通过实践获得的科学事实只是科学认识的基础，它有待于上升到理性认识。科学抽象就是科学认识由感性阶段向理性阶段飞跃的决定性环节。科学抽象的成果，有科学概念、科学符号、思想模型等形态，广义的还包括科学判断、科学假说和科学理论等。
一、科学概念
1.科学概念及其特征
科学概念是用科学语言表述的反映科学研究对象某方面本质属性的思维形式。它是科学思维的“细胞”，是思维结构的基本单位。科学是通过概念和概念之间的关系来反映事物的本质和规律性的。科学概念也是任何科学理论的基础，是科学这一“知识之网”的网上纽结。人类科学认识的新成果，归根到底，要凝结于科学概念之中，所以列宁说：“自然科学的成果是概念”（1）。
科学概念和任何概念一样，具有既互相区别又互相联系的两方面的特征，即概念的外延和内涵。外延是指概念所涉及的类的总和；内涵是概念中所思考的属性、关系和本质特征的总和，这种总和会随着认识运动的深化，时而增加、时而减少。内涵方面的变化也会引起外延方面的相应变化。科学概念还有不同于其他概念的逻辑特征。主要是：
（1）可确定性。科学概念应该是可以明确规定其涵义的。虽然科学概念的可确定性归根结底来自事物本质的确定性和实在性，它应是可以通过实验手段来表征的。但这里所说的可确定性，是指概念在逻辑上的可确定性，或可接受性。所以，科学概念的制作是允许有科学猜想和假设成分的。这时对概念的可确定性的要求，主要是指它能在现实或历史上的一定科学概念之间构成可演绎的网络，从而得到某种逻辑上的支持。比如，“量子”概念在未经证实以前，显然是包含假设成分的，而且是一种与世俗看法相左的假设，但它与辐射、波粒二象性、物质波以及波动力学等概念和理论处于一定的语义网络之中，所以仍然是具有可确定性的。
（2）可检验性。科学概念不仅需要具有逻辑上的可确定性，而且必须具有实践上的可检验性。可检验的含义指可直接检验或可间接检验。爱因斯坦曾明确主张：“物理学中没有任何概念是先验地必然的，或者是先验地正确的。唯一地决定一个概念的‘生存权’的，是它同物理实践（实验）是否有清晰的和单一而无歧义的联系。”（2）
（3）可变动性。从人类认识史的经验来看，由于客体的发展变化和主体认识为实践所限等原因，主体把握客体本质的程度总是近似的、不完全的。任何“最科学”的概念都不可能是凝固的、绝对不变的。科学概念的科学性和生命力就在于，它能随着实践和认识的发展而不断发展、深化、修正，甚至更新。
2.科学概念在科学研究中的作用
在自然科学中，科学概念的作用，大体可以归纳为以下几个方面：
（1）将长期混淆不清的概念区分开来，可以使科学得到迅速的发展。
（2）用正确的概念代替错误的概念，可以促进科学研究的深入发展。
（3）在新的事实面前引入新概念，可以促进科学研究的发展。
（4）一个科学概念被移植、渗透到另一学科，已经成为促进科学发展的有效手段。
（5）创立一个新的科学概念，能够指导人们的实践，有时还能导致科学技术上的重大突破。
二、科学假说
科学假说既是科学发展的一个重要环节和思维形式，又是科学研究的一种重要方法。假说经过实践的验证可以上升为理论。理论随着科学实践的发展，又将接受新事实和新假说的挑战。假说和理论之间的相互转化和促进，有力地推动着自然科学向前发展。
1.科学假说及其特征
假说是根据已知的科学事实和科学原理，对所研究的自然现象及其规律性提出的一种假定性的推测和说明，是自然科学理论思维的一种重要形式。
科学假说的来源是多方面的。当出现了用已知科学理论无法解释的新事实时，会产生对新事实的猜想性的说明；当把某一理论类推到原来适用的范围之外，对其他事物的属性、规律进行猜测或设想时，会提出新的假说；为解决新旧事实之间的矛盾会提出假定性说明。假说的来源虽然不同，但都是为了说明某种自然现象而提出的一种试探性的看法或猜测性的说明。各门自然科学在其发展过程中都运用假说。例如，数学中的费尔马猜想、哥德巴赫猜想，物理学中的普朗克能量子假说，化学中的门捷列夫元素周期说，天文学中哥白尼的太阳中心说，地质学中的大陆漂移说、板块构造假说，生物学中的达尔文生物进化假说、中性突变假说等。
科学假说的表现形式也是多种多样的。小到一个概念，如以太假说、层子假说；大到一个知识形态的假定性理论，如大陆漂移假说、宇宙大爆炸假说，等等。
假说通常由以下几个基本要素构成：事实基础；背景理论（包括推理规则）；对现象本质的猜测；推演出的预言和预见。其中，对现象本质的猜测是整个科学假说的核心。假说的构成决定了它具有以下特征：
（1）科学性。假说是以一定的科学事实为依据、以已成熟的科学理论为前提而提出来的。因此，假说的科学性包括两个方面内容：其一，是指它必须以一定的科学事实为依据；其二，是指它一般说来不应当与原先已成熟的理论相悖，相反，要以已成熟的科学理论为基础、为前提。科学假说的科学性，使它既与毫无事实根据的神话传说、迷信区别开来，又与缺乏逻辑基础的幻想区别开来。当然，科学研究并不排斥有启发的神话、幻想，但神话和幻想并不是科学意义上的假说。
