注册 登录  
 加关注
查看详情
   显示下一条  |  关闭
温馨提示!由于新浪微博认证机制调整,您的新浪微博帐号绑定已过期,请重新绑定!立即重新绑定新浪微博》  |  关闭

《生物小吧》的网易空间

http://biobar.hbhcgz.cn

 
 
 

日志

 
 
关于我

《生物小吧》http://biobar.hbhcgz.cn/

文章分类

假说、演绎推理及假说演绎法——学习资料  

2009-08-19 12:51:36|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

  下载LOFTER 我的照片书  |

 

第十章  假 说

一、概述

在社会实践中,尤其是在科学研究中,主体对客体的认识总是要受到占有材料、思维能力以及实践水平等的限制。这就决定了总会有一个未知的领域展现在我们的面前。而社会实践的需要和人类意识的能动性使得人们在已知领域的基础上,运用各种推理方法及其逻辑方法,循序渐进,不断探索自然界和社会的未知领域。而假说即为一种十分有效的逻辑方法。

所谓假说,也称为假设,是人们根据已掌握的事实材料和科学原理,对所研究的未知事物或现象做出一种推测性解释、假定性说明的逻辑方法。

假说作为一种探索性的思维方法,不仅是自然科学发现和发展的先导,而且在社会科学研究领域也有十分重要的作用。在法学领域,不仅一些法律制度的创立本身是建立在假说基础上的(如民法中的“宣告死亡”制度),而且司法实践中的刑事侦查假设也是假说。其实,我们对案例的分析往往是在多次假说的基础上完成的。

科学的假说应具有以下特征:

1、以事实和科学理论为依据

人们对于自然和社会奥妙的猜测有主观臆想、妄想、迷信和假说等,但假说与其它的猜测有本质的不同。即假说是以已有的事实材料和科学理论为基础的,它不能违背已有的事实材料和基本的科学知识。同时,如果假说不能修正推翻某一科学理论,就不能与这一科学理论相矛盾。而主观臆想、妄想以及迷信等则是毫无事实根据可言的。

2、要能解释所要说明的事实或现象

提出假说的目的即在于对需要解释的事实事现象予以解释。如果假说能够对事实给予充分的解释,就可以被人们接受;而如果假说无法解释客观事物,假说就需要修改,甚至遭到被否定的命运。科学理论、定律常常是以假说为起点的。

3、假说具有推测性,并最终具有可检验性

假说要能用事实加以检验,这是决定假说成为科学理论或被修正、否定的必然要求。科学理论的建立过程就是假说被不断修正、完善的过程。如果一种观点是不能被检验的,就不能成为假说。

 

二、假说的形成与检验

假说的形成方式复杂多样,但一般要经过初步假定阶段和完成阶段。

首先研究者在掌握了一定的事实之后,就要以此事实和科学原理为基础,综合运用各种推理,尤其是运用非演绎推理,而做出初步的假定。

在假说的初步假定阶段,研究者的注意力集中于分析最主要的事实。例如对于非洲西部和南美洲东部的海岸线彼此正相吻合的事实,科学家魏格纳提出了大陆漂移的设想。他说,任何人观察南大西洋的两对岸,一定会被巴西与非洲间海岸线轮廓的相似性所吸引住。不仅圣罗克角附近巴西海岸的大直角突出和喀麦隆附近非洲海岸线的凹进完全吻合,而且自此以南一带,巴西海岸的每一个突出部分都和非洲海岸的每一个同样形状的海湾相呼应。反之,巴西海岸有一个海湾,非洲方面就要一个相应的突出部分。如果用罗盘仪在地球上测量一下,就可以看到双方的大小都是准确地一致的。对这一现象究竟应如何解释?当时的地质科学理论都不能圆满解释。魏格纳设想:在古生代,地球上只有一块陆地,称为泛大陆,它的周围是广阔的海洋,而后来由于天体引力和地球自转所产生的离心力,使泛大陆分裂成若干块,这一块块陆地像浮水一样在水面上漂移,逐渐分开。他设想巴西与非洲这两块陆地早先是合在一起的,后来才漂移开来。

