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关于自然科学论文
自然科学是“研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学”,以下是小编精心准备的关于自然科学论文,大家可以参考以下内容哦!
[摘要]论述自然科学地方文献是地区建设的核心基础资料,是地方文献的重要一翼,但理论界和实践界对其关注严重缺失。在总结前人关于“自然科学”和“地方文献”研究成果的基础上,首次提出自然科学地方文献概念,指出自然科学地方文献是记录有某一地域自然科学知识的一切载体,并从特征、范围等方面对其内涵和外延作了进一步的界定。
[关键词]地方文献 自然科学地方文献概念
地方文献是关于某一地域自然现象、社会现象以及人类群体活动的历史记录,是一个地区长期的文化和历史积淀。作为人类社会文献资源体系和国家战略资源重要组成部分的地方文献资源,记录和反映的内容非常广泛,纵涉古今、横跨百科,天文、地理无所不包,体现了很强的综合性;但作为个体地方文献而言,按其论述的学科内容,则分别属于政治、经济、天文、地理、生物、医学等各学科,如果将这些文献按学科门类划分,至少可分为社会科学地方文献、自然科学地方文献和综合性地方文献三大类。
几十年来,我国关于地方文献的宏观研究一直停留在“整体地方文献”的层面上,在地方文献的实际工作方面也主要集中在人文社会科学领域,按学科进行地方文献的宏观分类研究至今无人涉足,特别是自然科学地方文献的重要性还没有引起人们的普遍重视,自然科学地方文献的搜集、整理、挖掘、利用等工作开展得也十分有限。加强地方文献的学科分类研究,客观、正确地认识自然科学地方文献的特殊价值与社会功能,对于促进地区经济建设和社会进步、推动地方文献工作的纵深发展以及完善地方文献学的学科体系建设具有非常重要的历史和现实意义。
1 自然科学地方文献的概念
1.1 自然科学概述
自然科学是“研究自然界的物质形态、结构、性质和运动规律的科学”。自然科学的起源同人类历史一样悠久,从古代人类开始使用工具起,自然科学便随着人类认识自然、改造自然实践的不断深入而逐步发展成熟。19世纪末到20世纪初,自然科学的发展进入到现代时期,其主要标志是,人类对自然界的认识,不仅在宏观、低速领域更加全面和深刻,而且深入到微观、高速和宙观领域,在更深、更广的范围内揭示自然界的本来面目及其规律性。认识自然规律是自然科学的直接目的,而促使自然规律实际应用于人类的利益,是自然科学的终极目的。
现代自然科学一般分为基础理论科学、技术科学和应用科学三个层次,三者各有分工又相互促进。基础科学是研究自然界中物质的结构和物质运动的科学,担负着探索新领域、发现新元素、创造新化合物、发展新原理等重大任务。基础科学是理论层次,包括数学、力学、生物学等。技术科学是将基础科学知识向实践应用的中间环节,是研究技术理论的科学,它的目的是把认识自然的理论转化为改造自然的能力。大部分综合科学都属于技术科学范畴,如按基础科学的应用划分有应用数学、应用生物学等,按工程技术的通用理论划分有材料科学、农业科学等。应用科学研究的足基础科学和技术科学的理论在生产过程中的具体运用,提供改造自然的方法和手段,其目的是直接用于改造自然。应用科学的研究对象是具体技术原理、结构、工艺等,如生物工程学、土壤改良学等。
伴随着科学技术的纵深发展,现代科学既不断分化又广泛综合,各门学科之间相互渗透、融合,联结成一个统一的发展着的整体。一方面是自然科学内部各学科的融合交叉;另一方面是自然科学与人文社会科学的综合互补,表现为横断学科、综合学科和交叉学科的大量涌现与蓬勃发展,使得自然科学学科领域不断扩张,而且与人们的日常生活关系日益密切。
1.2 地方文献概述
地力。文献的产生源远流长、历史悠久。有文献认为,“地方文献古而有之,在文献出现之始即有地方文献产生……地方文献应该是人类社会所有文献的滥觞”。几千年来,地方文献在促进地区社会经济建设,繁荣科学文化事业等方面发挥了不可替代的重要作用。
1957年,我国著名图书馆学家杜定友先生在《地方文献的搜集整理与使用》中,第一次对地方文献的基本理论及工作内容作了全面论述。杜定友先生关于地方文献的定义不但揭示了地方文献空间“区域性”的本质特征,而日,还表述了地方文献载体“多样性”和价值“史料性”的基本特点。按照杜定友先生当时的认识,地方文献包括的范围主要有地方史料、地方人物与著述、地方出版物三个部分。
上世纪80年代以来,地方文献研究引起国内学者的广泛关注,地方文献概念更成为人们关注的一大焦点。其中以骆伟、邹华享为代表的学者将文献内容是否具有地方特征作为地方文献划分的唯一标准,即地方文献是指内容上具有地方特征的区域性文献,这就将地方人士著述、地方出版物中主要内容与本地方无涉者排斥在地方文献的范围之外,于是,这种“内容上具有地方特征”的限定,就形成后来人们称之为地方文献的“狭义概念”,与之相对应,先前杜定友先生的理论则被称为地方文献的“广义概念”。换言之,狭义的地方文献专指内容与该地区有关的文献;广义的地方文献泛指与地方有关的一切文献,其中包括所有本地区的地方人物著述和地方出版物。
目前,地方文献领域“广义”和“狭义”两大学派虽然尚未形成统一认识,但随着讨论的深入,业界大部分学者认为,如果将全部地方人物著述和地方出版物都作为地方文献,地方文献的范围就太过庞杂了。因为任何文献都是由作者撰写或出版机构出版的,而作者和出版机构都是有地域归属的,势必造成所有文献(不管其内容如何)都是非此地即彼地的地方文献,从而增加了地方文献的收集整理难度,弱化了地方文献的应有作用,客观上降低了地方文献在地区建设中的地位和功能。因此,“狭义”学派已明显占据主导地位并愈来愈被业界所认同和接受。
