自然辩证法3分析.docx
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自然辩证法3分析
科学观与科学方法论
一、科学问题的提出
科学发现的起点是什么？
长期以来，一种广为流行的观点认为，科学是依据人们对自然界进行观察的产物；科学发现始于观察实验，或者说经验。
科学发现当然与观察事实有关，但是如果被观察到的事实没有引出问题，那么也不会因此展开新的研究。
我们都知道，X射线是德国物理学家伦琴发现的，在此之前，英国的克鲁克斯等人也曾观察过类似的异常现象，但他们并未由此引出新问题，做出新发现。
（1895年9月8日这一天，伦琴正在做阴极射线实验。
阴极射线是由一束电子流组成的。
当位于几乎完全真空的封闭玻璃管两端的电极之间有高电压时，就有电子流产生。
阴极射线并没有特别强的穿透力，连几厘米厚的空气都难以穿过。
这一次伦琴用厚黑纸完全覆盖住阴极射线，这样即使有电流通过，也不会看到来自玻璃管的光。
可是当伦琴接通阴极射线管的电路时，他惊奇地发现在附近一条长凳上的一个荧光屏（镀有一种荧光物质氰亚铂酸钡）上开始发光，恰好象受一盏灯的感应激发出来似的。
他断开阴极射线管的电流，荧光屏即停止发光。
由于阴极射线管完全被覆盖，伦琴很快就认识到当电流接通时，一定有某种不可见的辐射线自阴极发出。
由于这种辐射线的神密性质，他称之为“X射线”——X在数学上通常用来代表一个未知数。
）（英国物理学家克鲁克斯研究稀有气体里的能量释放，并且制造了克鲁克斯管。
这是一种玻璃真空管，内有可以产生高电压的电极。
他还发现，当将未曝光的相片底片靠近这种管时，一些部分被感光了，但是他没有继续研究这一现象。
）可见，观察本身不足以成为科学发现的起点。
从理论上看，研究对象越是远离经验世界，其研究越是不可能直接从观察实验入手。
20世纪，一些科学哲学家对科学发现始于观察这一命题提出了质疑。
波普尔认为，如果从收集事实的观察实验开始，然后再建构理论，实际上是不可能的。
这是因为，要求研究者第一步就去观察并记录一切事实，这是永远无法完成的，另外，观察和实验离不开理论，尽管通过观察可以引出问题，但观察过程总是伴随着预设的问题，观察总是有选择性的，它需要一个挑选出来的观察对象，需要明确一定的任务，需要带有一定的兴趣，需要持有一定的观点，需要怀着一定的疑问。
观察首先要回答观察什么、为什么观察和如何观察的问题。
波普尔在维也纳做演讲的时候，为了说明这个问题，他在演讲开始就要求学生拿出纸和笔，仔细地观察，并把观察到的写下来。
学生们都莫名其妙，不知道要观察什么。
波普尔指出，这就是没有问题引起的。
我们总是以解决科学问题为目标，有选择地收集材料，有目的地进行观察实验，而与问题五官的东西往往任其流散，不加注意。
美国科学哲学家库恩也持这种观点。
一方面，他认为常规科学就是解决难题，常规科学家的科学研究正是从难题开始的；另一方面，当大量难题出现，范式发生危机时，就需要用新的范式代替旧的范式，这时就需要发明新的理论。
科学的危机，实际上就是理论结构内在矛盾的暴露，也是理论自身问题的显现，所以，处于科学革命时期的科学家的科学活动也是从科学问题开始的。
我们可以看一下科学发现始于问题和科学发现始于观察这两种观点的区别。
始于问题是把科学发现看作是能动的、创造性活动，始于观察则认为科学发现是自发的、消极的活动。
科学发现就是为了解决问题，如果科学家的大脑中没有任何问题，就不会激发他们去作出创造性的科学发现。
