自然辯證法相關論文

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自然辯證法論文

摘要：科學的自然辯證法，包括辯證唯物主義的自然觀，科學技術方法論及科學技術觀，對於科學發現具有十分重要的意義。本文擬以美國19世紀偉大的物理學家約瑟夫·亨利在電磁學上的科學發現爲例，透過簡要介紹了其自然哲學的來源、主要思想及其產生的影響，來探討自然觀，科學觀以及方法論對科學發現的重要意義和作用。

關鍵詞：約瑟夫·亨利 電磁學發現 自然觀 科學技術方法論 科學觀

自然辯證法是關於自然界和自然科學發展的普遍規律的科學。它是馬克思主義的自然觀和科學觀，又是認識自然和改造自然的方法論。其主要研究的對象包括自然界的辯證法、科學技術研究的辯證法和科學技術發展的辯證法，即辯證唯物主義的自然觀、科學技術方法論和技術觀。而這些正是我們觀察問題，解決問題，樹立正確的世界觀所必不可少的。爲了證明這一觀點，本文以美國19世紀偉大的物理學家約瑟夫·亨利在電磁學上的科學發現爲例，透過分析其在科學研究過程中所採用的自然觀，科學觀及方法論分析自然辯證法對科學發現產生的重大影響。

一、約瑟夫·亨利生平及其偉大發現

約瑟夫·亨利(JosephHenry,1797～1878)是美國19世紀傑出的實驗物理學家和卓越的科學領導人，終生獻身於科學事業,歷時長達半個多世紀。在大部分我們所學的科學技術史中，亨利幾乎是名不見經傳的，我們看到永垂青史的是法拉第發現了電磁感應，麥克斯韋預言並證實了電磁波，亨利在電磁學的成就似乎並不爲人所知。而實際上亨利最早發現了電流的自感現象,和法拉第差不多同時發現了電磁感應現象,最早實現了無線電波的傳播，甚至幫助貝爾發明了電話。他的一生髮明瞭許多東西，電磁鐵、電動機、模型電磁電報機等等,可他從來未拿去申請專利,總是無償地奉獻給社會。電磁振盪週期公式 中L的單位爲亨利，就是爲了紀念這位偉大的物理學家。

瞭解一個人的成長經歷對於我們認識他的科學觀的形成大有助益，而約瑟夫·亨利的成長經歷對於他日後所做出的重要科學發現是不無關係的。亨利十歲就輟學在一家鄉村小店當學徒.他上午上班,下午去學校學習，從小就養成了良好的自學、鑽研的習慣。14歲那年父親去世,亨利回到母親身邊,在一位製表的工匠那裏學習手藝.有一次亨利借得一本1808年出版的《格里戈利關於實驗科學、天文學和化學講演集》.這本書內容豐富,富有啓發性,深深地吸引了亨利。從此,亨利決心獻身於自然科學。他17歲在奧爾貝尼學院上夜校,只用了7個月就取得鄉村小學教師資格。此後他白天教書,晚上做研究，後來在奧爾貝尼學院任職,經常利用實驗空閒時間做電學實驗。1832年,亨利應聘任新澤西學院(現在普林斯頓大學)自然哲學教授,1846年經國會推選任華盛頓史密鬆博物館館長,1867年當選爲美國國家科學院第一任院長。這期間亨利對電磁學的發展做出了重大的貢獻。

亨利在物理方面的主要成就是對電磁學的獨創性研究。亨利對電磁鐵非常感興趣，開始研究電磁現象。他在研究中發現若要提高電磁鐵的吸引力，就必須提高單位長度上的匝數，因此需要解決導線的絕緣問題，而絲綢具有良好的絕緣性，亨利將綢條纏在導線外製作的電磁鐵可以吸起一噸的重物。之後，亨利對繞有相同長度導線的各種電磁鐵的提舉力做比較實驗。他意外地發現,通有電流的線圈在斷路的時候有電火花產生，亨利對這種現象又進行了研究並於1832年他發表了《在長螺旋線中的電自感》一文,宣佈發現了電的自感現象。1830年8月,亨利在電磁鐵兩極中間放置一根繞有導線的條形軟鐵棒,然後把條形鐵棒上的導線接到檢流計上,形成閉合迴路。他觀察到,當電磁鐵的導線接通的時候,檢流計指針向一方偏轉後回到零；當導線斷開的時候,指針向另一方偏轉後回到零。這就是亨利發現的電磁感應現象，這比法拉第的發現幾乎早一年。在改進電磁鐵時，他想到透過電流的通斷，使磁性時有時無，如果事先做出一些約定，就可以利用電磁鐵，把一些資訊傳遞送出去，實際上這就是電報的雛形。1831年在1.6 km的距離上，建起併成功地操作了他自己設計的電報裝置。1842年,亨利在實驗室裏安裝了一個火花隙裝置,在30多英尺處讓一個線圈來接受能量,線圈和檢流計相接,形成迴路。當火花隙裝置的電火花閃過的時候,與線圈相接的檢流計指針就發生偏轉。這個實驗的成功實現上無線電波的傳播.亨利的實驗雖然比赫茲的實驗早了40多年,但是當時的人們包括亨利自己在內,還認識不到這個實驗的重要性。