1999年,黄俊贵先生在总结前人研究成果的基础上,根据国家标准《文献著录总则》对“文献”概念的界定加以延伸,把地方文献定义为“记录有某一地域知识的一切载体”。这一定义,既与国家标准关于“文献”的定义相协调,言简意赅、容易理解、便于记忆,又将地方文献内容的地域性和载体的多样性涵盖无遗,较为准确地揭示了地方文献的基本特征。应该说,黄俊贵先生关于地方文献概念的描述,是目前较好的一个有关地方文献的定义。
1.3 自然科学地方文献的概念
根据黄俊贵先生关于地方文献的定义,结合自然科学的学科界定,笔者给自然科学地方文献下这样的定义:自然科学地方文献是记录有某一地域自然科学知识的一切载体。其中,“记录有某一地域知识”是自然科学地方文献的地域属性,指文献内容上带有地方特征;“自然科学”是自然科学地方文献的学科范围限定,指文献记录的内容属自然科学知识;“一切载体”是对自然科学地方文献记录和传播介质的概括,泛指文献载体的多样性。换言之,凡以各种载体形态记录
和反映自然科学领域里内容与地域有关的所有文献信息均属于自然科学地方文献的范畴。
为了准确把握自然科学地方文献的涵义,我们有必要对其主要特征作进一步分析。自然科学地方文献属地方文献范畴,同样具有地方文献的空间区域性、价值史料性、载体多样性和内容广泛性等基本特征,除此之外,自然科学地方文献还具有如下主要特征:①自然科学属性,自然科学地方文献记载的内容仅限于自然科学知识,它与空间区域性共同构成自然科学地方文献的最本质特征;②客观真实性,自然科学以自然界的物质运动形式为研究对象,更加注重能够真实地反映自然界的客观实在,所记录的事实、数据一般是实地观察纪实或科学实验结果,是最原始的第一手资料,具有很强的客观真实性;③实用性,自然科学地方文献大都真实地反映了当地的生态条件、土特产品、特有工艺和传统产业,记录了当地人民在认识自然、改造自然漫长历程中的成功经验和失败教训,这些文献以其特有的客观真实性和很强的实践性,对本地区的经济建设与社会发展可起到直接的借鉴及参考作用,甚至有些成功的事例和经验可以拿来即用,立竿见影,实用价值很高。
2 自然科学地方文献的范围
杜定友先生在谈及地方文献的范围时指出,地方文献由“史料、人物、出版”三个部分组成。时隔30年后,骆伟教授再度论述地方文献的范围时,认为地方文献“应包括下列三个方面:区域事物,区域人物,区域出版物”。两者字面表现上颇为相近,由此,业界有不少人认为骆伟教授和杜定友先生的观点一致,均为“广义”论者。其实,两位先生的观点有着根本的区别。其一,杜的“史料:关于本地方的一切情况的记载”,骆的“区域事物,主要指在特定区域内所存在、发生的自然现象与社会现象”,两位所指基本同义,这也是“广义”和“狭义”论者没有争议的部分。其二,杜的“人物:关于本地方知名人士、劳模、烈士以及对于本地方建设有关的各地方重要人士(寓贤),他们的照片、著作、手迹、传记、纪念文字等都在收藏之列”,骆的“区域人物……对表述他们一生的事迹的传记、传略、评传、年谱等,无疑是研究一个地区历史发展的重要文献。因此,有关一个地区的历史与现代的重要人物,包括社会活动等,都属于地方文献……至于地区人物的著述,是否可收入地方文献?我认为应以是否反映该地区的事物作为划分的标准”,显然,两者有明显的区别,一方包括地方人物的全部著述;另一方仅限于反映该地区事物的地方人物著述,这正是“广义”和“狭义”沦者论争的焦点之一。其三,杜的“出版:从本地方出版物可以看到本地方的出版情况、思想内容、制作方向,对本地方刻的古书,更应注意收藏,版片也要整理”,骆的“区域出版物……一切出版物相对地可分为三类:①内容完全涉及这个或那个地区的出版物;②内容部分涉及一个地区的出版物;③内容仅是一般性问题或科学理论的出版物。我认为地方文献只能包括第一类和部分第二类的出版物……把所有地方出版物都作为地方文献,显然是不恰当的”。不难看出,两者的含义截然不同,一方指本地区的所有出版物;另一方则仅指内容涉及该地区的地方出版物,这又是“广义”和“狭义”论者争议的第二个焦点。以上分析可知,骆伟教授和杜定友先生关于地方文献的范围有着很大的分歧,如果将杜定友先生看成是“广义”学派的倡导者的话,那么骆伟教授则应是“狭义”学派的杰出代表和先驱。认为骆伟教授和杜定友先生一样,同为“广义”论者,是对骆伟教授关于地方文献学术思想的莫大误解。
至于自然科学地方文献的范围,显然要比地方文献的范围小。首先,记录和论述的内容仅限于自然科学知识,不包括人文社会科学文献在内;其次,上义述及的地方文献的三个组成部分中的“人物”(或“区域人物”)和“出版”(或“区域出版物”)两部分内容也不必单列出来分析。因为:“地方人物评介”属人文社会科学领域,“地方人物著述”和“地方出版物”仅指“内容涉及该地区”的部分,这也正是“地方史料”所论及的内容,因此,自然科学地方文献只有自然科学的“地方史料”一项内容。那么自然科学地方文献的范围该如何认识呢?拙文拟从下列几个角度多方位进行分析。
2.1 从学科内容看
自然科学含基础理论科学、技术科学和应用科学三个部分。基础理论科学一般是通用理论,含各种原理、定理、定义、公式、自然规律等,它不具有地域特征,因此,其文献不属于地方文献;技术科学和应用科学的基础理论与通用技术部分也同样不属于地方文献讨论的范畴,只有那些与地区密切相关的特有技术、特有工艺、特有自然现象和事件以及反映地区科技发展状况的研究成果、改造自然的具体实践等的记录是自然科学地方文献的范围,包括:关于本地区的自然资源、自然生态、水文气象、地质地貌等自然环境的原始记录,关于本地区的旱涝灾害、冰雪灾害、地震灾害及其人们抗灾减灾的经验教训以及改造自然的各项活动等自然事件的真实记录,关于本地区的工农业生产变化、医药卫生发展、科学技术进步、人民生活改善等自然变迁的动态记录等。总之,凡内容上具有地方特征,忠实地记录了本地区社会发展和时代变迁历程,对后人有借鉴、启迪作用的科技文献均为自然科学地方文献。
2.2 从文献类型看
