有哪些自然指路方法

A. 如何有效的認識自然

• 人與自然的關系是隨人類生產能力的發展而變化的，二者的關系表現為一個歷史性的發展過程。在原始社會，人類認識自然和改造自然的能力十分有限，在人與自然關繫上更多表現為人受制於自然。
  

• 隨著人類生產水平的提高，人與自然的關系開始發生了轉變，人類逐漸由「敬畏自然」的態度變為「征服自然」，自然成為人類改造的對象。農業社會以後，人類開始大規模改造自然，這樣做雖然擴大了耕地面積，滿足了日益增長的糧食需求，卻破壞了森林、草原、湖面，不僅導致了水土流失、土質下降、沙漠化、鹽鹼化，而且進一步使生態失去平衡。工業文明的出現使得人類和自然的關系發生了根本性的改變：自然界完全不再具有以往的神秘和威力，人類再也無須像中世紀那樣藉助於上帝的權威來維持自己對自然的統治。
  

• 但進入20世紀以來，伴隨著環境污染、能源危機和核武器的威脅，人們越來越認識到科技的發展並未給社會帶來真正的進步，反而使人類社會陷入了深深的不可擺脫的生態危機之中。正如恩格斯所警告的，「不要過分陶醉於我們對自然界的勝利，對於每一次這樣的勝利，自然界都報復了我們」，人與自然的關系問題正式進入了人們的研究視野。
  

• 實現人與自然的和諧發展，在當代已不再是一個理想的口號，它是我們基於全球性生態危機而提出來的關繫到整個人類生存和發展的現實問題。自從布倫特蘭女士提出「可持續發展」觀念以來，強調全球性可持續發展的理念已為世界各國所普遍接受，建立起一個新的人與自然和諧發展的「地球生態圈」成為新世紀人們的共同願望。但這一階段仍處於設想時期，有許多問題需要我們努力解決，本文認為，其中最關鍵的環節包括如下幾點。
  

• （1）整體性新生態觀念的確立。首先是克服傳統「人類中心主義」的狂妄?熏切實地為自己的行為承擔起責任?熏以一種開放的寬容態度處理與他人、與世界的關系。其次是重新肯定人與自然之間天然的和諧關系，它們存在共同的生態利益，應把人類發展與維護生態環境結合起來，在保護生態環境的前提下尋求社會發展，在發展的基礎上改善生態環境。事實上，良好的生態環境與自然資源的持續利用是人類得以生存和發展的基本前提和物質基礎。最後必須考慮到發展的可持續性，社會發展既要滿足當代人的需要，又不能對後代人滿足其需要構成威脅，要強調代際平等與代內平等，社會的和諧發展、人與自然的和諧相處的一個根本條件是要使全體人民享受到社會進步帶來的成果，創造穩定、健康、幸福的生活環境。
  

• （2）可持續發展中的人與自然的和諧與斗爭。人與自然是一對矛盾，強調人與自然的和諧，事實上是以承認二者之間存在矛盾為前提的，否則和諧也就失去了內容和意義。比如地震、海嘯、洪水等，它們都是一種自然現象，也是人類永遠不可能完全消除的，人類的生存就與它們是充滿矛盾的。人要與自然真正實現和諧發展，人類首先要能理解自然、掌握自然、控制自然，和諧中既有服從又有「斗爭」，和諧是以人類的科技、文化進步作為核心內容的。
  

• （3）科學技術全球發展的不平衡問題。要實現人與自然的和諧，科學技術的發展至關重要，它是我們與自然界進行談判的砝碼。只有當我們的技術水平能夠控制、影響自然的時候，才能徹底實現與自然的和諧共處。當代科技的發展，使得我們對大多數自然災害問題都有了一定的了解，人類社會初期那樣的大自然災害已經能夠基本避免了，但現在的最大問題是生態系統是一個大的整體，環境生態問題屬於全球問題，而科技發展在全球的不平衡使我們很難真正實現與自然的和諧。以印度洋海嘯為例，由於印度洋沿岸國家沒有海嘯預警機制，即使美國在檢測到大地震之後本來試圖通知印度洋沿岸各國做好准備，但竟然無法找到與這些國家溝通的有效途徑，造成了這些國家與其他國家在分享相關信息時渠道不暢。
  

• （4）科技、人文、生態環境的一體化。要最終實現人與自然的和諧共處，我們人類實現人文、科技和整個生態圈環境的一體化才是根本的途徑。因為在當代社會，地震、江河洪災等所引起的自然災害對人類產生的威脅、破壞力已大大縮小了，全球氣候變化有2／3是人為因素引起的，其他才是自然因素造成的，當代自然災害一般是「三分天災、七分人禍」。比如1998年長江全流域的特大洪水，專家們研究認為，造成這次大洪災的原因是除了雨量過大造成洪水外，更在於生態破壞嚴重、盲目圍湖造田、不合理的水利建設所致。我們所提倡的新自然觀將堅持人與自然的相互限定、相互依賴和相互包容，堅持人與自然的密切關系、不可分割和內在統一，以承認自然價值的多樣性為基礎，對自然資源的消費不僅要支付其傳統意義上的經濟價值，還要支付其生態等其他價值。
  

• 一，自然的利益是物質永遠存在，永遠運動。自然物質的實力保持並影響決定了所有物質的運動。有物質，就同時有自然實力。物質和實力與自然永遠存在，無始無終。
  

• 二，自然之中沒有獨立的自然和物質。
  

• 三，每個生命都是自然的一部分，都由自然的物質組成，並永在自然之內。

B. 保護自然環境的方法是什麼

水和森林等自然資源的生存面臨著威脅，大量的垃圾也在不斷產生。環境日益惡化的警鍾幾年前就敲響了。但是，對環境惡化進程的遏制仍顯得過於無力。那麼，為有助於環境的保護，人們可以做這些。

（一）節約資源，減少污染1.人類只有一個地球。地球正面臨著生態危機。只要我們改變機浪費又污染的生活方式，就能夠改善環境，減輕地球的負擔。無節制地消耗地球資源將使人類生存無法持續。

