自然辩证法与化学仿生学的发展
化学中的自然辩证法
自然辩证法心得体会自然辩证法是一门自然科学、社会科学与思维科学相交叉的哲学性质的马克思主义理论学科。
它创立于19世纪70年代，是马克思、恩格斯克服了朴素唯物主义自然观和机械唯物主义自然观的缺陷，考察和研究了科学技术发展及其与自然、社会的关系和规律，形成了关于科学技术及其与自然、社会相互作用和普遍发展的学说。
自然辩证法的学术架构包含众多学科，它的知识适用性囊括方方面面，真正学会并运用自然辩证法的人在看问题、想问题的时候都会更加的全面及理性，将会以独到的眼光和智慧去发现和解决问题，所以学习自然辩证法对于我们每一个人都意义重大。
化学中的自然辩证法化学是研究物质组成结构性质以及变化规律的基础自然科学，自然辩证法是关于自然界和自然科学发展的普遍规律，是马克思主义的自然观和科学观，又是认识自然和改造自然的方法论”。
因此，研究物质的化学科学和哲学物质范畴之间存在必然内在的联系，将自然辩证法运用于化学之中起着重要作用。
马克思主义辩证法认为，事物之间以及事物内部各要素联系是普遍的，但它是有条件的。
例如，元素组成单质和化合物，常见的无机化合物有氧化物、酸、碱、盐，单质和以上化合物是可以相互转化的。
值得注意的是物质间具有联系，在一定条件下可相互转化，这里强调“一定条件”，这也是化学反应必须注明反应条件的原因。
如甲烷和单质氯在常温下不反应，在光照条件下反应生成氯代甲烷，而且根据光照时间、甲烷和氯的比例不同分别主要得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷及四氯甲烷。
在化学中这种例子比比皆是。
运动是物质存在的方式，是物质的固有属性，所以运动和物质是不可分割的。
热是物质的一种运动形式，是大量分子无规则混乱运动的宏观表现。
碘的升华、水的蒸发、硫化氢气体散发出特有的臭味，以及蛋白体在一定自然条件下不断新陈代谢、自我更新的过程等，都是分子运动所致，即使是固体物质中的分子、原子或离子，也都在其平衡位置上不断振动。
因此，运动是普遍的、永恒的、无条件的、绝对的。
从自然辩证法中看分析化学的三次飞跃
从自然辩证法中看分析化学的三次飞跃从自然辩证法中看分析化学的三次飞跃摘要：本文从自然辩证法的角度来透视分析化学的发展历程既：早期的朴素自然观决定了人们认识世界的方式是感官分析，这就是早期的分析化学；化学家将辩证法的思维方式引入分析化学，使分析化学由单纯的实验向理论过渡，并且结合化学四大基础理论，使得分析化学家的检测技术一跃成为分析化学学科,称之为经典分析化学；近年来，分析化学与生物学、物理学和计算机等学科集合起来，走进了仪器分析的时代。
关键词：自然辩证法早期分析化学机械化学论经典分析化学仪器分析The Three leaps development of analysis chemistry in the angle ofdialectics of natureAbstract：This paper briefly introduces the development of analysis chemistry in the angle of dialectics of nature. In the early times, people know the world by the way of senses due to the early nature simple concept, which forms the early analysis chemistry. Then it transited from simple experiment to theory after the chemists bring the dialectical thinking mode into the subject. On this basis, after applying the four basic theory of chemistry, they let it become a real subject and