科学问题是一定时代的产物，一定的时代所提供的知识背景决定着科学问题的内涵深度。
比如，探索遗传奥秘是一个古老的问题。
在19世纪末的知识背景下，魏斯曼提出的是“种质”的问题，20世纪初，摩尔根提出的是“基因”问题，到了20世纪50年代，沃森和克里克则提出了生物大分子DNA的结构问题。
由此可见，科学问题的内涵因知识背景的不同而有所变化。
除此之外，背景知识还制约着解决问题的途径。
有些问题受目前认识和实践水平的限制，一时还无法进行研究，这些问题还不能成为科学问题，只有在条件具备的情况下，它才能转化为科学问题。
例如，追溯宇宙的起源，是一个早已提出而未解决的问题。
20世纪以前，主要是用神学进行解释的宇宙创生问题，直到20世纪40年代，伽莫夫把广义相对论和宇宙演化结合起来，又引进了基本粒子理论和核物理理论，宇宙起源才变成一个科学问题。
科学问题是有逻辑结构的。
在科学问题中蕴涵着问题的指向（即问题所指的研究对象）、与特定的疑问词相联系的疑问项和求解的应答域。
疑问项即提问的内容。
例如，“燃素的比重是多少？
”“DNA分子的结构是怎样的？
”这两个问题所指示的认识对象分别是“燃素的比重”和“DNA分子的结构”。
疑问项对于科学研究具有重要的指导作用，只有正确的疑问项才能使问题获得正确的答案。
应答域指问题的提法本身所假定的问题解的范围，即在问题的提法中所确定的域限，并假定所提出问题的解必须在这个范围之内。
这意味着，科学问题中已经包含了问题求解的目标、预设的求解范围和方法。
尽管这种预设仍是一种猜测，是可错的，但在科学他所过程中却能起定向和指导作用。
应答域可能是各种各样的。
它可能是一个限定的非常具体的范围，也可能是一个无所限定的范围。
（“脚气病是由什么细菌引起的？
”和“脚气病是由什么原因引起的？
”）显然，应答域越小，限定的越具体，指向性就越明确，对于科学研究的指导性就越强；反之，应答域越宽，越缺少限定，它所排除的东西就越少，指向性就越不明确，因而指导性就越弱；那些泛泛提出的全域性应答域的问题，由于它没有作任何派出，因为所包含的信息量微乎其微，对科学研究也就没有什么指导作用。
如果一个科学问题预设的应答域是错误的，它将使人劳而无获。
只有改换应答域，才能获得成功。
试图证明欧式几何中第五公设就是这样的案例。
（五条公设：
任意两点可以做一条直线；任意线段能无限延伸成一条直线；给定任意线段，可以以其一个端点为圆心，该线段为半径做一个圆；所有直角都全等；若两条直线都与第三条直线相交，并且在同一边的内角之和小于两个直角，则这两条直线在这一边必定相交，即平行公理。
第五公设文字冗长，不显而易见，欧式几何中不靠第五公设可以推出前28个命题。
疑问：
第五公设是否可以作为定理，由前四个公设证明？
这成为数学史上持续2000多年的科学问题。
尽管前人在寻求证明的应答域中已多次失败，后人仍坚信只要改变证明方法，迟早会解决这个问题。
19世纪初，俄国数学家罗巴切夫斯基对求证这一问题的做法产生了怀疑。
他提出与第五公设相矛盾的命题，与前四个公设一起展开推理。
如果推理中出现矛盾，则第五公设得到证明。
但在证明的过程中，却出现很多直觉上匪夷所思、逻辑上毫无矛盾的命题。
最终，罗巴切夫斯基创建了非欧几何的一种，罗氏几何。
正因为罗巴切夫斯基改变了问题的应答域，才做出了这样的成就。
）
科学问题常常是向科学理论提出的挑战或诘难，有时这种挑战甚至动摇了科学根基，以致被某些人成为灾难，造成了科学的危机。
