自然科学概论期末复习

PAGEPAGE8名词解释结构：所谓结构，泛指事物各个部分的配合组织，而物质的结构则是指组成物质的各要素之间的相互联系和相互作用形式，即物质的空间构成和各组成部分的空间关系。研究物质结构，也就是研究物质系统内部各要素之间的排列顺序和组合方式等。如：构成人类社会历史的要素有政治、经济、文化、军事等。规律：也叫法则，是事物内部的本质联系和发展的必然趋势，它决定事物发展的基本过程和基本方向。规律是客观的，是物质运动本身所固有的。人们不能创造改变和消灭规律，但是人们可以认识和利用规律。规律按其内容不同可分为自然规律、社会规律和思维规律；按其所起作用的范围不同可分为一般规律和特殊规律。规律是看不见摸不着的，只有对十分丰富的现象进行科学的分析研究，经过科学的抽象思维，才能认识规律，利用规律科学分类：所谓科学分类，是指研究科学技术各门学科之间关系和确立整个科学技术体系结构，即根据一定的分类原则，把众多具有不同特征、属性或关系的科学技术学科分门别类，排列组合成一个符合科学技术发展实际，反映各门学科之间内在区别和联系的有机整体。分支学科：指从原有学科中分化出来的具有相对独立性的学科。如生物学中分化出分子生物学，而分子生物学又进一步分化出分子遗传学、分子细胞学、分子药理学、分子神经生物学等一系列分支学科。从根本上说，分支学科产生于对原有学科对象的某些特征或方面的深入研究，反映了人类认识的深化。边缘学科：指在已建立起来的不同学科相互邻接处产生的一种中间性、过渡性学科。如物理学与化学邻接，出现了物理化学和化学物理；物理学与生物学相邻接出现了生物物理学，与地理学相邻接出现了地理物理学，与天文学相邻接出现了天体物理学，等等。不仅两门学科之间产生边缘学科，而且出现了多元交叉的边缘学科，如生物物理化学。边缘学科消除了传统学科之间的分离界限，加深了各门学科之间的相互联系，反映了现代科学日益紧密地联结成为一个整体。综合学科：综合应用多学科的理论、方法和技术手段研究复杂对象而形成的学科。如空间科学、海洋科学、环境科学、能源科学等。它是现代科学和技术、自然科学和社会科学相互渗透的产物。横断学科：指以各个不同领域中某一共同特征或方面为其研究对象的一类学科。如数学、系统论、信息论。交叉学科：指在众多学科之间的接触点上出现的互相重合而彼此杂交形成的学科。如：技术经济学、经济地理学都是这样形成的。这些交叉学科的共同特点是运用多门学科的方法去研究科学的对象，使不同的科学方法和对象有机地结合起来。软科学和硬科学：借用电子计算机“软件”和“硬件”形成的分类概念。前者是本世纪出现的具有高度综合性的新兴科学群，是自然科学与社会科学辨证综合、交叉汇流的产物。如管理科学、决策科学、科学学、未来学等均属于此列。人们一般把与科技发展有关的战略、规划、政策、预测、管理、咨询等“无形”实体相关联的理论、技术、方法称之为软科学。软科学的基本目标是促进科学化、理性化的行为模式，从而充分发挥科学技术的社会功能。硬科学相对于软科学而言，一般把与机械、电子、生物体等有形实体相关联的科学部门称之为硬科学。科学事实：所谓科学事实，是指人们对观察和实验等实践所观察到的客观存在的事件、现象和过程的真实描述。科学事实一般有两个特征：其一，它所描述的对象是独立于人的意识之外而客观存在的事件、现象和过程；其二，它所描述的是对已经成为人们科学探索的对象，被人们在科学观察和实验中观察到了的那些客观事件、现象和过程的正确反映。科学事实大体上包括经验事实、观测资料和实验数据。当科学事实以系统、概括的形式表现出来并且作为现实规律的根据和证明时，就成为科学知识的组成部分。科学概念：科学概念是建构科学大厦的最基本单元。科学概念是人们不断总结、概括自然的现象材料（科学事实）加以抽象、提升，经过思维的再创造后获得的。任何一门学科，基础概念一旦建立，就会使人们的认识发生飞跃，使已有的知识系统化、理论化，形成所谓研究范式或纲领，并为科学的进一步发展指明方向。