自然辩证法概论
大连理工大学人文社会科学学院
课 程 要 求
本门课程是全国理工农医管类硕士研究生必修的一
门马克思主义理论课
授课学时,32学时
考核方式：开卷（平时成绩 15分 +期末成绩 50分）
参考教材和参考资料,
1《自然辩证法概论新编》，陈昌曙主编，东北大学出版
社
2 公开出版的其它同类教材和相关教材
3《科学时报》、《科技日报》以及《自然辩证法研究》等
媒体、期刊对科学技术的相关报道
自然辩证法的概念
? 自然辩证法是马克思主义哲学的一个分支学科，
是人们借以认识自然界和改造自然界的辩证思维
方式，是关于自然界和科学技术发展的一般规律
以及人们认识自然和改造自然的一般方法的科学。
要点,
?认识自然改造自然界的辩证思维方式
?认识自然改造自然的一般方法
?关于自然界和科学技术发展的一般规律
自然辩证法的研究对象和内容
1,自然辩证法的研究对象,
◆ 自然界本体发展的一般规律, 即自然界的辩证法；
◆ 科学技术本身发展的一般规律, 即科学技术的辩证法；
◆ 人类认识自然, 改造自然的一般方法, 即科学技术创造的辩证法 。
2,自然辩证法的研究内容,
◆ 自然观, 即辩证唯物主义自然观, 是关于自然界的总图景和总观点；
◆ 方法论, 即科学技术研究的认识论和方法论 。
◆ 科学技术观，即关于科学技术的总看法，包括科学技术的发展规律，科
学技术与社会的互动关系等；
自然辩证法的学科性质
不属于各门具体学科,带有整体性和一般性。
不专门研究某种特定物质运动规律, 如物理,
化学, 生命运动规律 。 所研究的对象是带有整体性
和一般性的特征 。 例如, 研究自然界发展的一般规
律, 科学技术发展的一般规律和人类认识与改造自
然界的一般方法 。 显然, 它与各门具体学科之间的
关系, 是一般与特殊的关系 。
自然辩证法研究的是一般规律和一般方法,
它应属于哲学层次, 具有哲学性质 。 但是, 它所
研究的一般规律和一般方法又并非具有哲学的最
高度的普遍性 。 马克思主义哲学研究的是自然界,
人类社会和人类思维的最普遍的规律, 而自然辩
证法研究的是马克思主义哲学中的一个领域, 即
自然科学领域 。
自然辩证法与马克思主义哲学的关系是：前
者是辩证唯物主义普遍原理在自然领域中的具体
体现和在科技领域中的具体应用。
哲学门类下的一级学科：马克思主义哲学；中国哲学；西
方哲学；美学；逻辑学；宗教学；科学技术哲学（自然
辩证法）
哲学的一个分支学科
科学技术、自然辩证法与马克思主义哲
学三者的关系
抽象性和普适性
自然辩证法 桥梁和纽带
具体科学技术 基础性和具体性
马克思主义哲学
硕士 研究生 学习自然辩证法的意义
改善的知识结构。
培养和提高科学的理论思维能力和科学技
术实践能力。
提高贯彻执行科技政策的自觉性，使科研活
动更加有的放矢，有助于执行和修正政策、
评价技术后果等。
有助于增强哲学素养。
科学发展的历程
古希腊和古罗马是奴隶社会科学技术的高峰所在 。 学者的自
然知识通常与哲学观点交织在一起, 他们既是哲学家, 又是自然科学
家 。 自然科学没有从哲学中分化出来 。
古希腊数学成熟的最早, 天文学和力学也很发达 。
泰勒斯 （ 前 624— 前 547）,万物起源于水, 并复归于水 。
意义：他用自然事物来解释自然界, 驱逐了超自然的鬼神观念, 标志
着人类自然观的一次巨大进步；开创了唯物主义精神之追求的先河；
奠定了人类理论科学发展的基础 。
毕达格拉斯 （ 前 580-前 500）,万物皆数, 数是万物的本原 。 宇宙中
,数的和谐, 思想, 开创了西方自然科学定量研究的传统, 是最初的
唯心主义学派的代表 。
德谟克利特 （ 前 460-前 370）,提出原子论, 原子是最小不可分割的,
坚硬的, 不可入的, 永不停息的物质微粒, 原子的性质相同, 大小形
状多种多样 。
自然哲学阶段
欧几里德 （约前 330-前 275）：,几何原本》，把有关直线和圆的知识系
统化，形成了严密的演绎论证体系。 10个公设公理推出 467个命题。
阿波罗尼乌斯 （约前 262— 前 205）,《圆锥曲线,
亚里士多德 （前 384-前 322）,
古希腊自然哲学集大成者。提出以地球为中心的同心球模型。提出, 四
元素说, —— 火、气、土、水（月亮以下），人的基本感觉有四种：火 +
土 =干 土 +水 =冷 水 +气 =湿 气 +火 =热；月亮以上为圣洁元素, 以太,,以
太组成了各种天体，以太性质稳定，不会发生任何变化，天体也不会发生
任何变化。
著作涉及哲学、逻辑学、天文学、气象学、生物学、博物学、修辞学和
文学，建立了以, 三段论, 为中心的形式演绎体系。
亚里士多德
托勒密 （ 90— 168）,发展了该模型，引入数学方法，
建立, 地球中心说, 。
阿基米德 （前 287-前 212）：在静力学方面做出了奠
基性工作，提出杠杆原理、求物体重心的方法，浮
力定律，开创了物理学从猜测到实验、从定性到定
量的研究方法，被西方称为, 物理学之父, 。
? 恩培多克勒 （前 490-前 430）,心脏
是人体的中心，血液从心脏流出又流
进，皮肤可以呼吸。
? 希波克拉底, 用观察实验方法研究疾
病；提出, 希波克拉底宣言, 。被称
为, 医学之父, 。
? 阿纳克西曼德, 提出人是由鱼变来的
思想。
? 赫拉克利特, 提出万物流动的思想，
被列宁称为, 自然辩证法的奠基人, 。
,人不能两次踏进同一条河流, 。
希波克拉底
希波克拉底誓言
医神阿波罗、埃斯克雷彼斯及天地诸神作证，我 ——— 希波克
拉底发誓,
我愿以自身判断力所及，遵守这一誓约。凡教给我医术的人，
我应像尊敬自己的父母一样，尊敬他。作为终身尊重的对象及朋
友，授给我医术的恩师一旦发生危急情况，我一定接济他。把恩
师的儿女当成我希波克拉底的兄弟姐妹；如果恩师的儿女愿意从
医，我一定无条件地传授，更不收取任何费用。对于我所拥有的
医术，无论是能以口头表达的还是可书写的，都要传授给我的儿
女，传授给恩师的儿女和发誓遵守本誓言的学生；除此三种情况
外，不再传给别人。
我愿在我的判断力所及的范围内，尽我的能力，遵守为病人
谋利益的道德原则，并杜绝一切堕落及害人的行为。我不得将有
害的药品给予他人，也不指导他人服用有害药品，更不答应他人
使用有害药物的请求。
尤其不施行给妇女堕胎的手术。我志愿以纯洁与神圣的精神终
身行医。因我没有治疗结石病的专长，不宜承担此项手术，有
需要治疗的，我就将他介绍给治疗结石的专家。
无论到了什么地方，也无论需诊治的病人是男是女、是自由民
是奴婢，对他们我一视同仁，为他们谋幸福是我惟一的目的。
我要检点自己的行为举止，不做各种害人的劣行，尤其不做诱
奸女病人或病人眷属的缺德事。在治病过程中，凡我所见所闻，
不论与行医业务有否直接关系，凡我认为要保密的事项坚决不
予泄漏。
我遵守以上誓言，目的在于让医神阿波罗、埃斯克雷彼斯及
天地诸神赐给我生命与医术上的无上光荣；一旦我违背了自己
的誓言，请求天地诸神给我最严厉的惩罚！
特点
a)直观性：从某种有形的, 直观的东西
去寻求自然现象多样性的统一 。
b)辩证性：把自然界看成一幅由种种联
系和过程相互交织起来的画面 。
C） 思辩性：由猜测和想象去说明自然现
象 。
中世纪欧洲, 宗教神学居于主宰地位, 国王与教皇
流, 政教合一 。, 圣经, 被看作全部知识的来源 。 除了数
学, 医学略有发展外, 几乎无可以称道的科学成就 。
教皇宣扬：, 不学无术是真正虔诚的母亲,
基督教奥古斯汀说：, 在家里坐着的时候, 与其将注意力
被蜥蜴抓住苍蝇, 或者蜘蛛用网套住苍蝇这些小事吸引过
去, 莫如不要忘记赞美无所不能的创造出万物的神 。,
罗吉尔,培根 （ 1214-1294）,英国学者, 牛津大学僧侣,
懂多国语言, 从事炼金活动, 光学实验, 推崇实验, 反对
经院哲学把亚里士多德神圣化, 因此遭禁闭, 在教会牢狱
中 14年, 但是他的思想在 13,14影响不是很大 。
中国这一时期出现了学术上的百家争鸣的局面 。 宋代完成
了具有世界意义的三大发明 —— 指南针, 印刷术和火药 。
经院哲学（中世纪）（ 5-15世纪）
沈括, 主持制定奉元历, 写出了被称之为, 中国科
学史上的坐标, 的百科全书式的著作, 梦溪笔谈, 。
明清代,
宋应星, 18卷的, 天工开物,, 是世界上第一部有
关手工业和农业生产技术的百科全书 。
徐光启, 60卷, 农政全书,
李时珍, 52卷, 本草纲目,
11世纪开始有了大学, 如意大利的波伦亚大学, 萨
列诺大学, 法国的巴黎大学, 英国的牛津, 剑桥大
学 。
近代自然科学前期（ 15世纪下半叶 — 18世纪）
? 自然科学有了相对独立系统的发展 。 资本主义生产方式的出现和地理大
发现是近代自然科学产生的社会历史动因, 文艺复兴和宗教改革是近代
自然科学兴起的文化前提和思想基础 。
? 哥白尼 （ 1473-1543）, 波兰人, 从学习托勒密的地球中心说开始其天
文学研究, 临终时出版了, 天体运行论,, 将颠倒的日地关系重新颠倒
过来, 不仅超出了天文学学科范畴, 而且有冲破宗教神学和科学革命的
意义 。 该书于 1835年才被取消禁令 。
? 伽利略 （ 1564-1642）：意大利人,1632年出版《关于
托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，明确支持日心
说。发现落体定律，抛物体运动规律，惯性运动，运动
的合成、发明望远镜。推崇科学试验与数学相结合，被
称为近代自然科学之父。
? 开普勒 （ 1571-1630）,德国人。发现行星运动三定律：
行星运行的轨道是椭圆，太阳位于一个焦点上；在相等
的时间内，行星和太阳的连线所扫过的面积相等；太阳
系的行星周期平方与长轴立方之比为定值。
第谷,丹麦人 。 宫廷天文学家, 一生以观测天象著称,
目的是制定星表, 被誉为星学之王 。
牛顿 (1642-1727):英国人, 建立牛顿三定律：惯性定律, a=F/M,作
用力与反作用力关系 。 发现万有引力定律,F=G·Mm/R2,实现物理学
（ 科学史 ） 的第一次大综合 。 1687年出版, 自然哲学的数学原理,
塞尔维特 （ 1511-1553）：西班牙人，主张人的血液经过
肺部在两心室形成循环（小循环），他的见解为教会不
容被判死刑。
哈维 （ 1578-1657）：英国人，完成了血液在整个人体内
不断循环的理论（大循环）。该理论与日心说互相照应，
是近代科学中的耀眼明珠。
弗朗西斯 ·培根 （ 1561-1626）：英国人，知识就是力量，
推崇归纳和经验。, 新工具,
笛卡尔 （ 1596-1650）：法国哲学家、数学家。重视数学
和演绎。, 方法论,
霍布斯 （ 1588-1679）：认为惟有自然科学和数学才能促
进生活福利的增长
特点,
实证性, 以观察实验为基础, 以经验归纳和数学演
绎为主要方法, 分门别类 。
局限性,
a)形而上学性 。 用孤立的静止的观点看待自然 。
b)机械论 。 用力的概念和机械运动解释一切自
然现象 。 拉美利特认为, 人是机器, 。
c)对社会历史现象作唯心主义的解释 。 把社会
历史变迁的基础归结为, 人类理性,,, 目的
意志, 等因素 。
近代后期自然科学（ 18世纪后叶 -19世纪末）
天文学领域
星云假说,康德 -拉普拉斯假说 —— 太阳系是
由弥漫尘粒通过吸引和排斥逐步形成的 。 蕴
含自然界演化的观点 。
1755康德, 自然通史与天体论,
1796拉普拉斯, 宇宙体系论,
地质学领域,
地质演化说：灾变论 —— 居维叶 （ 法国 ）
渐变论 —— 赖尔 （ 1797-1875） (英国 ),地质学原理,
整个地球是自然力作用和演变的结果 。 对达尔文生
物进化论有很大影响 。
生物学领域,
细胞假说,德国植物学家施莱登 （ 1804-1881） 于
1838年发表, 关于论植物起源的资料,, 动物学家
施望 （ 1810-1882） 于 1839年发表, 关于动植物的
结构和生长的一致性的显微研究,, 指出动植物都
是由细胞组成, 按同样的规律形成和生长 。
生物进化论,拉马克 （ 1744-1829） （ 法国 ） ——
,动物学哲学, 用尽废退法则 。
? 达尔文 （ 1809-1882） （ 英国 ）
? —— 1859年发表, 物种起源,
化学领域,
道尔顿 （ 1766-1844） （ 英国 ） —— 科学原子论, 测定许多
元素的原子量
阿弗加德罗 （ 1776-1856） （ 意大利 ） —— 区分了原子和
分子
门捷列夫 （ 1834-1907） （ 俄国 ） —— 元素周期律
,应用黑格尔的量转化为质的规律, 完成了科学上的一个
勋业, （ 恩格斯 ）
维勒 （ 1800-1882） （ 德国 ） —— 1828年氰, 氰酸银, 氰
酸铝, 氨水, 氯化铵等无机物合成了尿素, 在无机界和
有机界之间架起了桥梁 。
物理学领域,
迈尔 （ 德国 ）, 焦耳 （ 英国 ） 等 —— 能量转化与
守恒定律
1786年, 伽伐尼发现电流
1820年, 丹麦人奥斯特发现电流的磁效应
1831年, 英国人法拉第提出电磁感应定律
1865年, 麦克斯韦电磁理论
,电磁学通论,, 物理学第
二次大综合, 他 14岁在英国
,爱丁堡皇家学会报, 发表
数学论文 。
电磁感应理论
引入位移电流概念,DE/DT
赫兹实验验证电磁波的存
在
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这一时期, 基于自然科学得成就, 在德国古典哲学中出现
了辩证思维的观点, 康德, 谢林用引力和斥力的对立统
一来说明自然界, 黑格尔在唯心主义体系中论证了辩证
法的一系列范畴 。
系统研究并建立自然辩证法主要是由恩格斯进行的, 1873
年恩格斯在致马克思的信中提出了一整套, 关于自然科
学的辩证思想,, 形成了, 自然辩证法, 的第一个提纲 。
1883年 3月 14日马克思逝世, 打乱写作计划, 1895年恩
格斯逝世, 守未能完成, 自然辩证法, 一书 。 1925年,
俄共马克思恩格斯研究院出版, 马克思恩格斯文库, 时,
把恩格斯关于自然科学哲学著作的部分手稿归类, 标题
即为, 自然辩证法, 。 20世纪 30年代传入中国 。
现代自然科学（ 20世纪初 —— ）
两朵乌云,
以太漂移, 1876年 -1879年间, 美国物理学家迈克
尔逊和莫雷进行了搜索以太风的实验 。 他们设想,
如果地球有相对于以太的运动而以太又是光的传
播介质, 那么光顺着以太的方向运动到一定距离
在沿逆着以太方向运动导原点的时间, 必然会大
于光垂直与以太运动方向往返同样距离的时间,
就好像游泳时顺流逆流各游相等距离的时间必然
大与等距离往返对岸的时间 。 多次实验并没有找
到以太风或地球相对于以太的相对运动 。
黑体辐射：黑体受高温而向外辐射 。
斯特凡, 黑体辐射的总能量与他的绝对温度的 4次方成正
比 。
维恩, 维恩公式在短波部分与实验结果符合 。
瑞利和金斯, 瑞利 -金斯公式在长波部分与实验吻合, 在
短波部分, 得出荒谬的结论,即当辐射的波长无限小时可
以获得无限大的能量, 后来被称为, 紫外灾难, 。
普朗克, 1900年通过内插法将维恩公式和瑞利 -金斯公式
结合, 提出能量子概念 。
,经典理论给了我这么多有用的东西, 因此必须以最大谨
慎对待它, 维护它 。,
三大发现,
? 电子的发现：英国汤姆生 1897年
? X射线：德国人伦琴研究阴极射线, 意外发现
放在距离放电管 2米远的铂氰化钡的屏上发出
了荧光 。
? 放射性现象：法国人贝克勒尔研究 X射线产生
的原因时, 1896年, 发现铀盐会自动发出具
有穿透力很强的射线 。
两大成就,
? 相对论,1905年狭义, 1936年广义
? 量子力学,
德布罗意 (法国 ） 薛定谔 （ 奥地利 ） --波动力学；
波恩 （ 德 ） --矩阵力学, 海森堡 （ 德 ）, 狄拉克 （ 英 ）,
泡利 （ 奥地利 ）
玻尔 （ 丹 ）,互补原理
狄拉克
洛伦兹：, 在今天, 人们提出了与昨天所
说的截然相反的主张 。 这样一来, 已经
没有真理的标准了, 也不知道科学是什
么了 。 我真后悔我未能在这些矛盾出现
前五年死去 。,
现代自然科学全面发展
?粒子世界中的发现：原子核, 正电子, μ 子, π
子, 中微子等 。 夸克悠禁 。
?地球物理和天体物理的进展：大陆漂移说, 地幔
对流说, 海底扩张说, 板块说；大爆炸宇宙说 。
?分子生物学建立,1953年沃森和克利克发现 DNA
分子双螺旋结构 。
?系统科学, 非线, 非线性科学和复杂性科学的兴
起,
?新技术革命的兴起,
沃森和克里克,
DNA双螺旋结构
分子生物的
大生命观
克隆技术与
生命设计
12生肖克隆一半
自 然 观
自然观：自然观是人们关于自然界以及人与自然
关系的总看法、总观点。
系统层次观 进化历史观 持续发展观
自然界的系统层次观
物质联系的系统方式
自然界的物质性主要回答存在着的, 是什么, 的问题；, 如何
存在, 由系统方式和运动形式来回答。
物质普遍联系的基本形式 —— 系统
何为系统
~贝塔朗菲,处于一定的相互关系中并与环境发生关系的各组
成部分（要素）的总体。
~钱学森,由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具
有特定功能的有机整体，且此系统本身又是它所从属更
大系统的组成部分。
~恩格斯,我们面对着的整个世界形成一个体系，即各种物体
相互联系的总体。
系统 是由相互联系、相互作用的元素（要素）
按照一定的结构组成的有特定功能的有机整
体 。
要点,
1） 任何系统必须有两个以上的要素构成。
2)系统诸要素之间、要素与系统整体之间的相互联
系、作用，形成了特定的结构。
3）要素彼此之间联系性成为一个统一的有机整体。
4）系统作为一个整体对环境表现出特定的功能。
结构,要素在系统内部恒定的分布和排列。
—— 空间结构：材料的晶体结构,DNA双螺旋结构、建筑物的力学
结构等
—— 时间结构：地球自转公转、潮汐、电谐振、生物钟、心脏的
脉动等
—— 时空结构：树木的年轮等
功能,系统与外界（环境）作用产生影响和效力的能力。
—— 静态功能,
—— 动态功能
功能以结构为基础，功能是结构的表现；功能对结构由
反作用，功能的发挥会损耗结构 。
系统功能性的表现：同构同功 ——
异构异功 ——
同构多功 ——
系统的基本特点
1 整体性
