自然科學學術論文3000字范文

自然科學學術論文3000字范文

　　自然科學被公認為經驗科學，是創新和完善馬克思主義哲學意識論的重要基礎和必要條件。下面是小編為大家精心推薦的自然科學3000字論文，希望能夠對您有所幫助。

　　自然科學3000字論文篇一：《從現代物理學的建立看自然觀對科學研究的影響》

　　摘要：本文以現代物理學的建立與發展過程為出發點，分析了現代物理學的建立對新的自然觀形成的推動作用，并論述了自然觀對科學研究的影響，作者認為，自然觀影響了科研工作者對世界的認識、研究者對自身的認識與科學態度的形成，同時自然觀促進了科學研究的方法和手段的發展。

　　關鍵詞：現代物理學 自然觀 科學研究

　　1 概述

　　自然觀是人們對自然界總的看法和觀點。任何時代的自然觀都是在一定的歷史文化背景下形成的，尤其與當時的自然科學發展水平密切相關。同時，它又對自然科學有著這樣或那樣的影響。

　　在歷史上，最先出現的是神話形態的自然觀;進入階級社會以來，唯物主義自然觀與唯心主義自然觀的對壘日趨明顯，在古代，人們基本上把自然界看作是一個普遍聯系、不斷運動的整體，由此形成樸素的自然觀，近代科學深入自然界的各個細節進行孤立靜止的考察，由此產生形而上學自然觀，現代科學則日益廣泛地揭示了自然界的各種聯系，從各個不同的角度發展著辯證唯物主義自然觀，這一科學的自然觀對整個自然科學和哲學日益發揮著積極的作用。

　　物理學是集思想、方法、實驗于一體的先導學科，在人類正確的自然觀、世界觀、方法論的形成和發展中，起著其它學科無法替代的作用，物理學研究所形成的物質觀、自然觀、時空觀、宇宙觀對科學技術的進步、生產力的發展乃至整個人類文化都產生極其深刻的影響，而現代物理學的建立和發展，則徹底改變了20世紀整個科學的面貌，也由此開始了自然科學發展的新紀元。

　　2 現代物理學的建立對新的自然觀形成的推動作用

　　20世紀以來，以相對論與量子力學的創立為標志的現代物理學研究工作，從理論和實踐兩個方面，對人類認識和社會發展起到了難以估量的作用[1]。物理學理論的發展，把人類對自然界的認識推進到了前所未有的深度和廣度。

　　2.1 相對論的誕生對絕對時空觀的改變 相對論是關于物質運動與時間空間關系的理論，是現代物理學和科學技術的重要理論基礎之一。1905年6月，愛因斯坦以“運動物體的電動力學”為題發表了關于狹義相對論的第一篇杰出論文，提出了狹義相對論的兩條原理――相對性原理和光速不變原理。根據這兩條原理，可以推出許多重要結論。例如，關于時空坐標相互聯系的洛倫茲變換，從而改變了自牛頓以來統治物理學兩百多年的絕對時空觀[2]。

　　相對論的誕生，不僅大大推動了自然科學和技術的發展，而且在哲學世界觀方面具有非常重大的意義，為辯證唯物主義的時空觀提供了堅實的科學依據，廣義相對論的建立，則為人類探索宇宙奧秘提供了有力的理論工具。

　　2.2 量子力學的建立對確定性世界的改變 量子力學的建立是二十世紀初物理學取得的最偉大成就之一。量子力學揭示了微觀物質世界的基本規律，使人們認識到波粒二象性是微觀世界最基本的特征，量子力學的創立，推動了原子物理學的發展，同時對物質結構理論以及化學、生物學的發展也產生了深刻的影響。

　　二十世紀二十年代末開始，愛因斯坦和玻爾之間展開了一場激烈爭論，爭論的焦點是就是量子學的哲學解釋，因為愛因斯坦認為這種解釋明顯陷入唯心主義，而他堅信的是[3]：“有一個離開知覺主體而獨立的外在世界，是一切自然科學的基礎。”

