科学假说的含义:科学假说的特点

2022年8月19日12:21:53科学假说的含义:科学假说的特点已关闭评论

一、假说的含义

假说是根据已有的事实或知识,对未知的现象及其规律性作出假定并证明这个假定的思维过程。在日常生活经历中,几乎我们每个人都使用假说推理,通过构造假说来弄清情况,从而指导下一步的行动。

在科学研究中,假说可以理解为,在形成科学理论的过程中,开始构建理论雏形的那个阶段的设想。假说的内容构成通常是非常复杂的。它包含有理论的陈述,又包含有事实的陈述。而且,它既有真实性尚未判定的内容,又有比较确实的内容。

假说是科学发展的一种形式。各门科学在发展中,都曾提出过一定的科学假说。在天文学中,康德、拉普拉斯关于太阳系起源的星云假说;地质学中,李四光提出的地质力学的假说;物理学中,关于原子结构各种模型的假说;化学中,关于元素周期性变化的假说;生物学中,关于生物遗传和变异的假说等等,都是根据已知的科学原理和科学材料,对未知的自然现象及其发展规律所做的假定性的解释。

假说是有待验证的解释。真正的科学理论,其中的每一个解释都是在合宜的证据,即事实的基础上提出的。当科研人员在对一组事实现象进行解释的时候,这些解释依据合宜的证据,即依据的是初步观察和实验的结果,这些解释还期待着继续的试探和证实,这个时候的解释,就是科学的解释。这种科学的解释就是假说。

案例 运动增强免疫力吗?

有两个研究:

一个是伊利诺斯大学的研究人员把实验老鼠分为两组,一组在笼子里安逸地休息,一组则让它们奔跑到精疲力竭,像这样重复三天。然后让这些实验老鼠处于流感病毒环境中。几天后,狂奔的老鼠得流感的比例多于休息的老鼠,它们的症状也更重。

另一个研究是先让实验老鼠染上一种严重病毒,并将它们分成三组。然后让第一组老鼠休息,第二组做20~30分钟的适度慢跑运动,第三组跑2个半小时。重复这样的对比实验三天,直到它们开始表现出流感症状。结果,休息的老鼠死了一半以上,适度慢跑的只有12%死了,而跑2个半小时的老鼠死了70%,并且这一组中即使那些活下来的也比别的组的老鼠症状更重。(Reynolds,2009)

实验的结论是,适度运动对老鼠的免疫力有增强,比静止不动的好;但是如果运动到了精疲力竭的时候,老鼠的免疫力反而比静止不动时还低。

自然,这样的认识并不新鲜,大家早就晓得“适度运动”最好,还用你研究?确定运动程度和免疫力强弱的关系存在,只是科学研究的第一步。第二步,寻找因果解释才是要旨:为什么这样,运动怎样导致了免疫能力的变化,为什么运动过度反而抑制了人体的免疫能力。根据已有知识,科学家提出假说,认为应通过细胞的免疫作用来解释这个现象。

伊利诺斯大学的一些科学家通过观察染病老鼠的细胞发现,适度锻炼的老鼠表现出一种非常特别的对病毒的免疫反应。一般而言,在老鼠和在人身上一样,病毒会引起所谓ThI型免疫细胞的增加。ThI型免疫细胞引起身体发炎等变化,成为抵抗病毒侵入的第一道防线。不过如果炎症时间太长,便会起反作用。免疫系统这时便需要减少由ThI型细胞引起的炎症反应,使之不会影响身体自身。因此免疫系统便逐渐增加另外一种细胞:ThZ型细胞,由它们来产生抵抗炎症的免疫反应,等于向ThI型细胞引起的火上浇水。ThI和ThZ细胞之间的这种平衡很精致微妙。

在伊利诺斯大学的实验中,适度运动的老鼠以精致的方式逐渐增加Th2细胞的免疫反应,刚好产生正面的抵抗流感的作用。适度运动可以让一点点地压制TIII细胞。而剧烈运动可能压制ThI。

可见,科学探索的深层目标是形成关于因果机制的假说。

二、假说的特点

任何一门科学理论,假说都是不可少的。假说是通向新的科学理论的必要环节,是开拓科学新领域,打开科学宝库的钥匙。假说是观察、思考和实验的结果,又是进一步观察、思考和实验的起点。科学假说主要有以下基本特点。

1.科学性

科学假说是对自然奥秘的有根据的猜测,它是人类洞察自然的能力和智慧的高度表现。科学假说与宗教迷信等蒙昧无知之类的胡说是根本不同的。假说是在科学知识的土壤里生长的,任何假说的提出都以一定的相关事实作为支持它的经验证据,也以一定的相关原理作为论证它的理论前提。

