自然辩证法讲义

自然辩证法
当代科技的发展，提出许多囿于专业无法回答的问题：人与自然的关系，科技研究和思维方法的关系，科技发展规律，科技与社会的互动，等等。

“自然辩证法”（又称“科学技术哲学”）以科学技术的历史发展及其社会运行为基础，运用马克思主义的基本观点，借鉴当代人文社科学术新成果，力图做出自己的回答。

因此，自然辩证法作为马克思主义关于人类认识和改造自然的已有成果的概括和总结，是关于自然界和科学技术发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，将随着科学技术的发展演化而不断丰富和发展。

自然辩证法从哲学高度，结合人文社科关于科学技术的研究（Science and Technology Studies)，来深化对于人和自然、科学技术研究及其发展规律、科学技术与社会的互动关系的认识。

第一篇辩证唯物主义自然观（自然哲学）
第二篇科学观与科学方法论（科学学与科学方法论）
第三篇技术观与技术方法论（技术学与技术方法论）
第四篇科学技术与社会（科学社会学）
自然篇
辩证唯物主义的自然观：辩证自然观、系统自然观（包括演化自然观）、生态自然观（包括工程师的环境伦理责任）
导入
工程的自然属性：
1、工程的物质性：
―自然界提供什么，人类就利用什么，自然界有什么，人类就需要什么，人类的需要只是对自然物的反映。

‖
2、工程的合乎规律性：
工程只有以天然自然的自然属性为基础，遵循自然规律，它才能被创造或建造出来培根：要改造自然，首先必须认识自然。

恩格斯：―我们必须时时记住：我们统治自然界，决不像征服者统治异民族一样，决不像站在自然界以外的人一样，——相反地，我们连同我们的肉、血和头脑都是属于自然界，存在于自然界的；我们对自然界的整个统治，是在于我们比其他一切动物强，能够认识和正确运用自然规律。

‖
3、工程的回归自然特性：
―一切产生出来的东西，都一定要灭亡。

‖
―在一个技术社会里，商品废弃早已成为了进步的一个组成部分。

‖——阿诺德·盖伦（德国社会学家）
自然环境其实是一个封闭系统，在物质-能量和同化-再生能力方面基本上是固定的。

自然观对于科学认识活动的意义
自然观：人们关于自然界以及人与自然关系的总的看法和根本观点。

1.自然观与科学认知结构
科学研究活动CF=<C,S,D,G,F,B,P,K,A,M>
C是科学家或科学家集体，S是主管C的协会；D是C的研究领域，它由客体组成；G是C所持的一般哲学观点,自然观就包含在这种广义的哲学观点之中；F是C所持的形式知识背景，它包含逻辑和数学知识；B是C的经验知识库；P是C所要研究的问题集；K是C的理论知识库，它是本研究领域中迄今为止被充分确证的理论的集合；A
是C在本研究领域中的研究目标和目的，它也包含一些认知价值观；M是C所用的恰当的科学方法.
自然观的形成离不开科学的发展，可以说是主要依赖科学的发展。

科学的发展导致自然观的变迁并且以自然观作为其信念基础。

自然观在科学研究中发挥着重要作用。

一位科学家可以拒斥哲学家的指导，也可以不学哲学，但是，他不可能在科学研究过程中不渗透着某种自然观，而这种自然观将不可能不对他的科学研究产生影响。

2.自然观与科学认识：自然观为自然科学理论的公理提供辩护和背景，比如时间的单向性与演化宇宙和耗散结构理论
3.自然观与科学方法论：有什么样的自然观就有什么样的方法论。

