科学逻辑方法1参考资料Word文档下载推荐.docx
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从种类上说，科学方法分为描述事实的经验认识方法和解释事实的理论思维方法；
从层次上看，科学方法可以分为哲学—逻辑方法、经验自然科学方法、特殊的科学方法和个别的科学方法。
其中，哲学—逻辑方法适用于自然科学、社会科学、思维科学以及人们日常生活的各个领域；
经验自然科学方法则仅仅适用于经验自然科学；
特殊的科学方法适用于一门或几门学科；
而个别的科学方法则是指运用望远镜、显微镜等的方法。
也有人把科学方法分为单学科方法（或专门科学方法）、多学科方法（或一般科学方法，适用于自然科学和社会科学）和全学科方法（具有最普遍方法论意义的哲学方法）三个层次。
逻缉方法与科学方法是紧密联系在一起的。
物理学家爱因斯坦说过：
“一切科学的伟大目标，即要从尽可能少的假说或者公理出发，通过逻辑的演绎，概括尽可能多的经验事实。
”他同时也指出：
“逻辑简单的东西，当然不一定就是物理上真实的东西；
但物理上真实的东西一定是逻辑上简单的东西。
”事实上，思维方法本身就是通过概念、判断、推理的运用来掲示客观事物间的因果联系的。
而且，在揭示事物真相的过程中，观察、实验、比较、分析与综合都是最为常用的研究方法，它们也需要借助概念、判断、推理等逻辑方法来揭示客观事物间的因果联系。
在这方面，逻辑方法与科学方法是难分彼此的。
科学思维逻辑方法就是逻辑方法与科学方法的综合运用，简称为科学逻辑方法。
科学逻辑方法可以说是在科学基础上运用逻辑方法去认识、揭示客观事物的规律和本质的方法，也可以说是在逻辑的辅助下运用科学方法去认识、揭示客观事物的规律和本质的方法。
我们所讨论的科学逻辑方法主要包括科学解释的逻辑方法、科学预测的逻辑方法、探求因果联系的逻辑方法和科学假说的逻辑方法等。
其中，科学解释的逻辑方法是关于科学解释的逻辑模式与逻辑方法的理论；
科学预测的逻辑方法是关于科学预测的逻辑模式和逻辑方法的理论；
探求因果关系的逻辑方法则是探求客观事物之间因果眹系的逻辑方法，它又可以分为求同法、求异法、求同求异并用法、共变法以及剩余法；
而科学假说的逻辑方法则是指人们依据一定的事实材料和科学原理，对事物的未知原因或规律性所作的假定性解释的逻辑方法。
爱因斯坦曾说：
“物理学的任务，仅在于用假说从经验材料中总结出这些规律。
”由此可见科学假说的逻辑方法的重要性。
运用科学逻辑方法进行探索时一般要遵循以下几个步骤：
（1）发现并解释客观事物（比如各种自然现象）存在的事实、原因和规律；
（2）根据已经发现的客观事物本质和规律预测新的、未知的事物；
（3）探求这些新的、未知的客观事物之间的因果联系；
（4）根据预测及探求到的客观事物间的因果联系提出科学假说；
（5）对所提出的科学假说的合理性进行检验、证明。
这五个步骤是进行科学探索的基本步骤，也是科学逻辑方法的具体运用。
科学家们正是根据这几个步骤，结合科学逻辑方法进行科学研究、发现并促进科学的发展的。
科学解释的逻辑方法
科学解释逻辑的含义
贯休《行路难）中“君不见烧金炼丹古帝王，鬼火荧荧白杨里”以及宋陆游《老学庵笔记》卷四中“予年十馀岁时，见郊野间鬼火至多”都提到了“鬼火”。
唐李贺《苏小小墓）诗“油壁车，久相待。
冷翠烛，劳光彩”的“冷翠烛”也是指“鬼火”。
历来民间因为对墓地里的“鬼火”成因不明，都把它看成不祥之兆。
那么，“鬼火”究竟是如何形成的呢？
这是因为人体内部除了碳、氨、氧三种元素外，还含有磷、硫、铁等元素。
尤其是骨骼中，含有较多的磷化钙。
