运用推测的方法提出的就是假说吗

研究提出假说的科学方法,是研究科学研究方法的重要内容。提出假说的过程,就是应用科学方法解决实际问题的过程。科学史表明,古代人提出假说,常用演绎法,近代人则是多用归纳法和类比法。这里仅介绍一些常用的方法。

一、归纳法

归纳法是一种概括性的方法,也就是从个别、特殊到一般的方法。归纳法就是概括由经验获得的事实,与概括和加工事实有关,并且总是以观测和实验的结果为根据。用这种方法提出的假说,是一种概括性的假说。归纳法主要有3种:简单枚举归纳法;直觉归纳法;科学归纳法。其中科学归纳法又称“穆勒五法”,在科学研究中应用最广,尤其是在科学研究中探求事物的因果关系。其包括以下几种方法。

1.契合法　也称求同法,在两个或两个以上的场合,每个场合由若干情况和若干现象组成,如果某种情况出现,相应的现象也出现,那就可以根据契合法的“格”推论:在这种情况和这种现象之间存在着因果关系。如人们用石蕊试纸对醋、柠檬汁、碳酸矿泉水和盐酸进行实验,发现试纸变红。由此得出酸性这种情况与石蕊试纸变红这种现象之间可能有因果关系。

2.差异法　也称求异法,是在正反两种场合下进行比较,比较这两个不同的场合会产生什么结果。如人们发现在以稻米为主食的人群中,经常食用去壳稻米的人会生脚气病(维生素B1缺乏症),而吃不去壳稻米的人则不生脚气病。由此得出在稻米壳中可能含有某种物质,人若缺少它就会得脚气病。现代科学证明,这种物质就是维生素B1。

3.契合差异法　就是把契合法与差异法相结合的产物。达尔文在研究动物形态与环境之间的关系时,曾运用了这种方法。他注意到,不同的动物如果生活在相同的环境里,常常呈现相同的形态。反之,同类动物如果生活在不同的环境中,就有不同的形态。由此他得出动物形态构造与其生活条件和环境之间存在着因果关系。

4.剩余法　在普遍的定律或一般规律的前提下,对观测和实验的结果进行选择;或者放弃原来的定律、改变已知的一般规律,或者找出新的事实,它们正是表面上偏离已确立的定律或规律的原因。海王星的发现就是运用剩余法的著名例子。根据各已知天体对天王星的引力作用,可以运用万有引力定律从理论上计算出天王星的运动轨道。但天文观测发现天王星的实际运行轨道与理论计算轨道有所偏离,原因何在?英国科学家亚当斯和法国科学家勒维烈各自独立地断言,这种偏离现象受某个尚未发现的天体的引力影响,并计算出这个尚未发现的天体的可能位置。后来果然在这个位置上发现了一颗新的行星——海王星。

5.共变法　是大多数定量实验采用的一种归纳法,他的特点是设法保持其他现象(因素)不变,而让一个现象(因素)发生变化,由此观测另一个现象(因素)随之变化的情况。例如,上海市地面沉降原因的发现,就是运用共变法,调查了全市地下水使用的历史和现实情况,得出了地下水和地面沉降的函数关系,即深井越多,抽的地下水越多,地面沉降就越快。

总之,运用归纳法提出假说,可以为人们提供深入探索的阶梯。但是,它们的不足在于往往会以偏概全。正如列宁所说:“以最简单的归纳方法所得到的最简单的真理,总是不完全的,因为经验总是未完成的”。

二、演绎法

演绎法就是建立逻辑必然的知识体系,要从一些作为原理的判断形式,推导出一个判断体系,推导程序完全依据所采用的逻辑系统的规则。它与运用归纳法提出假说有着密切的关系,没有用演绎法提出的假说,用归纳法提出的假说就没有意义。因为一切演绎的一般原理和所研究的特殊事物的属性都是以归纳法提出的一种假说,只是把两者逻辑地联系起来。运用演绎法提出假说,主要用三段论法,即包括3个不可缺少的段:①大前提段,提出假说的一般原理。②小前提段,提出假说的研究对象。③结论段,提出假说所取得的基本观点。三段论法根据条件的不同,分为直言三段论、假言三段论和选言三段论3种方式。

