e店宝截单:近代科学方法论上有何突破 - 已回答 - 天涯问答

培根创立实验归纳法

弗兰西斯．培根（francis bacon,1561-1626）是英国著名的唯物主义哲学家和科学家。他在文艺复兴时期的巨人中被尊称为哲学史和科学史上划时代的人物。马克思称他是“英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖。”第一个提出“知识就是力量”。

培根极力批判经院哲学和神学权威。他还进一步揭露了人类认识产生谬误的根源，提出了著名的“四假相说”。他说这是在人心普遍发生的一种病理状态，而非在某情况下产生的迷惑与疑难。

第一种是“种族的假相” ——这是由于人的天性而引起的认识错误；

第二种是“洞穴的假相” ——是个人由于性格、爱好、教育、环境而产生的认识中片面性的错误；

第三种是“市场的假相” ——由于人们交往时语言概念的不确定产生的思维混乱；

第四种是“剧场的假相” ——是指由于盲目迷信权威和传统而造成的错误认识。

培根指出，经院哲学家就是利用四种假相来抹煞真理，制造谬误，从而给予了经院哲学沉重的打击。但是培根的“假相说”渗透了培根哲学的经验主义倾象，未能对理智的本性与唯心主义的虚妄加以严格区别。

   培根认为当时的学术传统是贫乏的，原因在于学术与经验失去接触。他主张科学理论与科学技术相辅相成。他主张打破“偶像”，铲除各种偏见和幻想，他提出“真理是时间的女儿而不是权威的女儿”，对经院哲学进行了有力的攻击。

培根的科学方法观以实验定性和归纳为主。他继承和发展了古代关于物质是万物本源的思想，认为世界是由物质构成的，物质具有运动的特性，运动是物质的属性。培根从唯物论立场出发，指出科学的任务在于认识自然界及其规律。培根的归纳法集中体现在他的《新工具》一书中。他尖锐地批判了亚里斯多德以及后来经院哲学中对演绎法的过分依赖，认为三段论不能给人以新知识，新的科学工具就是实验和归纳。认为科学知识是经过证明了的知识，理论的基础、原始的概念和命题是依靠经验得出来的，从经验上升到理论是一个逐步上升的过程。因此他强调，运用归纳法必须记住两条规则：

①  放弃所有先入为主的概念而重新开始；

②  暂时不要企图上升到一般的结论。

培根虽然不是个科学家，也几乎没有进行过认真的科学实验，但他是近代哲学史上首先提出经验论原则的哲学家。他重视感觉经验和归纳逻辑在认识过程中的作用，开创了以经验为手段，研究感性自然的经验哲学的新时代，对近代科学的建立起了积极的推动作用，对人类哲学史、科学史都做出了重大的历史贡献。为此，罗素尊称培根为“给科学研究程序进行逻辑组织化的先驱”

笛卡儿创立数学演绎法

笛卡儿（descartes,rené1596-1660）,法国数学家、科学家和哲学家。他是西方近代资产阶级哲学奠基人之一。他的哲学与数学思想对历史的影响是深远的。人们在他的墓碑上刻下了这样一句话：“笛卡儿，欧洲文艺复兴以来，第一个为人类争取并保证理性权利的人。”

小时候，他对所学的东西颇感失望。因为在他看来教科书中那些微妙的论证，其实不过是模棱两可甚至前后矛盾的理论，只能使他顿生怀疑而无从得到确凿的知识，惟一给他安慰的是数学。在结束学业时他暗下决心：不再死钻书本学问，而要向“世界这本大书”讨教，于是他决定避开战争，1628年，他从巴黎移居荷兰，开始了长达20年的潜心研究和写作生涯，先后发表了许多在数学和哲学上有重大影响的论著。在荷兰长达20年的时间里，他集中精力做了大量的研究工作，在1634年写了《论世界》，书中总结了他在哲学、数学和许多自然科学问题上的看法。1641年出版了《行而上学的沉思》，1644年又出版了《哲学原理》等。他的著作在生前就遭到教会指责，死后又被梵蒂冈教皇列为禁书，但这并没有阻止他的思想的传播。

