題，往往就是在這種直覺和靈感的頓悟中，奇蹟般地得到解決的。　　直覺和靈感具有以下基本特徵：（1）認識發生的突發性。直覺和靈感都是認識主體偶然受到某種外來信息的刺激而突然產生的隨機過程。正如費爾巴哈所指出的靈感「是不會為意志所左右的，……是不會依照預定的日子和鐘點迸發出來的。」（2）認識過程的突變性。質變的實現可以採取漸變的形式，也可以採取突變的形式。直覺和靈感就是思維過程中實現質變的、表現為邏輯上跳躍的突變形式。它可以一下子使感性認識上升為理性認識，使不知轉化為知。（3）認識成果的突破性。直覺和靈感能打破常規的思路，突破思維定勢和邏輯規則的束縛，從而成為突破性創造的催生婆。它是認識主體的意識和潛意識與客觀對象在特定條件下的一種突然溝通。當然，直覺和靈感所直接產生的新線索、新結果、新結論，往往還具有一定的模糊性，尚有待於用邏輯方法等手段進一步改造、製作、加工。　　直覺思維的方法論意義，在於它們是創造性思維的重要形式，發揮科學認識主體思維能動性的突出表現。直覺和靈感都是創造性主體長期從事科學研究活動的實踐經驗和知識儲備得以集中利用的結果，是創造者日積月累地針對要解決的問題所思考的各種線索凝聚於一點時的集中突破，是創造者顯意識與潛意識的豁然貫通。靈感還包含著豐富的情感因素，實現了創造主體全身心的總動員。因此，直覺和靈感是創造性思維的重要形式，是在科學發現發明過程中產生新思想、新概念和形成新假說、提出新模型的基本途徑之一。愛因斯坦（A.Einstein）認為，物理學家的最高使命是要得到那些普遍的基本規律，然而要通向這些定律並沒有邏輯的道路，「只有通過那種以對經驗的共鳴的理解為依據的直覺，才能得到這些定律」。　　想像也是一種創造性思維形式,對提出假說起有重要作用。例如，德國化學家凱庫勒提出苯環結構的猜想，就是通過想像提出來的。我們的建築設計者也往往是以已有的各種精美的建築物為引發物，而想像出基本類似而又有所創新的更精美的建築。列寧曾指出：「有人認為，只有詩人才需要幻想，這是沒有理由的，這是愚蠢的偏見！甚至在數學上也需要幻想的，甚至沒有它就不可能發明微積分」。愛因斯坦也說過：「想像力比知識更重要，因為知識是有限的，而想像力概括著世界上的一切，推動著進步，並且是知識進化的源泉。嚴格地說，想像力是科學研究中的實在因素。」　　當然,除了想像、靈感和直覺之類的非邏輯思維,邏輯思維在假說的提出過程中也起作用，但在邏輯思維中，也往往是那些不具邏輯必然性的邏輯形式如簡單的歸納、類比在假說的提出中起著主要的作用。一般來說，觀察、歸納在確認某一類現象，並概括形成經驗定律（公式、模型）時起著主導作用。而對這類現象的理論設想，則類比以至想像在這裡起主要作用。　　任何一種科學假說初步設想都不可能是通過嚴密的邏輯提出的，只是在提出後才通過嚴密的邏輯方法來加以論證。愛因斯坦在創立相對論的科學實踐中正是這樣作的，他所運用的探索性的演繹法就是在對立的認識論和方法論的兩極中保持了必要的張力。與傳統的歸納法和演繹法相比，這種方法認為基本概念和基本假設構成科學理論的基礎，它們不能從經驗事實歸納出來，而是以經驗事實為指導，通過思維的自由創造和理智的自由發明而得到；……………愛因斯坦認為，從個別的經驗事實到基本概念和基本假設的道路是直覺的，而從基本概念和基本假設到導出命題的道路則是邏輯的。　　二、假說的論證　　從個別的經驗事實到基本概念和基本假設的道路是直覺的，而從基本概念和基本假設到導出命題的道路則是邏輯的。這是因為，假說所賴以提出的想像、靈感、直覺這類創造性思維，是非邏輯的，就是簡單的歸納和類比這類邏輯方法的根據也是不充分的，所得出的結論也是或然的，它可能是真的，也可能是假的。　　　　事實上，對主要是通過直覺思維和簡單歸納、類比所提出的假說的初步假定是否合理，還要涉及到它與更廣泛的事實和理論的關係問題。一個合理的科學假說，不僅要能回答某個具體的問題，解釋新發現的事實，而且要能夠說明和解釋已知的全部事實，即包括科學事實的全部總和。這是科學假說的解釋原則。科學假說不僅要能用它來解釋其他事實，而且它本身也要用更深層次的理論解釋，並且同其他科學理論相協調。這是科學假說的理性原則或者說對應原則。另外，假說還應當滿足自洽性與邏輯簡單性的要求，一個假說不應存在自身邏輯矛盾，並應用儘可能少的假定去說明儘可能多的現象。