然而，正是这种挑战推动了科学的进步。
伽利略最早提出了光速问题，认为光的传播再快也有速度。
但限于他所处时代的局限，他没有测出光速。
从此，测量光速成为物理学领域的基本问题之一。
正是基于对光速的测定，才引出迈克尔逊-莫雷的以太实验零结果。
由于物理学在以太问题上陷入困境，才引出爱因斯坦的光学悖论，提出了狭义相对论和广义相对论，并导致了物理学的伟大革命。
科学本质上是解决问题的活动。
科学探索的逻辑是“提出问题，解决问题，提出新的问题”。
1990年，希尔伯特在第二届国际数学家大会上作了题为“数学问题”的报告。
这片报告的视野囊括当时几乎整个数学领域，从中概括出了233个问题，即著名的希尔伯特问题。
这些问题吸引着全世界数学家的兴趣。
今天，其中有些问题虽然已经解决，但又引出了新问题；有些问题虽被否定，但因此找到了一条新的研究途径；有些问题虽尚在研究中，但已结出累累硕果，并且会揭露更多新问题。
有鉴于希尔伯特对20世纪数学发展的伟大推动作用，国际数学家们撰写了一本文集，题目就是《希尔伯特问题引起的数学发展》。
问题不仅推动研究，而且指导研究。
弗莱明提出了一个问题：
是否绿霉具有某种作用而把它周围的葡萄球菌杀死了？
这个问题的问题指向是：
葡萄球菌的死因；应答域是：
假定绿霉具有的牟宗作用。
在这一假定的指引下，弗莱明的葡萄球菌死因研究获得了成功。
一个问题的提法是否正确当然十分重要，但我们绝不能断言错误的问题在科学上是没有意义的。
许多错误的科学问题也为科学带来巨大的收益。
例如，17、18世纪的时候，许多人提出制造永动机的设想。
虽然实践证明这一设想无法实现，但从历史发展来看，它仍具有一定意义。
关于能量守恒定律的最初思想和热力学第二定律的最初发现，就是从永动机的失败中得来的。
正是因为科学问题对于科学发现的重要性，所以许多科学家都把善于提出问题看作是科研工作者的一种最重要的素养。
物理学家费米认为：
一个学生必须会解答习题，而一个研究工作者则还必须会提出问题。
科学问题产生于对科学知识背景的分析。
在这个意义上，科学问题本身已经客观地存在于背景知识之中，只待人们去发现它。
所以，科学问题的提出本身已构成科学中的发现。
科学问题常通过以下途径提出：
①经验事实的积累。
科学的任务不仅在于描述、归纳、整理经验事实，而且在于从理论上概括和把握各种自然现象的内在联系。
因此，当经验事实积累到一定阶段，自然会提出如何统一解释这些现象之间的内在联系之类的问题，而这类问题常给科学带来飞跃。
例如，元素周期律的发现。
（各种化学元素曾被一个个孤立地发现和研究，进入19世纪，所发现的化学元素不下28种，并且不断增加。
这时人们就提出了这样的问题：
各种化学元素之间有没有内在联系？
如何揭示各种化学元素之间的内在联系？
门捷列夫。
）
②科学理论与科学实践的矛盾。
随着科学实践的发展，实验技术和手段不断完善，以及大量新的经验事实被揭示，理论与实践必然产生矛盾，从而引发一系列问题。
例如，现代物理学革命的起因，就是经典物理学理论难以解释19世纪末20世纪初不断涌现的新的实验事实，从而产生出大量动摇经典物理学大厦根基的问题。
③理论体系内在矛盾。
科学理论体系的建立，逻辑上应该是自洽的。
如果从同一个前提出发，导出两个彼此矛盾而在逻辑上又同时成立的两个命题，就出现逻辑悖论，与科学理论的自洽性不符，要尽力排除。
一般说来，一个理论内部的逻辑矛盾是比较隐蔽的，必须经过缜密的分析和严格的推导才能揭示出来。
