自然辩证法提纲幻灯片.ppt

第1页，共96页，编辑于2022年，星期二第2页，共96页，编辑于2022年，星期二第3页，共96页，编辑于2022年，星期二第4页，共96页，编辑于2022年，星期二第5页，共96页，编辑于2022年，星期二第6页，共96页，编辑于2022年，星期二第7页，共96页，编辑于2022年，星期二第8页，共96页，编辑于2022年，星期二第9页，共96页，编辑于2022年，星期二第10页，共96页，编辑于2022年，星期二第11页，共96页，编辑于2022年，星期二第12页，共96页，编辑于2022年，星期二第13页，共96页，编辑于2022年，星期二第14页，共96页，编辑于2022年，星期二第15页，共96页，编辑于2022年，星期二第16页，共96页，编辑于2022年，星期二第17页，共96页，编辑于2022年，星期二第18页，共96页，编辑于2022年，星期二第19页，共96页，编辑于2022年，星期二第20页，共96页，编辑于2022年，星期二第21页，共96页，编辑于2022年，星期二第22页，共96页，编辑于2022年，星期二第23页，共96页，编辑于2022年，星期二第24页，共96页，编辑于2022年，星期二第三讲第三讲 科学研究的认识程序科学研究的认识程序第25页，共96页，编辑于2022年，星期二自然现象自然现象本质本质科学探究科学探究 自然科学自然科学 是以自然界为研究对象的探究活是以自然界为研究对象的探究活动。动。科学探究活动科学探究活动 就是透过自然现象认识事物本质的过程。就是透过自然现象认识事物本质的过程。第26页，共96页，编辑于2022年，星期二月食过程第27页，共96页，编辑于2022年，星期二第28页，共96页，编辑于2022年，星期二月食发生原理示意图第29页，共96页，编辑于2022年，星期二第30页，共96页，编辑于2022年，星期二 十三世纪，哲学家培根(RBacon)对亚里士多德的科学探究程序作了进一步改进，可以表示为：经验主义的科学探究的认识过程第31页，共96页，编辑于2022年，星期二伽利略探究的实验伽利略探究的实验第32页，共96页，编辑于2022年，星期二伽利略和F.培根是大力提倡这种科学探究程序的。伽利略第33页，共96页，编辑于2022年，星期二 第一步：第一步：拿一块拿一块12寸长、半寸宽、寸长、半寸宽、3指厚的木板。在它的边缘刻一道指厚的木板。在它的边缘刻一道约略大于一指宽的小槽，把这个槽做到尽可能的直和光滑，里面垫上尽约略大于一指宽的小槽，把这个槽做到尽可能的直和光滑，里面垫上尽可能光滑的羊皮纸。将这块木板放在倾斜位置，使一端比另一端高一寸可能光滑的羊皮纸。将这块木板放在倾斜位置，使一端比另一端高一寸或二寸。准备好一个硬的、光滑的、极圆的铜球。或二寸。准备好一个硬的、光滑的、极圆的铜球。第二步：第二步：把铜球放在木板的槽内，让铜球沿槽由上向下滚，分别测量铜把铜球放在木板的槽内，让铜球沿槽由上向下滚，分别测量铜球从木板全长的顶部及木板球从木板全长的顶部及木板1/4长的顶部滚落到底部的时间。为使测得的时间长的顶部滚落到底部的时间。为使测得的时间准到两次观察结果相差不到一次脉搏的十分之一的地步，需要重复实验多次。准到两次观察结果相差不到一次脉搏的十分之一的地步，需要重复实验多次。完成这些步骤并确定了它的可靠性之后，发现铜球从槽完成这些步骤并确定了它的可靠性之后，发现铜球从槽1/4长的顶部滚落到底长的顶部滚落到底部的时间等于从槽全长的顶部滚落到底部时间的部的时间等于从槽全长的顶部滚落到底部时间的12。第三步：第三步：用其他各种距离或调整槽的斜度作同样的实验，以槽的全长用其他各种距离或调整槽的斜度作同样的实验，以槽的全长距离与距离与12长的、长的、23长的或其他任何长度的距离相比，把实验重复一百次，长的或其他任何长度的距离相比，把实验重复一百次，并记录实验结果。并记录实验结果。第四步：第四步：分析上述重复实验中获得的结果数据，发现：球所通过的分析上述重复实验中获得的结果数据，发现：球所通过的各种空间距离的比率与其时间间隔的平方的比率相同，这在任何斜度的各种空间距离的比率与其时间间隔的平方的比率相同，这在任何斜度的平面即该槽的任何斜面中都是一样准确的。由此得出有关物体作匀加速平面即该槽的任何斜面中都是一样准确的。由此得出有关物体作匀加速运动的规律性结论。运动的规律性结论。第五步：第五步：（伽利略及同时代的科学家）用实验检验上述结论。（伽利略及同时代的科学家）用实验检验上述结论。