目　　錄
第一章　科學、研究與方法創新………………………………………………………………003
第一節　科學、研究………………………………………………………………………003
第二節　科學方法和方法創新……………………………………………………………013
第三節　方法創新的社會條件……………………………………………………………032
第二章　問題意識與方法創新…………………………………………………………………043
第一節　研究始於問題……………………………………………………………………044
第二節　問題發現中的方法創新…………………………………………………………059
第三節　問題選擇中的方法創新…………………………………………………………071
附件：未來的科學問題……………………………………………………………………084
第三章　觀察實驗變革與方法創新……………………………………………………………097
第一節　觀察和實驗的興起………………………………………………………………097
第二節　兩種不同的實驗綱領：探究式實驗和判決性實驗……………………………108
第三節　觀察和實驗的創新之路…………………………………………………………122
第四章　理論思維與方法創新…………………………………………………………………143
第一節　理論是科學進步的階梯…………………………………………………………143
第二節　從猜測到理論……………………………………………………………………157
第三節　理論的進化………………………………………………………………………168
第五章　自然觀變革與方法創新………………………………………………………………189
第一節　自然觀變革、科學革命與方法創新……………………………………………189
第二節　科學發展、新自然觀的形成與方法創新………………………………………210
第三節　人與自然關係的變革與方法創新………………………………………………224
第六章　創造性思維與方法創新………………………………………………………………251
第一節　理論素養與方法創新……………………………………………………………252
第二節　創造過程中的思維策略與方法創新……………………………………………269
第三節　團體閤作與方法創新……………………………………………………………279
後　記……………………………………………………………………………………………295
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序 言
序　　言
方法是科學的本質，是人類探索自然的利器。麵對奧妙無窮的宇宙之謎和浩瀚繁復的自然現象，“科學方法是我們藉以達到知識的唯一道路”。近代以來，正是方法上的重大革命導緻瞭現代自然科學的産生，也正是方法上的不斷創新帶來瞭一次次科學上的重要突破。射電望遠鏡的發明，把對宇宙的研究帶入一個全新的地帶；果蠅實驗的引入，使得遺傳學研究得到突飛猛進的發展；Ｘ射綫結構分析的誕生，對化學的各分支以及材料學、生物學等都産生瞭深遠的影響；概率論等數學理論的完善，為研究微觀世界的物理現象提供瞭強大的工具。現代科學史不但是科學成果發現的曆史，也是發現方法創新的曆史。
科學方法並不簡單地等同於研究過程中的儀器、技術、程序、設備等手段，也不隻是高度概括的理論性的抽象原則，而是與整個科學傳統和具體的學科曆史聯係在一起的，與科學傢麵臨的疑難、問題和目標，與一定時期內一個學科暗含的本體論、價值觀假定密切相關。科學方法植根於科學研究的實踐中，並隨著科學研究實踐而演變和發展。一方麵，新的方法的齣現會改變科學傢原有的思路與途徑，為解決科學問題提供新的可能性，從而導緻一係列新的成果；另一方麵，科學知識的積纍、科學傢研究實踐的豐富、新的科學問題的需要也促進新的方法的創造。當達爾文乘坐貝格爾號艦考察歸來，對如何解釋新發現的各種地質和生物現象茫然不知所措的時候，正是馬爾薩斯《人口論》促使他形成瞭自然選擇的概念，從而提齣瞭完整的生物進化論。狹義相對論建立後，愛因斯坦力圖把相對性原理的適用範圍推廣到非慣性係。幾年後，在他的同班同學、數學教授格羅斯曼幫助下，他纔在黎曼幾何和張量分析中找到瞭錶達廣義相對論思想的數學工具，並最終完成瞭引力的度規場理論。
敏銳的方法意識和方法創新意識，來源於對科學實踐不斷的、深入的反思。現代科學奠基伊始，哥白尼、伽利略、牛頓等科學巨匠，在對新的科學理論進行艱難探索的同時，也對新的科學方法進行瞭有意識的反思和總結。在《天體運行論》、《兩種科學的對話》和《自然哲學的數學原理》這些經典科學論著裏，除瞭對新的科學理論進行係統闡述外，也為新的科學方法的形成和應用開拓瞭道路。在此之後，科學傢高度重視對科學方法本身的不斷探索。達爾文、愛因斯坦、費米、沃森等科學大傢，在自傳和其他類型的著作中，都有對科研工作中方法創新的體會。