哲学上，他推崇理性，是唯理论的代表。对于精神与物质的关系，持有精神与物质互不相关的二元论观点。笛卡尔的演绎法不是简单的重提古希腊的演绎法，而认为作为演绎法的出发点的命题与数学公理相类似，是直观的可靠的真理。他要求他的演绎法与经院哲学的复杂繁琐的教条相区别，而要遵守以下几个原则：

①  只把那些十分清楚明白地呈现在 的心智之前、使 根本无法怀疑的东西放在 的判断中；

②  把难题尽可能分解为细小的部分，直到可以圆满解决为止；

③  按从最简单、最容易认识的对象开始，一点一点地上升到复杂的对象的认识

④  把一切情形尽量完全地列举出来，尽量普遍地加以审视，以保证没有遗漏。

   笛卡儿不仅在哲学领域里开辟了一条新的道路，同时笛卡儿又是一勇于探索的科学家，在物理学、生理学等领域都有值得称道的创见，特别是在数学上他创立了解析几何，从而打开了近代数学的大门，在科学史上具有划时代的意义。

   笛卡儿在科学领域的成就同样累累硕果。他进而又创立了解析几何学，为微积分的创立奠定了基础，从而开拓了变量数学的广阔领域。恩格斯所说：“数学中的转折点是笛卡儿的变数。有了变数，运动进入了数学，有了变数，辨证法进入了数学，有了变数，微分和积分也就立刻成为必要了。笛卡儿的这些成就，为后来牛顿、莱布尼兹发现微积分，为一大批数学家的新发现开辟了道路。笛卡儿靠着天才的直觉和严密的数学推理，在物理学方面做出了有益的贡献。从1619年读了开普勒的光学著作后，笛卡儿就一直关注着透镜理论；并从理论和实践两方面参与了对光的本质、反射与折射率以及磨制透镜的研究。他把光的理论视为整个知识体系中最重要的部分。他从理论上推导了折射定律，与荷兰的斯涅耳共同分享发现光的折射定律的荣誉。在力学方面，他提出了宇宙间运动量总和是常数的观点，创造了运动量守恒定律，为能量守恒定律奠定了基础。他还指出，一个物体若不受外力作用，将沿直线匀速运动。他发展了宇宙演化论，创立了漩涡说。他认为太阳的周围有巨大的漩涡，带动着行星不断运转。笛卡儿的这一太阳起源的旋涡说，比康德的星云说早一个世纪。他还提出了刺激反应说，为生理学做出了一定的贡献。

笛卡儿近代科学的始祖。笛卡儿是欧洲近代哲学的奠基人之一，黑格尔称他为“现代哲学之父”。他自成体系，熔唯物主义与唯心主义于一炉，在哲学史上产生了深远的影响。同时，他又是一位勇于探索的科学家，他所建立的解析几何在数学史上具有划时代的意义。笛卡儿堪称17世纪的欧洲哲学界和科学界最有影响的巨匠之一，被誉为“近代科学的始祖”。

伽俐略的数学与实验相结合

   伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家，科学革命的先驱。历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门知识，扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。为了证实和传播n.哥白尼的日心说，伽利略献出了毕生精力。由此，他晚年受到教会迫害，并被终身监禁。他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此，他被称为“近代科学之父”。

   新的科学思想和科学研究方法　在伽利略的研究成果得到公认之前，物理学以至整个自然科学只不过是哲学的一个分支，没有取得自己的独立地位。当时，哲学家们束缚在神学和亚里士多德教条的框框里，他们苦思巧辩，得不出符合实际的客观规律。伽利略敢于向传统的权威思想挑战，不是先臆测事物发生的原因，而是先观察自然现象，由此发现自然规律。他摒弃神学的宇宙观，认为世界是一个有秩序地服从简单规律的整体，要了解大自然，就必须进行系统的实验定量观测，找出它的精确的数量关系。

   基于这样的新的科学思想，伽利略倡导了数学与实验相结合的研究方法；这种研究方法是他在科学上取得伟大成就的源泉，也是他对近代科学的最重要贡献。用数学方法研究物理问题，原非伽利略首倡，可以追溯到公元前3世纪的阿基米德,14世纪的牛津学派和巴黎学派以及15、16世纪的意大利学术界，在这方面都有一定成就，但他们并未将实验方法放在首位，因而在思想上未能有所突破。

