纪敏

中图分类号:G63文献标识码:A文章编号:1673-0992(2009)12-016-02

根据科学研究的一般程序,第一步就是选择科研课题。一切科学研究都是从发现问题和提出质疑开始的,因此学位论文写作和科研课题的开题都必须在这个前提下进行对科学问题的界定是科研选题的认识前提。由于科学问题是科研选题的来源和根据,因此科研选题首先需要科学问题的含义以及科学问题的发生点。

人们总是在不断地认识自然、改造自然。在此过程中,必然会发现各种问题,对其产生困惑与怀疑,进而进行科学探索,以期能加以解决的历史。只要存在着人与自然的矛盾,就会形成科学问题,旧的问题解决不了,新的问题又在孕育之中,引导着科学家不断地进行探索。人类的认识就不断走向深入,这部历史也会不断地写下去,然而,并非所有问题都可以成为科研问题,因此有必要对科学问题有一个较为清晰的认识。科学研究的过程就是不断提出问题,不断解决问题的过程。研究生刚开始还不具备独立研究的能力,参与导师的科研课题可以锻炼科研能力,学到科学的研究方法,并在课题研究中提高。在总体培养目标方面,两种类型的人才培养都应在知识、能力、素质诸方面协调发展,使学生系统地掌握智能科学的基础理论、基础知识和基本技能与方法,培养其良好的科学思维、科学实验和初步科学研究的能力,使学生能够具有分析问题和解决问题的能力,以及知识自我更新和不断创新的能力,以适应智能科学与技术的飞速发展。

一、科学问题的界定

科学问题是指一定时代的科学认识主体在当时的科学实践水平和知识背景下提出的关于科学认识和科学实践中需要解决而又未能得到解决的矛盾。它包含一定的求解目标和应答域,但尚无确定的答案。举个例子,老百姓见面常问的“吃了没有”,是不能算作科学问题,因为它不是“关于科学认识和科学实践中需解决而又尚未解决的问题”。而西方人爱问的“近来怎么样”(How do you do)就可能是一个科学问题了——至少是一个社会科学问题。

在人们的认识中,时常会有问题出现,可以把这些问题划分为两类:一类是简单问题,一类是科学问题。前一类问题因为缺乏相关的知识背景,不能对事物的现象进行分析,不了解或者不知道相关知识的来龙去脉,因此这种问题还不是真正的科学问题。它们对相关学科之外的人来说可能是问题,但是对本专业领域内的人来说,可能是普通的常识。这些问题随着人的认识的增加会迎刃而解。这里所说的问题属于真正的科学问题。“只有出问题,才会驱使人们去探索、去发现新的事实、去寻找产生问题的原因和解决问题的答案。而解决问题的结果,或者根据新事实修正以至推翻现有理论(前驱理论),建立新理论(后继理论);或者修正、排除已有经验事实中的错误,使之适应现有理论;或者二者兼而有之”,科学正是在这样不断提出问题,又不断解决问题过程中发展的。科学问题的提出和解决不仅能导致科学知识的积累,使原有理论得到完善和发展,而且能导致科学的革命和新理论的建立。所以,深入分析和研究科学问题的发现途径和思维方法,对于丰富和发展科学认识论和指导具体的科学研究具有相当的意义。爱因斯坦认为,提出问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题也许仅是数学上的或实验上的技能而已;而提出问题,从新的角度去看旧的问题,却需要创造性的想像力,它标志着科学的真正进步。

二、科学问题的来源

科学问题实质上是经验与理性之间的矛盾,包含着理论与实践、理论与事实、理论内部或理论之间的矛盾,归根到底是客观矛盾在人们头脑中的反映。因此,科学问题来自客观世界,可归纳为以下几个主要方面:

1.从社会实践的需要中产生问题

科学实践与科学理论的矛盾是自然科学发展的内在的主要的矛盾,也是科学问题的主要来源。当原有的理论不能解释新的观察和实验结果,甚至与新的科学事实发生冲突时,便产生了矛盾,也产生了需要探索的问题。这些问题经过抽象与转化,就成为科学问题。如信息技术发展导致的新兴工业发展的需要,提出了“信息高速公路”问题;由于粮食的要求,提出了杂交水稻的问题。这类应用性问题的提出,也常常要求人们应用基础研究的发展。如因为农业增产的需要,培育优良品种的农业技术研究向遗传学提出了研究问题;从研究热机效率到研究热力学基础理论的问题。

2.生产实践

生产实践是人类改造自然、解决人与自然、解决人与自然之间矛盾的最基本的实践活动。随着生产的发展会不断地向人们提出需要探索研究并给予解决的科学技术问题,因此,生产实践是科学问题产生的重要来源。