（2）假定性。假说中包含着对事物的本质和规律的猜测。这种猜测往往是在科学资料不甚充足、检验条件不甚完备的情况下提出的，带着假定性成分。因而，在未来可能被证伪而淘汰，也可能基本被确证并修正完善后成为理论。爱因斯坦把假说形象地比喻为猜谜，猜测一个设计得很巧妙的字谜。这意味着假说的假定性需要发挥思维的想象力，对自然现象进行猜测和推断。科学史表明，当旧的科学理论和新的科学事实之间产生矛盾之日，正是科学思想空前活跃从而推动人们去猜测、设想之时。
（3）易变性。对同一自然现象，由于人们占有的材料不同，看问题的角度不同，知识结构不同，使用的方法不同等原因，可以提出多种不同的假说。对同一自然现象提出的假说，还会随着实践过程中的新发现而变化，随着争论的发展而修改。但假说的这种易变性，并不排斥其科学性，更不能因此而怀疑认识客观世界的可能性。正如恩格斯所告诫的那样：“对缺乏逻辑修养和辩证法修养的自然研究家来说，相互排挤的假说的数目之多和更替之快，很容易引起这样一种想法：我们不可能认识事物的本质。”（3）任何科学假说都是科学性与假定性的对立统一。这种矛盾的解决过程，就是人的认识逐渐接近客观真理的过程。
2.科学假说的分类及作用
从科学假说和科学理论的关系上看，科学假说一般可分为两类：其一，是单称判断类的科学假说。这类科学假说只对某一个事件作出假定性的猜测，是以单称判断出现的科学假说。其二，是全称判断类的科学假说。这类形式的科学假说一般都表现为一个系统性的假说。它不是要通过科学假说把事实纳入已有的理论框架，而是要在实验事实的基础上通过假说建立新的理论体系。
科学假说在科学研究中发挥着重要作用，其主要表现如下：
（1）科学假说对科学观察和实验具有导向的作用。观察和实验总是在一定的理性思维指导下进行的，特别是为了检验一个假说而设计的观察和实验，其本身就是在科学假说的指导下设计和进行的。因而，可以减少盲目性，增强目的性，把科学研究引向深入。
（2）科学假说是通向科学理论的桥梁。科学研究的根本任务，是揭示自然现象的本质和规律。但客观事物的本质有一个暴露过程，人们对它的认识也有一个发展过程。当客观事物的本质尚未充分暴露，人们掌握的科学资料不够完备时，只有借助于假说的形式，提出猜测性的假定，才能进一步探索客观事物的本质和规律，进而形成理论。科学理论建立后，又会出现该理论不能说明的新事实，于是又需要提出新的假说，如此循环往复。自然科学就是沿着“假说—理论—新假说—新理论……”的途径不断向前发展。所以，恩格斯指出：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”（4）
（3）科学假说是发挥思维创造性的有效方法。在科学研究中，人们凭借已有的认识向未知领域试探着前进。在对未知领域所掌握的知识和事实材料不够充分的条件下，人们可以凭借已有的条件，以假说的形式进行大胆的探索，提出创新见解。这既是思维创造性的体现，又为这种创造性的进一步发挥提供了可以借鉴、凭依的生长点。此外，假说的提出既以一定的观察、实验事实为根据，又试图超越经验事实，透过事实材料而提出对事物本质的猜想，从而会推动经验思维向理论思维的跃升。
（4）不同假说的争鸣有利于学术繁荣。不同的假说是从不同的侧面对客观事物本质和规律的探索。它们之间的争论，有助于揭露矛盾、启发思考、相互补充，有利于更全面、更深刻地揭露事物的本质。化学史上的“氧化说”与“燃素说”、物理学上的“波动说”与“微粒说”、生物学上的“突变论”与“进化论”、地质学上关于岩石成因的“水成说”和“火成说”的争论，都对上述各门学科的发展起了很大的推动作用。即便是被而后的实践所证伪的错误假说，对科学理论的产生和发展也能起一定的积极作用。
3.建立科学假说的方法论原则
（1）解释性原则。这是指假说与已有事实的关系。假说应与已知的经过实践复核的事实相符合。不仅能解释个别事实，而且能解释已知的全部事实。哪怕只有一件事实和假说相矛盾，这个假说也应该被修改甚至被摒弃。
（2）对应性原则。这是指假说与已有科学理论的关系。一般来说，假说不能与经过检验的科学理论相矛盾。例如，现代科学拒绝研究任何永动机的方案，因为它们违反了自然界普遍成立的能量守恒定律。但是对科学理论也不能绝对化，因为科学理论还有其相对性和适用范围。当假说与已有的理论相矛盾时，首先应当怀疑假说，对它进行检查；但是，如果新的科学事实不断支持假说，就预示着新假说对旧理论局限性的突破。在新假说转化为新理论并取代旧理论时，它应继承旧理论中被实践检验过的合理内容，并把旧理论作为特例或极限形式包含进来。相对论对牛顿力学就是如此。非平衡热力学对经典热力学也是如此。从科学发展的趋势看，新假说把原有理论作为特例而包括进来，这种形式特别值得重视。
（3）可检验性原则。这是指提出的假说必须能用观察、实验加以检验，从而判定它的真伪。不可检验的假说是不科学的，也是不可取的。假说的可检验性，主要是通过从假说中推出新的预言或预见而表现出来的。如果一个假说除了解释它由以提出的事实之外，不能作出任何新的预言，那实际上就不具备可检验性。
