自然辩证法学习笔记中科院刘二中老师.docx
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自然辩证法学习笔记中科院刘二中老师
自然辩证法学习笔记-中科院刘二中老师
科院刘二中自然辩证法学习笔记
ChapⅠ绪论
一什么是自然辩证法？
自然辩证法是关于自然界、自然科学发展的普遍规律的科学，是马克思主义自然观和科学技术方法论，由恩格斯首先提出。
二发展过程
恩格斯->列宁->于光远
ChapⅡ自然观
一古代自然观
1.中国古代自然观
i>.五行金，木，水，火，土；
ii>.八卦：
乾，离，兑，震，巽，坎，艮，坤
对应：
天，泽，火，雷，风，水，山，地
iii>.“元气”：
宇宙天地和世界万物都是由“气”构成的。
iv>.“浑天”
v>.“宣夜”
2.赫拉特利特：
认为火为本源。
罗格斯：
“一个人不能走进同一条河流”。
认识到对立物的同一，转化和斗争；
3.毕达哥拉斯：
i>.灵魂转世说；
ii>.数（有理数）即万物；
补充：
毕达哥拉斯发现了勾股定理之后，其一名弟子提出，等腰直角三角形的斜边与直角边之比，不是有理数。
毕达哥拉斯认为该弟子与其哲学观相左，将这名弟子扔进大海杀害。
iii>.和谐说；
4.诡辩学派，世界即“存在”。
存在是永恒的，唯一的，不运动的，不变化的。
代表人物：
芝诺。
二分辨运动场辩追龟辩飞矢辩
5.苏格拉底
i>.目的论
世界之所以如此，是因为“神”有“目的”的安排。
为什么世界如此“和谐”？
是因为神的特殊安排，不可能是随机的。
人无法也不应该研究事物的原因，而应当研究事物的目的，借此领会神的智慧和意志。
补充：
苏格拉底从研究事物的起源开始，由于当时认知手段的局限性，在遇到困难后，转而向有神论妥协。
ii>.辩证法（实际上是辩论法）
双方一问一答，互相诘难，使对方陷入矛盾，承认自身的无知，逐步修正意见，从而导致真理。
——因为过程之痛苦，又被称为“催产术”。
6.柏拉图（师从苏格拉底）
理念说/理念世界著作：
《理想国》
柏拉图：
“人的正确思想是从哪里来的？
”“为什么人的观念和世界事物一致？
”
i>.存在一个纯粹的理念世界，无任何物质，只有精神；
ii>.感觉世界的事物，是理念世界的摹本或映像；
iii>.物质世界后于理念世界，从“善”出发，以理念世界为蓝图，将“混沌（chaos）的泥土”塑造成感觉世界的事物；
iv>.认知即回忆。
人从出生到懂事，是一个回忆理念世界的过程。
7.德谟克里特
原子论，古希腊最接近现代科学的论断。
一切事物均是由原子和虚空组成的，原子位于虚空之中。
原子是运动的，其大小和形状不变。
各种原子组成了世界。
补充：
现代的原子和分子理论由道尔顿阐述
8.亚里士多德（师从柏拉图，亚历山大皇帝的老师，代表希腊文明的顶点）
著作：
《形而上学》
i>.逻辑学的贡献：
矛盾律，一个命题可以是真命题或假命题，但不可能即真又假；
排中律，任何正确的思维都有明确性，相互矛盾的判断不能同时为真。
同一律，在同一思维过程中，在什么意义上使用该概念，自始至终在这个唯一确定的意义上使用这个概念。
防止“偷换概念”。
内涵/外延/三段论；
并非用单一哲学来解释世界。
亚里士多德是严密逻辑学的开创者，也是辩证思维的先驱。
对比古代中国由于缺少严密的逻辑学，因此数学较落后。
ii>.亚里士多德反对“理念说”，因为“理念说”难以解释变化的事物，该点与其老师柏拉图的观点相左。
