（4）理论之间的矛盾
若干理论体系各自都获得了相应范围的实践检验，但是相互之间却针锋相对，产生了问题。这里有两种情形：一是在同一个领域内，常常存在多种理论或假说，它们各自都能程度不等地解释一些事实和现象，但是相互之间存在着尖锐的矛盾冲突。比如天文学中的日心说与地心说、太阳起源的漩涡说与俘获说；物理学中的原子论与反原子论、波动说与微粒说、热素说与热之唯动说、熵增与熵减；化学中的燃素说与氧化说、价键理论与分子轨道理论；生物学中的预成说与卵源论，特创论与自生论，机械论与活力论，摩尔根学说与米丘林学说；地质学中的渐变论与灾变论、水成说与火成说等。
第二种情形发生在不同领域的不同理论之间。这些不同领域的理论在它们各自范围内都能解释许多相关现象和事实，得到了各自领域的实践支持，但是从这些理论观点的本质来看，却是相互冲突相互矛盾的。
比如被大家广为提及的达尔文进化论与克劳修斯热力学第二定律之间的矛盾问题、麦克斯韦电动力学与牛顿力学的矛盾、光速不变与相对性原理导致的光速无限等。爱因斯坦在16岁的时候就曾经想象，如果自己以光的速度追随光会看到什么？从19世纪到20世纪初，物理学界一直被以太的观念统治着，但是经典物理学根本解决不了以太的存在问题，爱因斯坦在研究以太以及其他相关理论的过程中发现，电磁学方程在伽利略变换中不具有协变性，显示出电磁理论与经典物理学时空观相互冲突。
爱因斯坦再次进行16岁时的想象，得到了包含狭义相对论思想的悖论：
依据牛顿力学，以光速追随光线的人看到的将是停滞不前的电磁场，而依据电磁理论却认为，不可能存在停滞不前的电磁场。
（5）社会实践和社会生活中产生的问题，有一些可以上升为科学问题
这类问题一般比较笼统，距离能够进行实际科学操作有一定距离，但是这些问题又往往是具体科学问题的母体问题或说源头问题，经过一定程度的抽象或简化，常常可以成为实际的科学问题。工业生产、农业生产、健康卫生、战争军事、政治斗争、文化交流与冲突、日常生活等，都可能向科学家提出许多紧迫问题。例如二战中高射炮弹道问题与控制论的创立、中国十多亿人口的吃饭问题与高产杂交稻的产生、解决疑难杂症的问题与生物技术的发展等。
四、科研选题的基本原则
科研人员围绕某个需要获得的特定科学目标，寻找、辨别、选择和构成某个需要加以研究和解决科学问题的过程，就是科研选题。对于科研人员来说，很明显，并不是随便抓到一个问题就能研究的，只有根据社会需要和学科发展需要，在自己的专业范围内有目的、有组织地进行系统的问题分析，最后选定某个具体的科学问题，才有可能进行研究。
因此，科研选题是极其专业的活动，“课题的形成和选择，无论是作为外部的经济技术要求，抑或作为科学本身的要求，都是科研工作中最复杂的一个阶段。一般来说，提出课题比解决课题更困难。……所以，评价和选择课题，便成了研究战略的起点，要从一大堆课题中挑出带实质性的课题来，而不能把它们同非实质性课题混杂在一起。”
科研选题具有重要意义，它是整个科研活动的开始，选题的内容直接关系到科研活动的目标、方向、方法、途径，也决定着科研成果的水平和价值，以及科研成果对学科发展的意义和实践应用的价值。科研选题是整个科研活动中至关重要的前提环节，同时也最能体现科研人员的理论水平。
科研选题一般包括以下若干步骤：①实际考察和资料研究；②提出选题；③论证和评议选题，确定可行性；④确立选题。这几个选题步骤常常并不是完成一次就可以了，多数情形下需要反复若干来回。对于一般科研人员来说，在选题过程中，特别容易走向歧途的是轻视第一个步骤，即对文献资料和实践情况的充分调研。严格来说，如果科研选题所属的学科领域的全部文献资料没有被全部阅读和研判，那么，科研人员是没有资格从事这个领域的理论研究的。只有全面研读了相关文献资料后，才能知道前人的工作已经做到了什么程度，哪些问题已经解决，哪些观点已经被提出，哪些观点得到证实、哪些观点还没有得到证实，乃至前人走过了哪些弯路，犯过哪些错误，有过什么失败，有些什么教训，以及用过哪些方法，哪些方法适用，哪些方法不适用等。只有知道了这些，选题才不会重复，研究才不会犯同样的错误。另一方面，必须通过专业文献知识的详细分析，相互比较，概括提炼，乃至结合实践状况，选题才有可能产生。因此，科研选题必须首先遵循唯物主义方针，不能在对本学科一知半解的情况下贸然选题，否则不是前人做过的，就是充满大词的空问题，或者子虚乌有的假问题。
