来源：贾贵儒科学网博客
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历史中最重要的是思想方法，不注重思想方法的历史则很容易成为大事记 + 演绎。爱因斯坦在100年前就明确地指出：“适用于科学幼年时代的以归纳法为主的方法，正在让位给探索性的演绎法。”

1. 自然哲学时期 (公元前300-1700)

在亚里士多德之前，人们对世界的认识长期停留在直觉、经验与迷信之中，多种流派同时并存。从亚里士多德开始的自然哲学时期注重思辨，他拒绝了柏拉图的许多超脱尘世的观点，归纳总结了前人的直觉和经验，开创了物理学、伦理学、逻辑学、政治学、医学、生物学和诗学。自然哲学时期的思想充满了未经证明的假设，人们试图为在自然中所看到的给予合理化的解释。

2. 经典物理学时期  (1600-1900)

自然哲学时期仅注重思辨，经典物理学时期不仅要思辨，而且更重要的是实证，再好的理论不能被实验证明也必须抛弃。伽利略经过一系列令人惊叹的实验，证明了亚里士多德和我们的直觉是完全错误的。从此以后，自然哲学甩下了旧“哲学”的包袱，成为我们现在所说的物理学。

1605年，弗•培根提出了经验归纳法，它对促进近代科学的发展起了巨大的作用，到19世纪，把经验和归纳视为唯一可能的认识方法。归纳法是指从特殊到一般的逻辑推理过程。即通过对大量的、个别的、特殊的现象或者体系的研究、观察，找出它们的共性或者共同满足的规律。归纳法以感性认识为基础，结论往往直观，容易被人接受。经典物理学时期的主要研究方法是经验归纳法 + 实验证明。

牛顿站在巨人的肩膀上集前人之大成，他将地面上的物理与天体物理结合起来。他发现伽利略的自由落体规律和开普勒的行星运动规律在效果上是一致的，对此牛顿在他的万有引力定律中做了解答。他不仅用简单而优美的数学公式破解了自然之谜，而且还通过自己的伟大成就宣告了人类理性时代的来临。牛顿告诉人们：世界万物是运动的，这些运动遵循着特定的规律，而且万物运动的规律又是可以被人们认识的。

经典物理学时代的思维方式是将自然分离、割裂进行分类研究，不考虑其他物体。例如，在热学中将研究对象称为系统，其他则为外界。又如，力学中强调“隔离体法”，将研究对象分离出来进行研究，不考虑其他物体。对应这种分类研究，将“科学”解释为“分科之学”。分类研究在科学研究的初级阶段曾经取得了巨大成果。但是正如爱因斯坦指出，归纳可以形成结论，但是没有一种归纳法能够导致形成物理学的基本概念。

3. 现代物理学时期 (1900-  )

19世纪末是随着科学研究的深入，科学发展到从经典物理学到现代物理学的变革。普朗克用了6年多的时间意识到，没有路径能从经典物理学径直通向精确的黑体辐射规律。爱因斯坦从第谷与开普勒的成就中清楚地看到这个变革，并指出：知识不能单从经验中得出，而只能从理智的发明同观察到的事实两者的比较中得出。他提出产生知识的新方法。这是理论科学在20世纪发展的必然趋势，爱因斯坦则是率先表达了这一时代要求。

3.1现代物理学强调整体性

量子力学创始人之一玻尔1927年提出了“互补原理”，认为真理具有两个侧面，如同一枚钱币具有两个面一样。每个面都是正确的，它们是对立的，但又是互补的。例如，光具有“波”与“粒子”二相性。现代科学中的几个特征：

1）科学观测结果不仅与观测条件相关，还与观测者相关

为了领会现代物理学思维研究方法，举个很容易理解的例子。取一张我们常用的白纸。学过现代物理学人不能问你：“这张纸是什么颜色？”只能问你：“你看到这张纸是什么颜色？”你回答：“白色”。这是因为此时是白光照到这张纸上，纸反射的是白光，所以你看到这张纸是白色。如果用红光照到这张纸上，纸反射的是红光，你则看到这张纸是红色而不是白色。如果用绿光照到这张纸上，你则看到这张纸是绿色。……

“这张纸的颜色”——在物理学中称为自然实在，我们是较难认识到的。“你看到这张纸是什么颜色”——在物理学中称为科学观测结果。如前所述，不同的观测条件下观测到的结果是不同的，可见观测结果与观测条件相关。

上述观测结果都是无色盲的正常眼睛观测的结果。如果眼睛色盲，这个世界上的每一样东西，都像黑白底片一样。绿树、蓝天、白云和红日，在他的眼里都只是黑白水墨画；白纸、红纸、绿纸在他的眼里色彩上没有什么两样。绝大部分动物都是色盲，他们的眼睛还没能进化到对色彩的分辨，例如，猫和狗都是色盲。可见，观测结果还与观测者相关。

2) 海森堡不确定性原理

不确定性原理也告诉我们，无穷准确的测量是不可能的。

3) 混沌理论

根据混沌理论，即使是一开始时非常微小的测量误差，都可能造成预测结果和实际结果的巨大差异。

3.2现代科学中的重要研究方法——探索性的演绎法

演绎法则是从一般的原理推知某个从属于该类事物的特殊事物的新知，其特点是过程抽象，逻辑严密，结论有时会出人意料，不太容易被人接受。爱因斯坦顺应当时理论科学发展的潮流，根据自己的科学研究实践，对演绎法作了重大发展，赋予了新的内容。他在“演绎法”前面加上了限制性的定语——“探索性的”，这个定语恰当地突显了他的演绎法与原来的演绎法的不同。

爱因斯坦把科学理论体系分为两大部分，即基本概念与基本原理及由此推导出的具体结论。基本概念与基本原理是整个理论体系的公理基础或逻辑前提，从感觉经验得到基本概念和原理就是一项十分艰巨的工作，这也是探索性的演绎法的关键一步。爱因斯坦明确地指出：“适用于科学幼年时代的以归纳法为主的方法，正在让位给探索性的演绎法。”

4. 结束语

至今宇宙约137亿年，人类有文字记载的历史约5000年，科学进入定量研究仅400年。因此，我们现在对世界的认识是肤浅的、幼稚的、不确切的、甚至是错误的，这是非常正常的。任何一个时代的伟大科学家都是在未知世界中探索的，他们对于当下自己并不完全理解的现象，作出大胆却又幼稚的假设。任何一个时代的科学都具有真假参半的特点，科学不等于真理。我们既不能刻求前人完美，又不能迷信权威永远是正确的。我们应当在现有的科学知识上构建坚实的论点，但是也要在思想上对意外事件保持开放的态度。探索性的演绎法是现代科学中的重要研究方法。著名的俄国科学家巴甫洛夫曾经讲过：“科学是随着研究方法所获得的成就而前进的。研究方法每前进一步，我们就更提高一步，随之在我们面前也就开拓了一个充满着种种新鲜事物的，更辽阔的远景。因此，我们头等重要的任务乃是制定研究方法。”虽然爱因斯坦在100年前就明确地指出：“适用于科学幼年时代的以归纳法为主的方法，正在让位给探索性的演绎法。”但是我们对“探索性的演绎法”关注远远不够。

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