演绎、归纳、证伪和大数据：科学研究的方法论

通常认为,人们认识世界,进行科学研究有两种方法,即归纳法和演绎法。实际上应当有4种方法,另外两种是最近才崭露头角的,一种是证伪法（不到100年的历史）,另一种是大数据法（几十年的历史）。归纳是从特殊到一般,演绎是从一般到特殊,证伪是批判,大数据是第四科学范式。休谟和波普尔都对归纳法提出质疑,指出归纳法不可能从特殊到一般。为此,波普尔提出证伪的方法和知识增长的四段图式,波普尔认为,证伪是知识增长的核心,没有经过证伪的理论只是猜测,只有经过证伪的检验,猜测才可能具有理论的属性。归纳法有问题,但是,人们又须臾离不开它。波普尔否定了归纳法,但是,没有给出解决的方案。本文经过思考认为,采用“归纳 + 大数据”的方法可以解决这个问题。既然特殊不可能达到一般,那就想办法使特殊变为一般。方法是加上大数据：“归纳 + 大数据”,可能就解决了归纳法的天然不足,挽救了归纳法,使归纳法换发出青春。 　　科学研究遇到的瓶颈告诉我们,大数据不是可有可无的。采用“归纳 + 大数据”方法,即可使归纳法的“特殊性”加上大数据方法的“全局性”从而达到一般。用这种互证互补的效应既避免了归纳法的局限性,又可以加速科学研究进程。本文指出,我们现在的科学研究方法基本上采用的是实证主义的方法,这种状况急需改变。在当今的量子时代、现代科学阶段,大数据方法已经应用于很多领域,本文提出在科学研究中强调采用证伪的方法,增加大数据（尤其全数据）方法,是新的科学研究思路,也是科学探索道路上新的尝试。     

关于岩石“给水性”的术语及其实质的研讨

任何一种科学中的术语都象征着对自然实质的认识,对科学研究和实际工作上都起着便利或阻难的作用,而且它的本身也直接地反映了人们对科学实质的认识程度。不难想像,如果在术语上存在着极为混乱现象的科学,对解决实际问题必然也会相应地带来混乱,并因而造成不必要的困难。在工程地质与水文地质科学中,对岩石给水性方面的术语,便存在着混乱的现象。目前,中国由苏联     

论中国古代风水的起源和发展

中国风水是为寻找建筑物的吉祥地点的一种景观评价系统。这种古老的中国系统不应该归类于或者是科学的,或者是迷信的。因为它同时包含有这两个部分。中国风水所有的基本原则都指出确定黄土高原窑洞理想地点的因素。在分析风水原则和进行实地调查的基础上,我认为山峦起伏,附近又有水的黄土高原很有可能是中国古老风水的发源地。     

冰冻圈服务评估方法探讨

冰冻圈服务指人类能够从冰冻圈中直接或间接获得的各种惠益,由冰冻圈的过程和功能产生,可为人类生存和发展提供重要的物质和文化基础。随着冰冻圈科学的发展,人们对冰冻圈过程和功能的认识不断深化,同时冰冻圈科学研究如何为区域可持续发展服务也成为重要的关注点,受到冰冻圈科学界的重视。然而,作为冰冻圈服务研究的重要内容之一,人们对冰冻圈服务评估方法仍缺乏系统性探讨。鉴于此,本研究从物质量法、价值量法和能值分析法三个维度对各类冰冻圈服务的评估方法进行了探讨。通过对这三种方法的原理、基本使用准则、适用范围和优缺点进行分析,以期探寻评估各类冰冻圈服务的最适方法,从而为后期开展具体评估提供方法借鉴。     

地质科学的展望

一、地质科学的发展需要与其他学科边缘杂交和互相渗透地质学是研究地球的科学,也是人类家庭的科学,它对改善人类的衣、食、住、行和其他活动都有直接和间接的影响,因为人类的一切活动都是以地球为基地的。地质科学研究的对象是自然界中地质现象,而地质现象又可认为是物理、化学、生物等长期作用于地球的综合结果;所以地质科学的研究要以物理学、化学、生物学为基础,而同时又是它们的综合。从近代科学发展看来,地质学与物理学相结合发展出地球物理学,与化学相结合发展出地球化学,与生物学相结合发展出地生物学(古生物学),与数学相结合发     

