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1、科学发现的方法科学发现的方法本讲稿第一页，共三十七页第一节第一节 逻辑思维逻辑思维zz一、关于逻辑思维一、关于逻辑思维zz1 1）什么是思维？）什么是思维？zz思维是对世界的间接和概括的反映，思维是对世界的间接和概括的反映，属于理性认识。属于理性认识。zz思维有形象思维和抽象思维两种。思维有形象思维和抽象思维两种。本讲稿第二页，共三十七页zz2 2）思维和语言的关系？）思维和语言的关系？zz抽象抽象思维是借助于思维是借助于语言语言间接地概括地反映间接地概括地反映客观对象。客观对象。zz语言有自然语言和人工语言两种。语言有自然语言和人工语言两种。zz自然语言是人们日常生活中运用的语言。自自然语言

2、是人们日常生活中运用的语言。自然语言有多义性，一词多义。然语言有多义性，一词多义。zz人工语言又称符号语言。是人们创造出来用人工语言又称符号语言。是人们创造出来用以表示某种特定意义的符号。以表示某种特定意义的符号。本讲稿第三页，共三十七页zz什么是逻辑思维？什么是逻辑思维？zz逻辑思维，就是抽象思维。逻辑思维，就是抽象思维。zz是在感性认识基础上，运用概念、判是在感性认识基础上，运用概念、判断、推理等方式对客观对象所做的一断、推理等方式对客观对象所做的一种间接的、概括的反映过程，种间接的、概括的反映过程，zz是科学认识中一种最普遍、最基本的形是科学认识中一种最普遍、最基本的形式。式。本讲稿第四

3、页，共三十七页zz什么是逻辑？什么是逻辑？LogicLogosLogicLogoszz逻辑是研究抽象思维的逻辑是研究抽象思维的形式结构形式结构方面的规律。方面的规律。zzE.g.E.g.zz1.1.所有的分子都是由原子构成的。所有的分子都是由原子构成的。zz2.2.如果水温降到冰点以下，那么水将结冰。如果水温降到冰点以下，那么水将结冰。本讲稿第五页，共三十七页zz分别可以表示为：分别可以表示为：zz所有的所有的S S都是都是P P。zz如果如果S S，那么，那么P P。zz其中其中S S和和P P是变项，是变项，“所有的所有的”、“都都是是”、“如果如果”和和“那么那么”是常项。是常项。本讲稿

4、第六页，共三十七页zz逻辑有狭义和广义之分。逻辑有狭义和广义之分。zz狭义逻辑只研究必然性推理，也叫演绎逻辑。狭义逻辑只研究必然性推理，也叫演绎逻辑。zz广义逻辑不仅研究必然性推理，也研究或然性广义逻辑不仅研究必然性推理，也研究或然性推理，其中主要是归纳推理。推理，其中主要是归纳推理。本讲稿第七页，共三十七页逻辑的基本规律zz1.1.同一律。同一律。zz2.2.矛盾律。矛盾律。zz3.3.排中律。排中律。本讲稿第八页，共三十七页二、逻辑思维的基本方法二、逻辑思维的基本方法zz1 1、分析与综合：、分析与综合：zz在通过观察、实验拥有一定的经验材在通过观察、实验拥有一定的经验材料后，必须运用比较

5、、分类、分析与料后，必须运用比较、分类、分析与综合等方法，对这些材料进行思维加综合等方法，对这些材料进行思维加工。工。本讲稿第九页，共三十七页zz分析，是指把客观对象整体分解为各个部分析，是指把客观对象整体分解为各个部分、因素、方面和特性，分别加以考察和分、因素、方面和特性，分别加以考察和认识，是对对象的具体把握。认识，是对对象的具体把握。zz综合，是在思维中将已有的关于客观对象综合，是在思维中将已有的关于客观对象的各个部分、方面、因素和特性的认识联的各个部分、方面、因素和特性的认识联结起来，形成关于客观对象的统一性认识结起来，形成关于客观对象的统一性认识的方法。的方法。本讲稿第十页，共三十七

