自然辨证法在材料科学技术研究中的应用

1自然辩证法在材料科学技术研究中的应用摘要：材料科学技术对人类社会的发展起到了巨大的推动作用。本文综述了材料科学技术的发展概况，阐述了自然辩证法的内涵，从材料的自然属性，材料科学技术的发展对自然观的影响，材料科研选题中的自然辩证法等方面讨论了自然辩证法在材料科学技术研究中的应用。关键词：材料科学技术，自然辩证法，发展ApplicationofdialecticsofnatureintheresearchofmaterialsscienceandtechnologyAbstractMaterialscienceandtechnologyhasplayedahugeroleinpromotingthedevelopmentofhumansociety.Thedevelopmentofmaterialsscienceandtechnologywasreviewed,andtheconnotationofdialecticsofnaturewasexpounded.Theapplicationofdialecticsofnatureintheresearchofmaterialsscienceandtechnologywasdiscussedfromseveralaspects,suchasthenaturalqualityofmaterials,thedevelopmentofmaterialsscienceandtechnology'sinfluenceontheviewofnature,thedialecticsofnatureinmaterialsresearchtopics,etc.Keywords:materialsscienceandtechnology,dialecticsofnature,development1引言材料科学技术是探索研究和制造新材料规律的科学，它不仅指出特殊材料研制的特殊方法，而且还揭示出各种不同材料研制的共同规律。同时，材料科学技术是一门技术科学，它介于基础科学和工程技术之间。与基础科学相比较，材料科学技术更接近于体实践；而与工程技术相比较，它则更接近于理论研究。它是基础科学研究中基础理论转化为应用技术的中间环节，它的主要特点是将具体技术中带有共同性的科学问题集中起来加以研究[1]。在材料科学研究中，探寻其中的自然辩证法原理在材料科学技术的应用很有必要。通过运用自然辩证法的原理可以帮助我们对材料自然科学有更深的理解和2认识，使得我们在研究中抓住重点并有清晰的思路，从而在科学研究中做出贡献。2材料科学技术的发展概况人类社会的发展历程，是以材料为主要标志的。人类对材料的使用始于远古时期，而对材料进行系统的研究则始于19世纪中叶。人类文明曾被划分为旧石器时代、新石器时代、青铜器时代、铁器时代等，由此可见材料的发展对人类社会的影响——没有材料就是没有发展。现代科学技术的发展更离不开材料。支撑人类生存大厦的主要有材料科学技术、生物科学技术、能源科学技术、信息科学技术，这些技术支持着上到航天技术、下到海洋技术，而这些技术无一不是以材料物质为基础的，因此可以说，材料是人类物质文明的基础和支柱。在21世纪里，材料科学技术会持续向前发展，复合化、功能化、智能化、低维化将成为材料开发的目标，新材料会不断涌现。尽管我们不能准确预测在什么领域会出现什么样的突破，但根据目前发展趋势，至少会在两个领域出现大的进展。一是纳米材料领域，另一个是生物材料领域。纳米材料通常定义为材料的显微结构中，包括颗粒直径、晶粒大小、晶界、厚度等特征尺寸都处于纳米尺寸(1纳米=10亿分之一米)水平的材料。由于纳米材料中的晶粒的细化，晶界数量大幅度增加，可使材料的强度、韧性和超塑性大为提高，并对材料的电学、热学、磁学、光学等性能产生重要的影响。目前，纳米材料研究已成为材料科技研究的热点。纳米材料的出现和纳米科技的发展标志着人类认识自然达到了一个新层次，人类的科学技术进入了一个崭新的时代一一纳米科技时代。