在形成假说的初始阶段里,初步假定具有明显的尝试性和暂时性。此外,虽然初步假定的提出要以事实为根据,但这样并不意味着假说只有在事实材料收集完全之后才能做出。

其次,在初步假定做出之后,应以初步假定为基础,通过事实材为和科学原理的广泛论证,最终完成假说。

在形成假说的完成阶段里,研究者往往要以初步形成的假说为中心,广泛地综合解释已有的事实材料,得到更多的支持假说的证据。如魏格纳提出大陆漂移的设想后,曾经系统地解释了以下各组事实:

——各个大陆板块可以像拼板玩具那样拼合起来,大陆板块边缘之间的吻合程度是非常高的。这是大陆漂移的几何(形状)拼合证据。

——大西洋两岸以及印度洋两岸彼此相对地区的地层层序(地层构造)是相同的。这是大陆漂移的地质证据。

……

在假说的形成过程中,应该特别注意遵循科学原理和不受传统观念束缚之间的关系。

假说形成之后,要经过社会实践的检验方可作为真理存在,但这并不意味着对假说的检验只有在假说形成之后才开始。假说的检验往往初步假定提出的同时就开始了,只不过假说形成之后的检验始具有决定的意义。由于假说的内容不同,其检验方法也不同。对于有些假说,如一些自然现象,可通过直接观察的方法检验;而对于一些科学假说,则需通过对两个或多个不同甚至对立的假说的进行实验等方法予以检验。当然,假说,尤其是一些科学假说的检验往往是一个历史的过程,需要几年、十几年乃至一代人、几代人的努力。同时,假说的检验具有相对性,即经过实践检验的假说虽具有真理性,但并非是终极真理,仍要经过实践的进一步检验,以不断修正、完善。

假说的检验可分为两个步骤:一是从假说的内容引起申出有关事实的结论,二是验证这些事实的结论。

在第一步,演绎推理的作用比较突出,一般是应用充分条件假言推理。用“h”表示假说,用“e”表示从“h”引出的结论,那么这个步骤可以用下列形式表示:

                           如果h,那么e

往往从h引出的结论不只一个而是多个:

                          如果h,那么e1

                          如果h,那么e2

                          如果h,那么e3

                          ……

                          如果h,那么en

在第二步,如果由假说引出的结论与事实相符合,那么这个假说便在一定程度上被证实。在大量事实不断证实的情况下,一个假说便成为真理。但是假说的证实并不是一个简单的过程。尽管由假说引出的结论e1、e2、e3、……en 都被证实了,由于这里所采用的是假言推理的非有效式(由肯定后件到肯定前件),结论“h真”仍然具有或然性。一种假说只有驳倒在同一问题上与之相对立的其它观点,并且能够清楚解释已知的事实还能预测未来将要发生的情况,它才基本完成了向科学理论转化的历程。就是成为真理之后,它也具有相对性;而只要证明e1、e2、e3、……en中有一个是假的,假说h就必然是假的。因为这里采用的是假言推理的有效式(由否定后件到否定前件),所得的结论“h假”具有必然性。在这种情况下,假说就不能成立,就被推翻。

原PPT文稿地址:http://bm.gduf.edu.cn/kcpt/lzx/kzja.htm (广东金融学院《逻辑学》课程)


演绎推理

演绎推理是由普通性的前提推出特殊性结论的推理。演绎推理有三段论、假言推理和选言推理等形式。

1.三段论

三段论是指由两个简单判断作前提和一个简单判断作结论组成的演绎推理。三段论中三个简单判断只包含三个不同的概念,每个概念都重复出现一次。这三个概念都有专门名称:结论中的宾词叫“大词”,结论中的主词叫“小词”,结论不出现的那个概念叫“中词”,在两个前提中,包含大词的叫“大前提”,包含小词的叫“小前提”。例如:

运用三段论,前提必须真实,符合客观实际,否则就推不出正确的结论。

为了语言简洁,我们说话,写文章用到三段论大都采取了省略形式,有的省略大前提,有的省略小前提,有时省略不言而喻的结论。

如“我是共青团员,应在工作中起带头作用”这个推理,省略了大前提“共青团员应在工作中起带头作用”。也可以省略小前提,表述为“共青团员应该在工作中起带头作用,我就应该在工作中起带头作用”。