机械论自然观与还原论思维
非线性自然观与整体性思维
第一章历史上的科学技术与自然观的演进
•对科学的追思：为什么开普勒要把行星的运动关系写成三个简单的数学公式？
•为什么波义尔坚信这世界由基本元素构成？
•爱因斯坦为什么致力于统一场论？
•自然观是科学的逻辑基础；（柯林伍德）
•古希腊的自然科学是建立在自然界渗透或充满着心灵这个原理上的；
•希腊思想家把自然中心灵魂的存在当作自然界规则或秩序的源泉；
•自然界是有生命的而且是有理性的动物；
•希腊人把人自身与自然界相类比。

古希腊的爱奥尼亚学派认为―自然‖界有两方面含义：一是―天性‖、―本性‖，意即它从发生时起就具有自身规定性；二是通过自身规定性逐渐展开它自己的发展过程。

中国古代科学技术与自然观
中国古代的科学技术曾有过辉煌的成就
中国古代的自然观：道家的天人合道思想
―道，可道，非常道;
名，可名，非常名。

无，名天地之始；
有，名万物之母。

‖
——老子《道德经》
根据《道德经》：道是一种不可言传的恍惚状态，先天地万物而生，乃为天下万物之母；道是一种莫可名状的神秘能量，利益滋养天地万物，损有余而补不足；道是天地万物必须遵循的规律，支配主宰天地万物，却从来都是顺其自然而不加干预。

阴阳五行学说
中国古代朴素唯物论和自发辩证法自然观，它认为世界是物质的，物质世界是在阴阳二气作用的推动下孳生、发展和变化；并认为木、火、土、金、水五种最基本的物质是构成世界不可缺少的元素。

这五种物质相互资生、相互制约，处于不断的运动变化之中。

这种学说对后来古代唯物主义哲学有着深远的影响，如古代的天文学、气象学、化学、算学、音乐和医学，都是在阴阳五行学说的协助下发展起来的。

因为中国的整体有机自然观排斥原子,粒子和力学概念,宠爱连续介质理论,波、振动和谐振，所以中国物理学中最强有力的成就应属于当代的声学和磁学领域。

——尤里达（美·科学史家）
古代朴素自然观的特点：
1、具有唯物主义的倾向，直观地整体地从客观世界自身去寻找世界的本原；
2、闪烁着辩证法的光辉，则充分地注意到世界是一个运动变化着的世界；
3、看到自然界的矛盾现象，并把对立面的对立统一作为事物发展的动力。

