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魏屹东:近似处理对科学研究的方法论启示
录入: 哲学网编辑部 发表时间: 2013-06-24 点击: 1197 次 我要收藏

当面对极复杂的研究对象时,科学家常常对其进行“去粗取精,去伪存真”的近似处理,以达到认识事物本质及规律的目的。这种近似处理在科学研究中无疑具有重要的方法论意义。那么,何为近似处理,为何要进行近似处理,如何把握近似处理是本文要着重讨论的。
1.何为近似处理
近似处理是指在科学研究中研究者略去复杂研究对象非本质的东西而达到认识其本质的一种研究方法。它一般有模型近似和数学近似两种。模型近似是指根据原型建构与原型相似或近似的模型的方法。模型不断接近原型,反映原型最本质的特征而略去一些不必要的细节。牛顿力学中的“质点”、“刚体”之对于真实的物体,热力学中的“理想气体”、“孤立体系”、“理想过程”、“可逆过程”之对于实际气体和实际过程,电脑之对于人脑均是模型之对于原型。仿生学就是基于模型与原型的关系而建立的。模型近似是人的主观能动性的突出表现,其目是便于认识原型以及运用数学工具进行处理,这是人类认识复杂事物常采用的一种策略。如果一味要完全反映事物的全貌,不仅不可能,也必然归于失败,因为人们对事物的认识,特别是复杂事物的认识是一个近似真的反映,正如列宁所说“承认自然界的客观规律和这个规律在人脑中的近似正确的反映,就是唯物主义”。
数学近似是指运用数学工具处理复杂研究对象的求解过程中略去或消去一些“微小项”而使计算过程简化的方法。数学近似体现在计算过程中,是为得到理想的结果而采取的一种“策略”。分析化学中计算溶液粒子浓度的“逐步逼近法”,量子化学中处理多原子分子体系的“微扰法”和“变分法”等都是对复杂事物所建数学模型(或方程)进行简化处理,数学近似是人的主观能动性更加突出的表现,借助于数学工具及其近似处理,人们对复杂研究对象逐渐从量的认识达到质的认识。
2.为何进行近似处理
近似处理之所以成为科学研究具有高度策略性的研究手段和方法,这主要是由认识主体研究者的能动性,认识客体(研究对象)的复杂性以及二者的相互作用过程和作用结果共同决定的。
在科学研究中,研究者总是在一定条件下运用一定的手段对某一研究对象进行认识的。这一认识过程体现了认识主体、认识客体和认识手段的不断相互作用。就认识主体而言,当面对复杂的认识客体时,他(她)会运用一切手段,克服人类感官的局限性,充分发挥主观能动性。就被认识客体而言,由于其复杂性,认识主体对它的把握总不免带有一些偏差或主观成份,即总是一种近似的反映,主体和被认识客体不断相互作用,使认识不断得到深化,正如列宁所说“人的因果概念总是把自然现象的客观联系稍许简单化了,只是近似反映这种联系,人为地把一个统一的世界过程的某些方面孤立起来。”看来,近似处理不是人们面对复杂事物的一种“无可奈何”,而是一种认识策略和方法论,它更显示出人在认识和改造自然进程中的能动作用。
可以预见,研究对象越复杂,特别是人们的感官难以触及的宇观和微观领域,近似处理显得尤为必要。既然绝对真理的到达是一个不断逼近的过程,人们对客观事物的认识就是近似真的反映,从这种意义上讲,近似处理是科学研究必然而必要的手段了。
3.近似处理的方法和启示
近似处理作为方法论,对于科学研究者的启示是多方面的。
首先,要把握整体与部分的关系。整体由部分构成,但整体的功能大于部分功能之和,因此,在对研究对象作近似处理时,必须从整体上进行考察,弄清本质的东西是什么,非本质的东西是什么,主要部分是什么,次要部分是什么,然后建立理论模型进行合理的近似。也就是说,近以处理必先处理好整体与部分的辩证关系,以不破坏研究对象的整体性功能为前提,否则,近似处理便毫无意义了。
其次,抓主要矛盾是近似处理的关键。抓住研究对象的主要矛盾是近似处理的应有之义,面对复杂的研究对象,抓主要矛盾具有策略性意义。量子化学中的玻恩——奥本海姆近似的就是成功处理氢分子离子(H2+)的典范。他们假定氢核的动能近似为零,氢核间的排斥能为常数,因为核运动比其周围的电子运动慢得多,将氢核运动与电子运动分别处理,抓住电子运动这一主要矛盾,得到了很好的结果,最终发展了分子光谱学理论。相反,托马斯和费米在研究分子结构多体问题时,不分主次矛盾,一概采用统计平均法处理电子运动的动能、库仑作用能和交换作用能,结果很不理想。后来,斯雷特将动能部分的库仑作为主要矛盾采用量子力学处理,交换作用能则作为次要矛盾按统计平均方法处理,得到很好的结果,最终发展为X射线方法。足见,在科学研究的近似处理中抓主要矛盾的重要性。
再次,正确处理近似与精确的关系。近似不等于模糊,近似是为达到精确而采取的一种手段,因而近似处理是手段而不是结果或目的。在科学研究中一味追求精确而忽视近似处理是不明智的,因为绝对的精确是不可达的,精确是相对的,近似才是绝对的,近似中包含了精确,精确禺于近似之中,通过近似一步步达到精确。从这种意义上讲,没有近似,也不会有精确,近似与精确是辩证的统一。如量子力学中求解薛定谔方程若不采用合理的近似就无法求解。逐步逼近法就是为达到精确而采用的方法,通过一步步逼近,近似转化为精确,而最终的精确又是相对的精确,其中含有一定的近似。这就是近似与精确的辩证法。

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