这一认识过程体现了辩证唯物主义认识论认识运动是发展的基本规律，并依据这一规律对纳米科技的发展作了进一步预测。从认识论的意义上看，人类认识自然的能力又前进了一步[2]。生物材料是指与生体相联系的、移植人生体起某种生体功能的材料。作为一个正在迅速崛起的新兴高科技产业，生物材料的研究开发具有很重要的科学意义和非常巨大的经济社会效益。人类对材料的认识与研制，经历了从使用天然材料到人工材料的过程。3材料科学技术研究中的自然辩证法3.1自然辩证法的内涵自然辩证法是马克思主义哲学的重要组成部分，是关于自然界和科学技术发3展的一般规律以及人类认识和改造自然的一般方法的科学。它是马克思主义关于认识自然和改造自然已有成果的概括和总结，是随着科学技术的发展而不断丰富和发展着的开放的理论体系[3]。自然辩证法包括三部分：自然界发展的一般规律，即自然界发展的辩证法；科学技术发展的一般规律，即科学技术发展的辩证法；人类认识自然和改造自然的一般规律，即科学技术研究的辩证法，亦即辩证唯物主义的自然观、科学技术方法论和科学技术观[3]。它和各门具体科学技术一样，都是研究自然界、科学技术及其研究方法的规律性探索，这表明了它具有科学技术特性。自然辩证法是集中研究自然界和科学技术的辩证法，是唯物主义在自然界和科学技术领域中的应用，它的原理和方法主要适用于自然领域和科学技术领域，能够很好地指导我们进行科学研究活动。辩证唯物自然观是自然辩证法的理论基石，它的创立为科学技术的深层研究提供世界观、认识论、方法论与价值论的前提，为自然科学与人的科学的结合提供了理论依据，强调自然与社会的相互联系，认为自然科学与人类社会、自然科学与人的科学是不能分离的，只有把自然科学的发展建立在人类社会发展的基础上，从客观规律出发，才能使自然科学真正成为人的科学。3.2材料科学技术与自然辩证法从材料科学技术的发展历程当中可以总结出，其发展的每个阶段中都或多或少蕴涵一定的自然辩证法原理。这是因为反映自然客体本质规律性知识的自然科学理论，与反映社会科学的某种思想理论因素之间存在联系。自然科学理论中自然知识与社会知识的潜在联系终将导致科学与社会科学的知识大统一，从而增强人类认识和改造世界的能力。马克思曾经说过：“自然不能建造任何机器，任何火车头、铁路、电报机、纺织机等等。这些东西都是人类在自然中活动的工具的自然物质。它们是人的手所制造成的人的大脑工具。”（《马克思恩格斯全集》）逐渐形成了以技术作为对象，研究它的一般规律和方法的自然辩证哲学技术学科[1]。3.2.1材料的自然属性自从远古时期，人类就开始使用材料，从石器时代—青铜器时代—钢铁时代—信息时代。在漫长的人类活动过程中，我们从来没有离开过材料，在我们现在生活的环境中，材料随处可见，衣服、桌子、房子、汽车、飞机等，一切的一切都是由材料制造而成的。而这些材料都来源于自然，制造桌椅的木头来源于森林，房子用的砖头来源于大地，汽车用的钢铁，铝等来源于矿场。虽然我们的现代社4会飞速发展，进入了信息时代，现在用的很多都是高科技的产品，但无论产品多么先进，原材料都来源于自然。所以说材料具有自然属性。3.2.2材料科学技术的发展对自然观的影响自然观的形成和发展同自然科学的萌芽、产生与发展有密切的联系。无论自然观具有什么样的内容和形式，总是要受到作为实践的科学的制约；科学的发展决定着自然观的形态[4]。人们对世界的认识总是受到科技发展水平的制约的。科学技术的发展，人们才能更好的与自然界沟通，发现其客观规律。在现时代的今天，科学技术得到了巨大的发展，科学家们已经逐渐从上帝手中夺回了人类的控制权，真正感受到了人类的不屈与伟大由于理论自然科学的进步。材料科学在这一方面体现的尤为突出。在种类上，由传统的金属和陶瓷材料派生出高分子、混凝土以及复合材料；在性能上，由结构向功能、智能以及结构、功能、智能复合的方向发展；在结构层次上，则由宏观进入微观纳米尺度。