give it a name that is classic analytical chemistry. In recent years, it came into a new age ---instrument analysis with the development of computer technology and so on.Key words:Dialectics of nature Early analysis chemistry Mechnistic chemical Classic analytical chemistry Instrument analysis分析化学是最早发展起来的化学分支学科，并且在早期化学发展中一直处于前言和重要的地位，被称为“现代化学之母“。
化学中的自然辩证法
化学学科中的自然辩证法[摘要]：化学是一门自然科学，其内容充满了丰富的辩证法，本文主要从化学研究的是物质、化学元素周期表、化学变化、化学平衡等方面着手，阐述在化学领域中要善于挖掘其中的辩证法，以便培养学生科学的辩证思维。
[关键词]：化学；自然辩证法；元素周期表；物质；变化化学是以实验为基础，研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础自然科学，自然辩证法是关于自然界和自然科学发展的普遍规律，是马克思主义的自然观和科学观[1]，又是认识自然和改造自然的方法论。
化学中蕴含着丰富的辩证思想，我作为一名化学师范生，挖掘化学领域中的辩证法，对以后的学习和教学都有着深远的意义。
学生通过学习自然辩证法，在掌握专业知识的同时，也提高哲学素养，树立正确的世界观，掌握科学的方法论。
化学研究的是物质，物质是由元素组成的，元素其实只有一百多种，就像可拼写出数十万个英文单词的字母只有26个一样。
例如，蛋壳、贝壳和石灰石的主要成分都是碳酸钙，而碳酸钙是由碳、钙、氧三种元素组成的。
再如，氧气（O2）、二氧化碳（CO2）的组成和性质不同，但是它们都含有氧元素。
世间万物都是由元素组成的，物质是客观存在的，是不以人的意志为转移的，不管你承认与否它都是存在着的，正如列宁所说:“唯物论的基本前提是承认外部世界，承认物质存在我们的意识之外并且不依赖于我们的意识而存在着。
”这体现了自然辩证法中的唯物观[2]。
从宏观的角度看，物质是由元素组成的，而从微观的角度分析，物质是由原子、分子、离子构成的，比如金属铁由铁原子构成；氧气是由氧分子构成；食盐中的主要成分氯化钠是由氯离子和钠离子构成。
道尔顿和阿伏加德罗在分子和原子层次上研究物质，认为物质是由分子和原子构成的，分子的破裂和原子的重新组合是化学变化的基础。
这就是说，在化学变化中分子会破裂，而原子不会破裂，但可以重新组合成分子。
化学原子论的提出使化学成为一门独立的学科，它的发现同样具有极大的哲学意义，这是因为,整个十八世纪,化学家们受旧的形而上学思想所束缚,把各种化学现象及其定律看作是没有内在联系的、孤立的东西。
自然辩证法在生命科学研究中的具体应用
自然辩证法在生命科学研究中的具体应用一、本文概述《自然辩证法在生命科学研究中的具体应用》一文旨在探讨自然辩证法在生命科学领域如何发挥实质性的指导和推动作用。
自然辩证法，作为一种科学的世界观和方法论，强调事物发展的内在矛盾和规律，以及科学研究的实证精神和批判思维。
在生命科学这一高度复杂、快速发展的领域，自然辩证法的应用不仅有助于揭示生命现象的深层规律，还能推动生命科学研究的创新和发展。
本文将首先介绍自然辩证法的基本原理及其在科学研究中的一般应用，然后重点分析其在生命科学研究中的具体体现。
这包括但不限于：在生命起源和演化研究中的应用，对生命科学中的复杂系统问题的解析，以及在生物医学、基因编辑和生物技术等领域中的实践。
文章还将讨论自然辩证法在生命科学研究中面临的挑战和局限性，以及如何克服这些问题，使自然辩证法更好地服务于生命科学的发展。
本文旨在通过深入剖析自然辩证法在生命科学研究中的具体应用，为生命科学领域的研究者提供一种更全面、更深入的视角和方法，以推动生命科学研究的深入发展。