另一方面，如果作为学科核心的基本概念被否定，则该学科就要作出重大修正，发生质的变化。科学原理、定律、学说、公式：它们是科学知识结构的主要组成部门。①科学原理是表述自然过程条件性的规律知识。在自然科学中，也有用定理来表达某些原理，着重于反映一定条件下的必然性。②定律是对客观规律的一种表述形式。它通过大量具体事实归纳而成，着重强调自然过程的必然性。③科学中的学说是对自然过程原因的解释，学说在获得科学共同体确认前，一般被称为假说。④公式是对概念、定理、定律、原理等的形式化表达。科学理论：科学理论是人类在科学实践中，运用科学仪器、方法，借助科学概念判断和推理形成的正确反映科学对象的本质和规律的研究成果。科学理论有以下几个特征：第一，客观真理性；第二，逻辑自治性；第三，系统性。虽然不同学科具体内容不同，但它们都是由这些要素组成的。科学分化：自然科学分化是指原来混为一体的有关自然的知识形成一门门独立的学科以及一个学科系统发展成为若干个相互联系着的学科子系统（分支学科），这些分支学科具有相对独立的研究对象或研究方向，具有比较完整的理论体系。科学综合：自然科学综合，就是指两门或两门以上学科或分支学科的信息的相互联系、交叉、渗透和作用而引起的知识要素的重新组合，不同学的的概念、原理、方法和手段的相互移植和借用而建立起来的具有新质的新学科，如边缘学科、综合学科等，就是科学综合的标志。思考题：1．试述自然科学的性质答：（1）自然科学是认识自然的知识体系。所谓知识体系，是说自然科学不是零散知识的简单堆砌，而是系统化了的知识的总和。真正的自然科学是在近代才产生和发展起来的，并形成了自身的理论标志，其标志是哥白尼的天文学的产生和牛顿力学理论的建立。牛顿力学是近代最富有成果的关于自然的理论体系。当然，自然科学知识的系统化，不是对知识的简单整理，而是反映和揭示了自然事物、现象和过程的本质的必然联系，是对自然规律的反映。规律性在自然科学体系中战局中心的位置。自然科学的知识体系是把科学材料用准确的概念、范畴，通过判断和推理的逻辑程序而前后一贯地表示出来。（严密的逻辑系统性和普遍有效性）科学的概念、范畴和客观对象之间具有内在的联系，形成一个合乎逻辑的系统。这种严密的逻辑系统性在自然科学体系中表现得特别明显。（2）自然科学是认识自然的活动。自然科学作为人类认识自然的一种活动，是社会活动的一种特殊形式，即科学认识活动。客观世界包括自然界和人类社会，而自然界又是人类社会存在和发展的物质前提，这样，对自然界进行探索就成为人类的一项十分重要的实践活动。自然界是一个十分复杂的系统，而且又处于不断发展变化之中，对于这十分复杂，同时又不断发展变化的自然界，人们需要借助于观察、实验等特定的实践手段和理性思维进行深入的探索。既要弄清自然事物、现象和过程的基本事实，还要揭示其发展演变的本质和规律。当然，这并非一蹴而就的，而是一个随实践的深入和扩展而不断丰富和发展的过程。其目的不但要创造出有关自然的知识，还要为人类改造自然提供相应的知识基础。简言之，自然科学不仅是认识自然的一种活动，同时也是极为重要的一种社会实践活动。2．试述自然科学的特点答：（1）客观性。主要表现为三个方面：①研究对象是客观存在的；②它的内容是客观的；③它的评价标准是客观的。（西方近代史学——实证主义史学即兰克学派主张研究历史要客观评价，这正是受自然科学的影响。）总之，自然科学离开了客观性就不成其为科学。（2）无阶级性。首先是因为自然科学研究对象是客观的，不以人的意志为转移的自然界。其次是因为自然科学所获得的实验是可以重复的，它坚持客观的检验标准和评价原则。再次是因为自然科学不是特定经济基础的产物，不会随经济基础、社会形态的变化而变化，因而具有强烈的历史继承性。第四是因为自然科学的目的是为了认识自然、改造自然。（3）探索性。探索创新是自然科学的一个重要特点。