自然辩证法ppt课件课件.ppt

1.恩格斯自然辩证法（单行本或马恩选集第3卷）2.科学技术史，清华大学出版社3.科学的历程，北京大学出版社4.科学技术方法论，天津出版社5.自然辩证法教材（任选）,本课程阅读书目,自然辩证法这门学科有助于理工类研究生打通学科壁垒，消除文理隔阂，拓展知识、开阔视野、陶冶人文、掌握方法、启迪思维，它让我们在一个宏观的层次上把握自然界和科技的整体图景，了解科技运作的机制和进步的规律，认识科技与社会的互动，并引发对宇宙、对科技、对社会、对人生、对人类命运的思考。,第一章 绪论,思考题：1.简述什么是自然辩证法。2.简述恩格斯自然辩证法一书的体系结构及主要内容。,一、什么是自然辩证法：19世纪70年代由恩格斯创立，Dialektics of Nature。目的：阐述辩证法的客观性。1.广义的自然辩证法：研究科学技术的社会功能特别是科学技术的生产力功能。2.自然辩证法是一个学科群：研究各门具体科学中出现的一系列哲学问题。3. 狭义的自然辩证法：（钱学森）自然观四大起源：天体的起源与演化、地球的起源与演化、生物的起源与演化、人类的起源与演化,钱学森,于光远,第一节 自然辩证法的研究对象、内容及学科性质,4.马克思主义的科学哲学（认为自然辩证法是马克思主义自然哲学） 西方哲学,人本主义,科学主义,存在主义：萨特尔存在与虚无,精神分析学派：弗洛伊德潜意识,科学哲学,（二者关系）,逻辑实证主义：卡尔纳普、爱因斯坦、海森堡证伪主义（批判理性主义）：波普尔 Popper历史主义：库恩 Kuhn,科学边界 旧范式 新范式 时间 危机与反常 科学革命,库恩的“范式”理论,前（潜）科学,（注：转自台湾东吴大学陈瑞麟，略作修改）,5 公认的观点： 自然辩证法是马克思主义哲学的重要组成部分，是研究自然界和科学技术的本质及其发展规律的科学，是辩证唯物主义的自然观和科学技术观，又是人们认识和改造世界的科学研究方法论，还包括数学和其他各门具体学科中的重大哲学问题。 自然辩证法主要包括：自然观、科学技术观、科技研究方法论三部分内容；其中，两对矛盾：即人与自然、科学实践与科学认识之间的矛盾贯穿自然辩证法体系的始终。,爱因斯坦,卡尔纳普,波普,库恩,二、自然辩证法的研究对象：自然界、科学技术三、自然辩证法的研究内容：自然观、科技观、科技研究方法论四、自然辩证法的学科性质：实践哲学,哲学,自然科学,自然辩证法（桥梁、中介）,自然辩证法的学科地位与作用,图：自然辩证法创立者恩格斯,第二节 自然辩证法的创立与发展,一、自然辩证法前史自然哲学二、自然辩证法的创立1873年5月31日 恩格斯给马克思写了封信，以批判当时错误的哲学派别:新康德主义与庸俗唯物主义，错误的科学理论：热寂说第一阶段：18731876年，自然辩证法包括：论文10篇、札记169个、计划草案2个第二阶段：18781883年,背景,过程,全书由论文、札记、计划草案共181篇组成，以两对矛盾为主线，将其形成完整的体系，共6部分,资料：自然辩证法在中国的发展情况 教材与著作 自然辩证法在中国的传播和发展，是从恩格斯自然辩证法一书的翻译与出版开始的。 自1928年，陆续出版了其中的一些文章，1932年，由杜畏之译自然辩证法全书出版，由德、俄对照版译出，以后陆续从其它版本译出。较有代表性的是1958年于光远主持的新译本，人民出版社出版，80年代又进行了修订。 最近20年，有关自然辩证法的著作大量出版。作为教材，比较有代表性的有原国家教委主编的自然辩证法概论，1989年出版，使用了10年以上。2019年，教育部社科司推出了新版本。,学术组织 1936年，艾思奇等在上海发起成立了自然科学研究会，是我国第一个自然辩证法研究团体，以后陆续有一些组织成立。1981年，中国自然辩证法研究会在北京成立，于光远任首届理事长。,学术刊物 最初有一些报刊杂志，如新华时报，开辟了专栏。自然辩证法研究通讯1985年出版，是新中国第一个自然辩证法的专业学术刊物；自然辩证法研究1985年出版，研究会主办，邱亮辉主编；科学技术与辩证法，1984年出版，山西大学主办，张家治主编。,人才培养 1953年，北京大学最先招收自然辩证法专业研究生，2名导师为苏联专家，1956年于光远等6人任导师。于光远呼吁理工类专业开设此课程，后被定位必修课，一般在理工农医经管类研究生专业开设。现在，全国有数十个硕士点，十多个博士点，还有些专业招收此方向研究生。