除了自己的卓越發明外，亨利作爲著名的物理學家還幫助了許多人，當發明家莫爾斯在研製電報時，瞭解到亨利的工作登門討教時，亨利把自己的經驗和體會原原本本向莫爾斯做了介紹，莫爾斯拜亨利爲師，努力學習電磁學知識，最終發明了電報機。貝爾發明電話機也與亨利大有淵源，當時他的想法遭到了很多人的嘲笑，當他找到亨利尋求幫助的時候，亨利對他說“年輕人，您有了一項了不起的發明理想，幹吧！” 貝爾猶豫地說：“先生，在電學上我還是門外漢!”大科學家堅定地鼓勵貝爾：“掌握它!”發明電話的幾年後，貝爾曾說：“如果當初沒有遇上約瑟夫·亨利，我也許發明不了電話。”

二、亨利的自然觀對其影響

所謂自然觀，是指人們關於自然界以及人與自然關係的總看法，是世界觀的重要組成部分。而辯證唯物主義自然觀是馬克思主義關於自然界的本質以及發展規律的根本觀點和理論做出的辯證回答和說明，認爲自然界物質是客觀存在，並且處於不斷的運動中。而亨利的自然觀並不完全是辯證的，這與他生活的年代以及個人的宗教信仰有關。

亨利是是一名虔誠的宗教徒，基督教所宣揚的上帝創造萬物的神創說和克己爲人的道德觀影響着他的整個一生。作爲宗教徒，亨利對上帝的存在堅信不疑。他認爲，物質的基本屬性是“惰”性，即在沒有外力作用的情況下，它的狀態不發生變化。物質世界之所以千變萬化，是因爲有一種超自然的力量在起作用。這種超自然的力量，在亨利看來就是“神”的力量。在亨利五十多年的科學生涯中，他的這一信念似乎始終未曾改變。

對於物質世界的運動，他認爲包括生命體的運動都遵循着一定的規律，不遵循規律的運動是不可想象的。上帝不僅創造了自然界、創造了人類，還創造了自然界的運動規律，並按照這種規律來指揮萬物的運動。他指出：“這個上帝是不可變化的，條件相同，他的活動總是遵循同一規律。一千年前發生的事情，一千年後將重複發生，只要存在的條件是相同的。”亨利同時又認爲上帝創造的這種規律可以透過人類的科學活動來認識它，探索這種規律是上帝賦予人類的天職。上帝創造了人類並賜予人類以智慧，探索自然規律就是這種智慧的某種應用。亨利的世界觀從根本上說是屬於宗教唯心主義，但在具體的科學研究活動中，他的唯物主義思想卻隨處可見，辯證的觀點也表現得極爲充分。亨利認爲“科學不在於認識事實，而在於認識規律。它主要與變化有關，是運動的而不是靜止的。”

可見，亨利心目中的上帝並不是普通人所祈求的上帝，而是安排自然秩序的上帝，這種有神論採取了“泛神論”的形式，它把自然和神相提並論，上帝成了自然規律的代名詞。很顯然，在亨利的哲自然觀裏包涵着對自然界和諧統一的崇拜，儘管他認爲這種奇妙的規律是“神”的安排，但並不影像他探索大自然的運動規律揭示“上帝”對這種規律的安排，這種動力也造就了他一生奉獻於科學事業的獻身精神。這與辯證唯物主義自然觀對於自然界是客觀存在並遵循一定規律，並且人類是可以認知的不謀而合，這樣的'自然觀也使他沒有畏懼自然界如此衆多的不可解釋的謎團，沒有害怕對“上帝權威”的侵犯，成爲他探索科學規律的強大動力。