6、页2、归纳与演绎zz1 1）归纳方法：是从个别事物概括出一般原理）归纳方法：是从个别事物概括出一般原理的方法。它是在考察某类事物部分对象的基础的方法。它是在考察某类事物部分对象的基础上，抽取其共性并推广到该类的全体，从而形上，抽取其共性并推广到该类的全体，从而形成关于该类对象的一般性认识。成关于该类对象的一般性认识。zz归纳逻辑有古典归纳逻辑和现代归纳逻辑。归纳逻辑有古典归纳逻辑和现代归纳逻辑。本讲稿第十一页，共三十七页zz古典归纳逻辑主要指培根（古典归纳逻辑主要指培根（F.BaconF.Bacon，1561162615611626）和密尔（也有翻译为穆勒）和密尔（也有翻译为穆勒）（J.S.M

7、illJ.S.Mill，1806187318061873）所创立的逻辑。）所创立的逻辑。zz现代归纳逻辑是在古典归纳逻辑的基础现代归纳逻辑是在古典归纳逻辑的基础上引入了概率论的方法、逻辑演算的方上引入了概率论的方法、逻辑演算的方法建立起来的。法建立起来的。本讲稿第十二页，共三十七页zz依据归纳的结论方式，可将归纳分为全称依据归纳的结论方式，可将归纳分为全称性归纳法和统计性归纳法。性归纳法和统计性归纳法。zz依据归纳对象的范围，可将归纳分为完依据归纳对象的范围，可将归纳分为完全归纳法和不完全归纳法。全归纳法和不完全归纳法。zz依据归纳的方法，可将归纳法分为简单依据归纳的方法，可将归纳法分为简单枚

8、举法和科学归纳法。枚举法和科学归纳法。本讲稿第十三页，共三十七页zz（a a）全称性归纳法是以全称性命题表述其归）全称性归纳法是以全称性命题表述其归纳结果。纳结果。zzCase1Case1：所有的零族元素都是惰性元素。：所有的零族元素都是惰性元素。zzCase2Case2：所有的天鹅都是白的。：所有的天鹅都是白的。本讲稿第十四页，共三十七页zz（b b）统计归纳法：是以概率命题的形式）统计归纳法：是以概率命题的形式表述归纳结果的一种方法。表述归纳结果的一种方法。zz其模式为：其模式为：“样本中百分之几的样本中百分之几的S S是是P P，所以总体中的百分之几的所以总体中的百分之几的S S是是P

9、P。”本讲稿第十五页，共三十七页zz如孟德尔的遗传分离定律的发现。如孟德尔的遗传分离定律的发现。zz孟德尔对豌豆进行杂交实验，观察豌豆的孟德尔对豌豆进行杂交实验，观察豌豆的7 7个个相对性状的遗传现象，如种子形状（圆或皱）、相对性状的遗传现象，如种子形状（圆或皱）、子叶颜色（黄或绿）、花的颜色（红或白）等。子叶颜色（黄或绿）、花的颜色（红或白）等。zz通过对数据的统计得出显隐性之比为通过对数据的统计得出显隐性之比为3 3：1 1。zz统计归纳法是一个或然性的方法，前提为真而统计归纳法是一个或然性的方法，前提为真而结论不一定为真。结论不一定为真。本讲稿第十六页，共三十七页zzMillMill的求

10、因果五法：的求因果五法：zza a、契合法（求同法）：、契合法（求同法）：zz1818世纪俄国科学家罗蒙诺索夫曾作过这样一种世纪俄国科学家罗蒙诺索夫曾作过这样一种推理：摩擦冻僵的手，手便暖和起来；敲击冰推理：摩擦冻僵的手，手便暖和起来；敲击冰冷的石块，石块能发出火花；用锤子不断锤击冷的石块，石块能发出火花；用锤子不断锤击铁块，铁块也可以热到发红。由此可知，运动铁块，铁块也可以热到发红。由此可知，运动能够产生热。能够产生热。本讲稿第十七页，共三十七页zzb b、差异法（求异法）：、差异法（求异法）：zz德国医生梅林和俄国医生明可夫斯基合德国医生梅林和俄国医生明可夫斯基合作研究消化系统功能，他们切

