1.3 科学假说
1.3.1 科学假说
科学假说(scientific hypothesis)是指根据已有的科学知识和新的科学事实对所研究的问题做出的一种猜测性陈述。它是将认识从已知推向未知，进而变未知为已知，是科学发展的一种重要形式。科学假说可为科学研究提出努力的方向和途径，引导科学研究的实施;它是科学研究的先决条件，没有科学假说就没有科学研究。爱因斯坦说过，“提出一个问题往往比解决一个问题更为重要(To raise an issue is often more important than to solve a problem)”，可见科学假说的重要性。因此高质量的科学假说是做出高水平科学研究的首要条件，也是获得重大成功的前提条件。
1.3.2 科学假说的特点
(1)推测性 科学历程是动态的发展过程，人们认识自然有时会受到某些局限。假说基于不够充分的事实资料，是对事物的本质和规律所做的一种推测性说明。所以它可能是正确的，也可能是错误的，有待实践去检验、修正、补充和完善。比如从牛顿的“静态宇宙假说”发展到伽莫夫的“宇宙假说”，即是这样。
(2)合理性 假说虽然具有推测性，但并非纯粹的主观臆造，而是建立在已有知识和事实基础之上的，并在多种科学知识基础上运用分析和综合、归纳和演绎、类比和想象等方法，形成解答问题的基本观点。正是由于立足于既有的科学知识和科学事实，这就决定了作为科学假设，其要具备原则上的可检验性，否则，不能称为科学假说。如早已被否定的“地心说”，是建立在对天体运动所做的观测基础上的，这在当时是能够做到并仅能做到的。
(3)可变性 假说在事实和科学知识发展的土壤中生长起来，随着科学的发展，假说可能变成科学理论，也可能因为错误而被否定。比如托勒密的“地心说”最后被哥白尼的“日心说”所取代。
(4)多样性 对于同一现象，往往可有多种假说并存。比如关于“恐龙灭绝原因的假说”[4]就有上百种之多。
科学假说同科学理论绝不是互不相干的，一种新的科学理论在形成的过程中，一开始往往是借助于科学假说。因此，科学假说往往是科学理论形成的前奏，对科学理论的形成功不可没。
1.3.3 科学假说的作用
(1)是发展新学说的基础 在现有理论、知识和学说的基础上提出的新观点新假说，如果得到证实，即可形成新理论新学说，如孟德尔的“遗传学说”。这就符合科学研究是为了不断地发现和揭示新事物、新现象的宗旨。
(2)提供科研的方向和途径 科学假说提出的过程实际上就是一项科学研究思路形成的过程，科学假说本身就是此项科学研究要达到的预期。因此，一旦科学假说被提出来了，科学研究的思路和目标就明了了。
(3)推动科学的发展 科学研究的前提是要提出可供研究的科学假说。如果假说得到证实，就能促进科学的发展;如果假说被证实为错误，通过修正或摒弃假说，也能推动科学的发展。
1.3.4 形成假说的基础
科学假说不是个人毫无根据、漫无边际地自由臆想，要想形成真正的科学假说，无论其最终被验证是正确或者错误，都是需要建立在如下的基础之上的。
(1)以一定的事实为科学依据 假说的提出须以一定的事实作为依据，如以往的发现和学说、自己的研究经验及结果积累等都可以作为事实依据。比如爱因斯坦提出的解释“光电效应”现象的“光量子理论”假说，就是基于“光电实验”现象的事实基础上的。
