你是一名领域专家，对现代自然科学的发展和方法论非常了解，请给出详细的解释
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## 现代自然科学的发展和方法论

自19世纪末20世纪初物理学革命以后，各门科学都有了突飞猛进的发展。方法论在科学知识中的比重日益提高，方法论对科学发展的作用也日益显著。这是和科学发展的时代特点密不可分的。具体表现在：①科学对自然和社会的研究越来越广泛、深入，使科学研究中直观性的程度减少，抽象化的程度提高，产生了逻辑思维方法高度发展的必要性。②科学的进一步分化和综合产生了一些新兴学科和边缘学科，促使科学研究的整体性和综合性增强，产生了系统理论等具有方法论意义的新学科。③现代科学发现了一系列原有科学理论体系不能解释和说明的新的事实，出现了一些佯谬，破坏了科学体系原有的原则和思维前后一贯的逻辑严密性，产生了现代科学范畴体系的许多根本性的变化，同时也促使逻辑方法向前发展。④科学研究课题的复杂性、综合性在日益加强，随之而来的科学研究手段日益复杂、精密，科学研究日益成为集体的、综合的事业。由此产生了科学研究课题的各个不同方面、不同层次的相互配合、相互协调的必要，从而也产生了协调科学研究不同方面和不同层次的方法论。科学发展的特点给哲学方法论提出了一系列需要解决的问题，例如：观察和实验的关系、科学事实和因果性解释的关系、归纳和演绎的关系、类推和概括的关系、假说和理论的关系、确定性和不确定性的关系、想象和科学发现的关系、系统和结构的关系、结构和功能的关系、系统和要素的关系、控制和信息的关系、规律和预测的关系，以及理论和实践的关系等等；科学的发展对方法论的形式也提出了一系列问题，例如科学语言的分析、科学理论的形式结构的分析、科学理论的形成发展和它们的逻辑有效性的条件等等。逻辑经验主义哲学十分重视对方法论形式方面的研究，而且作出了一些有益的贡献。但是，逻辑经验主义哲学否认关于世界观科学存在的必要性和可能性，把一切关于哲学世界观的问题统统斥之为“形而上学”的虚妄问题。逻辑经验主义者片面夸大方法论的形式方面，往往局限于对科学理论进行静态的逻辑分析，忽视和贬低经验的客观内容，抹杀科学知识发展中的革命变革问题。自20世纪20年代以来，大多数科学哲学家都把自己的纲领建立在“任何自然科学的知识内容都具有确定的逻辑结构，可以用一个形式命题系统来表示”这样一个设想的基础之上，这种形式化的方法和公理化的方法，在科学的发展中有一定的积极作用，但是如果忽略有关事物的客观本质和真实内容，把对事物的研究仅仅归结为关系的方法和追溯到某种设定的公理的方法则是错误的。20世纪50年代以来，西方科学哲学出现了一个新的发展趋势，主要表现在冲破了对科学理论的静态的逻辑分析，而把对方法论的研究同科学发展的历史联系了起来。如英国的K.R.波普尔、美国的T.S.库恩及之后的拉卡托斯和P.K.费耶阿本德等都试图从方法论的角度来说明科学理论的革命和发展。波普尔把科学的发展看成是一系列的证伪过程。他强调演绎，否定归纳，推崇证伪，贬低证实。他甚至说：“我们并不能认识，我们只能猜测。”库恩提出科学发展是通过常规科学和科学革命的交替发展来实现的。科学革命则是“范式”的取代。他认为，“新理论如果没有关于自然界的信念的破坏性的变化是很难兴起的”。他所说的“破坏性的变化”是一种非理性活动的产物。他否认科学革命变革中的继承性。拉卡托斯在吸收波普尔和库恩思想的长处，克服波普尔朴素证伪主义的基础上，提出只有在科学研究纲领的一定秩序的提出和实现的基础上才能发展科学。费耶阿本德则认为，一切方法论都有自己的限度。他通过对科学历史实例的分析，力图说明在某种理论统治下的科学是停滞不前的，并提出了推翻一个既定理论的方法，这就是“什么都行”，即科学家可以自由地尝试他所喜欢的任何一种程序。他们都批判逻辑经验主义把科学发展看作单纯知识积累过程的观点。但是，他们共同的特点都是片面夸大知识的相对性，而否认知识中的绝对的客观内容，从而走向怀疑论。哲学方法论是适用于一切具体科学的具有普遍意义的方法论。现代自然科学的发展不仅发展了各门具体科学自身的特殊的方法论，而且孕育产生了一些只是反映世界某个侧面但带有普遍意义的科学方法论，如数学方法。从历史上看，数学几乎同哲学一样古老，数学一开始就具有科学方法论的意义。虽然，数学最初仅仅在如天象、历法、土地测量、机械等少数几门科学中起着方法论的作用，但是，世界上一切事物都具有质和量两个方面，量又规定着质，质量互变规律是普遍的辩证规律。因此，数学及其方法应该普遍适用于任何一门科学。马克思认为，一门科学只有成功地运用数学时，才算达到真正完善的地步。现代科学的发展日益表明了这一点。数学方法已日益成为包括自然科学、社会科学、思维科学等一切科学部门不可缺少的方法。但是，数学方法仅仅涉及事物的量的侧面，因此仅靠数学的方法不能揭示事物的一切方面，达到对事物的全面的、完整的认识。同时数学方法的正确运用和数学方法本身的健康发展离不开正确的哲学方法论的指导，因而数学方法不能取代哲学方法论。在现代科学的发展中，除了数学方法得到普遍运用外，还出现了系统论、控制论、信息论等横断科学。它们对诸多科学部门都具有方法论的意义。其中，系统科学的方法论不仅涉及一般与个别、部分与整体、简单与复杂、原因与结果等传统的哲学范畴，而且还提出像系统、要素、层次、结构、功能等具有哲学意义的新范畴。但是，这些方法论所涉及的都只是世界的某一个侧面，它们像数学方法一样都是专门的科学方法论，不能代替唯物辩证法的唯一科学的哲学方法论的地位。这些专门科学方法论对唯物辩证法的丰富和发展有着积极的意义。