,第二章 古代自然观与方法论,思考题：1结合古代自然观的具体成就，简要说明古代自然观是朴素唯物主义与自发辩证法的统一。（简述）2试比较原子论与伊氏原子论的异同。（论述） 两种原子论相同相异相同相异在哪里3简述中国古代“八卦”“五行”学说中朴素唯物主义与自发辩证法的思想。4简述古代自然观的特性o5结合古代科技成果，论述古代方法论的巨大成就。,第一节 古代自然哲学与自然观,一、探讨世界本原元素论：,创始人；泰勒斯水是本原。“科学之祖”阿那克西曼德：“无限者”、“科学抽象论”阿那克西米尼：“气”是万物本原，量变质变,米利都学派,赫拉克里特,“火” 为万物本原、“活火说”、“一切皆变，一切皆流、无物常在”、“人不能两次踏进同一条河流”,八卦、五行学说,太极八卦图,五行相生相克,乾 坤 震 巺 坎 离 艮 兑,二、原子论,留基伯-德谟克里特：,左图：留基伯 右图：德谟克里特,1、原子和虚空。原子构成事物的本原，在虚空中不停运动。虚空虚无，虚空也是一种实存，是原子的存在场所。2、原子的特性：看不见摸不着的实物粒子；既不可产生也不可消灭；原子只有大小形状位置次序等数量特征的差异，本质相同。3、原子的运动导致事物的产生和灭亡，原子由于偶然的偏斜运动发生碰撞，聚合则事物形成；离散则事物消失。,伊壁鸠鲁的原子论与原子论是继承与发展的关系，相同点主要表现在伊氏对前人的继承，差异点是伊氏对前人的发展。要点：1.始原原子与结构原子。原子有结构，但不可分割。2.原子特性：看不见摸不到的实物粒子 既不可产生也不可消灭 原子有重量，正是由于重量的不同导致原子性质的不同。（的发展）3. 原子运动导致事物的产生与消亡，但其依据不同。伊氏运用吸引与排斥的矛盾，重力原因和其他力学原理揭示了事物碰撞聚合产生离散消亡，把偶然的偏斜纳入必然范畴之中。,伊壁鸠鲁：,卢克莱修：,功绩在于运用了原子论反对神学，揭示了自然现象。著物性论。,三、宇宙论平地说 鼓状宇宙模型 十天体 九重天 盖天说 浑天说 宣夜说,张衡,“浑天说”示意,“浑天如鸡子。天体圆如弹丸地如鸡子中黄孤居于天内天大而地小。天表里有水天之包地犹壳之裹黄。天地各乘气而立载水而浮”,四、古代自然观的特性古代自然观的三个组成部分：探讨世界本原问题的元素论，探讨物质结构问题的原子论，探讨天体运行规律的宇宙论（天体论）本质特性：是朴素唯物主义与自发辩证法的有机统一，用自然界自身存在的事物去解释其他事物和现象的产生与演化，与唯心宗教神学有本质区别。在反映自然界状况时，将事物和现象看成一个产生发展消亡的过程，从自然界本来面目出发进行客观反映，本原与状况实现了统一。例如“八卦”“五行”学说。前者用八种事物后者用五种事物揭示了万物与现象的根源。前者用阴阳交感，后者用相生相克揭示了事物形成、演化与消亡，具有丰富的朴素唯物主义和自发辩证法思想，实现了两者的统一。直观性：将世界本原归结为一种或几种具体物质形态，不懂得一般与特殊的关系。将物质形态等同于物质一般的概念。猜测性：用假设的幻想的联系代替现实关系，甚至用主观臆想填补事实空白。思辨性；（哲学最重要的特性之一）根据已有的事实和理论经过严谨的逻辑推理得出结论，但难以付诸现实实践的检验，甚至规避实践检验o,第二节 古代科技成果与方法论成就,一、数学成果与方法论成就人们在认识改造自然的过程中获得了知识、发明了技术、积累了经验，同时运用和完善了一系列方法，包括比较与分类、归纳与演绎、实验方法、解析方法。在古希腊时代，成就最丰富的还是数学方法。成果是暂时的，方法是永恒的,毕达哥拉斯学派：,运用比较和分类方法对数进行分类，如：完全数、友爱数,(Pythagoras,572 BC?497 BC?),毕达哥拉斯定理,苏格拉底：,创立“学园派”，发展了两种具体的演绎方法：佯谬法（悖论）、助产法,苏格拉底,苏格拉底之死,苏格拉底（Socraties,BC468-BC399）柏拉图的老师，未留下著述，其言论被柏拉图记叙，终生呆在雅典。后来柏拉图在雅典西北郊一个以英雄阿卡德米(Academy)的名字命名的学园，大门上写：“不懂数学者不得入内”。,苏格拉底发展了两种具体的演绎方法：助产法和佯谬法,（1）助产法：不直接给出答案，而通过引导，让提问者自己得出答案。苏格拉底遭人以“不敬神灵”的名义起诉，在法院门口向占卜者游叙弗伦请教“何为虔敬”，最终在助产法下让游叙弗伦不得不借故离开。（2）佯谬法（归谬法）：从某一前提出发，经过严谨的逻辑推理或者数学计算得出的结论与事实或公认的理论不符，从而驳倒假设的前提。,古代科学的最高成就。