科學技術開拓和發(fā)展中的哲理和數(shù)學

內(nèi)容概要

楊秉政和張清江編著的《科學技術開拓和發(fā)展中的哲理和數(shù)學》是以案例為主，研究如何提升我國科學技術品位和內(nèi)涵的策略，核心是用哲理和數(shù)學開拓和發(fā)展具有中國特色的科學技術。幾十年的實踐證明：其在啟迪智慧、強化理論、發(fā)展生產(chǎn)、創(chuàng)新教育、提高社會和經(jīng)濟效益等方面，都有著顯著的效果和促進作用。
全書內(nèi)容除前言和附錄外，共分10章，其中，案例和算例共30余項，附圖170余幅。其內(nèi)容涉及科學理論、科學研究、生產(chǎn)項目、人文理念等領域的哲理、數(shù)學、力學、機械工程、自動控制、計算機Maple語言等學科和應用技術。
《科學技術開拓和發(fā)展中的哲理和數(shù)學》可作為高等院校研究生和高年級本科生的輔助教材，也可以供科技工作者和科技決策人員用做培訓資料或參考書。

書籍目錄

前言
第1章  用哲理和數(shù)學開拓和發(fā)展具有中國特色的科學技術
  1.1  引言
  1.2  本章小結(jié)
  參考文獻
第2章  用哲理和數(shù)學解決世界性的科學理論難題
  2.1  用哲理處理靜力學系統(tǒng)中多支點的“靜不定”問題
  2.2  非線性化理論
  2.3  最小二乘方（算法）的拓寬
  參考文獻
第3章  用哲理和數(shù)學創(chuàng)建大系統(tǒng)降維（階）的理論和算法
  3.1  背景
  3.2  國內(nèi)外對大系統(tǒng)降階（維）理論的研究概況
  3.3  “平衡和截裁”理論的簡介
  3.4  對“平衡和截裁”降維理論的幾點述評
  3.5  大系統(tǒng)降維新的理念
  3.6  派生模態(tài)的哲理和數(shù)學基礎
  3.7  優(yōu)化逼近甬數(shù)的數(shù)學基礎
  3.8  典型模態(tài)的逼近函數(shù)
  3.9  算例
  3.10  本章小結(jié)
  參考文獻
第4章  破經(jīng)驗性理念，揚辯證性思維
  4.1  為什么重視案例
  4.2  公式與圖形的辯證關系
  參考文獻
第5章  用哲理和數(shù)學處理生產(chǎn)中的難題
  5.1  案例一  火炮指標超差的故障診斷和處理
  5.2  案例二  裝配誤差的“分析與診斷”
  5.3  案例三  振動研磨機工作中摩擦系數(shù)μ值的測定方案
  5.4  案例四  “偵破”及處理機床振動問題
  參考文獻
第6章  科學技術中的靈敏度分析和模型方法
  6.1  案例一  靈敏度分析
  6.2  案例二  科學技術中的模型方法
  參考文獻
第7章  哲理和數(shù)學輔助科學實驗技術
  7.1  引言
  7.2  案例一  無限大平面的研制
  7.3  案例二  蘇式pд-20航空發(fā)動機控制數(shù)學模型的研究
  7.4  案例三  測量火焰中心溫度的方案
  7.5  案例四  如何計算一個人有多少知識
  參考文獻
第8章  用哲理和人文理念處理跨國科技事宜
  8.1  科技談判
  8.2  國際上交友之道——相處以誠，平等相待
  8.3  科技哲理與創(chuàng)新
  參考文獻
第9章  用哲理和數(shù)學處理大型國際科技合同談判
  9.1  國際技術談判
  9.2  本章小結(jié)
  參考文獻
第10章  推薦計算機Maple語言及其應用程序
  10.1  概論
  10.2  應用舉例
  參考文獻
附錄  如何學數(shù)學？——“五字經(jīng)”供參考