伽利略的数学与实验相结合的研究方法，一般来说，分三个步骤：

①  先提取出从现象中获得的直观认识的主要部分，用最简单的数学形式表示出来，以建立量的概念；

②  再由此式用数学方法导出另一易于实验证实的数量关系；

③  然后通过实验证实这种数量关系。

伽利略进行科学实验的目的主要是为了检验一个科学假设是否正确,而不是盲目地收集资料,归纳事实。

   伽利略不但亲自设计和演示过许多实验，而且亲自研制出不少实验仪器。他的工艺知识丰富，制作技术精湛，他所创制的许多实验仪器在当时及对后世都很有影响，下面举出几项：

   浮力天平　这是利用浮力原理快速测定金银器皿首饰中金银含量比例的直读仪器。这种仪器当时已用于金银首饰器皿的交易中。

   温度计　伽利略首创的温度计是一种开放式的液体温度计，玻璃管内盛有着色的水和酒精，液面与大气相通(见彩图伽利略的温度计)。这实际上是温度计与大气压力计的混合体，这是由于当时他对大气压力的变化还没有明确的认识。尽管如此，其学术价值仍很大，温度从此成为客观的物理量，不再是不确定的主观感觉。

   望远镜　伽利略制成的望远镜，可以观察到物体的正像。经过改进后,其倍率由3逐步增大到33；不但指向星空，还可应用于船舰要塞，取得空前丰硕的发现成果。这种望远镜结构简单，而其倍率和分辨本领受球差和色差的限制较大。

   伽利略在人类思想解放和文明发展的过程中作出了划时代的贡献。在当时的社会条件下，为争取不受权势和旧传统压制的学术自由，为近代科学的生长，他进行了坚持不懈的斗争，并向全世界发出了振聋发聩的声音。因此，他是科学革命的先驱，也可以说是“近代科学之父”。虽然他晚年终于被剥夺了人身自由，但他开创新科学的意志并未动摇。他的追求科学真理的精神和成果，永远为后代所景仰。

1799年，梵蒂冈教皇j.保罗二世代表罗马教廷为伽利略公开平反昭雪,认为教廷在300多年前迫害他是严重的错误。这表明教廷最终承认了伽利略的主张──宗教不应该干预科学。

牛顿论科学方法

牛顿一生的重要贡献是集16、17世纪科学先驱们成果的大成，建立起一个完整的力学理论体系，把天地间万物的运动规律概括在一个严密的统一理论中。这是人类认识自然的历史中第一次理论的大综合。以牛顿命名的力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。这一成就，使以牛顿为代表的机械论的自然观，在整个自然科学领域中取得了长达两百年的统治地位。

亚里士多德的哲学讲求事物的和谐，求和谐思想是正确的，但亚里士多德认为天上的日、月、星辰的运行轨道是圆形，因为只有圆运动才是完美的、和谐的，而地上的运动，例如重物直线下落是凡俗的。古希腊哲学家的和谐思想不能在天与地之间连贯。到了17世纪，牛顿用引力理论和运动三定律把天上行星和它们的卫星运动规律，同地上重力下坠的现象统一起来，实现了天上人间的统一，这是牛顿在自然哲学上的伟大贡献。

牛顿在科学上的成就须由他的哲学思想和科学方法来寻根求源。在物理学科中伽利略的实验工作是实验物理学的开端，牛顿深受其影响。随后牛顿使作为实验科学的物理学形成一个光辉体系，同时也使科学实验方法闯入了哲学思想的殿堂。

