科学最早产生于人类试图了解世界的好奇心并推理，从中发现意义的基本欲望。纵观人类认知方法有多种类型。

1．以观察、思辨和推论为主

主要的代表人物是亚里士多德。亚里士多德(前384 ~ 前322)是古代科学思想的主要代表，一位百科全书式、跨时代的学者。亚里士多德是演绎逻辑的创始人，他提出了通过演绎获得科学知识的认知方法。亚里士多德是公理化方法理论的创始人，他对公理的认识意义给予了很高的评价。自古以来，人们总是按照自己的经验去理解世界。亚里士多德说大自然喜欢简单，从不做多余的事情。亚里士多德分析问题的特点是寻找目的，这对于后来人们的思想产生了巨大的影响。他认为，科学是由观察和推论构成的。这让各个时期的许多基督教哲学家对他推崇备至，但这也在近两千年的时间里阻碍了科学的进步，因为它和今天指导我们调查研究的强大的科学定律完全不能兼容。

2. 以实验为主

主要的代表人物是伽利略，他是近代实验科学的奠基人。在伽利略看来，实验的作用是最重要的。他以实验为中心，创立了科学的实验方法，在自然科学的研究方法上开辟了一个新的历史时期。他反对教会的思想统治，认为理解世界不要从研究《圣经》开始，而要从研究事物开始。在伽利略进入帕多瓦大学的时候就对亚里士多德的物理学已经不再抱有幻想。亚里士多德的科学是由观察和推论构成的。伽利略重视实验的作用，当得到意想不到的实验结果时，他并不拒绝——他质疑自己的思路。再好的理论与一个实验不符就可能被推翻。他的实验是定量化的，这是一个革命性的观念。伽利略的实验的目的既是探索又是对理论的验证，他让实验物理学及其理论共同发展。从此，物理学从以观察、思辨和推论为主的自然哲学中脱颖而出。

3. 以数学方程为主

主要的代表人物是爱因斯坦、狄拉克和霍金。爱因斯坦在对广义相对论的研究中用数学方程来发现概念，狄拉克在初期研究中也用数学方程来发现概念。用数学方程来发现概念以及把这些概念联系起来的定律确实曾相当奏效，以至于人们竟想当然地认为这是唯一正确的途径。

爱因斯坦说：“我坚信，我们能够用纯粹数学的构造来发现概念以及把这些概念联系起来的定律，这些概念和定律是理解自然现象的钥匙。”

狄拉克60岁时说:“我的特色就是，喜欢摆弄方程，只是寻找漂亮的数学关系，它们可能根本就不具有任何的物理意义，而有时它们则有物理意义。”他78岁时又说:“这只是寻找漂亮的数学。到后来，也许会搞清楚这工作确有一种应用。于是，人们就交了好运。”他主张先发现数学方程，然后再寻找数学方程背后的物理思想。“人们首先发现方程，然后，在检查它们之后就逐渐懂得如何去应用它们。……找到方程背后的物理思想。”

霍金认为科学理论是一种数学模型，科学研究的任务是建构数学模型，并以此来描述观察和做出预言。至于科学理论是否同实在对应，是无意义的问题。霍金的量子宇宙学可能对广义相对论与量子力学的结合可能有些积极的作用，但有的科学家认为霍金的许多想法都是未经证实也很难证实的，未必在科学史上有重要意义。

弦理论就是由一组数学模型构成的。弦理论的基本观点是自然界的所有物质和作用都是由振动着的弦组成的。科学界对弦理论的评价很不相同。在许多科学家看来，弦理论想象成分太多。格拉肖批评弦理论“除了自吹自擂之外，一无可取之处”。

玻姆说:“我们正越来越倾向于认为，数学是处理实在的唯一手段，那只是因为数学手段确实曾一度相当奏效，以至于我们竟想当然地认为这是唯一正确的途径。” 玻姆希望科学家少借助数学来模拟世界。

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