自然辩证法-毕业论文.docx

1、自然辩证法摘要：科学的自然辩证法，包括辩证唯物主义的自然观，科学技术方法论及科学技术观，对于科学发现具有十分重要的意义。本文拟以美国 19 世纪伟大的物理学家约瑟夫 亨利在电磁学上的科学发现为例，通过简要介绍了其自然哲学的来源、主要思想及其产生的影响，来探讨自然观，科学观以及方法论对科学发现的重要意义和作用。关键词：约瑟夫亨利 电磁学发现 自然观 科学技术方法论 科学观自然辩证法是关于自然界和自然科学发展的普遍规律的科学。它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。其主要研究的对象包括自然界的辩证法、科学技术研究的辩证法和科学技术发展的辩证法，即辩证唯物主义的自然观、科学技

2、术方法论和技术观。而这些正是我们观察问题，解决问题，树立正确的世界观所必不可少的。为了证明这一观点，本文以美国 19 世纪伟大的物理学家约瑟夫 亨利在电磁学上的科学发现为例，通过分析其在科学研究过程中所采用的自然观，科学观及方法论分析自然辩证法对科学发现产生的重大影响。一 约瑟夫亨利生平及其伟大发现约瑟夫亨利(JosephHenry,1797 1878) 是美国 19 世纪杰出的实验物理学家和卓越的科学领导人，终生献身于科学事业,历时长达半个多世纪。在大部分我们所学的科学技术史中，亨利几乎是名不见经传的，我们看到永垂青史的是法拉第发现了电磁感应，麦克斯韦预言并证实了电磁波，亨利在电磁学的成就似

3、乎并不为人所知。而实际上亨利最早发现了电流的自感现象,和法拉第差不多同时发现了电磁感应现象, 最早实现了无线电波的传播，甚至帮助贝尔发明了电话。他的一生发明了许多东西，电磁铁、电动机、模型电磁电报机等等,可他从来未拿去申请专利,总是无偿地奉献给社会。电磁振荡周期公式 中 L 的单位为亨利，就是为了纪念这位伟大的物理学家。了解一个人的成长经历对于我们认识他的科学观的形成大有助益，而约瑟夫亨利的成长经历对于他日后所做出的重要科学发现是不无关系的。亨利十岁就辍学在一家乡村小店当学徒. 他上午上班,下午去学校学习，从小就养成了良好的自学、钻研的习惯。14 岁那年父亲去世,亨利回到母亲身边 ,在一位制表

4、的工匠那里学习手艺.有一次亨利借得一本 1808 年出版的格里戈利关于实验科学、天文学和化学讲演集.这本书内容丰富,富有启发性,深深地吸引了亨利。从此,亨利决心献身于自然科学。他 17 岁在奥尔贝尼学院上夜校,只用了 7个月就取得乡村小学教师资格。此后他白天教书,晚上做研究，后来在奥尔贝尼学院任职,经常利用实验空闲时间做电学实验。1832 年,亨利应聘任新泽西学院 (现在普林斯顿大学)自然哲学教授,1846 年经国会推选任华盛顿史密松博物馆馆长 ,1867 年当选为美国国家科学院第一任院长。这期间亨利对电磁学的发展做出了重大的贡献。亨利在物理方面的主要成就是对电磁学的独创性研究。亨利对电磁铁非

5、常感兴趣，开始研究电磁现象。他在研究中发现若要提高电磁铁的吸引力，就必须提高单位长度上的匝数，因此需要解决导线的绝缘问题，而丝绸具有良好的绝缘性，亨利将绸条缠在导线外制作的电磁铁可以吸起一吨的重物。之后，亨利对绕有相同长度导线的各种电磁铁的提举力做比较实验。他意外地发现,通有电流的线圈在断路的时候有电火花产生，亨利对这种现象又进行了研究并于 1832 年他发表了在长螺旋线中的电自感一文, 宣布发现了电的自感现象。1830 年 8 月,亨利在电磁铁两极中间放置一根绕有导线的条形软铁棒,然后把条形铁棒上的导线接到检流计上,形成闭合回路。他观察到, 当电磁铁的导线接通的时候,检流计指针向一方偏转后回

