自然辩证法在纳米材料科学中的应用.docx

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1、自然辩证法在纳米材料科学中的应用摘要：化学是自然科学中最活跃的学科，它在自然科学和科学技术开展中，从化学科学中纳 米材料科学的萌芽、形成及开展揭示其蕴含的世界普遍联系和永恒开展的内在统一、质量互 变、否认之否认等规律，探讨科学与哲学的关系，阐述哲学对科学的巨大影响力.关键词：联系；纳米材料；永恒开展；规律性；早在1861年，随着胶体化学的建立，科学家已经开始了对于直径1100啪的 粒子体系即所谓胶体（Colloid）的研究，但是当时的化学家们并没有意识到在这 样一个尺寸范围是人们认识世界的一个新的层次一一介观，而只是从化学的角度 作为宏观体系的中间环节进行研究.直到1990年7月在美国巴尔的摩

2、召开的国际 第一届纳米科学技术学术会议，正是把纳米材料科学作为材料科学的一个分支公 布于世，才标志着纳米材料作为一个相比照拟独立学科的诞生.现在，人们关注 纳米尺度颗粒、原子团簇、纳米丝、纳米棒、纳米管、纳米电缆和纳米组装体系, 形成了世界性的“纳米热”.正如费曼曾预言“如果有一天人们能按着自己的意 愿排列原子、分子，那将创造什么样的奇迹.”为什么当时化学家没有提出纳米 的概念，致使纳米时代姗姗来迟，推后了一百多年！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

3、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。纳米新科技将成为21世纪科学的前沿和主导科学，目前正处在基础研究阶 段，是物理、化学、生物、材料、电子等多种学科交叉汇合点.就纳米化学而言, 正处在蓬勃开展时期，探究这一分支的形成过程,不禁引起了笔者深深的思考.如 果以哲学原理为指导，考虑到“纳米”是一个尺度的度量（1啪=10-9m）,微粒直 径的量变，到达一定的程度，必然引起质变，带来相关物理及化学性能上的变化, 那么人们自然会去思考纳米（1100啪）级体系，应该与宏观、微观体系有所不同， 即所谓介观领域应具有的自身特性一一奇异的外表效应、体积效应、量子尺寸效 应和宏观

4、隧道效应等.辩证的自然观认为，任何事物的存在都是以一定的量为前提，量是指物质的 某一属性的量，是指事物存在与开展的规模、速度等的可用数量多少来表示的规 定性.事物的质就是一事物区别于它事物的内在的规定性，每一事物都有自己特 定的质，即特定的事物存在本身.1世界的联系与开展从化学科学最新成果主客体化学的形成来看，20世纪随着分子识别化学的出 现，进一步延伸到分子间的作用力和过程，并广泛推广到其它领域，形成超分子 化学.超分子化学中的组分被称为受体和底物，底物是被结合的较小的组分，如 伯胺盐是底物，而冠酸那么是受体.这种受体是通过共价键结合的有机结构，这种 结构有能力通过分子间的各种作用力选择性地

5、结合离子或分子底物（或者两者同 时发生），形成两个或更多物种的有序体，即超分子.通过对主客体化学形成过 程的描绘，不难看出化学最新成果中物质联系和开展的规律.1. 1物质世界的普遍联系和永恒开展是内在统一的首先，寻求自然科学的开展以及探究其开展变化的方向性，离不开哲学原理 作指导；自然科学的开展也为哲学提供了客观事实依据，证实了其原理的正确 性.主客体化学中蕴含的辩证联系和开展的规律性，见图示，也说明了20纪60 年代。通过邻苯二酚合成了一系列环状聚酸，并命名为冠酸.冠酸化合物对碱金 属、碱土金属、过渡金属和后过渡金属盐以及胺、烷基胺有配位作用，发现这些 环状冠酸对与之大小相匹配的离子具有极强

6、的配位能力，形成稳定的配合物. 1. 2对立统一规律的存在唯物辩证法认为，事物内部固有的矛盾性既有同一性又有斗争性，既是事物 普遍联系的根本内容，也是事物变化开展的根本动力.斗争性是指矛盾双方的互 相排斥、互相反对的性质，如正电荷和负电荷，阳离子和阴离子，氧化反响和还 原反响等之间的互相排斥的关系，只是对立的形式各不相同而己.同一性是指矛 盾双方互相依赖的性质，正如溶液呈电中性，这样溶液中的正电荷和负电荷的代 数和为零，我们不能得到纯粹的阳离子溶液，或纯粹的阴离子溶液一样.1. 3否认之否认任何事物的内部都包含着肯定和否认的两个方面、两种因素.肯定方面是事 物之维持其存在的方面，如邻苯二酚具有