又如,“语文课是中等专业学校的文化基础课,文化基础课一定要学好”,只有两个前提,而结论“语文课一定要学好”不言而喻,所以省略了。

2.假言推理

假言推理是以假言判断为前提的演绎推理。假言推理分为充分条件假言推理和必要条件假言推理两种。

(1)充分条件假言推理的基本原则是:小前提肯定大前提的前件,结论就肯定大前提的后件;小前提否定大前提的后件,结论就否定大前提的前件。如下面的两个例子:

如果要搞四个现代化,就必须尊重知识,尊重人才;我们要搞四个现代化,所以,我们必须尊重知识,尊重人才。

如果一个图形是正方形,那么它的四边相等;这个图形四边不相等,所以,它不是正方形。

(2)必要条件假言推理的基本原则是:小前提肯定大前提的后件,结论就要肯定大前提的前件;小前提否定大前提的前件,结论就要否定大前提的后件。如下面的两个例子:

只有肥料足,菜才长得好;这块地的菜长得好,所以,这块地肥料足。

育种时,只有达到一定的温度,种子才能发芽;这次育种没有达到一定的温度,所以,种子没有发芽。

3.选言推理

选言推理是以选言判断为前提的演绎推理。选言推理分为相容的选言推理和不相容的选言推理两种。

(1)相容的选言推理的基本原则是:大前提是一个相容的选言判断,小前提否定了其中一个(或一部分)选言肢,结论就要肯定剩下的一个选言肢。

例如:

这个三段论的错误,或者是前提不正确,或者是推理不符合规则;这个三段论的前提是正确的,所以,这个三段论的错误是推理不符合规则。

(2)不相容的选言推理的基本原则是:大前提是个不相容的选言判断,小前提肯定其中的一个选言肢,结论则否定其它选言肢;小前提否定除其中一个以外的选言肢,结论则肯定剩下的那个选言肢。如下面的两个例子:

一个词,或者是褒义的、或者是贬义的,或者是中性的。“结果”是个中性词,所以,“结果”不是褒义词,也不是贬义词。

一个三角形,或者是锐角三角形,或者是钝角三角形,或者是直角三角形。这个三角形不是锐角三角形和直角三角形,所以,它是个钝角三角形。

资料来源:http://baike.baidu.com/view/593981.htm (百度百科)


假说-演绎法

在观察和分析基础上提出问题以后,通过推理和想像提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验检验演绎推理的结论。如果实验结果与预期结论相符,就证明假说是正确的,反之,则说明假说是错误的。这是现代科学研究中常用的一种科学方法,叫做假说-演绎法。

假说-演绎法应用举例:

1、孟德尔的豌豆杂交实验。19世纪中期,孟德尔用豌豆做了大量的杂交实验,在对实验结果进行观察、记载和进行数学统计分析的过程中,发现杂种后代中出现一定比例的性状分离,两对及两对以上相对性状杂交实验中子二代出现不同性状自由组合现象。他通过严谨的推理和大胆的想象而提出假说,并对性状分离现象和不同性状自由组合现象作出尝试性解释。然后他巧妙地设计了测交实验用以检验假说,测交实验不可能直接验证假说本身,而是验证由假说演绎出的推论,即:如果遗传因子决定生物性状的假说是成立的,那么,根据假说可以对测交实验结果进行理论推导和预测;然后,将实验获得的数据与理论推导值进行比较,如果二者一致证明假说是正确的,如果不一致则证明假说是错误的。当然,对假说的实践检验过程是很复杂的,不能单靠一两个实验来说明问题。事实上,孟德尔做的很多实验都得到了相似的结果,后来又有数位科学家做了许多与孟德尔实验相似的观察,大量的实验都验证了孟德尔假说的真实性之后,孟德尔假说最终发展为遗传学的经典理论。我们知道,演绎推理是科学论证的一种重要推理形式,测交实验值与理论推导值的一致性为什么就能证明假说是正确的呢?原来,测交后代的表现型及其比例真实地反映出子一代产生的配子种类及其比例,根据子一代的配子型必然地可以推导其遗传组成,揭示这个奥秘为演绎推理的论证过程起到画龙点睛的作用,不揭示这个奥秘学生则难以理解“假说一演绎法” 的科学性和严谨性,对演绎推理得出的结论仍停留在知其然的状况。