二、自然辩证法在生命科学研究中的应用原则自然辩证法在生命科学研究中的应用，并不是一种简单的理论套用，而是一种科学的方法论，其应用原则主要体现在以下几个方面：整体性原则：生命科学研究往往涉及到复杂的生物系统，自然辩证法要求我们在研究中坚持整体性原则，把研究对象看作一个整体，而不是孤立的部分。
只有从整体的角度去理解和分析生命的复杂现象，才能揭示生命的本质和规律。
联系性原则：生命科学研究中的各个元素之间都是相互联系的，这种联系构成了生命系统的复杂网络。
自然辩证法要求我们在研究中坚持联系性原则，全面把握生命系统的各个元素之间的联系，揭示它们之间的相互作用和相互影响。
发展性原则：生命是不断发展和演化的，自然辩证法要求我们在研究中坚持发展性原则，用发展的眼光看待生命现象，揭示生命的演化规律和趋势。
对立统一原则：生命科学研究中的许多现象都包含着对立统一的关系，如遗传与变异、生存与死亡等。
浅析自然辩证法对化学史学习的指导
化工之友 ２００７．Ｎ Ｏ ．１５
浅析自然辩证法对化学史学习的指导
娜英 （青海民族学院化学与生命科学学院 ８１０００７）
摘 要：本文从化学史和自然辩证法的发展历程出发，根据辩证唯物主义原理，就自然辩证法对化学史学习的指导提出了自己的
看法。
关键词：化学史 自然辩证法 指导
中图分类号：Ｎ ０
唯物辩证法指出，事物变化的根本原因，在于事物内部的矛盾 性，内因是变化的依据，外因是变化的条件，外因通过内因而起作 用，事物变化的过程，就是内因和外因相互作用的过程。以燃素学 说为例，今天我们都知道，物质在空气中燃烧是物质具有可燃性以 及氧气的存在为内、外因的，缺少其中的任何一个条件燃烧反应 不能进行。虽然燃烧现象早为人们所熟知但对其的进一步研究是 在近代。１６７３年左右，波义耳做了煅烧金属的实验，他指出：在煅 烧过程中“，火微粒”（即我们今天的氧气）穿过容器与金属结合， 形成比金属本身还重的段灰。１７世纪下半叶，受物理学思想的影 响，１６６９年，德国化学家贝歇尔在他的《土质物理》一书中提出 了燃素说的初步思想。１７０３年，贝歇尔的学生，德国化学家施塔尔 继承和发展了贝歇尔的学说。燃素说认为，所有可燃物都含有一种 共同的元素——燃素，一切与燃烧有关的化学变化都可以归结为物 质吸收燃素和释放燃素的过程。燃素说几乎解答了当时生产实际 和化学实验中所提出的全部理论问题，但它毕竟是一种错误的理 论。从内因和外因的辩证关系来分析，由于在 １７世纪下半叶人们 对化学反应的本质没有研究，对燃烧的内在原因认识有限，同时，由 于人们对空气组成以及气体性质的认识还十分模糊，特别是氧气没 有被发现，因此，在这种条件下产生燃素说是由它的内外因因素决 定的。
唯物辩证法认为，事物的发展总是由量变到质变，质变又引起 新的量变，量变是质变的必要准备，质变是量变的必然结果。所 以，恩格斯认为，化学史可以称为研究物体量的构成的变化而发生 的质变的科学。在化学运动中．这种量变到质变的规律表现得特 别明显，最典型的莫过于元素周期律了。元素周期律的形成发展 经历了三个阶段：到１８６９年人们通过不同的方法共发现了６３种化 学元素，但是对这些元素的分类及它们的相互联系尚缺乏研究。 这一阶段是元素的发现和积累过程。进入 １９世纪以后，许多化学 家都陆续研究过化学元素的分类问题。首先对化学元素进行分类 研究的是拉瓦锡。他在 １７８９年出版的《化学大纲》中，对 ３３ 种化学元素进行了分类。从 １８２９年德国化学家德贝莱纳“三元 素组”到 １８６９年 ２月 １７日晚门捷列夫的第一张化学元素周期表 的诞生，中间经历了尚古多的元素《螺旋图》、欧德林的《原
化学发展史与自然辩证法
化学发展史与自然辩证法化学发展史与自然辩证法是紧密相连的。
化学作为一门自然科学，探索物质组成、变化、性质和相互作用规律的学科，经历了漫长的发展过程。
在这个过程中，自然辩证法的思想不断深入化学研究，推动了化学科学的进步。
化学的发展可以追溯到古代。
早在古希腊时期，人们就开始研究物质的性质和变化。
亚里士多德提出了物质的四元素理论，认为一切物质均由土、水、火、气四种元素组成。