几何原本（出版于公元前300年），运用演绎推理方法建立科学体系。体系壮观、内容丰富、推理严谨、逻辑性强。,欧几里得几何学,左图：欧几里得(BC330-BC275) 右图：几何原本希腊文手抄本,阿基米德,阿基米德的成就： 将实验方法引入数学，运用实验解决了许多数学难题。,阿基米德,阿基米德墓碑上的图形,二力学成果与方法论成就 1. 杠杆原理： 2.浮力定律,阿基米德名言：给我一个支点，我可以撬起地球,阿基米德用实验方法证明浮力定律,三.其它方面成就,1.亚里士多德的科技成果与方法论成就,亚里士多德,Aristotle （BC384-BC321)，生于希腊北部斯塔吉拉，自幼父母双亡，后为柏拉图学生，是马其顿亚历山大的家庭教师（亚历山大当时为太子，即后来的亚历山大大帝），BC335年创立了吕克昂学园，其学派被称为“逍遥学派”（peripatetic).亚历山大去世后，雅典人反马其顿，亚里士多德受牵连离开雅典。亚氏是他自己所处时代最著名的哲学家和科学家。,我敬爱柏拉图，但我更爱真理亚里士多德,（1）四元素与四因说,地上的物体由水、火、气、土四元素组成，其运动是直线运动。地上的物体都有其天然处所，所有的物体都有其回到天然处所的趋势 天然运动 水、土本质重性，天然处所在下，有向下的天然运动。 气、火的本质轻性，天然处所在上，有向上的天然运动。 重性越重，下落越快，故重物比轻物下落得更快。 除天然运动外，还有受迫运动，如马拉车 物体有等级之分，重的比轻的高贵，天比地高贵，推动者比被推动者高贵，灵魂比身体高贵,四因说：事物变化的原因有四种：质料因、形式因、动力因、目的因例如铜雕像：铜 质料因原型 形式因雕刻活动 动力因美学价值 目的因,目的因又称终极因，最重要，自然界可以用目的因来解释：重物下落 回天然位置植物生长 接近太阳，吸收阳光动物觅食 消除饥饿人大笑 表达喜悦,（2）生物学成就,亚里士多德的生物学成就在其科学著作中最有价值。他以一个近代生物学家的姿态去观察、实验，观察习性，亲自解剖动物，搜集第一手资料，总结生物规律。著有动物志。摘抄书中几个观点如下：”凡是长毛的四足动物，都是胎生的”“长鳞的四足动物，都是卵生的“”凡属无腮而具有一喷水孔的鱼，全属胎生“亚氏还注意到遗传现象，比如他观察到一白人女子嫁给黑人，子女全是白色，孙代则有黑有白，等等。,狼,蜥蜴,海豚,（4）方法论成就提出了“三段论”式的演绎推理规则,亚里士多德著有方法论著作工具篇，提出了著名的“三段论”式演绎推理规则大前提：人是有理性的动物 大前提：一切S是P小前提：柏拉图是人 小前提：TS结 论：柏拉图是有理性的动物 结论：T是P,中国古代农学：五大农书：氾胜之书、齐民要术、陈敷农书、王祯农书、农政全书,徐光启（明）著农政全书,徐光启农政全书手稿,2.中国古代农业科技成就,第三章 辩证唯物主义自然观产生的必然性,思考题简述近代自然科学是如何向宗教神学发起挑战的（以天文学或医学为例）。浅析牛顿的“绝对时空观”简析形而上学自然观。试述能量守恒与转化定律的发现过程及其对辩证唯物主义自然观的产生所作出的重大贡献。结合19世纪自然科学六大发现论述辩证唯物主义自然观产生的必然性。,第一节 近代自然科学争取独立的伟大斗争,一时代背景：1资本主义生产方式最早在意大利兴起2航海探险和地理大发现（哥伦布，达.伽玛，麦哲伦）3文艺复兴运动与宗教改革,哥伦布,二天体运行论从天文学领域向宗教神学发起挑战：1哥白尼创立日心说：Comperhiens （1473-1543）1543年5月23日，天体运行论2日心说的内容：太阳是宇宙的中心，所有天体围绕太阳运行；地球在运动，并带着月亮及其轨道围绕太阳公转，365天6小时24分转一周。地球也自转，24小时转一周；月亮是地球的卫星，绕地球公转，平均周期28.5天；离太阳近的天体运行周期短，离太阳远的天体运行周期长。,哥白尼,托勒密地心说,3.日心说的意义：恩格斯高度评价了天体运行论，“哥白尼那本不朽的著作是向宗教神学发出的挑战书，是自然科学宣告独立的宣言书，日心说的影响远远超出了天文学的范围，公开勇敢的向宗教神学挑战，动摇了宗教统治的根基，解放了人们的思想，为新兴的资产阶级推翻封建专制制度起到了推动作用。”“将颠倒了近2000年的地日关系重新正立过来，把天文学建立在真正的科学基础之上，为其它科学冲破宗教神学的桎梏，摆脱自然哲学的束缚，纷纷独立，建立体系发挥了重大的作用。”4.