自然辯證法在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用

1、.自然辯證法在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用摘要材料科學(xué)是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)，是工業(yè)生產(chǎn)的支柱產(chǎn)業(yè)。材料科學(xué)是研究材料的合成與制備、結(jié)構(gòu)與性能的基礎(chǔ)關(guān)系，確立材料的性能和微觀(guān)組織、結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，確立材料的成分與合成、加工方式之間的關(guān)系。自然辯證法是關(guān)于自然界和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律以及人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然和改造自然的一般方法的科學(xué)，其研究目的就是為了合理地處理人與自然的矛盾。材料科學(xué)無(wú)時(shí)無(wú)刻不與自然辯證法來(lái)相聯(lián)系。所以將自然辯證法運(yùn)用于材料科學(xué)的研究不僅起著重要作用，而且有深遠(yuǎn)意義。本文將就自然辯證法主要觀(guān)點(diǎn)以及其在材料研究中的應(yīng)用作簡(jiǎn)要的探討。關(guān)鍵詞：自然辯證法；可持續(xù)發(fā)展；材料科學(xué)研究；應(yīng)用材料是人類(lèi)賴(lài)以

2、生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代人們把信息、材料和能源譽(yù)為當(dāng)代文明的三大支柱。80年代代文明的三大支柱。80年代以高技術(shù)群為代表的新技術(shù)革命，又把新材料、信息技術(shù)和生物技術(shù)并列為新技術(shù)革命的重要標(biāo)志。這主要是因?yàn)椴牧吓c國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和人民生活密切相關(guān)。材料科學(xué)是研究材料的組織結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、生產(chǎn)流程和使用效能，以及它們之間相互關(guān)系的基礎(chǔ)自然科學(xué)。自然辯證法是關(guān)于自然界和自然科學(xué)發(fā)展的普遍規(guī)律，是馬克思主義的自然觀(guān)和科學(xué)觀(guān)，又是認(rèn)識(shí)自然和改造自然的方法論1。哲學(xué)物質(zhì)范疇和自然科學(xué)的物質(zhì)形態(tài)、結(jié)構(gòu)、屬性、變化的關(guān)系是一般和特殊、共性和個(gè)性、抽象和具體、絕對(duì)和相對(duì)、指導(dǎo)和被指導(dǎo)的關(guān)系。因此

3、，研究材料科學(xué)與哲學(xué)物質(zhì)范疇之間存在必然內(nèi)在的聯(lián)系，將自然辯證法運(yùn)用于材料科學(xué)的研究不僅起著重要作用，而且有深遠(yuǎn)意義。通過(guò)自然辯證法的學(xué)習(xí),開(kāi)拓了學(xué)生視野,開(kāi)闊了思路,擴(kuò)大了知識(shí)面,改善了知識(shí)結(jié)構(gòu),使學(xué)生能夠?qū)２┙Y(jié)合,活躍了思想,在所學(xué)的各門(mén)孤立的知識(shí)塊之間建立起了聯(lián)系,加深了從整體上對(duì)自然界的本質(zhì)、特點(diǎn)和發(fā)展規(guī)律的認(rèn)識(shí),在頭腦里形成一幅較完整的自然界發(fā)展的辯證圖景,提高了理論思維能力,提高了他們綜合研究與分析問(wèn)題的能力。1自然辯證法1.1自然辯證法研究對(duì)象自然辯證法是馬克思主義的重要組成部分，其研究對(duì)象是自然界發(fā)展和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一般規(guī)律，人類(lèi)認(rèn)識(shí)和改造自然的一般方法以及科學(xué)技術(shù)在社會(huì)發(fā)展中

