论科学思维方法之科学想象

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论科学思维方法之科学想象

摘要：科学研究在以经验事实和间接材料收集的基础上，进行创造性的思维活动，其活动状况直接决定着科研成果的获取。创造性思维活动存在着各种形式和因素，非逻辑思维方法中的想象，是一种自觉的、积极主动的思维活动，是诱发灵感和直觉的直接原因，在科学研究中发挥着重要作用，本文将就其特点及作用进行分析和阐述。

关键词：科学；思维方法；想象 一、科学想象的概念及其特点

在科学思维过程中除了运用概念进行判断、推理之外，还存在着想象、联想、猜测、幻想等形式和方法，这些被统称为科学想象。这是一种把概念和形象、具体和抽象、现实和未来、科学和幻想巧妙结合起来的一种独特的思维和研究方法。科学想象是根据现有的科学知识和事实，发挥高度的抽象和联想能力，超脱现实条件，猜测未知的客观规律设想未知的变化过程，描绘科学发展和人类政府客观世界的奇妙远景，提出一种为人们所向往的目标和理想。科学想象的有以下几个特点：

1.科学想象具有科学性。

科学想象是根据现有的科学知识和现实之间的联系，阐明其在未来转化为现实的条件。这种联系可能不是必然的，而是或然的，不是现实的，而是抽象的。 2.科学想象具有直观性。

科学想象是以形象地描绘某些科学原理，图解、证明某些科学假设、科学思想为特征，因而具有生动、具体、直观的特点。

3.科学想象具有逻辑过程中断、思维跳跃和想象特点。

逻辑推理要按照逻辑规律从前提经过严格的推导和论证一步一步地推出。科学想象表现为形象的联想, 在联想过程中思维越过了严格推导和论证的中间步骤, 从作为出发点的现实条件和科学知识直接跳跃到思维成果, 造成了逻辑过程的中断, 变成了想象和幻想。

4.科学想象具有理想和超现实性。

科学想象虽然以一定的现实条件和科学知识为依据，但这种根据不足以使它在理论上能够立即得到严格的证明、实践上立即实现，只能作为科学发展的未来目标、人类实践将来实现的理想、蓝图、远景。 5.科学想象具有经济性。

科学想象的形象和直观的特点，大大简化了逻辑推理说明的过程；同时科学想象的纯化与间接概括作用，一方面使若干现象具有了简明的特点，促进人们认识的深化；另一方面排除了某些外在因素的干扰，因而提供了认识事物或现象本质的简捷渠道。这种情况在进行设计思想实验与模拟实验时尤其明显。 6.科学想象具有贯穿性。

人作为认识的主体，感官总是有限的，即使借助某些仪器或设备，人的感官在接受和辨认信息上也不可能是全能的。这就决定了科研工作者总要被一定的经验和知识范围所局限。但是人的想象力是无限的，凭借其自己身的非逻辑性，不仅可以把若干个分散的、孤立的、片断的经验知识重新组合起来构成新的概念，提出新的设想，而且还可以透过经验，透过已有的知识去把握那些人们还不能直接感知的事物的本质。

7.科学想象具有激发性。


科学研究总是从提出问题开始，科学创造的真正含义就在于适时而正确地提出问题并尽可能地解决问题的方案。因此，它是衡量科研人员基本素质的主要标志，也是科学研究能否取得成果的决定因素之一。而科学想象所具有的直观性、逻辑中断和思维跳跃等特点，便可以唤起人们直觉和形象思考，激励人们从生动直观的外在诸矛盾出发，由表及里逐步深入，找到问题的关键，进而提出科学的设想。

二、科学想象在科学研究中的作用

科学想象作为一种直观的、形象的思维，同抽象思维一样是科学家从事科学研究的重要手段。在以理论活动为主的科学研究中，客观的事物或现象构成大脑中的感性映像，通过想象这一中间环节，不断实现向概念和理论的转化；反过来，概念和理论又先入为主地通过想象这一环节不断指导发现新的经验事实和现象，从而完成新的感性映像的加工与创造。根据科学想象的特点，在科学研究中，想象的作用主要表现在以下几个方面：