日心说的传播与发展：布鲁诺宣传捍卫日心说：Bruno ，1584年，发表论无限性宇宙和诸世界（宇宙是无限的，没有中心，太阳只是太阳系的中心，宇宙是由众多像太阳系的星系组成）1600年2月17日遭火刑o伽利略宣传发展日心说：Galelie（1562-1642） ，1632年发表关于两大世界体系的对话,布鲁诺宣传日心说，被宗教法庭判处火刑，面对大火，毫无惧色，慷慨赴死，被称为“近代自然科学的第一个殉道者”,伽利略发明天文望远镜，发现了很多新的天体，被誉为“天空哥伦布”；伽利略还著有关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话，批判地心说，宣传日心说。,维萨里（比利时）Vesarlius，1543 人体构造论 盖仑 三液体说 脑脊液 静脉血 动脉血赛尔维特（西班牙）Servet，1543年发表基督教的复兴提出血液心肺小循环理论。当年遭火刑。哈维心血运动论,全身血液循环示意图,三.人体构造论从医学领域向宗教神学发起挑战,第二节 近代前期自然科学发展与形而上学自然观,一.方法论的突破1.实验科学的兴起,伽利略对实验科学和近代物理学的发展作出重要贡献，被称为“近代物理学之父”,伽利略斜面实验,1.提出了速度、加速度、匀速、匀加速等力学概念2.研究了自由落体、斜面下滑、平抛、斜抛等多种形式的机械运动3、提出了惯性原理4、发现了摆的等时性原理,培根：求同法、差异法、共变法穆勒：求同差异法、剩余法,场合 先行情况 被研究现象 ABC a ADE a AFG a A a,求同法（契合法）示意,2. 归纳方法重新振兴：,场合 先行情况 被研究现象 ABC a BC A a,场合 先行情况 被研究现象 A1BC a1 A2BC a2 A3BC a3 A a,求异法（差异法）,共变法,笛卡尔四法则：清晰明白法则；分解法则；秩序法则；完整性法则。,弗朗西斯.培根（Francis Bacon ，15611626，英国哲学家、科学家）,笛卡儿（ReneDescartes,15961650,法国数学家、哲学家),3. 演绎方法逐渐完善：, 天文学天体运行规律：第谷：天才的观察家 开普勒：行星运行三大定律：轨道定律、面积定律、和谐定律（调和定律）,第谷,开普勒,二.自然科学取得的主要成就：,牛顿“绝对时空观”时间：绝对的，真正的，数学的时间，总是自身流逝的，由于其本性与外界的任何事物无关，总是均匀不变的空间：绝对的空间，由于其本性与外界的任何事物无关，永远是相同的，不变的。一句话，时间，空间绝对不变。,艾萨克牛顿（Isaac Newton，1642.12.251727.3.20）英国伟大的物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家。他在1687年发表的论文自然哲学的数学原理中，对万有引力和三大运动定律进行了描述。同时在数学领域、光学领域都作出了杰出的贡献，是人类历史上最杰出的科学家之一，是物理学史上划时代的标志性人物，他完成了物理学的第一次大综合。,图：牛顿与他的著作自然哲学的数学原理,2. 力学：1687，牛顿自然哲学的数学原理（力学三定律、万有引力定律）,将时空提升到哲学高度来分析，体现了很高的哲学水平和能力但由于科学发展和哲学思维的局限，绝对时空观暴露了很多弊端，割裂了时间空间与物质运动之间的关系，不清楚时空是物质的存在形式。否认了时空表现形式的相对性，时间空间的表现形式随物质的存在及其形式的改变而改变，其表现形式存在多样性。否认时空的客观实在性，时间空间作为物质的存在形式是不以人的意志为转移的，牛顿硬性将绝对时空概念强加于不同物质形态和运动形式，使物质运动形式与它的时空概念相一致本末倒置。,对牛顿绝对时空观的评价,3. 数学：解析几何（笛卡尔，费马）；常量 变量（莱布尼茨发明函数）;微积分（解决瞬时运动、切线、曲线所围面积及长度、极值问题）；对数（简化复杂计算）4. 物理学：热、光、电、磁5. 化学：波义耳、拉瓦锡6. 生物学：物种分类:人为分类法：林奈自然分类法：布丰 自然发生说物种由来之争 预成说 渐成说,图：拉瓦锡（近代化学之父）与他的空气实验装置,1. 特性：机械性：用力学观点解释一切，甚至把人也比作机器。形而上学性：用孤立的静止的片面的观点观察问题分析问题解决问题。不彻底性：没有将唯物主义原则贯穿于社会历史领域，其历史观仍是唯心史观2.产生原因：科学原因：自然科学发展的整体水平不高，只有力学达到相对完善的程度，其它学科仍处在搜集整理材料的阶段，由此产生了“泛力学”的分析方法。