（伽利略重物下降思想实验。
）
④不同理论之间的矛盾。
在同一个学科领域里，对同一事物，可以由不同学派用不同理论解释，如天文学中的日心说与地心说，地质学中的火成论与水成论、渐变论与灾变论等；或者在不同学科领域的理论之间产生了矛盾，如生物进化论和热力学之间的矛盾。
热力学第二定律标明，任何孤立系统的熵将不断趋向极大，这意味着系统的无序化和组织秩序的解体，即系统的退化。
但生物进化论则表明，包括生命在内的许多物质系统处于不断有低级到高级、有简单到复杂的进化过程。
如何统一这两种理论？
这一问题推动了普里戈金的耗散结构理论的研究。
⑤为了检验新提出的假说是否正确，需要根据这个假说做出尽可能多的预言，然后设计一定的实验或观察进行检验。
但问题在于，通过实验和观察所获得的经验事实可靠吗？
如何检验其可靠性？
这些问题甚至成为实验科学家的主要工作。
选题即是形成、选择和确定所要研究和解决的课题。
有三个步骤：
①文献调研应查明有关专著和论文，并尽可能追溯其发展历史，以便继承前人已有的科研成果，在新的起点上选择研究课题。
在选题调研中要保持批判头脑，过分依赖和盲目相信文献会使人墨守陈规，而摆脱固有观念的束缚和解决问题本身同样困难。
②调研后经过分析、筛选，提出研究课题，然后对课题进行可行性分析，如建立模型进行初步计划，或设计一些必要的实验。
若有几个备选课题，则需要对计算和实验结果进行分析比较和筛选。
③在评议和确定课题时，可以提出三问：
问专家在本研究领域中最有意义的尚待解决的问题是什么；向同伴说明自己正准备研究的问题；问自己解决这些问题最可能做出贡献的独特背景知识和经验是什么。
将三问的答案综合，能够较好地抓住研究方向和重点。
选题过程是一个不断反馈调整的过程，需要反复调研和多次论证。
选题原则：
①需要性原则指所选课题确实有研究必要，或者是社会的需要（袁隆平对杂交水稻的研究），或者是科学自身发展的需要（最初看不出实际应用价值，但随着社会发展，越来越显示出对社会经济发展的潜在推动作用）。
就研究者个人来说，从事理论研究或是从事应用研究都没有背离科学研究的根本方向；从现实说，立足于满足社会需要的课题更容易得到社会的认可和资助。
②科学性原则指选择的研究课题应该具有科学依据，不能违背自然规律，体现出科学研究的内在根据。
因此，纯属迷信荒诞的课题不选，违背科学原理的课题不选。
（牛顿晚年研究神学）
③创造性原则包含两重含义：
一是选择研究新颖的课题，即前人没有研究过或随研究过但没有完全解决的问题；二是探索研究课题的方案、途径和方法有突破性、独创性。
（新观点、新方法、新角度、新应用）
④可行性原则指要根据实际具备的或者经过努力可以具备的条件来选择课题，对预期完成课题的主客观条件尽可能严密地估计。
这一原则要求选定的课题时可以实现的，主观条件指研究者为完成课题所必须具备的知识结构、研究能力和技术水平等；客观条件指从事研究活动所必备的设备、仪器等物质手段，以及必要的资金、人力合图书情报资料等。
（爱因斯坦晚年研究的统一场论。
从客观看，当时比较清楚的物理场只有电磁相互作用和引力相互作用，强相互作用和弱相互作用还不十分清楚，客观条件还不成熟；从主观看，爱因斯坦忽视了粒子物理学和从经验基础，因此没有完成这一理论。
但这一理论符合科学性原则，所以只要条件成熟，就会被重新提出来并逐步得到解决。
）
在科学研究过程中是否善于从新角度提出问题，即实现科学问题的转换，常常是科学研究中取得突破性进展的关键。
产褥热：