亚里士多德：
“吾爱吾师，吾更爱真理。
”
iii>.实体论：
所有哲学观念均有其实体；
iv>.四因说：
形式因，质料因，动力因和目的因；
v>.宇宙观——地心说宇宙体系，“以太”概念的提出；
vi>.生物阶梯论，分为三类：
动物，植物和人；
二中世纪神学自然观
1.教父哲学
提出者：
古罗马圣奥古斯丁，补充：
著作有《天空之城》《上帝之城》
最早阐述了基督教的三位一体思想
i>.创世说：
耶和华创造世界，见《旧约.创世纪》；
ii>.原罪说：
亚当和夏娃由于在伊甸园偷食禁果，因此人出生就带有“原罪”（sin）；
iii>.救赎说：
追随救世主，信奉上帝，忍受上帝，来世可以得救；
iv>.来世赏罚说：
行善上天堂，作恶下地狱；
v>.天启说：
一切同信仰抵触的都是无用的，一切信仰和真知，都是天启的结果；
2.经院哲学
托马斯.阿奎那，上帝存在的五大论证：
i>.不动之推动者；
ii>.最终因；
iii>.自身必然性；
iv>.真实性等级：
事物都是真实的，但真实的等级不一样；
（上帝的真实性最高）
v>.目的因；
这五大论证，最终指向上帝的存在。
三机械唯物论的自然观
背景：
力学和机械技术的发展；
伽利略发现摆的等时性。
牛顿发现微积分，万有引力，三大定律，《自然哲学的数学原理》（PhilosophiesNaturalsPrincipiaMathemetica），1687
机械唯物论：
否认一切偶然性，认为一切都是必然的。
形而上学的研究方法：
暂时分解，简化。
如科学问题的局部线性化，对于自然科学研究有重大的意义。
但是，形而上学的方法不能作为自然观，只能用于简化的方法，毕竟不准确比没有强。
恩格斯认为，即存在必然性，又要承认偶然性。
四辩证唯物主义的自然观
第一次产业革命之后，出现了自然科学的三大突破：
1.德国的康德、拉普拉斯，
《宇宙系统论》——从“星云”到“星系”的演进；
拉普拉斯（法国数学家，天文学家，法国科学院院士）在积分变换、矩阵和概率论方面的贡献，天体力学主要奠基人，天体演化学的创立者，应用数学的先驱
2.维勒，合成尿素，从无机物合成了有机物，打破了“有机物来自生命体”的论点；
3.地质学的突破，掌握了地球形成的规律，“上帝”从自然观中退位；
三大发现：
1.动物和植物统一于细胞；
2.不同能量之间的转化；
3.达尔文的生物进化论，使得“上帝”从生物学范围中退位
恩格斯：
一切僵硬的东西融化了，一切固定的东西消散了，一切被当作永久存在的特殊的东西变成了转瞬即逝的东西，整个自然界被证明是指永恒的流动和循环中运动的。
破解芝诺悖论
一追龟辩
追龟辩的论点：
飞毛腿（阿喀琉斯）永远追不上乌龟。
假设阿喀琉斯每秒钟跑10米，乌龟每秒钟爬行1米，二者的初始位置为A0和B0,相距100米，开始时间的t=0。
当阿喀琉斯跑到B0位置的时候花了10秒钟，此时乌龟又前进了10米；阿喀琉斯追上这10米的时候，乌龟又前进了1米……如此循环，看起来，似乎是阿喀琉斯和乌龟的距离不断缩小，但就是追不上乌龟。
这就是有名的芝诺悖论中的“追龟辩”。
“追龟辩”的逻辑漏洞在于，它的假定是，无限个数相加必然是无穷大。
事实上，学过无穷递缩等比数列求和的同学，都能够看穿这背后的本质。
现假设，阿喀琉斯的速度为va，乌龟速度为vb，二者距离为s。
由小学数学知识可得，阿喀琉斯追上乌龟所需的总时间
而“追龟辩”描述的追击过程是这样的：
阿喀琉斯跑到乌龟的位置的时候，耗费的时间是