這是科學假說的簡單性（或合理性）原則。為了說明科學假說是否合理，是否合乎這些原則，就要通過論證，以取得嚴格的邏輯可靠性。　　所謂論證，也稱邏輯論證，就是用已經實踐檢驗為真的理論或事實作為根據，通過合乎邏輯的推理來證明或者反駁某個判斷正確性的一種思維過程。　　證明，可分為歸納證明和演繹證明。如果通過廣泛搜集事實資料來證明某種觀點的正確性，這是歸納證明。由於簡單的或說純粹的歸納無邏輯必然性，因此，在運用歸納證明時，一般總應結合分析，運用完全歸納、科學歸納或者概率統計等方法來進行，並且要能通過分析，確切了解其可靠程度。如果是運用各種理論原理來證明某種觀點的正確性，那是演繹證明。一個假說的建立，既要尋求儘可能多的經驗證據的支持，進行歸納證明，又要應用更普遍或更深層次以及其他科學理論進行演繹證明。因為一個假說如要成立，就不僅要能夠解釋各種相關的事實，合乎解釋原則的要求，更要能說明它同其他經檢驗為真的科學理論並不相衝突以至協調可以互相導出，合乎理性原則或對應原則的要求。因此，在一定意義上，對假說的建立或確認來說，尋找更普遍、更深層的理論依據，進行嚴格的演繹證明往往是更為重要的。例如，1912年，魏格納提出大陸飄移的假說，從地質構造、古生物、古氣候等各個方面取得了大量經驗證據的支持，但由於有關大陸飄移的原動力和飄移方式等大陸飄移本身問題得不到更深層理論的解釋，因此，這種假說，在本世紀30—40年代，一度消聲匿跡，未能得到科學家們的廣泛承認。只是到了60年代，由於海底擴張說、板塊構造說的崛起，解決了大陸飄移的原動力和飄移方式的問題，也就是大陸飄移的問題得到了更深層次的理論解釋或說明，才又衰而復興，被人們所普遍接受。　　對同一問題，同一現象的假說往往不只是有一個，而是存在著多個。因此，為了證明自己假說的正確性，就要說明與自己假說對立的觀點的不正確性、虛假性。這就是要運用反駁的方法。所以，反駁是一種與證明相聯繫的，通過引用已知為真的判斷來確定某一判斷虛假性的思維過程。　　反駁的方法很多。舉出事實，證明論題與事實不符，就是一種最直接、最有力的反駁。所謂「事實勝於雄辯」，說的就是這種反駁的優點。另一種反駁的方法叫歸謬法，即由對方的論題推導或引伸出荒謬的結論，從而證明論題不能成立。恩格斯揭露宇宙熱寂說的荒謬時用的就是這種方法。科學上的所謂悖論或佯謬，即從某一前提出發推出兩個在邏輯上自相矛盾的命題或從某一理論觀點中推出的命題與已知的科學原理產生邏輯矛盾，是一種同歸謬法相類似的反駁形式。科學史上，伽利略反駁亞里士多德重物先落地的觀點就用了這種方法。當然，在推理過程中，悖論與佯謬的出現並非僅僅反映邏輯思維的不嚴密性，同時它還揭示了這些悖論和佯謬背後隱蔽著客觀事物本身的矛盾。在這種情況下，通過悖論或佯謬引出的邏輯矛盾，有助於揭露推理前提中隱含的客觀矛盾，從而推動認識的深入發展。　　證明和反駁兩者是相互聯繫的，越是有力地證明自身命題的正確性就越是證明與此相矛盾的對方論點的虛假性，反之，越是有力地證明與此相矛盾的對方論點的虛假性，就越是證明自身命題的正確性。通過邏輯論證，揭露矛盾，認識真理，並由此逐步建立起全面系統嚴密的邏輯體系，使假說得以發展。　　三、邏輯和非邏輯的統一　　直覺、靈感和想像這類思維是非邏輯的，它在假說初步假定的提出中起有重要作用。但是不能認為這類思維就跟邏輯無關，完全是一種憑空想像。　　想像、靈感和直覺作為非邏輯的思維形式，同根據一定的邏輯規則進行的邏輯思維不同，具有非邏輯性、突發性和偶然性或意外性等特點，就是說，它的出現一般都非常迅速、突如其來，在極短時間內實現認識過程的突變、智力的飛躍。並且，這種情況的出現往往是某種偶然因素觸發意外地出現的。　　由於想像、靈感和直覺的非邏輯性、突發性、偶然意外性等特點，因而人們往往把它看成是不可捉摸的現象，誇張成神奇奧妙的東西。其實，想像、靈感、直覺並不是什麼神秘的東西，而是有一定的事實根據和一定的科學知識為依據的。任何一種想像、靈感和直覺都是許多知識因素與思維運動逐漸積累和發展到一定關節點上迅速綜合而形成的認識行程中的突變。第一，想像、靈感和直覺的出現，需要有一定的專門知識作準備，也就是說，在任何問題上，所以能有豐富、新鮮、奇特的現象，有閃光的靈感和深邃的直覺，那是因為事先對這個問題有關知識有過堅實而充分的蓄積和消化。