因此，人的躯体在地下腐烂时会发生各种化学反应。
在这个过程中，磷由磷酸根状态转化为磷化氨，而磷化氢是一种气体物质，燃点很低，在常温下与空气接触便会燃烧起来。
磷化氢产生之后沿着地下的裂痕或孔洞冒出地面，在空气中燃烧并发出蓝色的光，这就是磷火，也就是人们所说的“鬼火”。
在上面这段话中，对“鬼火”成因的解释就是科学解释。
所谓科学解释，就是运用科学知识去说明某一现象、事件存在或产生的原因，也叫科学说明。
科学解释的逻辑方法就是关于科学解释的逻辑模式与逻辑方法的理论，简称为科学解释逻辑。
科学解释逻辑的模式
科学解释逻辑的模式主要包括“D—N模式”（即演绎—律则模式）、“I—S模式”（即归纳—统计模式）、类比模式和多元化科学解释模式。
1.D—N模式
一般来讲，科学解释逻辑包括理论原理、相关条件陈述和事实陈述三部分。
理论原理是揭示经验定律后的根本原因以及对客观事物的本质与现象间因果联系的探索，上面关于“鬼火”的解释中，运用的理论原理就是化学反应以及物质的燃点；
相关条件陈述是指某一现象或事件存在或发生的具体条件，上面关于“鬼火”的解释中，相关条件陈述包括人体含有的磷、钙、氢等各种化学元素和磷化氢燃点较低，常温下与空气接触便会燃烧；
事实陈述则是对某一现象或事件存在或发生事实的陈述，或者说事实陈述就是科学解释的对象。
根据以上分析，关于“鬼火”的科学解释逻辑可以用下面的模式来表示：
理论原理：
化学反应
物质的燃点
相关条件陈述：
人体含有的磷、钙、氢等各种化学元素
磷化氢燃点较低，常温下与空气接触便会燃烧
事实陈述：
所以，墓地里会产生“鬼火”。
因为理论原理和相关条件陈述都是对客观事实的解释，所以把它们合称为“解释项”；
而事实陈述是被解释的对象，所以称为“被解释项”。
科学解释逻辑的模式可以表示为：
L：
理论原理
C：
相关条件陈述解释项
所以，E：
事实陈述被解释项
在这里，L代表理论原理，C代表相关条件陈述，E代表事实陈述。
因此，该模式又可以表示为（L∧C）→E。
需要说明的是，有时候，某一现象或事件存在或发生的原因是多方面的，也就是说，它可能是自然律（即理论原理）与具体条件（相关条件陈述）共作用的结果。
此外，这些原因，即理论原理和相关条件在数量上也可能不是唯一的。
因此,我们可以将该模式表示为：
L1、L2……Ln
C1、C2……Cn解释项
所以，E被解释项
从以上分析可知，这种解释模式与演绎推理有着相似之处，也是从一般性、普遍性认识推出个别的、特殊的认识的。
所以，这种科学解释逻辑模式叫“演绎—律则模式”或“定律覆盖的演绎模型”，用字母表示则是“D—N模式”，即根据一般性、普遍性原理推出某一个别的、特殊的观察陈述。
2.I—S模式
据报道：
由多家媒体及机构共同发起了中国城市健康大调査，在历时4个月的调査中共采集116480份有效样本。
其中，城市“租房者”健康状况调査报告显示：
“买房压力、经济压力、工作压力、生活压力、房租压力”这五大压力致六成租房者受疾病困扰。
如果小王是一个城市“租房者”，我们就可以用“I—S模式”来表示小王因五大压力致病的可能情况：
五大压力致六成城市“租房者”受疾病困扰
小王是城市“租房者”
所以，小王很可能受疾病困扰
“I—S模式”即归纳—统计模式，是指根据统计规律和相关条件陈述来说明被解释项的科学解释逻辑模式。
如果用F和G表示统计对象，用a表示统计对象中的个体，“I—S模式”就可以表示为：
百分之几的F是G
a是F解释项
所以，a是G被解释项
“I—S模式”有两个特点：
第一，解释项“百分之几的F是G”要建立在有效统计的基础上，不能任意编造；
第二，解释项并不逻辑地蕴涵被解释项。
