科学方法与科学认识

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1、科学方法与科学认识一、科学发现与科学方法1、关于万有引力的发现万有引力定律：谁是它的发现者？它的发明权归谁所有？英国科学家胡克（R.Hook，1635—1703）在1693年提出声明：是他首先发现了平方反比定律。在这之后，牛顿（I.Newton，1642—1727）声明他在1666年就已基本解决了向心力定律和平方反比定律。胡克已觉察到引力和地球上的物体的重力有同样的本质。在1674年，他提出了三条假设：第一，据我们在地球上观察可知，一切天体都具有倾向其中心的吸引力，它不仅吸引其本身各部分，并且还吸

2、引其作用范围内的其他天体。因此，不仅太阳和月亮对地球的形状和运动发生影响，而且地球对太阳和月亮同样也有影响，连水星、金星、火星和木星对地球的运动都有影响。第二，凡是正在做简单直线运动的任何天体，在没有受到其他作用力使其倾斜，并使其沿着椭圆轨道、圆周或复杂的曲线运动之前，他将继续保持直线运动不变。第三，受到吸引力作用的物体，越靠近吸引中心，其吸引力也越大。至于此力在什么程度上依赖于距离的问题，在实验中我还未解决。一旦知道了这一关系，天文学家就很容易解决天体运动的规律了。1680年1月6日，胡克给牛顿

3、写了一封信，信中问到：如果引力反比于距离的平方，行星的轨道将是什么形状？1684年，在胡克、哈雷、伦恩（ChristopherWren，1632—1723）等人的一次聚会中，又提出推动这一问题的研究。伦恩提出了一笔奖金，获奖条件是于两个月内完成这一证明：从平方反比关系得到椭圆轨道的结果。1687年，牛顿出版了他的名著《自然哲学的数学原理》，公布了他的研究成果。胡克是一个卓越的物理学家，为什么未能将万有引力定律也冠以胡克的名字。牛顿说他于1666年就解决了万有引力定律问题，似乎也缺乏充分的证据。据记

4、载，牛顿在当时用平方反比关系来研究地球与月球的引力作用时，计算结果误差较大。原因是什么？一个球体吸引它外边的物体时，就好象所有质量都集中在它的中心一样。把地球和月球都做为质点来处理。——“科学抽象”——“理想化方法”。2、关于DNA双螺旋结构的发现1953年4月25日，D.Watson（25岁）和F.Crick（37岁）在《自然》上发表论文：《核酸的分子结构—脱氧核糖核酸的结构》宣布了他们发现了DNA的双螺旋结构。D.Watson和F.Crick荣获1962年诺贝尔生理学、医学奖（同时获奖的还有w

5、ilkins）关于DNA结构的竞争：⑴美国加州理工学院的著名化学家LinusPauling（1954年获诺贝尔奖），因发现了蛋白质的α螺旋结构，继续研究DNA的结构。⑵英国伦敦金氏学院的M.Wilkins和他的同事女学者R.Franklin，掌握着第一流的X射线晶体学技术，并已拍制了DNA的X射线衍射图。⑶英国剑桥大学卡文迪许实验室的Watsonh和Crick。Watsonh和Crick将DNA与蛋白质相类比，蛋白质呈螺旋型，那么“DNA结构也应该是一个螺旋型”。类比方法的更重要的作用：形成研究的

6、思路与目标。宇宙如何起源？这一问题比较大从何研究起，从哪个地方下手？什么物理性质是宇宙创生问题的关键？物理学家运用类比方法，从玻尔处找到了思路。玻尔研究的是小“宇宙”——原子结构。玻尔抓住的问题是：为什么按照经典电磁理论，有核原子模型必定是不稳定的，原子中的正负电荷为什么免不了要塌缩在一起呢？在标准宇宙学模型中，宇宙时空具有奇性。如果把整个宇倒溯回去，也呈现“塌缩状态”。对比一下：原子塌缩源于经典电磁理论宇宙塌缩源于经典引力理论追随玻尔！玻尔用量子论使原子避免了塌缩。量子引力理论有可能使宇宙避免塌

7、缩。宇宙学的研究中的“量子引力理论”。量子引力理论的研究是很难的工作，现在有希望通过拓扑量子场论和二维共形场论等方面的工作来获得进展。再回到D.Watson和F.Crick他们选取模型方法，把认识对象作为一个比较完整的形象表示出来。弗兰克林不赞成用模型方法，认为这是“下策”。D.Watson和F.Crick的合作还是物理学家与生物学家结合的成功范例。D.Watson是生物学家，善于从生物学角度思考问题，凭直觉断定生物体偏爱螺旋型。F.Crick是学物理出身，但后来转攻生物学博士，熟悉实验仪器，善于

8、从物理学角度进行计算、核对数据。二、科学方法与科学认识1、科学认识的特点⑴实证性即，科学认识提供具体、明确的知识，其结论是确定的，并可以验证。⑵深刻性即，不停留在表面，揭示现象背后的本质，阐明其内部机理，对现象进行解释和预见。现象与本质属性与实体功能与结构统一起来。⑶创造性创造性体现在两个方面：科学理论人工客体。列宁：“人的意识不仅仅反映客观世界，并且创造客观世界”（列宁全集，38，P228）2、科学认识过程的多维分析从感性认识上升到理性认识，以及从理性认识再到实践的过程。从多角度