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裝備試驗科學方法論 版權信息
- ISBN：9787030732958
- 條形碼：9787030732958 ; 978-7-03-073295-8
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
裝備試驗科學方法論 內容簡介
本書的目的是強化數理科學試驗，力圖推動馬克思主義中國化在具體試驗領域的落地實踐，書中內容分析美軍裝備試驗鑒定的現狀，但不是其翻版，而是我國裝備試驗鑒定的思想理論和現實情況的有機結合。本書包括含裝備試驗設計的社會科學方法論、自然科學方法論、工程科學方法論，從基本思想、模型和方法，有名的試驗案例，大師級的人物等多角度、全方位論述裝備試驗科學方法，其中也有我國實際工作相關規律性方法論的總結。
裝備試驗科學方法論 目錄
目錄
序
前言
第1章 裝備試驗 1
1.1 實驗與試驗 2
1.1.1 科學實驗的歷史 2
1.1.2 實驗與試驗的區別 7
1.2 裝備試驗的概念與內涵 7
1.2.1 裝備試驗的定義與特點 7
1.2.2 從作戰看裝備試驗 8
1.2.3 裝備試驗鑒定的內涵 10
1.2.4 體系試驗 12
1.2.5 小結 13
1.3 美軍裝備試驗的發展與啟示 13
1.3.1 美軍裝備試驗發展歷程 14
1.3.2 美軍裝備試驗的領導機構 16
1.3.3 美軍裝備試驗的組織 20
1.3.4 美軍裝備試驗的未來發展動態 24
1.3.5 小結 26
1.4 裝備試驗的要素與組織.26
1.4.1 研制、試驗、作戰與環境 26
1.4.2 裝備試驗流程 28
1.5 現代局部戰爭對裝備試驗的啟示 30
1.5.1 幾場典型的現代局部戰爭 30
1.5.2 對裝備試驗的啟示 33
思考題 34
參考文獻 34
第2章 裝備試驗的社會科學方法 37
2.1 底線思維方法 37
2.1.1 底線思維的本質特性和實踐方法 37
2.1.2 底線思維方法的案例 40
2.1.3 小結 41
2.2 系統思維方法 41
2.2.1 系統思維方法的基本內容和特點 41
2.2.2 系統思維方法的案例 46
2.2.3 小結 47
2.3 *大風險*小化 48
2.3.1 風險管理的內容和程序 48
2.3.2 *大風險*小化的案例 49
2.3.3 小結 50
2.4 抓大放小 50
2.4.1 矛盾的主要方面和次要方面 50
2.4.2 抓大放小的案例 52
2.4.3 小結 53
2.5 錢學森綜合集成研討廳 53
2.5.1 開放的復雜巨系統及其研究方法 53
2.5.2 綜合集成研討廳的案例 56
2.5.3 小結 58
2.6 WSR方法58
2.6.1 WSR系統方法論的提出 59
2.6.2 WSR系統方法論的內容及步驟 60
2.6.3 武器裝備試驗鑒定中WSR工作過程 62
2.6.4 小結 64
2.7 幸存者偏差 64
2.7.1 幸存者偏差的基本內容 65
2.7.2 幸存者偏差的案例 65
2.7.3 小結 68
思考題 68
參考文獻 69
第3章 裝備試驗的自然科學方法 73
3.1 引言 73
3.1.1 所有的判斷都是統計學 73
3.1.2 從豌豆到遺傳學定律 75
3.1.3 小結 78
3.2 貝葉斯方法 79
3.2.1 貝葉斯方法概述 79
3.2.2 貝葉斯定理的提出 80
3.2.3 貝葉斯定理概述 81
3.2.4 驗前信息在導彈試驗中的應用 82
3.2.5 貝葉斯統計推斷方法的應用 85
3.2.6 “頻貝”之爭 89
3.2.7 小結 90
3.3 試驗設計 90
3.3.1 費希爾生平 90
