第三章科研方法的思维方式 第一节典型科研方法 探索自然科学的奥秘是一项艰苦而又光荣的事业,既没有现成的答案可循,亦无平坦的 大路可走,它需要研究者以坚定的信念、顽强的意志和不懈的努力去探索和追求;同时,也 要有正确的科研方法做指导才能有效地进行 方法问题是科研工作中的一个重要问题,事关科研工作的成效。正如古人云:得其法事 半功倍,不得其法则事倍功半。科研方法是历代科学工作者集体智慧的结晶,是从事科学硏 究及技术发明的有效工具 、科研方法的层次 1.哲学方法 这是最根本的思维方法,是研究各类方法的理论基础和指导思想,对一切科学(包括自 然科学、社会科学和思维科学)具有最普遍的指导意义,是研究方法体系的最高境地。与哲 学方法密切相关的逻辑方法,是加工科学研究材料、论证科学问题等普遍适用于各门学科的 具体思维工具 2.一般方法 一般方法是特殊方法的归纳与综合,它以哲学方法为指导,对各门学科研究具有较普遍 的指导意义,也是连接哲学方法与特殊方法之间的纽带和桥梁 3.特殊方法 特殊方法是适用于某个领域、某类自然科学或社会科学的专门研究方法,是构建研究方 法体系大厦的基础。由于各门学科具有自身的研究对象和特点,因此其研究方法也就各有不 二、典型的科研方法 在科研工作中,以下八种方法具有一定的代表性和覆盖面 )观察方法 1.1观察的类型及作用 观察是指人们通过自身感官或借助于科学仪器有计划、有目的地感知客观对象,以获取 科学事实的一种认识活动。 科学始于观察,观察为科研积累最初的原始资料。捕捉信息,是思维探索和理论抽象的 事实基础,也是科学发现和技术发明的重要手段。科学观察是一种有明确目的并且是要获得
1 第三章科研方法的思维方式 第一节典型科研方法 探索自然科学的奥秘是一项艰苦而又光荣的事业，既没有现成的答案可循，亦无平坦的 大路可走，它需要研究者以坚定的信念、顽强的意志和不懈的努力去探索和追求;同时，也 要有正确的科研方法做指导才能有效地进行。 方法问题是科研工作中的一个重要问题，事关科研工作的成效。正如古人云:得其法事 半功倍，不得其法则事倍功半。科研方法是历代科学工作者集体智慧的结晶，是从事科学研 究及技术发明的有效工具。 一、科研方法的层次 1.哲学方法 这是最根本的思维方法，是研究各类方法的理论基础和指导思想，对一切科学(包括自 然科学、社会科学和思维科学)具有最普遍的指导意义，是研究方法体系的最高境地。与哲 学方法密切相关的逻辑方法，是加工科学研究材料、论证科学问题等普遍适用于各门学科的 具体思维工具。 2.一般方法 一般方法是特殊方法的归纳与综合，它以哲学方法为指导，对各门学科研究具有较普遍 的指导意义，也是连接哲学方法与特殊方法之间的纽带和桥梁。 3.特殊方法 特殊方法是适用于某个领域、某类自然科学或社会科学的专门研究方法，是构建研究方 法体系大厦的基础。由于各门学科具有自身的研究对象和特点，因此其研究方法也就各有不 同。 二、典型的科研方法 在科研工作中，以下八种方法具有一定的代表性和覆盖面。 (一)观察方法 1.1观察的类型及作用 观察是指人们通过自身感官或借助于科学仪器有计划、有目的地感知客观对象，以获取 科学事实的一种认识活动。 科学始于观察，观察为科研积累最初的原始资料。捕捉信息，是思维探索和理论抽象的 事实基础，也是科学发现和技术发明的重要手段。科学观察是一种有明确目的并且是要获得
问题答案的观察,该过程有时需要长期且反复多次才能完成。 与实验活动不同的是,科学观察最基本的特征是它不干预、不控制自然对象,而是使对 象处于自然状态下去考察对象。而科学实验则强调在对研究对象有计划有目的地加以干预或 控制下进行考察。观察方法虽然不具有实验方法那种能够变革和控制研究对象的优点,但却 具有比实验方法更为广泛的应用领域。除了在实验中必须应用观察方法之外,在其他领域中 观察方法也得到了广泛的使用 观察方法在科研中的基本任务是获取科学事实,即通过各种方式把观察对象的各种特性 反映到观察者的头脑中来,并用语言、文字或图像等方式把它描述出来,从而形成观察材料。 观察材料是我们获得的第一手原始资料,在科研中构成了科学进一步发展的基础,是科学知 识的起点。 科学观察具有不同的类型。按观察的方式来看,观察有如下类型 1.肉眼观察这是一种使用得最早也最普遍的观察方式。观察者凭借自己的感官直接从外 界获取材料。古代时,由于生产力水平低下,人们认识自然、获取经验知识的主要途径和方 法就是这种建立在肉眼基础上的直接观察。近代以后虽然随着仪器使用,这种观察的重要性 有所下降,但是,许多情况下人们认识自然还主要是依靠肉眼观察。这种观察方式的优点是 方便实用,随时随地都可进行,可以免除仪器的误差,且不需经济投人,在许多情况下能满 足人们的需要。但是这种方式也有其局限性,主要表现在感官受到一定的生理局限,只能接 受一定范围内的自然信息。例如,人的眼晴只能看到一定范围内的波长,看不见紫外线、红 外线、X射线等;的耳朵不能听到超声波,只能听到音频范围内的20-20KHz振动的声波;鼻的 嗅觉和舌的味觉的灵敏度,也都有一定的局限。这种局限性使人们在观察中不能进行精确的 测量,难以及时而准确地记录客观的自然现象,给人们搜集自然现象带来了许多困难。 2.仪器观察 仪器观察也叫间接观察,是人们借助科学仪器或其他技术手段间接地从外界获取感性材 料的一种观察方法。观察仪器是观察中用来考察和描述观察对象的各类科学仪器和工具的总 称,是观察者和观察对象相互作用的中间环节,在观察中起着代替或加强人的感官的作用, 是人的感官的延长。观察仪器比肉眼观察具有更大的优势。它可以克服人的感官在生理阀值 上的局限性,扩大感觉的范围;可以克服人的感官不够精确的生理局限,为人们提供精密的 测量标准。借助观测仪器,可以精确地测定对象的数量特征。另外,观察仪器还可以克服人 的感官在反应速度上的生理局限性,为人们提供准确的测量和记录的手段。人的感官在两个 神经刺激之间的反应周期一般是1/50秒,所有进行得比这更快的过程,感官无法把握。只有
