1、网络信息检索* 1Click to edit Master subtitle style网络信息检索* 2Click to edit Master subtitle style第四章科学抽象与科学思维本章目录科研中的逻辑思维方法科研中的逻辑思维方法 2科学科学 抽象及其过程抽象及其过程31非逻辑思维方法非逻辑思维方法33自然辩证法绪论 张胜光制作网络信息检索* 4Click to edit Master subtitle style第一节 科学抽象1、 科学抽象2、 科学概念3、 科学符号4、 思想模型5、 理想实验方法1.科学抽象科学抽象 ：对科学事实的感性材料，在比较分类基础上，抽取同类事
2、物的共性，直逼事物本质的思维方法。科学抽象过程 ：用公式表达就是 “ 具体一抽象一具体” 。即由感性具体到抽象规定，再由抽象规定到思维具体，这是思维运动的两次飞跃。如 “ 水果 ” 这个概念科学抽象的成果 ： 科学概念 、 科学符号 、 思想模型 ， 还包括 科学判断 、 科学假说 和 科学理论 等。5自然辩证法绪论 张胜光制作2.科学概念科学概念：是科学认识从经验层次过渡到理论层次的标志，是事物本质属性的反映，列宁说： “ 自然科学的成果是概念。 ” “ 外延 ” 系指概念所涉及的类的总和；“ 内涵 ” 系指概念拥有的属性和关系的总和。外延和内涵既相互区别又相互依存、相互适应，特定的概念其外
3、延和内涵的关系也是特定的。科学概念是在科学抽象过程中制作出来的。6自然辩证法绪论 张胜光制作3科学符号科学符号 ：是用以记述、刻画和显示科学概念的语言系统。分为自然语言符号系统和人工语言符号系统。自然语言符号系统 是自然形成的，具有多义性、歧义性，语法结构不够严格和统一。人工语言符号系统 (又称科学语言系统 )是指科学的各学科用以表示严格的科学概念、定义、定理、定律、理论等的工具。其特点是单义性、无歧义性和明确性。7自然辩证法绪论 张胜光制作形式化语言系统和计算机语言伴随数学的机械化、公理化和计算机的广泛应用，人工语言符号系统又有新的发展，先后出现 形式化语言系统 和能为计算机识别的形式化语言
4、，即 计算机语言 。形式化语言 是以数学、数理逻辑符号语言为蓝本的科学语言，其特点是以专门的字母符号代替日常语言的词汇。符号具有明确含义和表述规则，并在句法层次上能够操作和运用。计算机语言 使人的思维过程进一步机械化和自动化，是语言符号系统的一个新飞跃。8自然辩证法绪论 张胜光制作从认识论观点来看，符号语言系统是 “ 思想 ” 的替代物，它是可感知性、物质性和拥有指代意义的统一，成为存贮、传递信息和思想交流的工具。社会的进步，知识的 “ 爆炸 ” 式膨胀，思想沟通和交流的任务日益重要，必将推动符号语言系统向更加精巧化的方向发展。但自然语言符号系统今天是，将来也会是科学语言系统发展的基础和必不可
5、少的组成部分。9自然辩证法绪论 张胜光制作4思想模型思想模型 是客观原型以抽象的形式在思想中再现的思想客体，只存在于人的思想中，为现实世界所没有。如 原子模型、 DNA双螺旋结构模型、板块结构模型等。因此，流动性、互补性和条件性便成为思想模型的重要特征。思想模型的极端形式是 理想模型 ，如 质点、绝对刚体、绝对黑体 等。10自然辩证法绪论 张胜光制作思想模型的作用思想模型的作用。思想模型作为现实原型的替代物，是沟通科学理论和原型的中介，发挥着重要的认识功能。总体来说，思想模型一身兼二任，既是研究的对象，又是研究的手段。作为研究的对象，它比原型简单，容易看清本质；作为研究的手段，可将对模型认识的
6、结果有条件地外推到原型，从而把握原型的本质。11自然辩证法绪论 张胜光制作思想模型的特点具体来说，思想模型的认识功能主要表现在三个方面：一是能对现实原型的观察实验事实作出科学解释，即具有 解释功能 ；二是能对关于原型的知识的可靠性作出判断，即具有 判断功能 ；三是能够揭示出原型在纯化的条件下可能会出现的情况，为科学研究指明方向或形成科学预见，即具有 预见功能 。12自然辩证法绪论 张胜光制作5、理想实验方法 定义： 运用理想模型在思想中塑造理想过程，并进行严密逻辑推理的一种思维方法，具有假想的性质。 设计过程：亦即理想模型的建立过程。思想实验是人们在抽象思维中设想出来的而实际上无法做到的实验。