　　然而從1972年到1982年十年的實驗結果，卻都顯示了一個驚人的也是出乎唯物主義哲學家意料之外的結果。“貝爾不等式”這把雙刃劍的確威力強大，但它斬斷的卻不是量子論的光輝，而是反過來擊碎了愛因斯坦所執著信守的那個夢想[4]。世界是由獨立于人的意識之外而存在的客體構成的這種學說，卻原來和量子力學相矛盾，也和為實驗所確立的事實相矛盾[5]。

　　歐洲核子研究中心(CERN)在2011年9月24日公布的一份研究結果顯示，科研人員在讓中微子進行近光速運動時，其到達時間比預計的早了60納秒[6]，如果這個研究被驗證，人類的物理觀將再次被改變，甚至人類存在的模式都將被改變。

　　3 自然觀對科學研究的影響

　　哲學和自然科學發展的歷史表明：哲學每前進一步。都依賴于和伴隨著自然科學的巨大進步;同樣，自然科學的每一步發展，也都凝聚著和滲透著哲學的指導，現代物理學的建立和發展，影響了新自然觀的建立與形成，新的自然觀又作用于科學研究，為自然科學提供了正確的世界觀和方法論的指導，推動科學技術的進步。

　　3.1 自然觀影響了科學家對世界的認識 當今科學所研究的對象，更多的是微觀或者是宇觀的客體，這些客體的性質與規律，已經超越了人類的感官能直接感知的范疇。如果說量子力學主要關注最微小的“基本粒子”，那么愛因斯坦的廣義相對論則關注最大尺度的“宇宙”，一個研究最小，一個研究最大，由于難以獲得顯而易見的證明，所以在這兩個領域的認識論便受研究者的自然觀左右。

　　量子物理的理論具有高度的辯證性質，“非此即彼”的形式邏輯思維已不足以解釋量子物理實驗中眾多的“亦此亦彼”的現象，而一種新的邏輯思維方式可能是現代物理學取得進一步突破的關鍵。量子力學的情況，如果從我們通常的觀念看來，是充滿著矛盾和難以克服的困難，但量子力學卻是以獨特的數學結構卓越而合理地把握了它，要理解這種邏輯結構，唯有依靠辯證邏輯[7]。為了消除用經典語言描述微觀客體行為時與量子力學結論相悖的因果異常，賴辛巴哈試圖建立一種消除形式邏輯排中律的三值邏輯，這種新的邏輯形式揭示了用傳統形式邏輯描述不確定現象時的困難[8]，沿著賴辛巴哈的思路，有人進一步發展出應用抽象代數學中“格演算”工具，用基本聯詞“遇”與“接”來取代“與”和“或”，用以更好地描述量子領域中的“亦此亦彼”現象，并使這種量子邏輯可以用一種廣義的命題演算工具表述[9]，這新的邏輯思維方式，便是受自然觀影響下科研工作者對世界的認識，它成為現代物理學取得進一步突破的關鍵。

　　關于自然觀影響了科學家對世界的認識這個問題，玻爾對此有過非常重要的認識，他說：“由作用量子的存在規定了的客體與測量儀器之間的有限相互作用，引起了最后放棄因果性這一經典概念并激烈地修正我們對于物理實在問題的態度”[10]。由此可見，自然觀影響了科學家對世界的認識，更教會了他們辯證地認識世界。

　　自從辯證唯物主義自然觀出現之后，人類第一次具有了客觀而辯證的思維體系，可以從本質上把握到科學發展的方向與領域，再也不會像前人那樣因為思維和領域的局限性，在科學研究中面對不解問題時就歸咎于神學和宗教。

　　3.2 自然觀影響了研究者對自身的認識 新的自然觀從普遍聯系出發，強調人和自然是相互聯系的相互影響的，現代物理學的發展，完全證實了這一思想。相對論中的相對性原理表明，認識事物的運動與選擇的參照系有關，即與人的主體有關，在量子力學中，海森堡的“測不準”原理也表明，在對微觀世界的認識中，不能把人的因素獨立在微觀世界之外，對于量子論中的觀測問題，尤金.維格納認為：意識無疑在觸動波函數中擔當了一個重要的角色。于是當人們還在為薛定諤那只倒霉的貓而爭論不休的時候，維格納又出來捅了一個更大的馬蜂窩，就是所謂的“維格納的朋友”[4]。