2、1900年,3位科学家分别重新发现了孟德尔的工作,遗传学界开始认识到孟德尔遗传理论的重要意义。如果孟德尔假设的遗传因子,即基因确实存在,那么它到底在哪里呢?1903年,美国遗传学家萨顿发现,孟德尔假设的一对遗传因子即等位基因的分离,与减数分裂中同源染色体的分离非常相似。萨顿根据基因和染色体行为之间明显的平行关系,提出假说:基因是由染色体携带着从亲代传递给子代的,也就是说,基因位于染色体上。美国遗传学家摩尔根曾经明确表示过不相信孟德尔的遗传理论,也怀疑萨顿的假说,后来他做了大量的果蝇杂交实验,用实验把一个特定的基因和一条特定的染色体— X染色体联系起来,从而证实了萨顿的假说。由此可以看出,对基因与染色体的关系的探究历程,也是假说一演绎的过程。

3、 DNA复制方式的提出与证实,以及整个中心法则的提出与证实,都是“假说一演绎法”的案例。以DNA分子的复制方式的阐明为例。美国生物学家沃森和英国物理学家克里克在发表DNA分子双螺旋结构的那篇著名的论文的最后写道:“在提出碱基特异性配对的看法后,我们立即又提出了遗传物质进行复制的一种可能机理。”他们紧接着发表了第2篇论文,提出了遗传物质自我复制的假说:DNA分子复制时,双螺旋解开,解开的两条单链分别作为模板,根据碱基互补配对原则形成新链,因而每个新的DNA分子中都保留了原来DNA分子的一条链。这种复制方式被称为半保留复制。1958年,科学家以大肠杆菌为实验材料,运用同位素标记法设计了巧妙的实验,实验结果与根据假说一演绎推导的预期现象一致,证实了DNA的确是以半保留方式复制的。

4、遗传密码的破译是继DNA双螺旋结构模型提出后,现代遗传学发展中的又一个重大事件。自1953年提出DNA双螺旋结构模型后,科学家就围绕遗传密码的破译开展了一系列探索。美籍苏联物理学家伽莫夫提出的3个碱基编码1个氨基酸的设想。克里克和他的同事通过大量的实验,以T4 噬菌体为材料,研究其中某个基因的碱基的增加或减少对其所编码的蛋白质的影响,结果表明只可能是遗传密码中的3个碱基编码1个氨基酸。但是他们的实验无法说明由3个碱基排列成的1个密码对应的究竟是哪一个氨基酸。两位年轻的美国生物学家尼伦伯格和马太转换设计思路,巧妙设计实验,成功地破译了第1个遗传密码。在此后的六七年中,科学家破译了全部的遗传密码,并编制出了密码子表。

资料来源: http://baike.baidu.com/view/1433024.htm (百度百科)


从天花疫苗的发现看科学假说演绎方法

肖显静

(中科院研究生院人文学院  100039)

 

天花最早出现在古希腊,文字记载第一例天花病毒流行的时间是1350年。在天花疫苗出现之前,人类历史上曾不断出现天花大流行,每次都是死者枕籍,侥幸生存者也会在脸面上留下终生的伤疤。这迫使人们从古代开始就采取各种方法与天花病毒斗争。如中国人就于16世纪下半叶发明种痘术后,到了17世纪已推广到全国,而且技术也相当完善了。并且在18世纪传入英国,在英国流传达四十年之久。

大约就在中国的种痘术在英国流传的时候,预防天花的牛痘疫苗的发现者爱德华·琴纳(Edward Jenner,1749~1823)出生了。琴纳于1749年5月7号生于英国乡村一个牧师家庭。他从13岁开始学医,经过7年努力,到20岁时获得医学学士学位。之后他回到家乡当了一名乡村医生,从事着自己的事业。