在t0时间里，乌龟前进的距离s1=vb·t0。
阿喀琉斯追上这一段距离需要的时间为
同理可知，在t1时间里，乌龟前进的距离s2=vb·t1。
阿喀琉斯追上这一段距离需要的时间为
这样，阿喀琉斯追击乌龟总共所需的时间，是这样一个等比数列的和：
将
记为λ，式（5）简化为
根据无穷递缩等比数列求和公式得，
显然，式（7）和式
（1）得出的结果相等。
“追龟辩”的迷惑性，从数学上而言，是缺乏适当的数学工具（几何级数、无穷小量的相关知识），从哲学上而言，是犯了孤立地看问题的错误，缺乏辩证法的方法论。
在学习了微积分知识之后，“追龟辩”就不再具有迷惑性了。
二飞矢辩
“飞矢辩”的论点是，飞行中的箭，在每一时刻都有其确定的位置，因此，飞行中的箭，在每一个时刻其实都是静止不动的。
破解“飞矢辩”需要具备一定的微分学知识。
现设箭的位移为S，从发射算起的时间为t，速度为V。
我们研究飞矢从时间t到t0的这段飞行过程，由物理学知识可以得到，这一段时间的平均速度
记Δt=t-t0，Δs=s-s0，式（8）变为
当Δt无限趋近于0的时候，得到的就是瞬时速度：
由微分学的知识可得，瞬时速度V为位移量S对世界t的导数。
除非箭真的一直不动，否则V是不会为0的。
推导到这里，我们已经破解了“飞矢辩”：
箭的瞬时位置为S是可以确定的，而V不为0，也就是瞬间速度并不为0。
“飞矢辩”的关键所在，是芝诺偷换了一个概念：
“瞬时”的位移是一个无穷小量，“瞬时”这个时间段也是一个无穷小量。
芝诺认为，两个无穷小量的差就是无穷小，这点是“飞矢辩”的逻辑错误。
“飞矢辩”的迷惑性，从数学上而言是缺乏研究无穷小量的工具，从哲学上来说，是犯了静止地看问题的错误。
ChapⅢ科学研究方法论
一研究实验方法
1.观察
i>.什么是观察？
获取研究对象自然信息的过程。
广义的观察：
除了用眼等各种感官，还包括借助各种仪器等。
ii>.观察的过程
阶段1：
感官接受事物的信息；
阶段2：
大脑处理判断信息；看见了什么？
是经过判断后的。
iii>.观察具有客观性；
iv>.观察的易谬性；
a.表现；（视错觉）
b.易谬性产生的原因——在观察的三个阶段中：
Phase1,在信息的产生，传播，接受过程中出错；
Phase2,感觉器官的误判，局限性，错觉；
Phase3,习惯性印象，粗略错误的认知，或理论的误导；
v>.人为演示的剖析
a.眼见未必为实——错觉，障眼法
b.事实的验证，不等于“解释”的正确
——未知的理论，科学理论暂时不能解释的方法。
c.表演包含了专业技术——忽视专业技术，难以识破专业的表演技术；
d.表演不成功的“托词”——最终的借口；
vi>.“气功”“特异功能”的剖析
a.来历：
孙思邈的《千金药方》
“气功”一词，是解放后出现的，文革结束后“科学的春天”，泥沙俱下。
国家领导人批示：
不提倡，不批判——导致“气功”泛滥。
b.气功的效能：
中医科学院，张洪林的双盲对比试验证伪。
证明是心理暗示，安慰剂效应。
2.实验——又是一种观察
i>.什么是实验？
在控制和干预事物的情况下，获取信息。
文艺复兴后，人类逐渐掌握了科学的实验方法。
ii>.实验的特点：
a.析因实验；
b.探索型实验；——创造新的条件
c.测量型实验；——依靠仪器的，更好的观察，更精密
d.优选实验；——用较少的实验代价获取最精确的结果，正交设计使得各因素无关
e.模拟实验
3.观察实验的重要意义——观察实验是科学理论的突破口
i>.突破口——引入新条件；
