自然辩证法在材料科学研究中的应用

自然辩证法结课论文姓名：谭元标学号：S11080502089学院：材料科学与工程学院专业：材料学论文题目：自然辩证法在材料科学研究中的应用自然辩证法在材料科学研究中的应用谭元标（燕山大学材料科学与工程学院，河北秦皇岛，066004）摘要材料科学是科学技术的发展基础，是工业生产的支柱产业。材料科学是研究材料的合成与制备、结构与性能的基础关系，确立材料的性能和微观组织、结构之间的关系，确立材料的成分与合成、加工方式之间的关系。自然辩证法是关于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然和改造自然的一般方法的科学，其研究目的就是为了合理地处理人与自然的矛盾。材料科学无时无刻不与自然辩证法来相联系。所以将自然辩证法运用于材料科学的研究不仅起着重要作用，而且有深远意义。本文将就自然辩证法主要观点以及其在材料研究中的应用作简要的探讨。关键词：自然辩证法；可持续发展；材料科学研究；应用材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的基础自然科学。自然辩证法是关于自然界和自然科学发展的普遍规律，是马克思主义的自然观和科学观，又是认识自然和改造自然的方法论[1]。哲学物质范畴和自然科学的物质形态、结构、属性、变化的关系是一般和特殊、共性和个性、抽象和具体、绝对和相对、指导和被指导的关系。因此，研究材料科学与哲学物质范畴之间存在必然内在的联系，将自然辩证法运用于材料科学的研究不仅起着重要作用，而且有深远意义。通过自然辩证法的学习,开拓了学生视野,开阔了思路,扩大了知识面,改善了知识结构,使学生能够专博结合,活跃了思想,在所学的各门孤立的知识块之间建立起了联系,加深了从整体上对自然界的本质、特点和发展规律的认识,在头脑里形成一幅较完整的自然界发展的辩证图景,提高了理论思维能力,提高了他们综合研究与分析问题的能力。1自然辩证法1.1自然辩证法研究对象自然辩证法是马克思主义的重要组成部分，其研究对象是自然界发展和科学技术发展的一般规律，人类认识和改造自然的一般方法以及科学技术在社会发展中的作用[2-3]。自然辩证法是以马克思主义的观点理论与方法为指导，根据社会历史条件，结合时代的任务，对科学技术的发展及其与社会发展的相互关系进行考察的研究领域，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[4]。1.2自然辩证法研究内容自然辩证法研究的内容大致可以分为三个部分:自然界的辩证法[5]，即自然观；自然科学认识的辩证法，即认识论；自然科学发展的辩证法，即科学观。其中，自然观部分集中论述了人类认识自然界的基本范畴、基本规律和自然界辩证发展的总图景。认识论部分则主要探讨了自然科学认识的来源、发展过程和检验标准，并论述了观察、实验，抽象，思维、假说、演绎、归纳等方面的问题。在科学观部分主要论述了自然科学的性质和作用以及它的体系结构和发展的规律性问题。这三个部分既各有侧重，又相互联系，共同构成一个有机统一的整体，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。2可持续发展理论与理念人类进入工业社会以来,随着生产活动的增加和工业污染物的大量排放,已引起生态环境日益恶化。各种统计资料表明:材料及其制品是造成能源短缺,资源过度消耗乃至枯竭和环境污染的主要根源。人类既期望获得大量高性能或高功能的各种材料,又迫切要求有一个良好的生态环境,以提高人民的生存质量,并使文明社会可持续发展。因此,研究人类发展和生存所必需的材料及其工程技术与生态环境的关系,实现材料的可持续发展，对人类社会的可持续发展具有重大意义。2.1可持续发展内涵可持续发展思想认为发展与环境是一个有机的整体。它主要涉及到人口、资源、生态、环境、经济、社会等方面,主要内容包括三个方面:资源与生态环境可持续发展、经济可持续发展、社会可持续发展。1)可持续意义上的发展包括经济发展、社会发展和生态环境的发展。2)可持续发展以自然资源为基础,同环境协调能力相适应。3)可持续发展要求体现出环境资源的价值。4)可持续发展以提高生活质量为目标,同社会进步相适应。5)可持续发展的实施以政策和法律体系为条件,强调“综合决策”和“公众参与”。把可持续发展概念仅仅理解为经济(GNP)的持续增长是不全面的。2.2可持续发展思想的实质可持续发展实质上是在多重因素的约束下,力求“发展”和“持续”两个相关变量和取最大值,达到这一最大值的途径就是可持续发展模式。可持续发展概念可表示为：对于未来任意时刻t,社会生活指标体系各指标变化值之和或其速度均大于零[6]。2.3可持续发展理论的基本要求可持续发展理论的基本要求包括:1)可持续发展的核心是发展;2)全人类的共同努力是实现可持续发展的关键;3)生态文明是实现可持续发展的目标;4)公平性是实现可持续发展的尺度;5)社会的广泛参与是实现可持续发展的保证。结合自然辩证法思想，不难看出可持续发展的定义包含两个基本要素:需求和对需要的限制发展是人类生存的基本需求，材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人们生活过程是以不同形式大量消耗改变和转化各种材料的过程，显然人们行为在各方面对环境造成的影响必将在一定程度上阻碍人类的可持续发展随着社会的不断进步和人们生活水平的提高，接踵而至的是一系列的环境问题，如温室效应、全球变暖、能源锐减、资源枯竭等严重的环境危机，这些问题正在严重地威胁着人类的生存和发展，同时也引发了一场全球性的环境保护热潮。