科学研究：观察 实验 解释 定义

December2017

背景：

实验和观察是科学知识的源泉，也是检验真理的标准。--伽利略

现在科学中，逻辑经验主义者认为：科学知识的结构包含了观察层次和理论层次，观察层次不依赖理论层次而保持独立性。实验和观察就是属于观察层次。


观察层次所做的理解，也称为"中立性观察的理论"。所以我将部分的解释，定义-概念，也归属到这一层次。









观察




观察是通过感官和辅助仪器来认识处于自然状态下的事实。观察是科学研究的一种基本方法和必要步骤。

观察的五要素：观察的对象 - 事实，观察的主体 -观察者，观察的环境条件 ，观察的工具 -感官和仪器，知识。

观察对象分四种：
事件，过程，现象和实物，且四者相互包含。


观察的三步骤：观察 - 解释 -描述

观察 - 对象呈现，观察者感知，

解释 - 运用科学知识确定对象的性质，

描述 - 用术语记录观察过程及所得，得到观察资料。


传统观察 VS 新兴观察：

传统观察 -观察的主体是人，观察的客体是实体，观察的环境是自然存在，观察的工具是感官和仪器。


例如：瓦特观察壶里的水蒸气冒出来，推动壶盖跳动的现象，发明了蒸汽机。


新兴观察- 观察的主体是监控器等机器，观察的客体是虚拟的数字世界，观察的环境是人为设计创造的，观察的工具是传感器等。


例如：抖音的推荐引擎，时时监控用户的操作行为后的数据，及时更新推荐机制，满足用户的内容需求。




实验

实验是给实验对象造成一个人为设计的环境，引入可控制的变化，根据认识目的的通过观察把结果记录下来并加以解释。

实验的优势：

其一，实验中可以排除无关的因素，通过简化和纯化把有关因素集中起来，且引入可控制的变化。

其二，实验可以创造自然状态下不易得到或得不到的环境和条件。

其三，实验可以对研究对象任意进行多次重复性。

实验的三步骤：设计 -实行 -解释

设计 - 提出任务，控制，技术手段或工具，获得资料。
实行 - 对实验系统加以刺激以及操作，观察和测量。
解释 - 对实验结果的意义作科学的解释。

实验与观察：两者密切相关，实验是观察的一种形式，实验的目的是为了更好的观察，强化了观察对象的条件，实验的过程中包含了观察和操作。

人工智能时代下的实验：

传统实验中的实验过程与理论创造和应用过程，两者是分别独立存在的，如，瓦特对蒸汽机的实验，与蒸汽机技术在火车动力上的应用。

但在互联网时代，实验与理论的应用两者融为一体，同时同等的环境下共同发挥作用，如，抖音的推荐机制，用户的每一次操作，都是一次实验与理论的结合。




解释




科学解释是根据已有的知识，包括假说，定律和理论来对有关的对象领域中的事实作出说明。解释是解决"为什么"的问题。

解释是根据已有知识从因果关系上去理解事实的思维活动，这种思维活动的结构，可以找出三个要素：逻辑，形象和操作。

逻辑 - 解释是一种演绎的逻辑推理活动。

形象 - 可以是主观的形象，也可以是模型或类比。
操作 - 解释时，逻辑运动在一定程度上受到约束，解释者或别人好像在一个实验情景中对被解释的事实进行操作。

案例：达尔文用进化论解释物种起源和进化的事实，他解释的逻辑结构主要由自然选择，遗传和变异三个概念。形象的要素则是生存竞争的思想。操作因素是解释时不断把自然选择同人工选择进行对比。

解释是科学知识增长的一条重要途径，解释在科学知识活动中起到了扩充，深化科学知识以及使科学知识合理化的三个作用。

解释与假说，模型的关系：

解释与假说：理论假说能完成解释的功能，许多假说都是为解释科学而提出的。如，光的波动说和微粒说。


解释与模型：理论模型的一个重要功能就是解释，理论模型从对象的结构和机制来解释对象的性质。如，玻尔的原子壳层模型解释了元素周期表所揭示的化学元素周期表。




定义（概念）

定义是人类的判断认识行为，而概念是人们对事物本质的认识。概念是认识过程中，从感性认识上升到理性认识，把所感知的事物的共同本质特点抽象出来，加以概括，是自我意识的一种表达，形成概念式思维惯性。

概念有两个基本特征：概念的内涵和外延。

内涵是指概念的含义，即概念所反映事物对象所特有的属性。
外延是指概念所反映事物对象的范围，即概念所反映的属性的事物或对象。

例如：商品是用来交换的劳动产品，其中，用来交换的劳动产品就是概念-商品的内涵，商品的外延是指具有商品这个概念内涵的所有事物。

定义是对事物的本质特征或一个概念的内涵和外延的确切而简要的说明，透过一个事件或物体的基本属性来描述一个概念的意义。

定义是通过揭示概念内涵来达到明确概念的逻辑方法。
概念是以抽象的，概括的形式反映客观事物。

定义在科学中的具体作用：

定义是构建各门学科理论体系的需要，一切学科都是一系列基本概念和原理构成的。离开定义和概念，各门学科的理论的体系都无法建立和阐明。

其一，引入新的符号，
其二，引入新的概念，

其三，解释概念内涵，
其四，提供识别对象的准则，

其五，构成科学理论的前提，

读书是与读者的对话
思考是与自己的对话
(我的wx：bxc625)




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