2 问题答案的观察，该过程有时需要长期且反复多次才能完成。 与实验活动不同的是，科学观察最基本的特征是它不干预、不控制自然对象，而是使对 象处于自然状态下去考察对象。而科学实验则强调在对研究对象有计划有目的地加以干预或 控制下进行考察。观察方法虽然不具有实验方法那种能够变革和控制研究对象的优点，但却 具有比实验方法更为广泛的应用领域。除了在实验中必须应用观察方法之外，在其他领域中 观察方法也得到了广泛的使用。 观察方法在科研中的基本任务是获取科学事实，即通过各种方式把观察对象的各种特性 反映到观察者的头脑中来，并用语言、文字或图像等方式把它描述出来，从而形成观察材料。 观察材料是我们获得的第一手原始资料，在科研中构成了科学进一步发展的基础，是科学知 识的起点。 科学观察具有不同的类型。按观察的方式来看，观察有如下类型: 1.肉眼观察这是一种使用得最早也最普遍的观察方式。观察者凭借自己的感官直接从外 界获取材料。古代时，由于生产力水平低下，人们认识自然、获取经验知识的主要途径和方 法就是这种建立在肉眼基础上的直接观察。近代以后虽然随着仪器使用，这种观察的重要性 有所下降，但是，许多情况下人们认识自然还主要是依靠肉眼观察。这种观察方式的优点是 方便实用，随时随地都可进行，可以免除仪器的误差，且不需经济投人，在许多情况下能满 足人们的需要。但是这种方式也有其局限性，主要表现在感官受到一定的生理局限，只能接 受一定范围内的自然信息。例如，人的眼晴只能看到一定范围内的波长，看不见紫外线、红 外线、X射线等;的耳朵不能听到超声波，只能听到音频范围内的20-20KHz振动的声波;鼻的 嗅觉和舌的味觉的灵敏度，也都有一定的局限。这种局限性使人们在观察中不能进行精确的 测量，难以及时而准确地记录客观的自然现象，给人们搜集自然现象带来了许多困难。 2.仪器观察 仪器观察也叫间接观察，是人们借助科学仪器或其他技术手段间接地从外界获取感性材 料的一种观察方法。观察仪器是观察中用来考察和描述观察对象的各类科学仪器和工具的总 称，是观察者和观察对象相互作用的中间环节，在观察中起着代替或加强人的感官的作用， 是人的感官的延长。观察仪器比肉眼观察具有更大的优势。它可以克服人的感官在生理阀值 上的局限性，扩大感觉的范围;可以克服人的感官不够精确的生理局限，为人们提供精密的 测量标准。借助观测仪器，可以精确地测定对象的数量特征。另外，观察仪器还可以克服人 的感官在反应速度上的生理局限性，为人们提供准确的测量和记录的手段。人的感官在两个 神经刺激之间的反应周期一般是1/50秒，所有进行得比这更快的过程，感官无法把握。只有
借助于仪器测量并记录下来,才能准确地把握它。观察仪器还能帮助人们消除由感官造成的 某些错觉,使观测的结果更为客观。 随着科学的发展,科学手段的进步,大大扩大了人们的观察范围,提高了人们的观察能 力。望远镜、显微镜、加速器、探测器、人造卫星和其他科学仪器,在观察自然中的作用, 是人的感官望尘莫及的。在天文观察中,仪器把人们的眼界扩大到遥远的河外星系。用光学 望远镜可以看到距地球30亿光年的天体,用射电望远镜可以观测到100亿光年以上的天体。 对微小物体的观察,人的肉眼不能分辨小于0.1厘米以下的物体,而显微镜可以把微小的物 体放大几百倍、几千倍甚至百万倍以上,大大提高了人们的观测能 当然,仪器观察也有其局限性:①它不如肉眼观察那样直观、方便。对许多学科来说 直接观察中获取生动具体的观察资料是十分重要的,是间接观察不能完全取代的。另外,仪 器观察不够方便,而且需要资金投入。@运用仪器观察也会导致错误的观察结果,这是因为 设计观察仪器的假说不正确或不严密,就必然导致观察结果错误和不精确。由于技术方面的 因素在制造或操作观察仪器时所造成的误差,也可能导致错误的观测结果。③运用观察仪器 还可能干扰观察对象。在微观领域的观察申,由于存在宏观的仪器与微观粒子之间的不可避 免的相互作用,要排除这种干扰几乎是不可能的 3.质的观察 质的观察一般来说是把重点放在考察自然现象的性质、特征方面,也就是我们常说的定 性观察。它广泛应用于动物分类学、植物分类学、矿物学、地理学、古生物学以及农学、医 学等学科中。就科研的程序来讲,质的观察是一种最基本的方法。我们只有首先对研究对象 有一个定性的了解,然后才能迸一步深人到事物的量,研究客观事物的本质及其规律。它是 我们认识事物的第一步。但是认识如果仅停留在对事物进行质的观察还是不够的,因为这种 观察显得较为粗糙肤浅。随着科学研究进一步深人,必须进入对事物进行量的观察 4量的观察 量的观察就是我们常说的观测或测量,它是对研究对象所进行的一种定量的观测和描 述。自然界的各种物质运动形态总是质和量的统一,因此,科学研究不仅要有定性的观测和 描述,而且更需要有定量的观测和描述。只有从数量关系上测定和把握自然现象,才能使科 学认识更加客观化、精细化、准确化,才能深刻认识事物的本质。因此,定量观察是科研当 中的基本方法之一。 量的观察广泛应用于天文、生物、物理以及工程技术领域。天文学中确定天体的位置、 大小、运行轨道,生物学中研究植物的生长,对光、温度、土质、肥料、水分、湿度的分析
3 借助于仪器测量并记录下来，才能准确地把握它。观察仪器还能帮助人们消除由感官造成的 某些错觉，使观测的结果更为客观。 随着科学的发展，科学手段的进步，大大扩大了人们的观察范围，提高了人们的观察能 力。望远镜、显微镜、加速器、探测器、人造卫星和其他科学仪器，在观察自然中的作用， 是人的感官望尘莫及的。在天文观察中，仪器把人们的眼界扩大到遥远的河外星系。用光学 望远镜可以看到距地球30亿光年的天体，用射电望远镜可以观测到100亿光年以上的天体。 对微小物体的观察，人的肉眼不能分辨小于0.1厘米以下的物体，而显微镜可以把微小的物 体放大几百倍、几千倍甚至百万倍以上，大大提高了人们的观测能力。 当然，仪器观察也有其局限性:○1 它不如肉眼观察那样直观、方便。对许多学科来说， 直接观察中获取生动具体的观察资料是十分重要的，是间接观察不能完全取代的。另外，仪 器观察不够方便，而且需要资金投入。○2 运用仪器观察也会导致错误的观察结果，这是因为 设计观察仪器的假说不正确或不严密，就必然导致观察结果错误和不精确。由于技术方面的 因素在制造或操作观察仪器时所造成的误差，也可能导致错误的观测结果。○3 运用观察仪器 还可能干扰观察对象。在微观领域的观察申，由于存在宏观的仪器与微观粒子之间的不可避 免的相互作用，要排除这种干扰几乎是不可能的。 3.质的观察 质的观察一般来说是把重点放在考察自然现象的性质、特征方面，也就是我们常说的定 性观察。它广泛应用于动物分类学、植物分类学、矿物学、地理学、古生物学以及农学、医 学等学科中。就科研的程序来讲，质的观察是一种最基本的方法。我们只有首先对研究对象 有一个定性的了解，然后才能迸一步深人到事物的量，研究客观事物的本质及其规律。它是 我们认识事物的第一步。但是认识如果仅停留在对事物进行质的观察还是不够的，因为这种 观察显得较为粗糙肤浅。随着科学研究进一步深人，必须进入对事物进行量的观察。 4.量的观察 量的观察就是我们常说的观测或测量，它是对研究对象所进行的一种定量的观测和描 述。自然界的各种物质运动形态总是质和量的统一，因此，科学研究不仅要有定性的观测和 描述，而且更需要有定量的观测和描述。只有从数量关系上测定和把握自然现象，才能使科 学认识更加客观化、精细化、准确化，才能深刻认识事物的本质。因此，定量观察是科研当 中的基本方法之一。 量的观察广泛应用于天文、生物、物理以及工程技术领域。天文学中确定天体的位置、 大小、运行轨道，生物学中研究植物的生长，对光、温度、土质、肥料、水分、湿度的分析