11、除了一条狗作研究消化系统功能，他们切除了一条狗的胰脏，发现狗尿总招来大量的苍蝇，化的胰脏，发现狗尿总招来大量的苍蝇，化验表明其中含有大量的糖分，由此找到了验表明其中含有大量的糖分，由此找到了胰脏功能和糖尿病的联系，并导致了用胰胰脏功能和糖尿病的联系，并导致了用胰岛素控制糖尿病的发明。岛素控制糖尿病的发明。本讲稿第十八页，共三十七页zzc c、契合差异并用法：、契合差异并用法：zz在天晴出太阳的天气里，椋鸟总能随阳光的方在天晴出太阳的天气里，椋鸟总能随阳光的方向飞行，即使阳光可能是从镜子里折射而来的，向飞行，即使阳光可能是从镜子里折射而来的，它们也能随着镜子里的阳光的方向飞行；它们也能随着镜子里

12、的阳光的方向飞行；zz而在不见太阳的阴雨天气里，椋鸟就会迷失而在不见太阳的阴雨天气里，椋鸟就会迷失方向。方向。zz由此科学家们得出结论：椋鸟是一太阳作为由此科学家们得出结论：椋鸟是一太阳作为定向标的。定向标的。本讲稿第十九页，共三十七页zzd d、共变法：、共变法：zz因船舶遇难而落水的人在水中最多能坚持多因船舶遇难而落水的人在水中最多能坚持多久？久？zz有人对此研究发现：有人对此研究发现：zz会水的人在会水的人在0 0度时可以坚持度时可以坚持1515分钟，分钟，2.52.5度时度时3030分钟分钟,5,5度时是度时是1 1小时小时,10,10度时是度时是3 3小时小时,25,25度时是一度时

13、是一昼夜。昼夜。zz可见。人在水中坚持时间的长短与水温高低可见。人在水中坚持时间的长短与水温高低有因果关系。有因果关系。本讲稿第二十页，共三十七页zze e、剩余法。、剩余法。本讲稿第二十一页，共三十七页zz2 2）演绎方法：是从一般原理推出个别结论）演绎方法：是从一般原理推出个别结论的方法。的方法。zz古典的演绎（形式）逻辑：如亚里士多德的古典的演绎（形式）逻辑：如亚里士多德的三段论和斯多葛学派研究的假言推理及选言三段论和斯多葛学派研究的假言推理及选言推理。推理。本讲稿第二十二页，共三十七页zz演绎推理方法是一种演绎推理方法是一种必然推理必然推理，只要，只要前提为真，结论就必然为真。前提为真

14、，结论就必然为真。本讲稿第二十三页，共三十七页zz局限性：局限性：zz演绎推理结论的可靠性受前提制约，前提演绎推理结论的可靠性受前提制约，前提的可靠性在演绎逻辑的范围无法解决；的可靠性在演绎逻辑的范围无法解决；zz演绎方法是一种创造性较小的方法，结演绎方法是一种创造性较小的方法，结论包含的前提中，结论所提供的知识不论包含的前提中，结论所提供的知识不会超出前提的范围。会超出前提的范围。本讲稿第二十四页，共三十七页z试比较归纳方法和演绎方法。本讲稿第二十五页，共三十七页3、类比方法zz根据两个或两类对象之间具有某些方面的相似根据两个或两类对象之间具有某些方面的相似或相同，而推出它们在其他方面也可能

15、相似或或相同，而推出它们在其他方面也可能相似或相同的一种逻辑思维方法。可以表示为：相同的一种逻辑思维方法。可以表示为：zzA A 有有a a、b b、cgcg、h hzzB B 有有a a、b b、cgcgzz则则B B有有h hzz其基本环节是联想和比较。其基本环节是联想和比较。本讲稿第二十六页，共三十七页zz1717世纪荷兰物理学家和数学家惠更斯比较了声世纪荷兰物理学家和数学家惠更斯比较了声现象和光现象现象和光现象,发现它们有许多系统的属性：发现它们有许多系统的属性：服从直线传播规律、反射规律、折射规律和服从直线传播规律、反射规律、折射规律和干涉规律，通过实验又证明，声是由一种周干涉规律，