应注意:提出的假说既要能解释旧理论、旧学说所能解释的现象，同时还要能部分或全部解释旧学说、旧理论所不能解释的现象;提出的假说应当符合客观规律;假说应具有一定的可预知性。由于个人知识能力所限，假说具有局限性，不要寄望所提出的假说一定就是完全正确的，是需要不断地检验修正才能得以发展完善的。
(2)须以科学的思维方法去提炼 虽具备了事实基础，但这些事实还不能自动地形成假说，还需要用科学的思维来将这些相关的事实提炼成假说。科学思维包括非逻辑思维方法如形象思维、直觉等，以及逻辑思维方法。对于思维提炼，这就取决于个人资质禀赋了，包括先天的和后天的。一般来说，逻辑思维方法包括以下这些方法。
1)比较分类法 此法为先比较事物之间的相同和不同之处，然后根据比较结果再进行分类。比如人们将化学物质分为无机物、有机物，对有机物又分为烷烃类、醇类、酸类等。
2)分析综合法 分析法是将整体分解成部分或者将复杂的事物分解为简单的要素。综合法将部分综合成整体，为分析法的逆过程。
分析法与综合法是互为相反的思维过程。比如，要编制一套大型软件，先将软件分解成一个个单独的功能模块，每一个单独的功能模块都实现后，再将各功能模块综合成完整的一套大型软件。
3)归纳演绎法 归纳法是由个别到一般的思维方式。比如每个人终究都要死亡(个别)，则凡是人终究都要死亡(一般)。
演绎法即是由一般到个别的思维方式，用已知的去推测未知的，又称推理法、类推法。比如凡是人终究都要死亡(一般)，则某某是人，其终究也要死亡(个别)。比如将演绎法应用到药物设计中，可以对药物母体进行改造，从而得到与该药物母体药性相似的新药。
归纳法与演绎法是互为相反的思维过程，二者往往结合使用。
对于归纳法来说，又可体现在如下几种形式中，即求同法、求异法、共变法、剩余法。
◆求同法 根据事物发生的一致性提出假说。比如，某种药物对各种细菌具有抑制作用，则可以认为其是一种广谱抗菌药。
◆求异法 是求同法的相反，即根据事物的差异提出假说。比如在条件相同的情况下进行对照研究，然后根据对照研究结果的差异提出假说。如采用相同浓度的不同抗菌素对同一种细菌进行对照抑制试验，结果表明其中一种抗菌素的抑菌效率非常高，则可认为此种是高效抗菌素。
◆共变法 某一因素总是与该事物的某种现象伴随发生，从而认为二者有可能存在因果关系。比如人体发生了炎症总伴随着白细胞的增高，那么，如果白细胞增高了，说明人体内存在炎症。
◆剩余法 也即是排除法。将所有的可能因素逐一分析排除，则剩下无法排除的因素就可能是原因。比如医生对疾病的诊断，警察对案件的侦破。
1.3.5 假说的检验
假说虽然是建立在科学事实的基础上经过科学思维而提炼出来的，但毕竟是“假”说，故必须在科学研究实践中加以检验，去伪存真。假说的检验过程即真正的研究过程。(www.xing528.com)
对假说的检验是需要具备一定的条件的，比如研究条件、个人资质、以往的知识和经验、科学界中有关研究规范和检验规范等。没有这些，就无法对假说进行肯定或者否定的检验。
对假说的检验，应当注意如下原则。
(1)须尊重既得事实 当假说与研究检验结果发生矛盾时，如果对于所获得的研究结果不能够确信，则需要对假说进行修正，甚至摒弃。
如果不进行修正或者放弃，比如，研究的事实结果表明生物终究都要死亡的，如果老是抱着长生不老的幻想，可以想象其结果会是什么——不仅研制不出长生不老的药物和方法，反而可能会因为幻想得不到实现而出现心理问题造成郁疾而过早死亡!