都离不开定量观察。随着科技发展,测量手段的进一步精确化,人们对自然现象的观察更加 客观化、精确化、准确化。 科学观察在科学研究中的作用: 第一,通过对自然界进行长期周密系统的观察,可以收集新资料,发现新事实。它是科 学认识的重要源泉之一。因为科学发展的基础是占有丰富而又切合实际的事实材料,而观察 的任务也恰恰是为科技发展准备材料,因此,科学观察成为科学认识发展的基础和源泉。正 如爱因斯坦指出的:"理论之所以能够成立,其根据就在于它同大量的单个观察关联着”。例 如,天文学家开普勒之所以能够总结概括出行星运动三定律,正是由于第谷·布拉赫进行了 长达21年的天文观测,积累了大量的观测资料,为开普勒天体运行三定律的提出奠定了基础。 如果没有科学的观察,缺乏科学事实,也就不可能获得理性认识。 第一定律所有的行星轨道为椭圆形以太阳为焦点:第二定律:如果我们将太阳到行星之间连接一条线 这条线在单位时间扫过的面积是常数第三定律行星运动的周期()和行星与太阳的距离(R)有直接的关 系T/R3=常数 第二,科学观察可以直接导致科学发现或发明,为科学发展开辟道路。因为自然界的现 象给我们提供了许多自然信息,抓住这些信息可以导致科学的发现或发明。例如,19世纪中 当许多医生面对暴虐的天花病束手无策时,一位在乡村行医的英国医生詹纳观察到,挤牛奶 的姑娘在挤牛奶时,由于感染了牛痘,不再感染天花,由此经过进一步研究,他发明了免疫 接种法,为医学的发展作出了贡献 (牛疸苗用以预防天花病毒引起的烈性传染病-天花的一种有效疫苗。是由英国医生詹纳于18世纪末发 明的。由牛痘病毒制备而成。牛痘病毒是一种可引起牛产生轻微牛痘病灶的病霉。人若感染该病毒,只会 产生轻微不适,并产生抗牛痘病毒的抵抗力。由于牛痘病毒与引起人类天花病的天花病毒具有相同抗原性 质,人接种牛疸苗后,也可以同时获得抗天花病毒的免疫力。牛痘苗安全、可靠,接种后不会引起人与人 之间的传播,一经问世,很快便在全世界广泛使用。直至今日,种牛痘仍被认为是预防天化的最好方法。 牛疸苗的发明,使人类免受天花的灾难,1979年世界卫生组织郑重宣市“天花在地球上绝迹”。这是人类 对传染病预防进行人工免疫的最优秀的范例。) 第三,科学观察是检验认识真理性的重要手段。科学理论正确与否,在许多情况下可以 用科学观察来检验。通过科学观察证明理论符合实际,这种理论就是正确的,否则就是 不正确的。也就是说,科学观察是检验科学认识的重要手段。如爱因斯坦1915年提出广义相 对论,而1919年爱丁顿通过日蚀观测证实了广义相对论的推论,证明了爱因斯坦这一理论的 正确性
4 都离不开定量观察。随着科技发展，测量手段的进一步精确化，人们对自然现象的观察更加 客观化、精确化、准确化。 科学观察在科学研究中的作用: 第一，通过对自然界进行长期周密系统的观察，可以收集新资料，发现新事实。它是科 学认识的重要源泉之一。因为科学发展的基础是占有丰富而又切合实际的事实材料，而观察 的任务也恰恰是为科技发展准备材料，因此，科学观察成为科学认识发展的基础和源泉。正 如爱因斯坦指出的:"理论之所以能够成立，其根据就在于它同大量的单个观察关联着"。例 如，天文学家开普勒之所以能够总结概括出行星运动三定律，正是由于第谷·布拉赫进行了 长达21年的天文观测，积累了大量的观测资料，为开普勒天体运行三定律的提出奠定了基础。 如果没有科学的观察，缺乏科学事实，也就不可能获得理性认识。 第一定律:所有的行星轨道为椭圆形,以太阳为焦点；第二定律:如果我们将太阳到行星之间连接一条线, 这条线在单位时间扫过的面积是常数.第三定律:行星运动的周期(T)和行星与太阳的距离(R)有直接的关 系.T2 /R3=常数 第二，科学观察可以直接导致科学发现或发明，为科学发展开辟道路。因为自然界的现 象给我们提供了许多自然信息，抓住这些信息可以导致科学的发现或发明。例如，19世纪中， 当许多医生面对暴虐的天花病束手无策时，一位在乡村行医的英国医生詹纳观察到，挤牛奶 的姑娘在挤牛奶时，由于感染了牛痘，不再感染天花，由此经过进一步研究，他发明了免疫 接种法，为医学的发展作出了贡献。 (牛痘苗用以预防天花病毒引起的烈性传染病-天花的一种有效疫苗。是由英国医生詹纳于18世纪末发 明的。由牛痘病毒制备而成。牛痘病毒是一种可引起牛产生轻微牛痘病灶的病霉。人若感染该病毒，只会 产生轻微不适，并产生抗牛痘病毒的抵抗力。由于牛痘病毒与引起人类天花病的天花病毒具有相同抗原性 质，人接种牛痘苗后，也可以同时获得抗天花病毒的免疫力。牛痘苗安全、可靠，接种后不会引起人与人 之间的传播，一经问世，很快便在全世界广泛使用。直至今日，种牛痘仍被认为是预防天化的最好方法。 牛痘苗的发明，使人类免受天花的灾难，1979年世界卫生组织郑重宣市“天花在地球上绝迹”。这是人类 对传染病预防进行人工免疫的最优秀的范例。) 第三，科学观察是检验认识真理性的重要手段。科学理论正确与否，在许多情况下可以 用科学观察来检验。通过科学观察证明理论符合实际，这种理论就是正确的，否则就是 不正确的。也就是说，科学观察是检验科学认识的重要手段。如爱因斯坦1915年提出广义相 对论，而1919年爱丁顿通过日蚀观测证实了广义相对论的推论，证明了爱因斯坦这一理论的 正确性
