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假說演繹法

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1.什么是假說演繹法

假說演繹法又稱為假說演繹推理,是指在觀察和分析基礎(chǔ)上提出問題以后,通過推理和想象提出解釋問題的假說,根據(jù)假說進行演繹推理,再通過實驗檢驗演繹推理的結(jié)論。如果實驗結(jié)果與預期結(jié)論相符,就證明假說是正確的,反之,則說明假說是錯誤的。這是現(xiàn)代科學研究中常用的一種科學方法。

2.假說演繹法的形式

假說演繹推理可用公式表示如下:

如果H ,那么E,

E________

所以H可能真。

上述表達式中,H表示所提出或論證所依據(jù)的假設(shè),E表示對未知事物的預測:“如果H,那么E”表示從假說演繹出對已知事物的解釋或未知事物的預測。

3.假說演繹推理概述

假說演繹推理,實質(zhì)上是一種解釋歸納推理,即通過歸納得到的結(jié)論只能是一個假說,這個假說的合理性有多大,即歸納所得結(jié)論的可靠性有多大,需要接受事實的檢驗。如果假說能夠合理地解釋已知的或可預測的經(jīng)驗事實,則假說的確證度就增大。

假說演繹推理與溯因推理既有聯(lián)系又有區(qū)別。假說演繹推理是在溯因推理的基礎(chǔ)上進行的。通過溯因推理,在已知的事實E和科學原理(如果H,那么E)的基礎(chǔ)上推測出結(jié)論(假說)H以后,如何確定這個假說(結(jié)論)的可靠性呢?這就需要從假說H得到確證。因此,溯因推理是一種發(fā)現(xiàn)(假說)的方法,假說演繹推理則是一種驗證(假說)的方法。

假說演繹推理的前提和結(jié)論之間的聯(lián)系是或然的,前提并不蘊涵結(jié)論。前提真,結(jié)論未必真。從推理形式來看,它不符合充分條件假言推理的規(guī)則;肯定后件不能肯定前件。無論是某一個事實E與實驗的結(jié)果相符合,還是一系列的事實(E1,E2…EN)與觀察實驗的結(jié)果相符合,邏輯上都不能必然地斷定結(jié)論(假說)H是真實的。如醫(yī)生給病人診斷后提出假說:該病人患有肺炎。在此基礎(chǔ)上,醫(yī)生進一步演繹出病人有發(fā)燒、咳嗽、呼吸困難等現(xiàn)象,盡管這些現(xiàn)象可能都是事實,但并不能必然地得出病人患有肺炎的結(jié)論,因為存在這些現(xiàn)象的病人也可能患有別的疾病。因此,假說演繹推理結(jié)論(假說)只能是某種程度的確證。

科學史上,亞里士多德提出的歸納——演繹方法,可看作假說演繹法的雛型。亞里士多德主張,科學家要從被解釋現(xiàn)象中歸納出解釋性原理,然后再從包含這些原理的前提中,演繹出關(guān)于這個事實的原因的知識。反映必然性知識的科學就是通過演繹組織起來的一組陳述。其后。中世紀英國經(jīng)驗論經(jīng)院哲學家羅吉爾·培根進一步發(fā)展了假說演繹法。亞 里士多德曾滿足于演繹出關(guān)于作為研究出發(fā)點的同一現(xiàn)象的陳述,羅吉爾·培根則要求演繹出新的能與經(jīng)驗耦合的事實。新知識實際上是某種理論預見。近代實驗科學之父,也是近代科學方法奠基人的伽里略提出了用觀察、實驗和數(shù)學方法相結(jié)合來研究自然界的方法。這一方法包含的兩個重要的認識論原則:科學知識必須建立在觀測實驗的基礎(chǔ)上,科學知識之間必須有確定的、必然的聯(lián)系,這種聯(lián)系要力求用數(shù)學公式定量地表達出來,現(xiàn)在已經(jīng)更好地體現(xiàn)在科學理論的假說演繹結(jié)構(gòu)中,因此,人們常常把伽利略看作假說演繹方法的創(chuàng)立者。但嚴格地說,在近代科學史上。牛頓是力學和物理學的集大成者,也是假說演繹方法的完善者。牛頓創(chuàng)立光的顏色理論的過程,是運用假說演繹方法的范例,人們常依據(jù)它來說明假說演繹方法的基本步驟和特征。即首先從實驗中獲取事實,在事實基礎(chǔ)上進行歸納概括。提出假說。再以假說作為解釋性原理,推演出某種理論推斷;最后,試圖通過實驗檢驗這個推斷的正確性。