6、到零；当导线断开的时候,指针向另一方偏转后回到零。这就是亨利发现的电磁感应现象，这比法拉第的发现几乎早一年。在改进电磁铁时，他想到通过电流的通断，使磁性时有时无，如果事先做出一些约定，就可以利用电磁铁，把一些信息传递送出去，实际上这就是电报的雏形。1831 年在 1.6 km 的距离上，建起并成功地操作了他自己设计的电报装置。1842 年, 亨利在实验室里安装了一个火花隙装置 ,在 30 多英尺处让一个线圈来接受能量, 线圈和检流计相接, 形成回路。当火花隙装置的电火花闪过的时候,与线圈相接的检流计指针就发生偏转。这个实验的成功实现上无线电波的传播.亨利的实验虽然比赫兹的实验早了 40 多年,

7、但是当时的人们包括亨利自己在内,还认识不到这个实验的重要性。除了自己的卓越发明外，亨利作为著名的物理学家还帮助了许多人，当发明家莫尔斯在研制电报时，了解到亨利的工作登门讨教时，亨利把自己的经验和体会原原本本向莫尔斯做了介绍，莫尔斯拜亨利为师，努力学习电磁学知识，最终发明了电报机。贝尔发明电话机也与亨利大有渊源，当时他的想法遭到了很多人的嘲笑，当他找到亨利寻求帮助的时候，亨利对他说“年轻人，您有了一项了不起的发明理想，干吧！” 贝尔犹豫地说：“先生，在电学上我还是门外汉!”大科学家坚定地鼓励贝尔：“掌握它 !”发明电话的几年后，贝尔曾说：“如果当初没有遇上约瑟夫亨利，我也许发明不了电话。 ”二

8、亨利的自然观对其影响所谓自然观，是指人们关于自然界以及人与自然关系的总看法，是世界观的重要组成部分。而辩证唯物主义自然观是马克思主义关于自然界的本质以及发展规律的根本观点和理论做出的辩证回答和说明，认为自然界物质是客观存在，并且处于不断的运动中。而亨利的自然观并不完全是辩证的，这与他生活的年代以及个人的宗教信仰有关。亨利是是一名虔诚的宗教徒，基督教所宣扬的上帝创造万物的神创说和克己为人的道德观影响着他的整个一生。作为宗教徒，亨利对上帝的存在坚信不疑。他认为，物质的基本属性是“惰”性，即在没有外力作用的情况下，它的状态不发生变化。物质世界之所以千变万化，是因为有一种超自然的力量在起作用。这种超自

9、然的力量，在亨利看来就是“神”的力量。在亨利五十多年的科学生涯中，他的这一信念似乎始终未曾改变。对于物质世界的运动，他认为包括生命体的运动都遵循着一定的规律，不遵循规律的运动是不可想象的。上帝不仅创造了自然界、创造了人类，还创造了自然界的运动规律，并按照这种规律来指挥万物的运动。他指出：“这个上帝是不可变化的，条件相同，他的活动总是遵循同一规律。一千年前发生的事情，一千年后将重复发生，只要存在的条件是相同的。 ”亨利同时又认为上帝创造的这种规律可以通过人类的科学活动来认识它，探索这种规律是上帝赋予人类的天职。上帝创造了人类并赐予人类以智慧，探索自然规律就是这种智慧的某种应用。亨利的世界观从根本

10、上说是属于宗教唯心主义，但在具体的科学研究活动中，他的唯物主义思想却随处可见，辩证的观点也表现得极为充分。亨利认为“科学不在于认识事实，而在于认识规律。它主要与变化有关，是运动的而不是静止的。 ”可见，亨利心目中的上帝并不是普通人所祈求的上帝，而是安排自然秩序的上帝，这种有神论采取了“泛神论”的形式，它把自然和神相提并论，上帝成了自然规律的代名词。很显然，在亨利的哲自然观里包涵着对自然界和谐统一的崇拜，尽管他认为这种奇妙的规律是“神”的安排，但并不影像他探索大自然的运动规律揭示“上帝”对这种规律的安排，这种动力也造就了他一生奉献于科学事业的献身精神。这与辩证唯物主义自然观对于自然界是客观存在并