ii>.科学精神，实事求是，依据第一手的材料，要保证实验数据的真实性，要保证实验是可重复的。
“在科学探索之外，还有其他的动力”
实验要“公开，公平，公正”。
——接受质疑和检验，观察易谬性
4.观察实验中的机遇问题
i>.偶然发现的机遇；
ii>.捕捉机遇非常重要，有一定的难度；
iii>.捕捉机遇对科研人员的要求
以高歌发明沙丘驻窝火焰稳定器为例。
a.留心意外之事；
b.抓住意外之事的规律；
c.不要遗漏有价值的机遇；
d.机遇总是偏爱有准备的头脑；
二归纳和演绎
1.归纳和演绎的定义；
i>.归纳
ii>.演绎
2.亚里士多德的归纳演绎方法
i>.归纳和归纳法
a.归纳过程是找原因的过程
b.简单枚举法：
A1具有性质P；
A2具有性质P；
A3具有性质P；
……………………
——————————————————
所有的A均具有性质P。
c.直观归纳法：
依靠洞察力，在感觉经验资料中看到本质
ii>.演绎和演绎法
a.演绎，依靠解释性原理；
b.演绎法：
三段论
大前提所有的M是P
小前提所有的S是M←M是中项，中项必须周延
结论所有的S是P
三段论的关键是在大前提和小前提中，寻找一个中项。
3.亚里士多德对“前提”的科学解释中，对前提的要求：
i>.前提必须为真——必须由各种事实归纳出的真命题；
ii>.前提是无法证明的——如几何公理；
举例：
欧几里德几何学的三大公理和五大公设
iii>.前提必须比结论更为人所知；
iv>.前提必须是结论的原因。
4.归纳法的扩展：
i>.穆勒五法：
求同法，差异法，求同差异法，共变法和剩余法；
ii>.作图法；
iii>.相关性分析；
三分析与综合
1.背景
伽利略逝世，牛顿诞生，拉瓦锡、胡克和哈雷对自然科学的贡献；
2.牛顿的分析方法
在实验和观察的基础上，用归纳法进行论证，从结果到原因，从特殊原因到普遍原因，从普遍原因到最一般的原因
3.牛顿的综合方法
假定原因已经找到，并将它们列为原理，再由这些原理解释发生的现象，并用观察和实验，证明这些解释的正确性。
4.牛顿分析综合方法的特点
i>.从对少数对象深入研究入手，然后在推而广之，“解剖麻雀”；
ii>.通过观察实验来决定观察结果的取舍，大大提高科研效率；
5.牛顿分析综合方法对原因的要求
——所有牛顿时代的“自然科学家”，都认为自己是“哲学家”。
“除了那些真实的，已经能解释现象的原因之外，不需要更多原因；自然界不做无用之事，因为自然界喜欢简单化，不爱用什么多余的来夸耀自己；对于自然界同一类结果，尽可能归于同一类原因。
”
四公理化方法
1.从欧几里德到牛顿
毕达哥拉斯的数学体系；
托勒密的“地心说”体系；
古希腊文化学术成就，在中世纪前传播到了阿拉伯，因此避免了轶失
2.自然科学公理化的条件
i>.严格明确的基本概念；
具有极高的概括性，而且是必不可少的；
ii>.严格一致的公理和法则；
作用力/反作用力，加速度，矢量合成/分解；……
iii>.相应的数学工具；
3.公理化系统的优越性
i>.形式简明，逻辑性强；
ii>.数值严格，运算方便；
iii>.普遍性高；
iv>.可靠性高；
ChapⅣ创造性原理
一历史的回顾
从30年代起，考证“牛顿发现万有引力”等，苏美军备竞赛等
二创造及相关研究
1.创造——什么叫“创造”
创造就是产生新颖而且有特殊效果的活动。
2.创造性思维
人们从事创造时，头脑中的思维活动。
3.创造的过程
i>.发现事实阶段。
