（末篇）
四、科學思維的藝術——自然科學方法論
（一）科學事實與客觀事實和經驗事實、科學觀察與科學實驗的區分
為了更好地理解科學事實，我們有必要首先區分一下科學事實與客觀事實和經驗事實、科學觀察與科學實驗的區別
客觀事實：客觀存在的不以人的意志為轉移的事物、現象本身，是第一性的東西，屬于本體論范疇，本身不存在正確與錯誤之分；
經驗事實：客觀事實過程觀察進入科學工作者的主觀世界，并用語言符號表達出來，就成為經驗事實。屬于認識論范疇，具有主觀性和可錯性。
科學事實：對經驗事實進行篩選和甄別，淘汰那些無法核實和無法重現的主觀錯覺，剩下的便是經得起檢驗的具有客觀性的經驗事實，這就是科學事實。其具有如下特點：
1、科學事實是單稱陳述（與全稱陳述相對，概念見上篇文章）。強調科學事實的個別性，是為了突出它主要來自感性活動，以便把它與來自理性活動的科學理論區分開來。
2、科學事實具有可重復性。科學事實不應只有一個觀察者能觀察到，其他觀察者在相同條件下也應能重復這個觀察或實驗。
3、科學事實受理論影響。當我們用某些特定的概念或符號去描述和記錄觀察實驗結果而產生某個科學事實時，這個科學事實就已經落入了該理論的框架之內。不存在與理論毫無關聯的、純碎的科學事實。
科學事實可通過可通過以下兩個途徑獲得：通過文獻調研獲得（間接方法）；通過科學實踐獲得（直接方法，又包括科學觀察和科學實驗）。
科學觀察：人們通過自身感官（直接觀察）或借助科學儀器（間接觀察），對客觀對象進行有目的、有計劃的考察和感知，以獲取科學事實的一種感性認知活動。它擁有以下特點：它是一種感性活動；它是一種有目的有計劃的活動。在科學觀察時，需遵循客觀、全面、典型的原則。
不同的觀察者對同一對象形成不同的觀察結果。下面是針對“觀察滲透理論”或“理論負荷說”的解讀：
觀察為什么會滲透理論呢？漢森的解釋是，觀察作為一種認識活動，并不單純是一個物理過程，而是物理過程和心理過程的統一。眼睛從觀察對象得到光刺激而形成視網膜上的圖像，這是物理過程，這時還不是真正的“看到”；真正的看到是一種視覺經驗，屬于心理過程，它需要通過大腦對外來刺激即感覺材料進行篩選和整理，并按一定的樣式組織成某種有序狀態。
大腦組織材料的過程必須借助于已有的知識經驗，用已有的知識經驗去“框”眼前所獲得的感覺材料，符合“框架”的感覺材料被“錄用”，不符合被淘汰。因此，觀察不是中性的。
科學實驗：科學工作者根據一定的科研目的，運用科學儀器等物質手段，在人為控制或模擬自然過程的情況下考察對象，從而獲取科學事實的一種實踐活動。物理模擬和數學模擬是模擬實驗的兩種基本類型。
（二）演繹、歸納與批判性思維；類比、溯因與創造性思維
在對感性材料進行加工改造過程中，思維活動就其功能，可分為批判性思維和創造性思維，前者指向于考察對象的現實情況，辨明問題；后者偏重于構建新觀念、創造新思想。在批判性思維中，演繹和歸納是其基本的工具手段；在創造性思維中，類比和溯因是主要的邏輯形式。
1、演繹推理：前提與結論之間有必然性聯系的推理，演繹推理的結論早已包含在前提之中了，實際上是已知的，推理過程只不過是把前提中隱含的信息明朗化，是對前提中已有內容的某種重復。
公理化方法：從幾個為數不多的、不證自明的命題（稱為公理）出發，根據推理規則推導出一系列的結論（稱為定理），從而建立起一個完整嚴密的知識體系——公理系統。
哥德爾不完全性定理：數學公理系統的無矛盾性和完全性是相斥的。
沒有了完全性夢想，人類只有一條路可走：不斷地創造新的公理系統以求得更大的完全性。人類對世界的探求是一個永無止境的過程。
2、歸納推理：我們運用歸納推理從經驗中獲得一般性知識，然后以此為前提演繹出紛繁復雜的個別性知識。
簡單枚舉歸納推理（不完全歸納推理）：根據一類事物中部分對象具有（或不具有）某種屬性，推出該類事物所有對象都具有（或不具有）這種屬性。
