假说的意义与特点

一、假说的意义

进行科学研究常常要建立在一定的资料查阅的基础上,首先对所研究的问题,提出一些有关的设想。这些设想,实质上就是一种我们最常见的假说。可以说科学研究实质上是一个提出假说及验证假说的过程。提出假说是科学研究的首要步骤。

假说在科学研究中的重要作用具体表现为以下几个方面。

(一)探求科学真理的中间环节

科学研究活动往往是对未知领域的探索。这种探索常常需要解决大量充满目的性和盲目性、主观与客观的矛盾,以达到认识科学真理或取得科研成就的目的。在这一过程中,往往要运用假设的方法。实际上,任何科学研究课题确定后,都必须首先根据已经掌握的知识和材料,对将要进行研究的课题从目标、步骤、方法等各个方面制定猜测并据此制订计划。虽然这种猜测最初有很大的试探性和不确定性,但是它却是使科学研究人员的认识达到科学真理的中间环节和必经桥梁,是科学发展的一般形式和途径。

例如,著名的“大陆漂移学说”就是一个十分典型的例子。1910年,法国气象学家魏格纳在养病期间,发现墙上挂的世界地图上非洲西海岸同南美洲东海岸十分吻合,像一张撕碎了的纸,可以把它们重新拼合起来。这难道是偶然的巧合吗?不!魏格纳脑海里闪现出一个念头:这两块大陆是否原来在同一个大陆,它们之间从前并没有大西洋相隔,是否由于地壳等变化的原因,造成后来的破裂、漂移而分开,以致形成现在的分隔位置?当时,魏格纳只是产生了一种对大西洋两岸吻合的直觉印象,形成了大陆漂移的初步想法,但是由于依据不足,他以为这是不可能的,并未引起足够的重视。直到1911年秋天,他偶然看到一份有关巴西和非洲之间以前曾存在过陆地通道的古生物学研究报道,才促使他毅然决然把自己的专业与兴趣从天文学、气象学领域转到地质学和古生物学领域,并且开始了有关大陆漂移学说方面的研究。经过大量的文献搜集和分析研究,他获得了证明大陆漂移方面的许多重要依据,确立了他有关大陆漂移的假说。1912年,魏格纳发表了第一篇关于大陆漂移假说的论文——《大陆漂移说》。从此以后,他一发而不可收,不懈深入地开展着这方面的研究,就是第一次世界大战期间也没有中断。到1915年,他终于完成了标志着完整的大陆漂移假说诞生的代表作——《海陆的起源》。这本著作从地层构造、古生物地理、古气候等方面全面研究和论述了大陆漂移假说,从而一度成为风靡全球的科学巨著。

大陆漂移假说的问世,不仅给“上帝造世说”以沉重打击,而且打破了当时地质学界的“海陆固定论”和地壳“唯垂直运动论”一统天下的状态,为地质学研究开拓出崭新的科学局面。同时,这种新的假说引起了世界学者的极大关注和激烈争论。尽管褒贬兼有,贬多褒少,但魏格纳对自己创立的大陆漂移假说深信不疑,并且百折不回,坚持深入研究,直到1930年为获得准确的大地测量佐证,他在冰天雪地的格陵兰岛进行实地考察中,不幸因心脏病猝死于-65℃的狗拉雪橇上。此后,传统的保守势力曾一度甚嚣尘上,把大陆漂移假说斥责为“大诗人的梦”而棒杀至消沉许久。

终究,“凡是合理的都是现实的”。到20世纪60年代初期,沉默了近30年之久的大陆漂移假说又焕发出青春,重新活跃在世界科学论坛上。第二次世界大战后,由于海洋科学和地球物理探测手段的发展,相继产生了“海底扩张说”和“板块构造说”。这些科学假说都是对大陆漂移假说的继承和发展。尤其是1968年美国科学家伊萨克斯等把大陆漂移说、海底扩张说、板块构造说三者结合起来,创立了“新全球构造论”,宣布了新的地质学革命的到来。许多科学史家认为,这场革命同哥白尼的太阳中心说、达尔文的生物进化论同样重要。1974年,国际大陆测量地球物理协会莫斯科年会接受了以板块构造为基础的大陆漂移说。从此这个假说已经成为世界公认的一个科学理论学说。

(二)确定研究方向

一项科学研究研究什么,如何研究,需要根据有关信息,对研究的问题进行猜测或可能状况的设想,即假说。其是引导科学研究活动逐步开展和深入的必要环节,确定进一步观察或实验的内容和方向。

在猜测或假说引导科学研究活动逐步开展和深入的过程中,其自身也得到科学研究实践的不断检验和修正。正是这种过程的不断进行,才能使得科学研究活动有更大的目的性,更少的盲目性,最终实现主观与客观的统一,取得认识真理及获得科研成就的目的。有时,一个伟大的假说从诞生到实现,要经历十分长久的年代,其间所受到的种种不理解或非难也令后人叹息不止。

例如,生物进化的假说,是2500多年前古希腊哲学家阿那克西曼德首先提出来的。他说:“人是由鱼变成,是从水中到陆地上来的”。当时因为没有多少科学的根据,所以让人难以接受。但是,这种假说却引导着后人开展进一步的研究和探讨。直到19世纪,德国著名生物学家海克尔深入研究了生物系统发育与个体发育的关系问题,提出了“生物发生律”。他认为,生物个体胚胎发育过程反映了物种的发育过程,个体发育是系统发育的简要重演,从胚胎发育各阶段可以看出生物进化的历史。如人的胚胎早期有肋裂、尾椎和颚间骨等,经过“十月怀胎”,最后完全成人形。这就简要地重演了从鱼类-两栖类-爬行类-哺乳类-人类的历史发展过程。