古代朴素的自然观是唯物的辩证的，但是朴素的、直观感性的、猜测思辨的，它从总体上把握自然界，缺乏实验科学基础，把物质归结为一种具体形态，这是有缺陷的。

中世纪的神学自然观及其基本特征
从公元5世纪左右开始，欧洲进入延续近千年的―黑暗的中世纪‖。

由于宗教神学的束缚，科学技术发展缓慢，形成了独具特色的中世纪神学特征的自然观。

中世纪神学自然观的基本观点：
•I上帝是终极的、全能的造物主，自然界的一切都是上帝创造的。

•II上帝创世之前没有时间和空间，时空是从上帝创世开始的，时空是有限的，上帝是永恒的并超越于时空之外。

•III自然界的一切运动和变化都合乎造物主的目的，上帝是自然界一切现象变化的终极原因。

•IV对自然及其运动变化的本性或形式的探讨的最终目的是为了证明上帝的全能、至上和仁慈。

基本特征：在对自然的认识内容上，神学自然观的思维是一种对古希腊理性思维的自然观的一种倒退，而在逻辑上，则是一种对神学的理性辩护，因而无法引领对自然的深入研究。

近代：
向宗教神学挑战的第一个勇士
莱昂纳多．达.芬奇是意大利文艺复兴时期第一位画家，也是整个欧洲文艺复兴时期最杰出的代表人物之一。

他是一位思想深邃、学识渊博、多才多艺的艺术大师、科学巨匠、文艺理论家、大哲学家、诗人、音乐家、工程师和发明家。

他在几乎每个领域都做出了巨大的贡献。

后代的学者称他是―文艺复兴时代最完美的代表‖，是―第一流的学者‖，是一位―旷世奇才‖。

在文艺复兴早期，人们盲目地接受传统观念，崇拜古代权威和古典著作。

人们学习科学知识也只是学习象《圣经》一样的亚里士多德的理论，只相信文字记载。

达.芬奇反对经院哲学家们把过去的教义和言论作为知识基础，他鼓励人们向大自然学习，到自然界中寻求知识和真理。

他认为知识起源于实践，只有从实践出发，通过实践去探索科学的奥秘。

他说―理论脱离实践是最大的不幸‖，―实践应以好的理论为基础‖。

达.芬奇的这一方法，后来得到了伽利略的发展，并由英国哲学家弗兰西斯．培根从理论上加以总结，成为近代自然科学的最基本方法。

达.芬奇坚信科学，他对宗教感到厌恶，抨击天主教为―一个贩卖欺骗的店铺‖。

他说：―真理只有一个，他不是在宗教之中，而是在科学之中。

‖达.芬奇的实验工作方法为后来哥白尼、伽利略、开普勒、牛顿等人的发明创造开辟了道路。

尼古拉·哥白尼(Nicolaus Copernicus, 1473～1543)是波兰伟大的天文学家、太阳中心说的创始人、近代天文学的奠基人。

他也是一位多才多艺、学识渊博的巨人是一位杰出的医生、社会活动家、数学家、经济学家和画家。

哥白尼的《天体运行论》
《天体运行论》的全书共六卷。

第一卷为宇宙论，简述了整个宇宙的结构，是全书的精髓。

这一卷分四章，先后论述了―宇宙是球形‖、―大地也是球形‖、―天体的运动是均匀永恒之圆运动或复合运动‖。

在第一卷的第四章中，哥白尼正确地将行星以及地球
绕日运转轨道进行排列，并刊载了他的宇宙模型图。

这张我们现在看似普通的天球次序图，在当时却是人类认识宇宙的一次巨大的飞跃。

哥白尼的―日心说‖沉重地打击了教会的宇宙观，这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利。

因此使天文学从宗教神学的束缚下解放出来，自然科学从此获得了新生，这在近代科学的发展上具有划时代的意义。

加利萊．加利略(Galilei Galileo, 1564 - 1642)
著名意大利数学家、天文学家、物理学家、哲学家，是首先在科学实验的基础上融合贯通了数学、天文学、物理学三门科学的科学巨人。

加利略是科学革命的先驱，毕生把哥白尼、开普勒开创的新世界观加以证明和广泛宣传，并以自己在教会迫害下的牺牲唤起人们对日心说的公认在人类思想解放和文明发展的过程中作出了划时代的贡献。

实验方法的创始人—伽利略
被誉为实验自然科学的创始人，他主张研究自然界必须进行观察和实验。

他推翻历来被奉为权威的亚里斯士德学说，建立落体定律，发现惯性定律，摆振动的等时性和抛射体运动规律，并确定加利略相对性原理。

他是第一个利用望眼镜获得大量天文发现的人。

他在力学和天文学上的辉煌成就，对于哥白尼学说的发展具有决定性的意义，为后来万有引力的发现奠定了最坚实的基础。

1610年1月7日将永远留在天文学史册上，这天是哥白尼学说胜利的开端。

那天晚上，加利略用他的望远镜观测到了木星的卫星及其绕木星的运动，这是人类第一次发现母星外其他行星上的卫星。

加利略由此断言，地球也正是带着自己的卫星即月亮绕太阳运行的。

此外，加利略通过望远镜,使得星际的极大距离第一次被识别出来。

加利略被誉为―天空的哥伦布‖。

加利略由于著《关于托勒玫和哥白尼两大世界体系的对话》对哥白尼学说的大力宣传鼓动,受到天主教会的迫害.1632年末,鬓发斑白的加利略被传往罗马受审，几个月下来，被折磨得精疲力竭，最后被逼―认罪‖。