節水為榮隨時關上水龍頭，別讓水空流。我國是世界上12個貧水國家之一，淡水資源還不到世界人均水量的1/4。全國600多個城市半數以上缺水，其中108個城市嚴重缺水。

地表水資源的稀缺造成對地下水的過量的開采。50年代，北京的水井在地表下約5米處就能打出水來，現北京4萬口井平均深達49米，地下水資源已近枯竭。

2.關心大氣質量。別忘了你時刻都在呼吸全球大氣監測網的監測結果表明，北京、沈陽、西安、上海、廣州這五座城市的大氣中總懸浮顆粒物日均濃度分別在每立方米200-500微克，超過世界衛生組織標准3-9倍，被列入世界十大污染城市之中。

隨手關燈省度電，少一份污染我國以火力發電為主、煤為主要能源的國家。煤在一次性能源結構中佔70%以上。如按常規方式發展，要達到發達國家的水平，至少需要100億噸煤當兩的能源消耗，這將相當於全球能源消耗的總和，煤炭燃燒時會釋放出大量的有害氣體，嚴重污染大氣，並形成酸雨和造成溫室效應。

（二）綠色消費，環保選購我們的每一個消費行為都潛存著一個信息。我們應該帶著環保的眼光去評價和選購商品，審視該產品在生產過程中會不會給環境造成污染。我們手中的鈔票就像是「綠色的選票」，哪種產品符合環保要求，我們就選購哪種產品，這樣它就會逐漸在市場上佔有越來越多的份額。

哪種產品不符合環保要求，我們就不買它，同時也動員別人不買它，這樣它就會逐漸被淘汰，或被迫轉產為符合環保要求的綠色產品。如果每個消費者都有意識地選擇有利於環境的消費品，那麼這些信息就將會匯集成一個信號，引導生產者和銷售者正確的走向可持續發展之路。

C. 人類有哪些改變氣候的手段

短時間的氣候變化，特別是極端的異常氣候現象，如乾旱、洪澇、凍害、冰雹、沙暴等等，往往會造成嚴重的自然災害，足以給人類社會帶來毀滅性的打擊。長期的氣候變化也會產生很多影響，如水資源短缺、居住環境惡化、經濟損失加劇、海平面上升、熱浪襲擊增加、人類健康受威脅、物種變化加劇等等。
我國提出五大措施應對氣候變化：發展節水灌溉；調整作物布局；推廣集雨灌溉，解決乾旱缺水地區農村飲水和部分農業生產用水問題；人工影響天氣；組織實施「氣候變化對我國農業、林業、水資源和沿海地區海平面的影響評估」等一系列與氣候變化有關的科研項目。近百年來的氣候變化已給全球的自然生態系統和社會經濟帶來重要影響，今天正在北京舉行的氣候變化國際科學研討會上，權威人士指出，氣候與環境問題沒有國界，世界各國只有積極參與，才能夠通過幾代人的努力，最終實現人類的可持續發展。據世界氣象組織的觀測，全球表面平均溫度一直在上升，過去一百年中溫度上升了零點六攝氏度。一九七六年以來，全球平均溫度的上升速度大約是整個世紀速度的三倍。而且，今天大氣中的二氧化碳濃度是過去四十二萬年間最高的，上個世紀的增長速度是過去兩萬年中最快的。國家氣候中心氣候影響評價首席研究員祝昌漢說，面對全球變暖的形勢，目前我們採取的對策主要有三個方面：通過植樹造林、加強綠化，停止濫伐森林等手段，減少目前大氣中的二氧化碳；建設海岸防護堤壩等工程防止海水入侵，並有計劃地逐步改變當地農作物的種類和品種，以適應逐步變化的氣候；削減二氧化碳的排放量。
祝昌漢認為，氣候與環境問題沒有國界，世界各國只有積極參與，全球採取步調一致的行動，正確處理好資源、環境與發展的問題，才能夠通過幾代人的努力，最終實現人類的可持續發展。

D. 自然科學的研究方法都有哪些

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現代自然科學研究方法

自然科學方法論實質上是哲學上的方法論原理在各門具體的自然科學中的應用。作為科學，它本身又構成了一門軟科學，它是為各門具體自然科學提供方法、原則、手段、途徑的最一般的科學。自然科學作為一種高級復雜的知識形態和認識形式，是在人類已有知識的基礎上，利用正確的思維方法、研究手段和一定的實踐活動而獲得的，它是人類智慧和創造性勞動的結晶。因此，在科學研究、科學發明和發現的過程中，是否擁有正確的科學研究方法，是能否對科學事業作出貢獻的關鍵。正確的科學方法可以使研究者根據科學發展的客觀規律，確定正確的研究方向；可以為研究者提供研究的具體方法；可以為科學的新發現、新發明提供啟示和借鑒。因此現代科學研究中尤其需要注重科學方法論的研究和利用，這也就是我們要強調指出的一個問題。

一、科學實驗法

科學實驗、生產實踐和社會實踐並稱為人類的三大實踐活動。實踐不僅是理論的源泉，而且也是檢驗理論正確與否的惟一標准，科學實驗就是自然科學理論的源泉和檢驗標准。特別是現代自然科學研究中，任何新的發現、新的發明、新的理論的提出都必須以能夠重現的實驗結果為依據，否則就不能被他人所接受，甚至連發表學術論文的可能性都會被取締。即便是一個純粹的理論研究者，他也必須對他所關注的實驗結果，甚至實驗過程有相當深入的了解才行。因此，可以說，科學實驗是自然科學發展中極為重要的活動和研究方法。

(一)科學實驗的種類

科學實驗有兩種含義：一是指探索性實驗，即探索自然規律與創造發明或發現新東西的實驗，這類實驗往往是前人或他人從未做過或還未完成的研究工作所進行的實驗；二是指人們為了學習、掌握或教授他人已有科學技術知識所進行的實驗，如學校中安排的實驗課中的實驗等。實際上兩類實驗是沒有嚴格界限的，因為有時重復他人的實驗，也可能會發現新問題，從而通過解決新問題而實現科技創新。但是探索性實驗的創新目的明確，因此科技創新主要由這類實驗獲得。