由此可见,科学观察是科学研究的一个基本环节,在科学研究中具有重要作用 5.观察实验中的机遇 1)机遇及其在科学发现中的作用科研活动是一种有目的、有计划的活动,在许多情况 下,其最后的结果在事前可以作出预测。但是科研活动又是一种探索性的活动,它不可能预 先把一切进程囊括无遗,总会不时遇到意外。在科学观察和科学实验过程中,人们往往会由 于某个偶然的机会,出乎意料地发现一些新的自然现象,并由此导致科学技术和科学理论的 新突破。这种在科学实践中由于意外的事件导致科学上的新发现(或技术上的新发明),被称 为机遇。 (1)机遇的特点机遇最主要的特点是它的意外性。按照产生机遇的意外程度,我们把机 遇大体上分为两种类型。一种情况是完全意外的机遇,即本来是要寻找对象A,却意外地发 现了完全不同的重要现象B。例如19世纪,许多化学家都在探索利用纤维素作原料来合成其 他巨型分子,1896年的一天,正在从事这一工作的瑞士化学家雄班,在厨房里做实验时,偶 然弄洒了一瓶硫酸与硝酸的混合物,他立即抓住棉布围裙去擦污迹,然后又把它放在炉子上 烘烤,不料围裙″嗓″的一声着了起来,烧得干干净净,而且没有发生浓烟。雄班马上意识到 这种化合物的威力,并给它取名叫“火药棉”(又叫硝化纤维素)。威力巨大又无蓝烟的烈 性炸药就此诞生了。这一发明为爆破技术的发展提供了物质基础。另一种情况是部分意外的 机遇。科研中寻找的目标是明确的,但发现的场合和方式都是非常意外的。例如1823年,有 人发明在两层布中间夹一层橡胶而制成雨衣,但是它有个缺点:在热天,橡胶发粘;在冬天, 又变得很硬,不适用。如何克服这种缺点?美国科学家古特义曾长期进行实验和研究,但 直没有头绪。1839年的一天,他在实验中不小心把橡胶和硫磺的混合物掉落在热得烫手的炉 子上,当他赶快从炉子上把它刮下来时,出乎意料地发现:这种经过加热的混合物,尽管很 热,但不粘了,冷却后也硬不了。他凭着科学工作者的敏感,把这种东西再放在炉子上加热 和冷却,经过多次同样的实验,所得结果都一样,从而作出结论:在橡胶中加入适量的硫磺, 不因加热而变粘,也不因冷却而变硬,不但柔软而且富有弹性。至此,加工橡胶的硫化技术 被发明了,极大地提高了橡胶的使用价值。 (2)机遇的作用机遇在科学技术的发展中,起着重要的作用 ①机遇是自然科学理论发展的先导例如,人类可以认识距地球150亿光年的天体,这有 赖于射电天文学。而射电天文学的建立,与机遇的先导作用有关。1931年,美国贝尔电话实 验室一位年轻的无线电工程师詹斯基在研究越过大西洋的电话通讯的静电干扰时,偶然发现 种微而又十分稳定的噪声,这引起了他的注意。经过进一步研究他断定这种干扰是来自外
5 由此可见，科学观察是科学研究的一个基本环节，在科学研究中具有重要作用。 5.观察实验中的机遇 1）机遇及其在科学发现中的作用科研活动是一种有目的、有计划的活动，在许多情况 下，其最后的结果在事前可以作出预测。但是科研活动又是一种探索性的活动，它不可能预 先把一切进程囊括无遗，总会不时遇到意外。在科学观察和科学实验过程中，人们往往会由 于某个偶然的机会，出乎意料地发现一些新的自然现象，并由此导致科学技术和科学理论的 新突破。这种在科学实践中由于意外的事件导致科学上的新发现(或技术上的新发明)，被称 为机遇。 (1)机遇的特点机遇最主要的特点是它的意外性。按照产生机遇的意外程度，我们把机 遇大体上分为两种类型。一种情况是完全意外的机遇，即本来是要寻找对象A，却意外地发 现了完全不同的重要现象B。例如19世纪，许多化学家都在探索利用纤维素作原料来合成其 他巨型分子，1896年的一天，正在从事这一工作的瑞士化学家雄班，在厨房里做实验时，偶 然弄洒了一瓶硫酸与硝酸的混合物，他立即抓住棉布围裙去擦污迹，然后又把它放在炉子上 烘烤，不料围裙"嗓"的一声着了起来，烧得干干净净，而且没有发生浓烟。雄班马上意识到 这种化合物的威力，并给它取名叫“火药棉”（又叫硝化纤维素)。威力巨大又无蓝烟的烈 性炸药就此诞生了。这一发明为爆破技术的发展提供了物质基础。另一种情况是部分意外的 机遇。科研中寻找的目标是明确的，但发现的场合和方式都是非常意外的。例如1823年，有 人发明在两层布中间夹一层橡胶而制成雨衣，但是它有个缺点:在热天，橡胶发粘;在冬天， 又变得很硬，不适用。如何克服这种缺点?美国科学家古特义曾长期进行实验和研究，但一 直没有头绪。1839年的一天，他在实验中不小心把橡胶和硫磺的混合物掉落在热得烫手的炉 子上，当他赶快从炉子上把它刮下来时，出乎意料地发现:这种经过加热的混合物，尽管很 热，但不粘了，冷却后也硬不了。他凭着科学工作者的敏感，把这种东西再放在炉子上加热 和冷却，经过多次同样的实验，所得结果都一样，从而作出结论:在橡胶中加入适量的硫磺， 不因加热而变粘，也不因冷却而变硬，不但柔软而且富有弹性。至此，加工橡胶的硫化技术 被发明了，极大地提高了橡胶的使用价值。 (2)机遇的作用机遇在科学技术的发展中，起着重要的作用。 ○1 机遇是自然科学理论发展的先导例如，人类可以认识距地球150亿光年的天体，这有 赖于射电天文学。而射电天文学的建立，与机遇的先导作用有关。1931年，美国贝尔电话实 验室一位年轻的无线电工程师詹斯基在研究越过大西洋的电话通讯的静电干扰时，偶然发现 一种微而又十分稳定的噪声，这引起了他的注意。经过进一步研究他断定这种干扰是来自外
层空间的射电波引起的。到了1933年,詹斯基确定这种射电波来自银河系,尤其是来自人马 座的方向。经过进一步的努力,一门利用接收天体发出的无线电波来认识天体的科学射电天 文学诞生。后来,为了纪念詹斯基,人们用"詹斯基"这个单位来量度射点发射的强度 Q机遇为技术发明提供线索在技术发明中,由于偶然的事件,会启发人们的思维,提供 新的线索,从而促进技术上的发明 贝尔在22岁时应聘担任美国波士顿大学语言学教授,他为了帮助聋哑人克服不能说话的 困难,开始研究一种″可视语言”,设想在纸上复制出人的语言声波,以便使聋哑人能从波形 曲线中看出话来。由于识别波形曲线很不容易,使其设想无法实现。但是他在实验中却意外 地发现,当电流导通和截止时,线圈会发出噪声,这引起他用电流传送语言的大胆设想。从 此他开始专门从事这一方面的研究。在电气技师沃森的通力合作下,经过几年的反复实验, 终于在1875年制成了世界上第一台实用电话机 ⑥机遇成为科学技术发展的新的生长点由于机遇出人意料,其中透露了自然界的新信 息,通过认真研究,会产生出科学和技术方面的新的生长点。如枷伐尼、奥斯特和法拉第等 人的偶然发现,开辟了电磁学研究的新领域;伦琴和贝克莱尔等人的偶然发现,揭开了近代 物理学革命的序幕;柏琴和古特义等人的偶然发现,产生了人工合成染料和硫化橡胶的新技 术;弗莱明的偶然发现,开创了抗菌素生产的新技术 总之,自然科学中的机遇,常常给人以启迪,把科研工作引向深人。因此,正确地认识 机遇,有效捕捉机遇就显得十分重要。 2〕怎样捕捉机遇在科学研究中,机遇只起提供机会的作用,它本身并不是科研的结果 和科学成果的获得。