土木工程中的科学哲学思想-2019年精选文档

1、土木工程中的科学哲学思想0 引言随着人类的进步与社会发展， 土木工程作为古老又新兴的学 科，依旧散发着迷人的光彩。理论的不断完善，实验精度的不断 提高，规范的不断修正， 使人们对土木工程的研究认识跨入了新 的领域。现代科技的发展，是思维方式的发展，是智能斗争的升 华。新材料的应用，新技术的开发和新施工工艺的进步，无不要 求新的思维理论作为基础。 解读土木工程中的科学哲学思想， 成 为当务之急。只有从思维层次上真正提高， 才能创造出新的理论， 引发新的技术革命和工艺开发。1 土木工程和哲学的历史关系 土木工程作为从人类诞生之日起就存在的最古老学科之一， 具有很强的实践性， 与被誉为人类科学之母的

2、哲学有着密切的关 系。从 17 世纪开始，德国古典哲学范式兴起。以伽利略和牛顿 为先导的近代力学同土木工程实践结合起来，逐渐形成材料力 学、结构力学、流体力学、岩体力学，作为土木工程的基础理论 的学科。 这样土木工程才逐渐从经验发展成为科学。 有了具体的 受力分析状态作为理论基础， 土木工程的研究上了一个崭新的台 阶。它将结构看作是线性的，研究并模拟实际的情况，将数学证 明引入了土木工程的学科， 是质的飞跃。 在考察结构的相互作用 时，将各部分分解开来，单独计算，最终整合。虽然与实际不尽 相同，但在当时的情况下，已属难能可贵。随着社会的发展， 人们对土木工程的发展要求越来越高。 特 别是 20

3、 世纪系统论和非线性等哲学思想的新鲜出炉，土木工程 更加散发着勃勃生机。 人们认识到结构不是一个线性的系统， 而 是非线性的。 结构的相互作用也是要作为一个整体考虑， 是一个 系统，并将概率论与分形等思想融入其中， 将土木工程的发展推 上了一个新的高峰。2 现代土木工程的哲学思想吉林大学刘猷桓教授指出， “我们的时代使命是应用马克思 主义的观点和方法去反思现代科学技术发展提出的一系列新问 题，进而推进马克思主义科学技术哲学向前发展” 1 。这是 对于哲学界来说的。 对于工程界也是一样， 用马克思主义的观点 和方法反思工程问题并对其指导实践。2.1 系统论思想20 世纪中叶，系统科学诞生。它批判

4、了还原论。深入研究 了各类系统的运行和演化规律，先后形成了控制论、信息论、运 筹学、耗散结构论、协同学、超循环理论、混沌学、复杂适应理 论和开放复杂巨系统理论等。 从而认识到， 系统的运行和演化过 程，并不像机械论者所认为的，只是单纯的、线性的、必然的， 平稳的过程。而一般是简单和复杂、 线性和非线性、 必然和偶然、 量变和质变、有序和无序、进化和退化相结合的辩证过程 4 。 系统论的内涵表现在系统存在、系统演化和系统变革三个方面。 系统范畴的建立， 在诸多方面丰富和发展了唯物辩证法。 其中最 重要的一点就是为事物的普遍联系找到了一个基本形式 5 。它 为人们提供了一种以整体性、综合性、层次性

5、、动态性和开放性 为原则的科学思维方式系统思维， 为土木工程的思维提供了 哲学理论依据。系统思维在土木工程中的目的是以哲学思想和管理科学为 手段，针对现代土木工程的新特点，充分发挥科学家、科研工作 者、工程技术人员的创造性和积极性，争取小投入、高产出、出 成果、出效益，从而发挥最佳效能。系统思想要求从整体上考虑 问题，要求拥有整体观，有助于提高层次提出分析解决问题，抓 住主要矛盾并能着眼以后， 用可持续发展眼光看待现今的工程建 设。2.2 辩证法思想土木工程活动中充满了辩证法， 值得我们深入研究。 工程活 动中普遍存在的质量和造价及进度的辩证关系， 竞争与协作等涉 及人的因素的辩证关系。它具有