—— 加和性（量的加和，无新质）
—— 非加和性（新质）
黑格尔：, 一只手，如果从身体上割下来，按照名称虽仍然可叫做手，但按照实
质来说，已不是手了。,
2 层次性
指系统与环境中其他系统相互作用，构成较高一级系统，而本身则
成为较高一级系统的要素或子系统。
—— 按照质量和尺度的相对大小：渺观、微观（小于 10-15千克,10-6厘米）宏
观、宇观、胀观（比宇观大 1019个数量级，典型尺度为 1016亿光年）
—— 按系统的组织性和复杂性大小,
简单系统 （要素少、作用简单）
简单巨系统 （要素多、作用简单、在同一等级）
复杂巨系统,（要素多、同一等级的要素已经分成若干等级的子系统。例如
细 胞 -器官 -系统 -动物体）
特殊复杂巨系统,社会系统
系统层次之间的关系
—— 高层次系统包含低层次系统，两者是整体与部分之间的关
系。
—— 层次和系统复杂性有对应关系。层次越高，复杂性越大
（牛顿力学体系一个层次质点，热力学系统两个层次宏观
微观，生物体包含多个层次）
—— 层次的分化和子系统的中心化。（太阳）
—— 系统结合力与层次高地成反比。
3 有序性
指系统各部分在空间、时间上分布规则性、组织性和确定性。
4 动态性
系统的种类
? 孤立系统,系统与环境之间无物质、能量、
信息交换。
? 封闭系统,系统只与环境交换能量而不交
换物质。
? 开放系统,系统与环境交换物质、能量、
信息。
自然界的进化历史观
? 自然界演化的科学图景（看, 宇宙与人, ）
? 宇宙的起源
? 生命的起源
? 人类的起源
? 智力的起源
宇宙的起源
?宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及
弥漫物质的总称。
? 宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发
展中。
?《淮南子 ·原道训》注：, 四方上下曰宇，古
往今来曰宙，以喻天地。, 即宇宙是天地万
物的总称。
? 千百年来, 科学家们一直在探寻宇宙是什么时候, 如何
形成的 。 直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约 150亿
年前发生的一次大爆炸形成的 。
? 在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一
起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,后发生了大
爆炸 。
? 大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下
降,后来相继出现在宇宙中的所有星系, 恒星, 行星乃至
生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的 。 然
而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,,在所存
物质和能量聚集在一点上, 之前到底存在着什么东西？
, 大爆炸理论, 是伽莫夫于 1946年创建的 。
从宇宙大爆炸到人类诞生
从
宏
观
到
微
观
宇宙是由大约 150亿年前发生的一次大爆炸
形成的
宇宙的实际年龄为 137亿年
星系与恒星的形成
? 根据弥漫说的理论，恒星形成可分为两个阶段，开
始时先由极其稀薄的物质凝聚成星云并进一步收缩
成原恒星，然后原恒星才发展成为恒星。
? 右下图,宇宙边缘的恒星状球体
恒星世界,
从年青、炽热到死亡
新星和超新星
蟹状星云,1054年超新星爆炸遗迹
银河系的诞生
太阳系的形成
太阳、行星与地球
地球形成与地壳运动
?大陆漂移说
?海底扩张说
?板块构造说
可逆与不可逆
可逆与不可逆矢自然界演化过程中两种相互对应的状态。
可逆 —— 如果系统从某一状态变到另一状态后，能够在
回复到原来的状态，并且同时使系统的环境也回复
到原状的过程。
不可逆 —— 若系统及其环境一经变化后，不能回复，这
种过程就是不可逆。
可逆不可逆世纪反映了自然演化的状态对时间的关系，
直接涉及 时间箭头 问题。
时间之矢
人们关于时间的观念经历了几次重大的变革。
20世纪前，人们相信经典物理学的时间概念，时间与物质运动的性
质没有内在联系，时间仅仅是从外部描述运动的任何一个几何参
量，与参考系无关。时间是对称的，它没有方向，没有箭头，可
正可负，未来与过去等价。
20世纪初，相对论彻底否定了牛顿的绝对时空观。爱因斯坦指出，
时间和空间都是相对的，时间和空间并非与物质及其运动无关，
时间和空间随着物体运动速度的变化而变化，时间不再是系统演
化的外部因素，而是内部因素。但是爱因斯坦仍然认为时间时可
逆的，它没有方向，没有箭头。
20世纪 70年代，英国宇宙学家霍金试图统一引力理论和量子力学时，
引入了, 虚时间, 的概念，虚时间是时间乘以负一的平方根。时
间类似于一个空间维，而不仅仅是实时间。, 虚时间和空间的方
向是不能互相分辨的。一人能在虚时间中向前走，也能转身向后
走，这意味着在虚时间向前和向后的方向上不能有重要的不同。,
但是人们看到的时间，向前向后有很大不同，自然界中的实际发生的过程都是不 可逆的，有时间箭头。不可逆过程是无条件的、绝对的。
至少有以下几种时间之矢
热力学、统计物理学的时间之矢,熵增加的方向。
生物学的时间之矢,生物进化的时间方向。由低级向高级、由简单到复杂的进化图景。这是一个复杂性不断增加的不可逆过程，与热力学演化的时间箭头相反。
电磁学的时间之矢,以电磁振荡所产生的电磁波的传播方向来表征时间的单方向
性。实验表明，点源辐射球状电磁波只能向无限远传去，称为, 推迟波, 。
量子力学的时间之矢,原子的自发辐射的时间方向。原子内部，电子从高激发能
级自发跃迁到低能级，而不能自发从低能级跃迁到高能级，除非从外界吸收能 量，这是不可逆过程。
宇宙学的时间之矢,即自大爆炸起的宇宙不断膨胀的方向。反映宇宙起源与大爆炸的宇宙学是有时间方向性的。
美国天文学家累泽尔等人认为，以宇宙膨胀的的运动方向作为时间箭头应该是更 普遍的。
序、有序和无序
序 —— 时空结构的规则性，这种规则性既可以用来描述自然
系统的状态，也可以反映自然系统的演化过程。
有序 —— 意味着系统内部的某种组织性与确定性（要素的空
间排列的规则，变化过程明显的周期性，系统行为表现出
一定的关联性）
无序 —— 系统内部各组成要素之间混乱而无规则的组合及其
变化的无规则性。
任何系统都是有序与无序的不同程度的辩证统一。这种不同
程度，构成了系统的一定秩序，即有序度。
有序度的表示,
a)熵,在热力学系统中，系统的熵 S 与相对应的微观状态出现
的概率 W成正比。 S=KlnW K为波尔兹曼常数,W为系统状
态出现的概率，而混乱程度越高，出现的概率越大。因此，
熵越大，系统越无序，熵越小，系统结构越有序。
b)信息,信息论中，信息被看作是减少或消除不确定性的东西。
信息量越大，结构越有序，反之，越无序。
I= — logP I为信息量,P为概率
C)序参量,源于相变理论和协同学。序参量可以是可以测量
的物理量，也可以是抽象量。可以是标量和矢量。序参量
的存在表示系统所达到的有序化程度，随着控制参量趋于
临界值，序参量会突然出现迅速放大，标志系统已达到某
有序的时空结构和功能行为，系统一出于某种特定模式中。
自然界的演化方向：进化与退化
1865年德国物理学家克劳修斯将热力学第二定
律应用于宇宙演化，提出宇宙, 热寂论, —
— 退化
生物进化论 —— 进化
他组织、自组织、自组织的条件
他组织 —— 系统的空间结构、时间结构、功能结构是
在特定的外界干预的情况下获得的。
自组织 —— 系统自发的组织化、有序化和系统化的过
程。
自然界的系统演化，自然事物的结构的形成和有序化
都是自组织的过程。
比利时科学家普里高津创立 耗散结构理论,统一了进
化退化的矛盾。
自组织的条件
—— 开放系统, dis+des
—— 远离平衡态,系统处于远离平衡态，在较强的耗
散中，利用负熵流建立和维持的有序结构，称为耗
散结构。, 非平衡是有序之源, 。
—— 涨落,涨落是系统演化的诱因。
—— 非线性相互作用,非线性的正反馈作用把微小的
偏差迅速放大，使系统失稳形成新的有序结构。
人与自然界的持续发展观
一、人对自然界的依赖关系
1,依赖自然界构成自己的生命机体。
氫、氮、碳、氧等四种元素占人体总重量的 96％；钙、磷、钾、硫、钠、
氯、镁等 7种元素占 3％；氟、鉻、锰、锌占 1％。
2,从大自然的生物界吸取营养以维持自己的生命、生长、发育
和生育后代。
3,人类活动离不开大自然的物质、能量和信息。
人类活动；生产活动，物质生产，精神生产：非生产，军事 医疗
二、人对自然界的能动作用
1,能动性及其表现
人与动物的重要区别在于意识活动的广度和深度，但更
重要的是人具有对自然界的能动作用，即人不单依赖于自
然，顺应自然，还能通过有目的的活动变革自然，改造自
然，表现出人对自然的能动性。
2,受动性及其表现
受动性是指作为主体的人必然要受到客体的制约。即人
在实践活动过程中表现出来的任何一种特定的能动性都必
须以某种特定的受动性为依据，必须适应自然。
受动性的表现,
?1）人在其活动中受自然条件和自然规律制约
?2）许多自然因素的作用仍然是人们不可抗拒和不可控制的，
如地震、火山爆发、太阳黑子、风灾、洪水、干旱等。
天然自然与人工自然
1,天然自然：人类尚未认识到的那部分自然（宇观世界和微观领
域，尚未探明规律和特征）。
2,人化自然：人类观测所及的那部分自然。
3,人工自然：人类实践所及从而改变了的那部分自然界。
人工自然与天然自然的区别与联系
联系：天然自然是人工自然的基础，人工自然是从天然自然中转化
而来的。
区别,从存在的形式看,天然自然独立于人的意识之外，而人工自
然独立于 人的意识之外，又有依赖与人的意识的方面。
从遵循的规律看,天然自然只服从自然规律，人工自然服从
自然规律，却不听任何自然规律起作用。
从演化的速度看,天然自然演化速度缓慢，人工自然变化快 。
人与自然协调发展与可持续发展战略
一、发展的困惑：人类发展历程的再认识
人类社会从最早的远古时代发展到现在，从掌握和控
制自然力的角度讲，人与自然相互关系的演变大约经历了三
个不同的历史时期,
原始社会的发展；
农业文明的发展；
工业文明的发展；
后工业文明的发展
在这一漫长的历史发展进程中，人越来越强大，
人类所创造的工具越来越先进、神奇，人类利用控
制自然力的范围也日益扩大。
1,原始社会, 人类后世一切发展的源头,（摇篮期、始源地）
漫长、迟滞的发展时期，人顺从自然规律的支配 （ 若往前推算人
类社会一百万年,99.4千年处于原始社会时期 ）
2,农业文明,发展是缓慢的，具备一定变革自然的能力，对
大自然的人为危害也是很小的。
3,工业文明,发展是迅猛的，对大自然的破坏也是非常严重
的。
4,现代－－后工业化时代,人类掌握自然力进一步提高，
同时给自然界的发展演化带来了很多问题。
如：生态失调、环境恶化、资源匮乏、耕地减少、陆地沙
漠化、江河湖海污染、大气污染、温室效应、酸雨侵蚀等。
人与自然关系的逻辑矛盾
?技术悖论（ technological paradax)
泛指对技术产生的后果与技术要实现的目的相背离或
不一致的一种表述。
古代人的悖论观：古希腊“窃火者悖论,
中国“奔月者悖论”
近现代人的悖论观：人口悖论；资源悖论；环境悖论；
灾害悖论；贫富悖论；武器悖论；信息技术悖
论 …,.,
二、可持续发展观形成的社会背景
全球问题－－对工业化道路的反思－－确立全新的发展观
1《寂静的春天》：对传统行为和观念的早期反思
20世纪中叶西方国家公害事件不断发生。美国
海洋女生物学家雷切尔 ·卡逊潜心研究了美国使
用杀虫剂所产生的种种危害后,1962年发表环
保科普著作，初步揭示了污染对生态系统的影
响。人类必须寻求, 另外的道路,,道路是什
么？
2《增长的极限》：引起世界反响的, 严重忧虑,
1968年成立了非正式国际协会 ——,罗马俱乐部,
1972年梅多斯为首的小组提交了第一份报告 ——,增
长的极限》。指出：由于世界人口增长、粮食生产、工
业发展、资源消耗和环境污染这五项基本因素的运行方
式是指数增长，全球增长将会因为粮食短缺和环境破坏
于下世纪某个时段达到极限 。
3 联合国人类环境会议
1972年 6月联合国人类环境环境会议在瑞典
斯德哥尔摩召开,113个国家代表共同探讨环
境对人类的影响问题，这是人类第一次将环境
问题纳入世界各国政府和国际政治的事务议程
通过《人类环境宣言》，宣布了 37个共同观点
和 26项共同准则。
大会对环境问题认识较为粗浅，对解
决问题的途径尚未确定，没有找到问题的根源
和责任。但是它正式吹响了人类共同向环境问
题挑战的进军号。
4,我们共同的未来》：环境与发展思想的重要
飞跃
1983年 3月联合国成立世界环境与发展委员
会（ WCED)。 布伦特兰夫人为主席。 1987年提
交报告《我们共同的未来》。提出, 可持续发
展, 的概念,既满足当代人的需求，又不对后
代人满足其自身需求的能力构成危害的发展。
这一概念在 1989年在联合国环境规划署第 15
届理事会通过的《关于可持续发展的声明》中
得到接受和认同。
要点,
（ 1）发展是必需的，否则就无法满足当代人的需
要。
（ 2）自然环境必需保护，否则就会危害后代人满
足其需要的能力。
（ 3）保护环境和发展经济是同一个问题的两个方
面。 正像布伦特兰夫人所说：, 环境, 是我们大家
生活的地方；发展是在这个环境中为改变我们的命
运，我们大家应做的事情。两者不可分割。
（ 4）可持续发展是人类进入 21世纪的头号大问题，
是人类走向未来美好生活的正确选择。
5 联合环境与发展大会：环境与发展的里程碑
1992年 6月，在巴西里约热内卢，召开了联合国环境
与发展大会。 178个联合国成员国,102个国家元首
出席了这次大会，这次会议被称为环境与发展历史
上的一次盛会。通过和签署了五个重要文件。
?《关于环境与发展的里约宣言,
?,21世纪议程,
?《关于森林问题的原则声明,
?《联合国气候变化框架公约,
?《生物多样性公约,
,21世纪议程》的特点
1.,21世纪议程》的层次结构,
行动是,21世纪议程》的细胞,实施,21世纪议程》的基
本单元,从而保证每一方案领域可持续发展落到实处。
系 统
社会与经济
可持续发展系统
资源保护及其管理系统
主要团体的作用系统
实施手段系统
子系统
大气层
陆地资源
脆弱生态系统
生物多样性
环境无害化
海洋资源
方案领域
1
2
3
4
5
行 动
行动依据
目标
行动
实施手段
2.,21世纪议程, 把经济, 社会, 资源与环境视为密不
可分的整体,看作可持续发展的大系统,揭示了可持续发
展战略的实质是由经济, 社会与生态 (包括资源和环境 )
三个子系统所组成的大系统,是物质再生产, 人力再生
产和自然再生产相互依存, 相互促进又相互制约的统
一体 。 它追求建设一个经济繁荣, 社会公平和环境安
全的美好未来 。 由此构筑了一个综合的, 长期的, 渐
进的可持续发展战略的基本框架 。
3., 21世纪议程, 提出了建立, 新的全球伙伴关系, 以
保证人类拥有一个繁荣, 公平和安全的美好未来 。 它
呼吁各国要制定自已的可持续发展战略,要加强国家与
地方之间, 国家与国家之间, 国家与国际组织之间广
泛合作,促进可持续发展 。 它还指出了在全球环境问题
上,发展中国家和发达国家所应有的, 共同但有区别,
的责任 。 发达国家应当起更大的作用,要从资金, 技术,
能力建设等方面帮助发展中国家实现可持续发展 。
生态系统
资源与环境
社会系统 经济系统
自然再生产
人力再生产 物质再生产
科技
,21世纪议程》揭示了可持续发展战略的实质
6 2002年可持续发展世界首脑会议：对可持
续发展深入全面的解读
2002年 9月 2日在南非首都约翰内斯堡召开，包括
104个国家元首和政府首脑在内的 192个国家代表一
致通过《可持续发展世界首脑会议执行计划草案》
和《约翰内斯堡可持续发展承诺》。
会议主题, 生物多样性、农业、能源、水与公共卫
生以及健康与环境。
“草案”对 1992年“里约会议”所确定的原则给与
了重新确认，要求世界各国全面执行,21世纪议程”
和 1992年后联合国会议确定的各项目标。
对于全球化,意味着新的贸易机会和新技术的应
用，对全球经济的发展和改善人俩生存条件发挥
着重要作用，但对于发展中国家同时也是一个严
峻的挑战。
对于健康问题,到 2005年，艾滋病高法国加 15-24
岁人群的发病率应降低 25%，到 2010年，全球
15— 24岁人群的发病率降低 25%。
此外，“草案”对岛国、非洲大陆的可持续发展
和执行途径也提出了相应的方案。
可持续发展理论的基本框架
可持续发展理论与战略包括如下四个基本分支
领域,
? 生态可持续发展
? 经济可持续发展
? 社会可持续发展
?科学技术可持续发展
生态可持续发展
◆ 保护大气层
◆ 土地资源管理
◆ 森林保护克服沙漠化
◆ 保护水资源（海洋、河流、湖泊）
◆ 保护生物多样性和生物资源
◆ 废弃物的环境无害化处理
◆ 防治自然灾害等
经济可持续发展
◆ 改变不可持续的生产和消费方式
◆ 农业和农村的可持续发展
◆ 工业及城市交通、能源的可持续发展
◆ 促进发展中国家的经济增长
◆ 国际经贸合作与援助
◆ 用于环保的资金与资金机制 等
社会可持续发展
◆ 人口控制
◆ 克服贫困
◆ 促进和保护人类健康
◆ 促进可持续的人类居住区
◆ 推动可持续发展的社会群体和组织
◆ 社会公正、社会稳定与法治
◆ 科学技术促进可持续发展
◆ 教育与培训、提高公众的环境意识等
环境伦理观
渔猎时代 —— 图腾崇拜
农业时代 —— 人要勇于变革自然,,制天命而
用之, （荀子）；天人合一
工业文明 —— 人与自然关系的一次重大转折：
,我思故我在,,人类中心主义, 。
现代文明 —— 重建人与自然和谐统一的关系 。
生命中心主义, P.W.泰勒, 尊重自然, 尊重作为整体
的生物共同体，承认构成共同体的每个动植物的固
有的价值。保护野生动植物，避免被人类伤害。
地球整体主义,利奥波德, 大地伦理学,,将, 共同
体, 概念扩展到整个自然生态系统。
代际均等,以人类为中心，对自然界的道德义务最终
来源于人类各成员间所应承担的义务；将人类各成
员间的平等关系从, 代内, 扩展到, 代际, 。
爱护我们人类共同的家园 --地球 !