只有紧紧抓住机遇提供的线索,才会有所收获。怎样才能捕捉机遇呢? 第一,要有敏锐的洞察力和准确的判断能力这样就可以透过现象抓住本质,从别人不注 意的现象中作出不平常的发现,从偶然中发现必然。例如,1928年9月,弗莱明正在培养和 研究毒性很大的葡萄球菌时,偶然发现有些原来在培养液中生长得很妤的葡萄球菌消失了 经检査发现培养液受到了灰尘的污染。这种现象并不罕见,许多细菌学家都屡见不鲜,并不 在意。但弗莱明却敏锐地洞察到这一现象的意义,他抓住这一重要线索进一步研究,发现杀 死葡萄球菌的乃是和灰尘一起掉进培养液中的青霉菌,从而发现了一种新的广谱抗生素青霉 素。在弗莱明这一发现公之于世后,好几个人都回忆起,在弗莱明发现这一现象前,他们就 曾注意到霉菌抑制葡萄球菌的现象。例如,斯科特说他就见过这种现象,但是仅仅感到讨厌 而已,因此,他不同意片面强调弗莱明的发现是得力于机遇的观点,而认为主要是弗莱明具 有敏锐的判断力,能够抓住别人放过的机会,才导致青霉素的发现 6
6 层空间的射电波引起的。到了1933年，詹斯基确定这种射电波来自银河系，尤其是来自人马 座的方向。经过进一步的努力，一门利用接收天体发出的无线电波来认识天体的科学射电天 文学诞生。后来，为了纪念詹斯基，人们用"詹斯基"这个单位来量度射点发射的强度。 ○2 机遇为技术发明提供线索在技术发明中，由于偶然的事件，会启发人们的思维，提供 新的线索，从而促进技术上的发明。 贝尔在22岁时应聘担任美国波士顿大学语言学教授，他为了帮助聋哑人克服不能说话的 困难，开始研究一种"可视语言"，设想在纸上复制出人的语言声波，以便使聋哑人能从波形 曲线中看出话来。由于识别波形曲线很不容易，使其设想无法实现。但是他在实验中却意外 地发现，当电流导通和截止时，线圈会发出噪声，这引起他用电流传送语言的大胆设想。从 此他开始专门从事这一方面的研究。在电气技师沃森的通力合作下，经过几年的反复实验， 终于在1875年制成了世界上第一台实用电话机。 ○3 机遇成为科学技术发展的新的生长点由于机遇出人意料，其中透露了自然界的新信 息，通过认真研究，会产生出科学和技术方面的新的生长点。如枷伐尼、奥斯特和法拉第等 人的偶然发现，开辟了电磁学研究的新领域;伦琴和贝克莱尔等人的偶然发现，揭开了近代 物理学革命的序幕;柏琴和古特义等人的偶然发现，产生了人工合成染料和硫化橡胶的新技 术;弗莱明的偶然发现，开创了抗菌素生产的新技术。 总之，自然科学中的机遇，常常给人以启迪，把科研工作引向深人。因此，正确地认识 机遇，有效捕捉机遇就显得十分重要。 2）怎样捕捉机遇在科学研究中，机遇只起提供机会的作用，它本身并不是科研的结果 和科学成果的获得。只有紧紧抓住机遇提供的线索，才会有所收获。怎样才能捕捉机遇呢? 第一，要有敏锐的洞察力和准确的判断能力这样就可以透过现象抓住本质，从别人不注 意的现象中作出不平常的发现，从偶然中发现必然。例如，1928年9月，弗莱明正在培养和 研究毒性很大的葡萄球菌时，偶然发现有些原来在培养液中生长得很好的葡萄球菌消失了， 经检查发现培养液受到了灰尘的污染。这种现象并不罕见，许多细菌学家都屡见不鲜，并不 在意。但弗莱明却敏锐地洞察到这一现象的意义，他抓住这一重要线索进一步研究，发现杀 死葡萄球菌的乃是和灰尘一起掉进培养液中的青霉菌，从而发现了一种新的广谱抗生素青霉 素。在弗莱明这一发现公之于世后，好几个人都回忆起，在弗莱明发现这一现象前，他们就 曾注意到霉菌抑制葡萄球菌的现象。例如，斯科特说他就见过这种现象，但是仅仅感到讨厌 而已，因此，他不同意片面强调弗莱明的发现是得力于机遇的观点，而认为主要是弗莱明具 有敏锐的判断力，能够抓住别人放过的机会，才导致青霉素的发现
科学史上,英国化学家普列斯特利由于受到″燃素说″的束缚,在进行氧化汞加热实验时, 分解出一种″能助燃的新气体"氧气,却没有作出这就是氧气的判断,而拉瓦锡则大胆地破除 了"燃素说。的束缚,进一步提出了燃烧的氧化学说。 第二,要有丰富的科学知识和研究经验纵观科学发展史,每一次科学上的发现,都多少 具有机遇的成分。但是从没看到一个没有科学知识和研究经验的人,能抓住来到面前的机遇 进而作出科学的发现。相反,只有那些有丰富科学知识和较高研究能力的人,才能及时抓住 科学的机遇作出科学上的发明和发现。知识和经验越丰富,捕捉到机遇作出重大成绩的机会 就越大。17世纪初,荷兰有个磨眼镜的徒工里泼斯用一前一后两个透镜观看各种东西消遣, 他意外地发现让两个镜片离开一定距离,远处的东西看起来就像在他眼前一样。他无意中发 明了世界上第一个望远镜。但由于他不具有科学的知识,并不了解这种发明的意义。枷利略 听到这一消息,凭着自己的广博知识,马上意识到这一发明的天文学意义。他很快研制了能 放大32倍的望远镜,并用它观察星空,发现了许多从没见到过的科学事实,有力地支持了哥 白尼的太阳中心说,推动了天文学的发展 第三,留意意外之事,是捕捉机遇的重要条件由于机遇的出现是意外的,有时又是与某 种偶然性联系在一起的,容易被人忽略或末加注意而失去机会。1826年,法国化学家巴拉尔 在进行从海藻中提取碘的实验中,意外地发现提取后的母液底部总沉着一层深褐色且具有刺 鼻臭味的液体。巴拉尔对此意外之事特别留心,立即进行深人的研究,从而发现了一种新的 化学元素嗅。李比希也做过这样的实验,碰到过意外现象。但他末加深人研究,就认定这种 深褐色的液体是卤化碘,并在瓶上贴了一张″卤化碘″的标签。巴拉尔公布其发现后,李比希 深感后悔,将那张″卤化碘″的标签揭下来挂在自己的床头,作为教训。这告诉我们,对意外 之事十分留心是抓住机遇的必要条件 1.2科学观察的方法论原则 1.坚持观察的客观性 坚持观察的客观性是唯物主义的基本原则,也是科学观察应该坚持的第一个原则。也就 是说,在科学观察中,要实事求是,客观事物是什么就是什么,既不能夸大,也不能缩小, 更不能臆测,避免主观片面性。所谓观察中的主观随意性,就是在观察时,从主观愿望、以 往的经验、假设的条条框框和自己的偏见出发去观察对象。这样就会对于与自己想法不一致 的事物视而不见,犯先人为主的错误。如近代有些生物学家用神秘的”生命活力”来解释生物 他们看到了生物进化的事实也不承认。又如爱迪生由于自己搞直流电,形成了一种偏见,就 对交流电的效率视而不见等等。那么,如何保证观察的客观性呢?这里需要解决以下几个方