方法局限：科学研究方法的局限，将完整的自然界人为的划分成了不同的领域，分门别类的加以研究，无视其它领域的进展及取得的成就，甚至排斥其它领域的成就，久而久之，形成了孤立、片面的思维方式。阶级原因：资产阶级已成为统治阶级，要论证资本主义制度的永恒性，需要寻找哲学依据，形而上学自然观正合乎其需要，得其青睐，从而产生了很大的影响。3.评价（贡献，弊端）,三形而上学自然观自然界绝对不变,第三节 伟大的发现为新自然观的产生奠定基础,一.第一次产业革命及其后果1内容：纺织技术的进步蒸汽机的改进（第一次工业革命的核心内容）机器制造标准化炼钢技术的改进,图：瓦特蒸汽机,图：新式纺纱机“珍妮机”,2、工业革命的影响充分显示了科技的威力，使统治阶级乐于扶持和资助科学的发展培养了大批人才，促进了高等教育的发展调整了科学、技术、生产三者之间的关系，使科学真正走到技术和生产的前面为科学技术的广泛运用展示了广阔的前景,科学、技术与生产之间的关系,工业革命前：,工业革命后：,现代：,科学,技术,生产,1.康德拉普拉斯星云假说：康德1735年宇宙发展史概论:以原始星云为基础，运用吸引与排斥的矛盾，力学与热力学的有关原理,解释了宇宙天体形成与演化，揭示了自然界的普遍联系和永恒发展，在形而上学自然观上打开了第一个缺口，为辨证唯物自然观的产生奠定了第一块基石。,康德,拉普拉斯,二.近代自然科学的六大发现及其对新自然观的形成所起的作用,2.维勒的有机化学成就：1828年，德国化学家维勒发表了论尿素的人工合成一书论述了用无机物通过控制反应条件可获得有机物尿素，对形而上学孤立片面的观念给予致命打击，揭示了有机界与无机界的内在联系。为新自然观的产生提供了重要根据。,维勒,实验室中制备的尿素,3. 赖尔的地质渐变论:1833年，赖尔发表地质学原理一书运用地球内力（火山、地震等）和外力（风霜雨雪、山川河流、湖泊海洋等），合理揭示了地质岩层的形成与演化，深刻揭示了普遍联系与变化发展的思想，为新自然观的产生增添新的基石。,火山爆发,河流侵蚀,19世纪40年代，十几位不同国籍、不同学科领域的科学家几乎同时提出该定律。德国医生迈尔从生理学角度提出了该定律;英国物理学家焦耳从电学、力学、热学角度提出该定律;德国霍尔姆赫兹从数学、生理学、化学等领域证明了该定律。还有其他国家的科学家也证明了该定律。,图：焦耳在做热功当量的实验,图：热功当量装置示意,过程,4. 能量守恒与转化定律:,恩格斯在前人工作的基础上，站在哲学高度运用辩证思维科学地概括得出能量守恒与转化定律。“能量的转化，它向我们表明了，首先，在无机界起作用的所谓力，即机械能及其补充，所谓的位能、热、放射（光和其它辐射）、电、磁、化学能都是普遍运动的表现形式，它们按照一定的度量关系，由一种形式转化为另一种，因此当一种形式的一定量消失必然有另一种形式的对应量代之出现。因此，整个自然界的运动都可归结为由一种形式向另一种形式的无限转化”。为人们认识和改造世界提供了科学的指导和理论依据。更深刻、全面地论证了物质世界是处于永恒的运动和普通联系之中，不仅揭示了事物的静态联系，进一步揭示了事物的动态联系。使世界永恒运动的哲学论断变为经验的自然科学事实，对形而上学自然观给予了致命的打击，为新自然观的产生奠定了最坚固的基石,恩格斯的总结和概括,意义,5. 细胞学说两位德国生物学家先后提出了植物细胞学说和适用于整个生物界的细胞学说，实现了生物界的统一，揭示了不同生物间的内在联系，对形而上学自然观再一次给予了重大打击o1839年，施莱登发表关于植物起源的资料，1840年，施旺发表关于动植物的结构与生长类似性的显微镜研究。说明细胞是一切生物构造的基础，一切生物是细胞生长发育的结果。,施莱登,施旺,图：动物细胞结构,6.达尔文的生物进化论,1831 环球科学考察，1859 物种起源提出以“自然选择为中心的生物进化论” 达尔文、华莱士、拉马克用进废退，获得性遗传 1自然选择（狭义）：种间斗争、种内斗争 自然选择 2人工选择（例：狼 狗，安康羊） 3性选择：温和式、激烈式,孔雀（温和式性选择的代表性物种）,流苏鹬（激烈式性选择的代表性物种）,达尔文运用生物界所固有的遗传与变异、同化与异化以及生物体与环境等矛盾，解释了生物由低级到高级、从简单到复杂、从无序到有序的进化过程，解决了当时哲学界、科学界、生物学界最复杂最困难的问题。