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日志

 
 

科学   

2013-05-20 17:38:35|  分类: 好文章强力推荐 |  标签: |举报 |字号 订阅

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科学是 反映现实世界各种现象的客观规律的知识体系

科学包含自然、社会、思维等领域,如物理学、社会学和哲学。它涵盖两方面含义:
观察:致力于揭示自然真象,而对自然作理由充分的观察或研究(包括思想实验),通常指可通过必要的方法进行的,或能通过科学方法——一套用以评价经验知识的程序而进行的。
假设:通过这样的过程假定组织体系知识的系统性。
检证:借此验证研究目标的新度与效度。
科学知识指覆盖一般真理或普遍规律的运作的知识或知识体系,尤其指通过科学方法获得或验证过的。科学知识极度依赖逻辑推理。

近代的科学,旨在理性、客观的前提下,用知识(理论)与实验完整地证明出的真理。是指以培根倡导的实证主义,伽利略为实践先驱的实验方法为基础,以获取关于世界的系统知识的研究。分为以自然现象为对象的自然科学和以社会现象为对象的社会科学。与艺术,哲学,宗教,文学等相区别。现代科学,还包括以人类思维存在为对象的思维科学。
对于科学的核心特征或者说所谓科学精神,随着人类的进步,有不同的观点,目前一般认为科学具有如下特征:
理性客观:从事科学研究一般不以“神”、“鬼”、“上帝”为前提(一些科学家仍会信仰宗教,但是"科学"本身是理性思维的结果),一切以客观事实的观察为基础,通常科学家会设计实验并控制各种变因来保证实验的准确性,以及解释理论的能力。
可证伪:这是来自卡尔·波普尔的观点,人类其实无法知道一门学问里的理论是否一定正确,但若这门学问有部份有错误时,人们可以严谨明确的证明这部分的错误,的确是错的,那这门学问就算是合乎科学的学问。
存在一个适用范围:也就是说可以不是放之四海皆准的绝对真理。例如:广义相对论在微观世界失效,量子理论在宏观世界失效。不过科学家们仍然努力寻找与探索是否有某种理论可以囊括所有自然现象(至少在物理界,将相对论与量子力学合并是一至少延续数十年的野心)。
普遍必然性:科学理论来自于实践,也必须回到实践,它必须能够解释其适用范围内的已知的所有事实。
科学还可以分为从理论和应用等多个层次。
在与社会进步的相互作用中,科学对实践的指导作用得到不断加强,科学体系本身也不断壮大,它对人类历史的重大影响日趋显著。

科学中常常使用测量来作出对比并减少分歧。即便是有明显的区别,也会通过测量提高精度,以便提高可重复性。例如不同的颜色可以通过光的波长来区分,而不使用“绿”或“蓝”等“模糊”的概念。
测量常使用国际单位制,其中包括基本单位:千克, 米, 坎德拉, 秒, 安培, 开尔文和摩尔.除了kg以外,其他六个单位是非人工定义的(不是以特定的物体为标准)。

任何研究方法要被视为科学方法,则必须是客观(科学家们不能对于科学方法下产生的单一结果有不同的解释或不能去改变结果的发生)。另一项基本期待,则是必须有完整的资料文件以供佐证,以及研究方法必须由第三者小心检视,并且确认该方法能重制。
一般理解,科学是对自然规律的追求。科学定律,有一个重要的标准,就是不能有反例。任何一个客观存在的,能够重复的现象,如果于已有的科学定律矛盾,即宣布此科学定律的终结。
科学方法使用可再现的方法解释自然现象。[12]从预测当中提出思想实验或假设。预测是在确认实验或观察前提出的,用于证明其中没有受到干预。而对预测的反证则是进步的证明。 [13][14]科学研究者提出假说来解释自然现象,然后设计实验来检验这些假说,这种实验需要在可控条件下模拟自然现象(在观测科学,如天文学或地质学,可预测的观察结果可以替代核对实验)。整体而言,科学方法可以解决极度创新的问题而又不受主观偏见的影响(又称确认偏误).[15]