7 科学史上，英国化学家普列斯特利由于受到"燃素说"的束缚，在进行氧化汞加热实验时， 分解出一种"能助燃的新气体"氧气，却没有作出这就是氧气的判断，而拉瓦锡则大胆地破除 了"燃素说。的束缚，进一步提出了燃烧的氧化学说。 第二，要有丰富的科学知识和研究经验纵观科学发展史，每一次科学上的发现，都多少 具有机遇的成分。但是从没看到一个没有科学知识和研究经验的人，能抓住来到面前的机遇 进而作出科学的发现。相反，只有那些有丰富科学知识和较高研究能力的人，才能及时抓住 科学的机遇作出科学上的发明和发现。知识和经验越丰富，捕捉到机遇作出重大成绩的机会 就越大。17世纪初，荷兰有个磨眼镜的徒工里泼斯用一前一后两个透镜观看各种东西消遣， 他意外地发现让两个镜片离开一定距离，远处的东西看起来就像在他眼前一样。他无意中发 明了世界上第一个望远镜。但由于他不具有科学的知识，并不了解这种发明的意义。枷利略 听到这一消息，凭着自己的广博知识，马上意识到这一发明的天文学意义。他很快研制了能 放大32倍的望远镜，并用它观察星空，发现了许多从没见到过的科学事实，有力地支持了哥 白尼的太阳中心说，推动了天文学的发展。 第三，留意意外之事，是捕捉机遇的重要条件由于机遇的出现是意外的，有时又是与某 种偶然性联系在一起的，容易被人忽略或末加注意而失去机会。1826年，法国化学家巴拉尔 在进行从海藻中提取碘的实验中，意外地发现提取后的母液底部总沉着一层深褐色且具有刺 鼻臭味的液体。巴拉尔对此意外之事特别留心，立即进行深人的研究，从而发现了一种新的 化学元素嗅。李比希也做过这样的实验，碰到过意外现象。但他末加深人研究，就认定这种 深褐色的液体是卤化碘，并在瓶上贴了一张"卤化碘"的标签。巴拉尔公布其发现后，李比希 深感后悔，将那张"卤化碘"的标签揭下来挂在自己的床头，作为教训。这告诉我们，对意外 之事十分留心是抓住机遇的必要条件。 1.2科学观察的方法论原则 1.坚持观察的客观性 坚持观察的客观性是唯物主义的基本原则，也是科学观察应该坚持的第一个原则。也就 是说，在科学观察中，要实事求是，客观事物是什么就是什么，既不能夸大，也不能缩小， 更不能臆测，避免主观片面性。所谓观察中的主观随意性，就是在观察时，从主观愿望、以 往的经验、假设的条条框框和自己的偏见出发去观察对象。这样就会对于与自己想法不一致 的事物视而不见，犯先人为主的错误。如近代有些生物学家用神秘的"生命活力"来解释生物， 他们看到了生物进化的事实也不承认。又如爱迪生由于自己搞直流电，形成了一种偏见，就 对交流电的效率视而不见等等。那么，如何保证观察的客观性呢?这里需要解决以下几个方
面的问题 第一,科学观察要求实验结果可以重演。实验中的某种情况或事件如果被多个观察者重 复检验,通常可以保证其客观性。一个实验被复核重演的次数越多,也就越显示其客观性。 相反,不可重复的观察和实验结果,其客观性就会受到人们的怀疑。如1959年,美国物理学 家韦伯曾宣称,他的实验装置已直接收到了从银河系一天体发出的引力辐射,直接验证了爱 因斯坦关于引力波的预言。但是他的实验结果在全世界其他实验室未能被重复,因而不能被 承认 第二,科学观察应尽量使用先进的仪器和设备。自然界的大量信息和感性材料是直接通 过人的感官反映到大脑中来的。由于人的感官有一定的局限性,给人们接受自然界的信息带 来许多困难。如人的眼晴只能接收自然界一定范围内的信息,眼晴看不见紫外线,耳朵听不 见超声波,感官的灵敏度不固定,不能进行准确的测量,对于一些自然现象难以进行及时准 确的记录。各种仪器设备的使用,弥补了感官的不足,如望远镜、显微镜、空间探测器,成 为人们的"千里眼″、"顺风耳",而空间技术、遥感技术、计算机技术等新技术的使用,扩大 了科学观察的视野,避免了某种主观性。 第三,认真进行观察设计。为了保证观察的客观性,排除”先人为主"的影响,人们应尽 量设计能避免主观因素干扰的观察方法。例如,医学中使用的双盲法,就是不让病人知道自 己吃什么药,也不让直接观察病人的医生知道哪个病人吃什么药(但上一级医生知道),以 消除药效对比中心理因素的作用。 第四,科学工作者要有严谨的实事求是的学风,要尊重客观实际,全面地、不懈地坚持 长期观察,要细心、留心、用心,努力防止片面性。恒星天文学的先驱赫歇尔,用望远镜进 行了数千次观测,共数了十多万颗恒星,然后采用统计的方法,才于1785年得到天文学 史上第一个建立在观测基础上的银河系结构图。但是由于观察在自然发生条件下进行,不能 控制和变革研究对象,往往不能多次重复观测,因而不能更加能动地暴露和获取深层次的自 然信息,深刻完整地反映研究对象的整个面貌。恩格斯说:单凭观察所得经验,是决不能证 明必要性的。因此,需要实验方法去补充观察方法。 总之,科学工作者在科学观察中应做到老老实实、恭恭敬敬,如实反映情况,而不能从 主观愿望出发,预设观察结果。 史蒂芬·霍金曾经说过,当某个定义成为常识之后,它离被推翻也就不远了。天文学无疑是最经常拿 常识开玩笑的学科之一。不用追溯到亚里士多德或托勒密的行星学说那么遥远,单看最近一百年里关于行 星、恒星、星系和星云定义的翻云覆雨,就足以为霍金的话佐证。在最新一期《新科学人》杂志上,澳大 利亚和美国天文学家组成的研究小组又开始向已经有50年历史的经典银河系天体结构图发起了挑战
8 面的问题: 第一，科学观察要求实验结果可以重演。实验中的某种情况或事件如果被多个观察者重 复检验，通常可以保证其客观性。一个实验被复核重演的次数越多，也就越显示其客观性。 相反，不可重复的观察和实验结果，其客观性就会受到人们的怀疑。如1959年，美国物理学 家韦伯曾宣称，他的实验装置已直接收到了从银河系一天体发出的引力辐射，直接验证了爱 因斯坦关于引力波的预言。但是他的实验结果在全世界其他实验室未能被重复，因而不能被 承认。 第二，科学观察应尽量使用先进的仪器和设备。自然界的大量信息和感性材料是直接通 过人的感官反映到大脑中来的。由于人的感官有一定的局限性，给人们接受自然界的信息带 来许多困难。如人的眼晴只能接收自然界一定范围内的信息，眼晴看不见紫外线，耳朵听不 见超声波，感官的灵敏度不固定，不能进行准确的测量，对于一些自然现象难以进行及时准 确的记录。各种仪器设备的使用，弥补了感官的不足，如望远镜、显微镜、空间探测器，成 为人们的"千里眼"、"顺风耳"，而空间技术、遥感技术、计算机技术等新技术的使用，扩大 了科学观察的视野，避免了某种主观性。 第三，认真进行观察设计。为了保证观察的客观性，排除"先人为主"的影响，人们应尽 量设计能避免主观因素干扰的观察方法。