19世纪上半叶，欧洲流行。
维也纳总医院也是如此。
1833年，整个医院分为两个区。
1836年，塞莫尔维斯进入该医院寻找病因。
当时流行的假设：
传染性的影响，认为由大气、宇宙、地球的变化引起。
此外有空气条件影响、季节变化影响等说法。
塞莫尔维斯的假设：
产褥热是一种传染病，在传染病范畴内寻找病因。
1840年，一区的服务由医生、接生员和进行解剖实习的学生提供，二区只有接生员。
1841年，两区产褥热感染率出现巨大差异，一区是二区的3倍，与塞莫尔维斯的假设不符。
塞莫尔维斯开始对两区感染率的不同做出解释，以找到降低一区感染率的方法。
这一转变标志着新的科学问题的出现，即从寻找病因转换到对差异做出解释。
1847年，塞莫尔维斯的一个同事在解剖尸体时被实习生用解剖刀意外将手指划伤，引发一场大病而导致死亡，其临床症状与产褥热相同。
他意识到同事可能死于产褥热，而这又使他意识到，产褥热病人死于相同种类的血液感染。
他的同事和实习生带有这种传染性物质，因为他们在解剖尸体后仅仅随意清洗双手而没有严格消毒。
1847年5月，塞莫尔维斯要求医生和实习生在解剖完尸体后必须进行严格的氯水消毒，结果，1848年一区的产褥热感染率降至与二区相同。
维生素的发现：
荷兰医生艾杰克曼被派往爪哇，查清当地居民的脚气病原因。
“脚气病由什么样的细菌所致？
”受巴斯德细菌致病学说影响，寻找脚气病与细菌的联系，数年未果。
“脚气病由什么原因引起？
”设想各种因素，如稻米的生长期、品种、出产地、加工方法、居民的居住条件、人口密度等是否与脚气病有联系。
1896年，他发现脚气病与所使用的稻米的加工方法关系极大。
食用精米的居民发病率高，食用糙米能够治愈脚气病。
于是，艾杰克曼确认，脚气病是由于失误总缺少某种不可少的成分，而这种成分只需很少便可预防这种病。
1911年，美国生物化学家芬克提出了维他命这个词来称呼这种物质。
二、科学事实的发现
它一般可分为两类：
一类指与客体与仪器相互作用结果的表征，如观测仪器上所记录和显示的数字、图像等。
这类经验事实既与客体的本性有关，也与人所设置的认识条件有关。
同一客观事件在不同仪器上的显示可以是不同的。
另一类则是对观察实验所得的结果的陈述和判断。
同样，这类经验事实既与客体的本性、仪器的性能相关，也与人所运用的描述事实的概念系统有关。
同一事实在不同概念系统中所作的描述也可以是不同的。
因此，科学事实作为科学认识论的范畴，体现了客观事实在科学认识主体中的记述和判断。
没有客观事件发生，自然不会有科学事实，没有主体设置的认识条件，也无法记载科学事实。
特点
①科学事实是个别存在的陈述，它实质上是描述。
例如，铀具有放射性、水分子由两个氢原子和一个氧原子构成等。
它主要来自感性活动。
②科学事实是可复核、可重现的，能够被多个观察者重复检验。
相反，不可重复的经验事实，客观性就会受到怀疑。
1959年，美国物理学家韦伯曾宣布，他的实验装置直接受到从银河系一天体发出的引力辐射，但他的观察事实在世界上十几个实验室里都未能被重复，因此未被科学界承认。
③科学事实比较精确、系统。
例如，迈克尔逊-莫雷实验的直接目的是判定以太是否存在，考虑到诸如地球自转、公转等因素对测量的影响，要得出精确的结果，就需要再高山、低谷、白天、黑夜、夏季、冬季等分别进行，从系统化的经验材料中确立起比较精确的科学事实。
④科学事实是科学认识中比较可靠的部分。
它的内容始终如一，并不依赖于其所在的理论体系。
