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科学方法的逻辑推理:归纳、推理、溯因

2019年5月4日  来源:小智雅汇 作者: 提供人:laogan45......

科学方法就是科学要有逻辑化(用逻辑推理)、定量化(用数据说话)、实证化(用实践检验)的方法。

归纳、推理、溯因是最重要的三种逻辑推理方法,三者可以用图简示如下:

科学是什么2|科学方法的逻辑推理:归纳、推理、溯因

可以用一个简单的实例来说明:

观察:这些车子都停在斑马线上;

事实:这些车子都被开了罚单;

(可能性)归纳推理:停在斑马线上的车子都会被开罚单;

一般情况:停在斑马线上的车子都会被开罚单;

具体实例:这些车子停在斑马线;

演绎推理:这些车子都会被开罚单;

溯因推理

事实:这些车子都被开了罚单;

假定:停在斑马线上的车子都会被开罚单;

溯因:这些车子都停在斑马线上;

1、归纳推理

归纳由一系列具体的事实概括出一般原理(跟“演绎”相对),从许多个别的事物中概括出一般性概念、原则或结论的思维方法。

例如:

在一个平面内,直角三角形内角和是180度;锐角三角形内角和是180度;钝角三角形内角和是180度;直角三角形,锐角三角形和钝角三角形是全部的三角形;所以,平面内的一切三角形内角和都是180度。

这个例子从直角三角形,锐角三角形和钝角三角形内角和分别都是180度这些个别性知识,推出了“一切三角形内角和都是180度“这样的一般性结论,就属于归纳推理。

传统上,根据前提所考察对象范围的不同,把归纳推理分为完全归纳推理和不完全归纳推理。完全归纳推理考察了某类事物的全部对象,不完全归纳推理则仅仅考察了某类事物的部分对象。并进一步根据前提是否揭示对象与其属性间的因果联系,把不完全归纳推理分为简单枚举归纳推理和科学归纳推理。

通过观察,实验等方法得到的经验材料,需要经过加工整理,才能形成科学的结论。整理经验材料的方法有比较,归类,分析与综合以及抽象与概括等。

1.1 完全归纳推理

完全归纳推理是根据某类事物每一对象都具有某种属性,从而推出该类事物都具有该种属性的结论。

例如:

已知欧洲有矿藏,亚洲有矿藏,非洲有矿藏,北美洲有矿藏,南美洲有矿藏,大洋洲有矿藏,南极洲有矿藏,而欧洲,亚洲,非洲,北美洲,南美洲,大洋洲,南极洲是地球上的全部大洲,所以,地球上所有大洲都有矿藏。

其逻辑形式如下:

S1是PS2是P……Sn是PS1,S2,…,Sn是S类的全部对象所以,所有S都是P

完全归纳推理在前提中考察了一类事物的全部对象,结论没有超出前提所断定的知识范围,因此,其前提和结论之间的联系是必然的。

运用完全归纳推理要获得正确的结论,必须满足两条要求:

I 在前提中考察了一类事物的全部对象。II 前提中对该类事物每一对象所作的断定都是真的。

完全归纳推理有两个方面的作用:

认识作用。完全归纳推理根据某类事物每一对象都具有某种属性,推出该类事物都具有该种属性,使人们的认识从个别上升到了一般。比如,上面根据“地球上的大洲“这一类事物的每个对象都有“有矿藏“这一属性,得出“地球上所有大洲都有矿藏“的结论,就体现了完全归纳推理的认识作用。

II 论证作用。因为完全归纳推理的前提和结论之间的联系是必然的,所以常被用作强有力的论证方法。

完全归纳推理通常适用于数量不多的事物。当所要考察的事物数量极多,甚至是无限的时候,完全归纳推理就不适用了,而需要运用另一种归纳推理形式,即不完全归纳推理。

1.2 不完全归纳推理

不完全归纳推理是根据某类事物部分对象都具有某种属性,从而推出该类事物都具有该种属性的结论。不完全归纳推理包括简单枚举归纳推理,科学归纳推理。

1.2.1 简单枚举归纳推理

在一类事物中,根据已观察到的部分对象都具有某种属性,并且没有遇到任何反例,从而推出该类事物都具有该种属性的结论,这就是简单枚举归纳推理。比如,被誉为“数学王冠上的明珠“的“哥德巴赫猜想“就是用了简单枚举归纳推理提出来的。200多年前,德国数学家哥德巴赫发现,一些奇数都分别等于三个素数之和。例如:

17=3+3+1141=11+13+1777=7+17+53461=5+7+449

哥德巴赫并没有把所有奇数都列举出来(事实上也不可能),只是从少数例子出发就提出了一个猜想:所有大于5的奇数都可以分解为三个素数之和。他把这个猜想告诉了数学家欧拉。欧拉肯定了他的猜想,并补充提出猜想:大于4的偶数都可以分解为两个素数之和。例如:

10=5+514=7+718=7+11462=5+457

前一个命题可以从这个命题得到证明,这两个命题后来合称为“哥德巴赫猜想“。

民间的许多谚语,如“瑞雪兆丰年“,“础润而雨,月晕而风“,“鸟低飞,披蓑衣“等,都是根据生活中多次重复的事例,用简单枚举归纳推理概括出来的。

简单枚举归纳推理的结论是或然的,因为其结论超出了前提所断定的知识范围。数学家华罗庚在《数学归纳法》一书中,对简单枚举归纳推理的或然性做了很好的说明:

“从一个袋子里摸出来的第一个是红玻璃球,第二个是红玻璃球,甚至第三个,第四个,第五个都是红玻璃球时,我们立刻就会猜想:'是不是袋子里所有的球都是红玻璃球 '但是,当我们有一次摸出一个白玻璃球时,这个猜想失败了。这时,我们会出现另一个猜想:'是不是袋里的东西全都是玻璃球 '当有一次摸出一个木球时,这个猜想又失败了。那时,我们又会出现第三个猜想:'是不是袋里的东西都是球 '这个猜想对不对,还必须继续加以检验,要把袋里的东西全部摸出来,才能见个分晓。“

要提高简单枚举归纳推理的可靠性,必须注意以下两条要求:

I 枚举的数量要足够多,考察的范围要足够广。II 考察有无反例。

通常把不注意以上两条要求因而样本过少,结论明显为假的简单枚举归纳推理称为“以偏赅全“或“轻率概括“。

通常有以个案来说明中医中药的治疗效果,就属于这种情况。

鲁迅在《内山完造作序》里写到:“一个旅行者走进了下野的有钱的大官的书斋,看见有许多很贵的砚石,便说中国是'文雅的国度';一个观察者到上海来一下,买几种猥亵的书和图画,再去寻寻奇怪的观览物事,便说中国是'色情的国度'。“在这篇文章中,鲁迅更进一步揭示了此类人因为枚举的数量不够多或考察的范围不够广,不注意考察有无反例,以致“以偏赅全“或“轻率概括“而最后必然要陷入的窘境:“倘到穷文人的家里或者寓里去,不但无所谓书斋,连砚石也不过用着两角钱一块的家伙。一看见这样的事,先前的结论就通不过去了,所以观察者也就有些窘。“

简单枚举归纳推理是归纳推理中最简单的一种方法。但是,尽管如此,其意义却不可忽视。

I 简单枚举归纳推理有助发现的作用。当还不能找到概括的充分根据,但已有相当的材料时,就要运用简单枚举归纳推理,作出初步概括,推出一个或然性结论,以作为进一步研究的起点。因而,形成假说时常用到简单枚举归纳推理。例如,在波义耳定律的发现过程中,简单枚举归纳推理就起了一定的作用。波义耳从自己所掌握的许多实验事实中,概括出“在一定条件下,气体体积和它所受到的压强成反比“这一定律。

II 简单枚举归纳推理也可以用作论证的方法,在论证过程中发挥一定的作用。比如,胡适晚年有这样一段谈话:“凡是大成功的人,都是有绝顶聪明而肯做笨功夫的人。不但中国如此,西方也如此。像孔子,他说'吾尝终日不食,终夜不寝,以思,无益,不如学也',这是孔子做学问的功夫。中国数学家和语言学家周海中对梅森素数研究多年,他运用联系观察法和不完全归纳法,于1992年首先给出了梅森素数分布的精确表达式,从而揭示了梅森素数的重要规律,为人们探究这一素数提供了方便。后来这一科研成果被国际上称为“周氏猜测”。