固体地球系统的复杂性与自组织临界性

本世纪自然科学的发展趋是由极小（粒子物理学）→极大（宇宙学）→极复杂（复杂性科学）。“复杂性”研究具有科学发展的时代特点,是具有前瞻性和探索创新性的基础研究。笔者根据复杂性科学研究复杂性的涌现机制是２１世纪的科学的认识,结合固体地球系统的复杂性与自组织临界性的内禀基本属性,提高“固体地球系统的复杂性与自组织临界性”这一命题,从新的视角对古老而又常新的固体地球系统进行再认识,从广义地质学系统和过程的本质归纳出固体地球系统的基本问题,提出了它的三大基础理论问题,井拟定了以整体论为主导、还原论作辅助,宏观与微观处理相结合与互补的方法论。固体地球系统的复杂性和自组织临界性,是我国经济增长、社会进步和地学发展的重大科学问题之一。对于这一同题进行研究将成为21世纪地学发展中居于战略地位的生长点之一,使地学取得突破性进展,并带动许多相关学科的同步发展。     

创刊词

我院关于技术革新与科学研究的刊物——‘技术革新与科学研究’现在创刊了。它象征着我院技术革新运动正在蓬勃地开展,科学研究已开始走上与生产劳动相结合的康庄大道。 技术革新与科学研究的关系,我认为:技术革新与生产劳动同样能为科学研究提供新课题,在一定理论意义上讲,某些重大的技术革新就已经是科学上的新成果。科学研究要指导技术革新。     

从矿物的非均一性谈电子探针X射线显微分析的有关问题

矿物是均一的,还是非均一的?按传统观点,同一矿物在成分和晶体结构上是均一的,并把“均一性”作为所有结晶物质的基本特性.这是一种理想化的模式.随着近代测试技术在矿物学中的应用,发现任何一种矿物都存在宏观或微观的非均一性.它含有许多显微包体,存在各种类质同象混入物和机械混入物等.这些混入物在矿物中的含量并不相同,分布可以是随机的,也可以是有规律的.矿物的非均一性表现在矿物的各个方面,也就是说,在一种矿物动范围里,不仅在化学成分,晶体结构上会有差异,各种物理性质,乃至晶体形态等都会有变化.这一新概念的建立和广泛的实践,已扩大了对矿物成分和晶体结构的认识领域,对查明矿物的发生和转变历史有实际的意义.     

评价与改进分类的多元分析方法

分类是认识客观事物的一种重要研究手段,在地质调查和科学研究中涉及到的分类问题也很广泛,目前地质科学工作者在许多领域内都已建立了各种科学的分类系统,它们有力地推进了地质科学的学术交流及研究工作。     

关于“山西式”铁矿的成因及焦作地区中石炭纪地层的划分问题

一、问题的提出“山西式”铁矿一词来源已久,对它的成因及所属地质时代问题至今仍有争论。尽管一些学者对它的成因及所属地质时代的认识有所不同,但都认为它是复于中奥陶纪石灰岩之上,伏于中石炭纪G层铝土页岩或其它岩层之下的成层条件较差的褐铁矿或赤铁矿与     

推断解释薄板重力异常的特征曲线法

根据理论模型对剩余异常进行直接推断解释的问题,在于选择模型的大小和密度差,以使它的重力效应尽可能地与剩余异常图形吻合.这基本上是一种实行曲线或曲面拟合的方法,然而,它绝不是一种简单的方法.由于即使用公式来描述最简单模型的位场都过于繁杂,因此,给任何一种直接拟合法都带来了困难.为了说明曲线直接拟合方法的困难,让我们来研究一个经常用来表示岩脉或矿脉的模型.一般认为,岩脉或矿脉是一种宽度远小于其长度的地质体,通常用薄板模型来表示这种地质体,其图形如图1所示.因为重力效应有可能比其他类型的位场观测结果对这种地质体的走向长度更为敏感,所     

工程地质学的现状与发展

工程地质学,顾名思义,是地质科学的一个分支。它是运用地质学的基本理论和方法,研究、预测和评价与工程建筑事业有关的工程地质问题的一门独立的学科。这无论从其实质来讲,或者就术语学和逻辑学而论,都是不言而喻。在近十几年工程地质学的发展过程中,国外某些研究者提出了“Geotechnique”(或“Engineering Geotechnics”)一词。从目前对它的实际应用情况来看,它的涵义主要包括工程地质工作中的方法技术方面。它不包括工程地质学的整体,甚至并不能包括工程地质学的基本部分。作为工程地质学中方法技术这一个侧面来说,工程地质学的理论需要     

岩溶圈系统及其研究方法

就岩溶圈系统做了几点较为展开的讨论。回顾了近代岩溶学三种“范式”的更替历史。从生产实践需要和认识论两方面论述了当前物化岩溶学研究对象的必要性,认为建立岩溶圈概念有助于妥善完成这一变更。阐述了岩溶圈的结构、边界、分类和认识方法。确信用系统论指导认识岩溶圈,不仅可以提供一个有效的认识框架,还能够整合岩溶学历史上演化论和解析论研究的全部成就,更好地服务生产,并使岩溶学走向成熟。同时,也寄希望于它能够提供一个契机促进中国人文- 自然地理和地质- 地貌两个岩溶研究方向合并为统一的岩溶学科。      