　　所以說，自然觀無時無刻不在影響著研究者對自身的認識，而這種認識，又影響著研究者對待科學研究的態度，放棄因果性，也就使得實驗檢驗成為一句空談，因為當科學實驗與科學理論發生矛盾時，并不能證明科學理論是錯的，因為二者可以不服從因果關系。

　　3.3 自然觀促進了科學研究方法的發展 科學研究的結果跟研究者所采取的方法有很大的關系，科學的發展總是與方法的更新與發展緊密相連，相輔相成的。例如近代物理學的誕生，就得益于伽利略、牛頓等人在研究方法上的大膽創造與革新，他們把觀察、實驗等經驗方法與數學、邏輯等理論方法有機結合起來，甚至還發明新的數學工具――微積分[11]。本世紀初，相對論與量子力學的思想一經形成，就可以在19世紀下半葉新興的數學分支中找到相應的數學工具，如非歐幾何學、張量分析、線性代數等等，這些方法上的成就不僅大大促進了現代物理學的進展，而且具有重大的方法論意義，為以后物理學的發展起了巨大的示范作用。

　　現代物理學的發展歷程清楚地表明：物理學每前進一步，都伴隨著方法上的重大革新和改進，自然觀的改變，仿佛打開了一道方法學上的大門，在科學研究中，科學的理論陳述和與之相應的數學、邏輯和形而上學陳述一起組成了這個整體的知識場，現代物理學的發展已更清楚地表現出了理論與方法之間這種聯動的特征。

　　但隨著現代物理學的進一步發展，數學手段已顯得不夠得力，例如：目前關于大統一理論的研究難以取得有效的突破，不管超弦還是M理論[4]，它們都剛剛起步，還有更長的路要走，究竟是相對論與量子力學兩者自身難以統一，需要建立一種能取代二者的新理論，還是缺乏必要的數學處理方法及研究方法?這是科學家們目前亟需解決的問題。

　　值得注意的是，自弦論以來，人們開始注意到，似乎量子論的結構才是更為基本的，在弦論里，必須首先引進量子論，然后才導出大尺度上的時空結構。人們開始認識到，也許“自小而大”才是根本的解釋宇宙的方法[4]。如今大多數弦論家都認為，量子論在其中扮演了關鍵的角色，量子結構不用被改正，只有更進一步地依賴量子的力量，超弦才會有一個比較光明的未來。

　　3.4 自然觀和科學研究的相互促進 人類從古代開始到現在，經歷了原始神話、宗教“自然觀”、古代樸素自然觀、形而上學自然觀，直到產生了辯證唯物主義自然觀的現在，可以說，自然觀和科學研究是一種相互促進、相互推動的關系。

　　近代以來，隨著實驗科學的興起和數學方法的應用，自然科學從自然哲學中獨立出來，成為探索自然的排頭兵，哲學的研究重心也從本體論轉向認識論，但自然哲學仍然是哲學的一個研究領域。就自然觀而言，由于中世紀宗教神學的熏陶，逐漸形成了有關自然界的有序、統一、服從簡單性原理等觀念，這種自然觀深刻影響了近代自然科學的思維，尤其是當自然科學進入新的領域、遇到新的問題時，科學家都要從這些觀念出發尋求解決的途徑。

　　4 結束語

　　無論是何種自然觀，都是先植根于當時的科學與自然認識的大環境，再從中吸取養分，經過深刻地思考與提煉進而產生的，從這一點說，任何一種自然觀在其剛誕生之時，都是促進當時科學等方面學科的發展的，現代物理學的建立和發展，無疑對當前人類的自然觀產生了深刻的影響，而新的自然觀不僅影響了人類對自身的認識、對世界的認識，也改變了人類從事科學研究的手段和方法，由此開始了自然科學發展的新紀元，21世紀的曙光，交織著人類對未來的希望，已經投射出東方的地平線。

　　參考文獻：

　　[1]魏鳳文.當代物理學進展[M].江西教育出版社.1997.