簡單枚舉法的結論不是必然的，它有可能真也可能假。我們僅能盡量提高它的可靠性程度。比如盡量增加被考察對象的數量；盡量擴大被考察對象的范圍；盡量兼顧被考察對象之間的差異。
休謨問題：我們能從邏輯的角度來證明歸納法是合理的嗎？
不能，我們既不能從演繹的角度來證明歸納法的合理性，也不能從歸納的角度來證明歸納法的合理性，因為，演繹推理不涉及經驗事實，只涉及命題之間的關系，它的禁律只有一條，就是命題之間不可相互矛盾；同時因為歸納的合理性正在我們的懷疑之列，用歸納推理來證明歸納的合理性無疑是一種無窮倒退，必將陷入循環論證。
針對休謨問題的解決方法有以下五種，其實質和核心就是“排除”，所以又稱“排除歸納法”：
求同法：被研究的現象在不同場合出現，而在這些場合中，只有一種情況是共同的，那么這個唯一共同的情況就與被研究現象之間有因果關系。使用求同法要特別注意有無隱蔽的共同情況。
求異法：考察被研究現象出現和不出現的兩個場合，發現只有一個情況是不同的，其他情況完全相同，而兩個場合唯一不同的這個情況，在被研究現象出現的場合中是存在的，在被研究現象不出現的場合中是不存在的，那么這個唯一不同的情況就與被研究現象之間有因果關系。使用求異法必須保證那個“不同的情況”是唯一的。
求同求異法：有兩組事例，一組是由被研究現象出現的若干場合組合，成為正事例組；另一組由被研究現象不出現的若干場合組成，成為負事例組。如果再正事例組的各個場合中只有一個共同的情況，而且這個情況在負事例組的各個場合中都不存在，那么這個情況就與被研究現象之間有因果關系。正事例組與負事例組場合越多，結論的可靠程度就越高；對于負事例組的各個場合，應選擇與正事例組較為相似的來進行比較。
共變法：在被研究現象發生變化的各個場合，如果其中只有一個情況是變化著的，其他情況都保持不變，那么這個唯一變化著的情況就與被研究現象之間有因果關系。它是科學研究中最常用的方法之一。
剩余法：如果已知某一復合現象是另一復合現象的原因，同時又知道前一復合現象中的某一部分是后一復合現象中某一部分的原因，那么前一復合現象的其余部分與后一復合現象的其余部分之間有因果關系。
概率歸納邏輯理論：如凱恩斯的歸納邏輯理論、賴欣巴哈的歸納邏輯理論、卡爾納普的歸納邏輯理論。這些理論一個共同點就是以0~1之間的小數即概率來刻畫歸納結論的或然性程度，即“歸納強度”。
美國科學哲學家古德曼的“新歸納之謎”：如何區分有效的歸納推理和無效的歸納推理？
運用歸納，我們需要確認我們是針對自然規律的歸納總結還是偶然事件的歸納總結，以區分歸納推理的有效和無效性。
3、批判性思維：
創造性思維是所謂的多謀，那么批判性思維就是所謂的善斷。
日常思維中的論證并不總是那樣嚴格和規范，他們難免會有缺陷，這種缺陷就是邏輯學所說的“謬誤”。
以訴諸無知舉例：他不是名人，因為我從未聽說過。
懷疑精神：在理性和邏輯面前，任何人及其思想都沒有被質疑和批判的豁免權（上篇文章已經提過一次）。但懷疑精神不能理解為單純地否定，它的實質是“延遲判斷”，即對某個主張或斷言不立即贊成也不立即反對，而是“想想在說”。
批判性思維的精神本質：不草率、不盲從，不為感性和無事實根據的傳聞所左右，盡量理解那些價值觀和我們想左的分析推理方式，克服偏見對判斷的影響，力爭得出更合理更正確的結論。
批判思維的具體展開表現為對已有論證的識別（把論證的各要素從復雜的背景材料中分離出來并整理成規范形式的思維過程）和評估（對論證的各要素進行分析評價以確定論證者的主張是否值得接受的思維過程）。
很多學者認為，善于發現論證中隱含的前提并討論它們的合理性，是思想家的一門絕技，這時導致他們思想睿智、深刻的一個重要原因。
論證過程包含以下環節：微觀層面的概念、中觀層面的命題（理由）和宏觀層面的推理等。
批判性思維的目的不是為了發現謬誤，而是收獲真理。