科学技术方法论
关于人们认识自然和改造自然的途径和手段的理论 。
科学与技术
科学认识 科学方法的 性质和发展 科学问题 科研选题
获取科学事实 整理科学事实 科学假说 构建理论体系
,科学, 词义的来源,
19世纪下半叶，日本明治时代启蒙思想家
福泽瑜吉首次把 Science译为 科学 （分门别类
加以研究的学问）。
1893年，康有为最早将, 科学, 一词引进
中国。随后，梁启超在《变法通议》中，严复
在《天演论》中，都使用了, 科学, 一词，将
科学研究机构译为, 格致大馆, 。从此科学一
词便在我国广泛使用。
什么是科学
科学概念的三个内涵,
1,科学是关于自然、社会和思维的知识体
系 （《辞海》，上海辞书出版社,1980年版，第 1746页）
科学是以范畴、定理形式反映现实世界
各种现象的本质和运动规律的知识体系 。
（《中国大百科全书》哲学卷,1987年出版，第 404页）
2,科学不只是知识体系，还是产生知识体系的
认识活动。科学是一个不断发现未知事实和规律，
并使知识体系演化的过程。在这个过程中，科学
思想、方法、态度、实践是密切结合的。
3,科学是一种, 社会建制,,即现代化的社
会事业。科学的社会功能日益显著；科学成为一
项国家事业。
自 然 科 学 的 特 征
? ▲ 理性和实证性
自然科学必须有实证材料和数据，必须反映客观真
理，经过实践检验。
▲ 探索性和创造性
揭示新属性，提出新观点；创造新的物质成果 。
▲ 通用性和共享性
自然科学不同于社会意识形态，科学无国界
▲ 一般生产力和可以转化为生产力
科学的划界标准
? 逻辑经验主义, 有意义的命题才是科学命题，意义标准
语可证实性相联系；后来用可检验性或可验证性代替可证
实性。
? 批判理性主义, 波普尔认为科学理论只能被经验证伪。
? 历史主义, 科学与科学之间不存在绝对分明的界限。一派
以库恩、拉卡托斯为代表，认为科学渗透着社会心理因素；
一派以费耶阿本德为代表，认为科学与非科学没有绝对界
限 。
? 科学实在主义, 邦格的多元论认为不满足 12个条件的知
识领域都是非科学 。
什么是技术
● 西方,技术 一词来源于古希腊语，意为技艺、
手艺、技能、本领。
● 中国古代：技术泛指, 百工,,成书于战国时
期的《考工记》指出,,天有时，地有气，材有美，
工有巧，合此四者然后可以为良,,天、地、材为
自然界和物质的特征。工有巧 —— 工匠的技术。
● 18世纪末法国哲学家狄德罗在他主编的百科全书
中把技术（ Art） 定义成, 为完成特定目标而协调
动作的方法、手段和规则相结合的体系, 。
当代对技术本质的认识,
◆ 人类活动的行为方式，做事或制作的方法。
◆ 劳动手段的总和
◆ 对自然规律有意识的运用，是科学的物化。
何谓“技术”,
技术：人类为满足自己的物质生产、精神生产
以及其他非生产活动的需要，运用自然和社会
规律所创造的一切物质手段及方法的总和。
（《哲学大词典,1992年版 779页）
二、技术的基本特征
1、技术是人类社会需要与自然物质运动相结合的产
物（即 自然属性与社会属性的统一 ）
2、技术是主体要素与客体要素的统一。
主体要素,知识、经验、技能
客体要素,工具、机器、设备
3、技术本身有一个从潜在形态到现实形态的发展
过程。科技论文、发明是技术活动中的一个环节。
4,技术是生产力的构成要素，是生产力性质和水
平的标志。
科学与技术的相互关系
● 科学与技术的区别
1、从目的和任务看,
科学－－认识自然界，回答, 是什么,,, 为什么, 。
技术－－利用和改造自然，回答, 做什么,,, 怎么做, 。
2、从活动过程看,
科学－－从实践到认识，物质－精神。特点：探索性和不
确定性强。
技术－－从认识到实践，精神－物质。特点：计划性强
3、形态,
科学－－一元性的东西，即排他性。
技术－－多元性，把某一种科学认识转化为多种工艺方法，从
系相同原理去作出多种类型的设计方案。
4、评价标准,
科学－－是非，讲真理性标准。
技术－－合理性，讲效用性标准。
5、与社会的相关程度,
科学较远离现实经济法律、政策资源。
技术则注重可靠性、安全性、宜人性及经济、法律、
伦理、资源、环境等因素。
科学与技术的联系
科学与技术的共同性：有关人与自然界的关系
一、技术的发展为科学研究提出课题并提供了必要的物质
手段 。
恩格斯在论及近代工业技术与科学发展的关系时就
指出：, 从十字军东征以来，工业有了巨大的发展，并
产生了许多力学上的（纺织、钟表制造、磨坊），化学
上的（染色、冶金、酿酒）以及物理学上的（眼镜）新
事实，这些不但提供了大量可供观察的材料，而且使新
的工具成为可能，可以说，真正有系统的实验科学才第
一次成为可能。,
二、科学研究和科学成果可以指导技术发展，科
学可以成为技术的先导并转化为技术。
例如,
19世纪电磁理论－－ 第二次技术革命；
光受激辐射理论，微波波谱学－－激光技术；
原子物理学－－ 核工业技术
分子生物学 －－ 基因工程技术
计算机科学 －－ 计算机技术
科学与技术的比较
科 学 技 术
目的 认识自然、指导改造自然 运用自然规律直接改造自然
本质 人对自然的理论关系、潜在生产力 人对自然的实践关系，直接生产力
任务 科学发现：解决是什么，为什么 技术发明：解决做什么，怎么做
主体 智力劳动、个体性强，研究员学者、
教授
智力劳动、群体性强；工程师、发明家
客体 自然界、物质运动形式 人工自然、预想的技术装置
形态 知识形态：论文（概念、规律） 物质形态：装置 知识形态：专利
方法 个别到一般；实验到假说 一般到个别；原理到实验
评价 唯一标准：真理性 实践标 准：先进性；价值标准：实用性
法规 发现优先权、著作权，无偿馈赠 发明专利权，有偿转让
管理 选题自由性强，强调学术性 项目计划性强，注重经济效益
科学方法的性质和发展
一 科学方法的重要性
1 科学方法的概念
科学方法是认识主体在科学研究活动中为了探
索未知事物的属性和规律，为了有所发现和知识创
造而采取的实践方式和思维方式，是为了解决科学
问题而采取的途径、程序和手段。
要点,⑴方法：认识主体的方法
⑵目的：探索事物的属性和规律
⑶目标：发现和创造
⑷实质：实践方式和思维方式
2,科学方法的特点,
⑴目的性：满足主体认识上的需要
⑵合规律性：与客体对象性质相匹配，与主体的认识规律相
适应
3,科学方法的重要性
关系到科学研究成功与否，成就大小，进程快慢，效率
高低。
例如：伽利略－－落体定律和惯性定律
数学方法与实验方法相结合
爱因斯坦－－思想实验 相对论
二 科学方法的层次
1.自然科学各门学科所特有的专门研究方法
2,适用于各门学科的一般研究方法
如，实验方法、观察方法、模型方法、假说
方法
3,适用于自然科学、社会科学、思维科学的最
普遍的方法。如矛盾分析法、从抽象上升到
具体的方法，历史与逻辑统一的方法
三者的关系：第一层次是基础；第二层次是总结和提炼；第
三层次是最高的概括。
三 科学方法论的历史发展
1,古代 数学演绎方法
2,近代：弗 · 培根的经验归纳方法论
他强调用观察实验为主要手段，探求事物之间的因
果联系，认为科学认识来源于实验和观察，认
为只有归纳法才能加工和整理科学事实，提出
了从个别特殊上升到一般的原理。
笛卡尔的逻辑演绎方法论
强调演绎法和数学方法的作用，认为科学知识是由
逻辑和数学手段而推导出来的知识体系，认为
演绎是科学知识包括发现和证明的唯一方法。
3.现代：概念创造方法论、边缘学科、综合
性学科、横断学科、探索复杂性的方法
科学认识
一 科学认识系统
认识主体,与一定的自然客体构成某种实践关系和认识
关系的个人（科学家）或群体（科学共同体）。
中介,仪器设备（硬件）；理论、知识、语言、符号等
（软件）。
认识客体,自然界中进入主体的特定认识领域中的物质
系统，主体认识和理解的对象。
主体客体化
客体主体化
二 科学认识的过程
1.人类一般认识过程
人类的认识过程应遵循, 实践－认识－
再实践－再认识, 的发展规律。但是科学认
识有其特殊性：科学认识－－科学实验和观
测（获取科学事实和检验假说的基本手段）
2.科学认识基本过程,
问题 假说 实验与观察 理
论的证实或证伪 新的问题
获取科学事实的方法
科学研究没有固定的程序，但主要包括以下几
个环节
选题 — 获取科学事实 — 思维加工 _— 验证 — 建立理论
体系
获取科学事实的方法主要有：观察 实验
整理科学事实的方法：比较分类，归纳统计，
分析综合
科学问题
一 科学问题及其分类
1,科学问题的概念, 科学问题泛指科学研究中主体与客体的矛
盾，已知与未知的矛盾。
2,科学问题的结构,问题的指向；研究目标；求解的应答域。
应答域：指在问题的论述中所确定的域限，并假定所提出问题的解必定在这
个域限之内。
3.科学问题的分类,根据内容、性质和角度不同分类
⑴陈述性、过程性和因果性问题（ what,how,why）
⑵ 真问题和假问题
⑶待解问题和无知问题
⑷常规问题和非常规问题
二 科学问题的来源
科学问题归根结底来源于社会生产实践与科学实践。但是
由于科学理论发展的相对独立性与自主性，科学问题还可以有
别的来源。
1.从科学实践与科学理论的矛盾中产生问题。
2.从科学理论内部的矛盾中产生问题。
3.从不同学派理论之间的矛盾中产生问题。
4.从社会需要同现有的生产技术手段不能满足这种需要
的矛盾中生产问题。
三 科学问题的意义
1,规定着研究内容、方法、途径和手段
2.决定科学研究的结果和价值。
★ 爱因斯坦说：“提出一个问题往往比解决一个问
题更重要。因为解决一个问题也许仅仅是一个数学
上的或实验上的技能而已。而提出新的问题、新的
可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造
性的想象力，而标志着科学的真正进步。”
★ 德国数学家希尔伯特在本世纪一次国际会议上提
出数学研究的 23个问题，对本世纪数学研究起到了
重要的推动作用。
科研选题
一 科研选题及其步骤
1,科研选题就是形成、选择和确定所要研究和解决的课题。
2,科研选题的重要性：关系到科学研究的方向、目标和内
容，直接影响科研的途径和方法，决定着科研成果的水平、
价值和发展前途。
3,选题步骤：文献调研和实际考察；提出选题；初步论证；
评议和确定课题。
二 选题的基本原则
1,需要性原则 2.创造性原则 3.科学性原则 4 可行性原
则
, 学林探路贵涉远，无人迹处有奇观,
获取和整理科学事实的方法
第一节 获取科学事实的方法
一客观事实、经验事实、与科学事实
二 科学观察方法
三 科学实验方法
四 观察和实验中的机遇
第二节 整理科学事实的逻辑方法
一 比较与分类
二 归纳与统计
三 演绎与类比
四 分析与综合
获取科学事实的方法
一 经验事实、客观事实与科学事实
1.客观事实：在时空中实际存在着的事件、现象和
过程。在人们的意识之外，不依赖于人们的意识而
独立存在。
特点,⑴客观性 ⑵可观察性，即可以被人们的感
观或借助仪器所观察、反映和认识。
2.经验事实：是指用某种语言或文字对观察的事实
所作出的陈述性判断。
特点,可错性
3.科学事实：指人们对所观察到的客观存在的事件、
现象和过程作出的真实描述。
特点,⑴内容是可观的 ⑵形式是主观的
4,科学事实与客观事实、经验事实的区别,
（ 1）它是关于个别存在的陈述
, 镭具有放射性,,氦具有惰性, 等均是科学事实, 而
,所有微观客体都具有波粒二象性,,生物都有新陈代
谢,,一切物质都是可分的, 等普遍陈述, 则不能是为科
学事实, 而应视为科学事实加工提炼之后做出的理论论断 。
（ 2） 它应可复核, 可重现
科学研究中, 任何一个实验事实, 至少也应被另一位研
究者重复实验, 否则不能确定 。,
（ 3） 正确性
二 科学观察方法
1.观察及其结构
按国际上权威的 韦氏辞典 的解释，观察一词作动词时其
意义为, 受引导地、仔细地、分析地专注于察看与感知,
, 观察, 概念 时往往强调二点,
一是看的动作，即用人的感观特别是眼睛去感知；
二是看的动作带有目的性或者说这一动作是受到预先设定
和控制的。
观察的结构,感觉、关注和知觉
观察的工具,望远镜、显微镜和千分仪等。其功能是延伸
目力所及距离，拓展目力分辨能力。
2.观察方法的类型及其特点
观察方法,
人们在一定理论思维指导下，通过感官或借助科学仪
器，在自然发生的条件下有目的、有计划地感知研究对象，
从而获得科学事实的一种研究方法。
观察方法的类型,
直接观察－－用感觉器官
间接观察－－借助科学仪器
应用领域和适用性,天文学、地理学、气象学、动植物分类、
社会科学领域等。
3,观察的基本原则
1) 客观性
要求观察者按研究对象的本来面目去观察它和反映它 。
首先要避免把某种假定或预想凝固化, 僵化；其次要注意排除假象和错
觉的干扰 。
2) 全面性
要求在观察中, 尽可能地观察研究对象的各个方面, 各种
因素, 各种关系和各种规定, 力求获得丰富而完整的科学事
实, 客观地反映事物的全貌 。
3 ) 典型性
注意选择具有代表性的对象和干扰比较小的观察环境时
非常必要的 。
4,观察方法的作用和局限性
1) 形成科研选题的重要途径
青年船医迈尔, 通过观察发现了船员的血
液颜色在赤道附近比在北欧时更鲜红, 确立
了有关能量守恒和转化定律方面的科研选题；
印度科学家拉曼通过对海水呈现深蓝色的观
察与研究中, 才确立了有关光的折射这一选
题； 现代仿生学众多科研课题, 是通过运用
观察方法来确定的 。
2 ) 是建立科学假说的先决条件
一般来说, 天文学, 地学, 气象学, 动植物学等
学科不可能从事精确的实验研究, 故这些学科的知
识大都以假说的形式建立起来的, 而这些科学假说
得以建立的先决条件就是观察 。 魏格尔 大陆漂移学
说； 竺可祯, 中国近五千年气候变迁的初步研究,
一书；德国 刻普勒 没有第谷的观察, 无法提出行星
运动三定律 。
3 ) 是验证科学认识真理性的基本手段
英国物理学家 爱丁顿 的日食观测 。 1916年, 爱因斯坦提出
广义相对论学说 。 根据这一学说, 他预言光线在引力场中
将会发生弯曲效应 。 天文计算表明, 1919年 5月 29日将发
生全食, 此时, 金牛座中的毕宿星团刚好在太阳附近, 若
天气好, 至少可拍摄 13颗亮星 。 爱丁顿 抓住了这个机会,
就在该年 5月, 组织了一个探险队, 奔赴非洲普林西比岛,
利用日全食来测定星光的弯曲效应 。 结果, 所测得的恒星
偏离角度值 （ 1.61 + 0.30s）, 恰好与爱因斯坦预言值
（ 1.7s） 相符, 从而验证了广义相对论的正确性 。 一夜间
爱因斯坦变成了举世周知的最著名的伟大科学家了 。
局限性：观察范围、精确度、速度
三 实验方法
1,实验方法
是实验者根据科研选题规定的目的, 运用一定的物质手段 （ 科学仪器,
设备等 ）, 在人为地变革, 控制或模拟客观事实的条件下, 去获取科学
事实 （ 也包括验证科学假说, 科学理论 ） 的一种研究方法 。
与观察方法比较,
1） 更能发挥人的主观能动性 。 其最大特点是在变革自然
中认识自然 。
巴甫洛夫形象比喻；, 实验好像把各种现象拿在自己的
手中, 并时而把这一现象, 时而把那一想象纳入实验的进程,
从而在认为简化的组合中确定现象间的真实联系 。 换句话说,
观察是搜集自然现象所提供的东西, 而实验则是从自然现象
中提取他所愿望的东西 。
2） 更能获得大量, 精确和可靠的科学事实, 更能深刻地
揭示事物的本质和规律 。
2,实验方法的特点和作用
? 1） 纯化和简化研究对象 （ 减法实验 ）,与
隔离有关
伽利略 设计了精密的斜面实验, 观察到了
在自然状态条件下所观察不到的现象, 从而发
现了自由落体定律；美国在空间实验室中进行
锑化铟圆柱体的融化凝固实验, 获得成功, 得
到了几乎没有晶格却显得非常均匀的单晶体 。
2） 强化和激化研究对象（加法实验）
自然界的大多数事物往往处于某种稳定的常规
状态。 超高温、超低温、超高压、超强磁场、超纯
度、超导电 等极端条件，有助于研究对象的变化过
程向指定的方向实现。如，人类在漫长的历史时期
中只知道物质有固、液、气三态，但在创造了超高
温极端条件下，发现还有一种, 等离子体, 状态；
而当超高压达到一定程度时，又会出现, 超密态, 。
1911年荷兰物理学家卡曼林昂尼斯首先发现汞在
超低温 4.173K以下时失去电阻，后来又发现许多
物体也都具有这种超导性，从而开创了今天的超导
热研究局面 。
3） 再现和重演自然过程 （ 过程模拟实验, 乘法实验 ）
1953年 米勒 所进行的关于地球上生命起源的实验,
他把发生于数十亿年前生命起源的漫长历程, 仅用几
天时间在限于小小的玻璃容器之中, 供人们观察和研
究；为了研究地球气象变化, 中国科学院大气物理研
究所进行的大气环流模拟实验, 可以将由地面垂直向
上的几万米的整个大气层的运动, 在实验室里再现出
来, 大气环流模拟的转台, 每半分钟左右转一圈, 就
能模拟一天的气候变化, 三个小时可以模拟一年的气
候变化 。
4） 替代物理过程和数学关系（结构模拟实验，乘法
实验 2）
科学研究过程中，处于安全原因或因耗资巨
大（如水库、电力系统），往往很难直接进行实验。
通常通过建立模型（指与原型有相似的物理过程或
数学关系的样品，包括物理模型和数学模型）来模
拟和替代物理过程或来反映其数学关系。如制造飞
机、火箭、导弹、飞船等，必须掌握气流和飞行器
之间的相互作用的各种数据，如果我们对制造的各
种飞行器发射到空中进行实地实验测定，既费时又
费钱，实际上又难以把握，甚至有危险，所以人们
采用模拟大气流的, 风洞实验, 的方法来进行，这
是结构模拟实验。
实验方法的作用
★ 实验是检验在科学认识中得到理
论原理真实性的标准，是证明科学
知识的手段；
★ 实验是获得新假说、新理论的直
接来源，是发展科学知识的手段。
四 观察和实验中的机遇
1.机遇,在观察和实验中, 人们往往由于某种偶然的机会
发现了出乎预料的未曾见过的意外现象, 并由此导致了科学技
术的新突破, 这种意外的发现, 被称为机遇 。
2,机遇的特点 ------意外性 。
l 完全意外性, 研究目的是为了发现现象 A,但却意外发现一
种完全不同于 A的现象 B,而且 B比 A更有价值 。
如, 瑞士化学家 雄班 在厨房里利用纤维素作原料合成其他
巨分子实验时, 弄洒了一瓶硫酸和硝酸地混合物, 他抓起妻子
地棉围裙去擦, 然后把它放到炉子上烤, 不料围裙, 噗, 地一
声着起火来, 烧得干干净净, 但是没有发生浓烟 。 受这一意外
地启示, 发明了威力巨大而又无烟地烈性炸药 。
l部分意外性, 指结果是意料之中的事情, 但
发现这一现象的方式, 时间或场合确是意外
的 。
,众里寻他千百度, 蓦然回首, 那人却在灯火
阑珊处,
如 古德意尔 橡胶硫化技术的发明, 就是在实
验过程中不小心把橡胶和硫磺的混合物掉在火炉上,
出乎意料地发现这种混合物的良好性能 。
凯库勒 苯分子环形结构
3.机遇产生的客观依据和认识论根源
1）客观根源,自然界本身是偶然性与必然性的对立统一。
机遇表现为偶然性，但他背后却隐藏着自然规律的必然性。
2） 认识论根源,来源于主体的目的性与客体的复杂性之间的
矛盾。主观的东西，并不一定符合客观实际。
4.如何捕捉机遇？
法国化学家和微生物学奠基人 巴斯德 在讲述奥斯特
偶然发现电的磁效应现象的生动故事时说：, 在观察的
领域里, 机遇只偏爱那种有准备的头脑 。,
,有准备的头脑,？？
良好的哲学素养；
具有敏锐的观察能力和识别能力；
具有诚实的科学态度；
具有娴熟的理论分析能力和观察实验的实际经验 。
整理科学事实的逻辑方法
一 比较与分类
1.比较方法, 确定对象之间相同点和差异点的逻辑方法。
科学研究所用的比较方法包括,
相异事物之间的共同性，即异中求同的比较
表面相同事物之间的差异性，即同中求异
