自然辩证法4.科学抽象与科学思维

科学抽象与科学思维

1.科学抽象

1.1科学抽象及其一般过程

1）对科学抽象的规定

科学抽象——研究者在对科学事实的感性材料加以比较分类的基础上，抽取同类事物的

共性，以了解事物本质的思维方法

2）抽象有正误之分

错误的抽象是人们对事物的自然认识的不深刻造成的

要达成科学的抽象，根本在于充分占有事实的基础上，去掉事物的非本质的、表面的、不可靠的、偶然的东西，抽取事物的本质的、内在的、必然的东西，揭示出客观对象的本质和规律（钻木取火）

1.2科学抽象的一般过程

19世纪电磁学的进展

1820 奥斯特 电流的磁效应现象

1831 法拉第 磁铁与导线做相对运动时，导线中有电流产生

麦克斯韦进行了科学抽象，提出一切变化的磁场会产生电场，而一切变化的电场也会产生磁场

具体——抽象——具体

感性的具体：人们在感性经验中，关于客观事物生动而又具体的形象（光的明暗，颜色的认识）

抽象的规定：人们用抽象方法获得的关于事物某一方面本质的认识。事物有多方面的规定性，因此需要对事物的各种因素进行分析，去掉次要的，非本质的因素，抽象出主要的，本质的因素，并通过概念、判断加以规定，获得对事物的某一方面本质的认识（光的微粒说）

1.3科学抽象的作用

1）帮助人们撇开次要过程、干扰因素和无关的内容，使人们的认识真实化

2）帮助人们撇开事物外部的非本质联系，达到对事物的规律性的认识

3）帮助人们综合事物各种属性和关系，从而把事物的本质作为一个整体完整地抽象出来

4）帮助人们区分基础的和派生的东西，深化对事物的认识

1.4科学抽象的成果

1）什么是科学概念

科学概念的规定——表达事物本质关系，基本关系的基本单元，形成科学理论并进行逻

辑推论的基础，科学思维的细胞

2）科学概念的特征

概念的内涵和外延是辩证统一的

波恩建议用“可确定性”表达科学思维的基本法则——可确定性

爱因斯坦主张物理学中任何概念的“生存权”，在于它同物理事件（实验）是否有清晰的和单一而无歧义的联系——可检验性

科学概念常常是科学研究主体借助于猜想和假设来建构的——可变动性

3）科学符号

科学符号——对科学认识成果进行简约浓缩、记载存储、交流传播的基本工具，也是科

学思维的基本工具

自然语言系统——在特定地域和历史条件下自然形成，具有多义性和歧义性

人工语言系统——科学的各个学科中用以表达严格的科学概念、定义、定理、定律、理

论等的工具

4）思想模型

思想模型——客观原型以抽象的形式在思想中再现的思想客体

特点：不仅具有自然物质系统相应的层次性、结构性和功能，也随着物质系统的变化而

变化

5）思想模型的功能

解释——思想模型作为现实原型的样本

判据——建立在科学实践的基础上

预见——对客体绝对纯化后的产物，可以超越现有条件

2.科学思维的逻辑方法

2.1逻辑思维的形态及特点

1）逻辑思维包括形式逻辑和数理逻辑（符号逻辑）

2）形式逻辑的基本规律

同一律——通常表述为A是A。在传统逻辑里，同一律首先是作为事物的规律提出来的，

其意是任一事物是什么就是什么，即任一事物与自身同一。同一律后来还被

看成逻辑语义的规律，即在同一上下文中，同一语词或语句应当表述同一思

想。作为后两种规律，同一律被认为是防止偷换概念或转移论题的根据，因

之也常被称为同一律的要求。违反同一律要求的思想一定是混乱和错误的

（老师普罗泰哥拉和学生尤阿思洛斯的学费官司）

不矛盾律——A不是非A，或A不能既是B又不是B。在传统逻辑里 ，矛盾律首先是作

为事物规律提出来的，意为任一事物不能同时既具有某属性又不具有某属

性。它作为思维规律，则是任一命题不能既真又不真。（⌝(A∧(⌝A))，

（弥子瑕） ⌝x(F(x)∧(⌝F(x))）

排中律——通常被表述为A是B或不是B。传统逻辑首先把排中律当作事物的规律，意

为任一事物在同一时间里具有某属性或不具有某属性，而没有其他可能。排

中律同时也是思维的规律，即一个命题是真的或不是真的，此外没有其他可

能。排中律还是关于认识活动的规范性规律，意为任何人不应同时否认一个

命题（A）及其否定（并非A），即对一个命题及其否定不能持两不可之说。 （ A∨(⌝A)，∀x(F(x)∨(⌝F(x))）（生死签）

3）关于数理逻辑（符号逻辑）的简单介绍

如果某人属于黑人的类，则某人亦属于人的类。

对于任意x而言，如果x∈黑人，那么x∈人。

最后将其中的黑人符号化为ne (Negro)，人符号化为me (Mensch)，

(x): x∈ne-> x∈me。

2.2分析与综合

1）分析、综合及其相互关系

关于分析与综合的规定

分析——把客观对象的整体分解为相对独立的部分、单元、要素进行认识的思维方法 综合——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