据说，加利略在宗教法庭听完判决后，口中喃喃自语：―不管怎样，地球仍在转动。

‖
300多年后的1979年11月10日，罗马教皇才公开承认对加利略审判的不公正，1980年10月，世界主教会再一次声明，为科学巨人加利略沉冤昭雪
牛顿：实现近代科学的第一次大综合
牛顿的重要贡献是集16、17世纪科学先驱们成果的大成，建立起一个完整的力学理论体系，他的力学运动和万有引力定律，奠定了经典力学的基础，完满表达了宏观客体一般情况下的力学运动，把天地间万物的运动规律概括在一个严密的统一理论中。

这是人类认识自然的历史中第一次理论的大综合。

以牛顿命名的力学是经典物理学和天文学的基础，也是现代工程力学以及与之有关的工程技术的理论基础。

这一成就，使以牛顿为代表的机械论的自然观，在整个自然科学领域中取得了长达两百年的统治地位。

1643年1月4日牛顿诞生于英格兰林肯郡的小镇乌尔斯普的一个自耕农家庭。

1661年进入剑桥大学三一学院，1665年获学士学位。

1665～1666年伦敦大疫，牛顿回到故乡乌尔斯索普。

在剑桥受到数学和自然科学的熏陶和培养，对探索自然现象产生极为浓厚的兴趣。

在1665～1666年这两年之内，他在自然科学领域内思潮奔腾，才华迸发，思考前人从未思考过的问题，踏进前人没有涉及的领域，创建前所未有的惊人业绩。

在这里,牛顿还开始想到研究重力问题，并想把重力理论推广到月球的运行轨道上去。

他还从开普勒定律中推导出使行星保持在它们轨道上的力必定与它们到旋转中心的距离平方成反比。

牛顿见苹果落地而悟出地球引力的传说，说的也是在此时发生的轶事。

总之，在家乡居
住的这两年中，牛顿以比此后任何时候更为旺盛的精力从事科学创造，并关心自然哲学问题。

由此可见，牛顿一生的重大科学思想是在他青春年华、思想敏锐短短两年期间孕育、萌发和形成的。

第谷、开普勒的贡献
16世纪丹麦天文学家第谷对行星绕日运行作了长年累月的观测，他死后德国天文学家开普勒整理并分析了第谷的20年的观测记录，总结出行星运动的著名开普勒三定律。

这个发现不仅为经典天文学奠定了基础，更重要的是导致了其后万有引力定律的发现。

开普勒在得出行星运动三定律之前，1596年曾提出关于太阳行星间的吸引作用的思想；随之提出物体作圆周运动时出现离心力问题。

在古希腊时期，亚里士多德的哲学讲求事物的和谐，求和谐思想是正确的，但亚里士多德认为天上的日、月、星辰的运行轨道是圆形，因为只有圆运动才是完美的、和谐的，而地上的运动，例如重物直线下落是凡俗的。

古希腊哲学家的和谐思想不能在天与地之间连贯。

到了牛顿时代，他用引力理论和运动三定律把天上行星和它们的卫星运动规律，同地上重力下坠的现象统一起来，实现了天上人间的统一，实现了自然科学的第一次大综合。

这是牛顿的伟大贡献。

弗兰西斯．培根（Francis Bacon1561-1626）——英国著名的唯物主义哲学家和科学家。

他在文艺复兴时期的巨人中被尊称为哲学史和科学史上划时代的人物。

马克思称他是―英国唯物主义和整个现代实验科学的真正始祖。

‖第一个提出―知识就是力量‖的人。

培根的科学方法论以实验定性和归纳为主。

他继承和发展了古代关于物质是万物本源的思想，认为世界是由物质构成的，物质具有运动的特性，运动是物质的属性。

培根从唯物论立场出发，指出科学的任务在于认识自然界及其规律。

但受时代的局限，他的世界观还具有朴素唯物论和形而上学的特点。

近代形而上学的机械的自然观
（公元１６世纪至１８世纪末）
•近代形而上学的机械的自然观的基本点：
•1、恢复和坚持了唯物主义自然观，坚持按照客观事物的本来面目认识自然事物，承认自然界及其运动规律是客观的，是上帝不干预的，―天上‖―地下‖有着统一的客观运动规律。