7、其自身特性而不是他事物，当邻苯二酚 在一定的条件下发生化学反响后，合成环状聚酸，那么破坏了邻苯二酚的特点，而 转化为其他物质，这就是否认方面，是事物中促使灭亡的因素.肯定和否认的关 系是对立统一的辩证关系.肯定和否认既相互对立又相互包容，通过两次否认可 以到达新的肯定，生成超分子.2关于质量互变规律的思考辩证的自然观认为，任何事物的存在都是以一定的量为前提，量是指物质的 某一属性的量，是指事物存在与开展的规模、速度等的可用数量多少来表示的规 定性.事物的质就是一事物区别于它事物的内在的规定性，每一事物都有自己特 定的质，即特定的事物存在本身.质量互变规律是唯物辩证法的基本规律之一， 是事物开展

8、的普遍规律，它适用于自然界和社会等一切领域中的任何事物.许多 金属及其合金，在常温下具有较高的电阻，随着温度的降低，温度接近绝对零度 时，电阻突然下降为零，这种零电阻的现象，称为超导电性.超导电性用途很广, 只是这些超导材料的I晦界转化温度太低，很难获得和被利用，人们更希望得到 临界温度较高的超导材料，最好是室温条件下的超导材料.从物质的量变和质变 规律来考虑，量变到达临界点超出了度，就会引起质变，即产生超导现象，没有 量变不会有质变，相反，质变又是量变的必然结果，量变到达一定程度必然引起 质变，超导电性就是这种固定组成物质的新质，是物质内部所固有的规定性.例 如，50年代末，人们发现一系列N

9、bM的金属问化合物，具有较高的临界转化温 度 Tc, M=Sn(18. IK), Al (18. 6K), Ga (20. 3K), GO (23. 210. 1986年,瑞士科 学家发现h陆一CuO混合金属氧化物具有超导电性，re=35K,之后，美国科学 家又发现YBaCuO混合金属氧化物的Tc=90K.目前，人们对超导材料的研究仍 在继续.所以，我们说，一定组成的金属及其混合物，具有一定的临界转化温度 Tc是必然的.如果希望进一步提高物质的临界转化温度，得到室温条件下的理想 超导材料，只有通过改变物质的组成来实现.科学技术是第一生产力，只有科学技术开展了，才会促进社会进步.而科学 技术的开

10、展有其内在的规律，也受人们头脑中思想意识以及世界观、方法论的影 响.自然科学是哲学的现实基础和思想来源；哲学对自然科学有重要的方法论意 义，两者相辅相成，缺一不可.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开展的普遍规律，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教学之中不 仅起着重要作用，而且有深远意义。

11、从这点来说，学习自然辩证法不仅是全面提 高学生化学素质的需要，而且是每一位化学教育者乃至化学工作者必不可少的职 责。今天，随着时代进步，科技开展，自然科学成果日新月异，以惊人的速度 递增，但也应看到，世界范围内一些成果的发现和创造还可以提前五年、十年， 甚至几十年、上百年，为什么现状如此呢?有必要在哲学高度上针对成果进行深 入探究，这里仅以化学科学局部最新成果为例研究其中蕴含的辩证法思想.总之，化学学科最新成果中蕴含着辩证法思想，我们应对其加以挖掘和认 识.其作为方法论，一方面为教学服务；另一方面 也为科研服务.因此。自然 科学应该以哲学为指导，自然科学家应该对哲学有较深的领会和研究，以指导自 己的科学研究，把握时机，缩短时间，及时发现规律.参考文献1阮慎康.现代化学的哲学探讨M.北京：北京大学出版社，19952黄顺基.自然辩证法概论M.高教出版社，20043何法信，卢常源，等.化学史纲要M.南宁：广西人民出版社，19964陈宴清.马克思主义哲学纲要M .中央广播电视大学.天津人民出版社， 19845唐敖庆.化学哲学基础M.北京：科学出版社，19866姚磊明，唐星武，等,化学、人类、社会和化学教育M.华中理工大学出 版社，1999