浅谈自然辩证法对计算机科学研究的意义

浅谈自然辩证法对计算机科学研究

的意义

【摘要】辩证唯物主义自然观是对自然界本来面目的理解，是辩证唯物主义世界观的一部分，而科学研究则是主观认识与科学对象相互作用的结果。作为计算机科学研究主体的人总是在某种思想丶理论指导制约下，按照一定的理论框架有选择地进行信息材料获取，组织观察、调查、实验及分析综合等研究活动，探索某种客体运动。变化的规律呢。因此计算机科学研究工作者只有坚持以辩证唯物主义哲学观、自然观为指导，并在实践的基础上，正确的运用一些逻辑思维的方法，才能在计算机科学的研究中有所作为。

【关键字】辩证唯物主义自然观计算机科学作用

【引言】自然辩证法作为辩证唯物主义哲学的分支学科, 是把自然界、自然科学技术研究的普遍方法和自然科学技术的整体作为自己的研究对象,它主要是研究自然界的本质及其发展的普遍规律,研究人类认识自然和改造自然的一般方法,研究自然科学技术的本质及其发展的普遍规律。

一、 自然辩证法简介。

自然辩证法，是马克思主义对于自然界和科学技术发展的一

般以及人类认识自然改造自然的一般方法的科学，是辩证唯物主义的自然观、科学技术观、科学技术方法论[1]。它以人与自然的关系作为贯彻其研究全过程的中心线索，总结了自然界发展的总规律，人与自然相互作用的规律，科学技术发展的一般规律，科学技术研究的方法。马克思主义自然辩证法主要分为自然论、科学与科学方法论、技术与技术方法论和科学技术与社会四个部分。

在自然观上，自然辩证法克服了传统的自然观认识上的直观、思辨上的局限以及近代自然观的形而上学与机械论，对自然界的根本看法和观点作出了即唯物又辨证的回答。

在科学认识论和方法论方面，马克思和恩格斯克服了先验论的形而上学和唯理论的唯心主义倾向，将归纳法和演绎法辨证的结合[2]。第一次将社会实践放到认识论和方法论的首要地位，强调了实践的重要作用，从方法论的高度阐明了科学研究的一般方法。

在科学技术观方面，马克思和恩格斯深刻的揭示了科技自身发展的内在逻辑，并且把科技的发展作为一种社会现象来考察。社会的需求，特别是经济的、生产的需求推动科技的发展；而科技的发展又推动了社会历史的前进。从而，把辨正唯物主义和历史唯物主义贯串于对科技的认识之中。

二、 计算机科学的基本特征。

一门学科要成为真正意义上的科学, 必须满足以下几

个条件: (1)有客观的研究对象; (2) 有科学的研究方法; (3)有系统的科学理论。

科学有一条基本的要求, 就是科学的研究对象它必须是可以证明的, 当然证明的过程必须是科学的,符合逻辑的。比如电子、原子、光子，都是不可见的,但是我们可以通过科学实验来证明它的存在。计算机科学是研究计算机系统结构、程序系统（即软件）、人工智能以及计算本身的性质和问题的一门学科。

科学的研究方法指的是其研究过程是可以操作的、可以重复的、可以验证的，而且这些方法必然遵循数学的规则和逻辑学的规则, 并且将数学和逻辑学作为研究推演中最为重要的基本法则。计算机科学的研究方法多种多样，以软件工程为例，研究的方法主要有需求分析，规约，设计，编程，系统集成，测试，文档生成，维护。然而，每种方法都采用严格的数学语言，具有精确的数学语义，这在计算机科学中被称为形式化方法[3]。

最后,要有科学理论。科学的理论是用来解释对象背后的深层规律。科学理论反映了人类对自然界本质规律的认识, 它借助于一系列概念、判断和推理,有时还运用形式化的语言表达出来。科学理论是实践检验过的系统知识。没有科学理论的学科就不是科学。计算机科学的主要理论包括计算理论、计算几何学、并行计算问题、程序设计语言理论及人工

智能等。

科学的理论有以下三个基本特征:

首先是内容上的客观真理性, 并且理论本身具有可证伪性。理论总是相对的, 不仅在时间上是相对的,而且在解释的范围上也是相对的。也就是说，总有一天现在的理论要被修正或彻底推翻，而且理论总是在一定的范围内有效，超出了适用的范围，真理也就不再是真理了。以公钥密码学为例，公钥密码学是建立在各类复杂的数学问题上的，如大数的质因子分解或椭圆取消问题等。在经典计算机体系内，这些难题是无法解决的，这也构成了公钥密码的安全基础。然而量子计算却对这些数学问题构成了致命的威胁。在量子计算领域，RSA、ECC这些密码算法不再安全，从而导致了量子密码学的产生和发展。

其次是结构上的逻辑完备性。要有可操作性、可重复性和可验证性。一段正确的代码一定有稳定的鲁棒性；相同的输入会产生相同的输出；对于同一段程序来说，只要输入不变，不仅输出不变，而且每一步运算、每一次循环的结果都不会发生变化。

第三是功能上的科学预见性。理论可以用来预测事物发展的可能性。在计算机科学领域，摩尔定律是最著名的预见性理论。摩尔定律由英特尔的创始人戈登.摩尔提出，其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约

每隔18个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。这个理论于1965年提出，半导体集成电路经过近40年的飞速发展，证明了这一理论的正确性[4]。

三、 计算机科学的科学理论。

科学理论是关于对象领域本质及规律性的条理化、系统化了的理论知识体系。是被实践证实了的科学假说，其内容是人们借助抽象思维把握的关于事物本质和规律性的知识，其逻辑形式是概念、判断、推理及由此而组成的理论体系。

建立科学理论体系有多种方法，其中从抽象上升到具体的方法、公理化方法、逻辑和历史相统一的方法是几种常用的方法。由于计算机科学的特殊性，从抽象上升到具体是形成计算机科学理论的主要方法。

例如，软件工程理论体系的建立过程是：第一步从感性现象（作坊式的软件生产与计算机硬件飞速发展的矛盾）中入手，抽象出模型化方法，如瀑布模型、快速模型和风险分析模型等；第二步寻找概念和定律之间的内在联系，如引入模块化编程和面向对象编程的概念，为各种语法不尽相同的编程语言架起了桥梁；第三步，统一的界面和编码风格，使程序的设计从个人的技术表演转变为工厂化的流水作业。

从软件工程理论建立的过程看，构成逻辑起点的概念开始是比较简单、抽象和贫乏的，随着逻辑的展开，概念的规定越来越复杂、具体和丰富，最后把软件制作各个环节的联

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