1.直言三段论式　运用直言三段论式提出假说其大前提是无条件的,把三段联系成一个系统,就是中词,也就是为大小前提段共有的概念。这样,直言三段论式形成的三段分别为:大前提段由大词和中词两要素构成;小前提段由小词和中词两要素构成;结论段由小词和大词分别构成主词和宾词。可见,在假说赖以提出的原理是已被肯定的前提下,只要所研究的对象的本质是真实的,并且与大前提的原理有着本质的联系,就可构成一个假说。例如,门捷列夫在运用归纳法提出元素周期律假说的基础上,又运用直言三段论式提出了新的假说,即预言出几种尚未发现的元素的原子量和化学性质。运用这种方法提出假说成功的关键在于两个前提必须是正确的,中词是同一的和有一个是周延的,大词和小词在前提和结论中必须是在同一意义上使用的。

2.假言三段论式　运用假言三段论式提出假说,是在承认某种假说的基础上研究某种具体对象而提出一种假说,即运用假说提出假说。例如,哥白尼的日心说的提出,推导出3个结论,其中之一就是地球是绕太阳公转。运用这种方法提出假说,只有一条思维路线,这就是只能由肯定前件而肯定后件,或者否定后件而否定前件,不能相反。

3.选言三段论式　运用选言三段论式提出假说,三段分别为大前提段是提出几种逻辑的设想,小前提段是通过研究对象对这些设想做出肯定或否定的选择,结论段就是用这种方法得到的。苏联的苏切托夫1982年提出木星是未来恒星的假说,就是用大前提选言肢不相容关系为出发点提出的。他通过观察发现,木星向外放射的能量大于来自太阳的能量。那么这些多余的能量是从哪里来的呢?是来自大气层还是木星表层或内部?于是,他经过具体研究并提出,来自大气层是不可能的,因为木星大气层的成分已经清楚了,那里不可能有这种能源;来自木星表层也是不可能的,因为木星离太阳太远,它坚硬的表面不能被太阳晒得极热而发生化学反应。因此,得出了这些多余的能量是来自其内部,而一部分能源明显来自内部的星都是具有恒星性质的星的结论。

在运用演绎法提出假说时,可以三种方式单独使用,也可联合使用。运用这种方法提出假说,关键是大前提的选言肢必须是全面的,小前提对大前提的设想的考察必须是具体的,否则就会导致假说的失败。

三、类比法

类比法是一种由已知知识推出新知识的方法,也是由两个或两类对象的某种属性相同而推出在别的属性上也相同的方法。常用的类比法有以下3种。

1.性质类比法　它是一种从性质上进行类比的方法,是经常使用的方法。例如,1678年,惠更斯提出的光的波动说,就是运用性质类比法提出的。他发现声音的传播具有直线性、反射性、折射性和波动性,光的传播也具有直线性、反射性、折射性,因此光也具有波动性。

2.结构类比法　它是一种从结构上进行类比的方法,是成功率较大的方法。例如,1908年,物理学家卢瑟福把他的原子结构实验与太阳系作了类比。他用α粒子轰击金属箔发现绝大多数粒子都能顺利通过,有少量α粒子发生反射和折射,这说明原子有着广阔的空间被轻的电子所占领,有一个极小的空间被极重的原子核所占据。由此建立了原子结构的行星模型。

3.关系类比法　它是一种从关系上进行类比的方法,是成功率较小的方法。例如,关于火星上有生命的假说就是运用关系类比法提出的。一些科学家们发现地球与火星有许多相似之处:两者与太阳的距离相近,在太阳系居适中的位置;两者自转一周的时间相近;地球有季节变化,火星有极冠变化;两者的大气平均温度都在15～150℃;地球上有生命物质和人类,那么火星上是否也会有生命物质和人类?1976年,美国海盗式飞船在火星上登陆证实,火星上尚无任何生命的痕迹,从而否定了火星上有生命物质的假说。

四、历史法

它是一种从历史上进行比较而提出假说的方法。常用的历史法有3种。

1.现象还原法　它是一种从现象还原到实质的方法。例如,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非常吻合,因而形成了这两块大陆原来是否在同一个大陆,是否由于什么原因造成破裂漂移而分开的念头。后来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,才为其完成大陆漂移说的现象还原提供了重要线索。在他后来发表的著作中的大部分内容,就是为解决现象还原问题实质的,都是为这种现象找根据的。