自然科学地方文献有科技图书(含科技类方志、年鉴、手册、百科全书、学术专著等)、科技期刊和报纸、科技报告、科技会议文献、专利文献、技术标准与规范、政府科技出版物、自然科学学位论文、产品样本和说明书、技术档案、自然资源和自然地理图谱、文物科技资料、科研手稿、笔记、信札等内容。其中,各类文献中既有公开出版发行的“白色文献”,也有大量非正式出版的“灰色文献”,如内部书刊、政府出版物、会议资料、技术档案、手稿、笔记、信札等,这部分文献专指性、地域性强,动态性、时效性好,信息含量大、使用价值高,倍受学术界青睐,理应成为自然科学地方文献的收藏重点。
2.3 从载体形态看
自然科学地方文献既包括传统的原始材料载体,如甲骨、皮革、金石、简牍等,纸质材料载体,如印刷品、手抄本、复印件等,也包括现代的磁性材料、影视传媒、网络媒体等载体;既有各种静态性实体文献如:实物型、印刷型、机读型、声像型等,也有通过现代网络传播的动态性虚拟文献如:网上数据库、网络科技信息、多媒体资料等。特别需要指出的是,绝大多数文献机构由于多少年来习惯于纸质文献的收集、整理工作,而对新兴的影视传媒及网络媒体文献未引起足够的重视,在现代信息技术和计算机网络技术飞速发展的今天,影视和网络传媒以其信息含量大、社会影响力广、传播超越时空等优势,已成为自然科学地方文献不可或缺的重要组成部分,应该引起社会的普遍关注。
2.4 从出版年代看
自然科学地方文献依年代可分为古代、近代、现代和当代文献。各时代文献的时代界限并不十分明显,
随着时间的推移和地方文献工作的不断发展演进,其关系处于一种交互变化的状态。今日的古、近代文献是昔日的当代文献,今日的现、当代文献又是未来的古代文献,是未来研究今天的宝贵资料。历史的经验证明,即时性地收集现、当代地方文献的力度愈大,未来地方文献的体系就愈强,其作用与价值也就愈大。自然科学地方文献的“史料性”特征,不单单体现在古代文献上,更重要的是体现在能全面反映历史发展变迁的、包括现、当代文献在内的整体文献集合之中。
3 自然科学地方文献的重要价值
地方文献历来就有“存史、资政、励志”的重要作用,也有文献将其归纳为“服务政治建设、提供决策参考、振兴地方经济、深化科学研究、弘扬地方文化、提高教育水平、保护文化遗产、增进民族团结、加强国防建设、开展爱国主义教育”等十大社会功能。自然科学地方文献以其内容丰富、数量庞大、分布广泛、数据客观精确、科技含量高、实用性强等特点,对地区生产、科研、经济建设和社会发展起到重大推动作用。
3.1 自然科学地方文献是地方建设的重要基础资料
一个地区的建设和发展,必然受到该地区特定的自然条件与科技发展水平的制约和影响。自然科学地方文献全面记录了有关本地区自然资源、自然生态、水文气象、地质环境、科研成果以及工农业生产发展变化等自然科学领域中的大量基础资料和统计数据,凝结了几千年劳动人民的智慧与才华,是区域性经济建设、社会发展的系统史料来源和决策依据,有着不可替代的重要作用。例如,在青藏铁路的建设中,科学家利用大量自然科学地方文献,在综合研究多年气候、生态、地质、地理环境等资料后,制定出冻土挖方段、风沙地段、长江源头区的不同施工方法,合理布设施工便道,并在野生动物自然保护区设置动物通道与动物信息系统中转站等方案,使得青藏铁路建设沿线的环境得到有效保护,生态效益和社会效益均取得了巨大成功。山东枣庄市齐村区北庆乡过去生长一种能“咬人”的怪树,被视为“不祥之物”,砍伐殆尽,1981年,当地政府从地方文献中得知这是当地自古就有的一种优质漆树,经过精心培育,现已发展到20多万株,成为当地发展的重要经济来源。大量事实证明,领导机关在借鉴自然科学地方文献提供的基础资料和经验教训规划本地区总体建设与经济发展时,能够提高决策的科学性,造福乡里;广大人民群众利用这些原始资料,可以脱贫致富,避免不必要的损失。
3.2 自然科学地方文献是地方文献学的重要研究内容
“地方文献学是研究地方文献产生和发展、征集、整序和开发利用的一门科学”。由于不同学科的地方文献其产生、发展、征集、整序和开发利用有着各自不同的特点,因此,按学科进行的地方文献分类研究,必将成为地方文献学的重要研究内容,任何忽视地方文献的学科分类研究,都将严重制约地方文献学学科体系的完善和学科建设的纵深发展。作为地方文献学主要研究对象之一的自然科学地方文献,与人文社会科学地方文献和综合性地方文献共同构成地方文献学的研究对象和分支学科,加强自然科学地方文献研究,不仅能够提高人们对自然科学地方文献重要性的认识,规范自然科学地方文献的各项业务工作,而且可以进一步丰富地方文献学的研究内容,推动地方文献学理论研究和应用研究的不断深化。可以设想,随着地方文献学研究的进一步深入,自然科学地方文献必将成为未来学术界关注的重点。
3.3 自然科学地方文献是地方文献资源的重要组成部分
自然科学地方文献从地方文献产生以来就一直是其天然的“半壁江山”,与人文社会科学地方文献同属于地方文献资源的重要组成部分,而且,由于其记录事实、数据客观精确,提供方法、措施科学适用,使用价值更高。
从数量来看,自然科学地方文献在地方文献总量中也占有较大比例。据有关调查统计显示,非历史文献、非文史资料和非正式出版物已经占到每年征集地方文献总量的60%-70%以上,并且还会随着地方各项事业的蓬勃发展所占比例不断增加。一些地方文献工作开展得好的图书馆也收藏相当比例的自然科学地方文献。如甘肃省图书馆所藏14 265种西北地方文献中有图书12 513种,其中哲学、社会科学类图155 329种,占42.58%,自然科学和应用科学类图书7 11 8种,占56.88%,所占比例明显高于社会科学文献。
地方文献资源是地方文献信息服务的基础。建设系统、完整的地方文献资源体系,是开展高质量、深层次的地方文献信息服务和当代地方文献事业发展的现实要求。实践证明,只有将具有区域性特征的自然科学地方文献和社会科学地方文献同等对待、同时收集,才能使馆藏地方文献形成完整体系,为读者提供良好的地方文献信息服务,真正发挥地方文献“存史、资政、励志”的强大社会功能。