1.2.2 科学归纳推理

科学归纳推理是根据某类事物中部分对象与某种属性间因果联系的分析,推出该类事物具有该种属性的推理。例如:

金受热后体积膨胀;银受热后体积膨胀;铜受热后体积膨胀;铁受热后体积膨胀;因为金属受热后,分子的凝聚力减弱,分子运动加速,分子彼此距离加大,从而导致膨胀,而金,银,铜,铁都是金属;所以,所有金属受热后体积都膨胀。

科学归纳推理的形式如下:

S1是PS2是P……Sn是PS1,S2,…,Sn是S类的部分对象,其中没有Si(1≤i≤n)不是P ;并且科学研究表明,S和P之间有因果联系。所以,所有S都是P

注意以上说的是因果关系,不是前后关系,也不是相关关系。通常一些人说中医中药的治疗效果就是把前后关系、相关关系表述成了因果关系,这是不对的。

1.3 科学归纳推理与简单枚举归纳推理比较

两都属于不完全归纳推理,前提中都只是考察了一类事物的部分对象,结论则都是对一类事物全体的断定,断定的知识范围超出前提。

1.3.1 推理根据不同。简单枚举归纳推理仅仅根据已观察到的部分对象都具有某种属性,并且没有遇到任何反例。科学归纳推理则不是停留在对事物的经验的重复上,而是深入进行科学分析,在把握对象与属性之间因果联系的基础上作出结论

1.3.2 前提数量对于两者的意义不同。对于简单枚举归纳推理来说,前提中考察的对象数量越多,范围越广,结论就越可靠。对于科学归纳推理来说,前提的数量不具有决定性的意义,只要充分认识对象与属性之间的因果联系,即使前提的数量不多,甚至只有一两个典型事例,也能得到可靠结论。正如恩格斯所说,十万部蒸汽机并不比一部蒸汽机更能说明热能转化为机械能。

1.3.3 结论的可靠性不同。虽然二者的前提和结论之间的联系是或然的,归纳强度不必然等于1。但科学归纳推理考察了对象与属性之间的因果联系,因而,科学归纳推理的归纳强度比简单枚举归纳推理的归纳强度大,也就是说,科学归纳推理与简单枚举归纳推理相比,结论的可靠程度大。

科学归纳推理倡导一种面对知识和结论不轻信而加以思考的习惯。这种习惯在资讯发达的时代尤显重要。想想,我们的媒体经常给我们传播一些多么自相矛盾的“科学知识“,这一点就不难明白了。

比如,媒体有时候说,饭后百步走好;有时候又说,饭后百步走不好。再如,有时候说,隔夜茶不能喝,喝了有害健康;有时候又说,研究表明,隔夜茶可以喝,与喝非隔夜茶一样。诸如此类,叫人简直不知所措。而科学归纳推理由于其主要特点是考察对象与属性之间的因果联系,因而有助于引导人们去探求事物的本质,发现事物的规律,从而比较可靠地把感性认识提升到理性认识。

1.4 归纳推理的局限

1.4.1 归纳是已过去的事情证明未来的事情,过去不能证明未来

1.4.2 归纳推理的前提是真实的,但结论却未必真实,而可能为假。如根据某天有一只兔子撞到树上死了,推出每天都会有兔子撞到树上死掉,这一结论很可能为假,除非一些很特殊的情况发生,比如地理环境中发生了什么异常使得兔子必以撞树为快。

1.4.3 归纳推理除了完全归纳推理,结论都超出了前提所断定的知识范围。

2、演绎推理

演绎是从普遍性的理论知识出发,去认识个别的、特殊的现象的一种逻辑推理方法。

演绎推理有三段论、假言推理、选言推理、关系推理等形式。

2.1 三段论

三段论是由两个含有一个共同项的性质判断作前提,得出一个新的性质判断为结论的演绎推理。

其基本形式是:

I 大前提,是已知的一般原理或一般性假设;II 小前提,是关于所研究的特殊场合或个别事实的判断,小前提应与大前提有关;III 结论,是从一般已知的原理(或假设)推出的,对于特殊场合或个别事实作出的新判断。