(2)慎重对待检验结果 如果假说被这次检验通过了，要检验假说成立的条件和适用范围。因此，虽检验通过了，仍然需要不断地检验、修正和完善。因为人们不可能通过有限的实验结果，就能把自然现象完全揭示出来;也不可能通过有限的实验条件和结果，就能把假说的适用条件和范围都包括到，因此需要不断地深化完善。
如果假说检验未通过，要分析检验过程的可信度，再决定是再检验，或者是从其他角度检验，或者是要修正或放弃。
由此可见，假说的检验是一个逐步深化、健全、完善的过程，遵循实践→认识→再实践→再认识的规律。
1.3.6 科学界中重要的假说
通过以下3个科学界中的重要假说，以说明假说是怎么提出的，该如何去检验完善。
1.3.6.1 DNA双螺旋结构模型的提出
在19世纪，科学家们已经发现了核酸和组成核酸的几种核苷酸，到了20世纪40年代，已经证实了脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，NDA)是执行生物遗传功能分子。但DNA分子的结构是什么，以及为什么DNA能够执行生物遗传功能，对这两个问题，科学界还是不能圆满地解释清楚。
到了1953年，两位科学家(1962年的诺贝尔奖获奖者)华生(John B.Watson)和克里克(Francis Harry Compton Crick)，根据核苷酸的结构特点，核酸中4种碱基对的特殊比例关系，以及DNA的X射线衍射参数分析，再综合遗传信息的生物学特性方面的知识，经过卓越的科学思维，提出了DNA双螺旋结构模型。此模型能够很好地解释为什么DNA能够作为遗传物质。
1.3.6.2 抗恶性贫血因子的发现
“贫血”[5]是指单位容积血液内红细胞数和血红蛋白含量低于正常的临床参考值的病征。贫血临床表现为面色苍白，伴有头昏、乏力、心悸、气急等症状。造成贫血的原因有多种:缺铁、出血、溶血、造血功能障碍等。当科学家们发现了抗恶性贫血因子后，人类就可医治贫血了，而抗贫血因子的发现也是由一个重要的科学假说得到的。
历史上，在澳大利亚的一些地区曾经发生绵羊贫血，这些地区水草丰茂，各种营养成分及一般维生素都不缺乏，科学家们就推测可能是由于缺铁引起贫血的假说。
为了验证这一假说，就通过在饲料中添加或不加铁粉来试验，结果发现加了铁粉之后就不发生贫血了，因而科学家们当时就认为贫血是由于身体缺铁造成的!
但是，后来科学家们又添加铁制剂(硫酸亚铁)，结果出人意料，却不能预防贫血，因而缺铁引起贫血的假说又被否定了。
科学家们在原来缺铁假说的基础上，又进行修正:认为可能是由于缺乏铁粉中某些杂质所致。故而又通过添加不同微量元素的实验来验证，结果发现微量元素钴对贫血具有很好地预防作用，因而又认为是缺钴引起贫血。
但是，后来发现在饲料中添加钴元素对贫血有预防作用，而直接注射钴制剂却不能预防贫血，因而缺钴导致贫血的假说也不完全正确。
这样，科学家们又提出了生物肠道中的微生物利用钴制造抗贫血物质的假说，最后通过实验，发现大肠杆菌能利用钴来合成维生素B12。
通过建立在科学事实的基础上，经过科学家们的科学思维，提出了贫血原因的假说，然后又经过检验修正，最终得到了抗贫血因子维生素B12。
可见，要提出一个正确的假说，需要通过研究者们的科学思维及以往的科学事实和基础，不断地提出假说，不断地检验假说，不断地修正假说。开始提出的假说如果不正确也不用担心，它仍然有用，可以为随后的研究做准备。
可见，一个理论的形成需要经历反复提炼和反复验证的曲折过程，而不是一蹴而就的!
1.3.6.3 克隆技术
传统观点认为:高等动物繁衍后代属于有性生殖，即认为只有高等动物的生殖细胞才能发育成一个新的个体，其他细胞不能。而一项科学研究发现:对于两栖类动物如青蛙，用成年青蛙的角质细胞核移植到它们的卵细胞中，也能培育出存活的蝌蚪，但却没有发育成成年青蛙。
英国的胚胎学家伊恩·威尔马特(Ian Wilmut)等在上面的事实基础上，提出了这样的一个假说:在合适的条件下，一个能分化的细胞也有可能发育成为完整的新个体!
为验证此假说，他们利用成年绵羊的乳腺上皮细胞与绵羊的脱核卵细胞融合，结果于1996年7月5日成功地培育出了活的克隆绵羊“多利”(Dolly)。这一假说得到验证后，开创了高等动物克隆技术的新纪元。
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