4.科学假说的检验
由科学假说到变为科学理论，有一个复杂的发展过程。假说转化为理论的基本条件，是能经受住科学实践的检验，如果科学假说与事实基本相符，就表明该假说具有较强的真理性。但是在实践检验之前，还需要对假说内部逻辑的合理性进行检验。科学活动中，对假说进行逻辑分析已经成为实践检验的辅助方法。
（1）逻辑分析。逻辑分析，主要是分析假说在逻辑上的合理性，以达到对假说进行初步筛选的目的。逻辑分析的方法，是从一些已确认的判断出发，通过合乎规则的推理来论证另外一些判断的可靠性或被检验的可能性。
逻辑分析的主要内容包括：分析假说中的概念是否具有精确性、明晰性与简单性；分析假说在逻辑结构上是否具有一致性；分析假说是否得到已有的科学理论与科学事实的支持等。经过逻辑分析进行初步筛选，确定可能在科学实践中得到确证的假说。
逻辑分析之所以在假说检验中是重要的，就在于实践检验只能证明假说与事实是否一致，只有通过逻辑分析才能阐述清楚假说被确证或被证伪的原因。因此，逻辑分析是一个知其所以然的过程。正因为如此，人们常常不满足于实践的确认，而力图求得对假说的逻辑证明。另外，即使在实践检验过程中，也常伴随着逻辑分析。这是因为，用以检验科学假说的事实都是具体的、个别的观察结果，而被检验的假说常常是普遍的、抽象的命题。因此，在假说和科学事实之间存在着一般与个别、普遍与特殊的关系问题。只有通过逻辑分析，才能使假说与事实建立起联系，从而确证或反驳某种假说。尽管如此，逻辑分析也只能是辅助性的检验方法，假说最终必须由科学实践检验和裁决。
（2）实践检验。实践检验，是指用观察、实验对假说及其推论进行验证。它可分为直接检验和间接检验两种形式。直接检验，就是用观察、实验直接验证假说的内容。它一般适用于单称判断的命题，如预言中子（正电子、中微子等）存在的假说，则可以直接通过实验寻找。这种直接检验结果是有说服力的。但对于以全称判断形式存在的假说（如普遍规律、定律），则需要进行间接检验，即从中演绎出可以直接验证的单称命题（预言或结论），在对其进行直接验证。如爱因斯坦从广义相对论推出“光线在引力场中弯曲”这一预言，这一预言本身尚属全称命题，可进一步从中推演出“某个恒星发出的光线在太阳引力场中将弯曲”，这就是单称命题。1919年，在一次日全食时有两支观测队同时对这一命题进行了直接验证，使相对论得到公认。
科学实践作为检验假说的标准，既能证实假说，也能证伪假说。一般地说，经过观察、实验所证实的假说，即可上升为理论，而被证伪的假说就会被淘汰。但应当看到，实践检验假说的过程是一个复杂的过程。一方面，实践总是具体的、历史的。实践对假说的检验总是受到特定的生产力水平、科技发展水平以及时代所提供的观察实验手段的限制，实践检验本身就是确定与非确定、绝对与相对统一。另一方面，无论证实或证伪，都存在着许多需要从逻辑上分析的问题。比如，一个全称判断所演绎出的接受检验的结论在数量上是有限的，其中部分结论与观测事实的相符，只是为该假说提供了辩护和支持，还不能说完全证实了这一假说；以全称判断出现的科学假说是通过检验蕴涵的方法接受验证的。这是通过证实后件（即推理）为真从而证实前件（假设）为真的方法。在逻辑上，这种方法的保真性是没有保证的。因此，科学实践作为检验假说真理性的标准是可靠的，但检验是一个复杂的过程。证实与证伪是人们在假说检验过程中的两种判定，二者既相互对立又相互统一，把二者绝对的对立起来的做法是片面的。
5.科学假说的发展
通过逻辑分析和实践检验，假说可能有以下几种发展趋势：
（1）被证实而上升为理论。通过检验，假说不仅在逻辑上是成立的，而且与事实也相符。既能解释已知的事实，也能解释新的事实，从中推论出的预言也得到证实，假说就上升为理论。
（2）与新事实不完全相符或出现了新的逻辑困难，需要进行部分修改、补充、完善。即假说的基本内容是正确的，但有部分内容错误和片面，使得假说与人们发现的一些新的事实不太符合，或者在进一步思考和推理中出现了新的逻辑矛盾。这是通过新的事实对假说进行修改、补充，来消除存在的问题。
（3）被新的事实所证伪的公认的错误的假说。即假说的基本内核错误，不断被实践所证伪，最后被彻底推翻。如化学史上的“燃素说”、天文学史上的“地心说”，就被大量的新事实证伪。
（4）有时对同一事实会产生两个以上不同的假说并存的现象。对同一自然现象产生的不同假说间的争鸣，可能有以下几种结果：两个对立的假说中一个驳倒另一个，新假说战胜旧假说；两个对立的假说都包含部分真理，而为另一个更为完整的假说所代替（如光的“波粒二象性”假说统一了光的“波动说”和“微粒说”）；两个对立的假说都是客观事物歪曲的反映，随着科学的发展而同归于尽（如生物学的“精原论”和“卵原论”）；各种假说都有一定根据，也能说明一些自然现象，但都不够完满，从而形成争论不休、长期共存的局面（如关于太阳系的演化学说，迄今已有几十个，究竟哪个正确，还有待于今后科学实践的检验）。
恩格斯指出：“对各种相互联系做系统了解的需要，总是一再迫使我们在最后的、终极的真理周围造起茂密的假说之林。”（5）假说的数目之多、相互之间的争论之久，既是科学发展的重要条件，又是科学发展的标志。