发现什么事实？
a.问题；
b.解决问题的优势，所需要的资源；
c.是否适合创新解决这个问题
——寻找合适，能够解决的问题，以及有关的材料
ii>.发现思想阶段findthought
iii>.发现解决方案阶段
——很多“发明”都停留在第二阶段，没有进化到现在的阶段。
4.创造度，衡量创造的标准
某种创造性思维富含创造性的程度
i>.思维/创造的新颖性和独特性；
ii>.要解决的问题，应当具有一定的未知性、独特性和不确定性；
iii>.涉及的问题的难度——提出后在多久时间内未解决；
iv>.解决方案提出的效果——最为重要；
三创新能力的相关因素
1.创新能力与智力；
i>.认知能力；
ii>.记忆力——人脑保存和检索已有知识的能力；
iii>.发散思维——思路向多方向发展
特征：
丰富性，灵活性，新颖性和惊喜性
iv>.联想，想象与形象思维；
v>.收敛思维，大大提高了形成方案的效率；
vi>.评价能力，做出评价决策的能力。
随着年龄增长而增加；
vii>.智商，19世纪中后期出现的概念。
同创造力关系正相关，相关系数约0.3；
2.创新能力与个性；
i>.强烈的好奇心和求知欲；
ii>.独立性与自主精神；
iii>.批评与怀疑精神；
iv>.富于冒险精神；
v>.决心/毅力/责任感；
vi>.兴趣广泛，知识面宽，富于幽默感——幽默与创造性的关系
（不能仅限于一个方面优秀，而需要多方面的杰出）
以下是不利于创造的个性：
viii>.从众性，自觉或不自觉与大多数他人保持一致的性格；
从众性是可测验的，是人类的天性，是人类群体生活的必要因素。
从众性对创造是有阻碍的，创造时需要对从众性进行适当的调节；
ix>.偏执：
指性格的片面和狭隘，判断问题过于片面和极端，没有辨证地，实事求是地看待问题；
x>.刻板：
主要表现为对新变化的抵抗，或对新事物的反感；
xi>.自私：
总是极端为自己打算；
创新需要对个性进行自我调节，发挥个性中有利一面的优势，规避个性中不利的一面对创新造成的负面影响。
4.创新能力与年龄、性别；
i>.年龄，人有智力顶峰和体力顶峰的自然规律；
ii>.性别，男女心理是有区别的；
ChapⅤ技术创新方法
一技术创新的基本过程
1.典型过程：
——技术创新过程的线性模型
i>.发现目标
ii>.确定任务
iii>.寻找方法
iv>.实验
v>.确定设计
vi>.申请专利
vii>.实施和投产
viii>.开拓市场
例子：
自来水笔的发明
2.复变过程
i>.步骤次序可能有变化；
ii>.各步骤可能反复并行；
3.技术创新与一般技术过程的区别
i>.技术创新的不确定性，难以确定规划；
ii>.发明创造的突出标志：
专利权的获得；
iii>.新技术需要比旧技术优越，才能称为成功；
二技术创新的目标
1.需求是发明之母
i>.需求比兴趣更重要；
ii>.大多数的需求来自于市场；
iii>.需求的可实现性，需求与可能的统一；
iv>.实现需求的代价和该需求的相称；
2.来源之一：
幻想与愿望
i>.幻想成真，例：
莱特兄弟发明飞机；
ii>.不切实的愿望，例：
拍立得照相机；
3.来源之二：
解决问题
i>.搜罗问题——推拉门槽滑带；
ii>.懒惰带来问题——锅炉自动控制；
iii>.“娇气”的启示——船尾外挂马达；
4.来源之三：
消除缺点
i>.抓住对手的毛病——碳精话筒；
ii>.愤怒是发明之母——密纹唱片；
iii>.体会顾客心理——密封卫生毛巾；