章節(jié)摘錄

版權頁：第1章 用哲理和數(shù)學開拓和發(fā)展具有中國特色的科學技術1.1 引 言1.1.1 為什么要提出這個問題黨中央提出“建設具有中國特色的社會主義”［1］這一崇高的戰(zhàn)略目標，使得全國人民受到了巨大的鼓舞和理性的啟示。因此，結(jié)合我國科技的現(xiàn)狀，有必要重新認識和落實發(fā)展“具有中國特色的科學技術”的問題。應該說，這個問題是全局發(fā)展中一個順理的環(huán)節(jié)，必須予以關注。為此，有必要首先在宏觀的層面上，評估國際大環(huán)境和國內(nèi)現(xiàn)狀下的可行性條件。1.全球化形勢的需要目前，全球化大形勢的浪潮正在各個領域中翻滾，大科學、大經(jīng)濟、大融合、大改組正在成為世界的主流。政治、經(jīng)濟、科學技術、文化、生活等都在發(fā)生深刻的變化，其中，以下四個方面更表現(xiàn)出一定的嚴峻性和緊迫性：（1）國際間合作與競爭的機制并存，但基本規(guī)律是優(yōu)勝劣汰，適者生存；（2）科學技術衍變?yōu)橹匾膽?zhàn)略因素之一；（3）信息、物質(zhì)、能量作為事物的三大要素已成為客觀事物矛盾的源頭；（4）科學的決策和政策所表現(xiàn)的智慧和內(nèi)涵正在發(fā)展為潛在的“軟實力”。以上四個方面均涉及科學技術的有關內(nèi)容，因此世界各國都十分重視研究有關科技發(fā)展的規(guī)律、策略和實施方案，以適應形勢的變化與發(fā)展。2.國內(nèi)科技現(xiàn)狀有待提升改革開放以來，我國科學技術飛速發(fā)展，推動了國民經(jīng)濟、國防、人民生活的進步，特別是在科學性、社會性和經(jīng)濟性等方面都取得了舉世矚目的成就。但是，在發(fā)展中存在著科學技術領域幾個深層次的問題。例如，質(zhì)與量的統(tǒng)一問題；產(chǎn)品數(shù)量與技術含量問題；仿制與創(chuàng)新的問題；理論與實踐的協(xié)調(diào)問題等。簡要評述如下。1）質(zhì)與量的統(tǒng)一問題質(zhì)與量是表征一切事物的統(tǒng)一體，在科學技術領域中質(zhì)與量的規(guī)定更是十分重要和嚴肅的內(nèi)容。質(zhì)與量相互關聯(lián)又相互制約，質(zhì)要通過量來表示，而量的內(nèi)容取決于質(zhì)的品位。黑格爾曾提到：“物理學的所謂常數(shù)，大部分不外是這樣一些關節(jié)點的名稱，……在這些關節(jié)點上，量就轉(zhuǎn)化為質(zhì)。”因此把質(zhì)和量看成是絕對不同的范疇是形而上學的。缺乏“量”的說明，一般會導致“質(zhì)”是含糊的，難以令人信服，甚至有損信譽，在全球化的競爭進程中則可能表現(xiàn)乏力。2）產(chǎn)品數(shù)量與技術含量問題這實際上是“質(zhì)和量”的另一種表現(xiàn)形式，它反映出短期規(guī)劃與持續(xù)發(fā)展的差異。事實上，缺乏技術含量的論著或產(chǎn)品不僅品位低下，而且生存周期短，其實用性和經(jīng)濟性也是極其有限的。當前，勞動密集型產(chǎn)品在市場上仍占有相當比例，這不僅造成效益有限，而且對科學、文化、環(huán)保也帶來許多值得關注的問題。3）仿制與創(chuàng)新的問題仿制與創(chuàng)新的問題，從時間通道上考察，仿制屬于“被動尾隨”，它一般只能在起始一段有益，但當“時代列車”轉(zhuǎn)彎時，被“甩出軌道”的風險是巨大的。創(chuàng)新則屬于“主動牽引”，有預見性和引導功能，是發(fā)展的要素。但創(chuàng)新一般投資較大，而成功概率卻較小，困難是比較大的。據(jù)報道，發(fā)達國家創(chuàng)新成功的概率約為60%，而發(fā)展中國家一般低于35%，舉步維艱。但創(chuàng)新是科學技術的進步和突破，更是民族精神的升華，是須臾不可少的。