Ⅰ 科學研究有哪些方法
所謂科學的研究方法,很明顯就是科學工作者在從事某
項科學發現時所採用的方法。但是。這個過於簡單的說明對
我們沒有多大幫助。能不能對這個問題作出更詳細的說明呢?
好吧!我們可以描述一下這個問題的一個理想答案。
(1)在進行科學研究時,應當首先認識到問題的存在。
例如,在研究物體的運動時,首先應當注意到物體為什麼會
像它所發生的那樣進行運動,亦即物體為什麼在某種條件下
會運動得越來越快(加速運動),而在另一種條件下則會運
行得越來越慢(減速運動)。
(2)要把問題的非本質方面找出來,加以剔除。例如,
一個物體的味道對物體的運動是不起任何作用的。
(3)要把你能夠找到的、同這個問題有關的全部數據
都收集起來。在古代和中世紀,這一點僅僅意味著如實地對
自然現象進行敏銳觀察。但是進入近代以後,情況就有所不
同了,因為人們從那時起已經學會去模仿各種自然現象,也
就是說,人們已經能夠有意地設計出種種不同的條件來迫使
物體按一定的方式運動,以便取得與該問題有關的各種數據。
例如,可以有意地讓一些球從一些斜面上滾下來;這樣做時,
既可以用各種大小不同的球,也可以改變球的表面性質或者
改變斜面的傾斜度,等等。這種有意設計出來的情況就是實
驗,而實驗對近代科學起的作用是如此之大,以致人們常常
把它稱為「實驗科學」,以區別於古希臘的科學。
(4)有了這些收集起來的數據,就可以作出某種初步
的概括,以便盡可能簡明地對它們加以說明,亦即用某種簡
明扼要的語言或者某種數學關系式來加以概括。這也就是假
設或假說。
(5)有了假說以後,你就可以對你以前未打算進行的
實驗的結果作出推測。下一步,你便可以著手進行這些實驗,
看看你的假說是否成立。
(6)如果實驗獲得了預期的結果,那麼,你的假說便
得到了強有力的事實依據,並可能成為一種理論,甚至成為
一條「自然定律」。
當然,任何理論或自然定律都不是最後定論。這一過程
會一次又一次地重復下去。新的數據,新的觀察和新的實驗
結果將不斷出現,舊的自然定律將不斷為更普遍的自然定律
所替代,因為這些新的定律不但能說明舊定律所能解釋的各
種現象,而且還能說明舊定律所不能解釋的一些現象。
以上這些,正如我已經說過的,是一種理想的科學研究
方法。但是在真正的實踐中,科學工作者並不需要像做一套
柔軟體操那樣一步一步地進行下去,而且他們通常也不這樣
做。
比起旁的事情來,像直覺、洞察力甚至運氣這一類因素
常常更起作用。在整部科學史中充滿了這樣的例子。有不少
科學家僅僅根據很不充分的數據和很少一點實驗結果(有時
甚至一點實驗結果也沒有),便突然靈機一動,得出了有用
的、合乎事實的論斷。這樣的論斷,如果按部就班地通過上
述理想的科學研究方法進行,就可能要用好幾年的時間才能
得到。
例如,凱庫勒就是在郵車上打瞌睡的時候,突然領悟到
苯的化學結構的。洛維則在半夜醒來的時候,突然得到了關
於神經刺激的化學傳導問題的答案。格拉澤卻由於無聊地凝
視著一杯啤酒,才得到了氣泡室的想法。
然而這是不是說,一切都是憑好運氣得來的,根本不需
要動腦筋去思考呢?不,絕對不是的。這樣的「好運氣」只
有那些具有最好領悟力的人才會碰上,換句話說,有些人之
所以會碰上這樣的「好運氣」,只是因為他們具有十分敏銳
的直覺,而這種敏銳的直覺則是依靠他們豐富的經驗、深刻
的理解力和平時愛動腦筋換來的。
阿西莫夫《你知道嗎?--現代科學中的一百個問題》
科學普及出版社
1984年
Ⅱ 生命起源研究法包括哪幾種方法
