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科学发展观 什么是科学?

科学是具体的事物及其客观规则,具体的实事求是,诸多的实践经验,实证之学,科学主要内容是具体的世界观与具体的方法。科学是宇宙的现象和规律,宇宙所定下的规律不会互相否定,例如宇宙不会规定它的规定是错误。

文章目录:

  1. 什么是科学?

一、什么是科学?

科学是指发现、积累并公认的普遍真理或普遍定理的运用,已系统化和公式化了的知识。科学包含自然、社会、思维等领域,如物理学、生袭简物学和社会学。1888年,达尔文曾给科学下过一个定义:携握“科学就是整理事实,从中发现规律,做出结论”。达尔文的定义指出了科学的内涵,即事实与规律。科学要发现人所未知的事实,辩禅庆并以此为依据,实事求是,而不是脱离现实的纯思维的空想。科学是建立在实践基础上,经过实践检验和严密逻辑论证的,关于客观世界各种事物的本质及运动规律的知识体系。

什么是科学:

科学是用来解释世界,不一定反映世界的本来面目 。人类是无法辨识什么是真实世界的,科学只要能解释和预测世界的现象,而且易于人类学习和理解,就已足够。为此发展出了形式逻辑工具,尤其是数学工具,用以克服人脑的缺陷,用数学演算代替推理,使得推理变得准确和简单。科学首先从简单的现象出发,逐渐拓展研究范围,扩展解释边界,用更少的理论解释更多的现象,例如相对论包含牛顿力学,可以解释更多的宏观现象,标准模型解释所有微观粒子,物理学统一化学和生理学等。

研究方法:

先大量收集和记录各种现象,然后分类,在类别内归纳和总结出共同的属性,形成概念,做出严格定义,单位化,然后用数量描述该属性的大小或强弱。用概念作为思考的基础和元素,总结,思考或假设它们间的关系,列出数学关系式。根据这些基本的关系式,用演绎的方法推导出其他命题,找出容易验证的命题,通过实验观察和检测去验证。一旦证伪就推翻重来,直到找不出反例。再次回头整理,确定最基本的命题,然后通过演绎推理,主要是数学推导,演绎出整个命题体系,即形成理论体系。自然科学都要用数学语言推理,社会科学可能会用自然语言推理,但自然语言推理容易发生错误,主要原因是概念没有量化,导致推导过程中不自觉就把外延和内涵改变了,次要原因是逻辑规则不容易遵守,很容易陷入诡辩。如果采用量化概念,然后完全用数学工具去推导,可以保证推理过程中不失真,严格遵守逻辑规则,从而保证结论的正确。数学推理中,少部分可以直觉理解,有物理意义,但大部分的推导过程没有物理意义,纯粹是数学演算。

为什么数学推导能保证结论正确?

首先我们要清楚数学的本质,数学是一种符号化的主要针对数量的形式逻辑系统,符号化数量化的概念可以保证推导过程游含中概念不失真,始终保持唯一的内涵和外延;形式化逻辑可以让我们推导过程中只需记住和应用推导规则即可(主要是演算规则),大大节约思维和降低思考难度;而逻辑是世界存在的基本秩序,它天然存在人的意识中。如:排中律,不矛盾律和同一律,人脑理所当然地知道,不需要习得。数学的本质是符号化的形式逻辑,这个本质就决定了数学是一种可靠的推导工具。但数学不是全能的,它擅长描述和推导概念元素间数量和几何方面的关系,而概念的描述不一定能量化和几何化的。如声音可以用振动的频率和波幅来描述,颜色可以用光的频率来描述,但人的高兴和悲伤就没办法用数量来描述。

科学理论的特征:

§ 是一套从基本假设或公理推导出所有结论的系统,这样的系统才能容易被人类掌握和应用,才有意义。

§ 结论是吻合事实的,是有明确判断的,是可证伪的

§ 是一套解释事实和预测未知现象的系统,不一定是事实的本质,只要能做到解释和预测现象,不需符合人的常识和感官直觉。人的常识和感官直觉都是有局限的,一旦超出视野就会发现是错误的,所以科学理论的创立只能是根据发现的事实,假设数学公式去迎合,然后推导可以检测的结论,不管数学公式和推导过程的物理意义和真实性。人类无法判断理论的真实性,只能用理论近似地描述世界。

§ 科学理论的创造过程,改磨哗先定义概念,概念是总结出的具有某类相同属性的事物或现象,这个是通过归纳方法,分类和总结出概念是简化人类思维的第一步。然后通过归纳,总结或试验,找出公理或基本假设。公理或假设是没办法证明的命题,是针对某类现象的最基本命题。最后通过演绎方法推导整套结论。找出容易验证和证伪的结论,做实验或观测,通过验证就接受理论,只要有一个结论证伪,就抛弃这个理论。

§ 社会科学较为杂乱:其核行源头有很多规则,有很多限制条件,信息杂乱,所以社会科学研究的起点常常要限定一个问题,然后针对这个问题,在一定限定条件下提出规则,然后推导出结论,再用调查去验证,但针对的问题可以多种多样,限定的条件各种各样,所以最终的社会科学体系非常庞杂,系统性较差,不易掌握和理解,也特别容易出错。过多限定条件下假定的规则,得出的数学公式,数学推导的结论,实用性极差,所以社会科学使用数学工具意义不大,一般做定性说明即可。但当今社会科学领域尤其经济学,不用数学就不被承认是理论,这是不对的。还有些学科无法用数学工具,只能使用自然语言描述和推导,如法律学,生物学,军事学等。

世界为什么可以用演绎的理论去描述?