这种思想在很长一段时间内，都影响了化学的发展。
然而，在发展的过程中，化学学者们的实验观察逐渐打破了四元素理论的束缚。
自然辩证法的思想在古希腊时期也有发展。
柏拉图和亚里士多德等思想家认为，自然界的发展是一个相互矛盾、相互转化的过程。
这一思想在化学研究中也得到了体现。
在化学实验中，物质的变化往往是由于各种因素的相互作用所导致的。
例如，许多元素在与氧气反应时会生成氧化物，而不同的元素与氧气反应形成的氧化物性质也不同。
这种相互作用的关系正是自然辩证法中矛盾的表现。
随着实验技术的进步，化学的发展进入了新的阶段。
16世纪的魏尔纳提出了一种新的化学理论，即烧炼学说。
他认为物质是由许多小颗粒组成的，这些颗粒在化学反应中保持不变。
这种观点打破了四元素理论，为化学学科的进一步发展奠定了基础。
然而，烧炼学说也引发了一系列新问题。
例如，当物质在化学反应时质量的改变如何解释，烧炼学说无法给出满意的答案。
在18世纪，拉瓦锡提出了质量守恒定律，即在化学反应中，原有物质的质量总是等于生成物质的质量。
这一定律进一步强调了物质的相互转化，与自然辩证法的思想相吻合。
同时，拉瓦锡还提出了化学计量定律，即不同元素的化学反应质量比例是确定的。
这一定律揭示了化学反应中物质的组成关系，为化学化学探索的进一步开拓提供了重要线索。
19世纪是化学发展的黄金时期。
道尔顿提出了原子学说，认为所有物质由不可再分割的粒子构成，即原子。
这一学说奠定了现代化学的基础。
同时，自然辩证法的思想也在这一时期得到了新的发展。
科学技术及自然辩证法的历史发展
珍妮纺纱机
骡 机
旧式织布机
全自动织布机
莫兹利车床
B的最初需要和设想：古代希罗的蒸汽动 力球和庙门、近代巴本的设想。 实用蒸汽机的发明：1698年萨弗利“矿工之 友”、1712年纽克门大气机。 瓦特对蒸汽机的重大改进：1763年开始研究， 1776年造出第一台带冷凝器的机器，1782年完 成双向作用机，1783年完成旋转运动机。 蒸汽机的广泛运用：完成了工作机革命后的动力 革命，各种工厂广泛运用蒸汽机。
瓦特制造的蒸汽机
瓦特在前人研究的基础上，对纽科门的蒸汽机进行 了改进，找出了热效率低的主要原因是汽缸在每一冲 程中都要用喷水使蒸汽凝结，这时汽缸本身也被冷却， 热量大量损耗。瓦特设计制造了精密的汽缸，发明了 跟汽缸分离的冷凝器
瓦特早期的蒸汽机
瓦特蒸汽机的发明与改进
曾拉动历史前进的蒸汽机汽车
C.蒸汽动力技术群的形成
② 第一次科学革命的过程
天文学和力学：哥白尼(1543天体运行论)、布鲁 诺、伽里略、刻普勒、惠更斯、牛顿（1687自然哲学之数 学原理） 数学：对数（耐普尔1594 ） 、解析几何（笛卡尔1637）、 微积分（牛1669-1676，莱1673-1676） 医学：维萨留斯（1543《人体的构造》）、塞尔维特 （1553小循环论）、哈维（1628大循环论） 其他学科：还没有成为现代意义上的科学，（物理学只 有光学有所发展，地学和生物学尚处于胚胎阶段，化学刚 脱离燃素说）。
③局限性：
不能把唯物主义坚持到底，易陷入唯心主 义和神学目的论； 在自然科学进一步发展需要进一步理论综 合时，形而上学思维方式起消极阻碍作用。
2、科学技术方法论
① 总的状况：以实验、分析、归纳和数学 方法为主的分析型科学方法，出现了对科学方 法论的专门研究和论述。 ② 几个主要人物的贡献：
自然辩证法在化学研究方法或技术研究方法中意义
自然辩证法在化学研究方法或技术研究方法中意义化学是研究物质组成结构性质以及变化规律的基础自然科学，自然辩证法是关于自然界和自然科学发展的普遍规律，是马克思主义的自然观和科学观，又是认识自然和改造自然的方法论。
哲学物质范畴和自然科学的物质形态、结构、属性、变化的关系是一般和特殊、共性和个性、抽象和具体、绝对和相对、指导和被指导的关系。
因此，研究物质的化学科学和哲学物质范畴之间存在必然内在的联系，将自然辩证法运用于化学学习研究方法之中不仅起着重要作用，而且有深远意义。
（1）化学与自然辩证法的关系。
