6 科学观察与科学实验.ppt

* 1839古德义尔橡胶的硫化技术。 1844贝尔电话 1899年冯梅林与明可夫斯基：胰脏与糖尿病。 袁隆平：野生稻种/杂交水稻。 * 贝弗里奇在《科学发现的艺术》一书中列举了大量的例子 如梅契科夫发现吞噬细胞、德国化学家凯库勒在半睡眠状态下由直觉而发现苯的六角环形结构，更有意思的是，达尔文和华莱士都因阅读马尔萨斯的《人口论》而悟出生存竞争的自然选择。当然还有阿基米德在浴盆里忽然直觉到放在水中的物体所爱浮力大小与物体排开水的重量关系的阿基米德原理。如此等等的例子，不胜枚举。 * 常言道 有意插花花不发，无意插柳柳成荫； 踏破铁鞋无觅处，得来全不费工夫。 * 如何抓住机遇？ 名言：Chance only favors the prepared mind（Pasteur）机遇只青睐有准备的头脑。 1 要时刻准备着。 2 要有敏锐的洞察力； 3 要有扎实的知识和经验储备； 4 要有丰富的想象力 * 机遇性发现的条件 有敏锐的思想，丰富的想象力和判断力 巴斯德“在观察的领域，机遇只偏爱那种有准备的头脑”。 弗莱明青霉素/伦琴//约里奥·居里误把中子当成高能r射线 要有严密观察的良好习惯和较强的洞察力 达尔文观察野鸭和家鸭/ 密立根1910年油滴实验，测量电荷，但他指出有一个电荷为电子电荷的2/3——是不是一个夸克？ 要有广博的知识和经验 1609里波斯//伽利略的望远镜 勇于探索、勤于尝试，不局限于传统观念和步骤 詹纳并不是第一个给人种牛痘以预防天花的人，达尔文并不是第一个提出进化论的人；巴斯德也不是第一个提出疾病的细菌学说。哥白尼 * 问题 你对冷聚变怎么看？ 在实验上能做出来吗？ 在理论上说得通吗？ * 思考题 谈谈你对实验的“可重复性”的看法。实验能否做到完全的重复？ 如何理解观察渗透理论？ * 参考书 刘大椿. 科学技术哲学导论. 北京：中国人民大学出版社，2000. 孙小礼主编. 自然辩证法通论 方法卷. 北京：中国高等教育出版社. * * * * * * * * * * * * * * * * 科学观察与科学实验 内容提要 科学事实 科学观察 科学实验 * 一、科学事实 科学事实是指通过观察与实验所获得的经验事实，是经过科学整理和鉴定的确实事实。 * １、科学事实 事实?，客体与仪器的表征 如观测仪器上所记录和显示的数字、图像，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。同一客体在不同仪器上的显示是不同的。 事实?，对观察结果的陈述和判断 既与客体的本性、仪器的设置，也与人运用描述事实的概念系统有关。同一事实在不同的概念系统中的描述可以不同。 2、科学事实的特点 个别性 来自于感性活动，是关于个别存在的陈述，如“铀具有放射性”，“水分子由二个氢原子和一个氧原子构成”。 可复核性 重复实验的压力可以排除错觉和假象，消除谬误 精确性 迈克尔逊—莫雷实验 可靠性 科学理论具有变动性，但科学事实尽可能精确、稳定，如第谷的观测资料、加热氧化汞。 3、科学事实在科学认识中的作用 科学事实是形成科学概念、科学定律和科学原理，建立科学理论的基础。 黑体幅射、固体比热、光电效应——量子理论 贝纳德花样、化学振荡、激光——自组织理论 科学事实是对科学假说和科学理论进行评价的基本手段。 假说和理论的有效性必须通过与科学事实相比较 * 二、 观察方法 观察是一种获取科学事实的方法。 天文观察：日食、月食、彗星（哈雷）、行星（开普勒）、河外星系的红移（哈勃）等天文现象； 地理观察：如徐霞客（游记），极地探险； 生物观察：从蝌蚪到青蛙；从受精卵到胎儿； 王阳明“格”竹子；竺可桢《中国近五千年气候变迁的初步研究》 1、定义 人们通过感官或借助科学仪器，有目的的、有计划的感知处于自然状态下的对象，以获取科学事实的一种研究方法。 * * 2、观察分类 直接观察：凭借感官直接进行的观察 感知范围极有限（可见光390~750纳米波，可闻声20~20000赫兹频率） 精度低? 观察速度受限：高速或低速变化人无法感知 感官错觉：温水实验 间接观察：引入仪器 * 3、观察方法的作用 1 为科学研究打下坚实的基础。通过观察“拿证据来”。如达尔文与生物进化论；竺可桢与物候学；开普勒与行星运动三大定律 2 充当检验假说、发展理论的重要手段。 如相对论中的“光线弯曲”（1919年日食观察时得到证实）；大爆炸理论中的哈勃红移（哈勃已观察到）、3K背景辐射（BELL实验室的科学家已观察到）、反物质（丁肇中阿尔法粒子磁谱仪，在搜寻中） * 三、实验方法 历史上若干著名的实验： Michelson-Morley 实验 关于以太漂移的实验 Millikan油滴实验 测定电子的电荷 Hertz验证电磁波的实验