iv>.挑剔产品细节——胶靴透气孔；
v>.吝啬节约——海绵乒乓球拍；
三创新构思的技巧
1.创新任务的表述与思路
2.观察，分析与联想——将观察到的问题存在大脑中。
不要忽略意外的机会。
例：
近视手术的发明
3.活用科学技术原理
i>.掌握技术原理；
ii>.关注最新前沿技术发展；
iii>.综合利用多重原理；
4.组合法——（一般只有少数能够最后成功）
i>.元件组合；——滤波器
ii>.功能组合；——照相手机
iii>.材料组合；——材料组合
iv>.方法组合；——“鸡尾酒”治疗爱滋病
v>.概念组合；——某些玩具
组合法的关键：
1+1>2的效果。
5.变化法：
长短，粗细，大小，材料……
变功能，变方法……
6.转换观察问题的角度
i>.改变用途：
治病药->耗子药；
ii>.逆向思考；
iii>.移情及换位思考；
7.转用法：
将A领域中的技术，用在B领域中；
8.类比法（仿生法），最著名例子：
尼龙粘扣，对“苍耳子”的仿生
四灵感及其捕捉方法
1.定义：
发散思维中，自由联想产生出来的，具有特殊价值的想法；
2.特点：
处于头脑的边缘状态而不容易产生，或与大量其他种种可能混杂在一起，没有什么明显特征可以使它被优先考虑到。
它正是我们在发明创造（或其他活动中），极力追求的思想和概念。
3.浮现的几率：
床上：
38%
阅览室：
17%
步行：
21%
乘车：
17%
4.灵感捕捉的方法
i>.创造灵感产生的环境——有张有驰
ii>.有灵感，要及时记录下来
五创新中的“头脑风暴”法
1.定义
一个小组汇集其成员，自动贡献的全部思想，以便寻找某一问题的解决办法的开会技巧（韦伯斯特国际词典）
2.四条规则
i>.禁止批评——消极批判必须留在最后；
ii>.欢迎“畅所欲言”——主意越怪越好；
iii>.要求数量——数量越大，出现有用主意可能性越大；
iv>.寻求综合和改进；
3.会前准备
主持人（召集人）起关键作用
确定主题，确定参加人，通知，备忘录，准备时间
4.会议进行，需要主持人、记录人
5.会后的分析/筛选/实验
6.行之有效的原因
i>.思想、主意的出现，主要依赖于联想及其链式反应；
ii>.竞争的气氛促使灵感的出现；
iii>.轻松幽默的气氛；
六创新构思评判的参考原则
1.尊重科技原理，例：
永动机的不可能性；
2.实际可行性，例：
特斯拉无线传输电能；
3.市场接受的程度决定成败；
4.相对最优原则，例：
高铁和磁悬浮的优劣；
5.机理简单原则，例：
检测肥皂盒是否空盒；
6.构思独特原则
7.防止轻率推断
七文献资料与互联网的利用
1.文献资料的重要性
i>.防止“重新发明轮子”；
ii>.便于站在前人肩膀上，更高的起点；
2.利用好各种资料
3.专利文献
i>.及时性；
ii>.详尽性；
iii>.新颖性；
4.互联网的利用
互联网的出现，使得查询学术，专利文献极其便利。
优先级：
中文>美国>欧洲和日本
八创新与研制
1.创新研制的必要性——实践是检验真理的唯一标准；
2.创新研制的过程
i>.基本机理的验证，低成本原型；
ii>.初步设计和优化实验；
iii>.制出样品与评价；
iv>.解决生产工艺问题；
3.创新研制的策略（以莱特兄弟研制飞机为例）
i>.量力而行，精打细算；
ii>.掌握方案设计与实验的平衡；
iii>.合理地安排研制步骤；
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