4）理論與實踐的協(xié)調(diào)問題這里有兩層意思：一是單純從技術層面上進行技術決策，其成效是有限的、不完整的，甚至是片面的。事實是任何重大理論或方案，原則上既要得到科學基礎的支撐，也要取得哲理的認可。沒有理論協(xié)同的實踐可能是低效的，代價也會是巨大的。二是強調(diào)在行業(yè)范疇中研究行業(yè)問題，是一種明顯的保守理念。專家決定一切的科技體制更是不完整的，外行有時是決定的因素。事實證明，任何專業(yè)理論或方案都有“個性”，也一定有“共性”，多門學科、多種科技的協(xié)同本身即具有開放性和科學性，特別是哲理所特有的“共性”在解決實踐與理論的協(xié)調(diào)問題時的潛力是巨大的，必須予以重視。面對以上國內(nèi)外兩方面的形勢和問題，恩格斯認為：一個民族要站在科學的最高峰，就一刻也不能沒有理論思維［2］。事實上國內(nèi)外已有多方面關于發(fā)展觀的建議和評論，但我們的認識則著重在“中國特色”的基礎理念和內(nèi)涵，希望從戰(zhàn)略的理念、科學的可行性和民族的夙愿等幾個方面，對我國的歷史背景和文化積累、現(xiàn)實發(fā)展條件和對未來前景的展望，進行探討。1.1.2 什么是具有中國特色的科學技術當前，科學技術在全球范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，日新月異。從全局上統(tǒng)計，研發(fā)和創(chuàng)新仍是主流。但從各國的實際情況分析，則是各有特色，各顯其長。改革開放使我國有機會重新大力發(fā)展各項事業(yè)，特別是科學技術。但是，要立足于世界民族之林，則必須有自己的特色。從各國的特點考察科學技術，除了社會條件和歷史過程之外，其共同之處是大都環(huán)繞民族文化和教育之“根基”而形成和延續(xù)的。結(jié)合我國的人文史和教育史以及近百年的社會科技變化過程，中國特色至少有三點是非常突出的。1.哲理的傳承我國經(jīng)歷了數(shù)千年古典哲學的積淀（包括整體觀、知行觀、本質(zhì)觀、名實觀、道德觀等），也研究和接受了部分現(xiàn)代哲學的沐浴、熏陶和實踐（辯證哲學，包括物質(zhì)觀、時空觀、運動觀等），它們共同的特征是：高瞻遠矚，言簡意賅，深入淺出，言近旨遠，發(fā)人深省。但二者由于社會經(jīng)歷、文化教育、道德理念等的差異，在人文哲理所涉及的人生觀、世界觀、道德觀等方面畢竟有所不同。為了博采各方面的理論思維的成果，結(jié)合科學技術領域的實際，特泛稱為“哲理”。哲理的成果是認識和分析客觀事物的理論思維。在我國，哲理與科學技術正在不斷地協(xié)同和結(jié)合，形成一種新的“機制”，并在世界上逐步地“獨領風騷”，構(gòu)成了具有中國科學技術特色的一個方面。哲理雖不能替代科學技術，但可以輔助和催化科學技術。這有利于開闊視野，形成更高層面上的科學理論思維；有利于批判和克服傳統(tǒng)偏見和經(jīng)驗論等保守思想；有利于從單純技術范疇中解脫出來；有利于堅持科學發(fā)展和轉(zhuǎn)化的理念；有利于升華和創(chuàng)建新的科學理論；這些變化必將極有利于提高我國科學技術領域的軟實力和工程實現(xiàn)等。2.高智商智商（IQ）即智力商數(shù)。我國人民智商高，已為許多國家和友人所推崇，其原因有三：（1）哲理理念的廣泛傳播與普及，促進智慧思維的廣泛交流，且為人民所好。以色列教授E.Labriski曾談到，中國人智商高，因為這個國家沉積的哲理深刻而廣泛。哲理本身既是智慧的源泉，也是反思、批判和創(chuàng)新的內(nèi)涵，它們都是智商的有機成分。（2）在人文理念方面注重群體、和諧、妙趣、機智等，因此人們在語言、文化、科技（特別是數(shù)學）、生產(chǎn)等諸多方面均不斷地發(fā)揮才智，并卓有建樹。（3）我國近百年的坎坷歷史，不斷地激發(fā)人民群策群力、發(fā)揮智慧、克服困難、解決矛盾的決心與實踐，并為此付出了沉重的血與淚的代價。哲理表明，“多難興邦”，這也極大地提高了人民的智商。