2.分类方法,根据对象的共同点和差异点，将对象划分为
不同种属的方法。
分类的逻辑规则,
对称原则,即划分所得子项之和与被划分的母项相等；
标准统一原则,分类必须按照统一标准
层级原则,即按照一定的层级
二 归纳方法
1.归纳方法的概念
从个别事实推出一般性判断的逻辑方法。
要点, 前提 结论
（若干已知的个别事实） （从前提出发通过推理获得一般特征）
特点,⑴从个别 一般
⑵结论是未经证实的，具有或然性
2,归纳法的分类
根据归纳的前提是否完全：完全归纳（数学归纳法）
不完全归纳
根据是否运用因果规律：简单枚举归纳法
科学归纳法
⑴ 完全归纳法
研究了某类事物中每一个对象都具有某一性质, 然后对
该类全体对象做出一般性结论的推理方法 。
公式,
优点, 结论可靠 。
局限性,事物包含的数目不多时才适用
Ｓ １ 是Ｐ,
Ｓ ２ 是Ｐ,
,．,
Ｓ ｎ 是Ｐ,
Ｓ １, Ｓ ２, 。。。 Ｓ ｎ 是Ｓ类的全部对象,
∴ 所有的Ｓ都是Ｐ
⑵ 简单枚举法
指研究某一属性在一部分同类对象中不断重复而没有遇到相反事
例, 从而对该类所有对象做出一般性的结论 。
公式,
优点：方便
缺点：具有或然性, 不可靠 。, 以偏概全,,轻率概括,,武断定论,
减少错误的原则,[1]对弈考察对象的陈述和判断必须准确无误；
[2]所考察的对象个数应当足够多；
[3]考察应在不同条件下重复；
[4]在考察过程中应注意搜集可能的反例 。
所观察的 S都是 P,
在观察过程中未遇到反例,
∴ 所有的 S都是 P
⑶ 统计归纳法
与简单枚举法既相似又不同, 它们都是通过对一类事
物中的一部分个别对象的考察, 从而做出关于整类对象的
结论 。 但明显不同的是, 简单枚举法的结论是普遍性的,
统计归纳法的结论则是概率性的, 并在枚举过程中允许出
现反例 。
公式,
所考察的样本中 Z%的 S是 p
∴ 被考察的整类对象中 Z%的 S是 P
缺点, 不可靠, 对于其他归纳法中的或然性结论来说,
因其采用了概率统计的的数学手段, 所获得的是一个
精确化形式的或然性结论, 故在现代科学实践中得到
广泛应用 。
例子：某电视机厂生产了 5000台 29英寸的彩电 （ 这是要
考察概括的全部对象 ）, 检察院对产品质量进行抽样
检查 （ 要考察概括的部分对象 ） 比如抽查 500台, 结果
发现有 25台是次品 （ 反例 ） 。 于是进行统计计算, 抽
样的 95%是优质品 。 最后得出结论, 着一批彩电的 95%
是优质品 。
⑷ 求因法
从结果去追求原因, 又称为, 求因法, 。 它是由培根倡导而由穆
勒完善的, 又叫, 穆勒五法, 。
★ 求同法,又称, 契合法,, 指被研究的现象在两个以上的场合出现时, 在
每一场合中只有一个先行条件是共同的, 那么, 这个共同的先行条件被判明
为是该现象的原因 。 异中求同, 即排除不同因素, 找出共同因素, 以此作为
结果的原因 。
场合 先行条件 被研究现象
1 A,B,C a,b,c
2 A,D,E a,d,e
3 A,F,G a,f,g
∴A 是 a的原因
例子：人们对醋, 柠檬汁, 碳酸矿水和盐酸进
行化学实验时, 他们会有许多现象发生, 其
中都能使石蕊试纸变红 。 那么, 是什么原因
导致石蕊试纸变红的呢？ 本来, 这些物质的
化学性质既不相同：醋和柠檬汁是有机化合
物, 碳酸矿水和盐酸是无机化合物, 各自形
态上也有很大差别 。 但是, 它们都又一个共
同的性质：酸性 。 因此可以按照求同法得出
结论, 酸性是使石蕊试纸变红的原因 。
★求异法,
又称差异法。指只有两个场合，如果被研究的现象只出现在其中
一个场合而在另一场合不出现，且这两个场合只有某一个先行
条件不同，那么，这个先行条件被判明为所研究现象的原因。
同中求异，即排除相同因素，找出唯一不同的因素，以此作为
结果的原因。
场合 不同情况 被研究对象
1 A,B,C a,b,c
2 B,C b,c
所以 A是 a的原因
★共变法 在所有场合中,A发生变化，研究现象 a也随之变化，
则可判定 A与 a又因果联系。
场合 不同情况 被研究对象
1 A1,B,C a1,b,c
2 A2,B,C a2,b,c
3 A3,B,C a3,b,c
所以,A是 a的原因
例子：有关气体压强, 体积和温度关系的波义耳定律, 盖 -吕萨克定律核
查理定律都是应用了共变法的结果 。 在等温条件下作气体实验时, 让压
强的值逐渐改变, 并测出相应的体积值, 就能後运用共变法概括出体积
和压强的反比关系 。 同样, 在压强不变的条件下, 气体的温度越高, 它
的体积越大, 体积和温度成正比关系 。 由于共变法可以得到一个函数关
系, 它的可靠程度是比较大的 。
?19世纪德国有机化学家李比希到英国考察绘画颜
料柏林蓝的制造过程。在工厂里，他看到工人用
一根铁棍在装着配好的有机溶液的大锅里搅拌，
搅拌时发出很大的声响，李比希觉得很奇怪。后
来工人对他说，搅得声音越大，柏林蓝的质量越
好。李比希认为搅拌声响只是表面现象，通过进
一步分析，他发现，搅得声音大，无非是用铁棍
使劲蹭锅，把更多的铁屑蹭下来，使铁屑与有机
溶液化合而制成柏林蓝，于是他得出结论：蹭下
的铁屑越多，生成的柏林蓝质量越好。
★剩余法 如果得知被研究的某一复合现象是由一组条
件引起的，把其中已判明因果联系的部分减去，那
么，可判定剩余部分有因果联系。
例子：海王星的发现 。 当天文学家观察天王星时, 发现了一组
复合现象, 即它在运行轨道上发生各种偏离；经计算表明,
这一现象是由另一组复合的条件所引起的, 即已知几个行
星的吸引力是使天王星发生相应偏离的原因, 由此推论,
天王星的剩下一个偏离现象, 很可能是由另一未发现的行
星的吸引力造成的 。 后来, 果然发现了这颗行星, 取名为
海王星 。
场合 Ａ，Ｂ,C 引起 a,b,c
已知 B,C是 b,c 的原因
所以,A是 a的原因
?求同求异法
场合 不同情况 被研究对象
Ⅰ A B C a
Ⅱ A D E a
Ⅲ F G
A 是 a的原因
3,归纳法的特点, 作用和局限性
特点,⑴ 同事实打交道, 保证了科学认识的客观基础；
⑵ 由个别知识推出一般知识, 具有较大创造性 。
作用,
⑴ 可以从科学事实概括出一般规律, 提出科学假说和理论；
⑵ 可以为科学地设计和安排观察实验提出逻辑根据, 有利
于用简明和确定的方式揭示事物的因果性和规律性 。 人们常
把归纳称为, 发现的逻辑,, 就不仅是指它能创造性地整理
经验材料, 而且还有助于创造性地指导人们去搜集和解是新
的事实 。
局限性, ⑴ 它的结论不是充分可靠的；
⑵ 归纳是以直观经验为基础的, 它不能揭示事物产生的原因和
本质, 而只能不同程度上描述现象和过程 。
三 演绎方法
1,概念,从一般到个别的认识方法, 即从已知的一般原理出
发来考察某一特殊对象, 从而推演出这个对象的结论的思维
方法 。
2.演绎法的分类
⑴ 三段论推理法
M Ｐ
Ｓ Ｍ
所以,S 是 P
例如, 物质是可分的
粒子是物质
粒子是可分的
应用三段论需要注意的问题,
1 避免犯四名词的错误
2 中词要周延
3 前提为真
⑵ 假言推理法
充分条件假言推理法
逻辑规则：不能否定前件, 不能肯定后件 （ 可以肯定前件, 否定后件 ）
例子,
▲ 如果地球上发射的物体速度超过每秒 11.2公里, 那么它就能摆脱地
球的引力；长征 3号火箭发射的物体速度超过每秒 11.2公里, 所以, 长征 3
号火箭发射的物体摆脱了地球的引力 （ 发射成功了 ） 。
▲ 如果是动物, 能自己移动身体；猪笼草不能移动身体, 所以猪笼草不是
动物 。
▲ 如果一个人体温升高, 那么他就身体有病；小张的体温没有升高, 所以
小张身体没有病 。 （ 通过否定前件而达到否定后件 ）
如果 P,那么 q
P
∴ q
必要条件假言推理法,
逻辑规则：不能肯定前件，不能否定后件（否定前件，肯定后件）
例子,▲ 只有自觉接受正确哲学指导, 科研工作才能取得成就；这个科研小
组蔑视正确哲学指导, 所以这个科研小组科研工作不能取得成就
▲ 只有不畏艰难险阻, 才能登上科学高峰；我不畏艰难险阻, 所以我能登
上科学高峰 。 （ 通过肯定前件而达到肯定后件 ）
▲这块地只有水量合适，小麦才长得好；这块地水量不合适，所以小麦
长得不好。
只有 P,才 q
只有 P,才 q
非 p
所以, 非 q
（ 3）选言推理
相容的选言推理：几个选言支至少有一个为真，并且可
以同时为真。当小前提否定大前提的一部分选言支时，
结论就可以肯定另一部任选言支，即, 否定肯定式, 。
或者 p,或者 q
非 p
所以 q
一个人身体不好，或者因为先天不足,
或者因为后天所致
某人身体不好，不是先天不足
所以，某人身体不好是后天所致
不能采用肯定否定式
相容的选言推理要遵循以下规则,
否定一个选言支，就可以肯定另一部分选言支；
肯定一个选言支，并不能就否定另一部分选言支。
一个人犯错误或者是因为立场有问题,
或者是因为思想方法有问题
这个人犯错误是立场有问题
所以，这个人犯错误不是因为思想方法有问题
?不相容的选言推理
几个选言支有且只有一个为真
肯定否定式,或者 p,或者 q
P
所以非 q
肯定否定式,
这个矛盾要么是对抗性矛盾
,或者是非对抗性矛盾
这个矛盾是对抗性矛盾
所以这个矛盾不是非对抗性矛盾
否定肯定式,
或者 p,或者 q
非 P
所以 q
否定肯定式,
一个 Δ或者是直角 Δ
或者是锐角 Δ,或者是钝角 Δ
这个 Δ不是直角 Δ
所以这个 Δ或者是锐角 Δ,
规则, 肯定一个选言支，就可以否定剩下的选言支；
否定一个选言支，就可以肯定另一部分选言支。
（ 4）二难推理
如果 p,那么 q
如果非 p,那么 q
或者 p,或者非 p
所以 q
规则,
假言判断的前后件之间必须有必然联系；
选言判断的选言支必须穷尽一切可能。
3,演绎方法的特点、作用和局限性
特点,结论可靠 。
作用,与归纳法相互补充, 共同发挥作用
局限性,创造性较小
四 类比方法
1.概念：根据两个（或两类）不同对象的部分
属性相似，联想推论出两个（或两类）对
象的其他属性也可能相似的一种推理方法。
推理格式,
A对象有,a,b,c,d属性
B对象有,a ｀,b｀,c｀,且分别与 a,b,c相似
所以,B对象可能有与 d相似的 d｀ 属性
特征：逻辑性和直觉性
逻辑性,推理方向 特殊 特殊,归纳与演绎的简
并缩合过程。特殊 一般 特殊
直觉性,运用类比推理的过程并没有自觉的或明显的归
纳演绎逻辑程序，实际起作用的是直觉因素，直觉的心理过程，
所以具有很大的创造性和或然性
创造性强度 演绎法 < 归纳法 < 类比法
可靠性强度 演绎法 〉 归纳法 〉 类比法
3.类比推理的几种类型
⑴简单并存类比
格式,
A对象具有属性 a,b,c,且与 d并存
B对象具有属性 a`,b`,c`
所以, B对象也可能具有属性 d`
⑵因果类比
格式,
A对象中属性 a,b,c与 d有因果关系
B对象具有属性 a`,b`,c`
所以,B对象也可能具有属性 d`（ 因或果）
⑶对称类比
格式,
Ａ对象有,p和 q属性，且二者有对称关系
B对象有 p属性，且与 p相似
所以,B对象可能有 q与 q相似
⑷协变类比
第一种形式：根据对象的地位和作用相似，推出其数学关系相似
格式,A对象有 a,b,c实属性,其函数关系为 f (a,b,c)
B对象有 a`,b`,c`,且与 a,b,c 分别相似
所以,B对象可能有与 A相似的函数关系式 f’(a,b,c)
第二种形式：根据对象之间数学形式相似，推出其他属性相似
格式,A对象有，可用数学模型 p来描述，且有属性 a,b…,,
B对象有可用与 p相似的数学模型 p’来描述
所以,B对象也可能有与 a,b,c 相似的属性 a`,b`,c`
类比方法的作用和局限性
作用：提出科学假说的重要途径；
应用模型化原则进行科学研究的基础
五 分析与综合
1 分析方法
⑴ 概念, 把研究对象的整体分散为它的各个组成部分、单
元、环节、要素，并加以研究和认识的思维方法 。
⑵ 客观基础, 客观事物的整体是由它的组成部分构成，客
观事物的整体属性和规律是由整体的各个组成部分的相
互联系、相互作用表现出来的。
⑶ 认识论基础,把整体分解为部分，并对各有关部分加以
研究是人们认识事物的前提和基础。
⑷ 思维方式的特点,深入到整体的各个组成部分来认识事
物的内在本质、整体属性和规律。
⑸ 运用步骤,解剖整体 ;研究部分的性质、功能和特殊本质；
分析各个组分的相互联系、相互作用。
⑹ 局限性：只见树木，不见森林 。
2 综合方法
⑴概念：在分析的基础上，把研究对象的各个部分、
单元、环节、要素和关系的认识联系起来，从整体
上把握研究对象的性质和规律的一种思维方法。
⑵客观基础：客观事物多样性的统一。
⑶思维方式的特点：从组成事物的各部分及其属性，
关系的真实联系和本来面目，来复现事物的整体，
综合为多样性的统一整体。
3 分析与综合的关系
⑴分析是综合的基础
⑵综合是分析的发展
⑶分析和综合可以互相转化
非逻辑思维
灵感,主体对于反复思考而尚未解决的问题，因
某种偶然因素或潜意识信息启发而得到突然顿
悟的心理状态。
灵感活动在本质上是一种高级认识阶段上的心灵
受激感应活动。
特点：引发的随机性；显现的瞬时性；认识的突
破性；情感的波动性
, 做诗火急追亡捕，情景一失永难摹,
迷惑躁动 -----冲动癫狂 -----清醒振奋惊喜
(潜伏期） （显现） （出现之后）
灵感的诱发与捕捉
在大脑中造成灵感闪现的诱发态势；
善于科学用脑，张弛结合；
提高机遇发生的概率；
善于及时捕捉和发现灵感闪现的创造性火花；
直觉,主体在已有知识和经验的基础上，不受
某种固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本
质的一种思维方法。
特征：非逻辑性；
自动性；
信念的坚定性；
局限性：易缪性
?王国维提倡治学要经过三个境界
第一种境界,昨夜西风凋碧树。独上高楼，王尽
天涯路。 （知识少，奋起直追）
第二种境界,衣带渐宽终不毁，为伊消得人憔悴。
（潜心专注，积累知识）
第三种境界,众里寻他千百度，蓦然回首，那人
却在灯火阑珊处。 （灵感闪现）
第五章 科学研究的思维方法
第一节 科学抽象方法
一 科学抽象的概念
二 科学抽象的结果及其特征
三 科学抽象的功能
第二节 科学假说方法
一 科学假说的概念与特征 二 科学假说与科学理论
第三节 数学模型方法
一 数学方法及其特征 二 数学模型方法的步骤
第四节 思想实验方法
一 思想实验的概念程序 二 思想实验的条件
第五节 建构理论体系的方法
一 公理化方法 二 逻辑与历史统一的方法 三
从抽象上升到具体的方法
科学抽象方法
一 科学抽象的概念和过程
1 科学抽象的概念
科学抽象方法是指在科学研究中，通过对各种经验材
料的比较分析，去其次要因素，抽取本质因素，形成科学
概念或科学符号，以达到揭示研究对象的普遍规律和因果
关系的思维方法。
2 科学抽象的过程
科学抽象可概括为分离、提纯和简略三个环节。
分离－－－割断事物的联系。
提纯－－－提取本质
简略－－－用概括的表达来揭示对象的本质和内涵。
二 科学抽象的认识功能及其发挥
1 认识功能,
把事物间活生生的联系割断了－－复杂现实联系简化了
抓住了事物的本质－－更全面、更深入地反映现实世界。
决定着科学家是否能把经验层次地认识上升到理性认识
如：丹麦天文学家第谷－布拉赫，获得极为丰富而精确地事实材料，
但仅停留在经验层次上。刻卜勒充分发挥科学抽象方法的功能，
概括了行星运动三定律。
2 如何发挥科学抽象的认识功能？
⑴要以在实践基础上形成的大量的、正确的事实材料为基础。
⑵ 正确处理现象与本质的关系（地心说和日心说）
⑶区分事物本质的层次性
三 科学抽象与科学发现
科学抽象对科学研究和科学发现的意义主要表现为科学
概念和科学符号的创造。
1 导致科学概念的建构与创造
概念是科学体系的细胞，可以构造出科学原理、定律,
进而构造出整个, 知识系统, 。
爱因斯坦说, 发明科学概念，并且在这些概念上面建立起理
论，这是人类精神的一种伟大创造特征。,
如：普朗克－－, 量子, 概念－－量子力学
2 提取和形成科学符号，用简洁的形式化的方式来表达认识成
果。
作用：以科学符号为基础创造出更加精确性和适应性的形式
化语言。
科学假说
一 科学假说的特点和作用
1 科学假说：是指根据已知的科学知识和科学事
实，对未知自然现象及其规律性所作出的推
测性的解释和说明，是自然科学理论思维的
一种重要形式。
2 特点,
科学性：以科学事实和知识为基础。
假定性：是对事物的本质和规律的猜测。
易变性：不确定（对材料的认识角度不同）
二 建立假说的方法论原则
1 解释原则：能解释和说明该范围内已知的全部
科学事实，且不能与研究对象范围内已知的科
学事实相矛盾。
2 对应原则：对应于一定的范围，包容原有理论
无法解释的事实，原有理论作为新假说的特例。
3 简单化原则：逻辑简单性。（奥卡姆剃刀）
4可检验性原则：原则上的可检验性；技术上的可
检验性
三 科学假说的检验及其向理论的过渡
1 实践检验,直接检验,直接通过观察和实验检验假说所指
称的内容。
间接检验,检验假说的基本命题所作出的个别结
论和预言，从而间接确证和否证假说。
2 理论检验的内容
⑴ 假说的逻辑完备性,即假说中的概念与判断、原理与推
论之间有无矛盾，是否前后连贯一致；
⑵ 假说的逻辑简单性,即假说与它所代替或竞争的原有假
说或理论比较，在基本假定上是否更简单明了；
⑶ 假说的解释和预见能力,即假说推断的结论对所研究的
对象领域和已知事实能够解释的深度和广度，对未知事物预
见的数量和程度。
数学模型方法
一 数学模型方法的概念和基本程序
1 概念,数学模型方法是指对研究对象进行量的分析、推导
与演算，用数学形式来表达事物的状态、关系和过程的科
学方法。（数学抽象是一种特殊的科学抽象，是对客观事
物的量和形的抽象）
2 运用数学方法的基本程序
⑴把观察实验中的实际问题提炼出数学问题，即把研究对
象的各个主要因素转化为可测定的基本量；
⑵分析各基本量的变化与相互关系，建立数学模型；
⑶进行数学运算和推导、求解；
⑷对结果作出符合实际的解释。
3 数学方法的作用
⑴ 可以精练和确切的把握事物的本质
如：伽利略的自由落体定律，数学模型 Ｓ = 1/2gt２ ； 牛顿万有引力定律
F＝ GＭ１Ｍ２／ r２ ;麦克斯韦方程组
⑵ 有助于思维作出科学预言，发现新事实、新规律。
如：法国天文学家勒维烈发现海王星不是依靠观测而是来自量的演绎
的结果。
门捷列夫的化学元素周期律对某些化学元素的科学预见表明数学分
析和量的演绎功能。
恩格斯说：, 门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量的转化为质的规律，
完成了科学上的一个勋业，这个勋可以和勒维烈计算尚未知道的行星
海王星轨道的勋业属于同等地位。,
⑶帮助思维推演出科学假说，离开了数学方法，理
论思维是走不远的。
21
思想实验方法
一 思想实验的概念,所谓思想实验，是指从经验事实中抽象
出具有特定质的规定性的理想模型并在思想上进行实验。在
理想条件下演绎出事物本质和规律性的研究方法。
二 思想实验的特点,
有实验方法的某些特点，如实验物，实验条件和过程
在思维中操作的实验，而非现实物质环境中。
三 本质,理性思维推理，即在思维中对, 实验对象, 进行, 控
制, 和, 变革, 。
四 思想实验的程序,
⑴ 建立理想模型，将对象置于理想状态下来研究，简化
认识客体。
⑵逻辑推理，演绎出客体的规律。
五 思想实验的条件
1 以真实的物质实验为基础，抓住关键性的科学事实，使思
想实验具有可靠的客观基础。
如，伽利略运用思想实验（在完全消除摩擦力的情况下金
属球从斜面滚下并继续在平面运动）演绎出物质运动规律
