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第五章 科学认识的形成 科学认识的形成过程，是一个提出科学问题、获取科学事实、形成科学假说、创立科学理论的过程。 本章主要讨论科学认识过程中科学问题的提出以及科学事实、科学定律和科学假说形成的方法论问题。 第一节 科学问题的提出 一、科学问题是科学研究的起点 1、科学问题的定义和结构 科学问题 科学问题是指一定时代的科学家在特定的知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而尚未解决的问题。 一个时代所提供的知识背景决定着科学问题的内涵深度和解答途径。 科学问题的结构 它包含：问题的指向（问题所涉及的研究对象）、研究的目标、求解的应答域。 科学问题的分类 “是什么”问题 ——如“原子是什么？”“遗传基因是什么？”这类问题要求对研究对象进行识别或判定。 “为什么”问题——例如，“牛为什么有四个胃？”“苹果为什么会落地？”这类问题要求回答现象的原因或行为的目的，是一种寻求解释性的问题。 “怎么样”问题——例如，“恒星是如何演化的？”“铁元素的原子量有多大？”这类问题要求描述研究对象的状态和过程，是一种描述性的问题。 2、科学问题的主要来源 从已有的科学理论与科学实践的矛盾中产生问题 从科学理论内部因逻辑矛盾而产生的问题 从不同理论学派之间的矛盾产生问题 从社会需要与现有的生产技术手段不能满足这种需要的矛盾中产生问题。 3、科学研究从问题开始 科学研究从问题开始 希尔伯特说：“只要一门科学分支能提出大量的问题，它就充满着生命力，而问题的缺乏则预示着独立发展的衰亡或中止。” 爱因斯坦也指出：“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是一个数学上的或者是实验上的技能而已。而提出新的问题，新的可能性，从新的角度看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。” 善于提出科学问题是科学家最重要的素质 牛顿曾在他的《光学提出了31个尚需研究的问题； 德国数学家希尔伯特1900年提出了23个对20世纪数学发展产生了巨大影响的数学问题； 伽利略的科学研究很多都是从问题入手：伽利略在教堂做弥散时，受蜡架摆动的启发发现了单摆定律、对亚里士多德的怀疑发现了自由落体定律、惯性定律 二、科研选题及其步骤和基本原则 1、科研选题 科研选题是为了实现某个特定目标而寻求、选择和确定要研究和解决的科学问题的过程。 科研选题是科学研究的起始步骤，是科学研究的重要组成部分。选题的重要性在于，它关系到科学研究的方向、目标和内容，直接影响科研的途径和方法，决定着科研成果的水平、价值和发展前途。 我的科研选题三原则 邹承鲁 一、重要性 选择一个研究课题，首先考虑的是课题的重要性。科学研究贵在创新，重复前人结果不是科学研究，没有创新就没有科学的前进与发展。因此科学的重要性，首先考虑的是创新性 二、可能性 在确定了一个设想的重要性后，还要着重考虑设想是否与现有的知识相矛盾。要在开题前进行文献查阅，了解前人的成果和结论。科学创新是建立在前人成果基础上的。从前人的结果中吸取经验，从前人的失败中吸取教训，才能超越前人，取得成功。 三、现实性 有了一个好的科研选题，还必须要有一个既是现实可行、又是可望成功的具体方案。没有一个现实可行的实施方案，任何设想都是空想。有了现实可行的实施方案，应组织力量、全力以赴，一般来说都是可以成功。 卡文迪许实验室在科研选题方面五次重大的调整。 第一次，1871——1919年 从电磁学的电标准研究转向辐射研究 第二次，1919——1938年，从辐射研究向原子核物理研究。 第三次，1938——1954年，从核物理转向多研究方向，形成了核物理、分子生物学、射电天文学、晶体物理、超导物理等研究方向 第四次，1954——1971年，从多研究方向转向以固体物理为主的研究。 第五次，1971年——今天，从固体物理向凝聚态物理为主要研究方向转变。 2、科研选题的步骤 3、科研选题的基本原则 百年物理学的启示 路甬祥 第一、我认为是实验和理论之间的矛盾催生了科学概念 科学归根到底是证实知识体系，一旦理论与严密的实验结果出现不了一致，无论理论权威如何，无论这种理论曾经得到过多少人多少年的信奉，作为一名科学家，都有理由去质疑这个 理论本身，并且努力地去完善它，或者创造新的理论去代替它。 第二、我以为重大的科学突破往往始于凝练出重要的科学问题。 提出问题，可能比解决问题更重要 爱因斯坦在否定以太学说的基础上，提出了同时的相对性这一关键的科学问题。 爱因斯坦以其相对论研究的三部曲向物理学同行展示了他非凡的科学思维创造力和挑战传统理论体系的勇气。 第三、我认为科学的想象力需要严谨的实验证据支持。 要勇于挑战已