科研选题通常要遵循一些原则，否则选题将失去意义。
（1）科学性
科学性包括两个方面，首先是遵从公认的科学原理。一般而言，在没有出现一个明显的经验事实与公认的理论相矛盾的情形下，不能选择一个与公认的理论相矛盾的问题作为研究对象。从科学史的经验来看，那种发现了一个与公认理论明显相冲突的事实与现象的情形是可遇不可求的，往往是时代的机遇，而不是个人的选择。在没有相当程度确切证据的情况下，不应该把反驳公认理论作为选题。在实际科研活动中，这类选题教训常常发生，尤其是发生在一些年轻科研人员和非职业科研人员身上。比如批判相对论、证明永动机等。即使是推翻或者改变公认理论的选题，也有其科学性，比如遵循基本的逻辑规则、相关领域的其他公认理论等。不能想象，一个科研选题没有遵从任何一个公认的理论体系和理性规则而被研究下去。其次是依据确切可靠的经验事实。如同必须至少遵从一个科学理论一样，任何一个选题同时也必须遵从某个或某些事实。经验事实既是新的事实或新的理论的发生基地，也是它们的说明对象。当然，以上要求并没有排除选题的变化。随着选题研究的深入，科研人员往往会发现原先遵从的理论存在缺陷，或者已有事实并不是完整的，这时研究人员自然应该依据实际情况的改变而随时调整选题的内容或思路。
（2）创新性
科学研究的本质就是创新，或者创造新理论、新概念、新方法，或者发现新思路、新事实、新规律，只有能够实现这些创新目标之一或一些的选题才是科学选题，重复别人工作的所谓选题实际上只能称为浪费，对于学习者而言，则是科研练习。
（3）可行性
同科学性一样，可行性也是一个唯物主义要求，它要求的是选题研究能够开展下去的客观条件和主观能力。客观条件包括完成选题研究所需的设备、材料、经费、情报、文献资料以及科研团队等，主观条件包括研究人员的学术素质、研究能力、研究兴趣乃至毅力。
（4）价值性
科研选题必须具有价值，也即必须满足某种需求。选题需求包括社会需求和学科发展需求。任何一个选题都会包含这两个方面，但是不同选题有不同程度的表现。有些选题更多满足的是社会需求，另一些选题更多满足的是学科发展需求，而最多的则是那些同时满足了相当多社会需求和学科发展需求的选题。
这里特别需要指出的是，科学史上常常有很多科研选题看不出直接的社会需要，在其时代背景中看来几乎完全是知识本身的内在逻辑发展，比如理论数学问题。但是，从长远来看，即使看起来极其抽象，与现实需要和实践活动没有一点关系的纯粹逻辑问题，理论上最终也是可以运用在实践中的，只是这种实用性是隐藏的和间接的。如果考虑国家和民族的长远利益，那么，科研选题就必须充分照顾到这类基础理论的研究，对于那些表面看来与实践毫无关系的选题也要给予相当程度的倾斜，否则，一个国家或民族将在未来的竞争中失去优势，尤其是对于像中国这样的人口大国，必须开展大量基础理论研究，储备大量基础理论知识，为未来的技术开发提供用之不竭的源泉，打下坚实的基础。非欧几何的创立与应用是一个很好的例子。
基础理论研究的选题旨在发现研究对象的新事实和新规律，从而为未来利用规律创造条件的话，应用研究和开发研究方面的选题则是直接满足社会需求的选题。社会需求包括经济、政治、军事、文化、健康、环境、资源等方面的需要。应用研究选题的目标是从基础理论中推演出应用性技术，使之可以应用到经济社会中去，具体要求则是清晰地描绘出经济社会和生产活动的技术蓝图。开发研究的选题则是将技术蓝图直接转化为生产力，转化为生产活动中每个生产要素的一部分，最终产生实际效益。