3.3.2 費希爾試驗設計三大原則 92
3.3.3 三大原則之間的關系 93
3.3.4 女士品茶 94
3.3.5 小結 95
3.4 常微分方程與飛行力學.96
3.4.1 常微分方程發展歷程 96
3.4.2 常微分方程定義 97
3.4.3 用常微分方程的通解表示待估函數 99
3.4.4 常微分方程的應用——放射性廢物的處理問題 102
3.4.5 常微分方程組的應用——人造衛星的軌道方程 104
3.4.6 小結 108
3.5 回歸分析方法 108
3.5.1 回歸分析概述 108
3.5.2 線性回歸 109
3.5.3 非線性回歸 111
3.5.4 斷點回歸及其在疫苗保護效果評價中的應用 112
3.5.5 小結 115
3.6 序貫方法 116
3.6.1 瓦爾德生平 116
3.6.2 序貫分析方法 116
3.6.3 序貫概率比檢驗在導彈試驗中的應用 117
3.6.4 貝葉斯序貫檢驗法及其在落點精度鑒定中的應用 119
3.6.5 序貫決策理論 125
3.6.6 小結 126
3.7 節省參數建模 126
3.7.1 數學模型 126
3.7.2 模型的簡化 127
3.7.3 彈道參數估計模型 128
3.8 假設檢驗 131
3.8.1 Pearson簡介 131
3.8.2 t檢驗 132
3.8.3 F檢驗 133
3.8.4 兩類錯誤 134
3.8.5 小結 135
3.9 偏微分方程定性理論 135
3.9.1 偏微分方程發展歷程 135
3.9.2 偏微分方程定義 136
3.9.3 定解方程及其適定性 137
3.9.4 三類線性偏微分方程及分類 139
3.9.5 求解方法與解的性質比較 145
3.9.6 蝴蝶效應 148
3.9.7 小結 149
3.10 Navier-Stokes方程 149
3.10.1 NS方程起源 150
3.10.2 歐拉方程與NS方程 151
3.10.3 NS方程的空氣動力學應用 152
3.10.4 小結 154
3.11 麥克斯韋方程 154
3.11.1 麥克斯韋方程起源 154
3.11.2 麥克斯韋方程組與計算電磁學 155
3.12 馮諾依曼對策矩陣 159
3.12.1 馮諾依曼簡介 159
3.12.2 “分蛋糕”與極小極大原理 159
3.12.3 田忌賽馬與對策矩陣 161
3.12.4 博弈要素 162
3.12.5 博弈與信息、囚徒困境 165
3.12.6 小結 167
3.13 納什均衡 167
3.13.1 約翰納什簡介 167
3.13.2 納什均衡發展歷史 167
3.13.3 納什均衡的存在性證明 168
3.14 蒙特卡羅方法 170
3.14.1 蒲豐投針問題 170
3.14.2 蒙特卡羅方法及應用 172
3.14.3 小結 175
3.15 復雜自適應系統方法 176
3.15.1 復雜性系統 176
3.15.2 復雜自適應系統 176
3.15.3 復雜自適應系統在戰爭中的應用 178
3.15.4 小結 183
思考題 183
參考文獻 184
第4章 裝備試驗的工程科學方法 188
4.1 引言 188
4.2 V模型圖 189
4.2.1 V模型圖的概念 189
4.2.2 裝備體系試驗的V模型 192
4.2.3 突擊破壞者項目中V模型圖的應用 193
4.2.4 小結 195
4.3 Hall圖 195
4.3.1 Hall三維結構 195
4.3.2 三維結構的闡釋 196
4.3.3 空戰進化項目的Hall圖解讀 199
4.3.4 小結 201
4.4 控制工程方法 201
4.4.1 控制論的提出 201
4.4.2 反饋控制理論 202
4.4.3 小結 204
4.5 仿真工程方法 204