第六步：第六步：伽利略及同时代的科学家用上述结论进一步去说明自然界中的其伽利略及同时代的科学家用上述结论进一步去说明自然界中的其它同类现象。它同类现象。第34页，共96页，编辑于2022年，星期二第35页，共96页，编辑于2022年，星期二经验主义认识程序的核心思想：经验主义认识程序的核心思想：1、观察实验（经验事实）是科学研究的起点、观察实验（经验事实）是科学研究的起点2、科学基于归纳，归纳是科学理论发现的逻辑通、科学基于归纳，归纳是科学理论发现的逻辑通 道道.科学理论是描述的科学理论是描述的第36页，共96页，编辑于2022年，星期二波义耳第37页，共96页，编辑于2022年，星期二牛顿第38页，共96页，编辑于2022年，星期二第39页，共96页，编辑于2022年，星期二库仑定律库仑定律适用条件适用条件 真空中点电荷真空中点电荷第40页，共96页，编辑于2022年，星期二库仑定律 两个静止的带电体之间存在作用力，称为静电力。库仑定律定量描述了真空中两个静止点电荷之间的静电力。定律指出：真空中两个静止的点电荷之间相互作用力的大小与这两个点电荷所带电量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。作用力的方向沿着两个点电荷的连线，同号电荷相互排斥，异号电荷相互吸引。，其中称为真空中的介电常数，是由施力电荷指向受力电荷的矢径方向的单位矢量。，第41页，共96页，编辑于2022年，星期二 库仑定律的探究过程库仑定律的探究过程人们早就发现，带电粒子之间存在着人们早就发现，带电粒子之间存在着力的相互作用，如带电的物体对棉布、力的相互作用，如带电的物体对棉布、毛皮或纸屑有吸附能力。毛皮或纸屑有吸附能力。18世纪英国世纪英国化学家普里斯特列（化学家普里斯特列（Priestley）猜猜测，这个力应类似于两个质量之间测，这个力应类似于两个质量之间的万有引力，即与距离的平方成反的万有引力，即与距离的平方成反比，与它们的电荷量成正比。比，与它们的电荷量成正比。法国物理学家库仑（法国物理学家库仑（Coulomb）赞同普里斯特列的这一猜想，赞同普里斯特列的这一猜想，并于并于1784年利用自已首创的年利用自已首创的扭秤实验扭秤实验证明了，两个带电质点之间证明了，两个带电质点之间的静电力与它们之间的距离的平方成反比。通过与万有引力的静电力与它们之间的距离的平方成反比。通过与万有引力的对比，库仑又认为两个带电质点之间的静电力与它们的电的对比，库仑又认为两个带电质点之间的静电力与它们的电荷量的乘积成正比，后来他间接地证明了这个假定的正确性。荷量的乘积成正比，后来他间接地证明了这个假定的正确性。库库仑仑第42页，共96页，编辑于2022年，星期二 库仑在库仑在17841784年递交给法国年递交给法国科学院的报告中对自己探究科学院的报告中对自己探究“带电质点之间的静电力与它们带电质点之间的静电力与它们之间的距离的平方成反比之间的距离的平方成反比”的的过程作了介绍。过程作了介绍。在第一、二次试验中，结果在第一、二次试验中，结果是，第二次试验中两球的距离，是，第二次试验中两球的距离，只等于第一次试验中两球距离的只等于第一次试验中两球距离的一半，可是后者的斥力却四倍于一半，可是后者的斥力却四倍于前者。前者。库仑的扭秤实验库仑的扭秤实验 在第三次试验中，两球相距只有第二次试验中的一在第三次试验中，两球相距只有第二次试验中的一半，结果，其斥力也是四倍于第二次试验的结果，这三次半，结果，其斥力也是四倍于第二次试验的结果，这三次试验的结果说明，两球带有同性电以后，其相互斥力，与试验的结果说明，两球带有同性电以后，其相互斥力，与两球距离的平方成反比。两球距离的平方成反比。第43页，共96页，编辑于2022年，星期二爱因斯坦第44页，共96页，编辑于2022年，星期二第45页，共96页，编辑于2022年，星期二第46页，共96页，编辑于2022年，星期二“假说-演绎”认识程序第47页，共96页，编辑于2022年，星期二理性主义认识程序的核心思想：理性主义认识程序的核心思想：1、问题是科学研究的起点、问题是科学研究的起点2、科学理论是构造的，、科学理论是构造的，即大胆猜想，严格反驳即大胆猜想，严格反驳第48页，共96页，编辑于2022年，星期二第49页，共96页，编辑于2022年，星期二第50页，共96页，编辑于2022年，星期二第51页，共96页，编辑于2022年，星期二第52页，共96页，编辑于2022年，星期二第53页，共