列宁称赞：达尔文第一次把生物学建立在完全科学的基础之上，批判了物种神创论、偶然论、不变论的观点，为新自然观的产生提供了重要的依据（能量守恒与转化定律，生物进化论） 结语：面对如此之多的重大科学发现，恩格斯概括道：新自然观的基本语言已经完备了，一切僵硬的东西融化了，一切凝固的东西消散了，一切被当作是永恒不变的特殊的东西变成了转瞬即逝的东西，整个自然界被证明是在永恒的流动和无限的循环中发展着的。,图：鲸的演化,第四章 现代物理学革命与新自然观的发展,（注：本章列为选学内容）,一相对论 1.狭义相对论 原理：光速不变，同时性的相对性 结论：高速运动的物体沿运动方向缩短，空间形式与运动密切相关 高速运动的物体上的时钟运行变慢 物体运动速度极限是光速 物体处于静止状态，质量最小 哲学意义： 将空间与运动形式紧密联系，空间的形式随运动速度改变而改变 将时间与运动密切联系起来，时间的形式随运动速度改变而改变 时间、空间密不可分，紧密联系相互制约,2.广义相对论原理：1.等效原理 2.广义协变原理 同一过程在不同坐标系进行处理可保持 形式上一致性结论：1.重引力场时钟运行缓慢 2.光线通过重引力场发生弯曲 3.引力场使时空弯曲，引力场越强，“曲率”越大 检验 1.日全食的观察(光线弯曲) 2.引力红移 3.水星近日点的进动对时空观贡献：将物质与时空联系起来，时空的形式与物质分布直接相关，从更深层次上为时空是物质的存在方式提供了依据二.量子力学（略）,第五章 科学技术观概述,思考题：1.简述影响科学技术发展的社会因素；2.试述科学技术发展的内在动力；3.试述科学技术是第一生产力,人类进入20世纪，兴起了以相对论、量子力学、原子结构理论、分子生物学四大理论为标志的科学革命，40、50年代又兴起了以原子能技术、信息技术、宇航技术、生物技术四大技术群为标志的新技术革命，使全世界的面貌和人类生活日新月异。,第一节 影响科学技术发展的社会因素,一社会生产是科技的基础社会生产是科技产生和发展的主要源泉和动力最早的科学技术主要来源于社会生产社会生产不断为科技提出新课题，促进其发展,科技的不恰当使用使环境污染成为全球性课题,社会生产不断为科技提供新的物质手段社会实践是检验科技知识真理性的标准,日晷,水车（古代农业灌溉机械）,太空站,机器人,社会制度的影响统治阶级的意志和利益制约着科学技术的发展，主要表现在两各方面：科技成果符合统治阶级的利益就会得到统治阶级的资助和支持，从而促进科技的发展，反之则不然。科技政策对科技发展有重大的制约作用。良好的先进的科技政策能充分调动研究者的积极性、主动性和创造性，从而推动科技发展，反之则不然。,英国皇家科学院俯瞰,中国香山科学会议会徽,二.社会制度和军事战争的影响,.军事战争的影响：弊大于利主要表现在巨额投资刺激科技发展军事战争向科学技术提出急需解决的课题，促进科技发展能够带动相关科学的发展,图：原子弹爆炸,图：宇航员登上月球,.为研究者提供世界观和方法论的指导.对研究成果加以分析,图：科学哲学家（库恩：科学革命的结构，费耶阿本德反对方法）和物理学家（爱因斯坦爱因斯坦文集）的著作，充满哲思,三. 哲学的影响,第二节 科技发展的内在动力,一.新事实与旧理论的矛盾 在理论指导下的科技探索活动会出现新事实新现象用原有理论难以解释的情况，暴露出旧理论的不足和缺陷，需要根据新事实新现象补充完善原有理论或提出新理论取代旧理论，从而把科技研究推向前进。,图：比萨斜塔实验（是否做过有争议）否证了亚氏重物比轻物下落更快的理论,图：牛顿时空观解释不了光线弯曲现象，需要用相对论替代,1.产生原因：人们观察问题的立场观点方法不同，对同一事物会得出不同结论，可相互补充，相互订正。2.作用：活跃学术气氛，加速科学发展。特别有利于年轻学者脱颖而出，造就年轻人才促使人们放弃错误的观点，接受正确的观点相互学习取长补短，实现理论创新。,图：哥本哈根学派的科学家们,二.不同学派理论观点之间的争论,1.原因：世界的物质同一性 2. 途径与作用：基础学科间的交叉渗透使科学理论更加可靠、可信，以此为指导改造世界，能提高成功率。基础学科与应用学科间的交叉渗透有利于理论向现实的转化，形成现实生产力，从而有利于提高人们认识世界和改造世界的能力。交叉学科、横断学科（如系统科学）、综合学科的出现有利于科学整体突破全面发展。,物理,化学,生物,物理化学化学物理,生物物理学,图：学科交叉示意,三. 学科间的交叉渗透,继承与创新既包括继承前人的成果、经验和方法，也包括继承前人留下的难题，吸取前人经受挫折所留下的教训。创新是研究者的最高追求，创新也是分层次的。