牛顿认为从现象中可以得出科学原理，或者说科学基本原理可以从现象中导得或推出。牛顿在《原理》和《光学》两书中明白表达他的做学问的方法，即要明白无误地区别猜测、假设和实验结果（及由此而归纳得出的结论），还有从某些假设条件下所得到数学推导。《原理》第一编十四章中处理细微粒子的运动和第二编命题23中设想气体中有相互排斥质点的模型都是牛顿运用具有物理实质性的数学模型的例子，但是他对这些问题缺少实质性的实验证据，未能写出无可辩驳的论述。1713年牛顿在出版《原理》第 2版时在给他的学生科茨的信中提到运动定律是居于首位的定律或称之为公理，并说它们都是从现象中推断或称演绎而来的，并运用归纳法使之普适化。牛顿说：“这是一个命题在哲学中所能达到最高境界的例证。”诚然，必须看到归纳与演绎不能人为地对立起来。恩格斯指出“归纳和演绎正如分析和综合一样，是必然相互联系着的。不应当牺牲一个而把另一个捧到天上去”。牛顿在此早着先鞭。关于实验与假设之间的关系，牛顿在各种场合都有论述。他在给奥尔登堡的信中说：“进行哲学研究的最好和最可靠的方法，看来第一是勤勤恳恳地探索事物的属性并用实验来证明这些属性。然后进而建立一些假说，用以解释这些事物的本性。”给科茨信中说：“任何不是从现象中推论出来的说法都应称之为假说，而这样一种假说无论是形而上学的还是物理学的，无论属于隐蔽性质的还是力学性质的，在实验哲学中都没有它们的地位。”牛顿这些论述奠定了自然哲学的基础，启开了实验科学的大门,300年来为自然科学的繁荣立下了不朽功勋。牛顿研究事物规律的方法不同于那些只从简单的物理假设出发的人，而是通过逻辑的演绎法得到对事物现象的解释。

综合分析方法  牛顿指出，在自然科学里，应该像在数学里一样，在研究困难问题时，总是应当先用分析的方法，然后才用综合的方法。

分析——包括做实验和观察，用归纳法从中作出普遍结论，并不使这些结论遭到异议，除非这些异议来自实验或者其他的可靠的真理方面。用这样的分析方法， 就可以从复合物论证到它们的成分，从运动到产生运动的力，一般说，从结果到原因，从特殊原因到普遍原因，一直海洋到最普遍原因为止。