一、了解的特点
二、学习写
[写作指导]
特点,一是“小”。同正规学术论文相比,科学小论文的选题较小,内容较浅,因而篇幅也不长。二是科学性。科学小论文的材料,应当是真实可靠的,不允许夸大或虚构;观点应当是在经过细致的思考与研究后实事求是地提出来的,而不是任意的猜测或臆断;语言应当准确、清晰、严密、合乎逻辑,不能模棱两可、含糊费解、粗疏缺漏。三是创造性。是否具有一定的创造性,是衡量质量的重要标准。要在科学小论文里,提出自己在观察、调查或考察中获得的新发现,在实验或制作中运用的新方法,在科技活动中所得到的新成果,在深人钻研某种科学知识中积累的新见解,从而能给人以一定的启发。
一篇的写作,大致分为选择题目、搜集材料、提炼观点、安排结构、起草修改这样几个步骤。
选择题目的时候,首先要重视科学性的原则,不能选择违背自然规律的课题。同时要注意结合自己的特长,选择感兴趣的题目。研究的题目要有一定的新意,尽可能从别人尚未发现、尚未研究、尚未重视的方面去考虑选题,尤其要结合自己在观察、实验、调查、考察、制作和学习、钻研中所得到的新发现、新成果、新认识、新体会去选择题目。题目还应当确定得小一些,这样研究范围和研究角度就会有所限制,题目一大,写的时候容易面面俱到,泛泛而谈,很难深入到问题的实质。例如,对中学生来说,选择“论数学解题思路”“试论物理竞赛试题的命题原则”“氧气制作法新探”“利用植物监测大气污染的综合考察”这样的题目,就不如选择“从一道数学试题谈解题思路”“关于一道物理竞赛题命题条件的商讨”“一种简易的氧气制作方法”“利用苔藓监测大气污染”。后面这些选题,缩小了问题的范围,专门研究某一个“点”,容易把握,写深写好的可能性就比较大。
搜集材料首先要注意材料的准确性,必须核实观察、实验、调查、考察所得到的事实、数据,核实查阅报刊书籍、科技文献所得到的资料、例证,以免材料出现差错而影响论文的科学性。还要注意材料的新鲜性,尽力搜集自己所能发现的同研究题目有关的新的第一手材料。此外,掌握材料应力求全面,要根据题目所确定的研究对象和范围,搜集尽可能多的材料。材料太少,没有选择的余地,写出来的论文就缺乏说服力。
提炼观点,就是对材料进行分析、比较、概括后提出自己的看法。可以是对观察、实验中新发现、新创造的归纳总结,也可以是对调查、考察中发现的新情况、新问题的分析论述,还可以是在某门学科学习、钻研过程中形成的创造性见解。当搜集材料的工作进行到一定阶段,要对已经积累的材料加以分类比较,仔细筛选,实事求是地进行分析、归纳,找出具有规律性的共同点,形成正确的合乎科学性的观点。有时还需要继续搜集新的材料,以更好地提炼观点。观点的表述,要精确、清晰、简练,不能含糊费解。
安排结构,应当针对不同类型的科学小论文灵活掌握。常见的小论文,一般由三个部分组成。开头部分(或称“引言”),提出问题,或紧扣题目对全文内容作一概括介绍。主体部分,分析问题,说明有关的观察、实验、调查、考察、制作、设想等情况,为归纳科学的结论作准备;结尾部分(或称“结论”),解决问题,作出结论。小论文的结构当然不必都是“总―分―总”的格式。先分层论述、说明有关情况,后总结观点的“先分后总”结构,以及先总说观点,后分层论述、说明的“先总后分”结构,也是比较常见的。结构是为恰当地组织材料、鲜明地提出观点服务的,无论怎样安排,都应当注意条理清楚,观点与材料一致,反映出科学论证的过程,使论文具有说服力,为了使结构合理,拟个详细提纲是很有必要的。
如果搜集的材料相当丰富,不妨多花一点时间写一篇比较完备的科学小论文。这样的论文,一般由以下部分组成:标题;摘要(或“内容提要”);绪论(引言);工作方法(观察、实验、调查、考察等的安排、步骤);结果;分析与讨论;结论。有的论文篇末还需要附上参考文献(或“参考书目”)和附录(或“附件”)。
起草修改,按照提纲写出初稿并修改,不仅是细致的语言表达工作,而且是研究深入化和思维周密化的过程,要力求准确和严密。跟写一般的说明文、议论文相比,科学小论文写作中的表述和修改显得更为重要。因为科学研究活动是十分复杂精细的,反映科研的过程和成果不能粗心大意。要认真起草,认真琢磨,反复修改,一丝不苟。对观点是否正确、可靠,材料是否恰当、翔实,结构是否合理、周密,观点和材料是否统一,数据和引文是否准确,语言是否准确、简明、连贯、规范,图、表是否清晰、适用,都应花力气仔细检查,仔细推敲。
从选择题目到论文定稿的全过程中,要多征求教师、同学和有关的科技人员的意见,集思广益,提高科学小论文的质量。
[写作练习]
一片段练习
1.比较下列各组题目,看看每组中B题的题目,是怎样定得比A题“小”些的。
A.用哲学观点探讨数学问题
B.用哲学观点探讨二次曲线
A.关于化学实验的改进
B.关于甲烷实验的改进
A.微波处理植物促进生长
B.微波处理豆类促进发芽
A.人植物光合作用的机制
B.不同颜色光对植物光合作用的影响
A.废水的处理途径
B.废水的生物处理
A.水质中的细菌调查
B.饮用水中的细菌调查
A.酸雨的成因及其危害
B.××地区酸雨的初步调查
A.论牙膏的杀菌力
B.几种牙膏杀菌力的比较
2.先阅读下面一篇科学小论文习作,再细读专家的“评讲”,了解在题目的.确定、材料的选择、数据的引用等方面需要注意些什么。
稀土对花卉植物开花期的影响
上海宝山区海滨二中张蕾菁吴军等
随着人民生活水平的提高,人们对鲜花的需求也增加了。鲜花色彩艳丽,清香宜人,但都有花期不长久的缺陷。人们为延长鲜花的保鲜期,曾使用过不少试剂,如阿斯匹林等。我们则尝试用稀土来延长植物的开花期。
稀土是一类稀有元素。农用稀土主要是镧和铈元素的化合物。它对植物生长有一定促进作用。为了解它对花期和花的大小有否影响,我们做了以下实验。
一、实验材料
农乐粉状物(一种稀土肥料),金盏菊,烧杯。
二、实验过程和记录将农乐配制成5种不同浓度的溶液,将金盏菊朵插入,另外设一对照组。列表如下:花直径为3―4cm
