什么样的理论,才算是成功的呢?是否理论演绎得出的结论与实验相符就算成功呢?遗憾的是,不一定。要仔细推敲,莫被假象迷惑。
一个成功的科学理论应具有以下特征:
(1)具有独创性。独创性或创造性是构成科学理论最主要的特征之一。科学理论必须向人们提供关于自然界的新知识或新认识,或解决了前人未曾解决的科学问题。
(2)具备足够的能反映所研究客观现象本质的基本概念。基本概念应是明白、无误、严谨的;新理论不容许有任何逻辑上的矛盾。它所遵从的科学定律,应能以精确的数学形式表示。
(3)以基本概念、基本规律为基础建立起来的基础理论,应能进一步精确化,并与实验结果相吻合。
(4)应能解决本学科领域内的科学现象的机制问题,并能比已有理论解释更多的成果。
(5)必须通过观察和实验加以确认,可以独立地受到检验,并应通过某些新的严峻的检验。
(6)具有预见性。新理论除了能解释事先计划要解释的事实外,还必须有新的可检验性的新结论,必须引出对迄今和不曾观察到的现象的预测。这是科学理论的又一个最主要的特征。一个真正成功的理论,在于其预测手段。这是最重要的判据,即它较原理论有更强的预测能力,能预见以前不知道的物理现象的本领。一个对现实能够成功地预测的理论,常提出各种新的研究设想,以便进一步发现新的关系、定律和科学现象。
总起来说,一个好的理论第一应该是高度可检验的,第二应该是能经受住最严峻的检验的。
科学理论除了上述具有正确描述自然界客观属性和运动规律的本质之外,还应遵守一些共同的美学原则:
(1)和谐性。和谐本质上是逻辑的正确性和构造的严密性。和谐性首先在于科学理论体系内部的自洽性。理论体系本身应是不自相矛盾的,在结构上是“和谐”的,具有“和谐的美”。从动态的发展看,一个和谐的理论应当同这个领域的传统理论找到联系,能很好地概括旧理论的基本思想并有向未知世界开拓的巨大能动性。
(2)简单性或简洁性。简单性是指科学理论、定律、公式的简单形式和深广内涵的统一。实际上,美在本质上就是简单性,但简单性并没有客观标准,要视人们熟悉的程度而定。爱因斯坦认为,自然规律的简单性反映了大自然的客观事实。任何正确的科学概念都必须使这种简单性的主、客观方面达到和谐、平衡。他在阐述“简单性”的原则时说:“我们所谓的简单性,并不是指学生在精通这种体系时产生的困难最小,而是指这体系所包含的彼此独立的假设或公设最少。”
简单性意味着,一种新的理论应当从某种简单的、新的、有力的统一观念出发。它能把过去旧理论所不能联系的某些事物(如行星与苹果)、事实(如惯性质量和引力质量)或新的理论实体(如场和粒子)互相联系起来,构成一种新的统一。一个理论的普遍性或简单性的程度愈高,其检验度或可证伪度也就愈高。
(3)对称性。对称性是自然界和谐和秩序的一种表现。科学理论总是尽可能地把物质系统的相互作用过程和运动规律表述成数学方程。这既是一种简洁的、抽象化的手法,也是一种对称、均衡方法的应用。科学理论形式上的对称性可以使表述更加优美,但必须接受客观实践和实验的反复检验。
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