從另一個角度，又可把科學實驗分為以下類型。

定性實驗：判定研究對象是否具有某種成分、性質或性能；結構是否存在；它的功效、技術經濟水平是否達到一定等級的實驗。一般說來，定性實驗要判定的是「有」或「沒有」、「是」或「不是」的，從實驗中給出研究對象的一般性質及其他事物之間的聯系等初步知識。定性實驗多用於某項探索性實驗的初期階段，把注意力主要集中在了解事物本質特性的方面，它是定量實驗的基礎和前奏。

定量實驗：研究事物的數量關系的實驗。這種實驗側重於研究事物的數值，並求出某些因素之間的數量關系，甚至要給出相應的計算公式。這種實驗主要是採用物理測量方法進行的，因此可以說，測量是定量實驗的重要環節。定量實驗一般為定性實驗的後續，是為了對事物性質進行深入研究所應該採取的手段。事物的變化總是遵循由量變到質變，定量實驗也往往用於尋找由量變到質變關節點，即尋找度的問題。

驗證性實驗：為掌握或檢驗前人或他人的已有成果而重復相應的實驗或驗證某種理論假說所進行的實驗。這種實驗也是把研究的具體問題向更深層次或更廣泛的方面發展的重要探索環節。

結構及成分分析實驗：它是測定物質的化學組分或化合物的原子或原子團的空間結構的一種實驗。實際上成分分析實驗在醫學上也經常採用，如血、尿、大便的常規化驗分析和特種化驗分析等。而結構分析則常用於有機物的同分異構現象的分析。

對照比較實驗：指把所要研究的對象分成兩個或兩個以上的相似組群。其中一個組群是已經確定其結果的事物，作為對照比較的標准，稱為「對照組」，讓其自然發展。另一組群是未知其奧秘的事物，作為實驗研究對象，稱為實驗組，通過一定的實驗步驟，判定研究對象是否具有某種性質。這類實驗在生物學和醫學研究中是經常採用的，如實驗某種新的醫療方案或葯物及營養晶的作用等。

相對比較實驗：為了尋求兩種或兩種以上研究對象之間的異同、特性等而設計的實驗。即把兩種或兩種以上的實驗單元同時進行，並作相對比較。這種方法在農作物雜交育種過程中經常採用，通過對比，選擇出優良品種。

析因實驗：是指為了由已知的結果去尋求其產生結果的原因而設計和進行的實驗。這種實驗的目的是由果索因，若果可能是多因的，一般用排除法處理，一個一個因素去排除或確定。若果可能是雙因的，則可以用比較實驗去確定。這就與謀殺案的偵破類似，把懷疑對象一個一個地排除後，逐漸縮小懷疑對象的范圍，最終找到謀殺者或主犯，即產生結果的真正原因或主要原因。

判決性實驗：指為驗證科學假設、科學理論和設計方案等是否正確而設計的一種實驗，其目的在於作出最後判決。如真空中的自由落體實驗就是對亞里士多德錯誤的落體原理(重物體比輕物體下落得快)的判決性實驗。

此外，科學實驗的分類中還包括中間實驗、生產實驗、工藝實驗、模型實驗等類型，這些主要與工業生產相關。

(二)科學實驗的意義和作用

1．科學實驗在自然科學中的一般性作用

人類對自然界認識的不斷深化過程，實際是由人類科技創新(或稱為知識創新)的長河構成的。科學實驗是獲取新的、第一手科研資料的重要和有力的手段。大量的、新的、精確的和系統的科技信息資料，往往是通過科學試驗而獲得的。例如，「發明大王」愛迪生，在研製電燈的過程中，他連續13個月進行了兩千多次實驗，試用了1600多種材料，才發現了白金比較合適。但因白金昂貴，不宜普及，於是他又實驗了6 000多種材料，最後才發現炭化了的竹絲做燈絲效果最好。這說明，科學實驗是探索自然界奧秘和創造發明的必由之路。

科學實驗還是檢驗科學理論和科學假說正確與否的惟一標准。例如，科學已發現宇宙間存在四種相互作用力，它們之間有沒有內在聯系呢?愛因斯坦提出「統一場論」，並且從1925年開始研究到1955年去世為止，一直沒有得到結果，因此許多專家懷疑「統一場」的存在。但美國物理學家溫伯格和巴基斯坦物理學家薩拉姆由規范場理論給出了弱相互作用和電磁相互作用的統一場，並得到了實驗證明而被公認。這表明理論正確的標準是實驗結果的驗證，而不是權威。

科學實驗是自然科學技術的生命，是推動自然科學技術發展的強有力手段，自然界的奧秘是由科學實驗不斷揭示的，這一過程將永遠不會完結。

2．科學實驗在自然科學中的特殊作用

自然界的事物和自然現象千姿百態，變化萬千，既千差萬別，又千絲萬縷的相互聯系著，這就構成錯綜復雜的自然界。因此在探索自然規律時，往往會因為各種因素糾纏在一起而難以分辨。科學實驗特殊作用之一是：它可以人為地控制研究對象，使研究對象達到簡化和純化的作用。例如，在真空中所做的自由落體實驗，羽毛與鐵塊同時落下，其中就排除了空氣阻力的干擾，從而使研究對象大大的簡化丁。

科學實驗可以憑借人類已經掌握的各種技術手段，創造出地球自然條件下不存在的各種極端條件進行實驗，如超高溫、超高壓、超低溫、強磁場、超真空等條件下的實驗。從這些實驗中可以探索物質變化的特殊規律或制備特殊材料，也可以發生特殊的化學反應。