自然科学的任务并不只是搜集和整理已知的材料，更重要的是探索未知的自然规律，求得有可能解决的自然未知数。自然科学研究的过程，就是由已知向未知领域进行探索的过程。如果自然科学失去探索性，一味模仿、因袭或简单重复，那么，它就会老是停滞在原有水平而无进展，从而丧失了它的生命的活力和科学光彩。由于自然界是无限的，人们对自然界的认识也是无止境的，未知的领域也是无穷尽的，这就为自然科学的探索提供了广阔无垠的天地。当然，探索与创新是紧密相连的。（4）应用性。自然科学之所以产生，就是为了应用了实际，用以发展生产力，以解决人类的衣食住行等问题，以满足人们的物质和文化的需要，如果把它束之高阁，置之不用，那么，自然科学就会失去其存在的价值。（5）研究方法科学性。自然科学发展到现在，已形成了一整套行之有效的方法。有获取基本事实材料的方法，有进行理论思维的方法，有建立理论体系的方法，还有各种现代综合性方法，这一系列方法使自然科学研究能够不断地发现新的科学事实，建立新的理论；能够使自然科学知识不断稳定地增长；而且具有检验的功能，使自然科学成果的合理性能够得以解释和验证。（6）研究成果共享性。人类共享也是自然科学的显著特征。作为社会意识形态之一的自然科学，就如上述不是上层建筑，没有阶级性，真正的自然科学原理不会因为受到阶级的利用或攻击而变成谬误，也不会因为受到阶级意识的影响而失去其科学的本色。自然科学是没有国别的，而是世界性的。自然科学是跨时代的，不因为时代背景的变迁而改变自然科学本身的性质，相反，科学恰好是随着时代的步伐而不断发展，因而具有明显的继承性，这种继承性还意味着科学不受某个时代的限制，而可以服务于延续不断的人类。3．试述自然科学的社会功能答：（1）自然科学的生产经济功能。自然科学是知识形态的生产力，它不同于物质形态的生产力，但可以渗透于生产力的诸要素中，从而转化为物质的生产力。这种转化过程是自然科学向生产纵向转移的过程，也是自然科学反作用于生产的过程。马克思曾把这种转化过程称为“物化”过程。自然科学向物质生产力转化为主要是通过向生产力诸要素的渗透来实现的，特别是通过物化于人和物化于物这两方面来实现的。从人的方面来说，劳动者是生产力诸要素中最活跃的带决定性的要素。劳动者的劳动力是由体力和智力构成的，而智力主要指对科学知识的掌握；从物的方面来说，生产工具是生产力发展的主要标志，是自然科学物化的结果；当然，在生产力中，人与物两方面不是简单的叠加，而是有机结合在一起的。因此，必须依靠自然科学的原理来解决人与物的最佳组合问题。自然科学还通过经济研究者的影响，为经济理论的形成提出了新的思维方式；对经济的发展，各种比例关系的变化，提供一些规律性的认识；同时还可以不断地向经济理论提出新的问题、增添新内容、指出新方向，为经济研究提供新手段。（2）自然科学的变革社会功能。自然科学是一种在历史上起推动作用的革命力量。它不仅推动社会生产力和经济的发展，而且推动社会生产关系的变革。（3）自然科学的思想功能。社会发展史表明，自然科学的不断发展，对人类思想文明的进步都起着巨大的推动作用，它成为人类不断更新观念，建立新的思维方式，形成正确世界观的重要基础和源泉。eq\o\ac(○,1)自然科学是提高人类认识世界能力的源泉，自然科学理论揭示了自然界的奥秘，同时，它又以这种方式使人不断摆脱愚昧无知的状态，不断提高人的认识能力，改变人类的思维方式。eq\o\ac(○,2)自然科学是人类建立科学世界观的重要基础。自然科学来自人类最基本的生产实践和科学实践，是按照自然界的本来面目所产生的规律性的认识，因此，自然科学在本质上是唯物主义。eq\o\ac(○,3)自然科学是加强道德建设的重要条件。（物质文明与精神文明的结合）A自然科学强调具有科学态度B培养人们建立相互支持、共同奋斗的精神C培养人们具有社会责任感的人文精神。eq\o\ac(○,4)自然科学能够培养人们勇于为科学真理献身的精神。4．简述现代自然科学的微观结构答：微观结构包括下述两个部分：（1）实验结构。