自然科学学术论文3000字范文

自然科学学术论文3000字范文

关键词：现代物理学自然观科学研究

1概述

在历史上，最先出现的是神话形态的自然观;进入阶级社会以来，唯物主义自然观与唯心主义自然观的对垒日趋明显，在古代，人们

基本上把自然界看作是一个普遍联系、不断运动的整体，由此形成

朴素的自然观，近代科学深入自然界的各个细节进行孤立静止的考察，由此产生形而上学自然观，现代科学则日益广泛地揭示了自然

界的各种联系，从各个不同的角度发展着辩证唯物主义自然观，这

一科学的自然观对整个自然科学和哲学日益发挥着积极的作用。

2现代物理学的建立对新的自然观形成的推动作用

20世纪以来，以相对论与量子力学的创立为标志的现代物理学

研究工作，从理论和实践两个方面，对人类认识和社会发展起到了

难以估量的作用[1]。物理学理论的发展，把人类对自然界的认识推

进到了前所未有的深度和广度。

相对论的诞生，不仅大大推动了自然科学和技术的发展，而且在哲学世界观方面具有非常重大的意义，为辩证唯物主义的时空观提

供了坚实的科学依据，广义相对论的建立，则为人类探索宇宙奥秘

提供了有力的理论工具。

二十世纪二十年代末开始，爱因斯坦和玻尔之间展开了一场激烈争论，争论的焦点是就是量子学的哲学解释，因为爱因斯坦认为这

种解释明显陷入唯心主义，而他坚信的是[3]：“有一个离开知觉主

体而独立的外在世界，是一切自然科学的基础。”

然而从1972年到1982年十年的实验结果，却都显示了一个惊人的也是出乎唯物主义哲学家意料之外的结果。“贝尔不等式”这把

双刃剑的确威力强大，但它斩断的却不是量子论的光辉，而是反过

来击碎了爱因斯坦所执着信守的那个梦想[4]。世界是由独立于人的

意识之外而存在的客体构成的这种学说，却原来和量子力学相矛盾，也和为实验所确立的事实相矛盾[5]。

欧洲核子研究中心(CERN)在2011年9月24日公布的一份研究结果显示，科研人员在让中微子进行近光速运动时，其到达时间比预

计的早了60纳秒[6]，如果这个研究被验证，人类的物理观将再次

被改变，甚至人类存在的模式都将被改变。

3自然观对科学研究的影响

哲学和自然科学发展的历史表明：哲学每前进一步。都依赖于和伴随着自然科学的巨大进步;同样，自然科学的每一步发展，也都凝

聚着和渗透着哲学的指导，现代物理学的建立和发展，影响了新自

然观的建立与形成，新的自然观又作用于科学研究，为自然科学提

供了正确的世界观和方法论的指导，推动科学技术的进步。

3.1自然观影响了科学家对世界的认识当今科学所研究的对象，

更多的是微观或者是宇观的客体，这些客体的性质与规律，已经超

越了人类的感官能直接感知的范畴。如果说量子力学主要关注最微

小的“基本粒子”，那么爱因斯坦的广义相对论则关注最大尺度的“宇宙”，一个研究最小，一个研究最大，由于难以获得显而易见

的证明，所以在这两个领域的认识论便受研究者的自然观左右。

关于自然观影响了科学家对世界的认识这个问题，玻尔对此有过非常重要的认识，他说：“由作用量子的存在规定了的客体与测量

仪器之间的有限相互作用，引起了最后放弃因果性这一经典概念并

激烈地修正我们对于物理实在问题的态度”[10]。由此可见，自然

观影响了科学家对世界的认识，更教会了他们辩证地认识世界。

自从辩证唯物主义自然观出现之后，人类第一次具有了客观而辩证的思维体系，可以从本质上把握到科学发展的方向与领域，再也

不会像前人那样因为思维和领域的局限性，在科学研究中面对不解

问题时就归咎于神学和宗教。

所以说，自然观无时无刻不在影响着研究者对自身的认识，而这种认识，又影响着研究者对待科学研究的态度，放弃因果性，也就

使得实验检验成为一句空谈，因为当科学实验与科学理论发生矛盾时，并不能证明科学理论是错的，因为二者可以不服从因果关系。

3.3自然观促进了科学研究方法的发展科学研究的结果跟研究者

所采取的方法有很大的关系，科学的发展总是与方法的更新与发展

紧密相连，相辅相成的。例如近代物理学的诞生，就得益于伽利略、牛顿等人在研究方法上的大胆创造与革新，他们把观察、实验等经

验方法与数学、逻辑等理论方法有机结合起来，甚至还发明新的数

学工具――微积分[11]。本世纪初，相对论与量子力学的思想一经

形成，就可以在19世纪下半叶新兴的数学分支中找到相应的数学工具，如非欧几何学、张量分析、线性代数等等，这些方法上的成就

不仅大大促进了现代物理学的进展，而且具有重大的方法论意义，

为以后物理学的发展起了巨大的示范作用。

现代物理学的发展历程清楚地表明：物理学每前进一步，都伴随着方法上的重大革新和改进，自然观的改变，仿佛打开了一道方法

学上的大门，在科学研究中，科学的理论陈述和与之相应的数学、

逻辑和形而上学陈述一起组成了这个整体的知识场，现代物理学的

发展已更清楚地表现出了理论与方法之间这种联动的特征。

但随着现代物理学的进一步发展，数学手段已显得不够得力，例如：目前关于大统一理论的研究难以取得有效的突破，不管超弦还

是M理论[4]，它们都刚刚起步，还有更长的路要走，究竟是相对论

与量子力学两者自身难以统一，需要建立一种能取代二者的新理论，还是缺乏必要的数学处理方法及研究方法?这是科学家们目前亟需解

决的问题。

值得注意的是，自弦论以来，人们开始注意到，似乎量子论的结构才是更为基本的，在弦论里，必须首先引进量子论，然后才导出

大尺度上的时空结构。人们开始认识到，也许“自小而大”才是根

本的解释宇宙的方法[4]。如今大多数弦论家都认为，量子论在其中

扮演了关键的角色，量子结构不用被改正，只有更进一步地依赖量

子的力量，超弦才会有一个比较光明的未来。

3.4自然观和科学研究的相互促进人类从古代开始到现在，经历

了原始神话、宗教“自然观”、古代朴素自然观、形而上学自然观，