因为只有F中的一部分是G，而a又是F中的个体，所以，a有可能是G，也可能不是G，其可能性大小取决于统计结果。
3.类比模式
2007年，英国哥伦比亚大学的天文学家马修称发现了一颗适合人类居住的星球——红矮星Gliese581c。
科学家关于宜居星球的基本定义是：
大小跟地球差不多，有类似地球的温度，有液态水。
而Gliese581c的直径是地球的1.5倍，并且围绕着“红矮星”运转。
“红矮星”与太阳相比则小很多，也没有太阳的强燃烧热量。
马修说：
“这是人类首次在太阳系之外发现的一颗可能适合人类居住的星球。
这颗星球有着类似于地球的温度，大小和体积也与地球差不多，可能还有水存在于星球上，距离地球大约20.5光年（约12O万亿英里）。
从这则报道中可知，天文学家是通过红矮星Gliese581c与地球的类比来确定其是否适合人类居住的。
它可以这样来表示：
地球有着适当的温度、液态水、大小和体积，适合人类居住，
红矮星Gliese581c有着适当的温度、液态水、大小和体积，
所以，红矮星Gliese581c也适合人类居住。
类比模式可用下面的形式来表示：
A事物具有属性a、b、c、d
B事物具有属性a、b、c解释项
所以，B事物也具有属性d被解释项
4.多元性科学解释模式
有时候，对同一现象、事件往往会从不同的角度做出各不相同的科学解释。
比如，对地壳运动的原因，就有收缩说、膨胀说、脉动说、地球自转速度变化说、地幔对流说、大陆漂移说以及板块构造说等不同的解释；
对于光的折射、反射等现象也有光的波动性理论、光的微粒性理论以及光的波粒二象性理论等不同的解释。
而且，对这同一现象、事件提出的各种不同解释都自成一体，各有各的道理，因而形成了多元性的科学解释。
如果我们用E表示被解释的现象或事件，用H1、H2……Hn来表示对该现象或事件提出的各种不同的科学解释。
那么，多元性科学解释模式就可以表示为：
H1→E
H2→E
……
Hn→E
对于多元性科学解释，我们要注意两个问题：
第一，一般情况下，对同一现象或事件的不同解释的解释力是不同的。
也就是说，有的解释可以说明这种现象，却说明不了另一现象；
有的解释能说明局部现象，却说明不了整体现象等。
比如，大陆漂移说是取代大陆位移说而出现的，显然它要比后者更有解释力；
而板块构造说也只有与海底扩张说结合起来，才能更完满地解释地壳的不稳定性和可变性。
第二，对同一现象或事件的不同解释未必都是正确的。
比如，相对于“地心说”而言，哥白尼提出的“日心说”显然更具科学性，因为它证明了地球是围绕太阳进行公转的。
但是，“日心说”也有着明显的缺陷，比如它认为太阳是宇宙的中心就是错误的。
科学解释可以说是科学的所有认识论、方法论问题的集结点，是科学哲学的中心问题。
而科学解释的方法、特点、标准和评价等问题也是科学哲学的重要内容之一。
所以，我们在研究科学解释逻辑的时候，既要认识到不同科学解释的逻辑模式的作用和重要性，也要认识到它们的不足之处。
只有这样，才能对客观事物作出符合实际情况的科学解释。
科学预测的逻辑方法
科学预测逻辑的含义
“预测”就是预先或事前推测、测定的意思。
它主要是指根据已经掌握的信息或积累的数据，依据一定的规律和方法对未知事物情况进行推测，以预先推测某种事物情况的存在、发生或结果。
日常生活中的预测不乏其例，比如天气预测、地震预测、经济预测等。
有的预测是对事物发展的整体性预测，而有的则是某一个别情况的预测。
比如，经济预测可以对国家以至世界的经济形势做预测，也可以对房价、粮价等做预测。
在各种各样的预测中，有的是仅凭主观或直觉进行的预测，有的则是根据长期积累的经验进行的预测，而有的则是在一定的实践与理论知识的基础上，根据实际情况和事物发展的规律进行的科学预测。