現代研究生命起源問題的幾種主要方法。包括:①模擬法:在實驗室內人為地模擬原始地球的條件,以探討生命起源的可能過程。這方面的研究,自本世紀50年代以來,人們做得最多,成績也最大。現在許多與生命活動有關的有機物分子,都已能在實驗室內模擬原始地球條件產生出來。②化石法:在遠古地層中尋找在顯微鏡或電子顯微鏡下才能看見的微化石或超微化石,研究它們的地質年齡和演化過程。近年,在澳大利亞西部一個名叫諾思·波樂的地區35億年的古老岩層中,找到一些絲狀微化石。有人認為,這些微化石很可能是迄今發現的最早的生命形態。③天文法:利用射電望遠鏡研究星際分子和運用航天技術探索其他星球是否存在生命及其可能的起源過程,作為研究地球上生命起源的參考。60年代以來,這方面做了不少工作,但還未能證明地球外存在生命。④合成法:應用現代方法人工合成蛋白質和核酸等生物大分子,從中探討無生命物質向生命物質轉化的規律。1965年,我國科學工作者首次合成有生物活性的結晶牛胰島素(一種蛋白質),1981年又成功地合成了酵母丙氨酸轉移核糖核酸(一種RNA),對於研究生命起源都有重要意義。
Ⅲ 人類最早認識自然規律使用的研究方法是什麼
研究方法是觀察法。
1、推理論證重物體不會比輕物體下落得快,伽利略對自由落體的研究,開創了研究自然規律的一種科學方法。
2、1683年,英國科學家牛頓在《自然哲學的數學原理》著作中提出了三條運動定律。
3、17世紀,伽利略通過理想實驗法指出:在水平面上運動的物體若沒有摩擦,將保持這個速度一 直運動下去;同時代的法國物理學家笛卡兒進一步指出:如果沒有其它原因,運動物體將繼續以同速度沿著一條直線運動,既不會停下來,也不會偏離原來的方向。
(3)最古老的科學研究方法擴展閱讀:
觀察法是指研究者根據一定的研究目的、研究提綱或觀察表,用自己的感官和輔助工具去直接觀察被研究對象,從而獲得資料的一種方法,科學的觀察具有目的性和計劃性、系統性和可重復性。在科學實驗和調查研究中,觀察法具有如下幾個方面的作用:
1、擴大人們的感性認識;
2、啟發人們的思維;
3、導致新的發現。
Ⅳ 人類最早研究的科學是什麼
是天文學,數學的產生最初是為了天文學服務的,用來進行星象星圖的測繪,計算等。
其實關鍵的問題還是如何定義科學,如果說是通過觀察記錄產生的成系統的理論,肯定是天文學,如果說能夠進行系統深入的研究,邏輯推理並能夠實際地運用和普及,那就是數學。但是按照普遍的科學定義應該是天文學。
Ⅳ 中國古代科學研究的基本方法
實踐,比如四大發明;
考據,比如考據論語的由來;
引進外部的資料,比如幾何原本。
Ⅵ 科學家牛頓最早研究發現單擺的等時性嗎
是義大利物理學家伽利略·伽利萊(Galileo Galilei)首先發現。
伽利略篤信基督,在年少時曾經嚴肅地考慮過是否要剃發成為修士,但他父親堅持他去比薩大學學醫。在1581年學醫時,他注意到了搖擺的吊燈,吊燈在風的推動下劃出大小不一的軌跡。與自己脈搏做出對比後,伽利略發現不論吊燈搖擺的距離如何,他們的周期時長都是相同的。
回家後,他架起了兩個長度相同的擺,將其中一個擺晃動大一些,另一個小一些,結果發現他們的時長的確相同。
伽利略試制了幾個鍾擺實驗。這些實驗的靈感據傳說是來自於觀察比薩大教堂中央銅質吊燈的擺動,並測算伽利略自己的脈搏而得到的(見溫琴佐·維維亞尼為伽利略寫的傳記)。這些實驗日後被記載在他的著作《兩種新科學》中。
伽利略認為簡單的鍾擺是等時的,即無論幅度多大,擺的周期運動時長總是一定的。然而,根據克里斯蒂·惠更斯的研究,這只是近似成立,並不精確。
伽利略發現了周期的乘方與鍾擺的長度成比。伽利略的兒子溫琴佐根據他父親的理論與1642年設計了一個大鍾。但大鍾沒能夠建造起來,主要是因為擺度太大,需要冕狀司行輪,導致計時不準。
伽利略的科學研究方式
伽利略在通過實驗和數學方式研究運動學做出了最初的創新。
當時更多的科學研究方法是威廉·吉爾伯特的對電磁的量化研究。伽利略的父親,魯特琴手、樂理專家溫琴佐·伽利萊,可能進行了最古老的非線性物理實驗,並有結果:就伸展的弦來說,音高與張力的乘方成比例。
這些觀察結果處在畢達哥拉斯音樂傳統的結構框架內,被樂器製造工人廣為知曉,包括將弦以整數相除能得到一個和諧音階。因此,數學的一部分總是與音樂和物理科學有聯系,年輕時代的伽利略可以從他父親的觀測中拓展這種傳統。
伽利略是當時思想家中明確宣稱自然規律是數學性的。在《試金者》中,他寫道:「哲學寫在這本偉大的著作中,這宇宙中...它是用數學作為語言寫成的,他的特性是三角、圓和其它幾何形狀。"