观对象的整体认识的思维方法

将事物分解成组成部分、要素，研究清楚了再凑合起来，事物以新的认知形貌来展现。 （欧氏几何 几何的原子论 毕式学派 笛卡尔 费马 解析几何 微积分）

2）分析综合在科学认识中的作用

分析是认识自然规律的必经之路，真正意义上的自然科学是从分析开始的。

分析方法的特点和目的——从事物多样性的现象和属性中，深入事物的内部，弄清其基

本结构和特征，把握事物的本质

局限——牺牲了客观事物活生生的联系，容易给人造成一种孤立、片面、静止看问题的

习惯。所以在分析时切记：部分是整体的部分，细节是全体的细节，分析的目的是为了综合。

综合方法的优点——恢复了事物固有的联系与中介，揭示出事物在分割状态下不曾出现

的新的特征和规律。在自然科学中，通常要处理的几种分析综合形

式有：整体与部分，运动与静止，连续与离散

在具体的科学研究中，综合方法与分析方法是并用的，离开分析的综合将是空洞而无依据的

2.3归纳与演绎

1）归纳方法——从个别或特殊的事实（判断）推演出一般原理的逻辑方法。由前提和

结论两部分构成，前提是若干已知的个别事实，结论是从前提中通过

逻辑推理获得的一般原理。

归纳法的一般形式——S1->P,S2->P,…Sn->P,so,S->P

归纳法的类型——1843 穆勒 《逻辑系统》

求同法：如果两个或更多的研究对象中只有一种相同情况，则所

有例证中仅有的这种一致情况就是该现象的原因

求异法：如果被研究的现象在某个场合出现；在另一场合不出现，

该两种场合其它情况相同，只有该情况不同，便是该现象的结果

或原因，或原因的不可缺少的部分

混合法：如果该现象出现的两种或更多的场合中仅有一种情况出

现，而该现象不出现的两种以上场合中仅有的区别情况便是该现

象的结果或原因，或原因的不可缺少的部分

剩余法：从现象中减去由先前的归纳已知为某条件的结果的部分，

余下的现象便是余下的条件的结果

共变法：一现象在任何时候以任何方式随另一现象在某种特殊样

式下变化，这另一现象便是这现象的原因和结果，或与它有某种

因果联系

目前的分类

完全归纳：当Sn是S类的全部对象时，称为完全归纳。其结论完

全可靠，但是应用范围极其有限

不完全归纳（简单枚举归纳）：Sn是S类的部分对象。其结论是

或然的

科学归纳： Sn是S类的部分对象，S与P有必然的因果联系。以

蕴涵关系的科学分析为前提，结论有必然性

新类型：概率归纳、统计归纳、合情推理

归纳方法的作用与局限——优势：起于个别，终于一般，将个别的经验事实与科学

理论沟通起来，兼具直接现实性与理论普遍性

局限性：以直观的感性材料为基础，不能揭示事物深刻

的本质和规律

归纳的结论一般是或然的，仍然是“一个尚成疑问的推理”（黑格尔）

2）演绎方法

规定——演绎方法是指从一般原理到个别结论的思维方法

构成——三段论（大前提、小前提、结论）

M中词——P宾语，大前提，S主语——M，小前提，所以，S——P，结论

3）归纳与演绎的关系

归纳——演绎模式的历史演进

亚里士多德认为科学认识从有关事件发生的观察开始，从中归纳出解释性原理，再从解释性原理演绎出事件的性质或发生的原因。亚理士多德发现演绎法的前提的无穷后退，所以规定了科学的最高原理或第一原理，认为它是不证自明的

罗杰尔· 培根将归纳的一般程序改变为：

观察→归纳→原理→检验

其解释性原理处于无可怀疑的地位，具有超出解释被观察事件的理论预见的作用

弗朗西斯· 培根提出逐步归纳法和排除法。培根哲学的全部基础是实用性的，就是借助科学发现与发明使人类能制驭自然力量。

莱恩·笛卡尔主张用演绎法和怀疑法达到确定无疑的最高原理

归纳与演绎的辩证关系

归纳是演绎的基础，演绎是归纳的前导

认识的过程中，演绎和归纳形成不可分割的链条，二者相互依存，相互促进，相互渗透，互为前提

归纳和演绎存在的问题及其相互关系

这两种方法都存在一些问题，对于演绎法，因为依靠某种必要的前提通过逻辑运算进行，除了前提的获得及可靠性外，它的问题在于如果是依据逻辑运算，那么一个由演绎法获得的结论是早就蕴涵在前提之中的，这样它的结论和前提就会陷入同语反复的局面，最后就导致以下问题，即演绎法根本就不能够产生任何新知识