1.科学想象对想象物的间接概括上具有组合和整理的作用。

科学研究中经常采用的方法是通过归纳进行直接的概括，从而找到一般性规律（例如孟德尔遗传法则、门捷列夫周期律等）。但仅仅依靠这种方法是不够的，特别是当经验现象和事实很不充分的情况下，还必须通过类比、联想等方式进行间接概括才能弥补归纳法的不足。如本世纪初，普朗克和爱因斯坦关于光的微粒性理论取得的成功，但在建立描写微观粒子运动规律的理论中，却遇到了困难。1924年，德布罗意在光的二象性启发下，提出了微观粒子，如电子、中子也具有波粒二象性的假说。他想到，自然界到处都有对称，阳电、阴电，正面、反面。甚至生物躯体也有左右对称。既然光具有波粒性，那么与其对称的“实物”也应该具有波粒性质。由此我们可以看出，光和粒子的二象性，不过是我们从宏观世界的直接经验中抽象和想象的近似物。在微观的世界中，德布罗意提出的物质波的设想，概括的内容不是经验，而是想象物，是对想象物的扩展与延伸。 2.想象对于提出假说具有重要作用。

假说是一种重要的思维形式，也是科学研究的一种重要方法。它是人们从实际的资料出发，经过归纳和演绎、分析和综合、抽象和类比的思维活动，对所研究的对象提出的一种带有推测和假定意义的理论解释。假说从结构形式上说包含两种成分，一是已知的理论和事实，二是推测和假定，两者缺一不可。在科学研究过程中，如果经验材料不完备，不能揭示事物内部料想和规律，就需要在已知科学理论和事实基础上，借助想象去设想、构思其内部过程相互联系相互作用的图景，提出科学假说。科学史中的哥白尼日心说、康德的天体演化说、魏格纳的大陆漂移说等的创建，就是在前人实践包括科学知识继承的基础上，对于发现的新现象、新问题通过理论概括和丰富的想象而做出的有待证明的假定性解释。哥白尼的日心说三百年后得到证实，魏格纳的漂移说几经周折发展成为今天的版块构造理论。可以说，就知识的进化而言，它始于提出富于想象力的假说。没有想象就没有科学假说，也就没有科学的发展。 3.科学想象是理想实验的一个要素。

理想实验又称作“假想实验”、“抽象实验”或“思想上的实验”，它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理过程和理论研究的重要方法。理想实验可被运用于反驳某种理论、揭示某种理论的局限性、阐明某种科学理论。理想实验时对现实实验过程的科学抽象，并同时克服了现实实验的局限性，因此，运用理想实验的方法，有助于我们进一步揭示各管事物的本质和规律。爱因斯坦认为，想


象力比知识更重要，因为知识是有限的, 而想象力概括世界上的一切, 推动着进步, 并且是知识进化的源泉。爱因斯坦付诸实践, 一生中做了许多卓有成效的思想实验，例如在广义相对论建立中, 爱因斯坦曾设想：假若一个人关在升降机里,当升降机以一定加速度上升时, 升降机里的人会象平时坐在屋子里一样若无其事。也就是说, 在一个封闭系统里（如升降机内）的观察者, 无论用什么方法他也不能确定, 他是静止在一个引力场中呢, 还是处在没有引力场但却作加速运动的空间。这个思想实验表明, 在物理学上引力场完全可以代替加速运动的参照系, 引力质量和惯性相等。这是个大胆而又科学的想象，冲破了牛顿定律的界限，导致广义相对论的建立。爱因斯坦也说过：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。”

参考文献：

[1]吴元樑，科学方法论基础[M].中国社会科学出版社，1984

[2]张纯成，赵兴太，金俊岐，自然辩证法原理[M].河南人民出版社，1999 [3]张敏，论科学想象[J].学习与探索，1987（1）

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