科學實驗具有靈活性，可以選取典型材料進行實驗和研究，如選取超純材料、超微粒(納米)材料進行實驗。生物學中用果蠅的染色體研究遺傳問題同樣體現了科學實驗的靈活性。

科學實驗還具有模擬研究對象的作用，如用小白鼠進行的病理研究等。科學實驗可以為生產實踐提供新理論、新技術、新方法、新材料、新工藝等。一般新的工業產品在批量生產前都是在實驗室中通過科學實驗製成的，晶體管的生產就是如此。

科學實驗就是自然科學研究中的實踐活動，尊重科學實驗事實，就是堅持唯物主義觀點，無視實驗事實，或在實驗結果中弄虛作假，都是唯心主義的作法，最終必然碰壁。任何自然科學理論都必須以豐富的實驗結果中的真實信息為基礎，經過分析、歸納，從而抽象出理論和假說來。一個科學工作者必須腳踏實地，這個實地就是科學實驗及其結果，因此，唯物主義思想是每一個自然科學工作者都應該具備的基本素質之一。

二、數學方法

數學方法有兩個不同的概念，在方法論全書中的數學方法指研究和發展數學時的思想方法，而這里所要闡述的數學方法則是在自然科學研究中經常採用的一種思想方法，其內涵是；它是科學抽象的一種思維方法，其根本特點在於撇開研究對象的其他一切特性，只抽取出各種量、量的變化及各量之間的關系，也就是在符合客觀的前提下，使科學概念或原理符號化、公式化，利用數學語言（即數學工具）對符合進行邏輯推導、運算、演算和量的分析，以形成對研究對象的數學解釋和預測，從而從量的方面揭示研究對象的規律性。這種特殊的抽象方法，稱為數學方法。

(二)運用數學方法的基本過程

在科學研究中，經常需要進行科學抽象，並通過科學抽象，運用數學方法去定量揭示研究對象的規律性，其基本過程是：(1)先將研究的原型抽象成理想化的物理模型，也就是轉化為科學概念；(2)在此基礎上，對理想化的物理模型進行數學科學抽象(科學抽象的一種形式)，使研究對象的有關科學概念採用符號形式的量化，達到初步建立起數學模型，即形成理想化了的數學方程式或具體的計算公式；(3)對數學模型進行驗證，即將其略加修正後運用到原型中去，對其進行數學解釋，看其近似的程度如何：近似程度高，說明這是一個較好的數學模型，反之，則是一個較差的數學模型，需要重新提煉數學模型。這一基本過程可用簡圖表示如下：

數學方法又稱數學建模法，之所以其第一步要抽象為物理模型，這是因為數學方法是一種定量分析方法，而自然科學中的量絕大多數都是物理量，因此數學模型實質表達的是各物理量之間的相互關系，而且這種關系需要表達成數學方程式或計算公式。而驗證過程則通常為研究對象中各種物理量的測定(通過實驗)過程。因此，數學建模過程的第一步又常稱為物理建模，換言之，就是說沒有物理建模就難以進行數學建模；但是，若只有物理建模，就難以形成理論性的方程式或計算公式，就難以達到定量分析研究的目的。

(二)數學方法的特點

l.高度的抽象性：各門自然科學乃至社會科學雖然都是抽象的科學，都具有抽象性，可是數學的抽象程度更高，因為在數學中已經沒有了事物的其它特徵，僅存在數和符號，它只表明符號之間的數量關系和運算關系等。也只有這樣才能定量地揭示出研究對象的規律性。

2.高度的精確性：這是因為可以通過數學模型進行精確的計算，而且只有精確(即近似程度高)的數學模型才是人們最終所需要的數學模型。

3．嚴密的邏輯性：這是因數學本身就是一門邏輯嚴謹的科學，同時運用數學方法解決和研究自然規律時，一般總是在已掌握大量的、充分和必要的數據(即實驗信息)的基礎上，並首先運用邏輯推理方法建立物理模型之後才去建立數學模型的，因此數學模型中必然會包含更加嚴密的邏輯性。

4．充滿辯證特徵：因為在數學模型中的量往往是一個符號，如F＝ma就代表了牛頓第二定律，這其中的三個量的大小既是可以變化的，又是相互關聯的。因此數學模型本來就體現了辯證關系的兩大主要特徵：變化特徵和聯系特徵。

5．具有應用的廣泛性：華羅庚教授曾指出：「宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之變，生物之謎，日用之繁，無處不用數學」。這是因為世上萬物的變化無不由運動而產生，無不遵從由量變到質變的規律性，因此只有通過定量研究才能更深刻揭示自然規律，才能更准確的把握住量變到質變的關鍵——度的問題。

6．隨機性：隨機性是指偶然性中有必然性，實驗信息是偶然的，通過數學建模，從多個偶然數據(分立的)中往往可以給出必然的結果(量之間連續變化的關系)，即規律性的結論。

(三)數學方法的種類

1．自然事物和現象的分類

數學方法及數學建模的應用依賴於自然事物和現象的性質，而自然事物和現象的種類繁多，數量是無限的。在大幹世界中，無法找到兩個完全一樣的東西，這是指再相仿的東西之間也必然會有差別。因此定量研究事物規律性時，數學模型不可能是針對某一個別事物而建立的，而總是針對同一類事物和現象所具有的共同規律性而建立的。這就要求：根據數學建模的需要，按一定的因素把事物進行分類，以便更方便地運用數學方法。概括起來，自然界中多種多樣的事物和現象一般可分為四大類：第一類是有確定因果關系的，稱為必然性的自然事物和自然現象；第二類是沒有確定因果關系的，稱為隨機的自然事物和現象；第三類是界限不明白，稱為模糊的自然事物和自然現象；第四類是突變的自然事物和自然現象。必然事物和現象就如同種豆得豆、種瓜得瓜一樣，因果關系完全確定。而隨機事物和現象就如同氣體分子的相互碰撞一樣，其中某兩個分子是否很快會發生碰撞，沒有必然性，但氣體分子間確實經常發生碰撞，所以可以說分子間發生碰撞是必然的，但某兩個分子的碰撞卻是隨機的。對模糊的事物和自然現象的理解，也可以用一個實例說明。許多國界都是以河流的主河道中線劃分的，中線究竟在哪裡，只能是一個模糊的界限，無法嚴格劃分。因為河水有多的時候，也有少的時候，洞水在流動，波浪在不斷地拍打著河岸，因此不可能進行絕對精確的測量，所以其界限是模糊的。地震的突然發生、橋梁的突然斷裂折墜等則屬於突然性事物和現象。

