自然辩证法在土木工程中的应用

自然辩证法在土木工程中的应用

1. 土木工程概述

土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。其中最与人们息息相关的就是土木建筑，也就是狭义上我们所说的房屋建筑等。建筑作为人类生存、发展与社会运转的空间载体，人与自然、社会的需要一直是建筑关注的焦点。自然辨证法作为其灵魂，建筑的设计必然自觉或不自觉地遵循着辩证的思想。自然辩证法是人们认识客观自然界的一种重要理论思维方式，“一个民族想要站在科学的最高峰，就一刻也不能没有理论思维”。土木建筑作为人类生存、发展与社会运转的空间载体，人与自然、社会的需要一直是建筑所关注的焦点，因此土木建筑结构的设计思想一定要遵循自然辩证法。

2. 自然辩证法的内涵

自然辩证法主要研究的内容有两大方面：一是自然观，即对自然界辩证法的研究；二是自然科学观，即对自然科学辩证法的研究。

2.1 自然观概述

这方面要求去不断地概括和运用自然科学的最新成果，发展和更新人们关于自然界辩证发展的总图景和对自然界的总观点，包括物质观、运动观、时空观、信息观、系统观、规律观以及自然发展史和自然界各种运动形态的划分、联系、交错、转化等；要求去进行对辩证法的基本规律和范畴在自然界各种过程中的丰富多样的表现及运用进行深刻探讨，使人们对辩证法规律和范畴的理解不断充实和深化，进一步清晰化、准确化和精细化，并增添新的内容。从而，把辩证唯物主义自然观提高到同自然科学的新发展、新思想相适应的现代水平。

2.2 自然科学观概述

自然辩证法主要从马克思主义认识论、方法论方面研究自然科学认识过程、认识方法和自然科学认识发展的规律。从马克思主义社会历史观进行研究作为社会现象之一的自然科学在社会中发展和发挥作用的规律。

自然辩证法不但把科学看作是一种独立的社会现象，探讨其在一定社会中发展和发挥作用的规律，而且也把与科学紧密相关的技术作为一种独立的社会现象来研究。自然辩证法是关于技术论的研究，从总体上探讨技术的性质和特点、技术发展的条件和规律以及技术和其他各种社会现象的关系等。这一研究和自然科学论的研究共同为科学技术政策的制定、科学技术发展的规划、科学技术工作的领导和管理提供理论基础。

2.3 自然辩证法与其他学科

自然辩证法作为自然哲学、科学哲学、技术哲学、科学技术与社会研究，不仅具有哲学属性，而且具有交叉学科的性质。

首先，在哲学研究概括的自然、社会和思维这三大领域的知识中，自然辩证法是其中的一大领域。马克思和恩格斯在创立科学的世界观时就认为整个世界的历史可以划分为自然史和人类史，对这两方面的历史的哲学概括即构成了马克思主义哲学中的两门学科即自然辩证法和历史唯物主义。

其次，当代自然辩证法除了以自然为研究对象，还以科学、技术、科学技术与社会的关系为研究对象，所要揭示的是人类认识和改造自然中的一般规律以及科学技术发展中的一般规律，而不是自然界中个别的过程，人类认识和改造自然个别领域或者科学技术个别学科的特殊规律。这个一般规律也正是哲学研究区别于科学技术研究的特殊之处。自然辩证法一方面是辩证唯物主义的普遍原理在自然界中的具体表现和科学技术领域的具体应用，另一方面又是对科学技术及其发展的哲学概括。

3. 土木工中的自然辩证法

一切事物都处于永恒的产生和消灭中，建筑也一样存在“生老病死”的生命周期，对于建筑物，尤其是大江大河上建造的桥梁，应经历规划设计、施工建造、运行监测、病害老化、除险加固、退役报废等过程。

一切质变都是量的积累。事实上，绝大多数建筑物破坏都有一个缓慢的成灾过程，即使建筑物施工中存在缺陷，或在设计理论和技术上有一些未能确定的因

素，当运行中出现异常征兆时，通过安全监测系统的来内需观测和认真仔细地检查分析，也会被发现，可以早做处理防患于未然。因此，对桥梁进行安全检测，不仅是为了验证设计和施工质量，更重要的是为保证它的运行安全，发现问题，及时处理。把握质量互变规律，可以改变事物的发展方向和预测事物的发展趋势。

矛盾的存在是普遍的、绝对的，矛盾的斗争性和统一性决定了事物的运动和发展。矛盾着的双方和矛盾的主要方面和次要方面，在一定条件下相互转化。根据有关资料的分析可以看出，其中因水文资料短缺、洪水设计不当造成的设防标准偏低、泄洪能力不足时是桥梁事故发生的主要原因；对建筑物所处的自然条件调查不全面，或处理不正确，对建筑物未来的工作条件估计错误，以及设计指导思想的片面性等，是事故发生的重要原因；施工中缺乏有效监督制度，未按设计图纸施工，施工工艺草率，施工方法不当，建筑材料低劣，施工程序和施工进度于自然条件和工程要求不符合等，都会增加事故发生的可能性。此外，一方面由于地质条件的复杂性，受人们认识水平的限制，在工程实际、建设中，还不可能穷其所有、万无一失；另一方面，在运行过程中，受降雨、水压和温度等环境变化的影响，也存在老化或可能的损坏过程等，因此，即使是设计、施工都非常优良的桥梁结构，如果缺乏良好运行操作管理和维护，也可能产生安全问题。事物内部各要素是密切联系的，而却在不断发展变化着，因此，要掌握桥梁运行的规律，需通过监测系统对桥梁结构进行实时监测。

对复杂事物和问题进行分析时，可将其分为确定性和不确定性两个部分，如考察整体确定性与部分不确定性或整体不确定性与部分确定,做出重大的有风险的决策时，一定要考虑拟制灵活的伴随决策、应变决策和补偿决策等。由于建筑工程的复杂性以及人们目前认知能力造成某些方面的不确定性，对于完成一项工程仍然包含一定风险。但从另一个角度看，建筑工程包含的风险因素很多，人们控制风险的机会也很多，可以从施工到工程运营都引用风险分析、风险管理的方法，包括工程风险估计、风险评价、风险应对策略、风险监控和风险管理策略等。在工程建设过程中，通过精心设计、精心施工、精心管理，把工程各个环节的风险降低到最低程度。在工程运营中，做好运营管理单位的工程安全管理工作，尽力减少风险，杜绝事故的发生。

4. 总结与展望

关于自然界和科学技术发展的一般规律以及人类认识自然和改造自然的一般方法的科学自然辩证法，在土木工程中得到了广泛的应用，这一点是毋庸质疑的。从控制的自然属性到自然辩证法的科学方法论与控制科学的研究方法的联系，再到自然辩证法在控制科研中的应用，每个方面都折射出自然辩证法的影子。所以说，控制科学的发展离不开自然辩证法。一部控制科学的发展进步史，就是自然辩证法在其中的应用史。