03科学问题和科学的的研究.ppt

“科学问题”提纲 一、问题的重要性 科学研究从哪个环节开始 “提出问题往往比解决问题更重要” 二、对“问题”的理解与分析 “问题”（科学问题）的含义 科学问题的结构 三、问题的来源 提出问题的原则 问题的条件与转换 关于“科学认识的起点” 1、提出问题； 2、观察； 3、好奇心； 4、对自然界的思考； 5、哲学； 6、思辨的方式； 7、社会实践； 8、区分科学与伪科学； 9、生存需求； 10、生活经验； 11、前人的工作；12、对事实的辨别。 科学问题与科学研究 一、问题的重要性 1.科学研究从哪个环节开始? 案例一：青霉素的发现 英国科学家弗莱明（A.Fleming，1881—1955）在1928年9月，一次在实验室，偶然发现培养葡萄球菌的器皿里长出了绿霉。 弗莱明没有简单地处理掉。他感到有些奇怪，因为在正常的葡萄球菌的繁殖区本应当呈现一种讨厌的黄色，可绿霉周围的培养基却清澈明净。 他产生了疑问：是否由于绿霉有某种作用把它周围的葡萄球菌杀死了呢？ 值得注意的是，弗莱明所发现的事实，并不是他第一个在实验室观察到的。 微生物学家斯科特和日本科学家古在由直都曾回忆说，在弗莱明之前，他们都曾在实验室里遇到过同样的情况，只不过他们都把这样的现象简单地处理掉了。 案例二： X射线的发现 德国物理学家伦琴 （Rontgen，1845—1923） 发现了X射线。 他发现X射线的诱导事实 是：放置在实验室阴极 射线管附近的涂有亚铂 氰化钡的硬纸板上，产 生荧光以及放在实验室 中的照相底片被莫名其 妙地感光。 有意思的是：这样的观察事实或类似的观察事实也不是伦琴第一个发现。 美国的A.W. Goodspeed和英国的W. Crookes（1832—1919）在做阴极射线的实验时，都曾经发现过照相底片有异常现象。 Goodspeed甚至在1890年2月22日无意中拍摄下了世界上第一张X射线照片。 Goodspeed虽然实际上拍下了第一张X射线照片，但他把那张照片仍进了废相片堆。 直到5年之后，当伦琴宣布X射线的发现，Goodspeed才从旧相片堆中把那张所谓的废照片找了出来。 1896年2月22日，Goodspeed说： “我们不能要求首先发现伦琴射线的权利，因为我们并没有发现这种射线，我们所能提出的问题就是，你们记得，六年前，世界上第一张阴极射线的照片是某一天在宾夕法尼亚大学物理实验室里拍摄出来的。” Crookes发现一些照片底片模糊不清（其实是X 射线造成的结果），认为是质量问题而退给了厂商。 观察与问题 只有从观察（结果）中引出问题，才使科学家进入研究。 从这一角度上说，科学研究是从“问题”开始的。 问题的产生与观察有密切的关系。但是要强调：观察如不引起疑问，产生问题，那绝不会导致探索过程。 2.“提出问题往往比解决问题更重要” 提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上的或实验上的一个技能而已。而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。 ——爱因斯坦、英费尔德，物理学的进化，上海科学技术出版社，1962，66 （1）从开拓研究方向的角度 案例：光速测量 伽利略提出问题 伽利略对后人的启发 1676年，丹麦天文学家罗默（Olaf Rǒmer, 1644~1710）通过观察木星的卫星蚀，计算出历史上第一个光速为210000千米/秒。但误差比较大。 法国物理学家菲索（Armand Fizeau,1819--1896）利用旋转齿轮装置测量光速。 法国物理学家的付科（Jean Léon Foucault，1819 ~1868）采用 旋转镜法测量光速。 19世纪末，美国物理学家迈克尔逊（Albert Abraham Micheson,1852--1931）用一个正八面钢质棱镜代替了旋转平面镜。 1926年，他得到：C=299796千米/秒。 迈克尔逊的装置 （2）从成果评价的角度 提出问题比解决问题更为重要，也成了评价科学成果时一条标准。 案例一：超导研究 1986—1987年，超导研究取得了突破，获得了转变温度能稳定在液氮温区（77.3K）的超导材料。 在这一轮突破中作出主要贡献的是： [瑞士]穆勒、柏诺兹； [中国]赵忠贤； [美]朱经武； [日]北泽宏一。 穆勒、柏诺兹共享了1987年的诺贝尔奖。 为什么赵忠贤、朱经武没有获奖？ 几方面的突破： ①突破了保持13年之久的23.2K的记录； ②突破了超导转变温度上限为40K的理论预言； ③突破了平均每三年一度的增长率； ④