96页，编辑于2022年，星期二第54页，共96页，编辑于2022年，星期二第55页，共96页，编辑于2022年，星期二第56页，共96页，编辑于2022年，星期二第57页，共96页，编辑于2022年，星期二第58页，共96页，编辑于2022年，星期二第59页，共96页，编辑于2022年，星期二第60页，共96页，编辑于2022年，星期二第四讲、科学研究的技术路线第四讲、科学研究的技术路线第61页，共96页，编辑于2022年，星期二第62页，共96页，编辑于2022年，星期二第63页，共96页，编辑于2022年，星期二第64页，共96页，编辑于2022年，星期二第65页，共96页，编辑于2022年，星期二第66页，共96页，编辑于2022年，星期二第67页，共96页，编辑于2022年，星期二第68页，共96页，编辑于2022年，星期二第69页，共96页，编辑于2022年，星期二第70页，共96页，编辑于2022年，星期二第五讲第五讲 科学理论发展的模式科学理论发展的模式第71页，共96页，编辑于2022年，星期二 在在文文化化变变迁迁的的历历史史长长河河中中，科科学学作作为为一一种种文文化化现现象象也也是是在在不不断断变变迁迁。作作为为科科学学研研究究的的成成果果即即科科学学理理论论在在这这种种变变迁迁中中呈呈现现不不断断发发展展和和进进步步的的径径迹迹。科科学学理理论论的的发发展展有有什什么么规规律律或或模模式式，这这是是不不少少科科学学家家和和科科学学哲哲学学家家关关心心的的课课题题。弄弄清清这这一一点点对对科科学学研研究究工工作作者者更更好好地地开开展展科科研研工作在宏观上是有指导意义的。工作在宏观上是有指导意义的。第72页，共96页，编辑于2022年，星期二一、经验主义的观点（连续、积一、经验主义的观点（连续、积累的观点）累的观点）1 1、W.W.惠咸尔的惠咸尔的“支流支流江河江河”的汇合、叠的汇合、叠加模式加模式第73页，共96页，编辑于2022年，星期二2、N、玻尔的玻尔的“中国套箱中国套箱”的归化、吸收模式的归化、吸收模式例一：牛顿力学与爱因斯坦的相对论例一：牛顿力学与爱因斯坦的相对论速度相加定律：速度相加定律：牛顿：牛顿：爱因斯坦：爱因斯坦：u=u+v u=(u+v)/(1+uv/c2)当当u、v c时，则时，则uv/c2=0，故故u=(u+v)/(1+uv/c2)=u+v第74页，共96页，编辑于2022年，星期二例二，欧氏几何与非欧几何例二，欧氏几何与非欧几何圆周长公式：圆周长公式：欧氏几何：欧氏几何：c=2r 非欧几何：非欧几何：c=(er e-r)当当r 0时，时，er=1+r+r2/2!+r3/3!+=1+r同理，当同理，当r 0时，时，e-r=1r故故c=(er e-r)=（1+r）（）（1r）=2r第75页，共96页，编辑于2022年，星期二二、理性主义的观点（二、理性主义的观点（K.K.波普尔的波普尔的不断革命论观点）不断革命论观点）P P1 1 TTTT1 1 EEEE1 1 P P2 2 TT TT2 2 P P：问题问题TTTT：试探性理论试探性理论EEEE：尝试性排错尝试性排错第76页，共96页，编辑于2022年，星期二三、历史主义的观点三、历史主义的观点1 1、T.T.库恩的观点（库恩的观点（2020世纪世纪6060年代）年代）代表作：科学革命的结构代表作：科学革命的结构第77页，共96页，编辑于2022年，星期二第78页，共96页，编辑于2022年，星期二（2 2）科学理说发展的模式）科学理说发展的模式前科学时期前科学时期 常规科学时期常规科学时期 反常反常 危机危机 科学革命时期科学革命时期 新常规科学时期新常规科学时期 第79页，共96页，编辑于2022年，星期二前科学时期：前科学时期：有有科科学学研研究究活活动动，且且有有理理论论成成果果，但但是是范范式式尚无形成尚无形成第80页，共96页，编辑于2022年，星期二常规科学时期：常规科学时期：范范式式巳巳经经形形成成，且且用用来来指指导导科科学学家家解解决决难难题题的的活动；活动；一一般般来来说说，当当一一个个研研究究传传统统形形成成之之后后，科科学学家家们们便便在在这这个个研研究究传传统统下下进进行行科科学学研研究究活活动动，于于是是科科学学理理论论的的发发展展就就开开始始进进入入“常常规规科科学学时时期期”。