科学实验是指这样一种活动，即实验者按预定目的，通过特定的仪器、设备，在纯粹的状态下显现事物的必然规律，从而为科学理论提供可靠的基础。科学实验本身是有结构的，它由实验者、仪器和对象三个要素所组成，在科学实验结构中，这三个要素是相辅相成的，缺一不可。（2）学科的知识结构。所谓“知识结构”，指的是知识体系结构，现代自然科学的任何一门学科都是具有自己特殊结构和专门功能的知识体系，任何一门学科的知识体系都是由下述几种知识元素构成：科学事实、科学概念，科学原理、定律、学说、公式，科学方法，科学理论。5．简述科学分化的原因答：（1）物质运动形式和物质层次的无限多样性是导致科学分化的一个客观原因。（2）研究对象的差异性也是科学分化的一个重要原因。（3）研究方法和手段的差异性也会影响科学的分化。（4）科学活动的主体——人的认识能力的局限性，也是促使科学分化的一个原因。6．试述科学分化的地位和作用答：首先，分化是科学发展的一种必然形式其次，分化是人类认识深化和科学进步的重要标志再次，科学分化是科学发展的一种有效途径和方法最后，科学分化为科学的综合打下深厚的基础，促进了科学整体化的过程。科学分化对科学的发展起着重要的推进作用，但单纯的分化是有其局限性的，它把本来存在着内在联系的运动形式认为地分割开来，容易在学科之间设置鸿沟，当科学分化到一定的规模，它的进一步发展就受到很大的限制。7.简析科学整体化的涵义答：科学整体化是一种比分化、综合更高层次的自然科学发展的高级形式。它是以承认各门学科在对象、方法、手段、结构和语言等方面的特殊性为前提，通过概念、原理、研究方法、研究程序以至研究组织结构等，在所有学科之间建立起多方面、多层次、多渠道的总体联系和有机结合，使所有科学知识愈益紧密地构成具有内在联系的科学系统。科学整体化具有两个显著的特征：一是科学体系严密的系统性；二是科学发展的整体性质。8.社会因素对自然科学发展产生哪些影响？答：（1）社会需要是自然科学发展的基本动力。①社会经济的需要，社会经济上的需要，是通过生产实践来解决饿。社会生产实践主要通过下述途径对科学发生作用：A生产实践的需要不断向自然科学提出新的研究课题，推动着自然科学的发展。B生产实践为科学的发展提供了丰富的认识材料，为科学的发展奠定了坚实的基础。C生产实践为科学研究提供了强大的物质手段，为科学的发展提供了必要的位置条件，科学的发展离不开一定的人力、物力、资金等条件，而这些条件归根结底是由生产的发展水平和状况来决定的。②军事需要：军事对自然科学的发展有着重大影响，军事需要能强烈刺激自然科学的发展。③生活需要：生活需要是人类生存和发展的基本需要，在很大程度上影响着自然科学的发展方向。（2）自然科学的发展受到社会政治思想意识的影响。①在一定社会中，统治阶级的政治法律思想，主要是通过科技政策影响自然可科学的发展。②自然科学的研究活动，作为人类认识与改造自然的活动，就必然受到哲学的指导。③伦理道德作为社会意识形态，渗透在人与人之间、人与社会之间的各个方面，自然科学既然是人类社会的一种活动，其发展就必然受到伦理道德的影响，主要是通过社会成员，特别是自然科学研究者的行为而实现。9.试述现代自然科学的发展趋势答：（1）社会化趋势。现代科学社会化趋势的主要表现是：①科学研究工作日益社会化。②现代科学已不仅在微观上应用于生产，而且更重要的是在宏观上沿着多种途径对国家的经济政策、社会发展战略的制定发生重要影响。③科学的发展带来新的技术革命和产业革命，极大地改变着整个社会的面貌。（2）数学化的趋势。所谓数学化趋势，指的是在科学的发展过程中，越来越多的科学部门按照数学理论体系的形成，采用公理化方法来建立自己的严谨的逻辑结构，即所谓公理系统，广泛使用数学语言、数学模型和数学方法作为自己研究的工具。①科学数学化的显著标志是数学向各门学科领域广泛渗透。