7、它不是一种实践活动，而是一种思维活动。它所以被称为 “ 实验 ” ，因为它和真实的物质实验具有相似的结构和形式，即包括实验者、实验物、实验条件和实验过程。13自然辩证法绪论 张胜光制作爱因斯坦否定同时性的思想实验在伽利略 牛顿的经典力学中，两个事件只要同时发生，那么对于两个不同的观察者来说观察的结果也一定是同时的，这叫做同时性的绝对性。可是在接近光速的运动中，它是不是也这样呢 ?由于条件的限制，客观事物与实际事物相差太远，人们一下子是无法用实验来证明的。14自然辩证法绪论 张胜光制作设设 AB两地各发生了一个事件两地各发生了一个事件 (如发生了一如发生了一次闪光次闪光 )，在，在 AB的中点的
8、中点 C处的观察者，由处的观察者，由 AB两两地发来的光信号同时到达这一点，推测两事地发来的光信号同时到达这一点，推测两事件是同时发生的。按定义，它也的确是同时件是同时发生的。按定义，它也的确是同时发生的，因此地面上的每一位静止的观察者发生的，因此地面上的每一位静止的观察者均会同意。均会同意。ACB15自然辩证法绪论 张胜光制作但一个由但一个由 A向向 B运动的观察者却不同意，运动的观察者却不同意，因为也是在因为也是在 C点，他却发现点，他却发现 B点的闪光先于点的闪光先于 A点点到达，按定义，到达，按定义， B事件先于事件先于 A事件，它们是不事件，它们是不同时的。也就是说，同时性不是绝对的
9、，而同时的。也就是说，同时性不是绝对的，而取决于观察者的运动状态。这一结论否定了取决于观察者的运动状态。这一结论否定了牛顿力学所引以为基础的绝对时间和绝对空牛顿力学所引以为基础的绝对时间和绝对空间框架。间框架。ACB16自然辩证法绪论 张胜光制作爱因斯坦通过这一思想实验，提出在高速运动中，同时性的相对性的概念，对于狭义相对论的建立起到了一个关键的作用。因为它宣布了牛顿以后统治几百年之久的绝对时间观念是不稳固的，宣布了时间是随物质运动的状况改变而改变，时间具有相对的意义。它是和物质运动不可分离的。在高速运动中时间变慢，这正是狭义相对论的一个重要结论。爱因斯坦把它用简练的数学形式表示出来。 17自
10、然辩证法绪论 张胜光制作1971年，美国的两位飞行员海尔弗和凯尔丁把校好的铯原子钟放在超音速喷气飞机上，分别向东和向西绕地球飞行一周后，返回地面与一直放在地面上的同样艳原子钟比较读数。按照牛顿的绝对时间理论，事件是同时发生的，时间应绝对相同。但是比较结果，发现向东飞行的原子钟慢了 59毫微秒，向西飞行的原子钟却快了273毫微秒。除去各种干扰因素影响的误差外，与狭义相对论的结论符合。预想如果飞机接近光速的话，那将完全符合。同时性只具有相对性，爱因斯坦当年的思想实验终于得到了验证。 18自然辩证法绪论 张胜光制作“ 爱因斯坦电梯 ”广义相对论中的 “ 爱因斯坦电梯 ” 理想实验，论证了惯性定律等同
11、于引力质量。 19自然辩证法绪论 张胜光制作理想实验的设计理想实验的设计过程也就是理想模型的建立过程，需具备如下条件：首先，要以真实的物质实验为根据，以关键性的科学事实作为可靠的客观基础；其次，要充分发挥科学思维的能动作用，善于发挥三种思维基本类型的综合功能；再次，建立理想模型，选取理想条件，推演出理想实验全过程。20自然辩证法绪论 张胜光制作理想实验的设计在科学史上，靠理想实验获得成功的例子不可胜数。例如， 惯性定律 就是伽利略在斜面实验的基础上，运用理想实验得出的结论。它一举打破了自亚里士多德以来 1000多年间关于运动物体当外力停止作用时便归于静止的陈旧观念，真实地揭示了物体惯性的本质。