比如，门捷列夫根据元素周期表预测类似硼、铝、硅的未知元素的存在,约翰·
柯西·
亚当斯根据计算预测了海王星的存在等。
所谓科学预测就是根据现有的科学理论知识和相关条件陈述对未知事物情况进行的推测。
它主要是在运用科学方法对现代科学某一领域的情况或各领域间的关系进行分析研究的基础上，科学地预测某一现象或事件的存在或发生、发展的原因。
根据科学预测的逻辑模式和逻辑方法形成的理论就是科学预测逻辑。
科学预测逻辑是研究科学预测的模式、程序、途径、手段以及合理标准等问题的理论。
科学预测逻辑的模式
科学预测逻辑有多种模式与方法，包括科学预测的演绎模式、溯因模式、并案归纳溯因模式、类比模式等。
比如：
玛丽·
居里（即居里夫人）与丈夫皮埃尔居里长年致力于以沥青铀矿石为主的放射性物质的研究。
针对这种矿石的总放射性比其所含有的铀的放射性强的现象，居里夫妇于1896年提出了一个逻辑推断：
沥青铀矿石中必定含有某种未知的放射成分，而且其放射性远远大于铀的放射性。
他们于当年12月26日公布了存在这种新物质的设想。
1898年，居里夫妇开始研究由法国物理学家贝可勒尔发现的含铀矿物所放射出的一种神秘射线。
在极其困难的条件下，他们对沥青铀矿进行了分离和分析，终于在1898年7月和12月先后发现钋（Po）和镭（Ra）两种新元素。
可见，居里夫妇正是在现有科学知识和理论的基础上，根据相关条件陈述，通过科学的分析对放射性新物质的存在提出预测的。
这种科学预测逻辑的模式可以表示为：
L1，L2……Ln
C1，C2……Cn预测根据
所以，E被预测项
由此可见，该模式是由定律原理（L）、相关条件陈述（C）和预测陈述（E）三部分组成的。
其中，定律原理和相关条件陈述都是作出科学预测的根据，所以合称为预测根据；
预测陈述则是根据预测根据推出的结论，也叫被预测项。
该模式也可以表示为：
（L∧C）→E。
根据定律原理形式的不同，科学预测模式中预测根据与被预测项的关系也不同：
第一，如果作为预测根据之一的定律原理是全称判断，那么被预测项就蕴涵在预测根据中，该模式就是由一般推出个别的演绎预测模式。
比如，牛顿第一定律，即“一切物体在任何情况下，在不受外力的作用时，总保持相对静止或匀速直线运动状态”就是全称判断；
能量守恒定律，即“能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，它只能从一种形式转化为其它形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变”也是全称判断。
如果以这种全称判断式的定律原理为预测根据，该模式就是演绎预测模式。
第二，如果作为预测根据之一的定律原理是统计定律，那么被预测项就没有被蕴涵在预测根据中，该模式就是一个统计预测模式。
所谓统计定律，就是根据科学的统计方法推导出的规律，所谓统计预测，就是利用科学的统计方法对未知事物情况进行定量推测，并计算概率置信区间。
科学预测模式与科学解释模式的关系
通过对科学解释模式和科学预测模式的分析，我们可以发现它们之间有着不同之处。
但它们又并非各自为政、互不相容的，甚至有时候是彼此交叉的存在着。
其不同之处在于：
科学解释模式的推导前提是解释项，结论是被解释项，而科学预测模式的推导前提是预测根据，结论是预测陈述；
科学解释模式是利用现有科学理论对某一已知现象或事件作出解释并进行科学论证，而科学预测模式则是利用现有科学理论对某一未知现象或事件作出预测并进行逻辑推导；
科学解释模式的推导前提蕴涵结论，而当科学预测模式的定律原理是统计规律时，其推导前提不蕴涵结论。