三 、亨利的科學方法論對其科學發現的影響

科學技術方法論是人們對科學技術研究中所運用的認識和實踐方法的哲學概括，是關於自然科學研究和工程技術研究一般方法的性質、特點、地位、作用及內在聯繫和變化發展理論體系。辯證唯物主義的科學技術方法論是馬克思關於人類認識自然和改造自然的一般方法的理論體系，主要研究內容包括科學技術研究中的科學問題與科學事實、科學抽象和科學思維、科學假說和科學理論有關的方法論問題。科學技術研究是不斷提出問題和解決問題的探索過程，其研究過程必須按照一定的程序完成各項工作。大體包括以下幾個環節①選題。在這個環節，發現和確認問題的方法起着重要作用。②獲取科學事實。這個環節的主要工作是收集事實材料，基本方法是科學觀察和科學實驗。③進行思維加工，這個環節的主要任務是，給予已有的科學事實，運用科學思維方法進行科學抽象，形成科學假說。④驗證。這個環節主要是對已形成的假說進行實踐檢驗。⑤建立理論體系。

亨利進行科研選題是集中在物理學特別是電磁學上，一方面是因爲自己本身的興趣，另一方面電磁學所產生的不可思議的現象也深深吸引着他。對哲學影響最大的是電磁學的成功所造成的印象，電磁學現象最後歸結爲數學的定律，使人們產生一種壓倒一切的感覺，覺得人類解釋自然與控制自然力的力量不斷增加。

亨利16世紀以前，科學研究的經驗方法主要是對自然過程的觀察。英國的吉爾伯特(William Gilbert)首倡以實驗的方法來探索大自然，意大利的科學家伽利略(Galilev Galilei)則爲實驗科學奠定了基礎。亨利一方面對以神學爲中心的哲學進行的徹底批判，另一方面，他對以實驗爲基礎的科學歸納法很感興趣，亨利的幾乎所有科學成就都是建立在觀察和實驗的基礎之上，但他似乎對實驗更感興趣。認爲實驗可以選擇時間和地點，可以經常重複對於觀察每一個細節所必需的現象，還可以對實驗過程進行人爲的控制和干預，使自然過程簡化、純化，以便進行觀察。科學實驗還可以使我們觀察到自然界不能自發發生的物質過程和一些無法進行直接觀察的自然現象。亨利不僅認爲實驗是科學研究的最有效的方法之一，還把實驗看作是進行科學教育的最強有力的手段。他覺得對眼睛刺激產生的印象是最深刻的，用實驗來演示電和磁的特性以及它們之間的相互作用一定能使學生對電和磁獲得更加明確、更加形象的認識。

在探索大自然運動規律的過程中，亨利崇尚歸納法。歸納法是根據某一類事物中許多個別事物都具有某種屬性，從而推演出這類事物都具有這種屬性的一般結論的推理方法，它是獲得科學發現的重要手段。在科學史上，許多重要的自然科學定律都是透過歸納法獲得的，亨利的絕大多數研究成果也都得益於歸納法。亨利對歸納的過程是這樣描述的：在觀察和實驗的基礎上“進行一系列猜測，亦即採用關於所研究的特殊對象的原因和規律的假說，然後從這個假說推匯出邏輯的結果，再用實驗和觀察來檢驗這些結果。重複這一過程，直到假說被建立。它不僅解釋了原先的現象，而且提出和第一現象相聯繫的一系列有關事實，還依賴於對所談現象進行條理清楚的、合乎自然法則的類比。由於任何個別事物都不能完全地包括在一般之中，因而由歸納法得出的結論常帶有很大的或然性。對這一點，亨利十分清楚，所以他特別強調對由一般結論，即假說推匯出的邏輯結果，亦即推論，要用觀察和實驗來進行檢驗。檢驗的結果不但增加了對一般結論可靠性的認識，同時也有可能獲得新的正確命題。所以，他曾說“推論的方法是所有科學進步的基礎”。從亨利上面的論述中，我們可以看出，他在應用歸納方法時，是以觀察和科學實驗爲其前提的，並強調了假說在科學發現過程中的重要作用。