－－惯性原理，以真实的斜面实验为基础。
2 发挥创造性想象的作用，巧妙构思，超越物质条件的限制。
如，爱因斯坦形象人以光速跟着光线跑；高速列车上观察
闪电；自由下落的升降机。
3 运用严格的逻辑推理手段
因为演绎方法能够提供逻辑的证明与反驳；在科学发现中
演绎方法有预见作用。（海王星的发现）
建构理论体系的方法
一 科学理论的构成及其作用
1 构成 元素：概念、公式、模型、定律
关系：元素之间的相互作用
2 科学理论体系建构的原则
⑴逻辑完备性原则
⑵全面系统性原则
⑶历史继承性原则
3 科学理论的功能
解释功能：从内容上解释事实的本质。
指导功能：对观察实验以及理论创造的指导。
预见功能：能合乎逻辑地推导出有关未知事实地结论。
二 建构理论体系的方法
1 从抽象上升到具体的方法
2 逻辑与历史统一的方法
3 公理化方法
科学研究的系统思维方法
第一节 系统科学方法的特点和作用
一 系统科学方法的科学基础
二 系统科学方法的特点
三 系统科学方法的作用
第二节 常用的系统科学方法概述
一 系统分析与系统综合方法
二 系统工程的思想与方法
三 系统动力学方法
四 系统自组织方法
系统科学方法的特点和作用
一 系统科学方法的科学基础
1 系统科学的学科门类
一般系统论、控制论、信息论
耗散结构理论、协同学、突变理论、超循环理论
分形学、混沌理论 ……
2 系统科学的对象及其学科性质
以系统及其机理为研究对象的横断性学科群。
3 系统科学的基本特征
⑴定量化 ⑵功能性 ⑶信息化
二 系统科学方法的特点
1 系统的基本特征
⑴ 系统的概念：系统是指由相互作用的若干要素
构成的有特定功能的统一整体。
⑵系统的基本特征：整体性 目的性 结构与功能
关联性 层次性 环境适应性 ……
2 系统科学方法
按照系统科学的观点和理论，把研究对象视为系
统来解决认识和实践中的各种问题的方法的总称。
3 系统科学方法论原则
⑴整体性原则 ⑵动态性原则 ⑶最优化原则
⑷模型化原则
三 系统方法的作用
1 系统方法使认识调控改造、创造复杂系统的有效
手段。
2 为人们提供了制定系统最佳方案以实行优化组
合和优化管理的手段。
3 为人们提供了新的思维模式 。
常用的系统方法概述
一 系统分析与综合方法
二 系统工程的思想与方法
系统工程是一门纵览全局、着眼整体、综合利用各学科
的思想与方法，从不同方位和视角来处理系统各部分的配合
与协调，借助于数学方法与计算机工具来规划和设计、组建、
运行整个系统。使系统的技术、经济、社会效果达到最优的
方法。
三 系统动力学方法
系统动力学方法是以信息反馈系统为对象，从系统内部
非线性因素的作用和存在复杂的反馈因果、高阶次复杂时变
系统的动力学特征，去探求系统演化模式及其规律的方法。
四 系统自组织方法
系统自组织方法是以自组织理论的学科发展为基础，
探讨系统自组织的条件、动力学机制、演化过程、途径和图
景的方法。
大连理工大学人文社会科学学院
课 程 要 求
本门课程是全国理工农医管类硕士研究生必修的一
门马克思主义理论课
授课学时,32学时
考核方式：开卷（平时成绩 15分 +期末成绩 50分）
参考教材和参考资料,
1《自然辩证法概论新编》，陈昌曙主编，东北大学出版
社
2 公开出版的其它同类教材和相关教材
3《科学时报》、《科技日报》以及《自然辩证法研究》等
媒体、期刊对科学技术的相关报道
自然辩证法的概念
? 自然辩证法是马克思主义哲学的一个分支学科，
是人们借以认识自然界和改造自然界的辩证思维
方式，是关于自然界和科学技术发展的一般规律
以及人们认识自然和改造自然的一般方法的科学。
要点,
?认识自然改造自然界的辩证思维方式
?认识自然改造自然的一般方法
?关于自然界和科学技术发展的一般规律
自然辩证法的研究对象和内容
1,自然辩证法的研究对象,
◆ 自然界本体发展的一般规律, 即自然界的辩证法；
◆ 科学技术本身发展的一般规律, 即科学技术的辩证法；
◆ 人类认识自然, 改造自然的一般方法, 即科学技术创造的辩证法 。
2,自然辩证法的研究内容,
◆ 自然观, 即辩证唯物主义自然观, 是关于自然界的总图景和总观点；
◆ 方法论, 即科学技术研究的认识论和方法论 。
◆ 科学技术观，即关于科学技术的总看法，包括科学技术的发展规律，科
学技术与社会的互动关系等；
自然辩证法的学科性质
不属于各门具体学科,带有整体性和一般性。
不专门研究某种特定物质运动规律, 如物理,
化学, 生命运动规律 。 所研究的对象是带有整体性
和一般性的特征 。 例如, 研究自然界发展的一般规
律, 科学技术发展的一般规律和人类认识与改造自
然界的一般方法 。 显然, 它与各门具体学科之间的
关系, 是一般与特殊的关系 。
自然辩证法研究的是一般规律和一般方法,
它应属于哲学层次, 具有哲学性质 。 但是, 它所
研究的一般规律和一般方法又并非具有哲学的最
高度的普遍性 。 马克思主义哲学研究的是自然界,
人类社会和人类思维的最普遍的规律, 而自然辩
证法研究的是马克思主义哲学中的一个领域, 即
自然科学领域 。
自然辩证法与马克思主义哲学的关系是：前
者是辩证唯物主义普遍原理在自然领域中的具体
体现和在科技领域中的具体应用。
哲学门类下的一级学科：马克思主义哲学；中国哲学；西
方哲学；美学；逻辑学；宗教学；科学技术哲学（自然
辩证法）
哲学的一个分支学科
科学技术、自然辩证法与马克思主义哲
学三者的关系
抽象性和普适性
自然辩证法 桥梁和纽带
具体科学技术 基础性和具体性
马克思主义哲学
硕士 研究生 学习自然辩证法的意义
改善的知识结构。
培养和提高科学的理论思维能力和科学技
术实践能力。
提高贯彻执行科技政策的自觉性，使科研活
动更加有的放矢，有助于执行和修正政策、
评价技术后果等。
有助于增强哲学素养。
科学发展的历程
古希腊和古罗马是奴隶社会科学技术的高峰所在 。 学者的自
然知识通常与哲学观点交织在一起, 他们既是哲学家, 又是自然科学
家 。 自然科学没有从哲学中分化出来 。
古希腊数学成熟的最早, 天文学和力学也很发达 。
泰勒斯 （ 前 624— 前 547）,万物起源于水, 并复归于水 。
意义：他用自然事物来解释自然界, 驱逐了超自然的鬼神观念, 标志
着人类自然观的一次巨大进步；开创了唯物主义精神之追求的先河；
奠定了人类理论科学发展的基础 。
毕达格拉斯 （ 前 580-前 500）,万物皆数, 数是万物的本原 。 宇宙中
,数的和谐, 思想, 开创了西方自然科学定量研究的传统, 是最初的
唯心主义学派的代表 。
德谟克利特 （ 前 460-前 370）,提出原子论, 原子是最小不可分割的,
坚硬的, 不可入的, 永不停息的物质微粒, 原子的性质相同, 大小形
状多种多样 。
自然哲学阶段
欧几里德 （约前 330-前 275）：,几何原本》，把有关直线和圆的知识系
统化，形成了严密的演绎论证体系。 10个公设公理推出 467个命题。
阿波罗尼乌斯 （约前 262— 前 205）,《圆锥曲线,
亚里士多德 （前 384-前 322）,
古希腊自然哲学集大成者。提出以地球为中心的同心球模型。提出, 四
元素说, —— 火、气、土、水（月亮以下），人的基本感觉有四种：火 +
土 =干 土 +水 =冷 水 +气 =湿 气 +火 =热；月亮以上为圣洁元素, 以太,,以
太组成了各种天体，以太性质稳定，不会发生任何变化，天体也不会发生
任何变化。
著作涉及哲学、逻辑学、天文学、气象学、生物学、博物学、修辞学和
文学，建立了以, 三段论, 为中心的形式演绎体系。
亚里士多德
托勒密 （ 90— 168）,发展了该模型，引入数学方法，
建立, 地球中心说, 。
阿基米德 （前 287-前 212）：在静力学方面做出了奠
基性工作，提出杠杆原理、求物体重心的方法，浮
力定律，开创了物理学从猜测到实验、从定性到定
量的研究方法，被西方称为, 物理学之父, 。
? 恩培多克勒 （前 490-前 430）,心脏
是人体的中心，血液从心脏流出又流
进，皮肤可以呼吸。
? 希波克拉底, 用观察实验方法研究疾
病；提出, 希波克拉底宣言, 。被称
为, 医学之父, 。
? 阿纳克西曼德, 提出人是由鱼变来的
思想。
? 赫拉克利特, 提出万物流动的思想，
被列宁称为, 自然辩证法的奠基人, 。
,人不能两次踏进同一条河流, 。
希波克拉底
希波克拉底誓言
医神阿波罗、埃斯克雷彼斯及天地诸神作证，我 ——— 希波克
拉底发誓,
我愿以自身判断力所及，遵守这一誓约。凡教给我医术的人，
我应像尊敬自己的父母一样，尊敬他。作为终身尊重的对象及朋
友，授给我医术的恩师一旦发生危急情况，我一定接济他。把恩
师的儿女当成我希波克拉底的兄弟姐妹；如果恩师的儿女愿意从
医，我一定无条件地传授，更不收取任何费用。对于我所拥有的
医术，无论是能以口头表达的还是可书写的，都要传授给我的儿
女，传授给恩师的儿女和发誓遵守本誓言的学生；除此三种情况
外，不再传给别人。
我愿在我的判断力所及的范围内，尽我的能力，遵守为病人
谋利益的道德原则，并杜绝一切堕落及害人的行为。我不得将有
害的药品给予他人，也不指导他人服用有害药品，更不答应他人
使用有害药物的请求。
尤其不施行给妇女堕胎的手术。我志愿以纯洁与神圣的精神终
身行医。因我没有治疗结石病的专长，不宜承担此项手术，有
需要治疗的，我就将他介绍给治疗结石的专家。
无论到了什么地方，也无论需诊治的病人是男是女、是自由民
是奴婢，对他们我一视同仁，为他们谋幸福是我惟一的目的。
我要检点自己的行为举止，不做各种害人的劣行，尤其不做诱
奸女病人或病人眷属的缺德事。在治病过程中，凡我所见所闻，
不论与行医业务有否直接关系，凡我认为要保密的事项坚决不
予泄漏。
我遵守以上誓言，目的在于让医神阿波罗、埃斯克雷彼斯及
天地诸神赐给我生命与医术上的无上光荣；一旦我违背了自己
的誓言，请求天地诸神给我最严厉的惩罚！
特点
a)直观性：从某种有形的, 直观的东西
去寻求自然现象多样性的统一 。
b)辩证性：把自然界看成一幅由种种联
系和过程相互交织起来的画面 。
C） 思辩性：由猜测和想象去说明自然现
象 。
中世纪欧洲, 宗教神学居于主宰地位, 国王与教皇
流, 政教合一 。, 圣经, 被看作全部知识的来源 。 除了数
学, 医学略有发展外, 几乎无可以称道的科学成就 。
教皇宣扬：, 不学无术是真正虔诚的母亲,
基督教奥古斯汀说：, 在家里坐着的时候, 与其将注意力
被蜥蜴抓住苍蝇, 或者蜘蛛用网套住苍蝇这些小事吸引过
去, 莫如不要忘记赞美无所不能的创造出万物的神 。,
罗吉尔,培根 （ 1214-1294）,英国学者, 牛津大学僧侣,
懂多国语言, 从事炼金活动, 光学实验, 推崇实验, 反对
经院哲学把亚里士多德神圣化, 因此遭禁闭, 在教会牢狱
中 14年, 但是他的思想在 13,14影响不是很大 。
中国这一时期出现了学术上的百家争鸣的局面 。 宋代完成
了具有世界意义的三大发明 —— 指南针, 印刷术和火药 。
经院哲学（中世纪）（ 5-15世纪）
沈括, 主持制定奉元历, 写出了被称之为, 中国科
学史上的坐标, 的百科全书式的著作, 梦溪笔谈, 。
明清代,
宋应星, 18卷的, 天工开物,, 是世界上第一部有
关手工业和农业生产技术的百科全书 。
徐光启, 60卷, 农政全书,
李时珍, 52卷, 本草纲目,
11世纪开始有了大学, 如意大利的波伦亚大学, 萨
列诺大学, 法国的巴黎大学, 英国的牛津, 剑桥大
学 。
近代自然科学前期（ 15世纪下半叶 — 18世纪）
? 自然科学有了相对独立系统的发展 。 资本主义生产方式的出现和地理大
发现是近代自然科学产生的社会历史动因, 文艺复兴和宗教改革是近代
自然科学兴起的文化前提和思想基础 。
? 哥白尼 （ 1473-1543）, 波兰人, 从学习托勒密的地球中心说开始其天
文学研究, 临终时出版了, 天体运行论,, 将颠倒的日地关系重新颠倒
过来, 不仅超出了天文学学科范畴, 而且有冲破宗教神学和科学革命的
意义 。 该书于 1835年才被取消禁令 。
? 伽利略 （ 1564-1642）：意大利人,1632年出版《关于
托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》，明确支持日心
说。发现落体定律，抛物体运动规律，惯性运动，运动
的合成、发明望远镜。推崇科学试验与数学相结合，被
称为近代自然科学之父。
? 开普勒 （ 1571-1630）,德国人。发现行星运动三定律：
行星运行的轨道是椭圆，太阳位于一个焦点上；在相等
的时间内，行星和太阳的连线所扫过的面积相等；太阳
系的行星周期平方与长轴立方之比为定值。
第谷,丹麦人 。 宫廷天文学家, 一生以观测天象著称,
目的是制定星表, 被誉为星学之王 。
牛顿 (1642-1727):英国人, 建立牛顿三定律：惯性定律, a=F/M,作
用力与反作用力关系 。 发现万有引力定律,F=G·Mm/R2,实现物理学
（ 科学史 ） 的第一次大综合 。 1687年出版, 自然哲学的数学原理,
塞尔维特 （ 1511-1553）：西班牙人，主张人的血液经过
肺部在两心室形成循环（小循环），他的见解为教会不
容被判死刑。
哈维 （ 1578-1657）：英国人，完成了血液在整个人体内
不断循环的理论（大循环）。该理论与日心说互相照应，
是近代科学中的耀眼明珠。
弗朗西斯 ·培根 （ 1561-1626）：英国人，知识就是力量，
推崇归纳和经验。, 新工具,
笛卡尔 （ 1596-1650）：法国哲学家、数学家。重视数学
和演绎。, 方法论,
霍布斯 （ 1588-1679）：认为惟有自然科学和数学才能促
进生活福利的增长
特点,
实证性, 以观察实验为基础, 以经验归纳和数学演
绎为主要方法, 分门别类 。
局限性,
a)形而上学性 。 用孤立的静止的观点看待自然 。
b)机械论 。 用力的概念和机械运动解释一切自
然现象 。 拉美利特认为, 人是机器, 。
c)对社会历史现象作唯心主义的解释 。 把社会
历史变迁的基础归结为, 人类理性,,, 目的
意志, 等因素 。
近代后期自然科学（ 18世纪后叶 -19世纪末）
天文学领域
星云假说,康德 -拉普拉斯假说 —— 太阳系是
由弥漫尘粒通过吸引和排斥逐步形成的 。 蕴
含自然界演化的观点 。
1755康德, 自然通史与天体论,
1796拉普拉斯, 宇宙体系论,
地质学领域,
地质演化说：灾变论 —— 居维叶 （ 法国 ）
渐变论 —— 赖尔 （ 1797-1875） (英国 ),地质学原理,
整个地球是自然力作用和演变的结果 。 对达尔文生
物进化论有很大影响 。
生物学领域,
细胞假说,德国植物学家施莱登 （ 1804-1881） 于
1838年发表, 关于论植物起源的资料,, 动物学家
施望 （ 1810-1882） 于 1839年发表, 关于动植物的
结构和生长的一致性的显微研究,, 指出动植物都
是由细胞组成, 按同样的规律形成和生长 。
生物进化论,拉马克 （ 1744-1829） （ 法国 ） ——
,动物学哲学, 用尽废退法则 。
? 达尔文 （ 1809-1882） （ 英国 ）
? —— 1859年发表, 物种起源,
化学领域,
道尔顿 （ 1766-1844） （ 英国 ） —— 科学原子论, 测定许多
元素的原子量
阿弗加德罗 （ 1776-1856） （ 意大利 ） —— 区分了原子和
分子
门捷列夫 （ 1834-1907） （ 俄国 ） —— 元素周期律
,应用黑格尔的量转化为质的规律, 完成了科学上的一个
勋业, （ 恩格斯 ）
维勒 （ 1800-1882） （ 德国 ） —— 1828年氰, 氰酸银, 氰
酸铝, 氨水, 氯化铵等无机物合成了尿素, 在无机界和
有机界之间架起了桥梁 。
物理学领域,
迈尔 （ 德国 ）, 焦耳 （ 英国 ） 等 —— 能量转化与
守恒定律
1786年, 伽伐尼发现电流
1820年, 丹麦人奥斯特发现电流的磁效应
1831年, 英国人法拉第提出电磁感应定律
1865年, 麦克斯韦电磁理论
,电磁学通论,, 物理学第
二次大综合, 他 14岁在英国
,爱丁堡皇家学会报, 发表
数学论文 。
电磁感应理论
引入位移电流概念,DE/DT
赫兹实验验证电磁波的存
在
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这一时期, 基于自然科学得成就, 在德国古典哲学中出现
了辩证思维的观点, 康德, 谢林用引力和斥力的对立统
一来说明自然界, 黑格尔在唯心主义体系中论证了辩证
法的一系列范畴 。
系统研究并建立自然辩证法主要是由恩格斯进行的, 1873
年恩格斯在致马克思的信中提出了一整套, 关于自然科
学的辩证思想,, 形成了, 自然辩证法, 的第一个提纲 。
1883年 3月 14日马克思逝世, 打乱写作计划, 1895年恩
格斯逝世, 守未能完成, 自然辩证法, 一书 。 1925年,
俄共马克思恩格斯研究院出版, 马克思恩格斯文库, 时,
把恩格斯关于自然科学哲学著作的部分手稿归类, 标题
即为, 自然辩证法, 。 20世纪 30年代传入中国 。
现代自然科学（ 20世纪初 —— ）
两朵乌云,
以太漂移, 1876年 -1879年间, 美国物理学家迈克
尔逊和莫雷进行了搜索以太风的实验 。 他们设想,
如果地球有相对于以太的运动而以太又是光的传
播介质, 那么光顺着以太的方向运动到一定距离
在沿逆着以太方向运动导原点的时间, 必然会大
于光垂直与以太运动方向往返同样距离的时间,
就好像游泳时顺流逆流各游相等距离的时间必然
大与等距离往返对岸的时间 。 多次实验并没有找
到以太风或地球相对于以太的相对运动 。
黑体辐射：黑体受高温而向外辐射 。
斯特凡, 黑体辐射的总能量与他的绝对温度的 4次方成正
比 。
维恩, 维恩公式在短波部分与实验结果符合 。
瑞利和金斯, 瑞利 -金斯公式在长波部分与实验吻合, 在
短波部分, 得出荒谬的结论,即当辐射的波长无限小时可
以获得无限大的能量, 后来被称为, 紫外灾难, 。
普朗克, 1900年通过内插法将维恩公式和瑞利 -金斯公式
结合, 提出能量子概念 。
,经典理论给了我这么多有用的东西, 因此必须以最大谨
慎对待它, 维护它 。,
三大发现,
? 电子的发现：英国汤姆生 1897年
? X射线：德国人伦琴研究阴极射线, 意外发现
放在距离放电管 2米远的铂氰化钡的屏上发出
了荧光 。
? 放射性现象：法国人贝克勒尔研究 X射线产生
的原因时, 1896年, 发现铀盐会自动发出具
有穿透力很强的射线 。
两大成就,
? 相对论,1905年狭义, 1936年广义
? 量子力学,
德布罗意 (法国 ） 薛定谔 （ 奥地利 ） --波动力学；
波恩 （ 德 ） --矩阵力学, 海森堡 （ 德 ）, 狄拉克 （ 英 ）,
泡利 （ 奥地利 ）
玻尔 （ 丹 ）,互补原理
狄拉克
洛伦兹：, 在今天, 人们提出了与昨天所
说的截然相反的主张 。 这样一来, 已经
没有真理的标准了, 也不知道科学是什
么了 。 我真后悔我未能在这些矛盾出现
前五年死去 。,
现代自然科学全面发展
?粒子世界中的发现：原子核, 正电子, μ 子, π
子, 中微子等 。 夸克悠禁 。
?地球物理和天体物理的进展：大陆漂移说, 地幔
对流说, 海底扩张说, 板块说；大爆炸宇宙说 。
?分子生物学建立,1953年沃森和克利克发现 DNA
分子双螺旋结构 。
?系统科学, 非线, 非线性科学和复杂性科学的兴
起,
?新技术革命的兴起,
沃森和克里克,
DNA双螺旋结构
分子生物的
大生命观
克隆技术与
生命设计
12生肖克隆一半
自 然 观
自然观：自然观是人们关于自然界以及人与自然
关系的总看法、总观点。
系统层次观 进化历史观 持续发展观
自然界的系统层次观