例如:

I 大前提:我国规定,60岁算老年人;II 小前提:老王60岁了;III 结论: 所以,老王是老年人。

例如:

知识分子都是应该受到尊重的,人民教师都是知识分子,所以,人民教师都是应该受到尊重的。

运用三段论,前提必须真实,符合客观实际,否则就推不出正确的结论。

为了语言简洁,我们说话,写文章用到三段论大都采取了省略形式,有的省略大前提,有的省略小前提,有时省略不言而喻的结论。

如“我是共青团员,应在工作中起带头作用”这个推理,省略了大前提“共青团员应在工作中起带头作用”。也可以省略小前提,表述为“共青团员应该在工作中起带头作用,我就应该在工作中起带头作用”。

又如,“语文课是中等专业学校的文化基础课,文化基础课一定要学好”,只有两个前提,而结论“语文课一定要学好”不言而喻,所以省略了。

2.2 假言推理

假言推理是以假言判断为前提的演绎推理。假言推理分为充分条件假言推理和必要条件假言推理两种。

2.2.1 充分条件假言推理

其基本原则是:小前提肯定大前提的前件,结论就肯定大前提的后件;小前提否定大前提的后件,结论就否定大前提的前件。如下面的两个例子:

如果要搞四个现代化,就必须尊重知识,尊重人才;我们要搞四个现代化,所以,我们必须尊重知识,尊重人才。

如果一个图形是正方形,那么它的四边相等;这个图形四边不相等,所以,它不是正方形。

2.2.2 必要条件假言推理

其基本原则是:小前提肯定大前提的后件,结论就要肯定大前提的前件;小前提否定大前提的前件,结论就要否定大前提的后件。如下面的两个例子:

只有肥料足,菜才长得好;这块地的菜长得好,所以,这块地肥料足。

育种时,只有达到一定的温度,种子才能发芽;这次育种没有达到一定的温度,所以,种子没有发芽。

2.3 选言推理

选言推理是以选言判断为前提的演绎推理。选言推理分为相容的选言推理和不相容的选言推理两种。

2.3.1 相容的选言推理

其基本原则是:大前提是一个相容的选言判断,相容即是不互斥的意思,即选言判断的几种情况之间“兼容”,可以同时发生,在与不相容的选言推理作对比时可知这些选言判断的几种情况中“至少有一种发生”。小前提否定除其中一个以外的选言肢,结论则肯定剩下的那个选言肢。

例如:

老王是教师或者是律师,她不是教师,所以,她是律师。(正)老王是教师或者是律师,她是教师,所以,她不是律师。(误)

2.3.2 不相容的选言推理

其基本原则是:大前提是个不相容的选言判断,不相容即是互斥的意思,即选言判断的几种情况之间“不兼容”,不允许同时发生,在与相容的选言推理作对比时可知这些选言判断的几种情况中“有且只有一种发生”。小前提肯定其中的一个选言肢,结论则否定其它选言肢;同时类似于相容的选言推理(这是因为相容的选言推理中的“至少有一种发生”与不相容的选言推理中的“有且只有一种发生”存在一个共同点——“至少有一种发生”,或者说概念上前者包含后者,由后者“有且只有一种发生”可以推出前者“至少有一种发生”),小前提否定除其中一个以外的选言肢,结论则肯定剩下的那个选言肢。如下面的两个例子:

一个词,或者是褒义的、或者是贬义的,或者是中性的。“结果”是个中性词,所以,“结果”不是褒义词,也不是贬义词。

一个三角形,或者是锐角三角形,或者是钝角三角形,或者是直角三角形。这个三角形不是锐角三角形和直角三角形,所以,它是个钝角三角形。

2.4 关系推理

关系推理是前提中至少有一个是关系命题的推理。

I 对称性关系推理,如:1米=100厘米,所以100厘米=1米;

II 反对称性关系推理,如:a大于b,所以b小于a ;

III 传递性关系推理,如:a>b,b>c,所以a>c。

3、溯因推理

通过生成假设来解释观察或结论。比如“如果下雨则草地是湿的”是用来解释草地是湿的的已知规则。

-End-

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