②科学数学化的另一个显著标志是，电子计算机的产生和广泛使用，使自然科学化进入到“数学实验”和“机器证明”的新阶段。③科学数学化的又一显著标志是数学方法和其他科学方法相互结合，综合地应用于科学研究。（3）整体化的趋势。整体化的趋势指的是自然科学各门学科日益互相渗透、互相影响，联结成为一个统一的，发展的整体，整体化趋势也是自然科学发展的一个总趋势。现代科学的整体化趋势有如下几个主要特点：①科学整体化是按层次推进的规律进行的。②科学整体化是在数学方法的中介和科学的基础上进行的。③科学整体化是在理论应用更密切的结合中进行的。10.简述能源科学答：研究有效地利用能源，探索和开发新能源的学科。能源是人类各种经济活动的原动力，是社会生产力发展的重要标志。迄今为止，人类在认识和利用能源方面有过四次重大的突破：火的发现和利用、蒸汽机的应用、电能的发明和原子核的开发。能源史上的每一次重大的突破，对科学技术和生产的发展都起了巨大的推动作用，使社会生产力飞速发展，现代生产过程中的能耗已成为衡量一个国家技术和经济发展水平的一个重要指标，而能源的短缺已成为影响经济发展的重要问题，所以世界上许多国家正在积极寻找各种方法，以扩大获得能源的途径。除了发展新的能源利用技术，更有效地利用已有的能源外，人们正在大力研究节能技术，积极探索和开发各种新能源，推动了能源科学的迅速发展。11.简述材料科学答：研究材料的内部结构，各种性能及其应用的学科。材料，是人类生活和生产必需的物质基础。材料品种繁多、用途广泛，对工农业生产上已使用的主要材料，可从化学状态、物理性质、物理效应，用途进行分类。材料科学的任务就是运用各门科学知识和手段研究发展新材料，以满足工农业生产、国防、人民生活和科学技术对材料日益增长的需要。其主要研究内容如下几个方面：1材料的形成机理和制造方法；2研究组成结构、缺陷与性能的关系和探索新材料；3材料特性的测试；4材料的应用研究12.简述空间技术答：包括空间技术和空间科学，是一门综合性很强的技术科学。空间技术是从事空间飞行的综合性，空间科学则以研究宇宙空间的物质（包括地球）及其运动为目的。空间科学技术的发展，使人类的活动进入了广阔无垠的宇宙太空，大大促进了自然科学的发展。目前已广泛地应用于军事、科学研究和国民经济等领域，对社会生产产生极大影响。尤其新的航天器的发射将会开辟出新的生产门路，宇宙太空会变成一个大工地，这也预示着一场新的工业革命的到来。13.简述环境科学答：研究人类环境质量及其保护和改善的科学。诞生在20世纪60年代。它研究的领域广阔，不仅包括各种自然因素，也包括一定的社会因素，是以生态学和地球化为主要基础理论，利用化学、生物学、物理、地学、医学、工程学等各个领域的科学知识和技术，对人类活动引起的空气、水、土壤、生物等环境问题进行系统的研究，并逐渐形成许多边缘学科，如环境生物学、环境医学、环境地质学、环境化学、环境生物地球化学、环境物理、环境工程学等。环境科学研究的主要内容有三个方面：1环境质量基础理论的研究；2环境质量控制和治理的研究；3环境监测分析技术研究。14.试述现代综合思想的表现形式答：现代综合思想在自然科学各领域普遍渗透，并且有一定表现形式：（1）综合性作用：将多学科的理论方法和手段综合起来，解决同一研究对象，是现代综合思想突出表现形式。现代自然科学的突破几乎都是综合利用各种理论、方法的成果。（2）综合性理论：在科学和人类认识发展的每一新阶段，都要对新的学科、新的思想和方法进行综合，而且在每一个新的综合阶段，一些科学方法和科学事实能以大大被改造和加工过的形式加入新的理论。20世纪以来，在各个科学领域都出现了这样的综合性理论。（3）综合性研究：研究对象的综合是现代综合思想的主要内容，这种综合性研究的对象是构成两个或N个客体的系统的联系。（4）综合性技术：科学和技术的综合，多专业、多功能的综合是综合性技术的特点。这种综合不仅表现在宏观技术上，而且出现了微观技术上的综合，是现代科学的综合思