物质联系的系统方式
自然界的物质性主要回答存在着的, 是什么, 的问题；, 如何
存在, 由系统方式和运动形式来回答。
物质普遍联系的基本形式 —— 系统
何为系统
~贝塔朗菲,处于一定的相互关系中并与环境发生关系的各组
成部分（要素）的总体。
~钱学森,由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具
有特定功能的有机整体，且此系统本身又是它所从属更
大系统的组成部分。
~恩格斯,我们面对着的整个世界形成一个体系，即各种物体
相互联系的总体。
系统 是由相互联系、相互作用的元素（要素）
按照一定的结构组成的有特定功能的有机整
体 。
要点,
1） 任何系统必须有两个以上的要素构成。
2)系统诸要素之间、要素与系统整体之间的相互联
系、作用，形成了特定的结构。
3）要素彼此之间联系性成为一个统一的有机整体。
4）系统作为一个整体对环境表现出特定的功能。
结构,要素在系统内部恒定的分布和排列。
—— 空间结构：材料的晶体结构,DNA双螺旋结构、建筑物的力学
结构等
—— 时间结构：地球自转公转、潮汐、电谐振、生物钟、心脏的
脉动等
—— 时空结构：树木的年轮等
功能,系统与外界（环境）作用产生影响和效力的能力。
—— 静态功能,
—— 动态功能
功能以结构为基础，功能是结构的表现；功能对结构由
反作用，功能的发挥会损耗结构 。
系统功能性的表现：同构同功 ——
异构异功 ——
同构多功 ——
系统的基本特点
1 整体性
—— 加和性（量的加和，无新质）
—— 非加和性（新质）
黑格尔：, 一只手，如果从身体上割下来，按照名称虽仍然可叫做手，但按照实
质来说，已不是手了。,
2 层次性
指系统与环境中其他系统相互作用，构成较高一级系统，而本身则
成为较高一级系统的要素或子系统。
—— 按照质量和尺度的相对大小：渺观、微观（小于 10-15千克,10-6厘米）宏
观、宇观、胀观（比宇观大 1019个数量级，典型尺度为 1016亿光年）
—— 按系统的组织性和复杂性大小,
简单系统 （要素少、作用简单）
简单巨系统 （要素多、作用简单、在同一等级）
复杂巨系统,（要素多、同一等级的要素已经分成若干等级的子系统。例如
细 胞 -器官 -系统 -动物体）
特殊复杂巨系统,社会系统
系统层次之间的关系
—— 高层次系统包含低层次系统，两者是整体与部分之间的关
系。
—— 层次和系统复杂性有对应关系。层次越高，复杂性越大
（牛顿力学体系一个层次质点，热力学系统两个层次宏观
微观，生物体包含多个层次）
—— 层次的分化和子系统的中心化。（太阳）
—— 系统结合力与层次高地成反比。
3 有序性
指系统各部分在空间、时间上分布规则性、组织性和确定性。
4 动态性
系统的种类
? 孤立系统,系统与环境之间无物质、能量、
信息交换。
? 封闭系统,系统只与环境交换能量而不交
换物质。
? 开放系统,系统与环境交换物质、能量、
信息。
自然界的进化历史观
? 自然界演化的科学图景（看, 宇宙与人, ）
? 宇宙的起源
? 生命的起源
? 人类的起源
? 智力的起源
宇宙的起源
?宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及
弥漫物质的总称。
? 宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发
展中。
?《淮南子 ·原道训》注：, 四方上下曰宇，古
往今来曰宙，以喻天地。, 即宇宙是天地万
物的总称。
? 千百年来, 科学家们一直在探寻宇宙是什么时候, 如何
形成的 。 直到今天,科学家们才确信,宇宙是由大约 150亿
年前发生的一次大爆炸形成的 。
? 在爆炸发生之前,宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一
起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,后发生了大
爆炸 。
? 大爆炸使物质四散出击,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下
降,后来相继出现在宇宙中的所有星系, 恒星, 行星乃至
生命,都是在这种不断膨胀冷却的过程中逐渐形成的 。 然
而,大爆炸而产生宇宙的理论尚不能确切地解释,,在所存
物质和能量聚集在一点上, 之前到底存在着什么东西？
, 大爆炸理论, 是伽莫夫于 1946年创建的 。
从宇宙大爆炸到人类诞生
从
宏
观
到
微
观
宇宙是由大约 150亿年前发生的一次大爆炸
形成的
宇宙的实际年龄为 137亿年
星系与恒星的形成
? 根据弥漫说的理论，恒星形成可分为两个阶段，开
始时先由极其稀薄的物质凝聚成星云并进一步收缩
成原恒星，然后原恒星才发展成为恒星。
? 右下图,宇宙边缘的恒星状球体
恒星世界,
从年青、炽热到死亡
新星和超新星
蟹状星云,1054年超新星爆炸遗迹
银河系的诞生
太阳系的形成
太阳、行星与地球
地球形成与地壳运动
?大陆漂移说
?海底扩张说
?板块构造说
可逆与不可逆
可逆与不可逆矢自然界演化过程中两种相互对应的状态。
可逆 —— 如果系统从某一状态变到另一状态后，能够在
回复到原来的状态，并且同时使系统的环境也回复
到原状的过程。
不可逆 —— 若系统及其环境一经变化后，不能回复，这
种过程就是不可逆。
可逆不可逆世纪反映了自然演化的状态对时间的关系，
直接涉及 时间箭头 问题。
时间之矢
人们关于时间的观念经历了几次重大的变革。
20世纪前，人们相信经典物理学的时间概念，时间与物质运动的性
质没有内在联系，时间仅仅是从外部描述运动的任何一个几何参
量，与参考系无关。时间是对称的，它没有方向，没有箭头，可
正可负，未来与过去等价。
20世纪初，相对论彻底否定了牛顿的绝对时空观。爱因斯坦指出，
时间和空间都是相对的，时间和空间并非与物质及其运动无关，
时间和空间随着物体运动速度的变化而变化，时间不再是系统演
化的外部因素，而是内部因素。但是爱因斯坦仍然认为时间时可
逆的，它没有方向，没有箭头。
20世纪 70年代，英国宇宙学家霍金试图统一引力理论和量子力学时，
引入了, 虚时间, 的概念，虚时间是时间乘以负一的平方根。时
间类似于一个空间维，而不仅仅是实时间。, 虚时间和空间的方
向是不能互相分辨的。一人能在虚时间中向前走，也能转身向后
走，这意味着在虚时间向前和向后的方向上不能有重要的不同。,
但是人们看到的时间，向前向后有很大不同，自然界中的实际发生的过程都是不 可逆的，有时间箭头。不可逆过程是无条件的、绝对的。
至少有以下几种时间之矢
热力学、统计物理学的时间之矢,熵增加的方向。
生物学的时间之矢,生物进化的时间方向。由低级向高级、由简单到复杂的进化图景。这是一个复杂性不断增加的不可逆过程，与热力学演化的时间箭头相反。
电磁学的时间之矢,以电磁振荡所产生的电磁波的传播方向来表征时间的单方向
性。实验表明，点源辐射球状电磁波只能向无限远传去，称为, 推迟波, 。
量子力学的时间之矢,原子的自发辐射的时间方向。原子内部，电子从高激发能
级自发跃迁到低能级，而不能自发从低能级跃迁到高能级，除非从外界吸收能 量，这是不可逆过程。
宇宙学的时间之矢,即自大爆炸起的宇宙不断膨胀的方向。反映宇宙起源与大爆炸的宇宙学是有时间方向性的。
美国天文学家累泽尔等人认为，以宇宙膨胀的的运动方向作为时间箭头应该是更 普遍的。
序、有序和无序
序 —— 时空结构的规则性，这种规则性既可以用来描述自然
系统的状态，也可以反映自然系统的演化过程。
有序 —— 意味着系统内部的某种组织性与确定性（要素的空
间排列的规则，变化过程明显的周期性，系统行为表现出
一定的关联性）
无序 —— 系统内部各组成要素之间混乱而无规则的组合及其
变化的无规则性。
任何系统都是有序与无序的不同程度的辩证统一。这种不同
程度，构成了系统的一定秩序，即有序度。
有序度的表示,
a)熵,在热力学系统中，系统的熵 S 与相对应的微观状态出现
的概率 W成正比。 S=KlnW K为波尔兹曼常数,W为系统状
态出现的概率，而混乱程度越高，出现的概率越大。因此，
熵越大，系统越无序，熵越小，系统结构越有序。
b)信息,信息论中，信息被看作是减少或消除不确定性的东西。
信息量越大，结构越有序，反之，越无序。
I= — logP I为信息量,P为概率
C)序参量,源于相变理论和协同学。序参量可以是可以测量
的物理量，也可以是抽象量。可以是标量和矢量。序参量
的存在表示系统所达到的有序化程度，随着控制参量趋于
临界值，序参量会突然出现迅速放大，标志系统已达到某
有序的时空结构和功能行为，系统一出于某种特定模式中。
自然界的演化方向：进化与退化
1865年德国物理学家克劳修斯将热力学第二定
律应用于宇宙演化，提出宇宙, 热寂论, —
— 退化
生物进化论 —— 进化
他组织、自组织、自组织的条件
他组织 —— 系统的空间结构、时间结构、功能结构是
在特定的外界干预的情况下获得的。
自组织 —— 系统自发的组织化、有序化和系统化的过
程。
自然界的系统演化，自然事物的结构的形成和有序化
都是自组织的过程。
比利时科学家普里高津创立 耗散结构理论,统一了进
化退化的矛盾。
自组织的条件
—— 开放系统, dis+des
—— 远离平衡态,系统处于远离平衡态，在较强的耗
散中，利用负熵流建立和维持的有序结构，称为耗
散结构。, 非平衡是有序之源, 。
—— 涨落,涨落是系统演化的诱因。
—— 非线性相互作用,非线性的正反馈作用把微小的
偏差迅速放大，使系统失稳形成新的有序结构。
人与自然界的持续发展观
一、人对自然界的依赖关系
1,依赖自然界构成自己的生命机体。
氫、氮、碳、氧等四种元素占人体总重量的 96％；钙、磷、钾、硫、钠、
氯、镁等 7种元素占 3％；氟、鉻、锰、锌占 1％。
2,从大自然的生物界吸取营养以维持自己的生命、生长、发育
和生育后代。
3,人类活动离不开大自然的物质、能量和信息。
人类活动；生产活动，物质生产，精神生产：非生产，军事 医疗
二、人对自然界的能动作用
1,能动性及其表现
人与动物的重要区别在于意识活动的广度和深度，但更
重要的是人具有对自然界的能动作用，即人不单依赖于自
然，顺应自然，还能通过有目的的活动变革自然，改造自
然，表现出人对自然的能动性。
2,受动性及其表现
受动性是指作为主体的人必然要受到客体的制约。即人
在实践活动过程中表现出来的任何一种特定的能动性都必
须以某种特定的受动性为依据，必须适应自然。
受动性的表现,
?1）人在其活动中受自然条件和自然规律制约
?2）许多自然因素的作用仍然是人们不可抗拒和不可控制的，
如地震、火山爆发、太阳黑子、风灾、洪水、干旱等。
天然自然与人工自然
1,天然自然：人类尚未认识到的那部分自然（宇观世界和微观领
域，尚未探明规律和特征）。
2,人化自然：人类观测所及的那部分自然。
3,人工自然：人类实践所及从而改变了的那部分自然界。
人工自然与天然自然的区别与联系
联系：天然自然是人工自然的基础，人工自然是从天然自然中转化
而来的。
区别,从存在的形式看,天然自然独立于人的意识之外，而人工自
然独立于 人的意识之外，又有依赖与人的意识的方面。
从遵循的规律看,天然自然只服从自然规律，人工自然服从
自然规律，却不听任何自然规律起作用。
从演化的速度看,天然自然演化速度缓慢，人工自然变化快 。
人与自然协调发展与可持续发展战略
一、发展的困惑：人类发展历程的再认识
人类社会从最早的远古时代发展到现在，从掌握和控
制自然力的角度讲，人与自然相互关系的演变大约经历了三
个不同的历史时期,
原始社会的发展；
农业文明的发展；
工业文明的发展；
后工业文明的发展
在这一漫长的历史发展进程中，人越来越强大，
人类所创造的工具越来越先进、神奇，人类利用控
制自然力的范围也日益扩大。
1,原始社会, 人类后世一切发展的源头,（摇篮期、始源地）
漫长、迟滞的发展时期，人顺从自然规律的支配 （ 若往前推算人
类社会一百万年,99.4千年处于原始社会时期 ）
2,农业文明,发展是缓慢的，具备一定变革自然的能力，对
大自然的人为危害也是很小的。
3,工业文明,发展是迅猛的，对大自然的破坏也是非常严重
的。
4,现代－－后工业化时代,人类掌握自然力进一步提高，
同时给自然界的发展演化带来了很多问题。
如：生态失调、环境恶化、资源匮乏、耕地减少、陆地沙
漠化、江河湖海污染、大气污染、温室效应、酸雨侵蚀等。
人与自然关系的逻辑矛盾
?技术悖论（ technological paradax)
泛指对技术产生的后果与技术要实现的目的相背离或
不一致的一种表述。
古代人的悖论观：古希腊“窃火者悖论,
中国“奔月者悖论”
近现代人的悖论观：人口悖论；资源悖论；环境悖论；
灾害悖论；贫富悖论；武器悖论；信息技术悖
论 …,.,
二、可持续发展观形成的社会背景
全球问题－－对工业化道路的反思－－确立全新的发展观
1《寂静的春天》：对传统行为和观念的早期反思
20世纪中叶西方国家公害事件不断发生。美国
海洋女生物学家雷切尔 ·卡逊潜心研究了美国使
用杀虫剂所产生的种种危害后,1962年发表环
保科普著作，初步揭示了污染对生态系统的影
响。人类必须寻求, 另外的道路,,道路是什
么？
2《增长的极限》：引起世界反响的, 严重忧虑,
1968年成立了非正式国际协会 ——,罗马俱乐部,
1972年梅多斯为首的小组提交了第一份报告 ——,增
长的极限》。指出：由于世界人口增长、粮食生产、工
业发展、资源消耗和环境污染这五项基本因素的运行方
式是指数增长，全球增长将会因为粮食短缺和环境破坏
于下世纪某个时段达到极限 。
3 联合国人类环境会议
1972年 6月联合国人类环境环境会议在瑞典
斯德哥尔摩召开,113个国家代表共同探讨环
境对人类的影响问题，这是人类第一次将环境
问题纳入世界各国政府和国际政治的事务议程
通过《人类环境宣言》，宣布了 37个共同观点
和 26项共同准则。
大会对环境问题认识较为粗浅，对解
决问题的途径尚未确定，没有找到问题的根源
和责任。但是它正式吹响了人类共同向环境问
题挑战的进军号。
4,我们共同的未来》：环境与发展思想的重要
飞跃
1983年 3月联合国成立世界环境与发展委员
会（ WCED)。 布伦特兰夫人为主席。 1987年提
交报告《我们共同的未来》。提出, 可持续发
展, 的概念,既满足当代人的需求，又不对后
代人满足其自身需求的能力构成危害的发展。
这一概念在 1989年在联合国环境规划署第 15
届理事会通过的《关于可持续发展的声明》中
得到接受和认同。
要点,
（ 1）发展是必需的，否则就无法满足当代人的需
要。
（ 2）自然环境必需保护，否则就会危害后代人满
足其需要的能力。
（ 3）保护环境和发展经济是同一个问题的两个方
面。 正像布伦特兰夫人所说：, 环境, 是我们大家
生活的地方；发展是在这个环境中为改变我们的命
运，我们大家应做的事情。两者不可分割。
（ 4）可持续发展是人类进入 21世纪的头号大问题，
是人类走向未来美好生活的正确选择。
5 联合环境与发展大会：环境与发展的里程碑
1992年 6月，在巴西里约热内卢，召开了联合国环境
与发展大会。 178个联合国成员国,102个国家元首
出席了这次大会，这次会议被称为环境与发展历史
上的一次盛会。通过和签署了五个重要文件。
?《关于环境与发展的里约宣言,
?,21世纪议程,
?《关于森林问题的原则声明,
?《联合国气候变化框架公约,
?《生物多样性公约,
,21世纪议程》的特点
1.,21世纪议程》的层次结构,
行动是,21世纪议程》的细胞,实施,21世纪议程》的基
本单元,从而保证每一方案领域可持续发展落到实处。
系 统
社会与经济
可持续发展系统
资源保护及其管理系统
主要团体的作用系统
实施手段系统
子系统
大气层
陆地资源
脆弱生态系统
生物多样性
环境无害化
海洋资源
方案领域
1
2
3
4
5
行 动
行动依据
目标
行动
实施手段
2.,21世纪议程, 把经济, 社会, 资源与环境视为密不
可分的整体,看作可持续发展的大系统,揭示了可持续发
展战略的实质是由经济, 社会与生态 (包括资源和环境 )
三个子系统所组成的大系统,是物质再生产, 人力再生
产和自然再生产相互依存, 相互促进又相互制约的统
一体 。 它追求建设一个经济繁荣, 社会公平和环境安
全的美好未来 。 由此构筑了一个综合的, 长期的, 渐
进的可持续发展战略的基本框架 。
3., 21世纪议程, 提出了建立, 新的全球伙伴关系, 以
保证人类拥有一个繁荣, 公平和安全的美好未来 。 它
呼吁各国要制定自已的可持续发展战略,要加强国家与
地方之间, 国家与国家之间, 国家与国际组织之间广
泛合作,促进可持续发展 。 它还指出了在全球环境问题
上,发展中国家和发达国家所应有的, 共同但有区别,
的责任 。 发达国家应当起更大的作用,要从资金, 技术,
能力建设等方面帮助发展中国家实现可持续发展 。
生态系统
资源与环境
社会系统 经济系统
自然再生产
人力再生产 物质再生产
科技
,21世纪议程》揭示了可持续发展战略的实质
6 2002年可持续发展世界首脑会议：对可持
续发展深入全面的解读
2002年 9月 2日在南非首都约翰内斯堡召开，包括
104个国家元首和政府首脑在内的 192个国家代表一
致通过《可持续发展世界首脑会议执行计划草案》
和《约翰内斯堡可持续发展承诺》。
会议主题, 生物多样性、农业、能源、水与公共卫
生以及健康与环境。
“草案”对 1992年“里约会议”所确定的原则给与
了重新确认，要求世界各国全面执行,21世纪议程”
和 1992年后联合国会议确定的各项目标。
对于全球化,意味着新的贸易机会和新技术的应
用，对全球经济的发展和改善人俩生存条件发挥
着重要作用，但对于发展中国家同时也是一个严
峻的挑战。
对于健康问题,到 2005年，艾滋病高法国加 15-24
岁人群的发病率应降低 25%，到 2010年，全球
15— 24岁人群的发病率降低 25%。
此外，“草案”对岛国、非洲大陆的可持续发展
和执行途径也提出了相应的方案。
可持续发展理论的基本框架
可持续发展理论与战略包括如下四个基本分支
领域,
? 生态可持续发展
? 经济可持续发展
? 社会可持续发展
?科学技术可持续发展
生态可持续发展
◆ 保护大气层
◆ 土地资源管理
◆ 森林保护克服沙漠化
◆ 保护水资源（海洋、河流、湖泊）
◆ 保护生物多样性和生物资源
◆ 废弃物的环境无害化处理
◆ 防治自然灾害等
经济可持续发展
◆ 改变不可持续的生产和消费方式
◆ 农业和农村的可持续发展
◆ 工业及城市交通、能源的可持续发展
◆ 促进发展中国家的经济增长
◆ 国际经贸合作与援助
◆ 用于环保的资金与资金机制 等
社会可持续发展
◆ 人口控制
◆ 克服贫困
◆ 促进和保护人类健康
◆ 促进可持续的人类居住区
◆ 推动可持续发展的社会群体和组织
◆ 社会公正、社会稳定与法治
◆ 科学技术促进可持续发展
◆ 教育与培训、提高公众的环境意识等
环境伦理观
渔猎时代 —— 图腾崇拜
农业时代 —— 人要勇于变革自然,,制天命而
用之, （荀子）；天人合一
工业文明 —— 人与自然关系的一次重大转折：
,我思故我在,,人类中心主义, 。
现代文明 —— 重建人与自然和谐统一的关系 。
生命中心主义, P.W.泰勒, 尊重自然, 尊重作为整体
的生物共同体，承认构成共同体的每个动植物的固
有的价值。保护野生动植物，避免被人类伤害。
地球整体主义,利奥波德, 大地伦理学,,将, 共同
体, 概念扩展到整个自然生态系统。
代际均等,以人类为中心，对自然界的道德义务最终
来源于人类各成员间所应承担的义务；将人类各成
员间的平等关系从, 代内, 扩展到, 代际, 。
爱护我们人类共同的家园 --地球 !