•2、具有机械性的缺陷，用力学的知识和规律去解释，说明其他一切自然现象，把其他一切自然现象都归结为力学的范畴内，甚至认为―运动是机器‖，―人是机器‖。

•3、具有形而上学的缺陷，认为各种自然现象是彼此孤立的，没有联系的，而且是―静止不动，绝对不变‖的，即使有动，也是外力的推动。

•4、自然界的变化只是数量的增减和场所的变更，而变化的原因不在事物的内部，而是由于外力的推动。

当时分析还原论三个突出问题:
A.我们是否能够或是否希望把生物学还原为物理学或者还原为物理学和化学?
B.我们是否能够或是否希望把我们认为可归诸动物的那些主观意识经验还原为生物学,以及假如对A给予肯定的回答，我们能否再把它还原为物理学和化学?
C.我们是否能够或是否希望把自我意识和人类心灵的创造性还原为动物的经验,以及假如对A和B给予肯定的回答,那么，我们能否再把它们又还原为物理和化学?
形而上学自然观形成的原因：
•1、生产和科学发展的不充分；
•2、自然科学研究方法的局限；
•3、思维的定势—惯性。

机器的自然图景和严格的机械决定论是机械论形而上学自然观的基本命题。

(1)自然是机器，生物是机器，人是机器（类比解释原理）
•(2)运动观：(还原原理）
•(3)力学解释原理
•(4)神学第一推动原理
•(5)人与自然的关系(分离原理、主奴原理）
•(6)绝对时空观
19世纪科学技术的发展与辩证唯物主义自然观的诞生
• 1.辩证唯物主义自然观确立的自然科学基础
•从18世纪下半叶开始，在欧洲发生的以蒸汽机为主要标志的第一次技术革命，以及随之而来的产业革命，促进了资本主义生产突飞猛进的发展。

同时也有力地推动自然科学的发展。

到19世纪，自然科学研究从分门别类地搜集、积累材料的阶段进入到对所获经验材料进行综合整理并从理论上加以概括说明，创立理论的阶段。

理论自然科学的产生及其在各个领域涌现的一系列重大发现，为辩证唯物主义自然观的确立提供了自然科学基础。

•从分门别类的研究进入到对自然界各个过程的联系的研究；
•★从分析既成事实的研究进入到对自然过程变化发展的研究；
•★从以力学为尺度的学术规范进入到发现各种运动形式的特殊本质的研究，开始怀疑力学模式，并提出新的不同的研究范式。

天文学方面
地质学方面
物理学方面
化学方面
生物学方面
哲学方面
•上述理论自然科学的一系列重大发现，以近乎系统的形式描绘出一幅自然界联系的清晰图画。

•马克思和恩格斯科学地总结了当时自然科学的最高成就，继承了古希腊自然观中的辩证法观点，克服了机械论形而上学自然观的缺陷，批判地吸取了德国古典自然哲学特别是黑格尔的辩证法思想，创立了辩证唯物主义的自然观。

―一切僵硬的东西溶化了，一切固定的东西瓦解了，一切被当做永久存在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循环中运动。