农乐溶液
情况记录
对照
50mg/100ml
花盛开,1周后凋谢
花6天后谢
100mg/100ml
花刚开,2周后谢,花盛开
时比对照组略大
花6天后谢
150mg/100ml
花盛开,1周多后凋谢,叶色好
花6天后谢,枝上叶比前较差
200mg/100ml
花盛开,1周多后凋谢,叶色好
花6天后谢,枝上叶比前较差
300mg/l00ml
花盛开,1周多后凋谢,叶色好
花6天后谢,枝上叶比前较差
三、分析和讨论
从上述实验记录可以认为:稀土对鲜花的开放时间有一定的延长作用。从50mg/100ml稀土溶液到3OOmg/100ml稀土溶液都有一定的延长开花期的作用,而且使花朵的直径也略有扩大。金盏菊施加稀土后一般能延长开花2――4天。我们认为,这与稀土能促进植物生命活动,促进叶绿素形成,增加有机物合成(加稀土溶液的植物叶色较深)有关。稀土也许有促进植物生殖器官吸收有机养料的作用。我们还发现,稀土浓度越高(在300mg/l00ml以下),延长花朵开放的时间也越长。至于浓度到达多高才会有负作用,我们还得在以后作进一步研究。
稀土是一种含微量元素的化合物,对植物生长有一定的促进作用。张、吴二位同学用农用稀土――农乐做延长花卉植物花期的试验,是很有实用价值的。从文章来看,这两位同学确实做了不少工作,也取得了可喜的成果,可嘉可勉。
当然,和大多数初次独立进行科学实验的同学一样,他们在实验方法和实验报告的表述方面还显得不够成熟。不过这没关系,以后多开展一些这样的活动,多看一些课外书籍,他们一定会做得更好。与许多同龄人相比,他们已经领先一步了。
首先,从报告的内容来看,作者只进行了一种花卉――金盏菊的花期实验,所以,报告的题目似改为“稀土对金盏菊花期的影响”更贴切一些。要知道,植物是一个外延很大的概念,在科学研究报告中是不能随意乱用的。把稀土对某一种植物有作用看作是对所有植物都有相同的作用,那是不行的。这叫以偏概全,往往会酿成大错。
第二,极稀溶液的浓度应用ppm(百万分之一)表示,如文中的“50mg/lOOml"可表示为500ppm。
第三,在报告中应该明确记录用金盏菊做试验的数量和次数(至少10株金盏菊,反复多次)。
第四,花的开放有始花期、盛花期和凋谢期,它们的具体日期要记录明确、完整。注意,实验记录中的数据必须是明确的,如“6天”“23小时”等,不能出现“1周多”“10多天”之类比较含糊的数据,要不然“稀土越浓,花期越长”有何根据?
(选自《中学科技》1994年第4期)
二整篇作文
自选题目,利用最近一段课余时间(半个月或―个月),尝试写一篇。
题目的选择很重要,可结合自己特别有兴趣的某门学科的学习、钻研,或者结合学科课外兴趣小组的课题研究活动,或者根据自己平时对某种自然现象的观察、研究,选择研究范围和研究深度适合自己水平、条件的题目。然后参照课文中提出的一些要求和注意点,去认真搜集并分析材料,提炼出有一定价值的观点,安排好合适的结构,快速起草并细心修改,最后认真誊清。课文后所附例文可供参考;还可以结合课外阅读,参读一些报刊上新近发表的科学小论文。
下列题目供参考:
1.沙尘暴的成因与防治
2.××江的污染小议
3.怎样防止土地荒漠化
4.也谈敬畏生命
5.析生物链
[借鉴实例]
一道数学竞赛题的推广
北京市良乡中学张志欣
1984年初三数学竞赛有这样一道题:
“对任给97个互异的正整数,试证其中必有四个正整数,仅用减号、乘号和括号,将它们适当组合成为一个算式,其结果是1984的倍数。”
解这道题要用到抽屉原理:
把三个苹果放到两个抽屉里,一定有一个抽屉里至少放两个苹果,这是一个明显的事实。类似地,任意取三个互异整数,至少有两个是奇偶性相同的数。于是,下面的命题自然是正确的:“任取三个整数,则这其中必有两个数的差能被2整除。”我们可以把奇数和偶数看成两个抽屉,三个数放在里面,其中一个抽屉中至少有两个数。只要是同一抽屉争的两个整数的差就能被2整除。
同样,任取四个互异整数,其中必有两整数差能被3整除,更一般的结论是n+1个互异整数中,必有两整数的差能被n整除。
上题的解法是:
证明:由1984=64×31将97个互异正整数分成两组:一组32个,一组65个,则32个数中必有两数的差是31的倍数,设此两数为A和B,别有A―B=31n,另一组65个数中必有两个数的差是64的倍数,设它们为M,N,则M―N=64m,
∴(A―B)(M―N)=31n×64m=1984mn,
即为1984的倍数,此题证毕。
细思索一下,其实这个题的条件是过剩的,这大概是为了让初三的同学们更容易解出,题目中的条件“97个互异整数”可以减少到“65个互异正整数”,其他条件不变就能得出相应的结论。方法是,先从65个整数中挑出两个正整数A、B,使它们的差能被64整除,在剩下的63个数中当然能挑出两数M,N,使其差为31的倍数,
∴(A―B)(M―N),是1984的倍数,此题证毕。
如果注意到1984=62×32,即使选63个互异正整数,也有相应的结论,方法如下:从63个数中先挑出两个数A与B,使其差能被62整除,再从剩余的61个数中挑出其差能被32整除的两数M与N。
∴(A―B)(M―N)是1984的倍数,证毕。
通过以上题目,熟悉了抽屉原理,还可以编出类似的题目。例如:
任取65个互异正整数,试证其中必存在四个整数,仅用减号,乘号,括号,将它们适当组成一个算式,其结果是1984的偶数倍。
证明:(1)从65个数中取出其差为64的倍数的两数A与B,即A―B=64m
(2)从剩余的63个数中再挑出其差能被62整除的两个数M与N,则M―N=62n=31×2n
∴(A―B)(M―N)=64m×31×2n=1984×2mn
命题证毕。
作者选取一个很小的角度――一次数学竞赛中的一道题目,深人钻研,用小论文的形式发表了自己的见解。专家对这篇科学小论文的评语是:“作者不仅用‘抽屉原理’证明了这个命题,并且还在原命题的基础上作了推广……这个推广的已知条件和要论证的结果都比原命题更高一筹。这样的学习方法是很可贵的。特别是证明的方法非常简练,逻辑也很清楚。”