化学是研究世界的某一个方面，显然所揭示的化学规律只用于一定特殊的学科范围，但在自然辩证法研究上也有重大意义；而自然辩证法则是在概括包含化学在内的具体科学的成果、特殊规律的基础上所揭示的关于自然界发展和科学技术发展的一般规律，对化学的科学研究方法和技术研究方法具有重要的指导作用。
3自然辩证法在化学研究方法中的应用以物质为研究对象的化学领域，可以说无时无处不与自然辩证法有关，反之，自然辩证法也渗透于化学领域的方方面面，这样便形成了既具有普遍性又具有特殊性的化学哲学。
如果我们能用哲学的世界观和方法论来解决化学中的问题必将对化学的学习研究教学产生深远的影响。
（1）化学本体论--物质--世界是物质的。
①物质的组成。
化学是一门自然科学，也是一门实验科学，基础科学。
这是由它所研究的对象物质所决定了的，这就从本质上决定了化学与整个世界及其规律总的看法的不可分割的关系。
因为世界是由物质构成的。
物质是客观存在的，是不以人的意志为转移的，不管你承认与否它都是存在着的，正如列宁所说:“唯物论的基本前提是承认外部世界，承认物质存在我们的意识之外并且不依赖于我们的意识而存在着。
”只有首先承认物质的存在，才是研究化学问题的唯一正确的出发点。
应该说我们目前的技术已经到了只要是物质，我们的化学检验技术就能确认任意一种物质的元素组成，也就是说，在化学家看来，不管是什么，只要是看得到摸得着的物质，都逃不脱100多种元素的范围，逃不出三种基本微粒：质子、中子、电子。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2001年11月中州学刊Nov.2001第6期(总第126期)Academic Journal of Zhongzhou No.6文章编号:1003—0751(2001)06—0177—03自然辩证法与化学仿生学的发展蒋元力1, 孔 青2(11郑州大学北校区化工学院;21中州大学成人教育学院河南郑州450002)摘 要:本文从化学仿生学的发展历程出发,根据辩证唯物主义原理,从必然性、可能性、实践性等三个方面阐述了化学仿生学产生的意义和哲学基础。
对于化学仿生学产生的根本动力、发展基础以及研究化学仿生学的有效工具和基本方法进行了详细论述,并对化学仿生学的现状和前景进行了分析和展望。
关键词:化学仿生学;必然性;可能性;实践性中图分类号:O6-05 文献标识码:A 当代科技发展的一个显著特点就是科学的整体化发展趋势。
科学的整体化发展既表现在各个学科领域内部各分支之间的相互作用、相互综合及相互影响,同时也表现在不同门类的学科领域之间的相互作用、综合及影响。
这种整体性更深层次的发展体现为不同学科领域的彼此渗透和相互融合,要求我们从整体上把握科学的内在统一性,正确认识不同学科体系之间的相互作用。
化学仿生学就是在现代生物学的一个主要交流———分子生物学的发展推动下出现,并发展成为一门横跨化学与生物学领域的边缘学科。
一、化学仿生学产生的必然性11社会的需要是化学仿生学产生的根本动力恩格斯曾经指出:“科学的发生和发展一开始就是由生产所决定的。
”人们进行生产,进而改造自然,必然要不断地通过新的科学技术手段来满足自己的需要。
一旦新的科学技术出现,一般会很快地运用于生产实践。
随着科学技术水平的整体进步,生产领域中同时也不断地产生问题,迫切需要科学技术能够有新的突破。
科学技术发展到二十世纪中叶,人类所创造的技术装置日益复杂和昂贵,但是工业、农业、医药、航天、海洋开发和军事技术等方面的要求却越来越高。
当技术装置在功能、可靠性和效率等方面不能满足要求时,促使人们去寻求新的技术原理。
另一方面,现代工业也为科学研究提供了许多新的仪器、设备,借助它们人们可以探究生物体的种种奥秘。
自1960年以来,仿生学正逐渐成为一门独立的学科。
作为仿生学主流之一的化学仿生学正是化学家们在生物体原型上谋求到了新的学术思想之后,在分子生物学的发展推动下产生的,成为一门介乎于化学和生物学之间的边缘学科。
化学仿生学的主要手段就是模拟,以生物为原收稿日期:2001—08—28作者简介:蒋元力(1970—),男,河南永城人,郑州大学北校区化工学院副教授。