因此，某一理论或假说被推翻了，而建立这一体系所依据的科学事实却被保存下来，转入另一个理论体系。
例如，拉瓦锡建立的氧化说和之前的燃素说都是基于加热氧化汞的实验这样的科学事实。
科学事实发现的理论
①古典经验主义者是近代科学观察理论的倡导者，首次从认识论的高度对观察实验活动进行研究。
他们通过对包括科学知识在内的人类知识的起源和获得知识的程序的考察，提出了纯观察说。
培根和洛克是代表。
培根认为，观察是一种纯粹的感官反应活动，不受任何理论因素的影响，在观察中也应该排除任何理论的影响。
洛克也把观察看成是消极的、被动的、纯感官的生理反应过程，认为观察和感觉是等同的，观察过程就是人们对客体的感觉过程。
他把通过观察获得的经验事实称为简单观念，认为它们是原始的、可靠的，只要观察者的相应感官是健全的，就不会对它的意义产生疑问。
纯观察说在科学界产生了极大的影响，但它本质上是把观察过程等同于纯粹的生理反应过程，也就是说，把观察看作类似于摄影机镜头的物理成像状态。
然而，从大量实际观察活动提供的材料来看，观察过程更多的是一种认识活动过程，有复杂的认识论机制。
②20世纪30年代，逻辑经验主义继承和发展了古典经验主义的理论传统，提出中性观察说。
卡尔纳普所构造的关于科学知识结构的两层语言模型，集中地体现了逻辑经验主义者对观察性质的理解。
这个模型将科学语言分为性质完全不同的两个层次：
一是观察语言。
它是清楚明白、意义固定的。
包括观察名词和观察陈述。
观察名词是用来表示可直接观察或测量的对象或过程，以及这些对象的可观察属性和关系，例如红的、木头等等。
观察陈述是用观察名词作谓词的陈述，如这朵花是红的，这块木头漂浮在水上。
观察陈述是单称经验命题，他们所反映的是个别对象的性质、状态，所表达的知识就是经验知识。
二是理论语言，由理论名词和理论陈述构成。
理论名词是用来表示不可直接观察的对象、事件或事件之间不可观察的关系的名词，如电子、引力等。
理论陈述是由理论名词作谓词的陈述，如引力的大小与质量成正比。
理论语言的意义必须借助于一个解释的语义规则系统，从观察语言来获得。
可见，逻辑经验主义者相信，观察语言是不受任何理论影响的，而理论语言的意义依赖于观察语言。
观察者的理论框架、既往经验、文化环境对观察过没有影响，观察语言对不同的理论保持中立。
相反的，理论语言没有独立的解释，它必须而且只能从观察语言中获得经验内容，在未获得经验内容之前，它们是没有意义的。
③与上两种学说分庭抗争的是理论负荷论，即观察渗透理论。
这一观点最早由美国科学哲学家汉森系统阐述，后来发展成为历史主义学者反对逻辑经验主义的一个基本信条。
乍看起来，中性观察说似乎是正确的，两个正常的观察者在同一个地方观看同一物体或景色，将看到同一个东西。
然而，实际情况并非如此。
看图。
那么，究竟什么原因造成了观察结果的不同？
是被观察物吗？
显然不是。
是大家眼中产生不同的视网膜图像吗？
也不是。
导致观察结果不同的是由于大家对视网膜图像进行组织、处理的方式不同。
换句话说，当观察者运用新的组织模式对同一视觉材料或感觉图像进行组织或处理时，就会看到原先未曾看到的东西。
这是日常的观察活动，科学观察也是如此。
汉森设想了开普勒和第谷一起站在高山上观察日出的情况。
他们共同看到的是一个位于红绿色斑中间的明亮的黄白色圆盘。
然而除此之外，他们还看到了不同的东西：
第谷看见太阳从固定的地平线上冉冉升起，开普勒看见的却是静止的太阳底下滚动的地平线。
导致他们观察结果不同的是他们两人所持的天文理论不同。