4、的作用2-3。自然辯證法是以馬克思主義的觀(guān)點(diǎn)理論與方法為指導(dǎo)，根據(jù)社會(huì)歷史條件，結(jié)合時(shí)代的任務(wù)，對(duì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及其與社會(huì)發(fā)展的相互關(guān)系進(jìn)行考察的研究領(lǐng)域，是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而不斷豐富和發(fā)展著的開(kāi)放的理論體系4。1.2自然辯證法研究?jī)?nèi)容自然辯證法研究的內(nèi)容大致可以分為三個(gè)部分:自然界的辯證法5，即自然觀(guān)；自然科學(xué)認(rèn)識(shí)的辯證法，即認(rèn)識(shí)論；自然科學(xué)發(fā)展的辯證法，即科學(xué)觀(guān)。其中，自然觀(guān)部分集中論述了人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然界的基本范疇、基本規(guī)律和自然界辯證發(fā)展的總圖景。認(rèn)識(shí)論部分則主要探討了自然科學(xué)認(rèn)識(shí)的來(lái)源、發(fā)展過(guò)程和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并論述了觀(guān)察、實(shí)驗(yàn)，抽象，思維、假說(shuō)、演繹、歸納等方面的問(wèn)題。在科學(xué)觀(guān)部分主要論

5、述了自然科學(xué)的性質(zhì)和作用以及它的體系結(jié)構(gòu)和發(fā)展的規(guī)律性問(wèn)題。這三個(gè)部分既各有側(cè)重，又相互聯(lián)系，共同構(gòu)成一個(gè)有機(jī)統(tǒng)一的整體，它和各門(mén)具體科學(xué)技術(shù)一樣，都是研究自然界、科學(xué)技術(shù)及其研究方法的規(guī)律性探索，這表明了它具有科學(xué)技術(shù)特性。自然辯證法是集中研究自然界和科學(xué)技術(shù)的辯證法，是唯物主義在自然界和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用，它的原理和方法主要適用于自然領(lǐng)域和科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，能夠很好地指導(dǎo)我們進(jìn)行科學(xué)研究活動(dòng)。2可持續(xù)發(fā)展理論與理念人類(lèi)進(jìn)入工業(yè)社會(huì)以來(lái),隨著生產(chǎn)活動(dòng)的增加和工業(yè)污染物的大量排放,已引起生態(tài)環(huán)境日益惡化。各種統(tǒng)計(jì)資料表明:材料及其制品是造成能源短缺,資源過(guò)度消耗乃至枯竭和環(huán)境污染的主要根源。人類(lèi)

6、既期望獲得大量高性能或高功能的各種材料,又迫切要求有一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境,以提高人民的生存質(zhì)量,并使文明社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。因此,研究人類(lèi)發(fā)展和生存所必需的材料及其工程技術(shù)與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)材料的可持續(xù)發(fā)展，對(duì)人類(lèi)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。2.1可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵可持續(xù)發(fā)展思想認(rèn)為發(fā)展與環(huán)境是一個(gè)有機(jī)的整體。它主要涉及到人口、資源、生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等方面,主要內(nèi)容包括三個(gè)方面:資源與生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。1)可持續(xù)意義上的發(fā)展包括經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的發(fā)展。2)可持續(xù)發(fā)展以自然資源為基礎(chǔ),同環(huán)境協(xié)調(diào)能力相適應(yīng)。3)可持續(xù)發(fā)展要求體現(xiàn)出環(huán)境資源的價(jià)值。4

7、)可持續(xù)發(fā)展以提高生活質(zhì)量為目標(biāo),同社會(huì)進(jìn)步相適應(yīng)。5)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)施以政策和法律體系為條件,強(qiáng)調(diào)“綜合決策”和“公眾參與”。把可持續(xù)發(fā)展概念僅僅理解為經(jīng)濟(jì)(GNP)的持續(xù)增長(zhǎng)是不全面的。2.2可持續(xù)發(fā)展思想的實(shí)質(zhì)可持續(xù)發(fā)展實(shí)質(zhì)上是在多重因素的約束下,力求“發(fā)展”和“持續(xù)”兩個(gè)相關(guān)變量和取最大值,達(dá)到這一最大值的途徑就是可持續(xù)發(fā)展模式?？沙掷m(xù)發(fā)展概念可表示為：對(duì)于未來(lái)任意時(shí)刻t,社會(huì)生活指標(biāo)體系各指標(biāo)變化值之和或其速度均大于零6。2.3可持續(xù)發(fā)展理論的基本要求可持續(xù)發(fā)展理論的基本要求包括:1)可持續(xù)發(fā)展的核心是發(fā)展;2)全人類(lèi)的共同努力是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵;3)生態(tài)文明是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目

