金属材料科学发展的历程与人类思维方式的演变

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1、金属材料科学发展的历程与人类思维方式的演变摘要：纵览了人类思维方式的演变、自然科学和金属材料科学发展的历程，阐述了金属材料及其理论的层次性和相关性。介绍了我们为实现金属材料科学设计的规划轮廓。关键字：材料科学物理金属学材料设计系统论材料科学是探索研究和制造新材料规律的科学，它不仅指出特殊材料研制的特殊方法，而日‘还揭示出各种不同材料研制的共同规律。材料科学技术是一门技术科学，它介于基础科学和工程技术之间。与基础科学相比较，材料科学技术更接近于具体实践。而与工程技术相比较，它则更接近于理论研究。它是基础科学研究中基础理论转化为应用技术的中间环节。它的主要

2、特点是将具体技术中带有共同性的科学问题集中起来加以研究。在材料科学研究中，探寻其中的哲学问题对材料科学技术的发展很有必要。1．人类思维方式的演变与自然科学的发展人类对客观世界的认识经历了“朴素整体论”和“分解论”(或称还原论)的时代，当前正处于向“系统论”演变的新时代。回顾人类思维方式的演变和科学发展的历程对我们进行创造性思维和卓有成效的工作是极为有益的。中世纪以前的古代科学是处于“朴素整体论”的时代。由于低的生产力和科学水平的限制，人们并不知道每一事物是一个具有复杂结构的系统，也不能认清事物之间联系的细节，古代的先哲们就是在这种情况下追求事物的整体性

3、和统一性的。古中国的先哲们就曾以“金、木、水、火、土”解释万物构成的世界。随着生产力和科学水平的提高，人类进人了“分解论”的时代。人们运用割断事物之间联系的方法，把研究的事物从联系中抽出来，进行结构、特性、原因和结果的细致研究。首先是自然科学从哲学中脱解出来，随之，数学、天文学、物理学、化学、生物学等学科相继形成。随着人们认识的深化和知识的不断积累，这种“分解”进一步在每一学科内延续。分解论的思维方式所追求的是对事物精确和严密的逻辑性描述，反对含糊笼统的臆断。人类每作一步分解，便有新的理论建立。人类运用这种思维方式取得了永远值得自豪的光辉成就。在这一时

4、代出现了以哥白尼、伽俐略、牛顿和爱因斯坦等为代表的一大批成就卓著的科学家。然而，分解论的思维方式并不是尽善尽美的，由于层层分解，忽略甚至完全割断事物之间的固有联系，就会使事物发生“变形”，以致使人们不能从整体上把握事物的性质和总的发展规律，甚至有时导致了精确性与正确性相冲突的结论。“分久必合，合久必分”。由于生产力和科学技术的高度发展，知识的大量积累，分解论思维方式的局限性更加显露，导致了一个新的系统论思维方式的产生。8系统论的创始人贝塔朗菲说，生物学走的是还原论的道路，研究越来越细，一直研究到分子，叫分子生物学。但是最后说到生命现象到底怎么回事，好像

5、越来越渺茫，研究的越细，对“整体”越说不清楚。他认为应朝另一个方向来看待研究的对象，从而提出了系统思想，建立了系统论。人们经历了分解论思维方式时代以后，逐渐以系统的思维方式重新开始对自然界进行综合的整体性探索。如果说在过去人们每作一次新的“分解”便有一批鲜艳的花朵开放，那么在当今系统论的时代，人们每作一次新的“综合”便有一批丰硕的果实成熟。这意味着只有经历了分解论时代，才能进入系统论时代。同时也只有在这一新的时代，自然科学家才能从整体上把握事物的全部特征及其演变规律。至今己有一批专门性的系统科学和相应的系统工程产生;一批新兴的综合性科学和一批横向科学也

6、相继出现。2．人类思维方式的演变与金属材料科学的发展Meh1和Cahn详细叙述了金属材料科学发展的历史[1]，本文将以他们提供的史料为主要依据，结合各专门学科和理论形成情况，将人类思维方式在金属材料科学中的体现划分为四个时期，将金属材料科学的发展历程划分为相应的四个阶段(见表1)。表1金属材料科学发展的阶段与人类思维方式的演变19世纪以前19世纪1900~1980年1980~朴素整体论时期分解论初期分解论盛期分解沦向系统沦转变期物理金属学孕育阶段物理金属学生长阶段物理金属学成熟阶段物理金属学向材料系统科学转变阶段冶金学化学冶金金相学宏观热力学及相图物理

7、金属学晶体学材料力学金相电子显微术合金统计热力学及相图计算晶体X射线衍射学弹性、塑性及断裂理论金属与合金电子理论品体的缺陷及位错理论固体中原子扩散及相变理沦材料的物理性质理沦(电、磁、热、光等)材料的表面与界而科学粒子光学:多功能电子显微镜电子微区探针分析器场离子发射显微镜场电子发射显微镜82.1物理金属学的孕育阶段（19世纪以前)在冶金学方面,19世纪以前的漫长历史是人们思维方式处于朴素整体论时期，有关金属材料的工艺技术和科学并属于英文“Metallurgy”和中文“冶金学”之中，甚至整个技艺，包括冶炼、提纯、合金化、成型和处理是由同一类技师来承担。

8、在18世纪，化学和物理学从自然科学中脱解出来，但冶金学仍包容着化学和物理的内容。当时冶金学家和