其相同之处在于：
第一，当科学预测模式的定律原理是全称判断时，科学解释模式和科学预测模式都属于逻辑蕴涵式，其蕴涵式都可表示为（L∧C）→E。
第二，从科学解释模式和科学预测模式的逻辑结构上看，它们的逻辑推导前提不管是解释项还是预测根据，都是由定律原理和相关条件陈述构成的；
它们所推出的结论不管是被解释项还是被预测项，都属于事实陈述。
也就是说，它们在逻辑结构上是相同的。
第三，科学解释一般不含有科学预测，但科学预测有时却可含有科学解释。
也就是说，在对某一未知现象或事件进行科学预测的时候，也巳经对其存在或发生、发展情况进行了科学解释。
科学解释逻辑和科学预测逻辑是科学逻辑方法的重要组成部分，它们是进行科学研究和发现的有效手段，在丰富科学知识、深化科学理论、提倡科学方法和促进科学进步方面都发挥着积极作用。
什么是因果联系
因果联系的含义
古希腊伟大的唯物主义哲学家德谟克利特一生都在探求事物之间的因果联系，并以此为最大快乐。
他曾说过：
“宁可找到一个因果的解释，不愿获得一个波斯王位。
”比如，如果你看见一只乌龟突然从天下掉下来，并恰好落在一个秃头上，你肯定以为这是一件不可思议的事。
但德谟克利特却会告诉你：
世上没有不可思议的事，任何结果都是有原因的。
不信你抬头看，乌龟一定是从正在天上盘旋的那只老鹰爪中掉下来的。
德谟克利特就是要通过这件事告诉我们，任何事物都是处在普遍联系之中的，而一个结果的产生也一定有着它的原因，这就是事物间的因果联系。
任何现象都会引起其它现象的产生，任何现象的产生都是由其它现象所引起的。
这种引起和被引起的关系就是因果联系。
比如，“一分耕耘，一分收获”中，“耕耘”是因，是引起的现象，“收获”是果，是被引起的现象；
“牵一发而动全身”中，“牵一发”是因，是引起的现象，“动全身”是果，是被引起的现象。
因果联系的特征
任何事物都处于普遍联系中，但却并非任何联系都是因果联系。
比如，“鱼儿离不开水，瓜儿离不开秧”中，鱼和水、瓜和秧之间的联系是指事物间的直接联系；
“城门失火，殃及池鱼”中，火和鱼之间的联系是指事物间的间接联系，但它们却并非因果联系。
因果联系作为事物间关系的重要表现形式之一，有着它独有的特征。
第一，由因果联系的定义可知，它是一种引起与被引起的关系；
同时，原因作为引起的现象，一般都是先出现的，结果作为被引起的现象，一般都是后出现的，原因和结果有着先行后续的关系。
因此，因果联系是一种先行后续的引起与被引起关系。
比如，苹果成熟后掉落地上，而不是飞向天上，是因为万有引力的原因。
先有万有引力，然后才有苹果落地，这是先行后续的关系；
万有引力引起苹果落地，这是引起与被引起的关系。
第二，因果联系普遍存在于自然、社会以及人的思维之中，具有普遍性。
一天，通用汽车公司黑海汽车制造厂总裁收到一封抱怨信，说是开着该厂的汽车去买冰淇淋，只要是买香子兰冰淇淋，汽车便发动不了，而买其它牌子的冰淇淋，汽车却一切正常。
黑海厂总裁对这封信迷惑不解，但还是派了一名工程师去查看。
但是，工程师在进行调查时也遇到了相同的问题，而且一连三次都是如此，这让他百思不得其解。
接下来的调查中，他开始对日期、汽车往返时间以及汽油类型等做认真详细的记录。
最后终于发现，车主买香子兰冰淇淋比买其它冰淇淋用的时间要短，从而找出了汽车停的时间太短就无法启动的原因。
经过进一步研究，发现它跟气锁有关。
买冰淇淋的时间长的话，可以使汽车充分冷却以便启动；
买冰淇淋时间短的话，汽车引擎就还是热的，所产生的气锁就耗散不掉，因而汽车无法启动。
一个冰淇淋竟然影响到一辆汽车的启动，让人不能不承认因果联系的普遍性。