他的數學分析跟進一步發展了後期自然哲學學者的傳統,這是伽利略在他學習哲學時做的。他養成了一個奇特的能力,就是無視權威,特別是亞里士多德學派的權威。
在更廣義上,他的作品更進一步推動了科學從哲學與宗教中分離出來;這是人類思想的一大進步。他常常願意根據自己的觀察來改變想法。
為了進行試驗,伽利略為長度與時間制定標准,以便在不同時間和不同實驗室所做的工作可以復制。這為數學歸納法提供了堅實基礎。
Ⅶ 科學研究方法有哪些
1、探索性研究
對研究對象或問題進行初步了解,以獲得初步印象和感性認識,並為日後周密而深入的研究提供基礎和方向。
2、描述性研究
正確描述某些總體或某種現象的特徵或全貌的研究,任務是收集資料、發現情況、提供信息,描述主要規律和特徵。
3、解釋性研究
探索某種假設與條件因素之間的因果關系,探尋現象背後的原因,揭示現象發生或變化的內在規律。
(7)最古老的科學研究方法擴展閱讀:
科學研究的起源:
一類是經驗問題,關注的是經驗事實與理論的相容性,即經驗事實對理論的支持或否證,以及理論對觀察的滲透,理論預測新的實驗事實的能力等問題;
另一類是概念問題,關注的是理論本身的自洽性,洞察力,精確度,統一性以及與其他理論的相容程度和理論競爭等問題。
科學研究提供的對自然界作出統一理解的實在圖景,解釋性範式或模型就是「自然秩序理想」,它使分散的經驗事實互相聯系起來,構成理論體系的基本公理和原則,是整個科學理論的基礎和核心。
參考資料來源:網路—科學研究
Ⅷ 科學方法有哪些
1、歷史法
為了全面而深人地把握研究對象的本質,科學研究不僅要考察對象的現狀,而且要考察其歷史。歷史法以文獻資料記載的關於對象的歷史形態及其運動形式為依據,通過對歷史形態及其運動形式的分析,發現規律,總結經驗教訓,用以指導現行的實踐和預測未來的趨勢。
歷史法也用以確定研究對象在歷史發展中的位置,以幫助確立發展的策略。一般而言,歷史法在社會科學學科和一些學科的基礎理論的研究中應用較多,因此在用歷史法做研究時,應注意同這些學科研究中應用較多的邏輯方法和其他研究方法相結合。
2、比較法
有比較才有鑒別,比較法很早就成為人們認識事物的一種邏輯方法,後來逐漸成為常見的科學研究方法。比較法是將兩個或兩個以上的對象加以對比,從而加深對被研究對象的認識的方法。
比較法有三種:有對研究對象的相同點的比較,有對它們的相異點的比較,以及同異綜合比較。通常,一篇學術性論文採用比較法做研究,三種比較方法都可能用到。例如《法國大革命、俄國的十月革命和中國的長期革命》,是黃仁宇《資本主義與二十-世紀》書中的一章,也可以作為一篇單獨的論文看待,文中即應用了上述三種比較方法。
7、系統法
系統法是基於系統論的一種方法,也是一種較新的研究方法。它不同於傳統的分析、綜合方法,而是強調從整體與局部及整體與外部環境的有序聯繫上展開研究,把對象置於所在的整體系統中加以考察,以獲取最優化抉擇。在宏觀課題的研究上,系統法是避免孤立地、片面地看問題的有效方法。
Ⅸ 伽利略的科學研究方法有何特點
伽利略在科學研究工作中用到的科學研究方法。
伽利略在長達幾十年的科學研究工作期間開創了許多物理學研究方法,這些方法對今天的科學研究人員來說,仍然具有十分重要的指導作用。愛因斯坦曾經對伽利略及其科學方法給予高度評價,他說: 「伽利略的發現以及他所應用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一,標志著物理學的開端。」下面就來看一下伽利略在科學研究工作中用到的主要科學研究方法。
科學精神 科學方法
① 觀察方法