科学技术方法论
关于人们认识自然和改造自然的途径和手段的理论 。
科学与技术
科学认识 科学方法的 性质和发展 科学问题 科研选题
获取科学事实 整理科学事实 科学假说 构建理论体系
,科学, 词义的来源,
19世纪下半叶，日本明治时代启蒙思想家
福泽瑜吉首次把 Science译为 科学 （分门别类
加以研究的学问）。
1893年，康有为最早将, 科学, 一词引进
中国。随后，梁启超在《变法通议》中，严复
在《天演论》中，都使用了, 科学, 一词，将
科学研究机构译为, 格致大馆, 。从此科学一
词便在我国广泛使用。
什么是科学
科学概念的三个内涵,
1,科学是关于自然、社会和思维的知识体
系 （《辞海》，上海辞书出版社,1980年版，第 1746页）
科学是以范畴、定理形式反映现实世界
各种现象的本质和运动规律的知识体系 。
（《中国大百科全书》哲学卷,1987年出版，第 404页）
2,科学不只是知识体系，还是产生知识体系的
认识活动。科学是一个不断发现未知事实和规律，
并使知识体系演化的过程。在这个过程中，科学
思想、方法、态度、实践是密切结合的。
3,科学是一种, 社会建制,,即现代化的社
会事业。科学的社会功能日益显著；科学成为一
项国家事业。
自 然 科 学 的 特 征
? ▲ 理性和实证性
自然科学必须有实证材料和数据，必须反映客观真
理，经过实践检验。
▲ 探索性和创造性
揭示新属性，提出新观点；创造新的物质成果 。
▲ 通用性和共享性
自然科学不同于社会意识形态，科学无国界
▲ 一般生产力和可以转化为生产力
科学的划界标准
? 逻辑经验主义, 有意义的命题才是科学命题，意义标准
语可证实性相联系；后来用可检验性或可验证性代替可证
实性。
? 批判理性主义, 波普尔认为科学理论只能被经验证伪。
? 历史主义, 科学与科学之间不存在绝对分明的界限。一派
以库恩、拉卡托斯为代表，认为科学渗透着社会心理因素；
一派以费耶阿本德为代表，认为科学与非科学没有绝对界
限 。
? 科学实在主义, 邦格的多元论认为不满足 12个条件的知
识领域都是非科学 。
什么是技术
● 西方,技术 一词来源于古希腊语，意为技艺、
手艺、技能、本领。
● 中国古代：技术泛指, 百工,,成书于战国时
期的《考工记》指出,,天有时，地有气，材有美，
工有巧，合此四者然后可以为良,,天、地、材为
自然界和物质的特征。工有巧 —— 工匠的技术。
● 18世纪末法国哲学家狄德罗在他主编的百科全书
中把技术（ Art） 定义成, 为完成特定目标而协调
动作的方法、手段和规则相结合的体系, 。
当代对技术本质的认识,
◆ 人类活动的行为方式，做事或制作的方法。
◆ 劳动手段的总和
◆ 对自然规律有意识的运用，是科学的物化。
何谓“技术”,
技术：人类为满足自己的物质生产、精神生产
以及其他非生产活动的需要，运用自然和社会
规律所创造的一切物质手段及方法的总和。
（《哲学大词典,1992年版 779页）
二、技术的基本特征
1、技术是人类社会需要与自然物质运动相结合的产
物（即 自然属性与社会属性的统一 ）
2、技术是主体要素与客体要素的统一。
主体要素,知识、经验、技能
客体要素,工具、机器、设备
3、技术本身有一个从潜在形态到现实形态的发展
过程。科技论文、发明是技术活动中的一个环节。
4,技术是生产力的构成要素，是生产力性质和水
平的标志。
科学与技术的相互关系
● 科学与技术的区别
1、从目的和任务看,
科学－－认识自然界，回答, 是什么,,, 为什么, 。
技术－－利用和改造自然，回答, 做什么,,, 怎么做, 。
2、从活动过程看,
科学－－从实践到认识，物质－精神。特点：探索性和不
确定性强。
技术－－从认识到实践，精神－物质。特点：计划性强
3、形态,
科学－－一元性的东西，即排他性。
技术－－多元性，把某一种科学认识转化为多种工艺方法，从
系相同原理去作出多种类型的设计方案。
4、评价标准,
科学－－是非，讲真理性标准。
技术－－合理性，讲效用性标准。
5、与社会的相关程度,
科学较远离现实经济法律、政策资源。
技术则注重可靠性、安全性、宜人性及经济、法律、
伦理、资源、环境等因素。
科学与技术的联系
科学与技术的共同性：有关人与自然界的关系
一、技术的发展为科学研究提出课题并提供了必要的物质
手段 。
恩格斯在论及近代工业技术与科学发展的关系时就
指出：, 从十字军东征以来，工业有了巨大的发展，并
产生了许多力学上的（纺织、钟表制造、磨坊），化学
上的（染色、冶金、酿酒）以及物理学上的（眼镜）新
事实，这些不但提供了大量可供观察的材料，而且使新
的工具成为可能，可以说，真正有系统的实验科学才第
一次成为可能。,
二、科学研究和科学成果可以指导技术发展，科
学可以成为技术的先导并转化为技术。
例如,
19世纪电磁理论－－ 第二次技术革命；
光受激辐射理论，微波波谱学－－激光技术；
原子物理学－－ 核工业技术
分子生物学 －－ 基因工程技术
计算机科学 －－ 计算机技术
科学与技术的比较
科 学 技 术
目的 认识自然、指导改造自然 运用自然规律直接改造自然
本质 人对自然的理论关系、潜在生产力 人对自然的实践关系，直接生产力
任务 科学发现：解决是什么，为什么 技术发明：解决做什么，怎么做
主体 智力劳动、个体性强，研究员学者、
教授
智力劳动、群体性强；工程师、发明家
客体 自然界、物质运动形式 人工自然、预想的技术装置
形态 知识形态：论文（概念、规律） 物质形态：装置 知识形态：专利
方法 个别到一般；实验到假说 一般到个别；原理到实验
评价 唯一标准：真理性 实践标 准：先进性；价值标准：实用性
法规 发现优先权、著作权，无偿馈赠 发明专利权，有偿转让
管理 选题自由性强，强调学术性 项目计划性强，注重经济效益
科学方法的性质和发展
一 科学方法的重要性
1 科学方法的概念
科学方法是认识主体在科学研究活动中为了探
索未知事物的属性和规律，为了有所发现和知识创
造而采取的实践方式和思维方式，是为了解决科学
问题而采取的途径、程序和手段。
要点,⑴方法：认识主体的方法
⑵目的：探索事物的属性和规律
⑶目标：发现和创造
⑷实质：实践方式和思维方式
2,科学方法的特点,
⑴目的性：满足主体认识上的需要
⑵合规律性：与客体对象性质相匹配，与主体的认识规律相
适应
3,科学方法的重要性
关系到科学研究成功与否，成就大小，进程快慢，效率
高低。
例如：伽利略－－落体定律和惯性定律
数学方法与实验方法相结合
爱因斯坦－－思想实验 相对论
二 科学方法的层次
1.自然科学各门学科所特有的专门研究方法
2,适用于各门学科的一般研究方法
如，实验方法、观察方法、模型方法、假说
方法
3,适用于自然科学、社会科学、思维科学的最
普遍的方法。如矛盾分析法、从抽象上升到
具体的方法，历史与逻辑统一的方法
三者的关系：第一层次是基础；第二层次是总结和提炼；第
三层次是最高的概括。
三 科学方法论的历史发展
1,古代 数学演绎方法
2,近代：弗 · 培根的经验归纳方法论
他强调用观察实验为主要手段，探求事物之间的因
果联系，认为科学认识来源于实验和观察，认
为只有归纳法才能加工和整理科学事实，提出
了从个别特殊上升到一般的原理。
笛卡尔的逻辑演绎方法论
强调演绎法和数学方法的作用，认为科学知识是由
逻辑和数学手段而推导出来的知识体系，认为
演绎是科学知识包括发现和证明的唯一方法。
3.现代：概念创造方法论、边缘学科、综合
性学科、横断学科、探索复杂性的方法
科学认识
一 科学认识系统
认识主体,与一定的自然客体构成某种实践关系和认识
关系的个人（科学家）或群体（科学共同体）。
中介,仪器设备（硬件）；理论、知识、语言、符号等
（软件）。
认识客体,自然界中进入主体的特定认识领域中的物质
系统，主体认识和理解的对象。
主体客体化
客体主体化
二 科学认识的过程
1.人类一般认识过程
人类的认识过程应遵循, 实践－认识－
再实践－再认识, 的发展规律。但是科学认
识有其特殊性：科学认识－－科学实验和观
测（获取科学事实和检验假说的基本手段）
2.科学认识基本过程,
问题 假说 实验与观察 理
论的证实或证伪 新的问题
获取科学事实的方法
科学研究没有固定的程序，但主要包括以下几
个环节
选题 — 获取科学事实 — 思维加工 _— 验证 — 建立理论
体系
获取科学事实的方法主要有：观察 实验
整理科学事实的方法：比较分类，归纳统计，
分析综合
科学问题
一 科学问题及其分类
1,科学问题的概念, 科学问题泛指科学研究中主体与客体的矛
盾，已知与未知的矛盾。
2,科学问题的结构,问题的指向；研究目标；求解的应答域。
应答域：指在问题的论述中所确定的域限，并假定所提出问题的解必定在这
个域限之内。
3.科学问题的分类,根据内容、性质和角度不同分类
⑴陈述性、过程性和因果性问题（ what,how,why）
⑵ 真问题和假问题
⑶待解问题和无知问题
⑷常规问题和非常规问题
二 科学问题的来源
科学问题归根结底来源于社会生产实践与科学实践。但是
由于科学理论发展的相对独立性与自主性，科学问题还可以有
别的来源。
1.从科学实践与科学理论的矛盾中产生问题。
2.从科学理论内部的矛盾中产生问题。
3.从不同学派理论之间的矛盾中产生问题。
4.从社会需要同现有的生产技术手段不能满足这种需要
的矛盾中生产问题。
三 科学问题的意义
1,规定着研究内容、方法、途径和手段
2.决定科学研究的结果和价值。
★ 爱因斯坦说：“提出一个问题往往比解决一个问
题更重要。因为解决一个问题也许仅仅是一个数学
上的或实验上的技能而已。而提出新的问题、新的
可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造
性的想象力，而标志着科学的真正进步。”
★ 德国数学家希尔伯特在本世纪一次国际会议上提
出数学研究的 23个问题，对本世纪数学研究起到了
重要的推动作用。
科研选题
一 科研选题及其步骤
1,科研选题就是形成、选择和确定所要研究和解决的课题。
2,科研选题的重要性：关系到科学研究的方向、目标和内
容，直接影响科研的途径和方法，决定着科研成果的水平、
价值和发展前途。
3,选题步骤：文献调研和实际考察；提出选题；初步论证；
评议和确定课题。
二 选题的基本原则
1,需要性原则 2.创造性原则 3.科学性原则 4 可行性原
则
, 学林探路贵涉远，无人迹处有奇观,
获取和整理科学事实的方法
第一节 获取科学事实的方法
一客观事实、经验事实、与科学事实
二 科学观察方法
三 科学实验方法
四 观察和实验中的机遇
第二节 整理科学事实的逻辑方法
一 比较与分类
二 归纳与统计
三 演绎与类比
四 分析与综合
获取科学事实的方法
一 经验事实、客观事实与科学事实
1.客观事实：在时空中实际存在着的事件、现象和
过程。在人们的意识之外，不依赖于人们的意识而
独立存在。
特点,⑴客观性 ⑵可观察性，即可以被人们的感
观或借助仪器所观察、反映和认识。
2.经验事实：是指用某种语言或文字对观察的事实
所作出的陈述性判断。
特点,可错性
3.科学事实：指人们对所观察到的客观存在的事件、
现象和过程作出的真实描述。
特点,⑴内容是可观的 ⑵形式是主观的
4,科学事实与客观事实、经验事实的区别,
（ 1）它是关于个别存在的陈述
, 镭具有放射性,,氦具有惰性, 等均是科学事实, 而
,所有微观客体都具有波粒二象性,,生物都有新陈代
谢,,一切物质都是可分的, 等普遍陈述, 则不能是为科
学事实, 而应视为科学事实加工提炼之后做出的理论论断 。
（ 2） 它应可复核, 可重现
科学研究中, 任何一个实验事实, 至少也应被另一位研
究者重复实验, 否则不能确定 。,
（ 3） 正确性
二 科学观察方法
1.观察及其结构
按国际上权威的 韦氏辞典 的解释，观察一词作动词时其
意义为, 受引导地、仔细地、分析地专注于察看与感知,
, 观察, 概念 时往往强调二点,
一是看的动作，即用人的感观特别是眼睛去感知；
二是看的动作带有目的性或者说这一动作是受到预先设定
和控制的。
观察的结构,感觉、关注和知觉
观察的工具,望远镜、显微镜和千分仪等。其功能是延伸
目力所及距离，拓展目力分辨能力。
2.观察方法的类型及其特点
观察方法,
人们在一定理论思维指导下，通过感官或借助科学仪
器，在自然发生的条件下有目的、有计划地感知研究对象，
从而获得科学事实的一种研究方法。
观察方法的类型,
直接观察－－用感觉器官
间接观察－－借助科学仪器
应用领域和适用性,天文学、地理学、气象学、动植物分类、
社会科学领域等。
3,观察的基本原则
1) 客观性
要求观察者按研究对象的本来面目去观察它和反映它 。
首先要避免把某种假定或预想凝固化, 僵化；其次要注意排除假象和错
觉的干扰 。
2) 全面性
要求在观察中, 尽可能地观察研究对象的各个方面, 各种
因素, 各种关系和各种规定, 力求获得丰富而完整的科学事
实, 客观地反映事物的全貌 。
3 ) 典型性
注意选择具有代表性的对象和干扰比较小的观察环境时
非常必要的 。
4,观察方法的作用和局限性
1) 形成科研选题的重要途径
青年船医迈尔, 通过观察发现了船员的血
液颜色在赤道附近比在北欧时更鲜红, 确立
了有关能量守恒和转化定律方面的科研选题；
印度科学家拉曼通过对海水呈现深蓝色的观
察与研究中, 才确立了有关光的折射这一选
题； 现代仿生学众多科研课题, 是通过运用
观察方法来确定的 。
2 ) 是建立科学假说的先决条件
一般来说, 天文学, 地学, 气象学, 动植物学等
学科不可能从事精确的实验研究, 故这些学科的知
识大都以假说的形式建立起来的, 而这些科学假说
得以建立的先决条件就是观察 。 魏格尔 大陆漂移学
说； 竺可祯, 中国近五千年气候变迁的初步研究,
一书；德国 刻普勒 没有第谷的观察, 无法提出行星
运动三定律 。
3 ) 是验证科学认识真理性的基本手段
英国物理学家 爱丁顿 的日食观测 。 1916年, 爱因斯坦提出
广义相对论学说 。 根据这一学说, 他预言光线在引力场中
将会发生弯曲效应 。 天文计算表明, 1919年 5月 29日将发
生全食, 此时, 金牛座中的毕宿星团刚好在太阳附近, 若
天气好, 至少可拍摄 13颗亮星 。 爱丁顿 抓住了这个机会,
就在该年 5月, 组织了一个探险队, 奔赴非洲普林西比岛,
利用日全食来测定星光的弯曲效应 。 结果, 所测得的恒星
偏离角度值 （ 1.61 + 0.30s）, 恰好与爱因斯坦预言值
（ 1.7s） 相符, 从而验证了广义相对论的正确性 。 一夜间
爱因斯坦变成了举世周知的最著名的伟大科学家了 。
局限性：观察范围、精确度、速度
三 实验方法
1,实验方法
是实验者根据科研选题规定的目的, 运用一定的物质手段 （ 科学仪器,
设备等 ）, 在人为地变革, 控制或模拟客观事实的条件下, 去获取科学
事实 （ 也包括验证科学假说, 科学理论 ） 的一种研究方法 。
与观察方法比较,
1） 更能发挥人的主观能动性 。 其最大特点是在变革自然
中认识自然 。
巴甫洛夫形象比喻；, 实验好像把各种现象拿在自己的
手中, 并时而把这一现象, 时而把那一想象纳入实验的进程,
从而在认为简化的组合中确定现象间的真实联系 。 换句话说,
观察是搜集自然现象所提供的东西, 而实验则是从自然现象
中提取他所愿望的东西 。
2） 更能获得大量, 精确和可靠的科学事实, 更能深刻地
揭示事物的本质和规律 。
2,实验方法的特点和作用
? 1） 纯化和简化研究对象 （ 减法实验 ）,与
隔离有关
伽利略 设计了精密的斜面实验, 观察到了
在自然状态条件下所观察不到的现象, 从而发
现了自由落体定律；美国在空间实验室中进行
锑化铟圆柱体的融化凝固实验, 获得成功, 得
到了几乎没有晶格却显得非常均匀的单晶体 。
2） 强化和激化研究对象（加法实验）
自然界的大多数事物往往处于某种稳定的常规
状态。 超高温、超低温、超高压、超强磁场、超纯
度、超导电 等极端条件，有助于研究对象的变化过
程向指定的方向实现。如，人类在漫长的历史时期
中只知道物质有固、液、气三态，但在创造了超高
温极端条件下，发现还有一种, 等离子体, 状态；
而当超高压达到一定程度时，又会出现, 超密态, 。
1911年荷兰物理学家卡曼林昂尼斯首先发现汞在
超低温 4.173K以下时失去电阻，后来又发现许多
物体也都具有这种超导性，从而开创了今天的超导
热研究局面 。
3） 再现和重演自然过程 （ 过程模拟实验, 乘法实验 ）
1953年 米勒 所进行的关于地球上生命起源的实验,
他把发生于数十亿年前生命起源的漫长历程, 仅用几
天时间在限于小小的玻璃容器之中, 供人们观察和研
究；为了研究地球气象变化, 中国科学院大气物理研
究所进行的大气环流模拟实验, 可以将由地面垂直向
上的几万米的整个大气层的运动, 在实验室里再现出
来, 大气环流模拟的转台, 每半分钟左右转一圈, 就
能模拟一天的气候变化, 三个小时可以模拟一年的气
候变化 。
4） 替代物理过程和数学关系（结构模拟实验，乘法
实验 2）
科学研究过程中，处于安全原因或因耗资巨
大（如水库、电力系统），往往很难直接进行实验。
通常通过建立模型（指与原型有相似的物理过程或
数学关系的样品，包括物理模型和数学模型）来模
拟和替代物理过程或来反映其数学关系。如制造飞
机、火箭、导弹、飞船等，必须掌握气流和飞行器
之间的相互作用的各种数据，如果我们对制造的各
种飞行器发射到空中进行实地实验测定，既费时又
费钱，实际上又难以把握，甚至有危险，所以人们
采用模拟大气流的, 风洞实验, 的方法来进行，这
是结构模拟实验。
实验方法的作用
★ 实验是检验在科学认识中得到理
论原理真实性的标准，是证明科学
知识的手段；
★ 实验是获得新假说、新理论的直
接来源，是发展科学知识的手段。
四 观察和实验中的机遇
1.机遇,在观察和实验中, 人们往往由于某种偶然的机会
发现了出乎预料的未曾见过的意外现象, 并由此导致了科学技
术的新突破, 这种意外的发现, 被称为机遇 。
2,机遇的特点 ------意外性 。
l 完全意外性, 研究目的是为了发现现象 A,但却意外发现一
种完全不同于 A的现象 B,而且 B比 A更有价值 。
如, 瑞士化学家 雄班 在厨房里利用纤维素作原料合成其他
巨分子实验时, 弄洒了一瓶硫酸和硝酸地混合物, 他抓起妻子
地棉围裙去擦, 然后把它放到炉子上烤, 不料围裙, 噗, 地一
声着起火来, 烧得干干净净, 但是没有发生浓烟 。 受这一意外
地启示, 发明了威力巨大而又无烟地烈性炸药 。
l部分意外性, 指结果是意料之中的事情, 但
发现这一现象的方式, 时间或场合确是意外
的 。
,众里寻他千百度, 蓦然回首, 那人却在灯火
阑珊处,
如 古德意尔 橡胶硫化技术的发明, 就是在实
验过程中不小心把橡胶和硫磺的混合物掉在火炉上,
出乎意料地发现这种混合物的良好性能 。
凯库勒 苯分子环形结构
3.机遇产生的客观依据和认识论根源
1）客观根源,自然界本身是偶然性与必然性的对立统一。
机遇表现为偶然性，但他背后却隐藏着自然规律的必然性。
2） 认识论根源,来源于主体的目的性与客体的复杂性之间的
矛盾。主观的东西，并不一定符合客观实际。
4.如何捕捉机遇？
法国化学家和微生物学奠基人 巴斯德 在讲述奥斯特
偶然发现电的磁效应现象的生动故事时说：, 在观察的
领域里, 机遇只偏爱那种有准备的头脑 。,
,有准备的头脑,？？
良好的哲学素养；
具有敏锐的观察能力和识别能力；
具有诚实的科学态度；
具有娴熟的理论分析能力和观察实验的实际经验 。
整理科学事实的逻辑方法
一 比较与分类
1.比较方法, 确定对象之间相同点和差异点的逻辑方法。
科学研究所用的比较方法包括,
相异事物之间的共同性，即异中求同的比较
表面相同事物之间的差异性，即同中求异
2.分类方法,根据对象的共同点和差异点，将对象划分为
不同种属的方法。
分类的逻辑规则,
对称原则,即划分所得子项之和与被划分的母项相等；
标准统一原则,分类必须按照统一标准
层级原则,即按照一定的层级
二 归纳方法
1.归纳方法的概念
从个别事实推出一般性判断的逻辑方法。
要点, 前提 结论
（若干已知的个别事实） （从前提出发通过推理获得一般特征）
特点,⑴从个别 一般
⑵结论是未经证实的，具有或然性
2,归纳法的分类
根据归纳的前提是否完全：完全归纳（数学归纳法）
不完全归纳
根据是否运用因果规律：简单枚举归纳法
科学归纳法
⑴ 完全归纳法
研究了某类事物中每一个对象都具有某一性质, 然后对
该类全体对象做出一般性结论的推理方法 。
公式,
优点, 结论可靠 。
局限性,事物包含的数目不多时才适用
Ｓ １ 是Ｐ,
Ｓ ２ 是Ｐ,
,．,
Ｓ ｎ 是Ｐ,
Ｓ １, Ｓ ２, 。。。 Ｓ ｎ 是Ｓ类的全部对象,
∴ 所有的Ｓ都是Ｐ
⑵ 简单枚举法
指研究某一属性在一部分同类对象中不断重复而没有遇到相反事
例, 从而对该类所有对象做出一般性的结论 。
公式,
优点：方便
缺点：具有或然性, 不可靠 。, 以偏概全,,轻率概括,,武断定论,
减少错误的原则,[1]对弈考察对象的陈述和判断必须准确无误；
[2]所考察的对象个数应当足够多；
[3]考察应在不同条件下重复；