2．數學方法的分類

按照自然事物和現象的類型，根據理論計算和解決實際問題的需要，人們創立了許多種數學方法，概括起來主要有以下幾種：常量數學方法：古今初等數學所運用的方法，便是常量數學方法，主要有算術法、代數法、幾何法和三角函數法。常量數學方法被用於定量揭示和描述客觀事物在發展過程中處於相對靜止狀態時的數量關系和空間形式(或結構)的規律性。變數數學方法：它是定量揭示和描述客觀事物運動、變化、發展過程中的各量變化與量變之間的關系的一種數學方法。其中最基本的是解析幾何法和微積分法。解析幾何法由數學家迪卡爾創立，是用代數方法研究幾何圖形特徵的一種方法。微積分(通常稱為高等數學)方法是牛頓和萊布尼茨創立的。這種方法主要應用於求某種變化率(如物體運行速率、化學反應速率等)；求曲線(曲面)切線(切平面)；求函數極值；求解振動方程和場方程等問題。

必然性數學方法：這種方法應用於必然性自然事物和現象。描述必然性自然事物和現象的數學工具，一般是方程式或方程組。其中主要有：代數方程、函數方程、常微分方程、偏微分方程和差分方程等。利用方程可以從已知數據，在遵循推理規律和規則的條件下，推算出未知數據，如這種方法可以根據熱力學方程計算出煉鋼爐各部分的溫度分布。因而可通過理論計算，確定和選取煉鋼爐的最佳設計方案。

隨機性數學方法：指定量研究、揭示和描述隨機事物和隨機現象領域的規律性的一種數學方法。它主要含概率論方法和數理統計方法。

突變的數學方法：指定量研究只揭示和描述突變事物和突變現象規律性的一種數學方法。它是20世紀70年代由法國數學家托姆創立的。托姆用嚴密的邏輯和數學推導，證明在不超過四個控制因素的條件下，存在著七種不連續過程的突變類型，它們分別是：折轉型，尖角型，燕尾型，蝴蝶型，雙曲臍點型，橢圓臍點型，拋物臍點型。這些突變數學方法和突變理論，對於解決地質學研究領域中的復雜生突變事件(如地震預測)和現象十分有用。有專家預言：突變的數學方法，可能成為解決地質學領域復雜問題的一種強有力的數學工具。

模糊性數學方法：指用定量方法去研究、揭示和描述模糊事物和模糊現象和規律性的一種數學方法。自然界存在著大量模糊事物、模糊現象和模糊信息，無法用精確數學方法處理。模糊數學方法的創立，才使人類找到了處理該類問題的有效方法，人們稱這種方法的效果是「模糊中見光明」。「模糊數學」並非數學的模糊，這種數學本身仍是邏輯嚴密的精確數學，只是因用於處理模糊事物而得名。

公理化方法：指從初始科學概念和一些不證自明的數學公理出發遵循邏輯思維規律和推理規則，運用正確邏輯推理形式，對一些相關問題進行處理，從而建立起數學模型的一種特殊方法。公理化方法由古希臘數學家歐幾里得首創，並構成了歐氏幾何學理論體系，公理化方法的核心是研究如何把一種科學理論公理化，進而建成一個公理化理論體系。這種體系中首先建立公理，即把某學科中一些初始科學概念公理化，然後由公理推演出定理及其他，從而構成一個公理化理論體系。

(四)提煉數學模型的一般步驟

所謂提煉數學模型，就是運用科學抽象法，把復雜的研究對象轉化為數學問題，經合理簡化後，建立起揭示研究對象定量的規律性的數學關系式(或方程式)。這既是數學方法中最關鍵的一步，也是最困難的一步。提煉數學模型，一般採用以下六個步驟完成：

第一步：根據研究對象的特點，確定研究對象屬哪類自然事物或自然現象，從而確定使用何種數學方法與建立何種數學模型。即首先確定對象與應該使用的數學模型的類別歸屬問題，是屬於「必然」類，還是「隨機」類；是「突變」類，還是「模糊」類。

第二步：確定幾個基本量和基本的科學概念，用以反映研究對象的狀態。這需要根據已有的科學理論或假說及實驗信息資料的分析確定。例如在力學系統的研究中，首先確定的摹本物理量是質主(m)、速度(v)、加速度(α)、時間(t)、位矢(r)等。必須注意確定的基本量不能過多，否則未知數過多，難以簡化成可能數學模型，因此必須詵擇出實質性、關鍵性物理量才行。

第三步：抓住主要矛盾進行科學抽象。現實研究對象是復雜的，多種因素混在一起，因此，必須變復雜的研究對象為簡單和理想化的研究對象，做到這一點相當困難，關鍵是分清主次。如何分清主次只能具體問題具體分析，但也有兩條基本原則：一是所建數學模型一定是可能的，至少可給出近似解；二是近似解的誤差不能超過實際問題所允許的誤差范圍。

第四步：對簡化後的基本量進行標定，給出它們的科學內涵。即標明哪些是常量，哪些是已知量，哪些是待求量，哪些是矢量，哪些是標量，這些量的物理含義是什麼?