16、通过实验又证明，声是由一种周期性运动引起的，呈波动状态（即声波），期性运动引起的，呈波动状态（即声波），由此推出，光也可能由周期性运动引起，也由此推出，光也可能由周期性运动引起，也呈波动状态（即光波）。呈波动状态（即光波）。zz类比推理在现代科学中的应用，有两种比较类比推理在现代科学中的应用，有两种比较突出的类型：相关类比和模拟类比。突出的类型：相关类比和模拟类比。本讲稿第二十七页，共三十七页三、归纳的合理性问题三、归纳的合理性问题zz“归纳法是科学家的胜利，却是哲学家的耻归纳法是科学家的胜利，却是哲学家的耻辱。辱。”本讲稿第二十八页，共三十七页zz休谟问题：休谟问题：zz我们能够从已观察到的

17、事例推知我们所我们能够从已观察到的事例推知我们所没有经验的东西吗？没有经验的东西吗？zz我们能够从观察到过去太阳每天升起就我们能够从观察到过去太阳每天升起就断定明天太阳一定会升起吗？断定明天太阳一定会升起吗？本讲稿第二十九页，共三十七页第二节 直觉思维zz非（超）逻辑思维包括形象思维、直觉和灵感非（超）逻辑思维包括形象思维、直觉和灵感等等zz形象思维在科学研究中的作用？形象思维在科学研究中的作用？=想象力？想象力？zz直觉：直觉：intuitionintuition，源于拉丁文，是凝视、洞察，源于拉丁文，是凝视、洞察的意思。的意思。zz涵义有两种：感性直觉和理性直觉。涵义有两种：感性直觉和理性

18、直觉。本讲稿第三十页，共三十七页zz在科学发现中主要讨论理性直觉，科学中的在科学发现中主要讨论理性直觉，科学中的直觉被理解为不受某种固定的逻辑规则的直觉被理解为不受某种固定的逻辑规则的 约约束而直接领悟事物本质的思维形式。束而直接领悟事物本质的思维形式。zz直觉往往伴有一种被称为直觉往往伴有一种被称为“灵感灵感”的特殊的特殊心理体验，在直觉和灵感中包含着使问题心理体验，在直觉和灵感中包含着使问题突然澄清的顿悟。突然澄清的顿悟。本讲稿第三十一页，共三十七页zz1 1）偶然机遇型：来自外界的信息刺激。）偶然机遇型：来自外界的信息刺激。zza a）思想点化，在阅读或交流中得到某种思想的）思想点化，在

19、阅读或交流中得到某种思想的启发，如达尔文受马尔萨斯启发，如达尔文受马尔萨斯“人口论人口论”的启发的启发提出进化论；提出进化论；zzb b）原型启示，魏格纳大陆漂移学说是在看世）原型启示，魏格纳大陆漂移学说是在看世界地图时得到的界地图时得到的本讲稿第三十二页，共三十七页zz2 2）积淀意识型：指直觉的激发来自大脑内）积淀意识型：指直觉的激发来自大脑内部的积淀意识（潜意识）。部的积淀意识（潜意识）。zz德国化学家凯库勒在梦中显现了苯分子结德国化学家凯库勒在梦中显现了苯分子结构。构。本讲稿第三十三页，共三十七页zz直觉和灵感具有以下三个特征：直觉和灵感具有以下三个特征：zz（1 1）表现的突发性。）

20、表现的突发性。zz（2 2）结构的跳跃性。）结构的跳跃性。zz（3 3）结论的或然性。）结论的或然性。本讲稿第三十四页，共三十七页第三节 数学方法zz一、数学方法的定义和特点一、数学方法的定义和特点zz数学方法，用数学提供的概念、理论、方数学方法，用数学提供的概念、理论、方法，对研究对象的状态、关系、过程等方面法，对研究对象的状态、关系、过程等方面进行描述，经过推导、计算和分析，最后揭进行描述，经过推导、计算和分析，最后揭示对象的内在联系和本质规律。示对象的内在联系和本质规律。本讲稿第三十五页，共三十七页zz数学的特点：数学的特点：zz1 1）抽象性，）抽象性，zz2 2）精确性，）精确性，zz3 3）严密性，）严密性，zz4 4）广泛性。）广泛性。本讲稿第三十六页，共三十七页z为什么数学能够用来描述世界？本讲稿第三十七页，共三十七页