[4]在考察过程中应注意搜集可能的反例 。
所观察的 S都是 P,
在观察过程中未遇到反例,
∴ 所有的 S都是 P
⑶ 统计归纳法
与简单枚举法既相似又不同, 它们都是通过对一类事
物中的一部分个别对象的考察, 从而做出关于整类对象的
结论 。 但明显不同的是, 简单枚举法的结论是普遍性的,
统计归纳法的结论则是概率性的, 并在枚举过程中允许出
现反例 。
公式,
所考察的样本中 Z%的 S是 p
∴ 被考察的整类对象中 Z%的 S是 P
缺点, 不可靠, 对于其他归纳法中的或然性结论来说,
因其采用了概率统计的的数学手段, 所获得的是一个
精确化形式的或然性结论, 故在现代科学实践中得到
广泛应用 。
例子：某电视机厂生产了 5000台 29英寸的彩电 （ 这是要
考察概括的全部对象 ）, 检察院对产品质量进行抽样
检查 （ 要考察概括的部分对象 ） 比如抽查 500台, 结果
发现有 25台是次品 （ 反例 ） 。 于是进行统计计算, 抽
样的 95%是优质品 。 最后得出结论, 着一批彩电的 95%
是优质品 。
⑷ 求因法
从结果去追求原因, 又称为, 求因法, 。 它是由培根倡导而由穆
勒完善的, 又叫, 穆勒五法, 。
★ 求同法,又称, 契合法,, 指被研究的现象在两个以上的场合出现时, 在
每一场合中只有一个先行条件是共同的, 那么, 这个共同的先行条件被判明
为是该现象的原因 。 异中求同, 即排除不同因素, 找出共同因素, 以此作为
结果的原因 。
场合 先行条件 被研究现象
1 A,B,C a,b,c
2 A,D,E a,d,e
3 A,F,G a,f,g
∴A 是 a的原因
例子：人们对醋, 柠檬汁, 碳酸矿水和盐酸进
行化学实验时, 他们会有许多现象发生, 其
中都能使石蕊试纸变红 。 那么, 是什么原因
导致石蕊试纸变红的呢？ 本来, 这些物质的
化学性质既不相同：醋和柠檬汁是有机化合
物, 碳酸矿水和盐酸是无机化合物, 各自形
态上也有很大差别 。 但是, 它们都又一个共
同的性质：酸性 。 因此可以按照求同法得出
结论, 酸性是使石蕊试纸变红的原因 。
★求异法,
又称差异法。指只有两个场合，如果被研究的现象只出现在其中
一个场合而在另一场合不出现，且这两个场合只有某一个先行
条件不同，那么，这个先行条件被判明为所研究现象的原因。
同中求异，即排除相同因素，找出唯一不同的因素，以此作为
结果的原因。
场合 不同情况 被研究对象
1 A,B,C a,b,c
2 B,C b,c
所以 A是 a的原因
★共变法 在所有场合中,A发生变化，研究现象 a也随之变化，
则可判定 A与 a又因果联系。
场合 不同情况 被研究对象
1 A1,B,C a1,b,c
2 A2,B,C a2,b,c
3 A3,B,C a3,b,c
所以,A是 a的原因
例子：有关气体压强, 体积和温度关系的波义耳定律, 盖 -吕萨克定律核
查理定律都是应用了共变法的结果 。 在等温条件下作气体实验时, 让压
强的值逐渐改变, 并测出相应的体积值, 就能後运用共变法概括出体积
和压强的反比关系 。 同样, 在压强不变的条件下, 气体的温度越高, 它
的体积越大, 体积和温度成正比关系 。 由于共变法可以得到一个函数关
系, 它的可靠程度是比较大的 。
?19世纪德国有机化学家李比希到英国考察绘画颜
料柏林蓝的制造过程。在工厂里，他看到工人用
一根铁棍在装着配好的有机溶液的大锅里搅拌，
搅拌时发出很大的声响，李比希觉得很奇怪。后
来工人对他说，搅得声音越大，柏林蓝的质量越
好。李比希认为搅拌声响只是表面现象，通过进
一步分析，他发现，搅得声音大，无非是用铁棍
使劲蹭锅，把更多的铁屑蹭下来，使铁屑与有机
溶液化合而制成柏林蓝，于是他得出结论：蹭下
的铁屑越多，生成的柏林蓝质量越好。
★剩余法 如果得知被研究的某一复合现象是由一组条
件引起的，把其中已判明因果联系的部分减去，那
么，可判定剩余部分有因果联系。
例子：海王星的发现 。 当天文学家观察天王星时, 发现了一组
复合现象, 即它在运行轨道上发生各种偏离；经计算表明,
这一现象是由另一组复合的条件所引起的, 即已知几个行
星的吸引力是使天王星发生相应偏离的原因, 由此推论,
天王星的剩下一个偏离现象, 很可能是由另一未发现的行
星的吸引力造成的 。 后来, 果然发现了这颗行星, 取名为
海王星 。
场合 Ａ，Ｂ,C 引起 a,b,c
已知 B,C是 b,c 的原因
所以,A是 a的原因
?求同求异法
场合 不同情况 被研究对象
Ⅰ A B C a
Ⅱ A D E a
Ⅲ F G
A 是 a的原因
3,归纳法的特点, 作用和局限性
特点,⑴ 同事实打交道, 保证了科学认识的客观基础；
⑵ 由个别知识推出一般知识, 具有较大创造性 。
作用,
⑴ 可以从科学事实概括出一般规律, 提出科学假说和理论；
⑵ 可以为科学地设计和安排观察实验提出逻辑根据, 有利
于用简明和确定的方式揭示事物的因果性和规律性 。 人们常
把归纳称为, 发现的逻辑,, 就不仅是指它能创造性地整理
经验材料, 而且还有助于创造性地指导人们去搜集和解是新
的事实 。
局限性, ⑴ 它的结论不是充分可靠的；
⑵ 归纳是以直观经验为基础的, 它不能揭示事物产生的原因和
本质, 而只能不同程度上描述现象和过程 。
三 演绎方法
1,概念,从一般到个别的认识方法, 即从已知的一般原理出
发来考察某一特殊对象, 从而推演出这个对象的结论的思维
方法 。
2.演绎法的分类
⑴ 三段论推理法
M Ｐ
Ｓ Ｍ
所以,S 是 P
例如, 物质是可分的
粒子是物质
粒子是可分的
应用三段论需要注意的问题,
1 避免犯四名词的错误
2 中词要周延
3 前提为真
⑵ 假言推理法
充分条件假言推理法
逻辑规则：不能否定前件, 不能肯定后件 （ 可以肯定前件, 否定后件 ）
例子,
▲ 如果地球上发射的物体速度超过每秒 11.2公里, 那么它就能摆脱地
球的引力；长征 3号火箭发射的物体速度超过每秒 11.2公里, 所以, 长征 3
号火箭发射的物体摆脱了地球的引力 （ 发射成功了 ） 。
▲ 如果是动物, 能自己移动身体；猪笼草不能移动身体, 所以猪笼草不是
动物 。
▲ 如果一个人体温升高, 那么他就身体有病；小张的体温没有升高, 所以
小张身体没有病 。 （ 通过否定前件而达到否定后件 ）
如果 P,那么 q
P
∴ q
必要条件假言推理法,
逻辑规则：不能肯定前件，不能否定后件（否定前件，肯定后件）
例子,▲ 只有自觉接受正确哲学指导, 科研工作才能取得成就；这个科研小
组蔑视正确哲学指导, 所以这个科研小组科研工作不能取得成就
▲ 只有不畏艰难险阻, 才能登上科学高峰；我不畏艰难险阻, 所以我能登
上科学高峰 。 （ 通过肯定前件而达到肯定后件 ）
▲这块地只有水量合适，小麦才长得好；这块地水量不合适，所以小麦
长得不好。
只有 P,才 q
只有 P,才 q
非 p
所以, 非 q
（ 3）选言推理
相容的选言推理：几个选言支至少有一个为真，并且可
以同时为真。当小前提否定大前提的一部分选言支时，
结论就可以肯定另一部任选言支，即, 否定肯定式, 。
或者 p,或者 q
非 p
所以 q
一个人身体不好，或者因为先天不足,
或者因为后天所致
某人身体不好，不是先天不足
所以，某人身体不好是后天所致
不能采用肯定否定式
相容的选言推理要遵循以下规则,
否定一个选言支，就可以肯定另一部分选言支；
肯定一个选言支，并不能就否定另一部分选言支。
一个人犯错误或者是因为立场有问题,
或者是因为思想方法有问题
这个人犯错误是立场有问题
所以，这个人犯错误不是因为思想方法有问题
?不相容的选言推理
几个选言支有且只有一个为真
肯定否定式,或者 p,或者 q
P
所以非 q
肯定否定式,
这个矛盾要么是对抗性矛盾
,或者是非对抗性矛盾
这个矛盾是对抗性矛盾
所以这个矛盾不是非对抗性矛盾
否定肯定式,
或者 p,或者 q
非 P
所以 q
否定肯定式,
一个 Δ或者是直角 Δ
或者是锐角 Δ,或者是钝角 Δ
这个 Δ不是直角 Δ
所以这个 Δ或者是锐角 Δ,
规则, 肯定一个选言支，就可以否定剩下的选言支；
否定一个选言支，就可以肯定另一部分选言支。
（ 4）二难推理
如果 p,那么 q
如果非 p,那么 q
或者 p,或者非 p
所以 q
规则,
假言判断的前后件之间必须有必然联系；
选言判断的选言支必须穷尽一切可能。
3,演绎方法的特点、作用和局限性
特点,结论可靠 。
作用,与归纳法相互补充, 共同发挥作用
局限性,创造性较小
四 类比方法
1.概念：根据两个（或两类）不同对象的部分
属性相似，联想推论出两个（或两类）对
象的其他属性也可能相似的一种推理方法。
推理格式,
A对象有,a,b,c,d属性
B对象有,a ｀,b｀,c｀,且分别与 a,b,c相似
所以,B对象可能有与 d相似的 d｀ 属性
特征：逻辑性和直觉性
逻辑性,推理方向 特殊 特殊,归纳与演绎的简
并缩合过程。特殊 一般 特殊
直觉性,运用类比推理的过程并没有自觉的或明显的归
纳演绎逻辑程序，实际起作用的是直觉因素，直觉的心理过程，
所以具有很大的创造性和或然性
创造性强度 演绎法 < 归纳法 < 类比法
可靠性强度 演绎法 〉 归纳法 〉 类比法
3.类比推理的几种类型
⑴简单并存类比
格式,
A对象具有属性 a,b,c,且与 d并存
B对象具有属性 a`,b`,c`
所以, B对象也可能具有属性 d`
⑵因果类比
格式,
A对象中属性 a,b,c与 d有因果关系
B对象具有属性 a`,b`,c`
所以,B对象也可能具有属性 d`（ 因或果）
⑶对称类比
格式,
Ａ对象有,p和 q属性，且二者有对称关系
B对象有 p属性，且与 p相似
所以,B对象可能有 q与 q相似
⑷协变类比
第一种形式：根据对象的地位和作用相似，推出其数学关系相似
格式,A对象有 a,b,c实属性,其函数关系为 f (a,b,c)
B对象有 a`,b`,c`,且与 a,b,c 分别相似
所以,B对象可能有与 A相似的函数关系式 f’(a,b,c)
第二种形式：根据对象之间数学形式相似，推出其他属性相似
格式,A对象有，可用数学模型 p来描述，且有属性 a,b…,,
B对象有可用与 p相似的数学模型 p’来描述
所以,B对象也可能有与 a,b,c 相似的属性 a`,b`,c`
类比方法的作用和局限性
作用：提出科学假说的重要途径；
应用模型化原则进行科学研究的基础
五 分析与综合
1 分析方法
⑴ 概念, 把研究对象的整体分散为它的各个组成部分、单
元、环节、要素，并加以研究和认识的思维方法 。
⑵ 客观基础, 客观事物的整体是由它的组成部分构成，客
观事物的整体属性和规律是由整体的各个组成部分的相
互联系、相互作用表现出来的。
⑶ 认识论基础,把整体分解为部分，并对各有关部分加以
研究是人们认识事物的前提和基础。
⑷ 思维方式的特点,深入到整体的各个组成部分来认识事
物的内在本质、整体属性和规律。
⑸ 运用步骤,解剖整体 ;研究部分的性质、功能和特殊本质；
分析各个组分的相互联系、相互作用。
⑹ 局限性：只见树木，不见森林 。
2 综合方法
⑴概念：在分析的基础上，把研究对象的各个部分、
单元、环节、要素和关系的认识联系起来，从整体
上把握研究对象的性质和规律的一种思维方法。
⑵客观基础：客观事物多样性的统一。
⑶思维方式的特点：从组成事物的各部分及其属性，
关系的真实联系和本来面目，来复现事物的整体，
综合为多样性的统一整体。
3 分析与综合的关系
⑴分析是综合的基础
⑵综合是分析的发展
⑶分析和综合可以互相转化
非逻辑思维
灵感,主体对于反复思考而尚未解决的问题，因
某种偶然因素或潜意识信息启发而得到突然顿
悟的心理状态。
灵感活动在本质上是一种高级认识阶段上的心灵
受激感应活动。
特点：引发的随机性；显现的瞬时性；认识的突
破性；情感的波动性
, 做诗火急追亡捕，情景一失永难摹,
迷惑躁动 -----冲动癫狂 -----清醒振奋惊喜
(潜伏期） （显现） （出现之后）
灵感的诱发与捕捉
在大脑中造成灵感闪现的诱发态势；
善于科学用脑，张弛结合；
提高机遇发生的概率；
善于及时捕捉和发现灵感闪现的创造性火花；
直觉,主体在已有知识和经验的基础上，不受
某种固定的逻辑规则约束而直接领悟事物本
质的一种思维方法。
特征：非逻辑性；
自动性；
信念的坚定性；
局限性：易缪性
?王国维提倡治学要经过三个境界
第一种境界,昨夜西风凋碧树。独上高楼，王尽
天涯路。 （知识少，奋起直追）
第二种境界,衣带渐宽终不毁，为伊消得人憔悴。
（潜心专注，积累知识）
第三种境界,众里寻他千百度，蓦然回首，那人
却在灯火阑珊处。 （灵感闪现）
第五章 科学研究的思维方法
第一节 科学抽象方法
一 科学抽象的概念
二 科学抽象的结果及其特征
三 科学抽象的功能
第二节 科学假说方法
一 科学假说的概念与特征 二 科学假说与科学理论
第三节 数学模型方法
一 数学方法及其特征 二 数学模型方法的步骤
第四节 思想实验方法
一 思想实验的概念程序 二 思想实验的条件
第五节 建构理论体系的方法
一 公理化方法 二 逻辑与历史统一的方法 三
从抽象上升到具体的方法
科学抽象方法
一 科学抽象的概念和过程
1 科学抽象的概念
科学抽象方法是指在科学研究中，通过对各种经验材
料的比较分析，去其次要因素，抽取本质因素，形成科学
概念或科学符号，以达到揭示研究对象的普遍规律和因果
关系的思维方法。
2 科学抽象的过程
科学抽象可概括为分离、提纯和简略三个环节。
分离－－－割断事物的联系。
提纯－－－提取本质
简略－－－用概括的表达来揭示对象的本质和内涵。
二 科学抽象的认识功能及其发挥
1 认识功能,
把事物间活生生的联系割断了－－复杂现实联系简化了
抓住了事物的本质－－更全面、更深入地反映现实世界。
决定着科学家是否能把经验层次地认识上升到理性认识
如：丹麦天文学家第谷－布拉赫，获得极为丰富而精确地事实材料，
但仅停留在经验层次上。刻卜勒充分发挥科学抽象方法的功能，
概括了行星运动三定律。
2 如何发挥科学抽象的认识功能？
⑴要以在实践基础上形成的大量的、正确的事实材料为基础。
⑵ 正确处理现象与本质的关系（地心说和日心说）
⑶区分事物本质的层次性
三 科学抽象与科学发现
科学抽象对科学研究和科学发现的意义主要表现为科学
概念和科学符号的创造。
1 导致科学概念的建构与创造
概念是科学体系的细胞，可以构造出科学原理、定律,
进而构造出整个, 知识系统, 。
爱因斯坦说, 发明科学概念，并且在这些概念上面建立起理
论，这是人类精神的一种伟大创造特征。,
如：普朗克－－, 量子, 概念－－量子力学
2 提取和形成科学符号，用简洁的形式化的方式来表达认识成
果。
作用：以科学符号为基础创造出更加精确性和适应性的形式
化语言。
科学假说
一 科学假说的特点和作用
1 科学假说：是指根据已知的科学知识和科学事
实，对未知自然现象及其规律性所作出的推
测性的解释和说明，是自然科学理论思维的
一种重要形式。
2 特点,
科学性：以科学事实和知识为基础。
假定性：是对事物的本质和规律的猜测。
易变性：不确定（对材料的认识角度不同）
二 建立假说的方法论原则
1 解释原则：能解释和说明该范围内已知的全部
科学事实，且不能与研究对象范围内已知的科
学事实相矛盾。
2 对应原则：对应于一定的范围，包容原有理论
无法解释的事实，原有理论作为新假说的特例。
3 简单化原则：逻辑简单性。（奥卡姆剃刀）
4可检验性原则：原则上的可检验性；技术上的可
检验性
三 科学假说的检验及其向理论的过渡
1 实践检验,直接检验,直接通过观察和实验检验假说所指
称的内容。
间接检验,检验假说的基本命题所作出的个别结
论和预言，从而间接确证和否证假说。
2 理论检验的内容
⑴ 假说的逻辑完备性,即假说中的概念与判断、原理与推
论之间有无矛盾，是否前后连贯一致；
⑵ 假说的逻辑简单性,即假说与它所代替或竞争的原有假
说或理论比较，在基本假定上是否更简单明了；
⑶ 假说的解释和预见能力,即假说推断的结论对所研究的
对象领域和已知事实能够解释的深度和广度，对未知事物预
见的数量和程度。
数学模型方法
一 数学模型方法的概念和基本程序
1 概念,数学模型方法是指对研究对象进行量的分析、推导
与演算，用数学形式来表达事物的状态、关系和过程的科
学方法。（数学抽象是一种特殊的科学抽象，是对客观事
物的量和形的抽象）
2 运用数学方法的基本程序
⑴把观察实验中的实际问题提炼出数学问题，即把研究对
象的各个主要因素转化为可测定的基本量；
⑵分析各基本量的变化与相互关系，建立数学模型；
⑶进行数学运算和推导、求解；
⑷对结果作出符合实际的解释。
3 数学方法的作用
⑴ 可以精练和确切的把握事物的本质
如：伽利略的自由落体定律，数学模型 Ｓ = 1/2gt２ ； 牛顿万有引力定律
F＝ GＭ１Ｍ２／ r２ ;麦克斯韦方程组
⑵ 有助于思维作出科学预言，发现新事实、新规律。
如：法国天文学家勒维烈发现海王星不是依靠观测而是来自量的演绎
的结果。
门捷列夫的化学元素周期律对某些化学元素的科学预见表明数学分
析和量的演绎功能。
恩格斯说：, 门捷列夫不自觉地应用黑格尔的量的转化为质的规律，
完成了科学上的一个勋业，这个勋可以和勒维烈计算尚未知道的行星
海王星轨道的勋业属于同等地位。,
⑶帮助思维推演出科学假说，离开了数学方法，理
论思维是走不远的。
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思想实验方法
一 思想实验的概念,所谓思想实验，是指从经验事实中抽象
出具有特定质的规定性的理想模型并在思想上进行实验。在
理想条件下演绎出事物本质和规律性的研究方法。
二 思想实验的特点,
有实验方法的某些特点，如实验物，实验条件和过程
在思维中操作的实验，而非现实物质环境中。
三 本质,理性思维推理，即在思维中对, 实验对象, 进行, 控
制, 和, 变革, 。
四 思想实验的程序,
⑴ 建立理想模型，将对象置于理想状态下来研究，简化
认识客体。
⑵逻辑推理，演绎出客体的规律。
五 思想实验的条件
1 以真实的物质实验为基础，抓住关键性的科学事实，使思
想实验具有可靠的客观基础。
如，伽利略运用思想实验（在完全消除摩擦力的情况下金
属球从斜面滚下并继续在平面运动）演绎出物质运动规律
－－惯性原理，以真实的斜面实验为基础。
2 发挥创造性想象的作用，巧妙构思，超越物质条件的限制。
如，爱因斯坦形象人以光速跟着光线跑；高速列车上观察
闪电；自由下落的升降机。
3 运用严格的逻辑推理手段
因为演绎方法能够提供逻辑的证明与反驳；在科学发现中
演绎方法有预见作用。（海王星的发现）
建构理论体系的方法
一 科学理论的构成及其作用
1 构成 元素：概念、公式、模型、定律
关系：元素之间的相互作用
2 科学理论体系建构的原则
⑴逻辑完备性原则
⑵全面系统性原则
⑶历史继承性原则
3 科学理论的功能
解释功能：从内容上解释事实的本质。
指导功能：对观察实验以及理论创造的指导。
预见功能：能合乎逻辑地推导出有关未知事实地结论。
二 建构理论体系的方法
1 从抽象上升到具体的方法
2 逻辑与历史统一的方法
3 公理化方法
科学研究的系统思维方法
第一节 系统科学方法的特点和作用
一 系统科学方法的科学基础
二 系统科学方法的特点
三 系统科学方法的作用
第二节 常用的系统科学方法概述
一 系统分析与系统综合方法
二 系统工程的思想与方法
三 系统动力学方法
四 系统自组织方法
系统科学方法的特点和作用
一 系统科学方法的科学基础
1 系统科学的学科门类
一般系统论、控制论、信息论
耗散结构理论、协同学、突变理论、超循环理论
分形学、混沌理论 ……
2 系统科学的对象及其学科性质
以系统及其机理为研究对象的横断性学科群。
3 系统科学的基本特征
⑴定量化 ⑵功能性 ⑶信息化
二 系统科学方法的特点
1 系统的基本特征
⑴ 系统的概念：系统是指由相互作用的若干要素
构成的有特定功能的统一整体。
⑵系统的基本特征：整体性 目的性 结构与功能
关联性 层次性 环境适应性 ……
2 系统科学方法
按照系统科学的观点和理论，把研究对象视为系
统来解决认识和实践中的各种问题的方法的总称。
3 系统科学方法论原则
⑴整体性原则 ⑵动态性原则 ⑶最优化原则
⑷模型化原则
三 系统方法的作用
1 系统方法使认识调控改造、创造复杂系统的有效
手段。
2 为人们提供了制定系统最佳方案以实行优化组
合和优化管理的手段。
3 为人们提供了新的思维模式 。
常用的系统方法概述
一 系统分析与综合方法
二 系统工程的思想与方法
系统工程是一门纵览全局、着眼整体、综合利用各学科
的思想与方法，从不同方位和视角来处理系统各部分的配合
与协调，借助于数学方法与计算机工具来规划和设计、组建、
运行整个系统。使系统的技术、经济、社会效果达到最优的
方法。
三 系统动力学方法
系统动力学方法是以信息反馈系统为对象，从系统内部
非线性因素的作用和存在复杂的反馈因果、高阶次复杂时变
系统的动力学特征，去探求系统演化模式及其规律的方法。
四 系统自组织方法
系统自组织方法是以自组织理论的学科发展为基础，
探讨系统自组织的条件、动力学机制、演化过程、途径和图
景的方法。