第五步：按數學模型求出結果。

第六步：驗證數學模型。驗證時可根據情況對模型進行修正，使其符合程度更高，當然這以求原模型與實際情況基本相符為原則。

(五)數學方法在科學中的作用

1．數學方法是現代科研中的主要研究方法之一

數學方法是各門自然科學都需要的一種定量研究方法，尤其在當今世界科學技術飛速發展的時代，計算機已得到廣泛應用，即使一個極其復雜的偏微分方程的求解問題也同樣可以通過離散化手段進行數字求解。如航磁法、地震法探礦的數據處理問題就異常復雜，其數學模型就是一個偏微分波動(場)方程。當然此類問題都需要在超大型專門計算機構進行的。正因為如此，許多過去無法進行定量研究的問題，現在一般都可以通過數學建模進行定量研究。當然，研究中的關鍵就是如何建模的問題了。同時，只有通過定量研究才能更深刻、更准確地揭示自然事物和自然現象內在的規律性。否則，一切科學理論的建立和理論研究的精確化就難以實現。

馬克思曾指出：「一種科學只有當它達到了能夠運用數學時，才算真正發展了」。這正如我國數千年的傳統中葯，因其葯效及有效成分沒能達到定量研究的程度，因而其發展遲緩。當今世界各主要國家都在對中國的中葯進行定量分析研究，某些中葯已被它國製成精品並擁有專利權向我國傾銷，這充分體現了定量研究的重要意義。

2．數學方法為多門科研提供了簡明精確的定量分析和理論計算方法

數學語言(方程式或計算公式)是最簡明和最精確的形式化語言，只有這種語言才能給出定量分析的理論和計算方法，通過理論計算給出的信息，可以給人們提供某種預測、某種預言。這種預示性的信息，既可能帶來某種發現、發明和創造，也可能導致極大的經濟和社會效益，從而使人們格外地感受到它的分量。

3．數學方法為多門科學研究提供邏輯推理、辯證思維和抽象思維的方法

數學作為自然科學研究的可靠工具，是因為它的理論體系是經過嚴密邏輯推證得到的，因此它也為科學研究提供了眾多邏輯推理方法；同時數學也是一種辯證思維和抽象思維的語言，因此也同樣為科學研究提供了辯證思維和抽象思維的方法。

三、系統科學方法

系統科學是關於系統及其演化規律的科學。盡管這門學科自20世紀上半葉才產生，但由於其具有廣泛的應用價值，發展十分迅速，現已成為一個包括眾多分支的科學領域。它包括有：一般系統論、控制論、資訊理論、系統工程、大系統理論、系統動力學、運籌學、博弈論、耗散結構理論、協同學、超循環理論、一般生命系統論、社會系統論、泛系分析、灰色系統理論等分支。這些分支，各自研究不同的系統。自然界本身就是一個無限大、無限復雜的系統，在自然界中包括著許許多多不同的系統，系統是一種普遍存在。一切事物和過程都可以看作組織性程度不同的系統，從而使系統科學的原理具有一般性和較高的普遍性。利用系統科學的原理，研究各種系統的結構、功能及其進化的規律，稱為系統科學方法，它已得到各研究領域的廣泛應用，目前尤其在生物學領域(生態系統)和經濟領域(經濟管理系統)中的應用最為引人注目。系統科學研究有兩個基本特點：其一是它與工程技術、經濟建設、企業管理、環境科學等聯系密切，具有很強的應用性；其二是它的理論基礎不僅是系統論，而且還依賴於各有關的專門學科，與現代一些數學分支學科有密切關系。正因為如此，人們認為系統科學方法一般指研究系統的數學模型及系統的結構和設計方法。因此，我們下面將僅就上述意義上系統科學方法作簡要論述。

(一)系統科學方法的特點和原則

所謂系統科學方法，是指用系統科學的理論和觀點，把研究對象放在系統的形式中，從整體和全局出發，從系統與要素、要素與要素、結構與功能以及系統與環境的對立統一關素中，對研究對象進行考察、分析和研究，以得到最優化的處理與解決問題的一種科學研究方法。系統科學方法的特點和原則主要有：整體性、綜合性、動態性、模型化和最優化五個方面。

(1)整體化特點和原則：這是系統科學方法的首要特點和原則。所謂整體性特點和原則，是指把研究對象作為一個有機的整體系統去看待。雖然系統中每一個要素，就其單獨功能而言是有限的，但卻是系統所必有的要素。就整體系統而言，缺少了任何一個要素都難以發揮整個系統的功能。這正如一輛汽車一樣，它是一個完整的系統，任何一個部件出現缺損都可能影響整個系統功能的發揮，甚至一個微不足道的螺絲釘的缺損都可能造成某種事故的發生。因此必須把研究對象作為有了質變的有機整體去看待。這里的計算關系應該是1+1>2，這就如同「二人一條心，黃土變成金』』的格言所表示的含義類似，即系統的整體功能大於各要素的功能之和。這被稱為系統各要素功能的非加性規律。這一規律性要求人們在對系統的研究中，必須從有機整體的角度去探討系統與組成它的各要素之間的關系，而且另一方面，需要研究系統與周圍環境之間的聯系和關系，從有機整體的角度去發揮系統的功能，把握系統的性質與運動規律。

(2)綜合性特點和原則：這一特點和原則包括兩方面的含義：一方面指客觀事物和工程都是一個系統，是由諸多要素按一定規律組成的復雜的綜合體，有其特殊的性質、規律和功能；另一方面指，對任何客觀事物和具體系統的研究，都必須進行綜合考察，即從它的組成部分、結構、功能及環境的相互聯系、相互作用和相互制約的諸方面進行綜合研究。而系統的最優化目標就是根據系統科學方法對研究對象進行綜合考察和研究的結果來確定的。

(3)動態性特點和原則：指在物質系統的動態過程中揭示它們的性質、規律和功能。因為客觀世界中實際存在的一切系統，無論是在內部的各要素之間，或系統與環境之間，都存在著物質、能量、信息的流通和交換，因此實際系統都處於動態過程之中，而不是處於靜態，因此就必須堅持動態性原則。

