科學研究的出發點:科學問題

紀敏

中圖分類號:G63文獻標識碼:A文章編號:1673-0992(2009)12-016-02

根據科學研究的一般程序,第一步就是選擇科研課題。一切科學研究都是從發現問題和提出質疑開始的,因此學位論文寫作和科研課題的開題都必須在這個前提下進行對科學問題的界定是科研選題的認識前提。由于科學問題是科研選題的來源和根據,因此科研選題首先需要科學問題的含義以及科學問題的發生點。

人們總是在不斷地認識自然、改造自然。在此過程中,必然會發現各種問題,對其產生困惑與懷疑,進而進行科學探索,以期能加以解決的歷史。只要存在著人與自然的矛盾,就會形成科學問題,舊的問題解決不了,新的問題又在孕育之中,引導著科學家不斷地進行探索。人類的認識就不斷走向深入,這部歷史也會不斷地寫下去,然而,并非所有問題都可以成為科研問題,因此有必要對科學問題有一個較為清晰的認識。科學研究的過程就是不斷提出問題,不斷解決問題的過程。研究生剛開始還不具備獨立研究的能力,參與導師的科研課題可以鍛煉科研能力,學到科學的研究方法,并在課題研究中提高。在總體培養目標方面,兩種類型的人才培養都應在知識、能力、素質諸方面協調發展,使學生系統地掌握智能科學的基礎理論、基礎知識和基本技能與方法,培養其良好的科學思維、科學實驗和初步科學研究的能力,使學生能夠具有分析問題和解決問題的能力,以及知識自我更新和不斷創新的能力,以適應智能科學與技術的飛速發展。

一、科學問題的界定

科學問題是指一定時代的科學認識主體在當時的科學實踐水平和知識背景下提出的關于科學認識和科學實踐中需要解決而又未能得到解決的矛盾。它包含一定的求解目標和應答域,但尚無確定的答案。舉個例子,老百姓見面常問的“吃了沒有”,是不能算作科學問題,因為它不是“關于科學認識和科學實踐中需解決而又尚未解決的問題”。而西方人愛問的“近來怎么樣”(How do you do)就可能是一個科學問題了——至少是一個社會科學問題。

在人們的認識中,時常會有問題出現,可以把這些問題劃分為兩類:一類是簡單問題,一類是科學問題。前一類問題因為缺乏相關的知識背景,不能對事物的現象進行分析,不了解或者不知道相關知識的來龍去脈,因此這種問題還不是真正的科學問題。它們對相關學科之外的人來說可能是問題,但是對本專業領域內的人來說,可能是普通的常識。這些問題隨著人的認識的增加會迎刃而解。這里所說的問題屬于真正的科學問題。“只有出問題,才會驅使人們去探索、去發現新的事實、去尋找產生問題的原因和解決問題的答案。而解決問題的結果,或者根據新事實修正以至推翻現有理論(前驅理論),建立新理論(后繼理論);或者修正、排除已有經驗事實中的錯誤,使之適應現有理論;或者二者兼而有之”,科學正是在這樣不斷提出問題,又不斷解決問題過程中發展的。科學問題的提出和解決不僅能導致科學知識的積累,使原有理論得到完善和發展,而且能導致科學的革命和新理論的建立。所以,深入分析和研究科學問題的發現途徑和思維方法,對于豐富和發展科學認識論和指導具體的科學研究具有相當的意義。愛因斯坦認為,提出問題往往比解決一個問題更重要。因為解決一個問題也許僅是數學上的或實驗上的技能而已;而提出問題,從新的角度去看舊的問題,卻需要創造性的想像力,它標志著科學的真正進步。

二、科學問題的來源

科學問題實質上是經驗與理性之間的矛盾,包含著理論與實踐、理論與事實、理論內部或理論之間的矛盾,歸根到底是客觀矛盾在人們頭腦中的反映。因此,科學問題來自客觀世界,可歸納為以下幾個主要方面:

1.從社會實踐的需要中產生問題

科學實踐與科學理論的矛盾是自然科學發展的內在的主要的矛盾,也是科學問題的主要來源。當原有的理論不能解釋新的觀察和實驗結果,甚至與新的科學事實發生沖突時,便產生了矛盾,也產生了需要探索的問題。這些問題經過抽象與轉化,就成為科學問題。如信息技術發展導致的新興工業發展的需要,提出了“信息高速公路”問題;由于糧食的要求,提出了雜交水稻的問題。這類應用性問題的提出,也常常要求人們應用基礎研究的發展。如因為農業增產的需要,培育優良品種的農業技術研究向遺傳學提出了研究問題;從研究熱機效率到研究熱力學基礎理論的問題。

2.生產實踐

生產實踐是人類改造自然、解決人與自然、解決人與自然之間矛盾的最基本的實踐活動。隨著生產的發展會不斷地向人們提出需要探索研究并給予解決的科學技術問題,因此,生產實踐是科學問題產生的重要來源。

