爱华网ZL：如何正确认识科学理论（以物理学理论的进化为例：亚里士多德 → 牛顿 → 爱因斯坦）
◆（亚里士多德的物理学）
亚里士多德（Aristoteles，公元前384～前322）的物理学在某种程度上是相当成功的。
它能解释广泛的现象。
它能解释为什么重物下落到地上（寻求它们在宇宙中心的自然位置），它能解释虹吸管和升水泵的作用（这种解释建立在真空的不可能性上）等等。
但是最后，亚里士多德的物理学，在一些方面被证明并不真实。
从匀速运动的船桅顶上掉下的石头，落在桅脚的甲板上，而不是如亚里士多德理论所预见的那样落在离桅杆稍远一些的地方。
可看到木星的卫星绕木星转而不是绕地球转。
在十七世纪，积累了一大批其他的证伪[1]材料。
然而一旦牛顿的物理学通过伽利略（Galileo Galilei，1564～1462）和牛顿等人的推测建立和发展起来，它就是一个代替亚里士多德物理学的优越理论。
◆ （牛顿的物理学）牛顿（Isaac Newton，1642～1727）的理论能够说明落体、虹吸管和升水泵的作业以及其他任何亚里士多德能够解释的东西，还能说明对亚里士多德成为问题的现象。
此外，牛顿的理论还能解释亚里士多德的理论没有接触过的现象，诸如潮汐和月亮的位置之间的相关和引力随海拔高度不同而变化。
在两个世纪里，牛顿的理论是成功的。
就是说，借助它预见的新现象来证伪它是不成功的。
这个理论甚至导致一个“新行星”即海王星的发现。
坚持不懈地试图证伪它，科学发展历史最后说明是成功的。
牛顿的理论在一些方面被证伪了。
它不能说明水星轨道的细节，不能说明在射线管里高速运动电子的可变质量，然后，当十九世纪过渡到二十世纪之际，物理学家面临挑战性的问题，这些问题要求设计出新的思辨的假说来逐渐地克服这些问题。
◆（爱因斯坦的物理学）爱因斯坦（Albert Einstein，1879～1955）能够接受这个挑战。
他的相对论能够说明证伪牛顿理论的现象，同时在牛顿理论已被证明是成功的那些领域也能够与它匹敌。
而且，爱因斯坦的理论预见了一些壮观的新现象。
他的狭义相对论预言质量应该是速度的一个函数，质量和能量能互相转化；他的广义相对论预言光线应为强引力场所弯曲。
想用新现象驳倒爱因斯坦理论的试图失败了。
对爱因斯坦理论的证伪仍然是对现代物理学家的一个挑战。
它们的成功如果终于发生的话，将标志着在物理学进步中又前进了一步。
◆ （对上述物理学理论进化的概述）·科学假说的形成一般需要经过这样几个步骤：
首先，是要在搜集一定数量事实、资料的基础上，提炼出科学问题；
其次，为回答问题，要充分运用各种有关的科学知识，并且灵活地展开归纳和演绎、分析和综合、类比和想象等各种思维活动，形成解答问题的基本观点，而这种观点常常表述为新的科学概念，并以此构成假说的核心；
最后，要推演出对各种相关现象的理论性陈述，使假说发展成比较系统的形态。
·科学假说具有不同的种类。
对于同一个问题，由于所依据的事实、原理和所运用的思维方式不尽相同，思路的发展就会有差异，比如采用不同的联想和类比就会产生不同的猜测和设想，而不同的观点必然导致不同的假说。
各种假说是要展开竞争的，而同一个假说自身也会有所演变。
在假说的竞争、演变过程中，人们会不断地评价和选择各种假说。
这时，既有假说的种种内在因素如概念的简单性、结构的完美性等在起作用，也有种种外在因素如社会文化背景、思想传统、心理习惯等在起作用。
然而对科学假说的评价、选择起关键作用的则是实践的检验。
一个原则上不可检验的陈述是没有价值的，因而就不是一个科学的假说。
原则上的可检验性是科学假说的必要条件，而对科学家最有力的支持就是他所预言的事实为尔后的实践所证实。
·然而，人的认识过程是复杂曲折的，对假说的检验过程也呈现出复杂性和曲折性。
预言的一次成功，并不能完全证实这一假说，但确实在一定程度上证明了或增添了它的真理性；
预言的一次失败，也不能据此推翻这一假说，因为一个假说实际上总是和其他一些前提条件（或称辅助性假说）结合在一起导出某一预言的。
即使是预言的完全失败，问题可能出在这一假说本身，也可能出在其他的条件方面，有时还要检查实践方式本身，例如实验仪器、实验操作乃至计算方法是否存在差错等等。
科学的历史表明，曾经失败过的科学假说，随着时间的推移，在新的条件下也会“死而复生”；
而获得成功的科学假说，也有可能重新陷入困境，需要加以改进，甚至要被新的假说所代替。[2]
[SYQ摘录]
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[1] 关于“证伪”的解释：·和科学探究活动中的信念有关，人们在生活和生产实践的基础上，不断获得对于外部世界的感性知识，而新的感性知识，或者很好地和已有的信念相一致，或者和已有的信念发生矛盾。
这样的现象不断发生，经过一定的积累，原有的信念就会发生变化，或者更为牢固，或者发生动摇。
信念的这种变化，是通过不断提出猜测性的新的陈述实现的。
人们把这种猜测性的陈述称为“科学假说”。
对所提出的猜测性的陈述，从各个角度去加以反驳，在反驳所可能揭露的问题的基础上，修正猜想，提出新的猜想，科学认识活动也就发展了。
所以，以科学假说为直观标志的猜想和反驳，是人们将科学探究活动推向新的阶段，将已有的知识推向新的领域，进而变未知为已知的不可或缺的思维方法，是科学知识增长的一种重要形式。
·以猜想和反驳这一独特的视角来理解科学的发展，特别是明确地表述出这样的科学认识观，是从批判理性主义创始人波普尔（Karl Raimund Popper，1902～1994）开始的。
波普尔认为，科学的增长是通过猜测和反驳发展的。
在波普尔看来，理论并不能来源于观察，因为通过归纳法不能得到普遍性的结论。
从逻辑的角度看，普遍的命题是不可以证实、而只能通过和它矛盾的个别命题加以否定的。
理论不能被证实，只能被证伪。
因为这种基本的看法，他的理论被称为证伪主义（falsificationism）。
·证伪主义认为科学探究活动的进展可总结如下：
科学开始于问题，这问题是和对世界或宇宙某些方面行为的解释相联系的。
科学家提出可证伪的假说作为对问题的解答。
然后这些推测性的假说受到批判和检验。
有些很快被淘汰。
其他的可能证明是较成功的。
这些较成功的假说必须接受更加严格的批判和检验。
当已经成功地经受了广泛而严格的检验的假说最后被证伪时，一个与原来已经解决了的问题迥然不同的新问题出现了。
这个新问题要求发明新假说，接着又重新开始批判和检验。
这个过程如此无限地继续下去。
永远不能说一个理论是真的，无论它多么好地经受住了严格的检验；
但是可以有希望地说，现行的理论比它的前驱者优越，优越是在这样的意义上：它能经受住那些证明前驱者为伪的检验的检验（李文管著：《自然科学眼中的世界》，中国社会科学出版社，2004年版，第97～98页）。
[2] 李文管著：《自然科学眼中的世界》，中国社会科学出版社，2004年版，第100～103页。