現代西方的哲學傢注重從一般性、係統性和批判性的方麵，對科學方法進行總結。培根、笛卡爾這些哲學傢從哲學的知識論齣發，大力批判對方法論的束縛，為新的科學方法進行辯護。18世紀,法國啓濛主義哲學傢對於現代科學方法的傳播起到瞭重要作用。不管是經驗主義的洛剋、貝剋萊、休謨，還是理性主義的萊布尼茨和康德等人，都對科學方法的性質、局限性進行過思索。在20世紀物理學革命後，邏輯經驗主義哲學傢波普、庫恩、拉卡托斯、費耶阿本德等人，曾對科學方法進行瞭專門的研究。
西方現代科學大規模傳入中國隻有百餘年的時間。許多在中國傳播科學的先驅者也都非常重視科學方法的地位。嚴復對西方科學技術的發展曾有過評論，他說：“是以製器之備，可求其本於奈端（牛頓）；舟車之神，可推其源於瓦德（瓦特）；用電之利，則法拉第之功也；民生之壽，則哈爾斐（哈維）之業也。而二百年學運昌明，則又不得不以柏庚氏（培根）之摧陷廓清之功為稱首。”任鴻雋把科學方法比喻為“科學的種子”。在他看來，“科學的本質在於方法，不在材料”。一些早期留學歸國的科學傢在具體從事本學科研究工作的同時，積極撰寫科學方法論書籍，包括化學傢王星拱（著有《科學方法論》）、現代心理學傢鬍寄南（著有《科學方法》）、邏輯學傢汪奠基（著有《科學方法》）、數學傢鬍明復（著有《科學方法》）、神經生物學傢汪敬熙（著有《科學方法漫談》）。許多前輩科學傢，如華羅庚、竺可楨、錢學森等，都特彆注重對研究方法的總結。
但是，長期以來，我國科學界專業劃分細緻，學科之間界限分明。科學傢共同體主要強調數學計算能力或實驗操作技能，注重技能層次的方法和手段，對科學方法本身的研究沒有得到充分重視，缺少對研究過程中科學方法的作用的高度敏感性，缺少對學科一般方法和特徵方法的係統研究，缺少對前沿方法和現代研究手段的建設規劃。我國科技工作者跟蹤模仿國外科技發展方嚮較多，而原始性創新，特彆是能夠引領世界科技發展潮流的重大科技成果還不多，缺乏重大理論突破和獨創性的研究思路，缺乏開創性的學科方嚮。究其原因，方法意識和方法創新意識的薄弱是重要影響因素之一。
當代科學技術的發展正在呈現齣新的態勢。數學方法、計算機信息技術、新材料技術的發展以及學科間的交叉融閤，改變瞭各學科的傳統方法，使各學科齣現瞭新的麵貌，並推動著學科的群體性突破。同時，科學研究的對象、層次、範圍在發生新的變化，對自然本身的認識、對科學方法的認識也在齣現新的轉變，迫切需要方法上的變革。具體講，體現在以下三個方麵：
第一，科學研究從宏觀和微觀上進一步擴展和深化。天體物理、粒子物理的進展將深化宇宙起源與演化規律和物質世界統一性的認識；極端條件下的物性科學研究進展，將進一步揭示物質狀態、結構和相互作用規律；生命科學正在進入生命起源與演化的深層問題；認知科學把人類認識自身作為研究對象。這些對新的探測技術和分析手段有瞭更強烈的需求。
第二，越來越多的復雜事物和現象正在成為科學研究的對象。自然、工程、生物、經濟、管理、政治與社會等各個方麵的復雜性進入科學研究的視野。演化、湧現、自組織、自適應、自相似是復雜係統的共同特徵。在這種情況下，需要進行跨學科（如生物化學、天文物理學等）、係統科學（如信息論、係統論、耗散結構理論等）和綜閤科學（如空間科學等）的研究。傳統研究方法的局限性正日益顯現，復雜現象的分析和預測呼喚著新的方法論範式的齣現。
第三，自然和社會相互作用帶來的全球問題越來越得到科學研究的關注。氣候變化、臭氧層破壞、資源短缺、艾滋病流行等，都是具有高度綜閤性和全球性的問題。這些問題不僅涉及社會經濟增長的目的和方嚮，也關係科學發展和應用的人文價值取嚮。這些問題的解決超齣瞭自然科學技術能力的範圍，需要自然科學、技術手段和人文社會科學研究方法的協同和綜閤應用。
加強對科學研究實踐的迴顧、總結與反思，提高方法意識和方法創新意識，已經成為當前我國科技工作愈來愈迫切的任務。基於這一背景，中國21世紀議程管理中心和中國科學院研究生院組織多位長期從事科技哲學的專傢學者，曆經一年多的辛勤努力，完成瞭《科學研究中的方法創新》一書。本書從科學研究的含義、問題意識、觀察實驗變革、理論思維、自然觀變革以及創造性思維六個方麵入手，選用大量近現代和當代科學發展中的典型案例，對科學研究中的方法創新進行瞭係統的梳理和總結。相信本書對於從事科技史、科技哲學等領域研究的專傢、學者、研究生等具有重要的參考價值。
限於我們的知識水平，本書定有不足和疏漏之處，敬請廣大讀者多提寶貴意見，以便我們更進一步地開展此類工作。
郭日生
2011年4月
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