在那时候,天花被人们看作是一个不治之症。它具有高度的传染性,死亡率很高,达到30%,成了世界性的灾难。就在琴纳开始他的工作之前的一个世纪里,在欧洲天花导致了二千多万人的死亡。在大不列颠,几乎三分之一的儿童在三岁之下死亡。在那些没有死亡的人当中,有很多人得了麻子甚至精神病。这样一来,那些没有染上天花而没有成为麻子的女人就被认为是美丽的了。当时已知的唯一预防措施是接种,即将症状轻的天花患者的疱疹液故意接种到其它人身上,接种后这些人可能会患上天花,但却因此而获得了免疫能力。这个措施可以产生一点作用。它能够阻止人们再一次感染天花。但是也能够致人于死地。更坏的是,即使当这一措施被较好地完成时,那个被接种的人也可以将这种疾病传染给其他人。在俄罗斯,一次大的传染就是以这种方式进行的。所以,琴纳想,是否有一个安全的方法去预防天花呢?

还是在他作为一个年轻的学徒时,那里的挤奶女工告诉他:“她们从没有感染上天花,因为她们幸运地感染上了牛痘”。牛痘是奶牛感染的病,并且奶牛经常将这种病传染给人类。牛痘并不是很严重的病,它引起发烧、咳嗽以及手臂上的某些暂时的水泡。牛痘真的与天花不能并存吗?真的能预防天花吗?如果牛痘真的能预防天花,那么事情就好处理了。但是,当时的观察发现,有很多感染了牛痘的病人仍然得了天花。正是由于这一点,很多人认为天花与牛痘没有关系。

真的没有关系吗?作为一个优秀的科学家,琴纳意识到必须做出详细的观察研究,概括详细的记录,才能清楚地理解这一点。

有了这一想法之后,琴纳对牛痘进行了科学研究。这在以前从来没有人进行过。他花了几年时间详细观察发生在乳品店里的病例,并且访问了曾经得过牛痘的病人。在做出详细的病理记录之后,他认识到,牛痘对于天花具有明显的免疫力。问题是,为什么有的人在感染了牛痘之后仍然得了天花?牛痘为什么有时对天花不具有预防作用呢?琴纳意识到,要想使用牛痘作为战胜天花的工具,必须明白这种看似矛盾的情况。

当他注视他的记录时,突然意识到,牛痘具有多样化的症状。有的表面生小脓包,有的腋下出现肿胀,而有的出现头痛、身体疼痛等症状。换句话说,牛痘症状没有一个固定的表现。对于奶牛,类似的事情也发生了。有时小脓包是圆形的,有时不规则,有时连续几周,有时是几天等。由此,琴纳得出结论,奶牛厂的工人所称的牛痘实际上是一个复杂的疾病。这些疾病中的一种才对天花具有免疫作用。

有了这个想法之后,他就有意识地组织他的观察了。经过五年时间的耐心观察记录分析,最后他区别出了这些疾病的不同形式,确定了能够预防天花的那种牛痘,把它称为“真正的牛痘”。并且给出了“真正的牛痘”一个准确和完整的描述。他认为,正是这种牛痘对天花具有预防作用。

不过,这一结论被提出的时候是一个假说。假说需要检验。然而,他在检验这一假说时,遇到了新的困难。那时,在一个乡村的牛奶场“真正的牛痘”爆发了。按理说,那里的女工不会感染天花。但是,琴纳观察发现,那里的挤奶工居然感染了天花。这一点看起来动摇了他的假说。为什么“真正的牛痘”有时也不能预防天花的发生呢?他花了多年时间研究这一问题,没有找到答案。最终,当他研究两头处于疾病不同阶段的奶牛时,发现了问题所在。疾病特别是脓包的出现,在几天中是最强的,然后达到它的最坏点,并且最终它降低,过几天消失。对于这点,琴纳已经知道好多年了。但是他现在假定脓包中物质的致病力转移了疾病,它也同样地在强度上增加或降低。当脓包中的物质在它最强的时候,牛痘才抵抗天花。