3.由新需求產生的矛盾

在社會生活中,人們的需要是多種多樣的、不斷發展的,如工農業生產、社會生活、醫療保健和環境保護等,都不斷提出新的需求,而當原有科學理論和技術手段不能滿足這種新的需求時,對這種矛盾的研究會使人們提出新的科學問題。

4.從已知理論與經驗事實之間的矛盾中產生問題

任何科學理論都是在特定歷史條件下實踐活動的產物,都將隨著事物的發展與實踐的深入而進一步完善。在科學研究活動中,會不斷地出現新的事實當科研中發現某種新事實或新現象,而原有理論又不能解釋,甚至不能相容時,就產生了矛盾,使原有的理論面臨著挑戰,或暴露出它的局限,從而產生出需要探討的問題。新的觀察、實驗現象同原有理論的矛盾。觀察、實驗是獲取事實的重要方法,也是科學問題的重要來源。當觀察和實驗中發現了新情況、新矛盾,而原有理論無法解釋時,這就給科學研究提出了新的問題。

三、理論內部或理論之間的矛盾

1.科學理論內部的邏輯矛盾中產生問題

科學理論的基本要求就是在邏輯上應該是無矛盾的,一個理論如從中推出邏輯矛盾,則說明其內部存在著需要進一步探討的問題。當一理論內部出現了邏輯矛盾的時候,即當一個理論中可以推出兩個互相對立的判斷時,這個理論的基本前提中必然存在著嚴重缺陷。在科學體系中,邏輯結論和前提不能自洽,難以相互推理和論證,有時候從前提往往推導出和結論相悖的命題,甚至相互矛盾的命題,因而出現科學理論體系中的“悖論”,還有的把不成熟的假說當成科學結論,使得相關命題和結論經不起詰難和推理。科學理論體系中的這種矛盾和悖論凸現了理論自身存在的問題,這種問題又成為科學研究中的新問題,對這種問題的進一步研究不斷地完善理論體系,有時也可能引發整個科學理論體系的大震蕩或者革命性的變革。及時識別和抓住這類問題是科學理論突破的關鍵。其實,這種理論體系內部的矛盾很可能是科學研究的很好的起點,在進行科學研究活動的時候,如果發現理論體系內部不能自洽或者無法從前提推論出正確結論的時候,就應當大膽地懷疑理論本身的嚴密性和完善性,就應當以此為起點抓住新問題進行大膽研究,找出正確的結論或者更加合理的解釋。理論內部邏輯矛盾的產生和解決是理論向縱深發展的普遍現象,并且往往導致科學認識的重大突破。

2.不同學科理論體系之間的矛盾

科學問題的產生不僅僅存在于本學科內部,不同學科或者理論之間也存在著矛盾。不同的理論,往往會產生不同的學派、不同學術觀點的論戰,這在科學史上屢見不鮮。現代科學技術縱橫交錯,枝繁葉茂,往往在學科的交叉地帶會留下或生長出一些邊緣區域。不少有遠見的科學家十分注意搜索科學中的邊緣區域,從中發現有意義的問題。科學史表明,到這些邊緣區域去耕耘的科技工作往往會有意想不到的收獲,做出開拓性的工作。當代科學發展的一個趨勢即是在高度分化的基礎上實現高度的綜合。科學綜合不僅表現為各學科間的滲透和聯系加強了,還出現了許多交叉學科、橫斷學科、綜合學科,呈現出同學科內分支學科間的交叉、不同學科間的交叉、科學與技術間的交叉、自然科學與社會科學間的交叉及數學向一切學科領域滲透等。這些學科都是在各學科領域的交叉點上生長起來的。恩格斯指出,19世紀在電與化學反應的關系問題上,物理學家宣稱這是化學上事情,而化學家則宣稱這是物理學研究的領地。為此恩格斯作出預言:恰恰在這樣的接觸點上是科學的生長點,“可以期望取得最大的成果”。在科學中尚未開發的空白區或“處女地”中發掘,提出有意義的科學問題,常常會作出開創性的研究。這些區域也成為新的科學問題的密集區域。20世紀40年代以來大量交叉學科的建立,證明了各學科之間空白區或接觸點已成為科學問題的重要來源。

產生問題的途徑很多,例如,尋找科學事實之間的內在聯系,不同觀點之間的爭論,探索科學理論在更大范圍內的統一性等都是形成問題的途徑。但是了解問題的主要來源,還不等于就會提出問題,因為發現和提出問題不僅與客觀因素有關,而且還同人們的主觀因素有關。面對幾乎相同的現狀,有人可以發現十分有價值的科學問題,有人卻什么也發現不了,譬如說,自從牛頓力學理論誕生以來的數百年間,除了愛因斯坦之外,還幾乎沒有一個人把慣性質量和引力的引力質量的不言而喻的相等作為一個問題來對待。這是一個值得人們反復思考的事例。

總之,科學問題的來源還有許多其他方面,但是歸納起來,主要是通過生產、生活、觀察等實踐活動以及科學自身發展的需求與矛盾。只要研究者能深入實際,勤于思考,善于想像,勇于開拓,就可以發現和提出科學問題。