假說演繹方法不僅是形成和構(gòu)造科學理論的思維方法,而且成為一些科學哲學流派用來解釋科學發(fā)現(xiàn)的一種模式,即假設(shè)主義模式。一般認為19世紀英國哲學家w.惠威爾和威廉姆·斯坦利·杰文斯(William Stanley Jevons)是假設(shè)主義模式的奠基人,卡爾·古斯塔夫·亨佩爾(Carl Gustav Hempel)、皮爾士等都進一步豐富、完善了假設(shè)主義模式的內(nèi)容,波普爾則把假設(shè)主義的科學發(fā)現(xiàn)模式發(fā)展為一種證偽主義的模式,走向極端。假設(shè)主義模式的基本內(nèi)容就是假說演繹法,認為在科學研究中,為了解釋現(xiàn)象,科學家必須發(fā)明出假設(shè)來,然后從假設(shè)演繹出可由經(jīng)驗檢驗的結(jié)論。并用實驗來進行檢驗和修正。假設(shè)主義模式反對歸納主義模式,認為作為出發(fā)點的假設(shè)不能通過歸納獲得;同時也反對演繹主義模式.認為作為出發(fā)點的理論不過是一種猜想或假設(shè).但作為出發(fā)點的假設(shè)究竟如何獲得,沒有一致的意見。另外,由于假設(shè)主義的模式具有較大的彈性,可以對此作出不同的解釋,因而直到現(xiàn)在人們對它的爭論還在進行著。就象它產(chǎn)生之時就有爭論一樣。

4.提高假說演繹推理的方法

為了提高結(jié)論的可靠性程度,必須注意以下幾點:

1、前提中從假說能夠演繹地解釋的已知事實越多,結(jié)論(假說)就越可靠。就上例來說,如果病人除了有發(fā)燒、咳嗽、呼吸困難等現(xiàn)象外,還存在胸痛、吐鐵銹色的痰等現(xiàn)象,那么患者得了肺炎的假說(結(jié)論)就獲得了更大的證據(jù)支持,也就更為可靠。

2、前提中從假說能夠演繹出關(guān)于未知事實的預測越多,并且后來都被證實,則結(jié)論《假說》的可靠性就越大,其概率就越高。如“大陸漂移”假說能夠進一步預言大西洋兩岸的距離正在逐漸增大,格陵蘭島由于連續(xù)向西移動,它與格林威治之間的距離正在增大等,后來這些預言的被證實都在不同程度上提高了“大陸漂移 ”假說的可靠性程度。

3、前提中用來確證假說的經(jīng)驗事實越具有嚴格性和嚴峻性,結(jié)論(假說)的可靠性越大。

4、前提中演繹出來的對現(xiàn)有事實的解釋或?qū)ξ粗聦嵉念A測,如果與觀察實驗的結(jié)果不相符合或相違背,則結(jié)論(假說)的可靠性程度就會降低,甚至有可能被推翻。

假說演繹推理,在認識中有重要作用。哥白尼的日心說,牛頓的力學理論,達爾文的進化論,門捷列夫的化學元素周期表,愛因斯坦的相對論等,都是以假說演繹推理的形式創(chuàng)立的。