新的假说解决了上面的难题,但是是否正确呢?琴纳设计了一个实验去检验他最后的假说。1796年的3月,一位挤奶女工从一头奶牛那里感染了牛痘疾病,并且这一疾病处于最坏时期。这些条件对于琴纳进行实验是理想的。他从这一挤奶女工手臂上抽取了一些物质,用这种物质有目的地感染了一名八岁的小孩。当牛痘在这个小孩身上发生作用之后,他把天花疱疹中的透明液体粘到该名儿童抓破的皮肤里,为他接种了天花物质。之后,琴纳和他的家人寻找感染天花的迹象,但是没有发现天花的症状,甚至没有发现任何患病的症状。他心中的石头落地了。实验成功了。那个牛痘物质引进到人体中,表明对天花具有免疫力。

为了慎重起见,琴纳还想重复一次这个实验。为了找到一位明显的牛痘患者,他不得不等待了2年。两年的等待使他无比焦燥,但他并没有急于发表自己只实验过一次的研究成果,一直耐心地等待着。1798年,琴纳终于又找到了一位牛痘患者。重复实验也获得了成功。琴纳这才发表了自己的研究报告,向全世界宣布,天花是可以征服的。

在拉丁语中,牛叫vacca,牛痘叫vaccina,因此,琴纳把通过接种牛痘获得对天花免疫力的方法叫做vaccination,这就是我们所说的“种痘”。今天这一方法叫做免疫法。尽管当时有些庸医在错误地运用他的方法治疗人们的疾病时犯下了错误,但是他的这种方法在全世界得到了广泛的传播。

战胜天花只是琴纳功绩的一部分。他的更重要功绩在于发现了预防疾病的方法。他是人类历史上最早成功地预防疾病的人。他利用人体自身可以产生免疫这一机能,实现了对疾病的预防,从而为免疫学奠定了一定的基础。

在这个案例中肯定有运气和灵感的因素,但是,它主要描绘了我们现在经常所称的假说演绎方法的路径:从观察开始,然后组织这些观察成为一个假说,紧接着参照进一步的观察检验假说,并且当需要时修改它。最后根据修改了的假说做出预言,并且实施实验去检验这一预言,以达到正确的理论。这一高度成功的方法论有时在一些教科书中也称之科学的方法。天花疫苗的发现是这种方法具有巨大威力的一个体现。

天花疫苗发现后,1803年,英国为了鼓励人们种痘,成立了皇家琴纳协会,由琴纳任会长。天花的引进使死亡率在十八个月内下降了三分之二。1807年,德国巴伐尼亚洲实行义务种痘制。之后,其他国家都效仿巴伐尼亚,接种牛痘。1805年,种牛痘法由澳门的葡萄牙商人传入我国。因为牛痘比人痘更为安全,所以我国民间也逐渐种牛痘了。

牛痘设苗的发现大大遏制了天花病毒的发作,降低了死亡率。20世纪50年代,世界卫生组织发动全球对天花进行最后的决战。最后一次天花流行发生在1977年索马里。之后,世界卫生组织于1980年宣布天花病毒已经灭绝。之后世界上的在多数国家停止了天花疫苗的生产,只有部分国家生产少量的储备疫苗。现在,只有世界卫生组织指定的几个实验室仍保存着天花疫苗。

    世界卫生组织原定1999年销毁天花病毒,后决定推迟到2002年,目的是为了生产更加安全可靠的天花疫苗。到期后,考虑到恐怖活动可能会利用天花病毒作为生化武器,决定再一次被推迟销毁最后一批天花疫苗,以完成对天花的研究。研究结束后,再销毁病毒。 

本文引用地址: http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=18474

  评论这张
 
阅读(512)| 评论(4)
推荐 转载

历史上的今天

评论

<#--最新日志,群博日志--> <#--推荐日志--> <#--引用记录--> <#--博主推荐--> <#--随机阅读--> <#--首页推荐--> <#--历史上的今天--> <#--被推荐日志--> <#--上一篇,下一篇--> <#-- 热度 --> <#-- 网易新闻广告 --> <#--右边模块结构--> <#--评论模块结构--> <#--引用模块结构--> <#--博主发起的投票-->
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

页脚

网易公司版权所有 ©1997-2018