771型,模拟其行为制备成某种物质或者模拟某种行为来满足实际的需要。
然而,化学仿生学不单是对生物界模拟的一种技术手段,其产生过程和研究方法又可促进对各种生命现象的研究。
诸如可以采用具有近似活性的简单络合物,该类络合物中可含有与生物活性络合物相同的金属离子,尽管在选择性和反应速率等方面均不如生物活性络合物,但作为一级近似,可以通过大量合成该类金属络合物的方式来模拟进而观察单个生物活性络合物的行为(如模拟SOD歧化酶)。
更深层次的模拟是在掌握活性中心基本结构的基础上,模拟活性中心来合成出具有一定选择性和反应效率的化合物(如模拟合成固氮酶)。
最高级的模拟则是将活性中心置于特定环境甚至整体结构之中来发挥其作用,该类模拟才能真正地实现在模拟生物体功能方面质的飞跃。
由此可以看出,在上述三种层次上的模拟过程中,一方面通过对原型的认识加强而不断改进模型,另一方面在不断改进模型使其逐步逼近原型的过程中,人类也对原型即生物本体获得了越来越多的认识。
因此,把对模拟的间接研究与对原型的直接研究结合起来,将生物体内的诸类反应在生物体外模拟进行,进一步提高了研究的主动性。
如果在此基础上模拟生物体内多种物质的协同作用,甚至模拟生命运动的全过程,可对生命体本身发生、发展、演化的规律进行深刻的揭示。
该过程实际上构成了一种相互促进的正反馈关系。
所以社会的发展需要化学仿生学通过模拟生物体原型来创造出具有类似功能的物质或者过程,来满足人类自身的需求;另一方面,通过化学仿生学的研究手段,可加深对生命体本身的认识,满足人类探知生命奥秘的需求。
21现代生物学和化学的发展是化学仿生学的基础20世纪初,生物科学的发展在传统生物学发展的基础上出现了质变,即生物学由对生命自然界的历史与现状的描述,转到对生命本质及动植物有机体根本特性定向变异的研究。
就分子生物学而言,其产生一方面是生物学采用统计或者归纳等手段来解释无穷多样的事物本质与如何应用一般的概念体系来解释相结合的结果;另一方面,也是运用物理学、化学、数学和控制论等对具有较高物质运动形式的生命运动来解释的结果。
它的产生实际上也蕴含了复杂物质运动形式与简单物质运动形式的对立统一的发展过程。
当把生命现象的遗传变化规律在分子水平上进行研究时,可以通过脱氧核糖核酸和核糖核酸的化学变化规律深入进行研究,从而揭示生物过程中化学反应过程的具体形式。
生物学和化学之间的相互联系正是现代科学技术整体性发展的一种表现。
分子生物学的产生目前已经成为现代科技革命的一个重要标志。
它的出现使得作为复杂物质运动形式的生命运动可对较低运动形式规律在较高的物质结构层次上进行阐述。
所以通过对DNA核酸成分的分析,可从本质上揭示不同物种之间的差异,进而对于传统的生物学研究对象及范畴有了本质的认识。
随着对生物体遗传信息物质载体———DNA的三维结构深层次的认识,目前已经迎来了生物学发展的新时代。
DNA分子双螺旋结构的发现使得人们在分子水平上对生命遗传现象有了全新的认识。
因此分子生物学的发展正是生物学利用物理———化学方法解决生物学基本问题的结果,而控制论反馈原则为物理———化学与生物学之间架起了桥梁。
所以这不但使得人们对生命自然界的认识进入了一个全新的阶段,而且对于认识生命的方法论本身也具有划时代意义。
当今时代包括化学学科在内的各种基础学科均已由表面统计发展到了掌握微观规律的阶段,如何正确把握实验Ζ理论Ζ方法三者之间的矛盾运动和辩证关系则成为能否确保学科健康发展的关键。
在当代科技革命的呼唤下,化学在生命科学中寻找到了两大应用领域即生物工程与化学仿生学。
在化学学科的高速发展前提下,基础化学与应用化学之间的矛盾运动反映在这两个应用领域中去则成为促进其发展的内在动力。
而借助与种种先进仪器手段诸如各类能谱仪及其各种激光手段,会进一步提高研究的有效性。
总之,现代化学学科的发展为化学仿生学的产生与发展提供了动力和物质技术手段。
二、化学仿生学产生的可能性11生物学与化学的数学化是化学仿生学研究的有效工具现代科学技术发展的诸多规律,譬如新学科的相对继承性和独立性,各种学科门类之间的相互渗透、交叉作用等,均可找到适当的数学表达方式。