在在这这个个时时期期，研研究究传传统统把把科科学学工工作作者者吸吸引引到到自自己己的的周周围围，使使之之成成为为一一个个团团结结一一致致的的科科学学家家共共同同体体，而而科科学学家家共共同同体体内内的的科科学学工工作作者者都都信信奉奉这这个个研研究究传传统统，把把它它作作为为进进行行进进一一步步研研究究即即解解决决科科学学问问题题的基础。的基础。第81页，共96页，编辑于2022年，星期二科学理论在此时期呈连续积累式地发展。科学理论在此时期呈连续积累式地发展。在在常常规规科科学学时时期期初初期期，由由于于科科学学范范式式的的指指导导或或规规范范作作用用，许许多多经经验验问问题题和和概概念念问问题题逐逐一一得得到到解解决决，在在解解决决这这些些问问题题的的过过程程中中，科科学学理理论论得得到到不不断断地地增增长长和和扩扩展展，这这时时科科学学理理论论的的发发展展呈呈继继承承和和积积累累的的特特征征。这这种种特特征征往往往往通通过过两两种种形形式式呈呈现现出出来来。一一种种是是“支支流流江江河河”的的汇汇合合形形式式，另另一一种种是是“中中国国套套箱箱”的的归归化化形形式式，即即后后继继理理论论比比先先前前理理论论框框架架大大，把把先先前前理理论论作作为为一一部部分分包包含含进进来。来。第82页，共96页，编辑于2022年，星期二第83页，共96页，编辑于2022年，星期二第84页，共96页，编辑于2022年，星期二科学革命时期：科学革命时期：有有人人提提出出新新的的范范式式，它它能能解解决决旧旧范范式式不不能能解解决决的的反反常问题，而且还解决旧范式不能解决的其它问题常问题，而且还解决旧范式不能解决的其它问题;人们普遍地抛弃旧范式，接受新范式人们普遍地抛弃旧范式，接受新范式;科学理论在此时期呈间断、跳跃或革命式地发展科学理论在此时期呈间断、跳跃或革命式地发展第85页，共96页，编辑于2022年，星期二第86页，共96页，编辑于2022年，星期二2 2、I.I.拉拉卡卡托托斯斯的的观观点点（2020世世纪纪7070年年代）代）代表作：科学研究纲领方法论代表作：科学研究纲领方法论两处发展两处发展T.T.库恩的观点库恩的观点第87页，共96页，编辑于2022年，星期二第88页，共96页，编辑于2022年，星期二（2 2）范范式式在在常常规规科科学学时时期期是是可可以以修修改改的的，但只能部分修改保护带，而不能修改硬核。但只能部分修改保护带，而不能修改硬核。在在常常规规科科学学中中期期，科科学学家家常常常常试试图图努努力力去去解解决决各各种种反反常常问问题题。科科学学家家在在常常规规科科学学时时期期的的最最有有意意义义的的活活动动之之一一是是成成功功地地将将一一个个理理论论的的反反常常反反过过来来转转变变为为支支持持该该理理论论的的确确证证性性事事例例。与与解解决决某某个个新新问问题题不不同同，反反常常向向已已解解决决问问题题的的成成功功转转变变具具有有双双重重意意义义：这这种种转转变变不不仅仅显显示示了了理理论论解解决决问问题题的的能能力力，而而且且还还消消除除了理论所面临的认识上的重大挑战。了理论所面临的认识上的重大挑战。第89页，共96页，编辑于2022年，星期二 重重要要的的是是，情情况况并并非非象象上上述述例例子子这这么么理理想想，反反常常问问题题的的解解决决往往往往会会导导致致范范式式下下属属的的某某些些具具体体理理论论的的修修改改。研研究究传传统统不不断断经经历历着着此此类类变变化化。科科学学家家常常常常发发现现，在在范范式式的的框框架架内内，有有着着一一个个比比之之他他们们原原先先认认识识到到的的理理论论更更为为有有效效的的理理论论可可用用来来说说明明该该领领域域的的某某些些现现象象。对对原原来来的的理理论论稍稍作作修修改改、变变更更边边界界条条件件、修修正正比比例例常常数数、把把术术语语搞搞得得更更为为精精确确、扩扩大大理理论论的的分分类类体体系系以以包包括括新新发发现现的的过过程程或或实实体体，这这些些只只不不过过是是科科学学家家用用来来提提高高该该范范式式内内理理论论解解题题能能力力的的许许多多方方法中的几种方法。法中的几种方法。第90页，共96页，编辑于2022年，星期二3 3、L.L.劳丹的观点（劳丹的观点（2020世纪世纪8080年代）年代）代表作：代表作：进步及其问题，科学与价值等进步及其问题，科学与价值等第91页，共96页，编辑于2022年，星期二第92页，共96页，编辑于2022年，星期二第93页，共96页，编辑于2022年，星期二第94页，共96页，编辑于2022年，星期二第95页，共96页，编辑于2022年，星期二第96页，共96页，编辑于2022年，星期二