自然科学小论文
一 了解的特点
二 学习写[写作指导]
的特点,一是“小”。同正规学术论文相比,科学小论文的选题较小,内容较浅,因而篇幅也不长。二是科学性。科学小论文的材料,应当是真实可靠的,不允许夸大或虚构;观点应当是在经过细致的思考与研究后实事求是地提出来的,而不是任意的猜测或臆断;语言应当准确、清晰、严密、合乎逻辑,不能模棱两可、含糊费解、粗疏缺漏。三是创造性。是否具有一定的创造性,是衡量质量的重要标准。要在科学小论文里,提出自己在观察、调查或考察中获得的新发现,在实验或制作中运用的新方法,在科技活动中所得到的新成果,在深人钻研某种科学知识中积累的新见解,从而能给人以一定的启发。
一篇的写作,大致分为选择题目、搜集材料、提炼观点、安排结构、起草修改这样几个步骤。
选择题目的时候,首先要重视科学性的原则,不能选择违背自然规律的课题。同时要注意结合自己的特长,选择感兴趣的题目。研究的题目要有一定的新意,尽可能从别人尚未发现、尚未研究、尚未重视的方面去考虑选题,尤其要结合自己在观察、实验、调查、考察、制作和学习、钻研中所得到的新发现、新成果、新认识、新体会去选择题目。题目还应当确定得小一些,这样研究范围和研究角度就会有所限制,题目一大,写的时候容易面面俱到,泛泛而谈,很难深入到问题的实质。例如,对中学生来说,选择“论数学解题思路”“试论物理竞赛试题的命题原则”“氧气制作法新探”“利用植物监测大气污染的综合考察”这样的题目,就不如选择“从一道数学试题谈解题思路”“关于一道物理竞赛题命题条件的商讨”“一种简易的氧气制作方法”“利用苔藓监测大气污染”。后面这些选题,缩小了问题的范围,专门研究某一个“点”,容易把握,写深写好的可能性就比较大。
搜集材料首先要注意材料的准确性,必须核实观察、实验、调查、考察所得到的事实、数据,核实查阅报刊书籍、科技文献所得到的资料、例证,以免材料出现差错而影响论文的科学性。还要注意材料的新鲜性,尽力搜集自己所能发现的同研究题目有关的新的第一手材料。此外,掌握材料应力求全面,要根据题目所确定的研究对象和范围,搜集尽可能多的材料。材料太少,没有选择的余地,写出来的论文就缺乏说服力。
提炼观点,就是对材料进行分析、比较、概括后提出自己的看法。可以是对观察、实验中新发现、新创造的归纳总结,也可以是对调查、考察中发现的新情况、新问题的分析论述,还可以是在某门学科学习、钻研过程中形成的创造性见解。当搜集材料的工作进行到一定阶段,要对已经积累的材料加以分类比较,仔细筛选,实事求是地进行分析、归纳,找出具有规律性的共同点,形成正确的合乎科学性的观点。有时还需要继续搜集新的材料,以更好地提炼观点。观点的表述,要精确、清晰、简练,不能含糊费解。
安排结构,应当针对不同类型的科学小论文灵活掌握。常见的小论文,一般由三个部分组成。开头部分(或称“引言”),提出问题,或紧扣题目对全文内容作一概括介绍。主体部分,分析问题,说明有关的观察、实验、调查、考察、制作、设想等情况,为归纳科学的结论作准备;结尾部分(或称“结论”),解决问题,作出结论。小论文的结构当然不必都是“总―分―总”的格式。先分层论述、说明有关情况,后总结观点的“先分后总”结构,以及先总说观点,后分层论述、说明的“先总后分”结构,也是比较常见的。结构是为恰当地组织材料、鲜明地提出观点服务的,无论怎样安排,都应当注意条理清楚,观点与材料一致,反映出科学论证的过程,使论文具有说服力,为了使结构合理,拟个详细提纲是很有必要的。
如果搜集的材料相当丰富,不妨多花一点时间写一篇比较完备的科学小论文。这样的论文,一般由以下部分组成:标题;摘要(或“内容提要”);绪论(引言);工作方法(观察、实验、调查、考察等的安排、步骤);结果;分析与讨论;结论。有的论文篇末还需要附上参考文献(或“参考书目”)和附录(或“附件”)。
起草修改,按照提纲写出初稿并修改,不仅是细致的语言表达工作,而且是研究深入化和思维周密化的过程,要力求准确和严密。跟写一般的说明文、议论文相比,科学小论文写作中的表述和修改显得更为重要。因为科学研究活动是十分复杂精细的,反映科研的过程和成果不能粗心大意。要认真起草,认真琢磨,反复修改,一丝不苟。对观点是否正确、可靠,材料是否恰当、翔实,结构是否合理、周密,观点和材料是否统一,数据和引文是否准确,语言是否准确、简明、连贯、规范,图、表是否清晰、适用,都应花力气仔细检查,仔细推敲。
从选择题目到论文定稿的全过程中,要多征求教师、同学和有关的科技人员的意见,集思广益,提高科学小论文的质量。
[写作练习]
一 片段练习
1.比较下列各组题目,看看每组中B题的题目,是怎样定得比A题“小”些的。
A.用哲学观点探讨数学问题
B.用哲学观点探讨二次曲线
A.关于化学实验的改进
B.关于甲烷实验的改进
A.微波处理植物促进生长
B.微波处理豆类促进发芽
A.人植物光合作用的机制
B.不同颜色光对植物光合作用的影响
A.废水的处理途径
B.废水的生物处理
A.水质中的细菌调查
B.饮用水中的细菌调查
A.酸雨的成因及其危害
B.××地区酸雨的初步调查
A.论牙膏的杀菌力
B.几种牙膏杀菌力的比较
2.先阅读下面一篇科学小论文习作,再细读专家的“评讲”,了解在题目的确定、材料的选择、数据的引用等方面需要注意些什么。
稀土对花卉植物开花期的影响
上海宝山区海滨二中 张蕾菁 吴军等
随着人民生活水平的提高,人们对鲜花的需求也增加了。鲜花色彩艳丽,清香宜人,但都有花期不长久的缺陷。人们为延长鲜花的保鲜期,曾使用过不少试剂,如阿斯匹林等。我们则尝试用稀土来延长植物的开花期。
稀土是一类稀有元素。农用稀土主要是镧和铈元素的化合物。它对植物生长有一定促进作用。为了解它对花期和花的大小有否影响,我们做了以下实验。
一、实验材料
农乐粉状物(一种稀土肥料),金盏菊,烧杯。