理论负荷说的真理性在于它在一定程度上阐明了观察使主体对于课题的作用，阐明了主观能动性的作用。
但我们也应该看到这种理论的片面性，观察中主体与客体是存在相互关系的，夸大主体对客体的影响，也会走向谬误。
观察
观察有两个特征。
首先它是一种感性认识活动，具有直接的感受性和生动的形象性；其次它是对处于自然状态下的事物进行的观察，也就是说，是观察者在对被观察对象不做任何变革的情况下所进行的观察。
按观察的方式分，有直接观察和间接观察两种基本类型。
直接观察就是凭借人的感觉器官直接进行的观察。
观察者和观察对象之间不存在任何中介。
在直接观察中，人们通常靠移动观察点、延长观察时间、增加观察次数等方法改善观察效果。
具有简单、直接、受客观条件限制较少、可随时随地进行等优点。
但易受生理上的局限，
①人的感官对自然界中时空尺度上极其有限的范围内的对象才能直接感知。
例如，人的眼睛只能接受390-750纳米波长范围内的电磁波，人的耳朵只能听到20-20000赫兹频率范围内具有一定音响强度的声波。
②依靠人的感官只能对观察对象做出大致的估计，而不能精确的定量测定。
例如，我们可以比较出两盆水那一盆更热，但无法给出精确的温度。
③观察对象都是处于不断运动变化的过程之中，有的变化非常迅速，有的则比较荒蛮。
但是，人类感官的观察速度是非常有限的，对于高速掠过眼前的物体的形状，人眼无法分辨，同样的，运动变化及其缓慢的物体，人眼也不易察觉出来。
④人的感官在知觉过程中常常产生错觉。
倘若你将一只手浸入冷水一只浸入热水，几分钟后同时浸入同一盆温水中，两只手的感觉就会不一样。
为了克服感官的局限，就借助于某种物质的属性制造出供观测的科学仪器，在观察者和观察对象之间引进科学仪器这一中介物。
这样，直接观察就发展到间接观察。
例如，天文学家用望远镜观察天体运动，生物学家用显微镜观察细菌、病毒等微生物的活动等。
科学仪器作为人的感官的延长，使人们的观察得以向自然界的广度和深度延伸。
凭借不断发展的科学仪器，人们感知对象的能力也有可能不受任何限制。
同时，科学仪器也大大提升了观察的精确度。
但是，无论直接观察还是间接观察，都是不改变观察对象的自然观察。
观察对象许多隐蔽的、内在的属性无法直接呈现出来。
另一方面，自然观察只适用于那些能够重复出现或变化不太剧烈的自然现象和过程，对于那些时过境迁、转瞬即逝、不能重复的自然现象和过程，则不能单独使用它。
因此，需要实验。
实验
在科学认识活动中，由于运用实验，人们可以对自然界形形色色的现象积极干预，使经验认识活动突破了自然观察的界限，获得比观察更多、更可靠的经验事实，更能体现人的主观能动性。
①自然界的事物和现象及其复杂，其中包含了各种偶然性的因素。
事物的某些特征，或是被掩盖起来，或是受到其他因素干扰，以致在通常情况下不能被观察到。
在实验中，人们利用各种手段，把所研究的对象从复杂的联系中分离出来，排除次要的、偶然的、附属的因素，使事物现象的发展变化过程以简化了的、纯粹的状态显现出来。
例如，对于检验电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用统一的假说所作的实验。
温伯格、格拉肖、萨拉姆等人在美国克利夫兰市以东40千米一个废弃的盐矿里，在地下600米的深处，建造一个能灌入1万吨纯水的大洞，目的在于
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