提出了前人没有提出的新定律新原理称为科学突破；取得的成果使所涉及的学科领域达到了完善的程度称为重大科学突破；取得的成就使整个科学领域发生重大飞跃或创建了一种普遍使用的新方法称为科学革命；取得的成就使整个人类的思想观念发生了巨大飞跃称为重大科学革命。,科学突破,重大科学突破,科学革命,重大科学革命,四. 继承与创新,专家学者达成共识，科学技术即是生产力，并可用下列公式表示：生产力=劳动者科技+（生产工具+劳动对象）*科技+管理,马克思：科学技术是生产力,邓小平：科学技术是第一生产力,第三节 科学技术是第一生产力,1.通过教育的途径使先进的科学技术为劳动者所掌握，提高劳动者素质，保障劳动者健康，在生产中转化为直接生产力。2. 通过技术革新或发明将先进的科学技术物化到生产工具中，研制出新的机器设备用于生产，大幅度提高劳动生产率，转化为直接生产力。3. 通过新工艺新发明不断扩大劳动对象的范围，深化层次，合理节约使用原有资源，不断开发新资源，增加生产力的物质内涵，转化为直接生产力。4. 管理科学越来越成为生产力的重要因素，有利于协调生产力诸要素之间的关系，降低内耗，使生产力的构成要素最大限度发挥各自功能。5. 未来社会科学技术将发挥更大作用。,科学技术转化为生产力的途径,科学技术对于经济发展而言是生产力，对于社会发展而言是推动力，对于政治而言是影响力，对于军事而言是威慑力。综合国力如何，关键在于科学技术。,图：中国首位“太空人”杨利伟走出舱门,图：中国月球探测卫星“嫦娥一号”雄姿,第六章 科研选题,欧洲核子研究中心大型强子对撞机,思考题：结合所从事的专业论述科研选题所必须遵循的有关原则,来源：news./20190920/n259656570.shtml,一.什么是科研课题指经过比较、选择加以确定的，用精确的科学术语表达的一个或一组问题。二.选题的作用1.科研选题是科技研究的真正开端，制约着研究的总方向，规定了研究的总任务。2. 有利于引导研究者合理调整自己的知识结构，与研究的需要保持一致。3.科研课题 在一定程度上决定了研究方法和途径。,第一节科研课题及选题的作用,一.需要性原则目的1.含义：体现了选题的目的，包括社会需要和科技自身发展需要两个方面。要选择国民经济发展过程中急需解决的关键性课题以及科技发展过程中矛盾尖锐焦点突出领域中的课题。2.如何贯彻:选题应看是否有其社会价值、经济价值、学术价值以及价值的大小，选择了经济价值、社会价值较大的课题会得到社会的公认和支持，选择了较大学术价值的课题，获得成果就能为多个科技领域的发展提供指导。长期需要与近期需要相结合，基础理论研究与应用技术研究统筹兼顾，有关科研力量的分配，应保持合理结构，人力、物力也应合理分配，比例适当。,第二节 科研选题应遵循的原则,1.含义:指选择前人没有解决或没有完全解决并可以获得预期成果的课题，既包括在科学领域获得新发现新见解新理论，也包括在技术领域获得新工艺新材料新产品新技术等。2.如何贯彻：到学科前沿阵地选择课题，以保证研究工作的高起点高水平，一旦获得成功就可实现超越。到矛盾尖锐、焦点突出的领域选择课题，此类课题学术价值突出，一旦获得成果就可为多个学科领域巩固基础、提供指导，应用广泛。到学科交叉区域或被人忽视的无人区域选择课题，此类课题难度较大，涉及学科广泛，获得成果能有效推进科技整体发展。,二. 创造性原则价值,1.含义：选题要以可靠的事实为依据或以正确的理论为指导。2. 如何贯彻：基础理论研究必须以丰富可靠的事实为依据以提高理论成果的可信程度。 技术、应用类选题必须以正确的理论为指导以避免研究的盲目性，少走弯路，加速研究进程。,图：违反能量守恒原理的“永动机”设计方案,三. 科学性原则根据,1. 含义：选题应从已经具备的主客观条件或经过努力可得的条件出发。2. 如何贯彻：主观条件：选题必须从已经具备的主观条件出发，包括：知识水平、知识结构（基础知识、专业知识、外语知识等）、研究能力（观察能力、实验能力、设计能力、创造/新能力、表达能力等）、个人特长、兴趣及其对所涉及的学科发展状况与趋势的把握等。客观条件： 应从已具备的客观条件出发，包括资料（文献资料、实物等）、设备、人力、资金、时间、相关学科进展，前期研究成果等。发挥优势，扬长克短，弥补不足，保证研究的顺利进行。,图：世界著名自然科学学术期刊：science、nature某期封面,四. 可行性原则(现实可能性问题) 条件,第七章 科技研究中的经验方法,思考题1.简述科学观察应遵循的原则。2.简述科学实验的重大作用。