科学主要可分为自然科学、社会科学、应用科学、形式科学等四大领域。

1、科学是获取知识的过程,而非知识本身。Science is actually a process used to solve problems or develop an understanding of natural events that involves testing possible answers.
2、这个过程又被称作科学方法,其涵义是通过组织一个经严格验证被认定可信的解决问题的方案来获取信息。The scientific method is a way of gaining information (facts) about the world by forming possible solutions to questions followed by rigorous testing to determine if the proposed solutions are valid.
3、当使用科学方法时,我们假设几个前提:
(1)我们观察的事物都是有特征的,there are specific causes for events observed in the natural world,
(2)这些特征是可以识别的,that the causes can be identified,
(3)自然界当中发生的事件可以通过被普遍接受的方式描述出来,that there are general rules or patterns that can be used to describe what happens in nature,
(4)可以重复的事件可能含有共同的特征,that an event that occurs repeatedly probably has the same cause,
(5)一个人可以感知的,其他人也可以感知,that what one person perceives can be perceived by others, and
(6)基本自然法则不因时间空间改变。That the same fundamental rules of nature apply regardless of where and when they occur.
4、科学方法包含以下重要元素:严谨的观察、构建假说并验证之、对新信息新点子的开放性、自愿接受他人的经过验证的成果。
5、观察。限于我们的感官(嗅觉、视觉、听觉、味觉和触觉),或者我们感官的延伸(显微镜、录音机、X光、温度计等等)。
6、质疑和探究。过于复杂和广泛的提问可能无法得到解决,提问的“好坏”直接决定问题是否能够被解决。提出问题后需要做的是探究,即收集关于此命题的信息,参考别人做过的事,可以启发思路,节省时间,或者干脆避免浪费时间。
7、假说,假说是可以被验证的对特定问题的可能的答案。一个好的假说必须是逻辑严密的,能够包含现有的所有信息并对将来可能补充的信息开放。如果有多个选择,一定要选择最简单包含最少假设的那个假说。
8、验证假说。假说可以简单的通过收集其他来源的信息加以验证,也可以通过额外的观察加以验证,更多的时候需要通过设计一个实验来加以验证。实验通过再现一个事件使得科学家可以对假说加以验证。一个事件中往往有多个变量variable,变量越多,实验越难以进行。因此需要可控的实验,经典的可控实验分两组进行,一组称为控制组;另一组称为实验组。科学家们往往不会接受单个实验的结果,因为那有可能只是与实验变量无因果关系的随机事件。只有大量的重复实验皆表现出明显的因果关系,这个实验才可信。
9、理论与法则。理论是有关于用来解释事情为什么发生的基本概念的普遍接受的、合理的归纳。科学法则是用来描述自然界中发生了什么的不变的、恒定的自然事实。.从不同的特定的事件中发展出普遍的原则的方法称为归纳;其逆向过程称为推理(deductive/deductive reasoning)
10、交流。科学方法的核心特征之一就是交流。绝大多数情况下,科学研究的结果必须要接受其他对此研究感兴趣的人的监督、审查。交流发生在科学探索的人和一个步骤中,包括发表文章,公开想法和思路。
11、科学的态度。一个科学家必须首先是一个健康的怀疑论者。他必须分得清事实和主张。一件事是否科学取决于它是否被众多严密的证据支持,而非听起来是否响亮。另外,科学家必须十分关注细节,对诚实有强烈的道德认同感。
12、科学与非科学。科学与非科学的根本区别在于假设能否被验证。比如,我们可以假设如果西安事变中蒋介石被杀,抗日战争将会更快的取得胜利。但是这一假设无法得到验证,所以历史不是科学。但是历史、文学、社会学、经济学、哲学也都有其具有逻辑的核心思想。同时,科学与非科学的并不是一成不变的,比如经济学,其中也使用了大量的科学方法来辅助解释经济现象,但总的来说,它与科学还相距甚远。
13、伪科学pseudoscience,伪科学不是科学,却用“科学”的外表和“科学”的语言来说服、迷惑和误导人们认为它是科学可信的。但它们经不起真正的科学的检验。例如,营养学的确是一门科学,但是许多人打营养品的广告正是利用营养学的幌子。我们都知道人体需要诸如氨基酸、维生素、矿物质等各种营养素,如果营养素缺乏身体就会出现故障。许多科学实验都验证了这一点。而绝大多数情况下,那些保健品的功效远没有它们的广告吹得那样神,我们的身体也并不像它们的广告宣传的那样需要这些保健品。在这些广告中,精心选择的断章取义的科学信息(氨基酸、维生素、矿物质为人体必需)的确使人们感觉这些产品非常可信。事实上,绝大多数人的日常饮食中包含足量足数的营养素,而不需要额外服用保健品。需要特别说明的是,这些保健品往往贴上纯天然的标签,以宣传它们是无毒无副作用并且功效显著的。不过,箭毒素、马钱子碱、尼古丁、可卡因同样是纯天然的物质,我想没有人愿意在自己的食谱里面添加它们。
14、科学的局限。由科学的定义我们知道,它是寻找信息解决问题的方法,所以科学只能解决有客观现实基础的问题。而诸如道德、价值判断、社会取向、个人态度这些问题是无法用科学方法加以解决的。同时,科学也受到人们从自然现象中探寻本质的能力的限制。人会犯错,同时,由于信息的缺乏或者误解,人们有时候也会得出错误的结论。但是科学本身是具有自我纠错能力的,当我们获取了新的知识,就必须改变或者抛弃原本错误的想法。因此,虽然现在看起来,地心说是一种错误的结论,但是在当时,它是通过科学方法构建起来的,只是受限于人的观察能力。[1]

经典的科学方法有两大类,即实验方法和理性方法,具体的说主要就是归纳法和演绎法。
归纳法
将特殊陈述上升为一般陈述(或定律定理原理)的方法。经验科学来源于观察和实验,把大量的原始记录归并为很少的定律定理,形成秩序井然的知识体系,这就是经验科学形成的过程。可见怎样的归纳是有效的、可靠的,这是经验科学要研究的最重要的问题。自从严格意义上的科学延生以来,从未停止过这方面的探索和争论。
演绎法
应用一般陈述(或公理定律定理原理)导出特殊陈述或从一种陈述导出另一种陈述的方法。在演绎论证中,普遍性结论是依据,而个别性结论是论点。演绎推理与归纳推理相反,它反映了论据与论点之间由一般到个别的逻辑关系。
演绎推理的主要形式是三段论,即大前提、小前提和结论。大前提是一般事理;小前提是论证的个别事物;结论就是论点。用演绎法进行论证,必须符合演绎推理的形式。
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