二、实验过程和记录将农乐配制成5种不同浓度的溶液,将金盏菊朵插入,另外设一对照组。列表如下:花直径为3―4cm
农乐溶液
情况记录
对照
50mg/100ml
花盛开,1周后凋谢
花6天后谢
100mg/100ml
花刚开,2周后谢,花盛开
时比对照组略大
花6天后谢
150mg/100ml
花盛开,1周多后凋谢,叶色好
花6天后谢,枝上叶比前较差
200mg/100ml
花盛开,1周多后凋谢,叶色好
花6天后谢,枝上叶比前较差
300mg/l00ml
花盛开,1周多后凋谢,叶色好
花6天后谢,枝上叶比前较差
三、分析和讨论
从上述实验记录可以认为:稀土对鲜花的开放时间有一定的延长作用。从50mg/100ml稀土溶液到3OOmg/100ml稀土溶液都有一定的延长开花期的作用,而且使花朵的直径也略有扩大。金盏菊施加稀土后一般能延长开花2--4天。我们认为,这与稀土能促进植物生命活动,促进叶绿素形成,增加有机物合成(加稀土溶液的植物叶色较深)有关。稀土也许有促进植物生殖器官吸收有机养料的作用。我们还发现,稀土浓度越高(在300mg/l00ml以下),延长花朵开放的时间也越长。至于浓度到达多高才会有负作用,我们还得在以后作进一步研究。
稀土是一种含微量元素的化合物,对植物生长有一定的促进作用。张、吴二位同学用农用稀土――农乐做延长花卉植物花期的试验,是很有实用价值的。从文章来看,这两位同学确实做了不少工作,也取得了可喜的成果,可嘉可勉。
当然,和大多数初次独立进行科学实验的同学一样,他们在实验方法和实验报告的表述方面还显得不够成熟。不过这没关系,以后多开展一些这样的活动,多看一些课外书籍,他们一定会做得更好。与许多同龄人相比,他们已经领先一步了。
首先,从报告的内容来看,作者只进行了一种花卉――金盏菊的花期实验,所以,报告的题目似改为“稀土对金盏菊花期的影响”更贴切一些。要知道,植物是一个外延很大的概念,在科学研究报告中是不能随意乱用的。把稀土对某一种植物有作用看作是对所有植物都有相同的作用,那是不行的。这叫以偏概全,往往会酿成大错。
第二,极稀溶液的浓度应用ppm(百万分之一)表示,如文中的“50mg/lOOml"可表示为500ppm。
第三,在报告中应该明确记录用金盏菊做试验的数量和次数(至少10株金盏菊,反复多次)。
第四,花的开放有始花期、盛花期和凋谢期,它们的具体日期要记录明确、完整。注意,实验记录中的数据必须是明确的,如“6天”“23小时”等,不能出现“1周多”“10多天”之类比较含糊的数据,要不然“稀土越浓,花期越长”有何根据?
(选自《中学科技》1994年第4期)
二 整篇作文
自选题目,利用最近一段课余时间(半个月或―个月),尝试写一篇。
题目的选择很重要,可结合自己特别有兴趣的某门学科的学习、钻研,或者结合学科课外兴趣小组的课题研究活动,或者根据自己平时对某种自然现象的观察、研究,选择研究范围和研究深度适合自己水平、条件的题目。然后参照课文中提出的一些要求和注意点,去认真搜集并分析材料,提炼出有一定价值的观点,安排好合适的结构,快速起草并细心修改,最后认真誊清。课文后所附例文可供参考;还可以结合课外阅读,参读一些报刊上新近发表的科学小论文。
下列题目供参考:
1.沙尘暴的成因与防治
2.江的污染小议
3.怎样防止土地荒漠化
4.也谈敬畏生命
5.析生物链
[借鉴实例]
一道数学竞赛题的推广
北京市良乡中学 张志欣
1984年初三数学竞赛有这样一道题:
“对任给97个互异的正整数,试证其中必有四个正整数,仅用减号、乘号和括号,将它们适当组合成为一个算式,其结果是1984的倍数。”
解这道题要用到抽屉原理:
把三个苹果放到两个抽屉里,一定有一个抽屉里至少放两个苹果,这是一个明显的事实。类似地,任意取三个互异整数,至少有两个是奇偶性相同的数。于是,下面的命题自然是正确的:“任取三个整数,则这其中必有两个数的差能被2整除。”我们可以把奇数和偶数看成两个抽屉,三个数放在里面,其中一个抽屉中至少有两个数。只要是同一抽屉争的两个整数的差就能被2整除。
同样,任取四个互异整数,其中必有两整数差能被3整除,更一般的结论是n+1个互异整数中,必有两整数的差能被n整除。
上题的解法是:
证明:由1984=64×31将97个互异正整数分成两组:一组32个,一组65个,则32个数中必有两数的差是31的倍数,设此两数为A和B,别有A-B=31n,另一组65个数中必有两个数的差是64的倍数,设它们为M,N,则M-N=64m,
∴(A-B)(M-N)=31n×64m=1984mn,
即为1984的倍数,此题证毕。
细思索一下,其实这个题的条件是过剩的,这大概是为了让初三的同学们更容易解出,题目中的条件“97个互异整数”可以减少到“65个互异正整数”,其他条件不变就能得出相应的结论。方法是,先从65个整数中挑出两个正整数A、B,使它们的差能被64整除,在剩下的63个数中当然能挑出两数M,N,使其差为31的倍数,
∴(A-B)(M-N),是1984的倍数,此题证毕。
如果注意到1984=62×32,即使选63个互异正整数,也有相应的结论,方法如下:从63个数中先挑出两个数A与B,使其差能被62整除,再从剩余的61个数中挑出其差能被32整除的两数M与N。
∴(A-B)(M-N)是1984的倍数,证毕。
通过以上题目,熟悉了抽屉原理,还可以编出类似的题目。例如:
任取65个互异正整数,试证其中必存在四个整数,仅用减号,乘号,括号,将它们适当组成一个算式,其结果是1984的偶数倍。
证明:(1)从65个数中取出其差为64的倍数的两数A与B,即A-B=64m
(2)从剩余的63个数中再挑出其差能被62整除的两个数M与N,则M-N=62n=31×2n
∴(A―B)(M-N)=64m×31×2n=1984×2mn
命题证毕。