3.简述把握机遇要求研究者应具备的素质。,一.什么是科学观察1.含义：根据研究目的，对自然发生条件下的研究对象进行系统的考察、描述、记录的研究方法。2、分类,直接观察间接观察,定性观察定量观察,跟踪观察对比观察,方式,目的,时空特性,图：光学显微镜,说明：观察渗透理论！,第一节 科学观察,1.客观性原则：按照事物的本来面目加以反映，排除客观因素的干扰，特别是以假说为指导的观察，更要力戒先入为主。2. 全面性原则：多层次、多角度、全方位观察对象以保证获得材料的可靠性和完整性。3. 典型性原则：选择的对象要具有代表性，同时应注意时间地点条件的代表性,以达到事半功倍的效果。4. 辩证思考原则：对于观察结果的处理一定要注意其条件性、相对性、可变性，超出范围进行外推必须审慎，必须有严格的逻辑论证，还要有实践加以检验。,科学观察,客观,辨证思考,典型,全面,二. 科学观察应遵循的原则,图1,图2（示意图）,科学观察既是获取科学事实并以此为基础构建科学理论的手段，同时也是检验科学理论的重要手段，1919年5月29日对日全食(图1）的观察构成了对广义相对论的一个检验，1859年对水星近日点进动的观察（图2）则构成了对牛顿观点的一个否证。,第二节 科学实验,一.什么是科学实验含义：根据研究目的，自觉运用一定的物质手段，人为干预或控制研究对象，排除次要因素的干扰，突出主要因素的作用，在特殊条件下探索对象的本质及规律的研究方法。,科学实验与科学观察一样，也是获取研究对象信息、获取科学事实的一种方法，实质上是一种特殊条件下的科学观察。,图：科学史上的著名实验，赫兹电磁波实验与迈克尔逊-莫雷实验装置图,二、科学实验的作用,1.加速或者延缓事物的发展，使其本质和规律按照便于观察的方式暴露。2.简化、纯化研究对象，使其本质更为突出、充分的显示。3.揭示事物在极端条件（超高温、超低温、超高压、超高速、强腐蚀、失重、强磁场）下的特性和运动规律。4.模拟或者再现自然界中一次性的或者不易发生的现象或过程。5.比直接观察更能节省人力、物力，降低原材料的消耗。6.各种仪器的使用，为人们提供了更多的获得新发明新发现的机会。7.迅速验证或者否证某些假说，加速研究进程。,三、科学实验的发展趋势,规模扩大化；条件复杂化；设计精密化；操作自动化；实施最优化；种类多样化,四.科学实验所必须遵循的原则,1.客观性原则2.全面性原则3.典型性原则4.辨证思考原则5.可重复性原则6.创造性原则7.经济性原则,科学观察也必须遵循,最重要,图：卡文迪许用巧妙的设计测得万有引力常数G,第三节 科学观察、实验中的机遇,一.什么是机遇1.含义：指科学观察实验中出现的奇异现象，循此经历艰难探索最终导致重大发现（发明）的过程。,图：左图为青霉素的发现者弗莱明在做实验，右图为安全炸药发明人、诺贝尔科学奖设立者诺贝尔。他们都是因为抓住了实验中的机遇而做出了重大发现或发明。,2.为什么通过机遇可以导致发现或发明 这是偶然与必然的矛盾、科学研究方案的目的性计划性与科学研究实际结果不可预见性的矛盾、探索途径多样性与客观规律单一性的矛盾相互作用的结果。3.机遇的作用 突破传统知识的束缚，引发思维飞跃，不仅会导致新发现、新发明，甚至导致新学科的产生。,要把握科学观察、实验中的机遇，但也不要把科学研究的成功寄托于偶然性的因素,1.留心意外之事，对观察、实验中出现的反常现象给予高度的关注，做出合理的解释，决不轻易放过。2.必须要有充分知识准备，只有当奇异现象与头脑中已有的知识发生共振或共鸣时才能激发思维的火花，才有希望获得新发现，否则机遇只能是过眼烟云，转瞬即逝。3.要有锲而不舍的追求精神，对于反常现象要勇于运用逆向思维、反常思维进行处理，大胆提出新假说，才有希望获得成功。,法国著名微生物学家巴斯德（1822-1895）名言：机遇偏爱有准备的头脑,二.把握科学观察、实验中的机遇要求研究者具备的素质,第八章 科技研究中的理性方法,1.简述科学抽象应遵循的原则。2.简述假说如何发展成为理论。,第一节 科学抽象,一.什么是科学抽象 所谓科学抽象，是指根据研究目的，发挥思维的能动性，将与当前的研究关系不大的因素加以排除，抽出其中主要的因素，在比较纯粹的状态下，探索事物的本质和规律的研究方法。,汽车,飞机,轮船,小木块,质点,抽掉：颜色、形状、材料、体积、功能保留：质量,1.实践是科学抽象的基础。科学抽象的感性材料来源于实践，所遵循的抽象规则也是经实践反复检验加以确定的，科学抽象的结果也必须付