例如，医学中使用的双盲法，就是不让病人知道自 己吃什么药，也不让直接观察病人的医生知道哪个病人吃什么药（但上一级医生知道)，以 消除药效对比中心理因素的作用。 第四，科学工作者要有严谨的实事求是的学风，要尊重客观实际，全面地、不懈地坚持 长期观察，要细心、留心、用心，努力防止片面性。恒星天文学的先驱赫歇尔，用望远镜进 行了数千次观测，共数了十多万颗恒星，然后采用统计的方法，才于1785年得到天文学 史上第一个建立在观测基础上的银河系结构图。但是由于观察在自然发生条件下进行，不能 控制和变革研究对象，往往不能多次重复观测，因而不能更加能动地暴露和获取深层次的自 然信息，深刻完整地反映研究对象的整个面貌。恩格斯说:单凭观察所得经验，是决不能证 明必要性的。因此，需要实验方法去补充观察方法。 总之，科学工作者在科学观察中应做到老老实实、恭恭敬敬，如实反映情况，而不能从 主观愿望出发，预设观察结果。 (史蒂芬·霍金曾经说过，当某个定义成为常识之后，它离被推翻也就不远了。天文学无疑是最经常拿 常识开玩笑的学科之一。不用追溯到亚里士多德或托勒密的行星学说那么遥远，单看最近一百年里关于行 星、恒星、星系和星云定义的翻云覆雨，就足以为霍金的话佐证。在最新一期《新科学人》杂志上，澳大 利亚和美国天文学家组成的研究小组又开始向已经有50年历史的经典银河系天体结构图发起了挑战
1755年,康德在一篇论文中提出了自己的猜测:银河系可能是由数目巨大的恒星组成的一个不停旋转的 盘子状的天体,使其保持旋转的引力与太阳系中各星体问的引力是相似的,只是在尺度上有大小之分。 1785华,赫歇尔第一个开始通过仔细测量夜空中恒星的数目描述银河的精确形状,但直到20世纪初, 荷兰天文学家雅可布·克普泰因才给出了第一张银河系的天体结构图。根据克普泰因的计算,银河系是一 个直径为4万光年的大圆盘,太阳距离银河系的中心约2000光年。由于缺乏对星际吸收-可见光会被恒星间 的灰尘和气体所削弱-的认识,克普泰因的银河系天体结构图平面数据是相当不准确的。在他去世后不久 其他天文学家就对他的结构图进行了大刀阔斧的修正。大约在上个世纪三四十年代,随着观测技术的进步, 我们日前所熟悉的银河系天体结构图逐渐成型。) 2.坚持观察的全面性 坚持观察的全面性,要求在观察中尽可能地观察科学对象的各个方面、各种因素、各种 关系和各种规定,力求获得丰富而又完善的科学事实,客观地反映事物的全貌。只有这样才 能为我们把握事物的本质打下坚实的基础。这也是马克思主义的本质要求。 之所以坚持观察的全面性,是因为客观事物是很复杂的,在事物的现象中常常存在着假 象。虽然它也是客观存在着的一种现象,但它歪曲地表现了事物的本质。如,我们日常见到 的太阳东升西落(太阳绕地球运动),筷子在水里的弯曲,光在水中折射造成的畸形等。如果 不能全面地把握,被某种观察中的假象所迷惑,或者把科学理论建立在这种假象的基础上, 那是非常危险的。全面地观察,尽可能从多方面把握自然现象,有助于透过现象把握事物的 本质,为把握事物的规律提供坚实的基础 3.坚持观察的系统性 坚持观察的系统性,是科学发展的需要。科学研究应该建立在客观、全面、尽可能系统 的材料之上,而不应该建立在主观、片面、零碎的材料之上。坚持观察的系统性,就是要对 客体进行多层次、多角度、持续反复的观察,系统、连续、完整地获取科学事实。因此 科学观察不应随意中断。例如,我国气候地理学家竺可桢数十年如一日地观察物侯变化, 从青年时代起,就不间断地、周密地观察、记录并硏究自然界的有关现象。他每天起来第 件事就是测量包括气温、气压、风向、湿度在内的气象要素,一直坚持到逝世的前一天。每 年,他都要仔细记录北京北海公园的冰冻和融化、植物始花、燕子归来、布谷鸟初鸣等物候 现象的日期,从不间断。这些科学资料,成为他研究物侯学的重要根据。他在晚年发表的《物 候学》是一本坚持系统观察几十年的研究成果的专著。又如被达尔文誉为”举世无双的观察 家″的法国昆虫学家法布尔,用毕生精力对昆虫世界进行观察。他为了观察雄谢蚕如何向雌 娥″求偶″的过程,竟用了三年时间。当他的观察正要取得结果时,不巧,雌蚕娥″新娘″被 只螳螂给吃掉了。但是,法布尔并不泄气,从头再来,又用了大约三年的时间进行观察,终 于获得了完整的、准确的材料。他根据自己几十年观察所积累的大量资料,终于发现了昆虫
9 1755年，康德在一篇论文中提出了自己的猜测:银河系可能是由数目巨大的恒星组成的一个不停旋转的 盘子状的天体，使其保持旋转的引力与太阳系中各星体问的引力是相似的，只是在尺度上有大小之分。 1785华，赫歇尔第一个开始通过仔细测量夜空中恒星的数目描述银河的精确形状，但直到20世纪初， 荷兰天文学家雅可布·克普泰因才给出了第一张银河系的天体结构图。根据克普泰因的计算，银河系是一 个直径为4万光年的大圆盘，太阳距离银河系的中心约2000光年。由于缺乏对星际吸收-可见光会被恒星间 的灰尘和气体所削弱-的认识，克普泰因的银河系天体结构图平面数据是相当不准确的。在他去世后不久， 其他天文学家就对他的结构图进行了大刀阔斧的修正。大约在上个世纪三四十年代，随着观测技术的进步， 我们日前所熟悉的银河系天体结构图逐渐成型。) 2.坚持观察的全面性 坚持观察的全面性，要求在观察中尽可能地观察科学对象的各个方面、各种因素、各种 关系和各种规定，力求获得丰富而又完善的科学事实，客观地反映事物的全貌。只有这样才 能为我们把握事物的本质打下坚实的基础。这也是马克思主义的本质要求。 之所以坚持观察的全面性，是因为客观事物是很复杂的，在事物的现象中常常存在着假 象。虽然它也是客观存在着的一种现象，但它歪曲地表现了事物的本质。如，我们日常见到 的太阳东升西落(太阳绕地球运动)，筷子在水里的弯曲，光在水中折射造成的畸形等。如果 不能全面地把握，被某种观察中的假象所迷惑，或者把科学理论建立在这种假象的基础上， 那是非常危险的。全面地观察，尽可能从多方面把握自然现象，有助于透过现象把握事物的 本质，为把握事物的规律提供坚实的基础。 3.坚持观察的系统性 坚持观察的系统性，是科学发展的需要。科学研究应该建立在客观、全面、尽可能系统 的材料之上，而不应该建立在主观、片面、零碎的材料之上。坚持观察的系统性，就是要对 客体进行多层次、多角度、持续反复的观察，系统、连续、完整地获取科学事实。因此 科学观察不应随意中断。例如，我国气候地理学家竺可桢数十年如一日地观察物侯变化， 从青年时代起，就不间断地、周密地观察、记录并研究自然界的有关现象。他每天起来第一 件事就是测量包括气温、气压、风向、湿度在内的气象要素，一直坚持到逝世的前一天。每 年，他都要仔细记录北京北海公园的冰冻和融化、植物始花、燕子归来、布谷鸟初鸣等物候 现象的日期，从不间断。这些科学资料，成为他研究物侯学的重要根据。他在晚年发表的《物 候学》是一本坚持系统观察几十年的研究成果的专著。又如被达尔文誉为"举世无双的观察 家"的法国昆虫学家法布尔，用毕生精力对昆虫世界进行观察。他为了观察雄谢蚕如何向雌 娥"求偶"的过程，竟用了三年时间。当他的观察正要取得结果时，不巧，雌蚕娥"新娘"被一 只螳螂给吃掉了。但是，法布尔并不泄气，从头再来，又用了大约三年的时间进行观察，终 于获得了完整的、准确的材料。他根据自己几十年观察所积累的大量资料，终于发现了昆虫