發(fā)揮高智商潛力是時代的客觀需求。因為擁有智慧、擁有知識則擁有明天。發(fā)揚智慧，它有利于擴大科技民主，集思廣益，可以適應從市場經(jīng)濟、知識經(jīng)濟轉(zhuǎn)向智慧經(jīng)濟的必然過程。在科技領域中數(shù)學是高智商的學科代表，它也是大多數(shù)科學技術的基礎。哲學界特別指出：世界要走向“數(shù)學化”。事實是，沒有用數(shù)學闡明的科技成果，難以擺脫缺乏科技內(nèi)涵的陰影。而高智商的中國人更偏愛數(shù)學，善于學數(shù)學、用數(shù)學、發(fā)展數(shù)學。正如數(shù)學大師陳省身所講：中國人研究數(shù)學沒有問題。用數(shù)學來支撐科學技術的發(fā)展，將提高科學技術的品位，促使我國科技事業(yè)走向質(zhì)的飛躍。高智商正在衍生為中國特色科學技術的內(nèi)涵。3.勇于實踐中華民族不屈不撓、艱苦奮斗、善于運籌、勇于實踐的傳統(tǒng)深入人心。從歷史上看，我國的醫(yī)學、兵法、工藝、四大發(fā)明等都是在實踐中誕生的。30多年改革開放的成果，更充分證明了中國人善于學、勤于用、樂于改、勇于創(chuàng)的品格。當前，我國在科學技術領域比較重視理論與實踐相結(jié)合的客觀規(guī)律，已形成了一種科學的運行機制，并努力在實踐中認識世界、改造世界，也提高自己。但是在堅持實踐與理論相結(jié)合的過程中，特別需要重視哲理和科學理論指導下的實踐，減少盲動；認真把握從“世界工廠”跨過“世界實驗室”走向“世界創(chuàng)新室”的升華過程，努力使工程實踐與社會科技發(fā)展的高指標同步。以上三個特點在科學技術上的反映，就形成了具有中國特色科學技術的重要內(nèi)涵，也集中地表現(xiàn)出其高品位的特征。這充分表明我國科技有著巨大的發(fā)展?jié)摿蛢?yōu)勢。堅持不懈、群策群力，發(fā)展具有中國特色的科學技術這個十分重要的課題，一定能夠?qū)崿F(xiàn)。我們國家必將以智慧型科技強國的姿態(tài)屹立于世界，這也是整個中華民族的愿望。1.1.3 東、西方科技特征的差別全球化科技的動態(tài)交流或是借鑒之間實際上保留著不同的特色。泛泛地觀察：西方重視數(shù)學，中國也重視學、用數(shù)學；西方重視實驗與創(chuàng)新，中國也重視實際的工程實現(xiàn)；西方重視優(yōu)化，甚至“百里挑一”，而中國則強調(diào)“擇優(yōu)而從之”等。但從深層次上分析，它們之間卻存在著一定的特征差別。以下則簡要地討論這三個方面的問題。1.數(shù)學的應用問題世界許多國家都十分重視數(shù)學的奠基作用。為了扼要地分辨東、西方關于數(shù)學的研究理念，這里僅舉日本、印度和美國的幾個有代表性的涉及數(shù)學的例子，供讀者參考。美國原國家研究委員會主席F.Press講過：“大家知道，美國許多目標特別是國家安全、經(jīng)濟實力和生活水平，越來越有賴于近代科學發(fā)展帶來的新興技術。然而，數(shù)學作為多種學科的基礎，它的發(fā)展刺激了許多不同領域的進步，這一點卻沒有被人們充分地認識?！泵绹？松凸鹃_發(fā)部總裁愛德華也講：“很少人認識到當今如此廣泛稱頌的高技術在本質(zhì)上是一種數(shù)學技術?！眻D1.1是日本學者近藤次郎所擬出的一種表征科學技術因素的立體關系模型圖［3］。圖中提到的理解、現(xiàn)象、數(shù)學模型、數(shù)學的方法、統(tǒng)計的方法、最優(yōu)化的方法、數(shù)學的解等，都明顯地表明數(shù)學的氛圍，它無疑是主流科學技術的核心成分。當前世界經(jīng)濟發(fā)生了巨大的變化，競爭氣氛伴隨著危機感，日本科技界報道了美國國家科學研究委員會寫的報告，也急呼：“如果不學習用數(shù)學解決問題的方法，將來有可能被世界淘汰?！边@絕非危言聳聽。印度科技界在評估其出口成果時，也認為“數(shù)學是力量的源泉”，等等，這樣的例子不勝枚舉。