2.时空转换法　它是把空间上的并列关系,通过比较转换成时间上的过程关系。例如,达尔文的《物种起源》把一个共存的生物系统,通过比较而变成变异过程的,变成了时间的历史演化序列的纽带。正是运用这种方法,达尔文把空间并列于全球的物种,变成了悠久的自然史的年代里生物演化的记录。他的《动物和植物在家养下的变异》,更把这时空转换缩小到了人类可以直接观察到的范围。

3.以果溯因法　它是一种从结果回溯起因的方法。法国的拉普拉斯在《宇宙系统论》一书的附录中提出的太阳系起源的星云假说,也是从物质的这种固有矛盾中去追溯太阳系起源和演化的原因的。恩格斯赞扬这个假说,认为是在形而上学自然观上打开的第一个缺口,核心是找到了太阳系起源和演化的原因-吸引和排斥。

五、特征法

它是一种就个体对象进行科学研究而提出假说的方法。常用的特征法有3种。

1.外貌特征法　这是一种以研究对象外表特征而解释其本质的方法。例如,李四光的地质力学,其中的一些内容就是运用了外貌特征法构成的假说。他的《地球表面形象变迁之主因》,可以说是用此方法提出假说的一个典型。

2.结构特征法　这是一种以研究对象结构而揭示其经历的方法。例如,普林铁斯在其《行星系统的形成》一文中,运用结构特征法揭示了太阳系的形成。此文一开始就从探索太阳系的主要特征为出发点,探讨了历史上形成的太阳系起源理论,评价其得失,吸收各家的合理内核,以现代科学成果为内容,进一步提出了更能解释太阳系主要特征的理论。

3.动态特征法　这是一种以处理观察的各种关系的特征而导致间接结构论的方法。例如,上述卢瑟福在运用结构类比法建立原子结构的行星模型时,曾首先运用了动态特征法。他用α粒子轰击金属箔,α粒子大致出现3种动态:一是绝大多数α粒子顺利通过;二是极少数α粒子反射回来;三是少数α粒子折射出去。他正是抓住了这个动态特征,才建立了原子结构假说。

六、想象法

这是一种借助于想象力提出假说的方法。常用的想象法有3种。

1.形象构想法　它是以形象构想提出假说的方法。例如,德国有机化学家凯库勒很长时间为苯C6　H　6的结构而苦思冥想,在一次半睡眠状态中,进行了形象构想才得以提出苯环的结构式。对此,他曾十分生动地描写道:“我把座椅转向炉边,进入半睡眠状态,原子在我眼前飞动,长长的队伍,变化多姿,靠近了,连接起来了,一个一个扭动着,回旋着,像蛇一样。看,那是什么?一条蛇咬住了自己尾巴,在我眼前轻蔑地旋转,我从电掣中惊醒。那晚我为这个假说的结果工作了整夜。”

2.过程构想法　它是以过程构想提出假说的方法。例如,1894年,俄国科学家齐奥柯夫斯基运用过程构想法提出了人类征服宇宙的假说。当时,还没有飞机,更没有火箭,唯一可供想象的只有各种飞鸟和中国的火箭(一种古代用的兵器)。他提出的征服宇宙的15个步骤的假说,前8个步骤现在已经基本实现了,包括:创造带翅膀和一般操作机构的火箭式飞机;以后飞机的翅膀略有缩小,牵引力和速度增加;穿入稀薄的大气层;飞至大气层外及滑翔降落;建立大气层外的活动站(人造地球卫星);登月;制造太空衣,以便安全地从火箭进入太空等。这个假说在不到100年的时间内就大部分成功地实现了,不能不说这个假说是人类进行过程构想的天才之作。

3.理想构想法　它是包括理想模拟和抽象实验两个内容的假想方法。例如,爱因斯坦在创立相对论时就运用了这种方法。早在16岁时,他曾设想到:“如果我以光速C(真空中的光速)追随一条光线运动,那么我就应当看到,这样一条光线就好像是在空间里振荡而停滞不前的电磁场”。后来他所做的时间相对性的理想化实验,就是其设想的发展。正是这种理想性的想象力,他为人类提供了一种认识世界的新思维。如果没有这种理想化实验,他无论如何也不可能在现实中做出这种实验,更不可能提出时间的相对性原理。

上述各种提出假说的方法,各有所长,各有所短,必须视不同的科学研究项目进行妥善选择和正确运用,有时不需要合理组合,各尽其用。