3.由新需求产生的矛盾

在社会生活中,人们的需要是多种多样的、不断发展的,如工农业生产、社会生活、医疗保健和环境保护等,都不断提出新的需求,而当原有科学理论和技术手段不能满足这种新的需求时,对这种矛盾的研究会使人们提出新的科学问题。

4.从已知理论与经验事实之间的矛盾中产生问题

任何科学理论都是在特定历史条件下实践活动的产物,都将随着事物的发展与实践的深入而进一步完善。在科学研究活动中,会不断地出现新的事实当科研中发现某种新事实或新现象,而原有理论又不能解释,甚至不能相容时,就产生了矛盾,使原有的理论面临着挑战,或暴露出它的局限,从而产生出需要探讨的问题。新的观察、实验现象同原有理论的矛盾。观察、实验是获取事实的重要方法,也是科学问题的重要来源。当观察和实验中发现了新情况、新矛盾,而原有理论无法解释时,这就给科学研究提出了新的问题。

三、理论内部或理论之间的矛盾

1.科学理论内部的逻辑矛盾中产生问题

科学理论的基本要求就是在逻辑上应该是无矛盾的,一个理论如从中推出逻辑矛盾,则说明其内部存在着需要进一步探讨的问题。当一理论内部出现了逻辑矛盾的时候,即当一个理论中可以推出两个互相对立的判断时,这个理论的基本前提中必然存在着严重缺陷。在科学体系中,逻辑结论和前提不能自洽,难以相互推理和论证,有时候从前提往往推导出和结论相悖的命题,甚至相互矛盾的命题,因而出现科学理论体系中的“悖论”,还有的把不成熟的假说当成科学结论,使得相关命题和结论经不起诘难和推理。科学理论体系中的这种矛盾和悖论凸现了理论自身存在的问题,这种问题又成为科学研究中的新问题,对这种问题的进一步研究不断地完善理论体系,有时也可能引发整个科学理论体系的大震荡或者革命性的变革。及时识别和抓住这类问题是科学理论突破的关键。其实,这种理论体系内部的矛盾很可能是科学研究的很好的起点,在进行科学研究活动的时候,如果发现理论体系内部不能自洽或者无法从前提推论出正确结论的时候,就应当大胆地怀疑理论本身的严密性和完善性,就应当以此为起点抓住新问题进行大胆研究,找出正确的结论或者更加合理的解释。理论内部逻辑矛盾的产生和解决是理论向纵深发展的普遍现象,并且往往导致科学认识的重大突破。

2.不同学科理论体系之间的矛盾

科学问题的产生不仅仅存在于本学科内部,不同学科或者理论之间也存在着矛盾。不同的理论,往往会产生不同的学派、不同学术观点的论战,这在科学史上屡见不鲜。现代科学技术纵横交错,枝繁叶茂,往往在学科的交叉地带会留下或生长出一些边缘区域。不少有远见的科学家十分注意搜索科学中的边缘区域,从中发现有意义的问题。科学史表明,到这些边缘区域去耕耘的科技工作往往会有意想不到的收获,做出开拓性的工作。当代科学发展的一个趋势即是在高度分化的基础上实现高度的综合。科学综合不仅表现为各学科间的渗透和联系加强了,还出现了许多交叉学科、横断学科、综合学科,呈现出同学科内分支学科间的交叉、不同学科间的交叉、科学与技术间的交叉、自然科学与社会科学间的交叉及数学向一切学科领域渗透等。这些学科都是在各学科领域的交叉点上生长起来的。恩格斯指出,19世纪在电与化学反应的关系问题上,物理学家宣称这是化学上事情,而化学家则宣称这是物理学研究的领地。为此恩格斯作出预言:恰恰在这样的接触点上是科学的生长点,“可以期望取得最大的成果”。在科学中尚未开发的空白区或“处女地”中发掘,提出有意义的科学问题,常常会作出开创性的研究。这些区域也成为新的科学问题的密集区域。20世纪40年代以来大量交叉学科的建立,证明了各学科之间空白区或接触点已成为科学问题的重要来源。

产生问题的途径很多,例如,寻找科学事实之间的内在联系,不同观点之间的争论,探索科学理论在更大范围内的统一性等都是形成问题的途径。但是了解问题的主要来源,还不等于就会提出问题,因为发现和提出问题不仅与客观因素有关,而且还同人们的主观因素有关。面对几乎相同的现状,有人可以发现十分有价值的科学问题,有人却什么也发现不了,譬如说,自从牛顿力学理论诞生以来的数百年间,除了爱因斯坦之外,还几乎没有一个人把惯性质量和引力的引力质量的不言而喻的相等作为一个问题来对待。这是一个值得人们反复思考的事例。

总之,科学问题的来源还有许多其他方面,但是归纳起来,主要是通过生产、生活、观察等实践活动以及科学自身发展的需求与矛盾。只要研究者能深入实际,勤于思考,善于想像,勇于开拓,就可以发现和提出科学问题。