数871中州学刊2001年第6期学语言所具有的高度通用性及逻辑简明性等,可满足各种现代科学门类发展过程中所需要的确定形式和逻辑关系。
可以扩展对研究对象中许多未知的认识领域和关系的理解,增强对新学科的认知手段。
采用数学化的方法把研究客体的运动规律和结构规律等抽象起来,可建立一种相对直观的抽象逻辑关系。
而这种逻辑关系的确立往往比实际经验和感性认识更加有效促进新的科学理论的产生。
出于生物体本身结构、功能等方面的复杂性,运用数学手段可以有效地提高人们对各类生命运动复杂规律的认识程度。
通过实验得出可靠的结论,合理运用、推断诸变量之间的关系,从而可以寻求数学结构的合理性。
所以目前生命运动规律中各种基本数学模型的建立,对生命系统的时空构成及其各类生命功能进行了定量描述。
对于化学而言,数学化正是化学由定性化向定量化过渡的重要基础。
同生物学的数学化过程一样,借助计算机等现代计算工具,加强数理逻辑及其计算数学的应用研究,同时采用更为广泛数学手段的诸如泛函分析、图论、概率论、拓扑学等,从化学体系和化学运动的整体性上把握其复杂性。
化学仿生学尤其需要对其模拟的生物原型的数学模型充分认识,才能在化学领域的实验合成、结构测定、性能表征以及理论分析等四个方面取得与生物原型一致或近似的结果。
所以从数学的角度揭示出生物学与化学领域的共同特征,对于化学仿生学的产生和发展起到了积极有效的促进作用。
21模型化是化学仿生学的基本方法化学仿生学实际上是通过研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的—种科学模拟方法。
在数学化的基础上,以模型与原型之间的相似关系为基础进行模拟,这样对于原型的模型化就成了模拟方法的关键。
辩证唯物主义认为,作为一种一般科学认识方法的模型化,能够成功地从理论上提出科学所面临的课题,有效地对现代科学知识进行综合提炼,同时考虑到不同门类科学的差异,在模型化过程中适当引入修正因素,使得所建模型更趋合理化。
在化学仿生学的研究过程中,首先要将生物体的快速有效的化学反应、能量和信息传递、物质输送等功能模型化,因而模型化就构成了主体与研究对象之间的过渡环节。
作为一种间接的研究方法,它能使我们在模型研究的基础上获取我们所研究对象的知识。
所以在由实验模型化到理论模型化的发展过程中,实际包含了分析和综合、归纳和演绎、抽象和具体,最终在实践中得到修正和检验的辩证发展过程。
一旦模型本身由认识手段转变为认识对象,也就完成了模拟的全过程。
由于化学仿生学的最终目的是通过模拟生物的结构或功能原理而进行的更高层次的技术创造,相应的模拟方法也就根据被模拟的生物体原型所具有的不同数学模型、结构模型和功能模型一一对应。
目前化学仿生学领域中功能高分子材料、人工膜技术、活性酶催化剂的开发均是遵循这一原则进行的。
随着应用过程的开展,相应产生的新理论等则需要以模型研究为基础,实现由旧理论向新理论的过渡,所以说模型化是化学仿生学发展不可或缺的一环。
三、化学仿生学的实践性人类区别于动物最显著的特点就是能动地改造客观世界,利用自然界为人类服务。
化学仿生学的目的亦在于此。
近几十年来,化学仿生学领域取得了举世瞩目的成就。
譬如模拟蜘蛛吐丝结网的结构和功能所创造出的人造丝的喷丝头已经在生产中得到了广泛应用,而对于蜘蛛丝的化学性能和组成的研究还在深入研究之中,通过不断地探索,相信不久的将来人类能够开发出可与之性能相媲美的高分子材料。
从自然界获取学术思想源泉会极大地改善人类的设计思想及创造途径。
大量事实证明,人类认识世界、改造世界的能力是无穷的,不仅要求人类从自然界得到启发,去创造各种奇迹,而且可以根据生物规律“创造”生物本身,最近出现的“克隆”技术就是一个最好的例证。
总之,以上从化学仿生学产生、发展历程出发,根据辩证唯物主义原理,从必然性、可能性、实践性等三个方面阐述了化学仿生学产生的意义和哲学基础,目的在于证明人类可以充分发挥自身的主观能动性,借助当代科技发展日趋整体性的优势,改造自然,同时又向自然学习,对生物特性扬其所长,避其所短,从而更好地为人类创造一个美好的明天。