（4）模型化特點和原則：指的是在考察比較大且復雜的系統(如大型工程項目)時，因復雜系統因素眾多，關系復雜，一時難以完全把所有因素和關系都搞清楚，甚至有的因素也沒有必要完全弄清楚，而開始研究和處理問題時又往往要求進行定量分析，這就需要建立數學模型，即將系統加以簡化抽象為理想模型，從而通過對模型的 實驗、研究，達到較好地解決實際問題的目的。

(5)最優化原則：指在運用系統科學方法解決實際問題時，從多個可能的方案中選擇出最佳方案，使系統的運行處於最佳狀態，達到發揮最優功能的目標。按照最優化原則，系統內部各要素之間與系統和環境之間的聯系或結構都必須處於最優狀態，以發揮系統的特殊功能。

(二)常用的幾種系統科學方法簡介

1．功能分析法

功能

E. 為促進人與自然的和諧相處,應踐行什麼生活方式

促進人與自然的和諧關系的方法如下：

1、促進人與自然和諧共生

發展，說到底是為了社會的全面進步和人民生活水平不斷提高，強調經濟增長不等於經濟發展，經濟發展不單純是速度的發展，經濟的發展不代表著全面的發展，更不能以犧牲生態環境為代價。以人為本，其中很重要的一條，就是不能在發展過程中摧殘人自身生存的環境。

因而我們應該摒棄忽視自然的「人類中心主義」的發展觀，人類改造和利用自然必須遵循自然規律，尊重自然，順應自然，保護自然。因而要合理利用自然，優化空間結構，劃定農業空間和生態空間保護紅線，構建科學合理的城市化格局、農業發展格局、生態安全格局、自然岸線格局。培養公民環境意識，倡導綠色消費。

2、加快建設主體功能區

按照主體功能區的定位優化國土空間開發格局，發揮主體功能區作為國土空間開發保護基礎制度的作用。以主體功能區規劃為基礎統籌各類空間性規劃，推進「多規合一」。實行分類管理的區域政策和對不同主體功能區各有側重的績效評價。

國土是生態文明建設的空間載體，是我們賴以生存和發展的家園。優化國土空間的開發格局是實現生產空間的集約高效、生活空間的宜居適度、生態空間的山清水秀的前提和基礎。

一要加快構建科學合理的城市化格局、農業發展格局、生態安全格局。二要實行分類管理的區域政策和各有側重的績效評價。三要根據陸地國土與海洋國土空間的統一性，以及海洋系統的相對獨立性進行開發，促進陸地國土空間與海洋國土空間協調開發。

3、推動低碳循環發展

循環發展與低碳發展都是為了協調人與自然的關系，促進社會經濟與生態環境的良性互動，實現可持續發展。因此，建設社會主義生態文明，重點就要落實到低碳發展與循環發展，轉變生產方式，調整產業結構，實現生產方式綠色化。

推進能源利用方式的轉變，提高非化石能源比重就成為發展低碳經濟的必由之路。要加快發展風能、太陽能、生物質能、水能、地熱能，安全高效發展核電。加快能源技術創新，建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系。

4、全面節約和高效利用資源

堅持節約優先，大力發展循環經濟。強化約束性指標管理，實行能源和水資源消耗、建設用地等總量和強度雙控行動。在全社會推動節能行動計劃。節約下來的能源是最綠色的能源，當下不能拘泥於傳統的節能減排方式。通過技術改造，把有限的資源吃干榨凈；通過管理創新，提高已開發資源的使用效率。

5、加大環境治理力度

以提高環境質量為核心，實行最嚴格的環境保護制度，形成政府、企業、公眾共治的環境治理體系。堅持預防為主、綜合治理，以解決損害群眾健康突出環境問題為重點，強化水、大氣、土壤等污染防治。

6、築牢生態安全屏障

樹立山水林田湖是一個生命共同體的理念，全面提升森林、河湖、濕地、草原、海洋等自然生態系統穩定性和生態服務功能。堅持保護優先、自然恢復為主，實施生態保護和修復工程，保護生物多樣性。

我國的生態環境問題已經到了很嚴重的程度，非採取最嚴厲的措施不可，不然不僅生態環境惡化的總態勢很難從根本上得到扭轉，而且我們設想的其他生態環境發展目標也難以實現。

F. 為什麼說形而上學的方法是人類認識自然的必由之路

人們的認識總是由經驗對象逐漸尋找經驗之外的規律的，這樣的思維必然要經歷一個走上形而上的階段，形就是近似的理解為有形狀或者可以找到具體外形，形而上就是要找到一些規律，而這樣的規律又是毫無直觀的外在形象可言的，人們為了更好的把握直觀的現象，必然要找到一些簡便而可利用的工具，這樣的工具一旦上升到無直觀的形就會變成形而上的學問，我們叫形而上學，因為看不到摸不著，所以只能作為一種依賴物存在，人類的語言都是形而上的，而任何認識又必然建立在語言之上，所以，形而上肯定是到處存在的，除非人們生來不語，也不交流，不去認識事物，一旦人們需要認識周圍的環境，就必然要逐漸走上形而上的道路

G. 科研研究方法有哪些

科研的典型方法。前面選題和搜集資料都是科研的前提條件，接下來我們就應該正式進行科研工作。在進行科研工作之前，我們要掌握一些典型的科研方法。
1.觀察法.科學觀察是指人們通過感官，有計劃、有目的對在自然發生狀態下何在人為發生的條件下的事物。科學觀察是我們科研常用的方法，它與人們日常的觀察不同，科學觀察總是為了解決一定的科學問題而進行的，它有明確的任務、目的和觀察對象，它不僅要用眼睛看，有時還要藉助於儀器進行觀察，觀察之後還要進行詳細的、准確的記錄，而人們日常的觀察是很隨意的，沒有這些要求和規定。1.觀察方法 2 觀察的意義 3觀察的原則 4.觀察的種類 5.觀察的偏差
2實驗法。 試驗方法是獲取第一手科研資料的重要的和有力的手段。大量的、新的、精確的和系統的資料，往往是通過試驗而獲得的。試驗方法是探索自然奧秘和發明新物品的必由之路。實驗是檢驗真理的唯一標准。有許多科學理論和技術的正確與否都是通過實驗的方法才能得到驗證的。所以說試驗法是科研工作中非常重要的一種方法。1.實驗方法 2實驗新特點3.實驗的作用4.實驗的類型5.實驗的要求6.實驗的缺陷
3.模擬法。模擬方法就是根據相似的理論，先設計和製作一個與自然事物、自然想像及其發展變化過程相似的模型，然後，通過對模型的試驗和研究，間接地去試驗和研究「原型」的性質和規律性。模擬方法與常規的實驗方法相比較，一般說來，他不是對「原型」的各種因素影響的純化和簡化，而是盡量對「原型」的復雜因素進行全面的模擬和研究。所以，模擬方法可以很好的解決實際試驗中難以實現的條件，有效的促使科研工作的進一步完成。1.模擬方法 2.模擬的特點 3.模擬的種類 4.模擬的作用 5.模擬的不足
還有其他一些方法比如：數學方法，理想化，類比法，假說法，綜合法等。