第三，当相同的原因和一切所必需的条件都存在时，就会必然产生结果，而且只产生相同的结果。
这就是因果联系的必然性和确定性。
比如，苹果落地和万有引力是因果联系，但是苹果落地与牛顿发现万有引力却不是必然联系。
因为看到苹果落地的人很多，但却只有牛顿一人发现了万有引力，这是因果联系的必然性。
同时，只要在适用于万有引力的条件下,就一定会产生苹果落地的结果，而不是上天或停留在空中，这是因果联系的确定性。
第四，一般来说，因果联系有一因一果、一因多果、多因一果和多因多果等各种形式，而且有时候甚至不能说出到底哪个是因哪个是果。
也就是说，有时候事物之间可能会互为因果。
这就是因果关系的复杂多样性。
比如，经济落后可能会造成教育落后、科技落后、军事落后等多个结果，而教育落后、科技落后、军事落后等又必然造成经济落后。
第五，世上没有无因之果，也没有无果之因，原因和结果总是相互依存、共存共生的关系。
这就是因果联系的互存性。
“黄鼠狼给鸡拜年没安好心”是这个道理，“没有无缘无故的恨，也没有无缘无故的爱”也是这个道理。
需要指出的是，在认识因果联系时，要注意以下几点：
第一，只有先行后续而没有引起和被引起的关系不是因果联系。
看下面一则幽默故事：
一对恋人在看海。
面对大海，男孩突然激情勃发，朗诵起高尔基的《海燕》：
“在乌云和大海之间，海燕像黑色的闪电，在高傲地飞翔。
一会儿翅膀碰着波浪，一会儿箭一般地直冲向乌云……”女孩无限仰慕地看着男孩，激动地说道：
“啊，亲爱的，你太厉害了！
你看，海燕能听懂你的话，真的在乌云和大海间飞呢。
”
这则故事中，男孩朗诵与海燕飞翔并没有因果联系。
因为海燕一直都是那样飞的，并不是因为男孩的朗诵才那样飞，二者没有引起与被引起的关系，所以不是因果联系。
第二，如果原因发生变化，结果也会相应地发生变化，要根据原因的变化重新度量结果。
这就好像你用老机器每天可以生产10个产品，用新机器就可能生产15个产品。
机器改变了，生产的数量就改变了；
而原因改变了，结果自然也会改变。
第三，只有在所有必需条件都具备的情况下，原因才可能产生结果。
比如，接通电源，电灯就会发光，它们具有因果联系。
但是，如果电灯或导线有问题，那么就不能产生发光的结果。
所以，只有满足各种必需条件，才能产生结果。
第四，原因和结果的区别是相对的，在一定条件下可以互相转化。
看下面这首著名的民谣：
丢了一颗铁钉，坏了一个铁蹄；
坏了一个铁蹄，折了一匹战马；
折了一匹战马，伤了一个将士；
伤了一个将士，输了一场战争；
输了一场战争，亡了一个帝国！
在这首民谣中，各个现象之间的原因和结果就都是相对的，比如，“坏了一个铁蹄”是“丢了一颗铁钉”的结果，却是“折了一匹战马”的原因。
因果联系的这种关系实际上也是其复杂多样性特征的体现。
探求因果联系的逻辑方法
事物间的因果联系具有普遍性和客观性，这是人们正确认识事物的前提。
只有正确把握因果眹系，才能提髙人们进行各种活动的自觉性和预见性，在科学研究发现中尤其如此。
事实上，科学解释就是在根据现有各种科学现象的“果”去探索它们存在或发生、发展的“因”；
而科学预测也是在科学理论和相关条件的基础上，根据事物间的因果联系预测新事物的存在。
当然，事物间的因果联系是复杂多样的，要探求复杂多样的因果联系，就要运用科学的逻辑方法。
常用的探求事物间因果联系的逻辑方法有求同法、求异法、求同求异并用法、共变法以及剩余法。
这五种方法是由约翰·
穆勒在用归纳法研究自然界的因果眹系时创立的，所以称为“穆勒五法”。
对此，我们将在以下几节中详细探讨。
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