2.导向性

科学假说使科学研究具有定向作用,是寻求真理的向导。既然假说是对未知的自然现象及其规律的一种科学的推测,那么,人们便可以根据这种推测确定自己的研究方向,进行有目的、有计划地观测和实验,避免盲目性和被动性,充分发挥主观能动性和理论思维的作用。因此也就有可能在科学上有所发现,有所突破。

3.推测性

推测性的基本思想和主要论点,是根据不够完善的科学知识和不够充分的事实材料推想出来的,它还不是对研究对象的确切可靠的认识。假说立足于事实,但又不受事实的局限,假说对未知对象提出大胆的设想,而又深入到实践当中去寻求答案。这样,也就能够不断地推动人们去探索、去突破,这就可能打开另一个新天地,获得惊人的发现。

4.实践性

科学假说是建立在一定实践经验的基础上,并经过了一定的科学验证的一种科学理论。它既与毫无事实根据的猜想、传说不同,也和缺乏科学论据的冥想、臆测有区别。确切地说,科学假说是科学性与推测性的对立与统一。它既包含着真,又包含着假,是真与假的对立与统一。它有可能失真而成为假,也有可能由假而转为真。因此,假说又是理论形成中的生与亡的对立统一。这种对立统一的转化条件在于实践,实践是检验假说的唯一客观标准。

5.过渡性

人的认识过程是复杂曲折的,对假说的检验过程也呈现出复杂性和曲折性。预言的一次成功,并不能完全证实这一假说,但确实在一定程度上证明了或增添了它的真理性;预言的一次失败,也不一定能据此推翻这一假说,因为一个假说实际上总是和其他一些前提条件(或称辅助性假说)结合在一起导出某一预言的。即使是预言的完全失败,问题可能出在这一假说本身,也可能出在其他的条件方面,有时还要检查实践方式本身,例如实验仪器、实验操作乃至计算方法是否存在差错等等。科学的历史表明,曾经失败过的科学假说,随着时间的推移,在新的条件下也会“死而复生”;而获得成功的科学假说,也有可能重新陷入困境,需要加以改进,甚至要被新的假说所代替。

6.可检验性

这里所说的可检验性指的是原则上的可检验性,而非技术上的可检验性。我们通过观察而获得假说,又通过对这些假说的验证增进我们对这个世界的理解。科学的每一个进步都是对假说予以验证的结果,科学的假说必须是可测试的,一个原则上不可检验的陈述是没有科学价值的,如果提出一个无法证实的构想,这就只是构想,因而就不是一个科学假说。可检验性是科学假说的必要条件,而对科学假说最有力的支持就是它所预言的事实为而后的实践所证实。即人们可以继续为这个假设的科学理论提供证据,从而使之形成一个获得科研人员共识的科学理论。但是,即使一个假说经过检验形成了科学理论,它仍然需要继续接受检验,真正科研人员的科学信念必定不是教条式的。

有的假说根据目前的理论水平来看,是可以检验的,但由于技术上的条件尚未具备,检验不能立即实施,所以此假说具有原则上的可检验性,而不具备技术上的可检验性。假说的可检验性同假说的预言和推论紧密相连。如果一个假说不能作出任何预言,那它并不具备可检验性。相反,假说的推论和预言中可以被检验的越多,假说的优劣越易判断。

7.可证伪性

如果一个假说被制定的太广泛而普遍,以至于矛盾的证据也能为它进行确证,那么这个假说并不能真正地被任何东西所确认。哲学家卡尔·波普尔认为,任何真正的科学假说必须被足够严密地限定,以便它能避免这类问题的发生。也就是说,假说必须是能被证伪的。这就意味着为了使证据能反驳它们,假说应该被足够严密地限定。

8.可解释性

假说的提出是以经验事实为依据的、对科学问题的解释。假说总是按照预先设定,对某种现象进行的解释,即根据已知的科学事实和科学原理,对所研究的自然现象及其规律性提出说明,而且数据经过详细的分类、归纳与分析,得到一个可以被接受的解释。因而假说要尽可能地解释已有的科学事实。

9.可预测性

假说的提出不仅可以解释已知的事实,更重要的是它还可以对未知的或对未来的事实做出推论。例如,大陆漂移说、广义相对论、大爆炸宇宙论等。但是,由于实践检验的历史局限性,由假说推出的论断虽然原则上可以检验的,不过当时无法完成,要等待条件具备时才行。这就是说,假说预测的未知事实应当可以检验,但又不要受当时检验技术水平的限制。

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