(三)促进科学研究的发展

不同假说间的争论,有助于促进科学研究的发展,推进认识的深入。由于假说的假定性和猜测性特点,在它提出之时必然会引起众家的争论。这种不同学说的争论,有利于人们提出问题,揭露矛盾,开阔思路,克服不足,趋于完善,促进科学研究的深入和认识的深化,从而带来学科的繁荣和发展。

例如,“大陆漂移说”的提出,开始就引起了许多争论,有的甚至是非议。由此,激励着魏格纳和后人的进一步深入研究。对大陆漂移的方式和动力等问题,魏格纳难以自圆其说,他在直言不讳地承认的同时,开展了进一步的深入研究。后人在此基础上,经过不断的努力和完善,才先后提出了“海底扩张说”“板块构造说”和“新全球构造论”等更为科学准确的学说。

二、假说的特点

(一)科学性

假说不是随意的幻想和毫无根据的空想,而是人们根据已经认识或掌握的有关科学知识或经验,对有一定事实基础的研究或认识对象,进行的科学逻辑推理和解释。

例如,板块构造说的提出,得到了海洋地质、地球物理、深海钻探等方面的有力支持,特别是地震和古地磁的研究被公认为板块构造学说的两大支柱。它将地球表面分成六大基本板块,认为板块与板块之间通常以海岭(中脊)、海沟等分界。一般在每一个板块的内部,地壳都是比较稳定的。板块与板块交界的地方,则是地壳比较活跃的地带,这里常有火山、地震活动及地壳的断裂、下沉和挤压褶皱等发生。现在,大量资料表明地球表面板块的构成及相应关系大致如此。实践证明该假说的科学性依据是正确的,假说的解释也是科学的。

(二)推测性

假说是在不完全或不充分的经验和事实的基础上推导出来的,是尚未经过实践的检验和仍有疑问的不准确的思维状态。假说的这种推测性,决定了其在未来实践中的两种截然不同的命运,要么被实践证明是全部或部分是正确的,要么被证明是错误的。对于后者,只有放弃才是唯一科学的态度。

例如,威廉·赫歇尔是18世纪和19世纪之交最杰出的天文学家。1785年,他为了判别英国的赖特和德国的康德关于所有恒星组成一个银河系的推测之准确性,进行了大量的天文观测和统计计算,在天文史上第一次提出了银河系结构模型。这个模型是建立在三个基本假设之上:第一,恒星的光度相等;第二,空间透明;第三,恒星均匀分布。但是,这三个假设随着实践的发展,证明与事实并不相符。1796年,他对第三假设提出怀疑。1817年,他明确表示第一假设和第二假设是错误的,进而否定了自己多年来苦心研究的银河系结构模型。

(三)抽象性和逻辑性

假说并不是经验和事实的简单堆砌,而是经过一定的科学概念、判断、推理过程形成的抽象的逻辑体系。这种抽象的逻辑体系往往是不成熟的,有待于进一步的修正与完善。

例如,1869年,门捷列夫根据人们已经掌握的60多种天然元素的原子量及其他性质等资料,进行了大量分类归纳研究,提出了化学元素周期律,指出元素的性质随着它们的原子量以周期性的方式变化,即元素的化学性质是原子量的周期性函数。当然,后来在科学实践中得到了进一步的修正,完善为元素的化学性质是原子序数的周期性函数。

(四)预见性

假说是对事物的本质、事实的内在联系、事物的规律性的推断,具有一定的预见性。但是由于假说的抽象性和逻辑性的不成熟,这种预见性也带有一定的不准确性。

例如,1870年,门捷列夫根据化学元素周期律预见到三种未知的新元素,并且具体指明了它们各自的性质和在元素周期表中的位置。后来,这三种未知的新元素相继被别国的科学家发现,这就是我们现在所称的“镓”“钪”“锗”。可见,门捷列夫的预见性是多么的科学和准确。正是这种预见的证实,使得门捷列夫的元素周期律从科学假说上升为科学理论,得到了普遍的承认。原来将门捷列夫责难为“研究鬼怪——世界上不存在的元素,想象出它的性质和特征。这不是化学而是魔术!等于呓人说梦”的人,也哑口无言了。

(五)多样性

在科学研究中,往往会对同一现象或事物产生两种或多种不同的认识,特别是在人们没有真正认识其科学本质之前,各种假说的多样性是显而易见的。

例如,核酸是生命的最基本物质之一,对生物的生长、遗传、变异等现象起着决定性作用。可是人们对它的认识却经过了一个漫长曲折的过程。直到20世纪40年代初,关于生物体内遗传物质问题的认识,仍存在着两种截然不同的假说。一种假说认为,蛋白质具有高度的特异性,是遗传物质;另一种假说认为,每一物种中核酸的含量及组成是十分稳定,核酸是遗传物质。这两种不同假说的存在与争论,引发了对生物遗传物质的进一步地深入研究。到1944年,艾弗里等用提取出来的纯化了的DNA做转化试验,证明DNA是转化肺炎球菌的遗传物质,为核酸是遗传物质的假说提供了有力的证据。1952年,赫尔胥和蔡斯在大肠埃希菌的T2噬菌体内,用放射性核素进行标记试验,为核酸是遗传物质假说提供了进一步的证据。至此,核酸是遗传的物质基础才成为举世公认的科学事实。