在科學理論尚未確立以前，人們利用假說來試圖說明隱藏在現象背後的本質和規律，假說再經過觀察和實驗的驗證就上升爲科學理論。在科學史上，關於假說在科學研究中的作用，是牛頓學派和笛卡爾學派爭論的焦點之一。亨利深受牛頓的研究方法影響，崇尚歸納法，但亨利更加明確地認識到假說在科學研究中的積極作用，認爲它是形成科學理論的重要手段之一。最終，亨利透過設計一系列電磁實驗並依據這些現象發明了電動機，電磁電報機，利用歸納法證明了他對電磁現象及原理的猜想及假說，最終形成自己的電磁學理論，爲物理學中電磁學的發展做出傑出的貢獻。

四、亨利的科學技術觀對其影響

科學技術觀是關於科學技術及其發展以及科學技術與社會的關係的總體看法。馬克思和恩格斯運用辯證唯物主義和歷史唯物主義的觀點，對科學技術的歷史和現狀、科技與社會的關係等發麪進行的深刻的辯證分析，成爲自然辯證法的基本內容。主要討論科學技術發展的動力學機制、發展模式和發展趨勢，科學技術的社會功能和社會價值觀以及科學技術與人類價值等。

在18世紀前時代的大發明中，實際生活的需要推動了技術家取得進一步成就，即除了偶然發現所帶來的發明之外，需要常在發明之先。在亨利時代,就已經出現了爲純粹追求知識而進行的科學研究，開始走在了實際應用於發明前面，人們把自然科學分爲“抽象科學”和“實用研究”兩大類，但是很少有人從理論上去考慮兩者之間的關係，因此當時美國的科學發展帶有很大的盲目性。亨利認爲,“抽象研究”和“實用研究”保持協調發展，兩者就會互相促進,形成良性循環。反之，就會阻礙科學技術的進步。當時的美國大多數人爲技術發明和由此帶來的富裕生活所陶醉，以至於認爲技術發明就是科學而常常把發明家稱爲科學家，至於真正的科學法而又不不能直接獲得利潤而遭到鄙視，亨利敏感地覺察到了這一不正常的現象，向科學界指出了潛在的危險。他認爲科學至少有三種明顯的社會功能:(1)科學發現是技術進步的基礎,它爲人們提供了控制自然、改造自然的能力。(2)科學研究能鍛鍊人的思維,提高人的智慧和整個人類的智能水平。“科學不光是滿足人們對物質的要求,它還有助於人們最高智力的發展.”“它增強理解力,訓練想象力,喚起並不斷培養人們對追求的目標——真理——的熱愛.”(3)由於科學的不斷髮展使得社會的生產力不斷提高,從而促進了人類社會的進步。因此他認爲如果沒有適當的科學知識對實用技術工藝的應用，它們一定永遠保持靜止或者進展極其緩慢。亨利在擔任史密森學社社長和科學院院長期間，他大力支援全國的“抽象研究”活動。同時,他也組織了許多不能由分散的個人和一般研究機構勝任的全國性的“實用研究”。亨利強調要加強“抽象研究”所基於的另一原則是“抽象研究”邏輯上在先的原則。只有“抽象研究”取得巨大成就才能導致“實用研究”的持續進展。

綜上所述，亨利曾作爲美國第一代科學領導人，他的科學組織工作爲美國科學事業在20世紀的騰飛奠定了基礎。亨利在科學事業上所取得的成就和他獨特的哲學思想與進步的科學觀不無關係。透過對亨利的哲學思想和科學觀的研究，有助於我們對美國科學技術在20世紀飛速發展的原因有更深層次的認識。同時這些自然科學哲學也利於我們今後在自己的科學實踐中做出成績。

參考文獻：

［1］       張法瑞，劉巍，《自然辯證法概論》，中國農業大學出版社，2005年10月第一版

［2］       上海交通大學科學與科學哲學系編，《自然與科學技術哲學》，上海交通大學出版社，2001年9月第一版

［3］       王巍，《科學哲學問題研究》，清華大學出版社，2004年4月第一版

［4］       解道華 《約瑟夫·亨利的哲學思想與科學觀》自然辯證法通訊 1998年第6期

［5］       楊發文 電學家亨利及其科學觀 中學物理教學參考 2003年第7期

［6］       張法瑞，李東鬆，顏鋒 《自然辯證法教程》，中國農業大學出版社，2002年8月第一版