低值磁场形成的机理及其成矿预测作用

本文论述的低值磁场是指在正磁场区或负磁场区内,场强比其周围都低的一种磁场。这种磁场象一个“磁盆地”或一条“磁凹陷带”展现于磁场平面图内。笔者认为,引起这种磁场的主要原因是岩石蚀变后由“退磁”作用所造成。     

试论月球科学与类地行星研究的学科属性

我国月球探测一期工程获国家批准立项和“嫦娥一号”卫星成功发射及运行这一历史性事件标志着我国已继人造地球卫星、载人航天阶段之后,开始进入人类航天活动的第三领域——深空探测。无疑此时探讨人类这一伟大社会实践活动的自然科学意义,特别是深空探测对象的科学内涵具有重要的现实意义。随着相关技术的开发、创新和成熟,工作重点将逐渐转移到深空探测对象本身的科学研究上来,即认识地球之外的行星体以及更深刻地重新审视地球。本文讨论了现阶段深空探测对象——月球及类地行星的基本物质属性,回顾美国和前苏联两国探月计划实施历史的启示,Apollo计划的演变．科学内容的纳入及宇航员地学素养的要求,Apollo登月计划的实施对月球科学本身的促进,以及对20世纪地球科学发展、人才队伍建设和分析技术进步等的重大影响,总结了前苏联探月计划的成败及其教训,并对我国月球探测工程立项历史等方面进行了分析。在此基础上,论述了月球科学及类地行星研究的地球科学属性,并强调指出地球科学家应将月球及整个类地行星研究纳入到地球系统科学的框架之中。     

对中国地球物理学发展的思考--兼论中国科学院地球物理研究所在地球科学中心建设中的地位与作用

无论是从对地球物理性质的基本认识,还是从国民经济经济发展的需要看,地球物理学都应得到重视和发展。在总结我国地球物理工作的基础上,讨论了地球物理学尤其是固体地球物理学的趋势,如学科发展问题、重大科学问题及观测手段问题等。在此基础上,对地球物理研究所在固体地球科学中心中的地位及作用进行了分析,它就是以基础民为国民经济经济服务及为国家决策咨询相并重。另外,对建立地球科学中心的模式进行了初步探讨。     

环境污染问题与地学工作者的任务

全世界都在注视着环境污染问题。人们过去不仅把大自然视为取之不尽的资源产地,也把它看作是无边无际的废物处理场,以为宏大的自然环境对人类的污染是无所谓的。但是,随着近代人类生产活动的飞跃发展,这种简单看法正在迅速消失。现在,代之而起的一个严峻事实是:自然环境不仅可以被污染,而且这种污染会给人类生活带来严重后果。     

青藏高原隆升的构造热演化机制

对“地球的第三极”青藏高原近代隆起成因的探讨,是地球科学中重要的地质命题之一,长期以来,中外地质学家对隆起的时代、幅度、速度、形式和过程,作了大量探讨和论述,并发表了一批隆起速率和起迄年代的数据。     

固体地球系统的复杂性与自组织临界性

根据“复杂性科学研究复杂性的涌现机制、是２１世纪的科学”和“地球系统的复杂性研究将是２１世纪地学发展中居于战略地位的生长点之一”的认识,提出了“固体地球系统的复杂性与自组织临界性”这一命题,从新的视角对古老而又常新的固体地球系统进行再认识。笔者从广义地质学系统和过程的本质归纳出固体地球系统的基本问题是“固体地球系统总体上是远离平衡、时空延展的复杂耗散系统。地球物质多组成耦合的相干与协同及多种广义地质学（地质学、地球物理学、地球化学）过程的耦合及其非线性相互作用二者之多重叠加引发自组织过程所涌现的系统整体性状、结构与动力学行为的复杂性与自组织临界性”,并从这一认识出发,提出了固体地球系统复杂性与自组织临界性的八个研究主题,并分别进行了论述。最后笔者提出了地球系统复杂性与自组织临界性研究的方法论。     

地学研究中的因果关系与相关关系

在把地球当做一个开放系统进行研究时,由于涉及因素的数量相当多,而且要把它们放在相互联系的前提下进行研究,这就对从事科学研究的思想方法提出了新的要求,即应用相关关系进行研究,与常用的因果关系有所不同。“因果关系”的获得是在“现实世界简单性”的假设前提下进行的,即从自然界许多复杂的因素中选取少数几个被认为是最主要的因素,所得的它们之间的关系就被认为是反映客观实际的因果关系。这种思想方法和工作方法在十九世纪和二十世纪初期最为流行,它确实促