5.假說演繹法應用舉例

1、孟德爾的豌豆雜交實驗。19世紀中期,孟德爾用豌豆做了大量的雜交實驗,在對實驗結(jié)果進行觀察、記載和進行數(shù)學統(tǒng)計分析的過程中,發(fā)現(xiàn)雜種后代中出現(xiàn)一定比例的性狀分離,兩對及兩對以上相對性狀雜交實驗中子二代出現(xiàn)不同性狀自由組合現(xiàn)象。他通過嚴謹?shù)耐评砗痛竽懙南胂蠖岢黾僬f,并對性狀分離現(xiàn)象和不同性狀自由組合現(xiàn)象作出嘗試性解釋。然后他巧妙地設(shè)計了測交實驗用以檢驗假說,測交實驗不可能直接驗證假說本身,而是驗證由假說演繹出的推論,即:如果遺傳因子決定生物性狀的假說是成立的,那么,根據(jù)假說可以對測交實驗結(jié)果進行理論推導和預測;然后,將實驗獲得的數(shù)據(jù)與理論推導值進行比較,如果二者一致證明假說是正確的,如果不一致則證明假說是錯誤的。當然,對假說的實踐檢驗過程是很復雜的,不能單靠一兩個實驗來說明問題。事實上,孟德爾做的很多實驗都得到了相似的結(jié)果,后來又有數(shù)位科學家做了許多與孟德爾實驗相似的觀察,大量的實驗都驗證了孟德爾假說的真實性之后,孟德爾假說最終發(fā)展為遺傳學的經(jīng)典理論。我們知道,演繹推理是科學論證的一種重要推理形式,測交實驗值與理論推導值的一致性為什么就能證明假說是正確的呢?原來,測交后代的表現(xiàn)型及其比例真實地反映出子一代產(chǎn)生的配子種類及其比例,根據(jù)子一代的配子型必然地可以推導其遺傳組成,揭示這個奧秘為演繹推理的論證過程起到畫龍點睛的作用,不揭示這個奧秘學生則難以理解“假說一演繹法” 的科學性和嚴謹性,對演繹推理得出的結(jié)論仍停留在知其然的狀況。

2、1900年,3位科學家分別重新發(fā)現(xiàn)了孟德爾的工作,遺傳學界開始認識到孟德爾遺傳理論的重要意義。如果孟德爾假設(shè)的遺傳因子,即基因確實存在,那么它到底在哪里呢?1903年,美國遺傳學家薩頓發(fā)現(xiàn),孟德爾假設(shè)的一對遺傳因子即等位基因的分離,與減數(shù)分裂中同源染色體的分離非常相似。薩頓根據(jù)基因和染色體行為之間明顯的平行關(guān)系,提出假說:基因是由染色體攜帶著從親代傳遞給子代的,也就是說,基因位于染色體上。美國遺傳學家摩爾根曾經(jīng)明確表示過不相信孟德爾的遺傳理論,也懷疑薩頓的假說,后來他做了大量的果蠅雜交實驗,用實驗把一個特定的基因和一條特定的染色體— X染色體聯(lián)系起來,從而證實了薩頓的假說。由此可以看出,對基因與染色體的關(guān)系的探究歷程,也是假說一演繹的過程。

3、 DNA復制方式的提出與證實,以及整個中心法則的提出與證實,都是“假說一演繹法”的案例。以DNA分子的復制方式的闡明為例。美國生物學家沃森和英國物理學家克里克在發(fā)表DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的那篇著名的論文的最后寫道:“在提出堿基特異性配對的看法后,我們立即又提出了遺傳物質(zhì)進行復制的一種可能機理?!彼麄兙o接著發(fā)表了第2篇論文,提出了遺傳物質(zhì)自我復制的假說:DNA分子復制時,雙螺旋解開,解開的兩條單鏈分別作為模板,根據(jù)堿基互補配對原則形成新鏈,因而每個新的DNA分子中都保留了原來DNA分子的一條鏈。這種復制方式被稱為半保留復制。1958年,科學家以大腸桿菌為實驗材料,運用同位素標記法設(shè)計了巧妙的實驗,實驗結(jié)果與根據(jù)假說一演繹推導的預期現(xiàn)象一致,證實了DNA的確是以半保留方式復制的。

4、遺傳密碼的破譯是繼DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提出后,現(xiàn)代遺傳學發(fā)展中的又一個重大事件。自 1953年提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型后,科學家就圍繞遺傳密碼的破譯開展了一系列探索。美籍蘇聯(lián)物理學家伽莫夫提出的3個堿基編碼1個氨基酸的設(shè)想。克里克和他的同事通過大量的實驗,以T4 噬菌體為材料,研究其中某個基因的堿基的增加或減少對其所編碼的蛋白質(zhì)的影響,結(jié)果表明只可能是遺傳密碼中的3個堿基編碼1個氨基酸。但是他們的實驗無法說明由3個堿基排列成的1個密碼對應的究竟是哪一個氨基酸。兩位年輕的美國生物學家尼倫伯格和馬太轉(zhuǎn)換設(shè)計思路,巧妙設(shè)計實驗,成功地破譯了第1個遺傳密碼。在此后的六七年中,科學家破譯了全部的遺傳密碼,并編制出了密碼子表。

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