6、虚拟性、理想性、建构性、转化 性、协调性等辩证思维特性。应用辩证的思维看待问题，是客观 的要求。在人类的思维方式中，如果只注重真理性规定，忽视模 式创造， 很容易陷入科学主义和教条主义的泥坑； 如果只注重模 式，忽视真理性规定，容易误入实用主义歧途，尤其是土木工程 这个异常重视实践的学科。 过于复杂的客观情况难以如实地进行 室内实验或现场测试和理论分析，而且只有进行新的工程实践， 才能揭示新的问题。但是，如果抛弃受力分析，所有的一切将是 空中楼阁，失去了理论支撑和公式计算， 土木工程只能止步不前。 如何处理这一系列辩证关系，将是新一代土木人研究的对象。2.3 复杂性思想从无序中发现有序， 从复

7、杂中寻求简单， 是人类认识论的永 恒主题， 也是科学发展史的基本取向。 随着精密自然科学几乎将 简单系统的重要简单性法则发现殆尽， 加之已发现的简单性法则 与现实复杂性之间的巨大差距， 人们开始将探索的兴趣转向复杂 系统。而 20 世纪中叶以来一系列处理复杂性的基本理论和数理 工具的创立， 终于使复杂科学应运而生。 复杂科学并不背离从现 实的复杂性中寻求隐藏的简单性的法则。 然而，复杂系统与简单 系统的本质区别在于， 在复杂系统中不可能找出具有决定论性质 的一组简单性法则， 复杂科学完全排除拉普拉斯决定论的可预见 性狂想， 复杂科学否定完全的简单性而只求有限的简单性。 复杂 性研究的起步近年来

8、进展迅速，在控制论、信息论、系统论、突 变论、 协同学、 超循环论与耗散结构论等理论及混沌分形高性能 计算机等数学工具的基础上， 复杂科学的概念、 理论及方法已基 本确立起来 6 。随着复杂科学理论、学科及研究机构的兴起， 复杂科学的概念、 思想、 方法已几乎渗透到精密自然科学的所有 领域，为土木工程的复杂结构分析奠定了思维基础。如在结构工程方面， 人们认识到工程结构并不是简单的弹性 体，而是一个具有复杂内容的非线性弹塑性结构。 它包括材料的 非线性以及结构本身的非线性等内容。 有限元方法应运而生， 它 的不断完善和不断发展， 为复杂结构分析开辟了道路。 在防灾减 灾方面， 人们认识到地震波也

9、不是简单的平稳输入， 而是非平稳 的随机过程， 其中包括了幅值的非平稳和频率的非平稳。 运用复 杂科学思想方法对诸多方面进行分析解答， 将使土木工程进入崭 新的阶段。3、土木工程的发展趋势哲学观 现代土木工程需要适应各类工程建设高速发展的要求。 人们 要建造大规模、大跨度、高耸、轻型、大型、精密、设备现代化 的建筑物。既要求高质量和快速施工，又要求高经济效益。这就 向土木工程提出新的课题，并推动土木工程这门学科前进。1、要加强科学哲学思想对土木工程的指导作用。由于土木 工程设施的规模日益扩大， 现在应该运用系统工程的理论和方法 以提高规划水平。 特大的土木工程社会效果是有利也有弊， 在规 划中

10、，对于趋利避害要作全面的考虑。2、建立正确的土木工程观。工程哲学认为，工程观研究涵 盖五个方面： 具有可持续发展内涵和可持续发展利益的工程观 研究；工程辩证观研究；工程系统观研究；工程生态观研 究； 工程价值观的研究。一个重大工程，不仅要考虑其经济 价值，而且要考虑其生态价值、社会价值、艺术价值，不仅要考 虑其眼前的价值，还要考虑其长远的价值、历史价值，而这些都关系到人的发展观问题。 我们要以正确的哲学观念来审视并指导 活动。3、理论联系实际，主观符合客观。土木工程不是闭门造车， 是为生产生活人类活动社会发展服务的。 再先进的理论， 也是从 实际中来受实际检验并为实际服务的。 我们不能脱离实际进行纯 理论研究， 我们的工作是将理论实际结合起来， 指导实践。此外， 在改造自然的过程中， 需要主观符合客观， 遵循自然规律的指导。 在人类需要和自然法则发生矛盾时，以客观为准，适度调和。4、结语十八大后， 我国人民正在努力全面建成小康社会， 我们正在 进行史无前例的工程建设， 在这样的社会条件和社会环境中， 利 用哲学观点解读土木工程一个跨学科、多学科的研究领域， 毫无疑问是既具有重要理论意义及现实意义的。 有意识地运用哲 学思维来指导土木工程发展， 是