三、科学理论
1.科学理论及其特征
科学理论是经过实践检验的系统化的科学知识体系。它是由三个基本的知识元素组成的：基本概念，即思维的基本单位，是反映自然事物本质属性的思维形式；基本原理或定律，即科学对所研究对象的基本关系的反映，是科学理论赖以建立的基础；逻辑结论，即各种具体的规律和预见，是科学理论中由基本概念和基本原理演绎推导出的结论。
科学理论的基本特征表现如下：
（1）客观真理性。这是指科学理论与实践检验相联系。科学理论一般多是由科学假说经实践检验发展而来的。在被实践检验的范围内，具有客观真理性。当然超出这个范围，理论就具有假说的性质。由于实践是历史的活动，因而在一定的实践条件下经受检验的科学理论，只能从一定的侧面，在一定的深度和广度上反映客观世界的规律性。所以，任何科学理论都是绝对和相对的统一。
（2）逻辑完备性。这是指科学理论与形式结构相联系。科学理论必须概念明确、判断恰当、推理正确、论证严密，即合乎逻辑。理论中的范畴和规律是一个个依次推导出来的，有着前后一贯的内在联系。科学理论一般具有演绎的逻辑结构、逻辑上的无矛盾性和完备性等特点。
（3）全面系统性。这是指科学理论与客体属性相联系。科学理论不是各种孤立的概念、原理的简单堆砌，也不是互不相关的各种论点、论据的机械组合，而是根据自然界的有机联系，由它的知识单元（概念、原理、定律等）按系统性原则组成的有内在联系的知识体系。
（4）科学预见性。科学理论通过揭示某一领域的共同本质而普遍适用于这一领域，能对这一领域的复杂多样的现象作出解释，能对这一领域可能出现的新现象作出预言。科学预见性也是科学理论普遍性的具体体现。
2.科学理论的建立和发展
科学理论作为系统化的知识体系，其建立主要运用三种逻辑方法：
（1）公理化方法。即从少数几个基本概念、公理或公设出发，通过演绎推理，逻辑地得出一系列推论，从而建立整个理论体系的方法。
（2）逻辑与历史相统一的方法。即运用逻辑的东西与历史的东西相一致的原则的方法。这里的历史，是指客观事物的发展过程或人类对它的认识过程；逻辑是指人的思维对客观事物发展规律的概括反映，是历史的东西在理性思维中的再现。
（3）从抽象上升到具体的方法。即人类认识事物的过程经历了“感性的具体—抽象的规定—思维的具体”这样两次质的飞跃，进而达到对客观对象的生动的具体的认识。
科学理论的发展具有以下两种形式：
（1）理论的常规发展。这是理论发展过程中的量变。在这个过程中，理论的基本概念、基本命题及其关系式都保持稳定不变，而对理论的辅助部分进行修改和补充，从而对理论体系进行某些调整。
（2）理论的变革。这是理论发展过程中的质变。在这个过程中，理论完全采用一套新的方法来建立其框架，其中的基本概念、基本命题与以往的旧理论不存在共同之处，而是在一个全新的基础上对客体及其规律作出全新的描述。这时旧理论被新理论所取代。
新理论代替旧理论是一个过程。一种理论如果遇到的反常情况越来越多，而且长期得不到解决，那么这种理论就必将被新的理论所取代。新理论往往并非只有一个，人们通过比较，选择出既能解释旧理论所遇到的“反常”，为自己的核心部分进行辩护，又能够反复成功地抵制证伪者作为新理论。
新理论代替旧理论，是理论核心内容的根本变动，是一项理论体系的重新建构。但是这种更替不是新理论对旧理论的全盘否定或简单抛弃。任何新理论和旧理论之间，都存在着批判与继承的关系，是辩证的否定。在科学研究中，我们既要承认真理的客观性，又不能固守旧理论，而应顺应认识的发展，自觉地推动科学理论的完善化。
3.科学理论的评价
（1）理论评价的内涵
科学理论评价，是关于人们如何接受和选择理论的问题。理论评价研究的是假说、观察事实和科学家三者之间的关系。一般认为，主要包括对理论的真理性和价值性的评价两个方面。
其一，理论的真理性评价。科学理论的内容是关于客观事物的本质及其规律性的反映，科学理论的评价首先就是要判断理论认识的真伪及其正确的程度。科学家们在评价科学理论时，最关注的是理论内容的真实性、可靠性以及精确性的程度。这既是区分科学与伪科学的问题，又是对科学理论评价的深入。
其二，理论的价值性评价。即对科学理论的学术意义与社会功能进行评价。在学术意义上，主要是对理论的解释力进行评价，就是说根据理论对已知事实的说明能力和对未知事实的预见能力的评价。在社会功能上，主要是根据社会的需求，从理论对技术进步、经济效益、生态效应、文化教育、社会思想、伦理道德等方面的影响进行评价。
（2）理论评价的标准
理论评价是源于科学又高于科学的问题。随着科学的发展，理论评价的标准也在不断演化。在西方科学哲学中，理论评价的标准大致有经验论与整体论两种观点。经验论关心的是经验事实与理论之间的逻辑关系，以经验事实为科学理论评价的出发点，把经验的证实或经验的证伪作为科学与非科学的划界标准和理论评价的基本准则。整体论则从科学理论的整体性出发，强调用经验检验单个理论命题的真假会遇到困难，主张在评价理论时，除了要有恰当的观察证据外，还应从理论的应用性、功能性（如解释和预见力）及其他性质（如简单性、普遍性、精确性等）方面进行综合评价。虽然二者在理论评价的标准问题上存在明显的分歧，但也都承认具体的科学理论评价标准是存在的。至于符合科学发展的、动态的、全面的科学理论评价标准究竟是什么，还是一个有待进一步深入研讨的问题。