4.5.1 相似原理及模型 204
4.5.2 實況–虛擬–構造仿真技術和數字工程 207
4.5.3 小結 209
4.6 網絡工程方法 209
4.6.1 互聯網及其特點 209
4.6.2 利用Mesh網克服空間作戰的脆弱性 211
4.6.3 小結 213
4.7 通信工程方法 214
4.7.1 香農信息論及采樣定理 214
4.7.2 裝備與試驗的互信息 215
4.7.3 5G通信技術的試驗 217
4.7.4 小結 219
4.8 大系統結構分析方法219
4.8.1 大系統基本概念 219
4.8.2 大系統結構和控制 220
4.8.3 美天基導彈預警系統 222
4.8.4 小結 222
4.9 馮諾依曼體系結構方法 223
4.9.1 馮諾依曼體系結構 223
4.9.2 馮諾依曼體系結構應用 223
4.9.3 小結 226
4.10 體系工程方法 226
4.10.1 體系的概念、特征與分類 227
4.10.2 體系工程與系統工程的區別 228
4.10.3 診斷式體系試驗 229
4.10.4 小結 231
思考題 231
參考文獻 232
第5章 裝備試驗設計 234
5.1 引言 234
5.2 有趣的案例 234
5.2.1 機動車行駛證上的三個號碼 234
5.2.2 有文化的“三” 235
5.2.3 洗凈油瓶 236
5.2.4 三分球與導彈試驗的成功概率 236
5.2.5 衛星軌道方程的完善 237
5.2.6 豌豆改變世界 238
5.3 試驗統計方法 238
5.3.1 經典統計分布 238
5.3.2 貝葉斯方法與裝備子樣 239
5.3.3 Fisher試驗設計三原則 242
5.3.4 回歸分析 242
5.3.5 假設檢驗 243
5.4 試驗設計系統工程 244
5.4.1 社會科學方法 244
5.4.2 自然科學方法 247
5.4.3 工程科學方法 249
5.4.4 裝備研制試驗的難題研究 252
5.5 本章小結 259
思考題 259
參考文獻 260
序
前言
第1章 裝備試驗 1
1.1 實驗與試驗 2
1.1.1 科學實驗的歷史 2
1.1.2 實驗與試驗的區別 7
1.2 裝備試驗的概念與內涵 7
1.2.1 裝備試驗的定義與特點 7
1.2.2 從作戰看裝備試驗 8
1.2.3 裝備試驗鑒定的內涵 10
1.2.4 體系試驗 12
1.2.5 小結 13
1.3 美軍裝備試驗的發展與啟示 13
1.3.1 美軍裝備試驗發展歷程 14
1.3.2 美軍裝備試驗的領導機構 16
1.3.3 美軍裝備試驗的組織 20
1.3.4 美軍裝備試驗的未來發展動態 24
1.3.5 小結 26
1.4 裝備試驗的要素與組織.26
1.4.1 研制、試驗、作戰與環境 26
1.4.2 裝備試驗流程 28
1.5 現代局部戰爭對裝備試驗的啟示 30
1.5.1 幾場典型的現代局部戰爭 30
1.5.2 對裝備試驗的啟示 33
思考題 34
參考文獻 34
第2章 裝備試驗的社會科學方法 37
2.1 底線思維方法 37
2.1.1 底線思維的本質特性和實踐方法 37
2.1.2 底線思維方法的案例 40
2.1.3 小結 41
2.2 系統思維方法 41
2.2.1 系統思維方法的基本內容和特點 41
2.2.2 系統思維方法的案例 46
2.2.3 小結 47
2.3 *大風險*小化 48
2.3.1 風險管理的內容和程序 48
2.3.2 *大風險*小化的案例 49
2.3.3 小結 50
2.4 抓大放小 50
2.4.1 矛盾的主要方面和次要方面 50
2.4.2 抓大放小的案例 52
2.4.3 小結 53
2.5 錢學森綜合集成研討廳 53