‖——恩格斯：《自然辩证法》，北京，人民出版社，1971年，15-16页
辩证唯物主义自然观的基本观点、基本特征和重大意义
（1）基本观点：
自然界是物质的，物质是万物的本原和基础，自然界除了运动着的物质及其表现形式之外，什么也没有；
运动无论在量上还是在质上都是不灭的；
意识和思维是物质高度发展的产物，即人脑的属性和机能；
时间和空间是物质的固有属性和存在方式；
整个自然界是一个普遍联系和相互作用的整体，它在永恒的流动和循环中运动着，自然界的一切现象都是矛盾的统一体，它们既是对立的，又是统一的，并且在一定条件下相互转化，由此推动着自然界的运动和发展；
在自然的发展过程中，在自然的特定领域发展的特定阶段上产生了人类和人类社会；
随着人类的社会实践活动的深入展开，使原有的自然部分领域不断得到认识和改造，于是出现了一个与外在于人的活动的“线自然”所不同的“人化自然”，这种人化自然也就是进入人类文化或文明的自然界，是人的现实自然界。

（2）基本特征：
马克思和恩格斯创立的辩证唯物主义自然观的基本特征是：唯物的、辩证联系的、发展的和全面的。

它的根本特征是强调自然界的普遍联系性和永恒发展性。

四个统一：
唯物论和辩证法的统一；
自然史和人类史的统一；
天然自然与人化自然的统一；
人与自然的对象性关系是能动性与受动性的统一。

（3）重大意义：
辩证唯物主义自然观的创立，实现了自然观发展史上的革命性的变革；
辩证唯物主义自然观的创立，为马克思主义的科学观，科学方法论以及科学与社会的研究奠定了理论基础；
辩证唯物主义自然观的创立，为科学与技术提供了世界观、认识论与价值论的理论基础；
辩证唯物主义自然观的创立，为自然科学与人文科学的结合提供了理论依据。

第二章现代科学技术与自然观的发展
•19世纪末20世纪初，物理学出现几大新发现和两个问题，彻底地变革了科学的自然图景，推动自然科学进入现代自然科学发展的新阶段。

第一节19－20世纪之交的物理学革命与系统自然观的产生
•一、世纪之交的物理学发现、危机
•物质消失了？
•原子？宇宙之砖
•什么叫物质？
•这些新发现动摇了原子和元素不可分、不变、是物质组成最小单位的形而上学的观念。

同时，正当人们陶醉在物理学经典体系―尽善尽美‖的境界时，物理学的晴朗
天空中却出现了―两朵乌云‖，这就是当时经典物理学理论无法解释的麦克尔逊—莫雷实验和黑体辐射实验。

物理学陷入空前的危机。

•经典物理学的危机实质是形而上学思维方式和机械论自然观的危机，表明旧理
论在新发现面前的无能为力。

二、20世纪上半叶的物理学革命及其辩证自然观思想
20世纪初，正是在解决新实验事实同旧理论之间的矛盾的过程中，爱因斯坦和普朗克等科学家创立了以相对论和量子力学为支柱的现代物理学理论体系。

•―相对论排除了绝对空间和时间的牛顿幻觉；量子论排除了对可控测量过程的牛顿迷梦‖（福特（J·Ford，美国物理学家)
1.相对论：观测所及的自然——人化自然
•相对论及对传统自然观的冲击
1、狭义相对论与启示
•狭义相对论：同时性的相对性（打破了日常体验）；高速运动的物体长度缩短；物
体处于高速运动时，时间膨胀（或时钟变慢）
•推论一，运动物体的质量大于静止的质量（质速关系）
•推论二，（质能关系定律）物体的质量与能量关系定律；并且，微观与宏观统一起
来了。

时空观的变革
尺缩效应等
•启示：
•第一，时空具有相对性，时空随着物体运动速度的变化而变化；
•第二，物质的多重属性之间相互联系和互为关系，如质量随着物质运动速度的变化而
变化；
•第三，在实践中，只有通过物质的运动，才能认识事物的性质和规律。

•2、广义相对论与启示
•相对性原理、等效性原理
•五个推论：第一：可能存在引力波。

第二：星光通过太阳附近强引力场时发生偏转（光
线弯曲）。

第三：水星近日点的进动。

第四：强引力场使光谱线向红端移动。

第五：太阳引力使电波传播速度变慢。

•三个启示：。