8、標(biāo);4)公平性是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的尺度;5)社會(huì)的廣泛參與是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的保證。結(jié)合自然辯證法思想，不難看出可持續(xù)發(fā)展的定義包含兩個(gè)基本要素:需求和對(duì)需要的限制發(fā)展是人類(lèi)生存的基本需求，材料是人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人們生活過(guò)程是以不同形式大量消耗改變和轉(zhuǎn)化各種材料的過(guò)程，顯然人們行為在各方面對(duì)環(huán)境造成的影響必將在一定程度上阻礙人類(lèi)的可持續(xù)發(fā)展隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和人們生活水平的提高，接踵而至的是一系列的環(huán)境問(wèn)題，如溫室效應(yīng)、全球變暖、能源銳減、資源枯竭等嚴(yán)重的環(huán)境危機(jī)，這些問(wèn)題正在嚴(yán)重地威脅著人類(lèi)的生存和發(fā)展，同時(shí)也引發(fā)了一場(chǎng)全球性的環(huán)境保護(hù)熱潮。對(duì)于材料行業(yè)而言，更加關(guān)注材料的合理利用

9、與人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的聯(lián)系，更加關(guān)注人與自然對(duì)象的哲學(xué)思考，最終確立起和諧的自然發(fā)展觀(guān)，也就是可持續(xù)的發(fā)展思想在行業(yè)內(nèi)的最好體現(xiàn)7材料的發(fā)展應(yīng)用是技術(shù)革命與創(chuàng)新的基礎(chǔ)和社會(huì)前進(jìn)的動(dòng)力,是社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有力保證。同時(shí),材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用中所產(chǎn)生的創(chuàng)新性思想方法極大地豐富了馬克思主義辯證思維的內(nèi)容,促進(jìn)了人類(lèi)思維方式的變革,加深了人類(lèi)對(duì)大自然的認(rèn)識(shí)。社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展要求以高度發(fā)展的科學(xué)技術(shù)為后盾,而新材料的發(fā)展適應(yīng)了可持續(xù)發(fā)展的需求,極大地改變了傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式和發(fā)展模式,成為可持續(xù)發(fā)展的前提與保證。人類(lèi)社會(huì)要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,必須實(shí)施材料的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。3自然辯證法在材料科學(xué)研究中的應(yīng)用3.1材料具

10、有自然屬性自從遠(yuǎn)古時(shí)期，人類(lèi)就開(kāi)始使用材料，從石器時(shí)代青銅器時(shí)代鋼鐵時(shí)代信息時(shí)代。在漫長(zhǎng)的人類(lèi)活動(dòng)過(guò)程中，我們從來(lái)沒(méi)有離開(kāi)過(guò)材料，在我們現(xiàn)在生活的環(huán)境中，材料隨處可見(jiàn)，桌子、椅子、房子、汽車(chē)，一切的一切都是由材料制造而成的。而這些材料都來(lái)源于自然，制造桌椅的木頭來(lái)源于森林，房子用的磚頭來(lái)源于大地，汽車(chē)用的鋼鐵，鋁等來(lái)源于礦場(chǎng)。雖然我們的現(xiàn)代社會(huì)飛速發(fā)展，進(jìn)入了信息時(shí)代，現(xiàn)在用的很多都是高科技的產(chǎn)品，但無(wú)論產(chǎn)品多么先進(jìn)，原材料都來(lái)源于自然。所以說(shuō)材料具有自然屬性。3.2材料科學(xué)的研究方法來(lái)源于自然辯證法中的科學(xué)技術(shù)方法論科學(xué)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了對(duì)材料的需求，人們不斷地發(fā)展創(chuàng)造各種各樣的材料以滿(mǎn)足各種