2.5.1 開放的復雜巨系統及其研究方法 53
2.5.2 綜合集成研討廳的案例 56
2.5.3 小結 58
2.6 WSR方法58
2.6.1 WSR系統方法論的提出 59
2.6.2 WSR系統方法論的內容及步驟 60
2.6.3 武器裝備試驗鑒定中WSR工作過程 62
2.6.4 小結 64
2.7 幸存者偏差 64
2.7.1 幸存者偏差的基本內容 65
2.7.2 幸存者偏差的案例 65
2.7.3 小結 68
思考題 68
參考文獻 69
第3章 裝備試驗的自然科學方法 73
3.1 引言 73
3.1.1 所有的判斷都是統計學 73
3.1.2 從豌豆到遺傳學定律 75
3.1.3 小結 78
3.2 貝葉斯方法 79
3.2.1 貝葉斯方法概述 79
3.2.2 貝葉斯定理的提出 80
3.2.3 貝葉斯定理概述 81
3.2.4 驗前信息在導彈試驗中的應用 82
3.2.5 貝葉斯統計推斷方法的應用 85
3.2.6 “頻貝”之爭 89
3.2.7 小結 90
3.3 試驗設計 90
3.3.1 費希爾生平 90
3.3.2 費希爾試驗設計三大原則 92
3.3.3 三大原則之間的關系 93
3.3.4 女士品茶 94
3.3.5 小結 95
3.4 常微分方程與飛行力學.96
3.4.1 常微分方程發展歷程 96
3.4.2 常微分方程定義 97
3.4.3 用常微分方程的通解表示待估函數 99
3.4.4 常微分方程的應用——放射性廢物的處理問題 102
3.4.5 常微分方程組的應用——人造衛星的軌道方程 104
3.4.6 小結 108
3.5 回歸分析方法 108
3.5.1 回歸分析概述 108
3.5.2 線性回歸 109
3.5.3 非線性回歸 111
3.5.4 斷點回歸及其在疫苗保護效果評價中的應用 112
3.5.5 小結 115
3.6 序貫方法 116
3.6.1 瓦爾德生平 116
3.6.2 序貫分析方法 116
3.6.3 序貫概率比檢驗在導彈試驗中的應用 117
3.6.4 貝葉斯序貫檢驗法及其在落點精度鑒定中的應用 119
3.6.5 序貫決策理論 125
3.6.6 小結 126
3.7 節省參數建模 126
3.7.1 數學模型 126
3.7.2 模型的簡化 127
3.7.3 彈道參數估計模型 128
3.8 假設檢驗 131
3.8.1 Pearson簡介 131
3.8.2 t檢驗 132
3.8.3 F檢驗 133
3.8.4 兩類錯誤 134
3.8.5 小結 135
3.9 偏微分方程定性理論 135
3.9.1 偏微分方程發展歷程 135
3.9.2 偏微分方程定義 136
3.9.3 定解方程及其適定性 137
3.9.4 三類線性偏微分方程及分類 139
3.9.5 求解方法與解的性質比較 145
3.9.6 蝴蝶效應 148
3.9.7 小結 149
3.10 Navier-Stokes方程 149
3.10.1 NS方程起源 150
3.10.2 歐拉方程與NS方程 151
3.10.3 NS方程的空氣動力學應用 152
3.10.4 小結 154
3.11 麥克斯韋方程 154
3.11.1 麥克斯韋方程起源 154
3.11.2 麥克斯韋方程組與計算電磁學 155
3.12 馮諾依曼對策矩陣 159
3.12.1 馮諾依曼簡介 159
3.12.2 “分蛋糕”與極小極大原理 159
3.12.3 田忌賽馬與對策矩陣 161
3.12.4 博弈要素 162
3.12.5 博弈與信息、囚徒困境 165
3.12.6 小結 167
3.13 納什均衡 167
3.13.1 約翰納什簡介 167
3.13.2 納什均衡發展歷史 167
3.13.3 納什均衡的存在性證明 168