12、对此，爱因斯坦写道： “ 惯性定律标志着物理学上的第一个大进步，事实上是物理学的真正开端。它是由考虑一个既没有摩擦，又没有任何外力作用而永远运动着的物体的理想实验而得来的。从这个例子以及后来的许多其他例子中，我们认识到用思维来创造理想实验的重要性。 ”21自然辩证法绪论 张胜光制作网络信息检索* 22Click to edit Master subtitle style第二节 逻辑思维方法1、 科学思维的三种基本类型2、 科学的逻辑思维方法3、 分析和综合4、 归纳方法及其分类5、 科学归纳法：穆勒五法 6、 演绎方法 7、 公理化方法8、 哥德尔不完全性定理科学思维 通常又叫理论思维、抽象思
13、维或概念思维，它包括多种具体形式，按其是否必须遵循一定的逻辑规则，大体分为逻辑思维和直觉思维两种基本方式。鉴于形象思维本身具有的抽象性和在科学认识中的重要作用，作为一种基本类型，也包括在科学思维中。于是， 逻辑思维 、 形象思维 、 直觉思维 就构成了科学思维的三种基本类型。6、科学思维的三种基本类型 23自然辩证法绪论 张胜光制作7、科学的逻辑思维方法概念：在感性认识的基础上，运用 概念 、 判断 、 推理 等形式对客观世界的间接、概括性的反映过程。包括 形式逻辑 和 辩证逻辑 两个层次。方法： 分析与综合； 归纳与演绎； 类比。 24自然辩证法绪论 张胜光制作形式逻辑思维的特点形式逻辑思维
14、以使用 “ 固定范畴 ” 为特点。它是从抽象同一性、从质的相对稳定性方面来反映事物的。它割裂了内容和形式的关系，仅从形式结构的侧面研究概念、判断、推理及其相互联系的规律。同一律、不矛盾律和排中律 是形式逻辑思维的基本规律。形式逻辑的现代形式是数理逻辑，亦称符号逻辑，它是用一套表意的符号，以演绎方法为中心，以研究推理规律为内容的形式化性质的工具。25自然辩证法绪论 张胜光制作辩证逻辑思维的特点辩证逻辑思维以使用 “ 流动范畴 ” 为特点。它是从具体同一性、从运动的绝对性和静止的相对性的统一、从形式和内容的统一上来研究概念、判断、推理及其相互联系的规律。 对立统一规律 是其基本规律。矛盾的原则、普
15、遍联系和辩证发展的原则是辩证逻辑思维的主旨和核心，它深刻揭示了客观事物及思维形式的辩证本性。26自然辩证法绪论 张胜光制作形式逻辑思维是逻辑思维的初级阶段 ， “ 抽象同一 ” 是其主要标志； 辩证逻辑思维是思维发展的高级阶段， 具体同一是其主要特征。但在认识质的相对稳定性方面，在追求知识的确定性方面，形式逻辑思维仍有广泛应用的空间和不可替代的作用。逻辑思维是迄今研究最多、应用最广的一种思维类型。 分析、综合、归纳、演绎、类比、公理化方法等，是运用逻辑思维最重要、最常见的科学方法 。27自然辩证法绪论 张胜光制作8、分析和综合分析 ：是把客观对象的整体 分解 为相对独立的部分、单元、要素进行认
16、识的思维方法；综合 ：是在分析基础上把客观对象的各部分、单元、要素在思维中联结起来，形成对客观对象统一 整体 认识的思维方法。客观基础 ：客观事物的整体与部分的关系是分析、综合方法的客观基础。28自然辩证法绪论 张胜光制作两种不同性质的分析综合与认识层次相应，分为感性的分析综合和理性的分析综合。感性的分析综合是对客观事物进行感知的活动过程，其认识的直接成果是 感觉、知觉和表象 ；理性的分析综合是对表象材料的认知过程，其直接成果是 知性认识和理性认识 。知性认识是抽象同一，理性认识是具体同一。两种性质的分析综合在一起，经历 “ 具体一抽象一具体 ” 的认识运动，实现感性认识向理性认识的飞跃。29自然辩证法绪论 张胜光制作分析和综合的相互关系分析是综合的前提，没有分析就没有综合，综合是分析的目的，分析为了综合，二者相互依存、相互渗透，并在一定条件下相互转化。分析是认识自然规律的必经之路，真正意义上的自然科学就是从分析开始的。分析方法大体有： 定性分析法、定量分析法、因果分析法、结构分析法、比较分析法、分类分析法、数学分析法 、 “ 元过程分析法 ” 或 “ 元抽象法 ” 等多种形式，生动体现了部分和整体关系的辩证本性。30自然辩证法绪论 张胜光制作