11、各樣的性能要求。材料的性能取決于材料的成分、結(jié)構(gòu)、微觀(guān)組織和缺陷等，任何一種材料的宏觀(guān)性能或行為，都是由材料的成分和微觀(guān)組織結(jié)構(gòu)決定的。材料在制備、加工、運(yùn)輸和使用的過(guò)程中都可能受到自身成分、組織和外部環(huán)境（溫度、壓力等）的共同作用而產(chǎn)生成分與組織結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而影響性能8。要獲得滿(mǎn)足性能要求的材料，就需要對(duì)成分結(jié)構(gòu)組織性能之間的規(guī)律進(jìn)行研究。同其他科學(xué)一樣，其研究方法主要有三種：歸納法，演繹法，實(shí)驗(yàn)法。歸納和演繹是自然辯證法中科學(xué)技術(shù)方法論的科學(xué)思維方法，實(shí)驗(yàn)法是科學(xué)抽象中重要的思想模型9。材料科學(xué)中的一切事物都是現(xiàn)象和本質(zhì)的統(tǒng)一。材料科學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，它需要通過(guò)試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)，經(jīng)

12、驗(yàn)。但這只是科學(xué)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)，我們要通過(guò)歸納和演繹將它上升到理性認(rèn)識(shí)規(guī)律、理論，這樣就可以反過(guò)用理論來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐，從而將其應(yīng)用到生產(chǎn)生活中去。綜上所述，材料科學(xué)的研究方法也是自然辯證法的科學(xué)技術(shù)方法論的應(yīng)用，是科學(xué)抽象和科學(xué)思維對(duì)科學(xué)事實(shí)價(jià)值性的提升。正因?yàn)橛辛俗匀晦q證法，材料科學(xué)才能夠從中借鑒并加以運(yùn)用，形成自己的研究體系，也因此才能使材料科學(xué)成為一門(mén)合格的學(xué)問(wèn)、一門(mén)真正的學(xué)科。3.3材料科研中的自然辯證法材料科學(xué)是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，產(chǎn)品需要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)階段，然后再投放生產(chǎn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程也稱(chēng)為科研過(guò)程，在科研的過(guò)程中，很重要的一步就是選題。這是因?yàn)椋嚎蒲羞x題是科學(xué)研究的起始步驟，它關(guān)系到科研的

13、方向，目標(biāo)和內(nèi)容，直接影響到科研的途徑和方法，課題選擇是否恰當(dāng)決定了科研工作進(jìn)度的快慢以及科研成果的水平，價(jià)值和發(fā)展前途，科研選題是決定科研工作成敗的關(guān)鍵和首要環(huán)節(jié)。所以我們需要遵循以下幾條基本原則：選課題必須著眼于社會(huì)實(shí)踐和科學(xué)本身發(fā)展的需要；所選課題應(yīng)具有創(chuàng)新性，應(yīng)是前人和他人未解決或未完全解決并預(yù)期能出成果的科技問(wèn)題；所選課題一定要有科學(xué)事實(shí)和科學(xué)理論為依據(jù)；選題時(shí)必須考慮完成課題的主客觀(guān)條件，根據(jù)實(shí)際具備或經(jīng)過(guò)努力可以具備的件來(lái)選擇科研課題10。此外，在接下來(lái)的試驗(yàn)過(guò)程中、整理數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)以及得出結(jié)論的過(guò)程中都需要遵循科學(xué)，實(shí)事求是的原則，把經(jīng)驗(yàn)上升為理論，用于以后的實(shí)踐中。4、結(jié)論自然辯證法科學(xué)地解決了人與自然的關(guān)系問(wèn)題,從而為人類(lèi)自身的健康發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的思想基礎(chǔ)。在辯證唯物主義自然觀(guān)下材料科學(xué)研究應(yīng)該更加重視人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展。人是自然界長(zhǎng)期發(fā)展的產(chǎn)物,人出現(xiàn)的同時(shí)也產(chǎn)生了人與自然的關(guān)系。人與自然之間是一種對(duì)立統(tǒng)一的辯證關(guān)系。我們的任務(wù)就是在對(duì)立中求統(tǒng)一,在矛盾中求發(fā)展。人類(lèi)要實(shí)施可持續(xù)發(fā)展,離不開(kāi)人與自然現(xiàn)實(shí)的、具體的、歷史的、辯證的統(tǒng)一,離不開(kāi)自然界客觀(guān)規(guī)律的制約,離不開(kāi)物質(zhì)性社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)這一根本基礎(chǔ)。從材料的自然屬性到自然辯證法的科學(xué)方法論與材料科學(xué)的研究方法的聯(lián)系，再到自然辯證法在材料科研中的應(yīng)用，每個(gè)方面都折射