对于材料行业而言，更加关注材料的合理利用与人类社会发展的联系，更加关注人与自然对象的哲学思考，最终确立起和谐的自然发展观，也就是可持续的发展思想在行业内的最好体现[7]。材料的发展应用是技术革命与创新的基础和社会前进的动力,是社会经济可持续发展的有力保证。同时,材料开发应用中所产生的创新性思想方法极大地丰富了马克思主义辩证思维的内容,促进了人类思维方式的变革,加深了人类对大自然的认识。社会的可持续发展要求以高度发展的科学技术为后盾,而新材料的发展适应了可持续发展的需求,极大地改变了传统的经济增长方式和发展模式,成为可持续发展的前提与保证。人类社会要实现可持续发展,必须实施材料的可持续发展战略。3自然辩证法在材料科学研究中的应用3.1材料具有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，桌子、椅子、房子、汽车，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材料科学的研究方法来源于自然辩证法中的科学技术方法论科学技术的发展促进了对材料的需求，人们不断地发展创造各种各样的材料以满足各种各样的性能要求。材料的性能取决于材料的成分、结构、微观组织和缺陷等，任何一种材料的宏观性能或行为，都是由材料的成分和微观组织结构决定的。材料在制备、加工、运输和使用的过程中都可能受到自身成分、组织和外部环境（温度、压力等）的共同作用而产生成分与组织结构的变化，进而影响性能[8]。要获得满足性能要求的材料，就需要对成分—结构—组织—性能之间的规律进行研究。同其他科学一样，其研究方法主要有三种：归纳法，演绎法，实验法。归纳和演绎是自然辩证法中科学技术方法论的科学思维方法，实验法是科学抽象中重要的思想模型[9]。材料科学中的一切事物都是现象和本质的统一。材料科学是一门以实验为基础的学科，它需要通过试验获得数据，经验。但这只是科学认识的基础，我们要通过归纳和演绎将它上升到理性认识——规律、理论，这样就可以反过用理论来指导实践，从而将其应用到生产生活中去。综上所述，材料科学的研究方法也是自然辩证法的科学技术方法论的应用，是科学抽象和科学思维对科学事实价值性的提升。正因为有了自然辩证法，材料科学才能够从中借鉴并加以运用，形成自己的研究体系，也因此才能使材料科学成为一门合格的学问、一门真正的学科。3.3材料科研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研工作进度的快慢以及科研成果的水平，价值和发展前途，科研选题是决定科研工作成败的关键和首要环节。所以我们需要遵循以下几条基本原则：①选课题必须着眼于社会实践和科学本身发展的需要；②所选课题应具有创新性，应是前人和他人未解决或未完全解决并预期能出成果的科技问题；③所选课题一定要有科学事实和科学理论为依据；④选题时必须考虑完成课题的主客观条件，根据实际具备或经过努力可以具备的件来选择科研课题[10]。此外，在接下来的试验过程中、整理数据和分析数据以及得出结论的过程中都需要遵循科学，实事求是的原则，把经验上升为理论，用于以后的实践中。4、结论自然辩证法科学地解决了人与自然的关系问题,从而为人类自身的健康发展奠定了坚实的思想基础。在辩证唯物主义自然观下材料科学研究应该更加重视人与自然的协调发展。人是自然界长期发展的产物,人出现的同时也产生了人与自然的关系。人与自然之间是一种对立统一的辩证关系。我们的任务就是在对立中求统一,在矛盾中求发展。人类要实施可持续发展,离不开人与自然现实的、具体的、历史的、辩证的统一,离不开自然界客观规律的制约,离不开物质性社会实践活动这一根本基础。从材料的自然属性到自然辩证法的科学方法论与材料科学的研究方法的联系，再到自然辩证法在材料科研中的应用，每个方面都折射出自然辩证法的影子。所以说，材料科学的发展离不开自然辩证法。一部材料科学的发展进步史，就是自然辩证法在其中的应用史。材料开发应用中所产生的创新性思想方法极大地丰富了马克思主义辩证思维的内容,促进了人类思维方式的变革,加深了人类对大自然的认识。进一步树立辩证唯物主义的自然观,掌握和运用科学的思维方法去探索材料科学研究与人类、与自然环境的内在自然规律,对促进人口、资源、环境的可持续发展,对促进材料科学的发展和人类自身的发展都有重要的意义。[1]黄顺基.自然辩证法概论[M].高教出版社，2004[2]陈宴清.马克思主义哲学纲要[M].中央广播电视大学.天津人民出版社，1984[3]胡春风．自然辩证法导论［M］.上海:上海人民出版社，2007:11[4]杨水旸.自然辩证法概论[M].国防工业出版社，2008年版[5]黄新民等.材料研究方法[M].哈尔滨工业大学出版社，2008[6]王伯鲁.可持续发展的困难与现实出路[J].世界环境,1998(2):31—341[7]翁翼飞,张麟．可持续发展与自然辩证法［J］．焦作工学院学报(社会科学版)，2003,4(2):46-49[8]杨水旸.自然辩证法概论[M].国防工业出版社，2008年版[9]杨水旸.自然辩证法概论[M].国防工业出版社，2008年版[10]杨水旸.自然辩证法概论[M].国防工业出版社，2008年版