但是，所有上述西方科技界的觀點，明顯的是單純強調(diào)數(shù)學是科學技術的基礎，而忽略了哲理的輔助與指導。的確，數(shù)學可以承擔“一定的”科技基礎，但卻不是“一切的”科技基礎。數(shù)學有著獨特的“個性”，也衍生著哲理的內(nèi)涵，但是關于事物變化的大理論和“共性”，則不可能完全包括。因此一定會在理論的發(fā)展和應用中出現(xiàn)不足和錯誤。恩格斯在自然辯證法中指出：“不管自然科學家高興采取怎樣的態(tài)度，他們總還是在哲學的支配之下?！蔽覈褪种匾晹?shù)學、哲理和各個學科之間的結(jié)合與協(xié)同，解決了許多國際上的疑點和理論難題，取得了一定的成果，但在全面開拓數(shù)學的理論和應用方面，尚待努力。2.工程實踐的模式由理論到工程實現(xiàn)，需要進行測試、實驗和調(diào)試等工程實踐。西方的思維模式是細致的和分析的，一種問題可以有多種方法，注重創(chuàng)新和發(fā)展。而國內(nèi)的思維模式則是東方的思維模式，是綜合的和全局的。這方面最有代表性的學科是西醫(yī)和中醫(yī)，它們擁有各自的模式。東方的創(chuàng)新模式，其特點是把握事物之間的普遍聯(lián)系，并在工程實踐中形成一種更加完整的世界觀；東方的創(chuàng)新模式，在高層次上是采用“質(zhì)疑、分析、評論、創(chuàng)新”。例如，靜力學中多支點結(jié)構(gòu)的靜不定問題，實際是“靜”的理念限制了“動”的內(nèi)涵，以至于走向歧途；中國提倡的“科學發(fā)展觀”在巨大的經(jīng)濟改革的變化中，突出地表現(xiàn)出獨有的治理結(jié)構(gòu)等，都是綜合性工程實踐的思維模式的結(jié)果。3.文化背景的差異東、西方的文化差異是很大的，涉及的面也是很廣泛的。特別是創(chuàng)業(yè)精神的理念，西方認為必須摧毀舊的，才能創(chuàng)建新的；尊重但不迷信權威，有利于科技進步；把秩序、規(guī)定看得高于一切就會妨礙創(chuàng)造性思維和活動，適度的混亂和秩序有利于發(fā)展創(chuàng)業(yè)精神。西方文化背景的另一個方面是提倡競爭機制，強調(diào)優(yōu)化理論和過程，棄舊翻新，擇大舍小。這些認識大量地反映在科技理論和工程實踐中。而我國則強調(diào)謙虛謹慎，兼容并包，提倡團結(jié)共處，協(xié)作共進，以完成許多重要的課題和大型的工程項目。4.科學技術發(fā)展的最佳模式各個國家都有著自身的科學技術發(fā)展的文化背景和特色，可以相互借鑒、引進、交流、協(xié)同發(fā)展。但是，對于我國而言，發(fā)展科學技術應該是在具有中國特色的基礎上，分析和研究西方科學技術中高品位的成果，形成東、西方科學技術協(xié)同發(fā)展的最佳模式，在高層次上實現(xiàn)“洋為中用”。直接模仿、跟蹤，甚至唯“馬首是瞻”是短見的。實際上我國古典哲理早已指出：“師古而不泥古”，“不踐跡”。就是說學習不要拘泥，更不能重復別人的“足跡”。可謂意境超然，發(fā)人深省。

編輯推薦

《科學技術開拓和發(fā)展中的哲理和數(shù)學》編輯推薦：改革開放幾十年來，我國科學技術的發(fā)展是快速和高效的，它極大地豐富了人民的物質(zhì)和文化生活的需要，也促進了國防、經(jīng)濟和科技的進步。當前國內(nèi)許多科學技術的內(nèi)容，大都涉及一些較深刻的科學理論問題和大型工程的技術問題，這是發(fā)展的必然。但從深層次上思考，我國在科學技術成果的內(nèi)涵中，仍需不斷加大“高、新、獨創(chuàng)”的比重。因此，如何以堅強而且科學的步伐向前邁進，是大家共同關心的問題?！犊茖W技術開拓和發(fā)展中的哲理和數(shù)學》可作為高等院校研究生和高年級本科生的輔助教材，也可以供科技工作者和科技決策人員用做培訓資料或參考書。

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