从国家整体的要求出发，科研选题必须在基础研究、应用研究和开发研究三个方面具有一个合理的数量比例。对于基础研究，要有足够的耐心，不能急功近利；对于开发研究，则要短、平、快。总之，三方面要保持一个科学的平衡关系。
第三节 科学事实与科学观察、科学实验
科学事实是科学认识活动的初级成果，是科学认识从经验上升为理论的基本要素，也是对科学假说和科学理论评价的基本手段。科学事实与客观事实具有本质区别，获取科学事实需要通过观察与实验。
一、科学事实的内涵、特征与功能
1）科学事实内涵
“事实”这个概念通常在两种不同的含义上被人们使用。一种是日常所谓“客观事实”，指的是外在世界中客观存在的、并被人类观察到的现象、事件和过程。另一种是科学认识中使用的“经验事实”，指的是用某种科学语言描述被观察到的客观事实，从而得到的经验陈述或观察判断。
科学事实是经验事实，但并不是所有的经验事实或者观察陈述都是科学事实。科学事实是科学认识主体通过观察和实验获得的、被实践检验过的、被证明为正确反映了客观事实的真实描述或判断。科学事实一般分为两类。第一类事实，指对客体与仪器相互作用结果的描述，比如观测仪器上记录和显示的数字、图像等。这类经验事实是认识主体设置的认识条件与认识对象的本性相互作用的结果，因此，同一认识客体在不同仪器上的显示是不相同的。第二类事实，指对观察实验的结果的陈述和判断。这类经验事实是认识客体的特性、仪器设备的设置，以及认识主体描述事实过程所用的概念系统相互之间作用的结果。因此，同一事实在不同的概念系统中常常出现不同的描述。
2）科学事实的特点
①个别性。科学事实是单个事物的陈述，如“水分子由氢原子和氧原子构成”、“镭具有放射性”，在逻辑上以单称陈述形式出现。
②可重复性。客观事实没有对错之分，但是科学事实是对某种经验事实的陈述或判断，错误和扭曲往往是难免的，因此，保证科学事实的正确性就是科学认识活动中的十分重要的工作。客观事实经过人的观察后进入经验事实范围，所以，认识主体的各种因素都会影响到观察的客观性和真实性。为了保证科学事实的真理性，唯一有效的道路就是通过多次和反复的实践经验，在多次重复检验后，如果始终保持一致，科学工作者就会承认它的可靠性。因此，科学事实必须具有可重复性，经得起不同环境下的反复检验。
③相对独立性。科学事实被发现后，就具有相对独立性，不会因为理论的改变而改变。在现代成熟的科学活动中，深藏在现象背后的科学事实一般都是在某个理论和假说的指引下发现的，而这个理论或假说往往可能是具有致命缺陷的，甚至被推翻，但即便如此，被发现的事实依然是事实，不会依随发现它的理论或假说的推翻而失去存在性。恩格斯说：“在任何一门科学中，不正确的观念，如果抛开观察的错误不讲，归根到底都是对于正确事实的不正确的观念。事实终归是事实，尽管关于它的现有的观念是错误的。”
④理论渗透性。科学事实总是在某种科学理论或者假说的指引下，通过观察和实验获得的，因此，科学事实与科学理论和假说具有本质联系。科学事实虽然不会随着理论和假说的改变而轻易改变，但是一说到科学事实，就意味着是在某个理论和假说的框架下的事实。同时，在科学认识范围内，科学事实的可靠性也要依据某个科学理论来确定。
3）科学事实在科学认识中的作用
①科学事实是形成科学概念、科学定律，建立科学理论的基础。并不是每个新科学概念或新科学理论的建立，都直接源自科学事实，有许多新概念和新理论直接来自已有概念和理论的推论，但是，从整个理论的体系结构来看，科学事实最终还是新的科学概念和理论的基础。例如量子理论的建立依据的是经典物理学无法解释的黑体辐射、固体比热和光电效应等科学事实。
②科学事实是评价科学假说和科学理论的根本手段。任何假说和理论是否有效，都必须与科学事实相比较才能得到确证。科学事实也是反驳某个假说或理论的根本手段。