3.14 蒙特卡羅方法 170
3.14.1 蒲豐投針問題 170
3.14.2 蒙特卡羅方法及應用 172
3.14.3 小結 175
3.15 復雜自適應系統方法 176
3.15.1 復雜性系統 176
3.15.2 復雜自適應系統 176
3.15.3 復雜自適應系統在戰爭中的應用 178
3.15.4 小結 183
思考題 183
參考文獻 184
第4章 裝備試驗的工程科學方法 188
4.1 引言 188
4.2 V模型圖 189
4.2.1 V模型圖的概念 189
4.2.2 裝備體系試驗的V模型 192
4.2.3 突擊破壞者項目中V模型圖的應用 193
4.2.4 小結 195
4.3 Hall圖 195
4.3.1 Hall三維結構 195
4.3.2 三維結構的闡釋 196
4.3.3 空戰進化項目的Hall圖解讀 199
4.3.4 小結 201
4.4 控制工程方法 201
4.4.1 控制論的提出 201
4.4.2 反饋控制理論 202
4.4.3 小結 204
4.5 仿真工程方法 204
4.5.1 相似原理及模型 204
4.5.2 實況–虛擬–構造仿真技術和數字工程 207
4.5.3 小結 209
4.6 網絡工程方法 209
4.6.1 互聯網及其特點 209
4.6.2 利用Mesh網克服空間作戰的脆弱性 211
4.6.3 小結 213
4.7 通信工程方法 214
4.7.1 香農信息論及采樣定理 214
4.7.2 裝備與試驗的互信息 215
4.7.3 5G通信技術的試驗 217
4.7.4 小結 219
4.8 大系統結構分析方法219
4.8.1 大系統基本概念 219
4.8.2 大系統結構和控制 220
4.8.3 美天基導彈預警系統 222
4.8.4 小結 222
4.9 馮諾依曼體系結構方法 223
4.9.1 馮諾依曼體系結構 223
4.9.2 馮諾依曼體系結構應用 223
4.9.3 小結 226
4.10 體系工程方法 226
4.10.1 體系的概念、特征與分類 227
4.10.2 體系工程與系統工程的區別 228
4.10.3 診斷式體系試驗 229
4.10.4 小結 231
思考題 231
參考文獻 232
第5章 裝備試驗設計 234
5.1 引言 234
5.2 有趣的案例 234
5.2.1 機動車行駛證上的三個號碼 234
5.2.2 有文化的“三” 235
5.2.3 洗凈油瓶 236
5.2.4 三分球與導彈試驗的成功概率 236
5.2.5 衛星軌道方程的完善 237
5.2.6 豌豆改變世界 238
5.3 試驗統計方法 238
5.3.1 經典統計分布 238
5.3.2 貝葉斯方法與裝備子樣 239
5.3.3 Fisher試驗設計三原則 242
5.3.4 回歸分析 242
5.3.5 假設檢驗 243
5.4 試驗設計系統工程 244
5.4.1 社會科學方法 244
5.4.2 自然科學方法 247
5.4.3 工程科學方法 249
5.4.4 裝備研制試驗的難題研究 252
5.5 本章小結 259
思考題 259
參考文獻 260
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裝備試驗科學方法論 節選