　　[2]黃祖洽.現代物理學前沿選講[M].科學出版社.2007.

　　[3]許良英，李寶恒等.愛因斯坦文集[M].商務印書館.2009.

　　[4]曹天元.量子物理史話――上帝之骰子嗎?[M].遼寧教育出版社.2011.

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　　[6]劉霞.科技日報[N].2011.

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　　[9]Scientific American[G].1982(2).

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　　[11]萬小龍，殷正坤.當代物理學哲學研究途徑淺析[J].哲學研究.1996(12).

　　自然科學3000字論文篇二：《試談中等師范物理及自然科學教學的有效開展》

　　物理及自然科學教學的有效開展要求教師優化教學設計，使物理及自然科學的教學內容更加有趣和易于理解，從而激發學生的學習信心和興趣，提高物理及自然科學教學的質量和效果。本文從三個方面闡述了在中等師范學校中開展中等師范有效物理及自然科學教學的方式。

　　一、風趣講課，創設輕松的教學氛圍

　　教師是物理及自然科學教學的主導者，教師的一言一語都會受到學生的關注。教師只有提高自身的語言運用能力，采取風趣的講課方式，才能營造出良好的教學氛圍，減少學生上課的緊張感，同時也可以提高教材講解的效率。如在正式開始上課前，教師可以問學生：“同學們，從古至今有三個有名的蘋果，你們知道是哪三個嗎?”大多數學生都搖頭，紛紛說不知道。教師趁機解釋：“第一個蘋果，被夏娃和亞當吃了;第二個蘋果，砸在牛頓頭上了;第三個蘋果，就是蘋果手機啊!我們現在沒有蘋果，但是可以看看牛頓被蘋果砸了之后，為物理及自然科學做了什么貢獻。”教師的講話會讓學生覺得很有趣，同時對物理及自然科學課堂也有了更多的期待。這時，教師就可以講解教材內容了。教師風趣的講課不僅可以創設輕松的教學氛圍，而且可以增加學生對物理及自然科學的喜愛之情，這都有利于物理及自然科學教學的有效開展。

　　二、實驗導入，激發學生的學習好奇心

　　好奇心能夠驅使人們積極思考，通過努力獲得答案，從而得到心理上的滿足。因此，在中等師范物理及自然科學教學中，教師應把握學生的心理特點，通過實驗導入激發學生的好奇心，引導學生努力思考和認真聽課。如教師可以問學生：“同學們，不同物體下降時的速度一樣嗎?它們會同時落到地上嗎?”學生一時難以肯定地回答教師的問題，于是教師就可以做一個實驗，選取幾種不同的物體在同一時間從相同的高度拋下，然后與學生一起觀察實驗結果。當實驗結果與學生的認知發生沖突時，學生一定很想弄清楚原因，這時教師就可以引入教材內容，解決學生的疑問，幫助學生學習和理解教材內容。

　　三、鼓勵學生自己動手，加強對課本知識的理解

　　物理及自然科學教學之所以讓學生覺得很難，主要原因是學生缺乏實踐，難以驗證和深入地理解所學的知識。動手實踐有利于學生鞏固課本知識，也有助于學生在實踐中發現問題、解決問題，從而加深他們對知識的理解。因此，在中等師范的物理及自然科學教學中，教師應當鼓勵學生多自己動手。如在講關于摩擦力的知識時，教師就可以鼓勵學生動手，采用不同的物體做實驗，通過自己的實踐發現摩擦力的大小與什么有關，然后再根據教材內容的講解驗證自己的實驗結果和猜想。親自動手可以讓學生充分參與到教學當中，不僅體現了學生的學習主體地位，而且發揮了學生的主觀能動性。所以，在中等師范物理及自然科學的教學中，教師應多鼓勵學生動手，從而提高學生學習的自信心，強化學生對教材內容的理解和掌握。

　　四、總結

　　中等師范物理及自然科學教學的有效開展，對學生知識的增長和能力的提高都有重要意義。因此，在物理及自然科學教學中，教師應當運用風趣的語言授課，積極導入實驗，鼓勵學生多動手，從而降低教學難度，激發學生的學習主動性，促使教學的有效開展。

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