综合——假定原因已经找到，并且已把它们立为原理，再用这些原理去解释由它们发生的现象，并证明这些解释的正确性。

爱因斯坦指出：“牛顿才第一个成功地找到了一个用公式清楚表述的基础，从这基础出发他用数学的思维，逻辑地、定量地演绎出范围很广的现象并且同经验相符合。”“在牛顿之前还没有什么实际的结果支持那种认为物理因果关系有完整链条的信念。”牛顿是完整的物理因果关系创始人；而因果关系正是经典物理学的基石。牛顿出身于笃信基督教的家庭。在剑桥求学时代,他就怀着宗教生活里亦如科学实验一样可以自由自在的幻想和工作。《原理》完成后，他便着手有关基督教《圣经》的研究，并开始写这方面的著作,手稿达150万字之多，绝大部分未发表。可见牛顿在宗教著述上浪费了大量时间的精力。关于牛顿在1692～1693年间答复本特莱大主教 4封信论造物主（上帝）之存在，最为后人所诟病。所谓神臂就是第一推动出于第四封信中。从现代宇宙学来说，第一推动完全可能在物理框架中解决，而无需“神助”。  
近代科学方法体系形成过程如下：
概要：近代自然科学是从欧洲兴起的。15世纪资本主义开始萌芽，商品经济的发展和开拓市场的需要推动了远航探险和地理发现，进而推动了天文知识和地理知识、数学和力学的发展，于是伴随着思想和宗教领域的文艺复兴和宗教改革运动，在科学领域中产生了以天文学开始的科学革命。
主要人物及其作出的贡献：
1、1543年哥白尼(N．Copernicus，1473－1543)发表《天体运行论》这部不朽著作，提出了日心说宇宙体系。经过伽利赂(G．Galilei，1564－1642)、开晋勒(J·Kepler，1571－1630)的进一步论证和发展，不仅实现了天文学上的革命，也引起了自然观、科学认识论和方法论上的革命。人们开始从对自然界的的笼统的、模湖的认识发展到对于自然界的进行深入的、细致的研究。
2、英国的培根(F．Bacon，156l－1624) 对于近代科学的兴起有卓越贡献的。他的贡献主要不在科学成果上，而是为科学的复兴摇旗呐喊，大力提倡新的科学方法。培根第一个系统研究科学方法并将其当作追求知识的原则、追求知识的程序和方法，他的关于科学方法论的著作取名《新工具论》，以示其在科学方法论上的创新。按照培根的科学方法论，正确进行科学研究乃是从命题金字塔的底部一步一步上升到顶部．也就是：有条理地追求知识的程序是以自然为对象，以感官知觉为起点，让心灵顺着一条全然循序递进的阶梯向前推进，即通过实验、列表、比较、排除、归纳而逐步上升到公理(形式)阶梯的顶部。”培根在他的《新工具论》里，还采用他的实验归纳程序，详细讨论了热的本质的问题。培根的方法主要强调归纳的一面，他试图将科学方法程序化也有其积极的意义。
3、笛卡儿(R．Descartes，1596－1650)是解析几何的创立者。他在《哲学原理》中，阐述了“物理学”中的机械唯物主义，把自然界看作一个具有统一性的物质世界，其本质是广延性，上帝的第一次推动使得混沌状态的物质微粒形成了旋涡运动并通过排斥和吸引而组织起来。他试图以机械运动来说明自然界的一切事物，把整个自然界看作一架大机器，进而用来解释动物有机体，提出了“动物是机器”的影响深远的著名命题。他在科学方法上的重要贡献在于，他是唯理论科学方法的创立者，又是将还原主义原理深深扎入科学之中的关键性人物。他以“我思故我在”的著名命题，规定了唯理论科学方法的出发点。他的“探求真理的指导原则之一”是：“全部方法，只不过是：为了发现某一真理而把心灵的目光应该观察的那些事物安排为秩序。如欲严格遵守这一原则，那就必须把混乱暖昧的命题逐级简化为其他较单纯的命题，然后从直观一切命题中最单纯的那些出发，试行同样逐级上升到认识其他一切命题。”另一条原则是：“要从错综复杂事物中区别出最简单事物，然后予以有秩序的研究，就必须在我们已经用它们互相直接演绎出某些真理的每一系列事物中，观察哪一个是最简单项，其余各项又是怎样同它的关系或远或近，或者同等距离的”。在《方法谈》中，笛卡儿给出的指导人们理智的四条原则，第一条包括避免“急躁与偏见”，只接受清晰和独特的思想；第三条要求从简单到复杂渐次前进；第四条要求进行无一遗漏的完整分析。其中被认为是统治了西方科学方法达350年之久的最为重要的原则是：“第二条原则是把我正在考虑的难题分成尽可能多和必要的部分，以便把它最好地加以解决。”切克兰德(P．Checkland)在《系统论的思想与实践》一书中将其称为“标示了西方知识传统之特征的分析还原原理”而且正是现代的系统论运动才真正对这一原理提出了挑战。事实上，还原论的观点，就奠定了追求简单性、追求线性解的思想基础。这就是说，因为总体总是可以分解为部分的，复杂的现象总是可以分解成为简单的现象来理解的，非线性系统就总是可以化简为线性问题来解决的。[]
1686年4月28日是人类历史上最伟大的日子之一，牛顿在这‘天向伦敦皇家学会提出了他的《自然哲学之数学原理》。牛顿总结了天体力学和地面力学的成就，为经典力学规定了一套基本概念，提出了运动三定律和万有引力定律，从而使经典力学成为一个完整的理论体系，实现了自然科学的第一次大综合。
4、18世纪的法国科学家和唯物主义哲学家，极大地推进了这个机械系统的自然观、机械确定论的规律观、还原论的科学方法论。在笛卡儿断言“动物是机器”的基础上，拉美特利(de Ia Mettrie，1709－1751)进而声称《人是机器》(1747)。经过法国的分析大师们的工作，诞生了理论力学，牛顿经典力学就有了新的精确的表达方式。拉普拉斯(P．－S．LapIace．1749－1827)设想的全能全知的妖精，被认为是最为明确、最为彻底地表述了机械决定论的理想。
5、在自然科学发展的初期，这样一幅机械的、分析的、线性的、被组织的世界图景的形成是有其历史必然性的。只有通过自然科学的进一步的发展进步，我们才可能通过对于这种机械的、分析的、线性的、被组织的世界图景的再一次否定，走向一幅有机的、综合的、非线性的、自组织的系统世界图景。