生活、发育、繁殖等方面的规律,写出了10卷本的巨著《昆虫记 4.坚持观察的辩证性 科学观察不是一种简单的行为,而是一种辩证的过程。这表现在科学观察中要注意观察 的条件性。在对观察对象的选择中,既要坚持普遍性,又要注意典型性,既要注意预计的结 果,也要注意偶然的发现。 要注意观察事件的条件性。因为任何观察总是在一定条件下、一定范围内进行的,不同 的观察条件、不同的时间、地点,观察结果是不一样的,因此观察中应注意观察的条件,实 行因时、因地制宜。例如,考察我国农业自然资源地面分布状况,就应该区分不同的地区 东部与西部、南方与北方、高原与平原。这是因为它们的条件是不同的。条件不同,会有不 同的结果。因此不能把一定条件下的观察结果任意外推,那样就违反了"因时、因地制宜″ 的原则。 要选择典型对象作为观察对象。因为自然现象是错综复杂,不可能穷尽。为了达到对某 一自然对象进行科学观察的目的,可以通过简化自然现象,把无关要紧的不变因素尽可能减 少。我们不可能对研究范围内的所有事物进行观察,但是,个性之中有共性,我们可以选择 有典型性和代表性的事物作为我们的观察对象。这样,可以集中精力对它进行仔细的观察, 以发现事物的共同本质和发展变化的规律。在生物学上,奥地利的生物学家孟德尔在进行杂 交实验时,曾选择豌豆作为典型对象进行观察,从而提出了遗传因子的科学假说,说明生物 遗传是有一定规律的。美国的遗传学家摩尔根选择果蝇为科学观察和实验的典型对象,发现 了遗传基因,都是其中著名的例子。另外,要选择典型的观察环境。为了克服环境条件给观 察造成的障碍,选择较为理想的观察环境是极为重要的。天文、气象以及宇宙射线等方 面的观测台站的建立,首先就要考虑地址的选择问豌,必要时还要放出携带仪器的气球到高 空进行观察 (从维也纳大学回到布鲁恩不久,盂德尔就开始了长达8年的豌豆实验。孟德尔首先从许多种子商 那里,弄来了34个品种的豌豆,从中挑选出22个品种用于实验。它们都具有某种可以相互区分的稳定 性状,例如高茎或矮茎、圆料或皱科、灰色种皮或白色种度等。孟徳尔通过人工培植这些豌豆,对不 同代的豌豆的性状和数目进行细致入微的观察、计数和分析。运用这样的实验方法需要极大的耐心和 谨的态度。他酷爱自己的研究丁作,经常向前来参观的客人指着豌豆十分自豪地说:"这些都是我的 儿女1"8个寒暑的辛勤劳作,盂德尔发现了生物遗传的基本规律,并得到了相应的数学关系式。人们分 别称他的发现为孟德尔第一定律”-对遗传因子在杂合状态下并不相互影响,而在配子形成中又按原样 分配到配子中去和“孟德尔第二定律”一指两对或两对以上的基因在配子形成过程中的分配彼此独立 要注意观察中的随机事件。观察是一种有目的有计划的活动,其活动受到必然性的制约。 但是观察过程中也常常会碰到一些预料不到的情况,而其中一些偶然事件会导致科学的新发
10 生活、发育、繁殖等方面的规律，写出了10卷本的巨著《昆虫记》。 4.坚持观察的辩证性 科学观察不是一种简单的行为，而是一种辩证的过程。这表现在科学观察中要注意观察 的条件性。在对观察对象的选择中，既要坚持普遍性，又要注意典型性，既要注意预计的结 果，也要注意偶然的发现。 要注意观察事件的条件性。因为任何观察总是在一定条件下、一定范围内进行的，不同 的观察条件、不同的时间、地点，观察结果是不一样的，因此观察中应注意观察的条件，实 行因时、因地制宜。例如，考察我国农业自然资源地面分布状况，就应该区分不同的地区: 东部与西部、南方与北方、高原与平原。这是因为它们的条件是不同的。条件不同，会有不 同的结果。因此不能把一定条件下的观察结果任意外推，那样就违反了"因时、因地制宜" 的原则。 要选择典型对象作为观察对象。因为自然现象是错综复杂，不可能穷尽。为了达到对某 一自然对象进行科学观察的目的，可以通过简化自然现象，把无关要紧的不变因素尽可能减 少。我们不可能对研究范围内的所有事物进行观察，但是，个性之中有共性，我们可以选择 有典型性和代表性的事物作为我们的观察对象。这样，可以集中精力对它进行仔细的观察， 以发现事物的共同本质和发展变化的规律。在生物学上，奥地利的生物学家孟德尔在进行杂 交实验时，曾选择豌豆作为典型对象进行观察，从而提出了遗传因子的科学假说，说明生物 遗传是有一定规律的。美国的遗传学家摩尔根选择果蝇为科学观察和实验的典型对象，发现 了遗传基因，都是其中著名的例子。另外，要选择典型的观察环境。为了克服环境条件给观 察造成的障碍，选择较为理想的观察环境是极为重要的。天文、气象以及宇宙射线等方 面的观测台站的建立，首先就要考虑地址的选择问豌，必要时还要放出携带仪器的气球到高 空进行观察。 (从维也纳大学回到布鲁恩不久，盂德尔就开始了长达8年的豌豆实验。孟德尔首先从许多种子商 那里，弄来了34个品种的豌豆，从中挑选出22个品种用于实验。它们都具有某种可以相互区分的稳定 性状，例如高茎或矮茎、圆料或皱科、灰色种皮或白色种度等。孟德尔通过人工培植这些豌豆，对不 同代的豌豆的性状和数目进行细致入微的观察、计数和分析。运用这样的实验方法需要极大的耐心和 严谨的态度。他酷爱自己的研究丁作，经常向前来参观的客人指着豌豆十分自豪地说:"这些都是我的 儿女1"8个寒暑的辛勤劳作，盂德尔发现了生物遗传的基本规律，并得到了相应的数学关系式。人们分 别称他的发现为孟德尔第一定律"-对遗传因子在杂合状态下并不相互影响，而在配子形成中又按原样 分配到配子中去和“孟德尔第二定律”—指两对或两对以上的基因在配子形成过程中的分配彼此独立。) 要注意观察中的随机事件。观察是一种有目的有计划的活动，其活动受到必然性的制约。 但是观察过程中也常常会碰到一些预料不到的情况，而其中一些偶然事件会导致科学的新发