第1章裝備試驗 中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平指出，希望同志們深入貫徹新時代黨的強軍思想，深入貫徹新時代軍事戰略方針，加緊推進“十四五”規劃任務落實，加緊構建武器裝備現代化管理體系，全面開創武器裝備建設新局面，為實現建軍一百年奮斗目標作出積極貢獻（《人民日報》2021年10月27日01版）。 生產和試驗都是人類的社會活動，但它們與自然和社會有著不同的關系，前者主要是為了改造自然和社會，后者主要是認識自然和社會，特別是在已知某種事物的時候，為了了解它的性能或者結果而進行的操作。生產提供大量的、不容易被人注意其科學意義的材料；而試驗卻能夠以小得多的規模和少得多的次數，提供針對性強的材料。因此試驗在科學發現和技術發明中具有重要的作用[1]。 試驗要取得有意義的結果，需要科學的方法論。首先需要觀察，并對觀察到的現象提出有意義的問題，然后再提出假說來解釋現象，之后設計試驗來檢驗假說，核對從這些假說所作出的預測是否正確無誤。涉及比較復雜的對象，可能會融合許多獨立推出的假說在一起，相輔相成。通過嚴格檢驗的理論，又可以觸類旁通。 本章主要介紹裝備試驗的基本概念、重要特征以及發展方向等，包括實驗與試驗、裝備試驗的概念與內涵、美軍裝備試驗的發展與啟示、裝備試驗的要素與組織以及現代局部戰爭對裝備試驗的啟示等。 首先，從科學試驗的歷史演進出發，探究科學實驗活動的起源和發展脈絡，以及在科學實驗中*為重要的方法論——歸納和演繹，在此基礎上通過對實驗與試驗的辨析，增進對科學試驗的理解，然后從科學實驗方法論出發看科學試驗中所隱含的社會科學、自然科學以及工程科學方法及其背后的方法論意義。其次，通過對裝備試驗的概念與內涵的描述，分析了裝備試驗的定義與特點，以及其與作戰的關系，對裝備試驗的流程和內涵進行了詳細的介紹，并介紹了當前條件下裝備體系試驗的特征和挑戰；隨后，從美軍裝備試驗靶場的發展和裝備試驗管理體制的演進出發，探究了美軍裝備試驗體系的完善和發展歷程，結合對美軍裝備試驗的組織領導機構和美軍裝備試驗的內容與組織形式的詳細分析，對美軍裝備試驗的未來發展動態進行了分析；此外，總結和分析了裝備試驗的要素和組織流程，尤其是試驗、研制、作戰和環境之間的邏輯關系。*后，通過對幾場現代局部戰爭的分析，給出了戰爭對裝備試驗發展的啟示。 1.1實驗與試驗 1.1.1科學實驗的歷史 實驗活動是伴隨著人們對自然的探索而產生的，和人類的起源有著同樣久遠的歷史。在人類的認識史上，科學實驗曾經經歷了兩個基本的發展階段[2]。**階段，是在15世紀以前。從總體上說，那時科學實驗還沒有和生產活動相分離，并沒有成為一種獨立的社會實踐活動，而是被包含在生產活動之中的，是生產活動的一個環節。例如：在農業、手工制造業、冶金業等方面，人類為了改進生產，進行了不少實驗，但這些實驗多數被包含在生產過程之中，并沒有和生產相分離[2]。 在古代也曾經出現過一些獨立于生產活動之外的實驗活動，如阿基米德在實驗的基礎上對斜面、杠桿，滑輪省力的規律和浮力原理的研究，我國古代墨家對小孔成像實驗的研究等。托勒密所做的有關光的折射實驗，曾經達到了很高的水平，以至于有些科學史學家認為它們實際上已經是一些“近代型”的實驗。然而，這些只是一些十分個別的現象[2]。在某種意義上，在古代的個別科學部門，甚至已經產生了獨立于生產的，專為科學研究而進行的具有連續性和系統性的實驗與觀測活動，主要集中于天文學的觀測和煉金術的實驗研究活動[2]。但是，天文學觀測畢竟是觀測而并非實驗，而煉金術雖然進行了大量實驗，但還說不上是真正意義下的科學實驗，而是被籠罩在神秘主義的色彩之中[2]。大約在13世紀前后，在歐洲曾出現過一個短時期的自覺實驗的運動。這次運動中*杰出的代表人物就是英國的羅吉爾 培根（1214—1293），他非常重視并且自覺地強調實驗活動[2]。他說，真正的學者應當依靠實驗來弄懂自然科學、醫藥、煉金術和天上地下的一切事物，而且如果一個平常人或者老太婆或者村夫對于土壤有所了解，而他自己反而不懂得，就應當感到慚愧。羅吉爾 培根曾經明確地指出，實驗的本領勝過一切思辨的知識和方法，實驗科學是科學之王，因為“不依靠實驗就不能更深入地認識任何東西”。