无论是从宇宙膨胀的事实,还是仅仅哲学思考,都能得出结论:世界一定是有起源的,起源应该是从空间上比较小的点开始,极小的点不可能拥有复杂的信息,所以演化的规律不会太复杂,一定是按最简捷的路径,按简单的规则逐渐演进,组合,最终形成现今的复杂世界。人类发现的逻辑工具恰恰也是简单规则加上演绎的系统,这样用演绎的理论去描述世界就变得可行,而人类大脑恰巧也可以掌握这种逻辑工具。

科学和技术的关系

人类发展科学除了满足好奇心外,更主要的是指导科技改善人类生活。但技术并不一定来源于科学,恰恰相反,科学最开始是总结技术现象而来的。技术是人类为达到某种目的,借助器械利用一种或多种物理现象或效应,如铁器是利用铁的硬度,蒸汽机是利用燃烧煤加热蒸汽,通过气缸和连杆转化为旋转运动,电机是利用电磁感应让转子跟随磁力线转动,电脑是由电路组成逻辑门模拟二进制算术运算。

技术在最开始的时候是人类凭经验弄出来的,没有科学的指导,也不知道为什么能行,如中国人建石拱桥,木匠的制作工艺和方法,甚至现在工厂里的技工,他们的很多加工方法也是经验得来的。但在复杂的技术里就必须有科学指导,如传感器,就必须知道物理现象或化学反应的严格数量关系,如材料提纯就必须知道原理和精确的控制条件,大型桥梁建设必须知道材料强度和应力计算。

复杂技术是基本技术的组合,每种基本技术又是利用一种或多种效应。技术创新一般是原有技术的新组合。科学发现新的效应或现象,发明低成本的装置去实现,然后就会增加基本技术,从而实现更高层次的技术组合。

技术专家要做的是:掌握领域内的所有基本技术和器件,知道各种基本技术和器件的使用条件,使用的范围,经济性,可靠程度,然后就是搭积木式的组合。

科学家要做的是:发现和研究各种物理化学现象和效应,找出里面的数量关系,发生的外在条件和环境要求,然后协助技术人员设计和制造低成本的器件去实现效应,并标准化,变成基本的元器件。

科学发展关键点:

§ 古希腊人德谟克利特想到物质有最小的单位原子构成,进而想到数量都可以用整数和比例数(即分数)来表示。

§ 毕达哥拉斯发现音乐与琴弦长度的关系,进而提出数是万物的本源。

§ 苏格拉底,柏拉图和亚里士多德对各种基本问题都做了思考,尤其是针对思维推导方法的思考,亚里士多德总结出了完整的形式逻辑方法。

§ 欧几里得总结古希腊人和埃及人的大量几何学知识和经验,按照形式逻辑方法首创了公理化推导体系,从5个公理和5个公设推导出所有几何命题,并发现大量未知命题。

§ 印度人发明十进制大大简化了运算,拼音文字很容易想到用符号代替数字,进而发明符号化数学,即代数,然后自然就会发展出方程。

§ 笛卡尔通过坐标系让代数方程和几何互相转化和表示。

§ 牛顿和莱布尼茨通过研究无穷小量发明微积分,从而针对连续变化的量也可以进行各种计算。这样数学就拥有了强大威力,几乎可以解决任何数量方面的计算问题和推理问题。

§ 对世界的认识开始都是根据人的最直观的感觉,如地球是中心,受力才运动,重物比轻物坠落快。但直觉是不可靠的,推理才是更好的方法。通过测量天体运动数据,发现日心说能更简单描述。伽利略通过做斜坡滚球实验发现力和运动的关系。牛顿根据开普勒发现的天体运动规律,推导出万有引力公式,并总结出一套公理化的力学体系。并通过海王星和冥王星的发现,证明了牛顿力学的正确。

§ 牛顿力学所假设的时空观和决定论又大大推进了其他学科的发展,认为任何现象都有最基本的规律,而且很简单,人脑可以掌握,找到这个规律,知道初始条件,就能推导出现在和未来。这种决定论思想首先促进了物理学的大发展,如热力学,电磁学等,也大力促进了其他学科的发展,如经济学,生物学等。

§ 接着发现了不可理解的光速恒定,据此爱因斯坦发展出相对论,并通过星光进动的检测得到证明。

§ 光电效应又引出光量子来解释,逐渐发展出量子论

这样就发展出越来越多的非常识非直观的理论,无法通过感官经验去理解,却可以解释和预测各种新现象。现在已经明确:人的常识和感觉是靠不住的,科学理论只是世界本来面目的近似描述,对新现象新事实用数学关系式去描述,然后推导出可检测的结论去证明对错,不要顾及可理解性。如远距离的量子纠缠,时间反演,量子隧穿不需时间等。现在数学工具和各学科理论越来越复杂和难理解,一个人哪怕要掌握一个小分支也越来越难,当这个难度需要一个人要花30年时间或者更长时间去掌握后,科学的进步会大幅延缓。因为历史上重要理论的创立人大多是年轻时做出的,人到老年脑力就不再胜任。如果人工智在未来可以缩短人的学习时间,并协助推理,科学进步仍可以较快速度进行,不过整体趋势仍然是科学进展越来越慢。

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