对于归纳法，它的问题在于对其合理性的质疑。但是如果归纳和演绎都存在问题，人类的知识又是如何获得的呢？这样就出现了对归纳法的辩护，哲学史上曾经出现不同形式的辩护，以赖欣巴哈的辩护为例，他主要从归纳法的实效来辩护，他是这样推理的，事件要么有规律要么没有规律，如果事件有规律，那么归纳法会帮助人们发现规律，如果事件没有规律，那么任何方法都无效，而归纳法也就无害。所以，无论如何，归纳法都是有帮助的。现在看来，出于对知识合理性的考虑，唯一的选择似乎只能相信归纳法

2.4公理化方法

1）涵义

以尽可能少的不加定义的原始概念和一组不加证明的原始命题（公理、公设）出发，运用逻辑规则推导出其余的命题和定理，以至建立这个理论体系的一种方法（希尔伯特 《几何学基础》 《理论逻辑基础》 《直观几何学》 《数学物理方法》）

2）公理化方法的作用和局限：数学发展史的三次危机

根号2悖论，无穷小量悖论，集合悖论

2.5类比方法

1）类比推理及其类型

规定——根据两种事物在某些特征上的相似，推论出它们在其他特征上也有可能相似。用这种推理方法推出的结论是或然性的

2）一般形式

A对象具有a，b，c，d属性，B对象具有a，b，c属性，所以，B对象可能具有d属性

3）类比推理的主要类型

简单共存类比、因果类比、对称类比、协变类比、综合类比

4）类比法在科学研究中的作用

首先，类比法是提出科学假说的一个重要推理方法，其基本过程是联想与比较，先是选取类比对象，再是对其在形态、结构、功能、理论的原则、形式、方法和内容等的联想和比较，以从已知事物过渡到对未知事物的判断

其次，类比法也是促进技术发展的一种科学方法

再次，类比法可以促进科学研究方法的发展。模拟方法是类比推理在现代科学和工程技术中的应用。模拟方法就是在实验室中模拟自然界中的某些现象，通过缩小或放大的模型对原型进行定性、定量的细微考察，并把模型中所得结果推厂到其类似物原型中去

3.科学思维的非逻辑方法

3.1形象思维

1）形象思维的内涵、表现及性质

内涵——在形象地反映客体具体状态的感性认识基础上，通过意象、联想和想象来揭示

对象的本质和规律的思维形式

性质——带有感性形象的理性认识活动

2）形象思维的主要方式——想象

3）形象思维的特点

直观性强 概括性强 使用方便

形象性和创造性是科学想象的本质特征

想象具有概括化和理想化的作用

4）形象思维在科学研究中的意义

形象思维可以以直观形象，清晰、明确、具体地揭示对象的本质和规律

形象思维的发散性有利于突破逻辑思维的局限，从而揭示对象的本质和规律 形象思维在工程技术领域中有着更为突出的意义

3.2直觉思维

直觉思维是指不受某种固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本质的一种思维形式 直觉和灵感是直觉思维的两种主要表现形式

1）直觉

也叫直觉思维，它是在经验知识基础上，直接领悟事物本质的思维形式

2）直觉的特点

发生的即时性和完成的瞬时性

思维过程的非逻辑性

对经验知识的依赖性

结论的或然性

3）直觉的作用

运用直觉对研究方向和研究课题进行价值判断

对问题的本质作出直接的把握

4）灵感

灵感——人们对于反复思索而未得其解的问题，在某种条件下非预期地获得顿时醒悟的

一种思维形式

5）灵感与直觉的一致性

都具有瞬时性

都是智慧之光的闪现

都是不严密的逻辑推理过程

6）灵感与直觉的区别

对象性不同

依据的基础不同

情感状况不同

7）灵感的特征

从认识产生的角度看，灵感具有非预期的突发性 从认识过程的角度看，灵感具有渐进中的突变性 从认识结果的角度看，灵感具有意想之外的突破性

8）灵感的产生

灵感产生于对所研究问题的深入思考

灵感常出现于紧张脑力劳动后的某种松弛状态 灵感的产生往往是不自觉地借助于外物的某种启迪

9）探索与捕获直觉的方法