11、遵循一定规律，并且人类是可以认知的不谋而合，这样的自然观也使他没有畏惧自然界如此众多的不可解释的谜团，没有害怕对“上帝权威”的侵犯，成为他探索科学规律的强大动力。三 亨利的科学方法论对其科学发现的影响科学技术方法论是人们对科学技术研究中所运用的认识和实践方法的哲学概括，是关于自然科学研究和工程技术研究一般方法的性质、特点、地位、作用及内在联系和变化发展理论体系。辩证唯物主义的科学技术方法论是马克思关于人类认识自然和改造自然的一般方法的理论体系，主要研究内容包括科学技术研究中的科学问题与科学事实、科学抽象和科学思维、科学假说和科学理论有关的方法论问题。科学技术研究是不断提出问题和解决问题的探索过

12、程，其研究过程必须按照一定的程序完成各项工作。大体包括以下几个环节选题。在这个环节，发现和确认问题的方法起着重要作用。获取科学事实。这个环节的主要工作是收集事实材料，基本方法是科学观察和科学实验。进行思维加工，这个环节的主要任务是，给予已有的科学事实，运用科学思维方法进行科学抽象，形成科学假说。验证。这个环节主要是对已形成的假说进行实践检验。建立理论体系。亨利进行科研选题是集中在物理学特别是电磁学上，一方面是因为自己本身的兴趣，另一方面电磁学所产生的不可思议的现象也深深吸引着他。对哲学影响最大的是电磁学的成功所造成的印象，电磁学现象最后归结为数学的定律，使人们产生一种压倒一切的感觉，觉得人类解

13、释自然与控制自然力的力量不断增加。亨利 16 世纪以前，科学研究的经验方法主要是对自然过程的观察。英国的吉尔伯特(William Gilbert)首倡以实验的方法来探索大自然，意大利的科学家伽利略(Galilev Galilei)则为实验科学奠定了基础。亨利一方面对以神学为中心的哲学进行的彻底批判，另一方面，他对以实验为基础的科学归纳法很感兴趣，亨利的几乎所有科学成就都是建立在观察和实验的基础之上，但他似乎对实验更感兴趣。认为实验可以选择时间和地点，可以经常重复对于观察每一个细节所必需的现象，还可以对实验过程进行人为的控制和干预，使自然过程简化、纯化，以便进行观察。科学实验还可以使我们观察到自

14、然界不能自发发生的物质过程和一些无法进行直接观察的自然现象。亨利不仅认为实验是科学研究的最有效的方法之一，还把实验看作是进行科学教育的最强有力的手段。他觉得对眼睛刺激产生的印象是最深刻的，用实验来演示电和磁的特性以及它们之间的相互作用一定能使学生对电和磁获得更加明确、更加形象的认识。在探索大自然运动规律的过程中，亨利崇尚归纳法。归纳法是根据某一类事物中许多个别事物都具有某种属性，从而推演出这类事物都具有这种属性的一般结论的推理方法，它是获得科学发现的重要手段。在科学史上，许多重要的自然科学定律都是通过归纳法获得的，亨利的绝大多数研究成果也都得益于归纳法。亨利对归纳的过程是这样描述的：在观察和实

15、验的基础上“进行一系列猜测，亦即采用关于所研究的特殊对象的原因和规律的假说，然后从这个假说推导出逻辑的结果，再用实验和观察来检验这些结果。重复这一过程，直到假说被建立。它不仅解释了原先的现象，而且提出和第一现象相联系的一系列有关事实，还依赖于对所谈现象进行条理清楚的、合乎自然法则的类比。由于任何个别事物都不能完全地包括在一般之中，因而由归纳法得出的结论常带有很大的或然性。对这一点，亨利十分清楚，所以他特别强调对由一般结论，即假说推导出的逻辑结果，亦即推论，要用观察和实验来进行检验。检验的结果不但增加了对一般结论可靠性的认识，同时也有可能获得新的正确命题。所以，他曾说“推论的方法是所有科学进步的