在羅吉爾 培根的《大著作》一書中就專門論述了實驗科學。這些實驗，都已經是在生產活動之外，為了探索自然界的目的，自覺地進行的實驗活動[2]。但是，由于當時生產和社會方面的歷史條件，這一次自覺的科學實驗運動并沒有能持續下去，接著而來的仍然是中世紀的漫長黑夜，直至文藝復興運動以前[2]。我國明末清初的著名科學家宋應星（1587—1666），在17世紀上半葉也曾提出自覺的實驗運動。他指責當時“妄想進身博官者”的空而論道的現象，指出當時討論“火藥火器”，雖“人人張目而道，著書以獻”，卻“未必盡由試驗”。他主張凡“未窮究試驗”者，均“尚有待云”。由于社會歷史條件的制約，宋應星的推進與實行并未能在我國開創出近代實驗自然科學的新時代。就世界范圍來說，在15世紀以前，近代自然科學的實驗傳統還沒有誕生，當時的科學實驗基本上還沒有和生產活動相分離[2]。 科學實驗發展的第二個歷史階段，是從十五六世紀開始的，一直延續到今天[2]。隨著資本主義生產方式的產生和發展，資產階級為了發展生產，需要自然科學；為了向深度和廣度探索自然，實驗研究的方法也就應運而生了，實驗研究成為近代自然科學的主要精神[2]。近代的實驗研究精神和方法，一方面是作為古代科學中直觀猜測方法的否定而問世的；另一方面，又是作為經院哲學思辨方法的對立物而產生的[2]。這一時期的初期*有影響力的代表是伽利略（1564—1642）和弗朗西斯 培根（1561—1626）[2]。伽利略在1588年就用自身的脈搏作為時間的度量單位，發現了單擺的周期與振幅無關，從而倡導用單擺作為事件的度量單位，為時間這個重要的物理量找到了客觀的、較為準確的度量依據；1590年他又以著名的自由落體實驗和斜面實驗為依據，發現了落體的加速度與物體的重量無關，定量地得出了自由落體定律以及慣性定律，進而在分析的基礎上發現投射體的運行路線是拋物線。隨后，英國哲學家弗朗西斯 培根在其《新工具》一書中對自然科學的實驗研究方法從歸納主義的觀點上作了系統的總結和提倡。弗朗西斯 培根在自然科學的方法論方面曾經做出了劃時代的研究成果，所以馬克思曾經把培根稱作“英國唯物主義和整個現代實驗科學的真正始祖”[3]。 科學實驗發展的這一歷史階段的主要標志就是科學實驗從生產實踐中脫離出來，作為自然科學的主要認識手段和方法而成為包含于自然科學研究活動之中的一種獨立的社會實踐活動，主要形成了以經驗歸納法和假說演繹法為代表的認識方法論[4-9]。 1.經驗歸納法 在科學方法論的理論中，長期以來存在一種流傳甚廣的觀念，即在科學中，理論只能在試驗觀測的基礎上通過歸納得到，并且理論的真假也只能在試驗觀測的基礎上通過歸納法來予以證明。基于實驗調查的原則，弗朗西斯 培根在其經典著作《新工具》中提出一種強調科學實驗以及實驗調查為指導的新邏輯方法——歸納法。培根批判了西方上千年來，獲取知識的演繹法的兩個致命缺陷，一個是知識無法擴展，演繹法的三段論只是把少量已知的知識進行了精細化的演化而已；另一個缺陷是，演繹法是建立在命題和概念之上的。概念是對現實事物的抽象，甚至是扭曲，所以基于命題和概念的推理并不可靠。 弗朗西斯 培根提出，人類*終的目的是利用和改造世界，而人類知識的目的就是認識世界，認識世界就是發現事物特定性質的形式，也就是事物的規律和結構。其中包括事物生成和變化的隱秘過程以及事物靜止不動時的隱秘結構。 要從知識中獲得一個真正而完美的原理，就是要找到另外一種與特定性質彼此轉化的性質，而且對某種更加普遍的性質加以限定。需要對事物內在形式及其生成變化過程的規律加以總結，才能從知識中總結出普遍的原理。培根區分了知識和原理，原理是更普遍的知識，是一種規律，也是一種對事物之間相互轉化關系的總結和概況。