目前，对理论的评价标准大致有以下四个方面：
其一，理论与经验事实的一致性。即从理论推出的可检验的结论应该与实验检验的结果相符合，以表明理论具有真理性与精确性。理论与实验结果符合得越好、越广泛，其可接受性也越大。事实评价标准是科学理论的“最高判据”，它唯一地决定着理论的“生存权”。当然应该看到，客观事实总是历史地存在并不断变化的，所以在坚持事实评价标准的时候，必须注意客观事实存在的历史条件及其变化，即理论与事实一致性的相对性。因此，理论与事实的一致性是理论评价的必要条件而不是充分条件。承认科学理论与经验事实的一致性，就意味着承认理论的真理性和科学事实的客观性。
其二，理论内在逻辑的完备性。即是指理论不仅在内部应是逻辑上无矛盾的、自洽的，而且与公认的有关理论也应该具有一致性，新理论还应与旧理论中经过实践检验的内容相容。这个问题从来都在选择和评价各种理论中起着重大作用。
其三，理论的简单性。科学理论体系应具有最大的简单性，即该体系所包含的彼此独立的基本概念和基本定律最少。这是科学理论体系和进行科学理论评价的一个重要标准。这是因为，这样的理论更容易做到内在完备性，理论体系的无矛盾性易于实现；反映世界本质的规律表述得越简单，越容易通过观察实验进行检验；它建立在更高概括的基础上，具有更高的普遍性，因而所包括的经验内容就越多，也具有更广泛的应用性。
其四，理论的预见性。科学理论的基本特征之一，即它的预见性。科学理论的功能不仅表现为能够解释已知的自然现象，更重要的是表现为能够预见目前尚未观察到的、但却能为而后科学实践观察到的自然现象。科学史表明，一个科学理论所揭示的自然规律越深刻、越普遍，它的预见性便越强；预见到的现象越多，它的实践和理论意义也越大。
总之，评价理论的标准不是孤立的。上述几个方面综合地表现出：科学理论既是对客观规律的正确反映，也是解决有关问题的有效手段。
（3）影响科学理论评价的“非理性因素”
在科学活动中，科学家接受或拒斥某种理论的时候除了要考虑理论接受检验的情况之外，还要对理论的优劣进行判断。在这一过程中，科学家的知识背景、价值观念及其他社会心理因素都可能影响他们对理论的评价与选择。因此，不同的科学家对同一理论会作出不同的评价。
其一，科学家个人的心理偏好影响着对新理论的接受或拒斥。处在不同研究范式下的科学家，他们所相信的基本理论会有所不同，加之他们的个性差异和心理上的偏好，往往会对某些理论怀有特殊的偏爱或者对某些理论产生强烈的抵触情绪。20世纪初，相对论和量子论被人们接受的过程就是一个很好的例证，当时一些著名的物理学家如洛伦兹、凯尔文等人相信经典力学体系的“完美”，不接受新的物理学理论，他们的研究逐渐偏离了物理学发展的主线。
其二，科学家的权威、声望和社会地位影响着对新理论的接受或拒斥。无庸置疑，科学共同体内部的权威结构对于科学的发展起到一定的积极作用，但有时候这种权威结构也会阻碍人们接受新理论、新发现。科学共同体在社会运行中，会出现被美国社会学家默顿称为“马太效应”的现象，即科学上的优势积累效应。当几位科学家几乎同时作出同一科学发现时，当两个以上科学家合作完成同一科研课题时，也就是说，在取得大体相同成就的科学家当中，以往名气大的科学家往往容易得到更多的承认，其结果是“富”的科学家越“富”。与之相反，绝大多数知名度较低的科学家获得的研究成果，或是不容易获得承认，或是被推迟承认，甚至被权威拒之门外。
其三，社会意识形态等社会因素影响着科学家对新理论的接受或拒斥。当一个社会的意识形态不能容忍某种理论时，该理论就很可能会遭到无故的批判和压制。科学发展史上这样的事例很多，如因为相信并宣传哥白尼的“日心说”，伽利略1633年被罗马教廷宣判有罪，直到1980年罗马教会才宣布当年对伽利略的裁判是错误的。
总之，在进行科学理论评价时，理性的评价标准是至关重要的，也是科学界公认普遍有效的原则，而非理性因素在科学理论评价体系中只是起到一种“扰动”的作用，一种科学理论最终总是靠客观标准战胜对手并被人们所接受。
4.科学理论发展的动力
自然科学作为一个相对独立的系统，它的发展除了受到社会因素的影响外，还受到自身内部矛盾运动的综合作用。其内部矛盾主要有实验与理论的矛盾、不同观点和学派的争论、各门学科之间发展不平衡的矛盾等，这些矛盾共同构成推动科学理论发展的内在动力。