我們從上述描述中已經知道,伽利略對於天文學的研究主要靠的是觀察的方法,更加確切地說是間接觀察法。觀察方法是指人們通過感覺器官(如眼、耳)直接地,或者藉助於科學儀器間接地進行有目的、有計劃的感知客觀對象活動,從而得到該對象的知識和觀念的科學方法。伽利略的觀察方法已經不同於古代的肉眼直接觀察,而是藉助於天文望遠鏡這一工具進行觀察。他對天體的觀察,使他發現了許多人們以往所不知道的重大信息,揭開了宇宙神秘的面紗。他在物理學力學方面的研究也離不開觀察。據說,擺針就是因為他偶然仔細觀察吊燈的擺動而發明的。伽利略的觀察方法在科學研究中的重大作用也被後來許多學科的科學家所公認。如前蘇聯著名的生理學家巴甫洛夫對他的學生說,他成功的秘訣就是 「觀察、觀察、再觀察」,「應該先學會觀察,觀察,不會觀察,你就永遠當不了科學家。」發明青黴素的英國細菌學家弗萊明在1945年獲得諾貝爾醫學獎時,深有感觸地說: 「我的唯一功勞是沒有忽視觀察。」
② 實驗方法
實驗方法是指人們根據研究目的,藉助一些物理設備,人為控制地進行一系列活動,進而重復研究自然現象和規律的一種方法。伽利略是觀察和實驗方法的積極倡導者,是倡導可重復、可檢驗性實驗的第一人,被譽為在實驗中真正應用觀察實驗這一科學方法的大思想家,是近代實驗科學的奠基人之一。他反對亞里士多德式的純屬思辨的科學方法,主張只有觀察實驗才是掌握真理的科學方法,反對過度相信權威,主張只有實驗才能幫助我們更好地認識自然。他有一句名言: 「科學的真理不應在古代聖人的蒙著灰塵的書上去找,而應該在實驗中和以實驗為基礎的理論中去找。真正的哲學是寫在那本經常在我們眼前打開著的最偉大的書裡面的。這本書就是宇宙,就是自然本身,人們必須去讀它。」這句名言充分說明了伽利略的態度。同時,他自己就是這一觀點的堅決執行者。除了天文學方面不能進行實驗以外,伽利略其他的研究無一不是建立在實驗的基礎上。例如,為了驗證自己關於自由落體問題的正確性,他設計了「斜面實驗」,並試驗了近百次才得到正確的結論;還有著名的「比薩斜塔實驗」。伽利略的實驗方法的最大特點是可重復性和可檢驗性,他的實驗方法對現在的科學研究仍有很大意義。
③ 數學方法
數學方法即用數學語言表述事物的狀態、關系和過程,並加以推導、演算和分析,以形成對問題的解釋、判斷和預言的方法。數學方法在科學研究中佔有十分重要的地位。馬克思說: 「一種科學只有成功地運用數學時,才算達到真正完善的地步。」愛因斯坦也說: 「在我們全部知識中,那個能夠用數學語言來表達的部分,就劃為物理學領域。」
伽利略在科學研究中用到的第三種重要的科學方法就是數學方法。伽利略把他的物理研究與數學緊密結合起來,為物理學的發展開辟了新的途徑。他以准確的數學語言證明物質運動的規律和表達物理的定律。他在數學方面有很深的造詣,早在1582年前後,他經過長久的實驗觀察和數學推算,得到了擺的等時性定律。在1585年因經濟原因輟學離開比薩大學後,他深入地研究過古希臘歐幾里得、阿基米德等人的著作,對於幾何學了解也很深。正是因為他對數學的濃厚興趣,才促使他在進行「斜面實驗」時運用了數學方法,從而發現小球沿斜面滾下的距離總是與時間的平方成正比,最後得到自由落體定律,即s=1/2gt^2。
④ 其他方法——理性方法
除了上述三種最主要的科學方法外,伽利略還用到了其他的科學方法。例如,在理論上駁斥亞里士多德的自由落體觀點時,用到了反證法和演繹法,利用自身的矛盾來證明其錯誤是反證法的體現,而由小球到世界萬物是演繹法的特徵。在推導「慣性定律」的過程中,還第一次採用了理想化的方法。他假定小球從一個無摩擦的斜面上滾下來,然後在一個無限延伸的光滑平面上運動。很顯然,沒有摩擦的斜面和無限延伸的平面是不存在的,這只是一種理想化的狀態。同樣,關於自由落體定律的實驗也是一樣,生活中非真空環境下,阻力是無可避免的。
總之,伽利略的最主要的研究方法還是觀察方法、實驗方法、數學方法。尤其是他在力學研究過程中把實驗和數學結合在一起,既注重邏輯推理,又依靠實際觀察和實驗檢驗,同時靈活抽象理想化狀態的科學研究方法非常值得我們學習。這完全可以總結成為一套完整的科學研究方法程序: 觀察現象→提出假設→邏輯推理→實驗檢驗→數學演繹→形成理論。伽利略所運用的這套科學研究方法後來得到許多科研工作者的認可,直到今天對科學工作者在科技創新方面仍有著重要的指導作用。