好論證和壞論證并沒有絕對的界限，它們是相對的，評估論證需要一個比較的視角——已有的論證和潛在的論證的比較。于是，一個具有辯證意味的問題出現了：這個已有的論證是不是最好的或是最可接受的？
蘇格拉底“精神助產術”即對話辯證法：通過不斷發問將論題層層推進從而逼出真理的一種認識方法。
4、類比推理（廣義的歸納推理）：
A對象具有屬性a、b、c、d
B對象具有屬性a、b、c
所以，B對象也具有屬性d
特點：類比推理不是必然性推理；使用范圍極廣；結論受前提制約程度較低（類比推理的前提大多是為結論提供線索）。
注意：前提中確認的相同屬性越多，結論的可靠性程度就越高；前提中確認的相同屬性越是本質的，相同屬性與類推屬性之間越是相關的，那么結論的可靠性就越大。
很多人強調直覺和靈感的作用。其實直覺和靈感的出現，往往是靠類比推理觸發的。阿基米德經過苦思冥想之后，在洗澡時看到從浴盆溢出的水觸發靈感，終于想到了鑒定皇冠的辦法并發現浮體定律，就是通過人體與皇冠之間的類比而領悟到的。
5、溯因推理（廣義的演繹推理）：指從一直的事實即結果出發，借助相關知識去追溯導致結果的原因的推理方法。
E
如果H，那么E
所以，H
從結果回溯原因，很大程度上是一種猜想，它與個體的知識、經驗等主觀因素聯系在一起，不可避免地帶有主觀性和可錯性。
提高可靠性：盡可能多地猜測引起結果的各種可能的原因；要善于利用背景信息來篩選和淘汰不合理的備選假說。
推理的合理性就在于它的最佳說明性（“沒有其他假說像H一樣好地說明E”）。
6、創造性思維：
批判性思維側重于對已有信念的審查和評估，以“破”為主導；創造性思維則偏重于對未知現象的探求和認知，以“立”為目的。
創造性思維一般三階段：準備階段，問題的提出；醞釀階段，問題的求解；豁朗階段，問題的突破。
非邏輯思維方法：直覺、靈感和頓悟等。
直接思維：并非不講邏輯， 它是對邏輯過程的壓縮，分兩類：在經驗的基礎上借助現象直接提出公理、定理和假說的過程；在苦思冥想中以瞬間的方式在大腦中閃現出新思想的過程（即靈感或頓悟過程）。
靈感的觸發條件：1、前提條件：對所研究的問題做了長期艱苦的探索，對問題的一切方面反復考慮過并了如指掌；2、行為條件：為解決問題而窮思竭慮以致達到“忘我”的境界；3、行為心理條件：必須在緊張之余稍有松弛。暫時的休閑狀態往往成為激發靈感的一個觸機。
科學發現主要是理性的、邏輯的，非理性因素是科學發現邏輯的一個環節。科學發現是理性的邏輯推理和非理性的思想跳躍交替的過程。
科學的本質在于根據事實、規律，合乎邏輯地運用非理性因素，同時其具體的發現過程是各種相關條件組成的復雜的統一體。
五、科學技術與社會發展
科學的發展促進了人們道德觀念的更新和新的道德規范的形成。
即使在被認為最遵循決定論規則的自然界，現代科學已證明，偶然性在其中所起的作用也遠比我們過去所承認的要大得多。有時，偶然性并不是以往所認為的那樣僅僅起次要、輔助的作用，而是扮演著一個決定性的角色。
越來越多的普通民眾成為文化的參與者和創造者，而不再是純碎的欣賞者和消費者。這樣就逐漸填平了過去那道橫亙在文化精英和普通民眾之間的難以逾越的鴻溝，極大地促進了文化的世俗化，為人類文化事業的更大發展奠定了廣泛的群眾基礎。
最后討論環節：科學技術究竟是天使還是魔鬼？
科學是天使還是魔鬼，不單純與科學應用是否產生了巨大的正負效應有關，還與人類能否解決這樣的負效應以及解決這個負效應的代價相關。
個人觀點：如果科學帶來的不可控哪怕是0.01%，也可能會延伸的無限不可控，無限可怕。所以，人工智能、智能學習等領域的推進需要謹慎小心，因為人類科學的發展都是在前人基礎上推進的，如果我們不能將前人基礎中的不可控因素掌握和控制，可能會影響到我們的成果和導致我們成果的不可控。對人工智能、智能學習的不可控因素的把握程度提高到再高的程度也都是應該的。畢竟，一個蚊子也可能叮死一頭大象。
（完結）