众所周知，人的认识活动是在实践和认识的矛盾中展开的。科学作为特定的认识活动也不例外。早期的自然科学主要以生产实践为认识的源泉。到了近代，科学实验兴起并逐渐脱离生产过程成为独立的社会实践形式，从此时起，自然科学便越来越依靠科学实验作为主要的认识源泉。因此，近现代自然科学实质上是科学实验和科学理论的矛盾统一体。科学理论是在科学提供的经验材料的基础上进行科学抽象的结果，实验是在科学理论指导下，在问题的启发下，有目的地寻求验证和发现的实践活动。理论和实践是相互联系、相互渗透、相互统—的。但这种统一不是绝对的，而是相对的、可变动的。有时理论比实践超前些，有时又落后些，需要不断调整，以保持和谐一致，这表现为科学的进化过程。但当新的实践发现和原有的理论框架发生尖锐矛盾时，便意味着旧的统一体已不能原样维持，预示着科学理论将有新的突破，这就表现为科学的革命。科学理论形态经过量变到质变，使理论和实践从统一到不统一，又由不统一到新的统一的无尽发展过程，究其根源，都在于科学理论和科学实践的矛盾构成的“自己运动”和“自己发展”。科学正是在这样一个过程中，得以不断的增长和发展。
在科学研究中，即使对同一研究对象甚至同一科学事实，由于研究者的世界观、研究方法、依据资料的不同，以及理论建构中能动性的差异，也会产生参差不齐的认识，形成不同学术观点、理论的争论。特别是在探索的前沿，往往更是假说林立，学派丛生。这种现象完全合乎认识发展的规律，因为人的认识是沿着一条错综复杂的曲线发展的。严肃的学术争论是推动科学认识发展的有力因素，它有利于人们保持清醒头脑，克服偏颇之见，有利于较快、较全面地发现真理。
在不同历史时期，由于科学自身性质和社会经济需要的条件各异，以及实验手段的完备性、理论和方法的成熟性的不同，各门学科的发展总是不平衡的。在这些方面领先的学科，被称为该时代的带头学科。带头学科由于率先地、较好地作出对自然的解释，它的理论和方法就成了当时其他学科的解释性基础和方法论范例，因而能对其他学科起推动和改造的作用。如在牛顿力学鼎盛时代，它特有的用“质点”机械运动来理解世界的说明方式，就几乎风靡一切发展中的学科。
此外，在科学理论发展过程中，还普遍存在着继承与创新的矛盾、分化与综合的矛盾、科学理论的内部矛盾（科学理论的逻辑悖论），这些矛盾也是推动科学理论发展的重要动力。
5.科学理论发展的模式
科学发展模式是关于科学发展的规律性、主要特征和内在机理的概括和描述。科学发展的模式历来是科学和哲学探讨的重大理论问题之一。一个成功的科学发展模式不仅能合理地解释科学发展的历史过程，而且能从本质上深入揭示科学发展的规律性。近代以来的科学哲学家们提出了多种科学发展的模式，这些模式用科学抽象方法帮助人们从本质上去理解科学的发展，由于它们凝结着较深刻的哲学反思，因而具有重要的认识论、方法论价值，值得我们研究和借鉴。
从培根到逻辑实证主义者的科学发展观曾统治科学界和哲学界达数百年之久。他们按照归纳主义观点来说明科学知识增长的特征，认为科学知识来自对经验事实的归纳，科学发展就是通过归纳获得的科学知识的不断增加。因此，科学发展是一个渐进积累的直线发展过程，其中没有渐进的中断，没有革命；观察事实越多、越深入，通过归纳逻辑得出的科学定律或理论越被高频率经验证据所证实，那么它就越普遍，解释力和预见力越强，所包括的非科学的错误成分也越少。逻辑实证主义的科学发展观勾画出一幅积累式的科学发展图景，它虽然从一个侧向反映了科学不断进步的总趋势，但其根本缺陷是忽视了科学中的革命，因而不能解释人们怎样提出逻辑上和传统理论不同的革命性新理论。
20世纪50年代以来，许多科学家和科学哲学家对逻辑实证主义的这种直线式积累的科学发展模式进行了批判，并提出了新的科学发展模式，其中最有代表性的是波普尔的证伪主义模式、库恩的科学革命论模式、拉卡托斯的科学研究纲领模式、费耶阿本德的多元论模式和劳丹的“研究传统”模式等。
（1）波普尔的证伪主义模式
英国学者波普尔认为，一切科学理论都是可错的，它们不能通过归纳得到证实，但却能被证伪。科学的发展就是理论不断被经验反驳和证伪的反复过程。这个过程表现为如下模式：
P1—TT—EE—P2
即：科学从问题（P1）开始，经过试探性理论（TT），又经过批判性检验、排除错误（EE），进而提出新的问题（P2）。这四个环节循环往复，推动科学不断前进。在波普尔的模式中，问题构成科学发展的源泉，反驳（证伪）是科学发展的根本机制，试错、直觉等非逻辑方法是科学创造的根本方法，批判性是科学进步所依赖的根本精神。波普尔认为，科学知识的增长，不是一系列愈来愈好的演绎系统的递升，而是从问题到问题的不断进步，即从问题到愈来愈深刻的问题。
波普尔的科学发展观勾画了一幅科学知识在矛盾斗争中不断发展的图景，反映了20世纪科学革命中知识增长的动态特征。但他在强调科学通过批判、否定而前进，通过“不断革命”而发展的时候，却否认科学知识的继承和积累，否认科学发展包含着量变渐进的过程，这显然是片面的。
（2）库恩的科学革命论模式
美国学者库恩用历史的方法，从动态角度考察科学发展的机制和规律，认为科学发展遵循如下模式：
前科学—常规科学—反常—危机—科学革命—新的常规科学……