材料科学发展的过程都是人们对材料规律探索和总结的过程，所以材料科学无时无刻不与自然辩证法相联系。以纳米科技为例，实现纳米技术的一种方式是由宏观向微观，即通过宏观的方式将机器制造得越来越小。纳米材料由于其小尺寸效应而具有的高硬度和高强度特性，将改变人们的常规思维模式。如果用纳米材料铷成计算机，体积将缩小到原来的亿分之一，而计算速度却增加到原来的几百倍。日本东京大学的化学家们已经发现了一种“神奇的粒子”．它可以像电脑那样，具有暂时记忆和永久记忆功能。当这种粒子受到紫外线或激光的照射时．就会改变结构，这样就可以利用它来储存二进制数码。借助于电子扫描隧道显微镜(sⅢ)，每平方微米表面可储存1012bt的信息。它的发现具有难以估量的价值．或许有一天，电子计算机会进入到“分子计算机”的时代。然而，随着电脑体积不断减少的同时，其威力却不断增加。这就意味着“小就是大”，“少就是多”[5]。“小就是大，少就是多”的论点被认为是一种“悖论”，但它是一种合理的“悖论”．是高科技文明的产物，是社会进步的必然结果。它符合奠定其基础的科技前提，符合客观事物本身发展的内在的逻辑，因此认为是正常的、合理的。在高科技文明的今天，我们只有树立“既此又彼”的思维模式，才能适应科技发展的形势。否则，人类将面临更多无法理解的“悖论”。新材料对人类思维方式与实践方式的深层次影响，不易被人们意识到，往往5教人们所忽视。而这正是新材料在当代社会发展中的若干作用中最具潜在价值与长远意义的独特方面。3.2.3材料科学技术发展的辩证唯物主义对于社会的可持续发展来说，材料也是起着至关重要的作用。目前可持续发展的思想已经成为一种新的发展思想和战略。可持续发展的思想对人类来说并不陌生。《吕氏春秋·义赏》中的“竭泽而渔，岂不获得，而明年无鱼;焚薮而田，岂不获得，而明年无兽”。其实就是一种朴素的持续利用可更新资源的思想。如今，人类在利用先进的科学技术和丰富的自然资源创造大量物质的同时，对自然界大肆破坏，使自己面临新的生存危机。要实现人类的可持续发展，必须实施材料的可持续发展道路[6]。例如木材，稀有矿产等等，如果不遵循可持续发展原则来利用，子孙后代便会有更大的危机。同时，在材料发展社会进步的同时，就像一把双刃剑，虽然人们生活水平越来越好，但环境也被各种新型材料所影响破坏，各种塑料高分子污染物，重金属电池，工业废料废弃物这些对我们的环境无一不是慢性杀手。经济的发展和环境的改善是社会文明进步的重要标志。但是，在发展经济与环境保护之间却存在着既互相制约又互相促进的对立统一的辩证关系。发展经济要开发资源。发展材料工业就要排放各种废弃物，对环境造成各种各样的污染。而环境的恶化，在危害人类健康的同时,，也会阻碍经济的发展。同时，经济的高度发展，又为改善和保护环境提供了物质基础。环境的保护和改善既保护了资源，又保护了生产力。所以，环境的保护和改善可以反作用于经济，促进经济的发展。生态环境材料是历史发展的必然选择。现代文明很大的一个特点就是通过大规模工业生产向大众提供廉价而性能优异的工业产品。亨利·福特在汽车生产中首先使用了这个概念。这种工业生产的效率和只是为了能够经济的养活人口的农业社会相比较当然具有无比的优越性，创造出了一个富裕的工业社会。但另一方面，大量生产、大量消费的社会生活方式无疑是造成人类社会环境问题的主要原因，而材料本身污染环境首当其冲。生态环境材料的最大目标之一就是开发可以反复使用的材料，在技术进步的前提下，创造一个可以顺利开展再生循环利用的社会、经济体系，使人们形成一种自觉选择、使用环境协调型产品的意识。有理由相信，2l世纪生态环境材料也必定会得到极大的发展，并对环境保护做出不可磨灭的贡献[7]。63.2.4材料科研选题中的自然辩证法材料科学是一门以实验为基础的学科，产品需要经过实验阶段，然后再投放生产。这个实验过程也称为科研过程，在科研的过程中，很重要的一步就是选题。这是因为：科研选题是科学研究的起始步骤，它关系到科研的方向，目标和内容，直接影响到科研的途径和方法，课题选择是否恰当决定了科