歸納法的關鍵在于從點狀的知識中，從事物的特性性質和性質之間的轉換過程中，通過觀察、歸納、總結出自然運行的原理和規律，而不是僅僅停留在對事物內在的靜態性質的了解上，這和亞里士多德的基于邏輯推理而獲得的知識是完全不一樣的。 關于事物的生成和變化的規律，主要有兩種：**種是單個事物內部的，把物體看成簡單性質的集合。或者說事物都是按照簡單的性質，按照一定的規律組合而成的。比如金子有黃色、重量、硬度、可延展、不易揮發等等性質。掌握了這些性質之間構成的規律，那么我們就可以做出黃金。第二種是復雜物體的生長或者產生過程。這個規律就要廣得多了，比如要研究黃金或者其他金屬是如何形成的，植物是如何生長的，動物是如何形成和發展的，以及消化過程，等等，總之包括所有自然事物生長和產生的過程的規律，這些知識應通過實驗、觀測和歸納總結獲得，如果無法直接觀測，就應該基于普遍的、初始的公理去研究。 總之，不管是隱秘過程還是隱秘結構的發現，都必須依賴于觀測和實驗，而不是純粹的抽象和推理。這種觀測和實驗是長時間的、反復多次的和廣泛的。在觀測和實驗基礎上，再進行歸納和總結，從一般的知識中總結提煉出普遍的規律或者說原理，這種方法就稱為“歸納法”。這個過程不僅涉及證明，也涉及證偽。所以，歸納法，不僅是基于事實和現象的歸納，也在于對各種現象的對比和反思。歸納法的特點是在尋求結論的過程中，不斷通過正例和反例進行分析，*終發現和確定事物的性質，發現事物的結構和規律。所以，歸納法的本質，其實是觀測和實驗，或者說基于實踐和事實的一種獲得知識的方法，這種獲得知識方法，我們也稱之為經驗主義。 培根把知識的產生劃分為兩個階段，**階段是從經驗中推斷和形成原理，這要用到歸納法；第二階段是在原理基礎上演繹，發展出新的實驗，由此循環往復，不斷獲得新的原理。**個過程會用到三種能力：感官、記憶和理性。感官負責收集感官材料，記憶負責把收集來的感官材料分門別類整理排序，理性或者理解力的作用，就是用歸納法來分析感官材料，*后形成原理或者說知識。 隨后，需要對經驗材料進行有效分析，就需要用到“自然表格法”，就是把收集來的信息，放入一個表的三欄或者三列。比如：熱的性質究竟是什么呢？熱的性質是怎么來的？在表格的**列里面，羅列出盡量多的正面的例子，比如光的照射、天然的泉水、加熱的液體等等，都能讓我們感受到熱。在表格的第二列里面，羅列出對應的反面的例子，比如太陽光照射可以感覺熱，但是月亮光、星星的光的照射，我們感覺不到熱，甚至在滿月的時候，我們感覺寒冷。以此類推，如果有的話，找出**列的反例。*后，在表格的第三列對比**列與第二列事例之間的關系，或者說發現其中的規律。比如對比這個表可以發現，所有堅固的物體，比如石頭、金屬、木頭等等都不能產生熱。對這些物體我們都感覺不到熱，但能感受到溫泉中的水的熱，這是由外在的原因導致的，而不是自身導致的。 這個方法看起來挺簡單。但實際上，弗朗西斯 培根提供的是一種自下而上的思維方式，從實踐中獲得新知識，既樸實又有用。這種方法對于今天的人來說，可能覺得太普通了，但是在當時，在一般人看來，人類一切的思想和物質，包括真理和道德判斷都來自上帝。要想打破人們的這種傳統思維模式，認為知識并非來自上帝，而可以從實踐和經驗中獲得，也就是承認：人才是知識的創造者，這種思想在當時剛剛結束黑暗中世紀的歐洲來說，是非常大膽的，是需要勇氣的。 馬克思說，弗朗西斯 培根是“英國唯物主義和整個現代實驗科學的真正始祖”。而實際上，如果說培根是西方唯物主義哲學的開創者和奠基人，那么馬克思主義哲學實際上就是唯物主義哲學發展的重大成果。“知識就是力量”“不管黑貓白貓，能抓住老鼠的就是好貓”“摸著石頭過河”“實踐出真知”“實踐是檢驗真理的唯一標準”，這些響亮的，耳熟能詳的口號，充滿了實踐哲學的味道，有強烈的實踐
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