理解库恩模式的关键是“范式”理论。库恩把科学家共同体的共同信念、共同传统，以及它所规定的基本理论、基本方法和解决问题的基本范型的总和，称为范式。他认为，某一学科在尚未形成统一范式之时处于前科学状态，当科学家们经过长期的研究和争论，形成了公认的“范式”，并依靠共同信仰的范式把大家统一为一个科学共同体以后，该学科便进入常规科学时期。常规科学活动的任务是不断验证和发展范式，在此过程中发现的难以用范式解释的新现象，就是反常。当反常现象大量出现，并成为常规科学无法解决的难题时，人们开始怀疑范式，失去对范式的信任，于是引起危机。危机发生后，一些思想解放、具有革命批判精神的科学家，不再迷信旧范式，而是勇于创新，去建立新理论，用新范式取代旧范式，从而发动科学革命。科学革命以后，科学即转入新的常规科学，进入了在新范式指导下的渐进式发展。科学史就是常规科学和科学革命不断交替的过程，循环往复，永无止境。
库恩把科学不仅作为知识的形态，也作为科学共同体的实践活动来观察，为科学哲学和科学史研究提供了崭新的思路。他对科学发展中的进化和革命，从发展形态上作了统一的全面的描述，也有可借鉴之处。但他对范式及其更替过分突出其不可比性和非理性因素，夸大“常规”科学家和“革命”科学家的对立，从而实际上否认了科学知识发展的连续性、进步性和客观真理性，不能不说具有浓厚的非理性主义、相对主义色彩和较大的片面性。
（3）拉卡托斯的科学研究纲领模式
英国学者拉卡托斯在批判继承波普尔、库恩的科学哲学思想的基础上，提出“科学研究纲领”的模式来解释科学理论的发展变化。他认为，任何一个科学理论体系实质上都是一套科学研究纲领。科学研究纲领是由“硬核”（不可易的基本理论观点）、“保护带”（辅助性假说、解释模型等）和方法论规则（包括完善和发展纲领的正面启示法和保护“硬核”的反面启示法）组成的动态结构。由于这种结构具有很强的“韧性”，所以科学研究纲领难为经验事实所证伪，但根据它们在实际中解释力和预见力的大小，仍然可以区分出是进化的还是退化的纲领。每个时代、每门学科并非仅有一种纲领存在，而是有不同的研究纲领的竞争。一个研究纲领经过调整辅助性假说后，能够对经验事实作出新的成功的预言，就是进化的，否则就是退化的。科学的发展，就是进化的研究纲领通过竞争取代退化的研究纲领的过程，它本质上是优胜劣汰的选择过程。因此，在他的科学研究纲领理论中包含着一个新的科学发展模式：
科学研究纲领的进化阶段—科学研究纲领的退化阶段—新的进化的研究纲领取代退化的研究纲领—新的研究纲领的进化阶段……
拉卡托斯把研究纲领的韧性说得有些过分，以致难以判明研究纲领合理性的终结的界限，并磨钝了科学革命的锋芒。但总的看来，他的模式是比较全面、比较深刻的，与科学发展的实际更为切合。
（4）费耶阿本德的多元论模式
美籍哲学家费耶阿本德是历史主义学派的极端代表人物，他反对理性和经验，认为科学是无政府主义的事业，在倡导理论多元化和方法多元化的基础上，提出一种基于理论竞争而进步的科学理论发展模式。其基本观点是：
第一，无政府主义方法论。费耶阿本德认为，科学研究归根到底是探索未知世界，既然客观世界极为纷繁复杂，其探索的途径就应该是开放的，允许人们采取各种选择，而不应该滥加人为限制，即认为并不存在普遍的规范性的方法。在费耶阿本德看来，一切方法论规范并不有利于科学的研究和发展，反而是阻碍科学研究和发展的桎梏，因此，他提倡无政府主义的方法论。他主张把一切“普遍性规则”和“僵化的传统”统统彻底抛弃，认为唯一的科学方法论规则是不要任何规定，提倡“怎么都行”。他认为这是“在一切条件下和人类发展的一切阶段”所能坚持的唯一不阻碍科学进步的原则。于是，他强调人们利用科学这个形式是必要的，但不能把它看做是唯一的形式而拒绝研究和利用其他的思想形式。他还认为科学家之所以取得成功，往往是由于他们破坏了“理性规则”、“合理性标准”或“永恒不变的自然规律”的结果。
第二，多元的科学发展模式。费耶阿本德认为理论一元论容易导致把一个理论转变为教条的形而上学，而理论多元论才是客观知识的本质特征。对自然现象的研究，需要考察其经验性质及其与外部关系的各种假说，从中选出一个最有成效的理论，无论遇到多大困难也加以坚持，即使出现同理论不一致的证据也必须顶住。因此在费耶阿本德看来，人们的观察既可能被陈腐的观念所“污染”，又可能受到时代以及种种主、客观条件的制约而导致失误。因而他认为，坚持理论与事实相一致的准则是站不住脚的。既然理论与事实不一致并不是因为理论本身不正确，所以他主张不能过早地给以否定（如波普尔那样），而提倡给新理论以“喘息时间”。他认为理论可以改进以至最后能适应和消除这些矛盾，这也就是他的关于理论有韧性的原理。
当许多不同理论同时并存和相互批评时，理论能够调整自己和改变自己，使理论出现增生和扩散现象，理论的扩散对某一理论的反常有放大作用，促使科学革命的发生——推翻旧范式。因此，理论的多元论、理论“韧性原理”和理论“增生、扩散原理”的相互作用，这就是费耶阿本德的科学发展模式。其实际意义在于科学家既要敢于在困难面前坚持自己的观点，又要能够容忍不同的观点和善于修正与充实自己的观点。在他看来，正是这两种不同因素的结合和相互作用，才使科学知识得到不断发展。