作者选取一个很小的角度――一次数学竞赛中的一道题目,深人钻研,用小论文的形式发表了自己的见解。专家对这篇科学小论文的评语是:“作者不仅用‘抽屉原理’证明了这个命题,并且还在原命题的基础上作了推广……这个推广的已知条件和要论证的结果都比原命题更高一筹。这样的学习方法是很可贵的。特别是证明的方法非常简练,逻辑也很清楚。”本文获得《北京青年报》社主办的“奔向2000年”科学小论文征文比赛一等奖。
自然科学学术论文3000字范文
自然科学被公认为经验科学,是创新和完善马克思主义哲学意识论的重要基础和必要条件。下面是小编为大家精心推荐的自然科学3000字论文,希望能够对您有所帮助。
自然科学3000字论文篇一:《从现代物理学的建立看自然观对科学研究的影响》摘要:本文以现代物理学的建立与发展过程为出发点,分析了现代物理学的建立对新的自然观形成的推动作用,并论述了自然观对科学研究的影响,作者认为,自然观影响了科研工作者对世界的认识、研究者对自身的认识与科学态度的形成,同时自然观促进了科学研究的方法和手段的发展。
关键词:现代物理学 自然观 科学研究
1 概述
自然观是人们对自然界总的看法和观点。任何时代的自然观都是在一定的历史文化背景下形成的,尤其与当时的自然科学发展水平密切相关。同时,它又对自然科学有着这样或那样的影响。
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。
物理学是集思想、方法、实验于一体的先导学科,在人类正确的自然观、世界观、方法论的形成和发展中,起着其它学科无法替代的作用,物理学研究所形成的物质观、自然观、时空观、宇宙观对科学技术的进步、生产力的发展乃至整个人类文化都产生极其深刻的影响,而现代物理学的建立和发展,则彻底改变了20世纪整个科学的面貌,也由此开始了自然科学发展的新纪元。
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。
2.1 相对论的诞生对绝对时空观的改变 相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论,是现代物理学和科学技术的重要理论基础之一。1905年6月,爱因斯坦以“运动物体的电动力学”为题发表了关于狭义相对论的第一篇杰出论文,提出了狭义相对论的两条原理――相对性原理和光速不变原理。根据这两条原理,可以推出许多重要结论。例如,关于时空坐标相互联系的洛伦兹变换,从而改变了自牛顿以来统治物理学两百多年的绝对时空观[2]。
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。
2.2 量子力学的建立对确定性世界的改变 量子力学的建立是二十世纪初物理学取得的最伟大成就之一。量子力学揭示了微观物质世界的基本规律,使人们认识到波粒二象性是微观世界最基本的特征,量子力学的创立,推动了原子物理学的发展,同时对物质结构理论以及化学、生物学的发展也产生了深刻的影响。
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。
量子物理的理论具有高度的辩证性质,“非此即彼”的形式逻辑思维已不足以解释量子物理实验中众多的“亦此亦彼”的现象,而一种新的逻辑思维方式可能是现代物理学取得进一步突破的关键。量子力学的情况,如果从我们通常的观念看来,是充满着矛盾和难以克服的困难,但量子力学却是以独特的数学结构卓越而合理地把握了它,要理解这种逻辑结构,唯有依靠辩证逻辑[7]。为了消除用经典语言描述微观客体行为时与量子力学结论相悖的因果异常,赖辛巴哈试图建立一种消除形式逻辑排中律的三值逻辑,这种新的逻辑形式揭示了用传统形式逻辑描述不确定现象时的困难[8],沿着赖辛巴哈的思路,有人进一步发展出应用抽象代数学中“格演算”工具,用基本联词“遇”与“接”来取代“与”和“或”,用以更好地描述量子领域中的“亦此亦彼”现象,并使这种量子逻辑可以用一种广义的命题演算工具表述[9],这新的逻辑思维方式,便是受自然观影响下科研工作者对世界的认识,它成为现代物理学取得进一步突破的关键。
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。
3.2 自然观影响了研究者对自身的认识 新的自然观从普遍联系出发,强调人和自然是相互联系的相互影响的,现代物理学的发展,完全证实了这一思想。相对论中的相对性原理表明,认识事物的运动与选择的参照系有关,即与人的主体有关,在量子力学中,海森堡的“测不准”原理也表明,在对微观世界的认识中,不能把人的因素独立在微观世界之外,对于量子论中的观测问题,尤金.维格纳认为:意识无疑在触动波函数中担当了一个重要的角色。于是当人们还在为薛定谔那只倒霉的猫而争论不休的时候,维格纳又出来捅了一个更大的马蜂窝,就是所谓的“维格纳的朋友”[4]。
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,直到产生了辩证唯物主义自然观的现在,可以说,自然观和科学研究是一种相互促进、相互推动的关系。
近代以来,随着实验科学的兴起和数学方法的应用,自然科学从自然哲学中独立出来,成为探索自然的排头兵,哲学的研究重心也从本体论转向认识论,但自然哲学仍然是哲学的一个研究领域。就自然观而言,由于中世纪宗教神学的熏陶,逐渐形成了有关自然界的有序、统一、服从简单性原理等观念,这种自然观深刻影响了近代自然科学的思维,尤其是当自然科学进入新的领域、遇到新的问题时,科学家都要从这些观念出发寻求解决的途径。
4 结束语
无论是何种自然观,都是先植根于当时的科学与自然认识的大环境,再从中吸取养分,经过深刻地思考与提炼进而产生的,从这一点说,任何一种自然观在其刚诞生之时,都是促进当时科学等方面学科的发展的,现代物理学的建立和发展,无疑对当前人类的自然观
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