如果沒有這種必需的知識準備，任何想像、靈感和直覺都不會出現。第二，想像、靈感和直覺的出現，需要人們對科學研究的各種實踐方法和思維方法的運用已經達到十分熟練的程度。這使人們對研究方法的運用，幾乎不再需要碰到問題再作有意識的選擇，而會隨機應變，自然而然地選用適宜的方法，象達到了「隨心所欲，不逾矩」的無意識境界。也就是說，雖然人們實際上隨時在運用著某些思維方法，卻沒有覺得隨時在有意識地運用它，倒反而象是撇開了思維的規則和進程，就迅速取得令人驚異的滿意結果。第三，想像、靈感和直覺的出現，還需要對尋求解決的問題有過反覆的思考和艱苦的探索過程。這種過程曾經有過部分成功的經驗和失敗的教訓，而且這些經驗和教訓都對人們有過啟示。如果對研究的對象和問題沒有經過這種反覆思考和艱苦探索的磨練的過程，那末，能夠幫助解決問題的創造性想像、靈感和直覺是不可能產生的。第四，想像、靈感和直覺的出現還需要輔之以多種間接知識和生活經驗。一個進行創造性勞動的人，如果只限於一種專門知識，只認得一條直線途徑，只懂得幾種固定的實驗和思維方法，那末想像、靈感和直覺雖然在他們身上出現，但卻難以達到豐富多采、既深且廣的水平。可見，想像、靈感和直覺不是某種獨立的思維方法，而且在創造性勞動過程中，在以上多種知識、方法和實踐運用的基礎上，在某種有利條件觸發下，突破關節點，經過迅速綜合而出現的認識過程中的突變。機會只施惠於有準備的頭腦，垂青那些懂得追求她的人。例如盧瑟福（D.Rutherford）如果不具有豐富的原子物理的知識，沒有運用多種科學實驗方法和思維方法進行過反覆的思考和探索，沒有太陽繫結構的天文學知識，那麼，關於原子結構模型的任何想像、靈感和直覺，都是不會在他身上產生的。又如，蘋果從樹上掉下來，千千萬萬的人都覺得習以為常，唯獨牛頓（J.Newton）想到萬有引力，這在很大程度上取決於他已掌握的力學等知識水平和平時艱苦的思考和探索。　　想像、靈感和直覺的發生，往往不是在自覺地緊張思考問題之中，而是在思維活動長期緊張而暫時鬆弛狀態中產生的，如散步、洗澡、休息、酣睡方醒乃至睡夢之中。這是由於條件的改變與思路的改變所造成的。人們在緊張思考問題時，雖然聚精會神，但容易沿著一條或幾條思路想下去。如果此路不通，便會陷入百思不解的僵局，而當緊張思考後稍事休息之時，就容易受到別的現象的啟示，改變思路，產生新的聯想，找到另一種解決問題的途徑。　　想像、靈感和直覺等非邏輯方法在科學創造中的作用無疑是非常重要的。但是，強調非邏輯方法的重要，並不意味著貶低邏輯方法的作用，更不能認為科學的創造過程是可以完全脫離邏輯方法而只靠非邏輯方法完成的。實際上，在任何科學創造過程中，兩者都是互為補充的：在邏輯方法還走不通的地方，科學就需要用非邏輯的方法開闢新的通路；而當邏輯方法已打開通路之後，又必須及時地在從舊認識到新認識之間的「深淵」上架起「邏輯的橋樑」。即使是最卓越的想像力、靈感和直覺，其認識成果也必須經過邏輯的加工，找到邏輯的根據。否則，它們就不可能成為真正的科學知識。整個科學體系以及一切真理性經過實踐檢驗的科學知識，總是能夠而且應該在邏輯上前後一致的。如果設想科學可以無視邏輯，可以捨棄邏輯的依據和論證，人們就無法判斷真偽，也無法建立起科學理論到實踐檢驗的通道，那麼，科學就將不成為科學而只好訴諸約定和信仰了。所以，一個足以完成科學創造過程的完整的創造性的思維方法，必定是邏輯方法與非邏輯方法的辯證統一和綜合應用。　　思考題：　　1．為什麼說提出假說的初步設想時，一般不應過於強調思維的邏輯可靠性，而應多發揮思維的創造性。直覺、靈感和想像這類非邏輯思維形式，在假說初步設想的提出中起著怎樣的作用？　　2．科學假說為什麼必需經過嚴密的邏輯論證？什麼是歸納證明和演繹證明，怎樣進行，有何作用？什麼是反駁，有哪幾種形式，有何作用？證明和反駁兩者的關係如何？　　3．直覺、靈感和想像等非邏輯思維方式同邏輯思維方式有什麼不同，它同邏輯思維的關係如何？為什麼說一個完整的創造性的思維方法，必定是邏輯方法與非邏輯方法的辯證統一？您可能也喜歡

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