费耶阿本德主张认识论的无政府主义和多元方法论，肯定非理性的方法在推动科学进步中的作用。他的“怎么都行”原则，就是认为只要能开发人的创造力，能形成一种学术民主的气氛，能促使理论不断增生，并在增生过程中允许人们自由选择，而不是强行人们接受某一种理论和规则，那么什么样的方式、方法、途径都可以使用。他用这种方法和原则反对传统方法论的经验主义、教条主义和狭隘理性主义，这在一定程度上对科学方法论、科学认识论是有意义的。但是由于费耶阿本德过分强调非理性的作用，他的方法论和原则带有浓厚的非理性主义色彩。
（5）劳丹的“研究传统”模式
自库恩以后，特别是费耶阿本德提出了“无政府主义认识论”以后，非理性主义思想在西方科学界泛滥。但从20世纪60年代末开始，非理性主义思想遭到一些较年轻的科学哲学家的批评。他们一方面继承了历史主义学派的科学哲学与科学史相结合的思想，另一方面又批判其非理性主义和相对主义的错误观点，从而演变为新历史主义学派。美国科学哲学家劳丹就是其中的一位代表人物，他用实用主义观点批判历史主义学派，在《进步及其问题》一书里提出了“研究传统”概念和以“解决问题”为基础的科学发展模式。
在劳丹看来，科学是一种解决问题的活动，科学活动的根本目的在于解决问题，而理解和评价科学进步的基本工具是科学理论。他认为，理论一词至少涉及两种不同类型的东西，一是指特殊的学说，如麦克斯韦的电磁理论、爱因斯坦的光电效应理论；另一是指更为一般、更不易受检验的各种学说或假说的组合，如原子说、进化论等。这两类理论之间的区别很大，不仅有普遍性与特殊性的区别，而且对它们的评价方式也不相同。我们必须认真对待这两类理论在认识与评价方面的区别，只有这样才可能有一种历史上可靠、哲学上充分的科学进步理论。区分这两种不同类型的科学理论并把重点放在对普遍性理论体系，即“范式”、“研究纲领”的研究上，这是库恩和拉卡托斯等人的巨大功绩，但他们在这个问题上存在着根本缺点，即在不同程度上忽视了本体论和方法论对于科学发展的重要意义。因此，劳丹在批判他们的基础上，提出了自己关于普遍性理论体系的见解，即“研究传统”的理论。
劳丹认为，一个研究传统就是一个为其具体理论的发展提供一系列指导原则的理论体系。他的研究传统至少由两种成分组成，一组关于何种类型的实体和过程构成探索领域的信念（本体论），加上一组关于如何研究该领域、如何检验理论、如何收集资料等的认识论和方法论规范。他认为，研究传统与具体理论之间虽然没有必然的逻辑关系，但却存在着一种指导与被指导的关系。
在科学发展的模式问题上，劳丹既不同意累积式模式和证伪主义的“不断革命”论，也不同意库恩的常规科学与科学革命相交替的模式。他认为，库恩模式与别的模式相比虽具有明显的优越性，但并不是非常正确，其主要缺点在于科学史上不存在仅由一种范式占统治地位的常规时期，事实上在任何时期都存在着两个或两个以上的研究传统互相竞争。因此在他看来，科学的发展应是竞争理论长期共存、概念争论此起彼伏的画面。
显而易见，劳丹的研究传统理论是对库恩范式理论和拉卡托斯研究纲领理论的改造和发展。劳丹既主张克服历史主义学派的非理性主义，也反对逻辑主义把理性与科学进步割裂开来或者认为理性决定科学进步的片面性观点；既在其“研究传统”中主张克服库恩的范式理论和拉卡托斯的研究纲领的一些缺陷，也在其科学进步模式中主张克服逻辑主义的累积式模式和库恩过分强调理论之间的中断和不可通约性的缺陷。但是，劳丹虽然指出前人理论中的诸多缺陷，也想力图建立两全其美的理论，但却没有达到目的。劳丹的研究传统和科学进步模式，都不过是在前人研究基础上做一点修补工作。他把自己的学说建立在实用主义的立场上，反对科学的实在论，这是难以接受的。
综上所述，科学发展模式从波普尔的“不断革命论”，到库恩的“科学革命论”，再到拉卡托斯的“科学研究纲领”，以至于发展到费耶阿本德的“多元论模式”、劳丹的“研究传统模式”，期间经历了观念的巨大变化，使我们对科学理论发展的理解更加切合实际。
阅读文献
1.[英]卡尔·波普尔：《科学发现的逻辑》，查汝强、邱仁宗译，科学出版社，1986年。
2.[美]库恩：《科学革命的结构》，金吾伦、胡新和译，北京大学出版社，2003年。
3.[英]拉卡托斯：《科学研究纲领方法论》，兰征译，上海译文出版社，2005年。
4.殷正坤、邱仁宗：《科学哲学引论》，华中理工大学出版社，1996年。
5.郑祥福、洪伟：《科学的精神：当代西方科学哲学中的认识论问题研究》，上海三联书店，2001年。
思考题
1.怎样理解科学假说的检验及其问题？
2.如何评价一个科学理论？
3.你赞同何种科学理论发展的模式？请说明理由。
（1）《列宁全集》第38卷，人民出版社1959年版，第181页。
（2）《爱因斯坦文集》第1卷，商务印书馆1976年版，第118页。
（3）《马克思恩格斯选集》第4卷，人民出版社1995年版，第337页。
（4）[德]恩格斯：《自然辩证法》，人民出版社1971版，第281页。
（5）[德]恩格斯：《反杜林论》，人民出版社1970版，第85页。