16、基础” 。从亨利上面的论述中，我们可以看出，他在应用归纳方法时，是以观察和科学实验为其前提的，并强调了假说在科学发现过程中的重要作用。在科学理论尚未确立以前，人们利用假说来试图说明隐藏在现象背后的本质和规律，假说再经过观察和实验的验证就上升为科学理论。在科学史上，关于假说在科学研究中的作用，是牛顿学派和笛卡尔学派争论的焦点之一。亨利深受牛顿的研究方法影响，崇尚归纳法，但亨利更加明确地认识到假说在科学研究中的积极作用，认为它是形成科学理论的重要手段之一。最终，亨利通过设计一系列电磁实验并依据这些现象发明了电动机，电磁电报机，利用归纳法证明了他对电磁现象及原理的猜想及假说，最终形成自己的电磁学理论

17、，为物理学中电磁学的发展做出杰出的贡献。四 亨利的科学技术观对其影响科学技术观是关于科学技术及其发展以及科学技术与社会的关系的总体看法。马克思和恩格斯运用辩证唯物主义和历史唯物主义的观点，对科学技术的历史和现状、科技与社会的关系等发面进行的深刻的辩证分析，成为自然辩证法的基本内容。主要讨论科学技术发展的动力学机制、发展模式和发展趋势，科学技术的社会功能和社会价值观以及科学技术与人类价值等。在 18 世纪前时代的大发明中，实际生活的需要推动了技术家取得进一步成就，即除了偶然发现所带来的发明之外，需要常在发明之先。在亨利时代,就已经出现了为纯粹追求知识而进行的科学研究，开始走在了实际应用于发明前面

18、，人们把自然科学分为“抽象科学”和“实用研究”两大类，但是很少有人从理论上去考虑两者之间的关系，因此当时美国的科学发展带有很大的盲目性。亨利认为,“抽象研究”和“实用研究”保持协调发展，两者就会互相促进,形成良性循环。反之，就会阻碍科学技术的进步。当时的美国大多数人为技术发明和由此带来的富裕生活所陶醉，以至于认为技术发明就是科学而常常把发明家称为科学家，至于真正的科学法而又不不能直接获得利润而遭到鄙视，亨利敏感地觉察到了这一不正常的现象，向科学界指出了潜在的危险。他认为科学至少有三种明显的社会功能:(1)科学发现是技术进步的基础,它为人们提供了控制自然、改造自然的能力。(2)科学研究能锻炼人的

19、思维,提高人的智慧和整个人类的智能水平。 “科学不光是满足人们对物质的要求,它还有助于人们最高智力的发展.” “它增强理解力,训练想象力,唤起并不断培养人们对追求的目标真理的热爱.”(3)由于科学的不断发展使得社会的生产力不断提高,从而促进了人类社会的进步。因此他认为如果没有适当的科学知识对实用技术工艺的应用，它们一定永远保持静止或者进展极其缓慢。亨利在担任史密森学社社长和科学院院长期间，他大力支持全国的“抽象研究”活动。同时,他也组织了许多不能由分散的个人和一般研究机构胜任的全国性的“实用研究” 。亨利强调要加强“抽象研究”所基于的另一原则是“抽象研究”逻辑上在先的原则。只有“抽象研究”取得

20、巨大成就才能导致“实用研究”的持续进展。综上所述，亨利曾作为美国第一代科学领导人，他的科学组织工作为美国科学事业在 20 世纪的腾飞奠定了基础。亨利在科学事业上所取得的成就和他独特的哲学思想与进步的科学观不无关系。通过对亨利的哲学思想和科学观的研究，有助于我们对美国科学技术在 20 世纪飞速发展的原因有更深层次的认识。同时这些自然科学哲学也利于我们今后在自己的科学实践中做出成绩。参考文献：1 张法瑞，刘巍， 自然辩证法概论 ，中国农业大学出版社，2005 年 10 月第一版2 上海交通大学科学与科学哲学系编， 自然与科学技术哲学 ，上海交通大学出版社，2001 年 9 月第一版3 王巍， 科学哲学问题研究 ，清华大学出版社， 2004 年 4 月第一版4 解道华 约瑟夫亨利的哲学思想与科学观自然辩证法通讯 1998 年第 6期5 杨发文 电学家亨利及其科学观 中学物理教学参考 2003 年第 7 期6 张法瑞，李东松，颜锋 自然辩证法教程 ，中国农业大学出版社，2002 年8 月第一版