H. 簡述如何促進人與自然的和諧關系

促進人與自然的和諧關系的方法如下：

1、促進人與自然和諧共生

發展，說到底是為了社會的全面進步和人民生活水平不斷提高，強調經濟增長不等於經濟發展，經濟發展不單純是速度的發展，經濟的發展不代表著全面的發展，更不能以犧牲生態環境為代價。以人為本，其中很重要的一條，就是不能在發展過程中摧殘人自身生存的環境。

因而我們應該摒棄忽視自然的「人類中心主義」的發展觀，人類改造和利用自然必須遵循自然規律，尊重自然，順應自然，保護自然。因而要合理利用自然，優化空間結構，劃定農業空間和生態空間保護紅線，構建科學合理的城市化格局、農業發展格局、生態安全格局、自然岸線格局。培養公民環境意識，倡導綠色消費。

2、加快建設主體功能區

按照主體功能區的定位優化國土空間開發格局，發揮主體功能區作為國土空間開發保護基礎制度的作用。以主體功能區規劃為基礎統籌各類空間性規劃，推進「多規合一」。實行分類管理的區域政策和對不同主體功能區各有側重的績效評價。

國土是生態文明建設的空間載體，是我們賴以生存和發展的家園。優化國土空間的開發格局是實現生產空間的集約高效、生活空間的宜居適度、生態空間的山清水秀的前提和基礎。

一要加快構建科學合理的城市化格局、農業發展格局、生態安全格局。二要實行分類管理的區域政策和各有側重的績效評價。三要根據陸地國土與海洋國土空間的統一性，以及海洋系統的相對獨立性進行開發，促進陸地國土空間與海洋國土空間協調開發。

3、推動低碳循環發展

循環發展與低碳發展都是為了協調人與自然的關系，促進社會經濟與生態環境的良性互動，實現可持續發展。因此，建設社會主義生態文明，重點就要落實到低碳發展與循環發展，轉變生產方式，調整產業結構，實現生產方式綠色化。

推進能源利用方式的轉變，提高非化石能源比重就成為發展低碳經濟的必由之路。要加快發展風能、太陽能、生物質能、水能、地熱能，安全高效發展核電。加快能源技術創新，建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系。

4、全面節約和高效利用資源

堅持節約優先，大力發展循環經濟。強化約束性指標管理，實行能源和水資源消耗、建設用地等總量和強度雙控行動。在全社會推動節能行動計劃。節約下來的能源是最綠色的能源，當下不能拘泥於傳統的節能減排方式。通過技術改造，把有限的資源吃干榨凈；通過管理創新，提高已開發資源的使用效率。

5、加大環境治理力度

以提高環境質量為核心，實行最嚴格的環境保護制度，形成政府、企業、公眾共治的環境治理體系。堅持預防為主、綜合治理，以解決損害群眾健康突出環境問題為重點，強化水、大氣、土壤等污染防治。

6、築牢生態安全屏障

樹立山水林田湖是一個生命共同體的理念，全面提升森林、河湖、濕地、草原、海洋等自然生態系統穩定性和生態服務功能。堅持保護優先、自然恢復為主，實施生態保護和修復工程，保護生物多樣性。

我國的生態環境問題已經到了很嚴重的程度，非採取最嚴厲的措施不可，不然不僅生態環境惡化的總態勢很難從根本上得到扭轉，而且我們設想的其他生態環境發展目標也難以實現。

參考資料來源：人民網—堅持綠色發展 促進人與自然和諧

I. 靠野兔等小動物傳播種子的是蒼耳。這類植物通過什麼的方式進行它們的旅行之路

蒼耳種子上有小鉤可以鉤在動物皮毛上，就像尼龍扣一樣。在旅行過程中自然脫落，種子就進行了傳播。

J. 保護地球10種方法

1、節約用水

水是生命之源，沒有水，人類也無法生存。用水完畢後要及時擰緊水龍頭，有些水可以重復利用，比如淘米水用來洗碗能夠去除油漬，洗衣服的水可以用來洗拖把……這樣的做法能夠節約不少水資源。

2、生活垃圾分類

許多國家都在倡導並施行生活垃圾分類，這樣可以回收一些可重復利用的廢品，如報紙、飲料瓶等，而不可回收的就進行相應的處理，這樣可以減少污染，還能夠再創造出其他的一些價值，比如紙板可以經過重新加工再次利用。

3、節約用電

電器不用時，除了關閉電源外，一定要記得拔下插頭，因為即使電源關閉，其實還是會有電耗產生。空調的溫度不要開得太低，燈泡選用節能燈，新購置電器時注意選擇能耗最低的型號。

4、拒絕一次性用品

買菜的時候提個菜籃子或購物車，不要那些藍色、綠色的塑料袋，這些都是極難降解的。去飯店吃飯的時候不要用一次性筷子，就是在挽救大樹。用手帕取代餐巾紙，也是為了減少樹木的砍伐。

5、愛護動物

拒絕餐上野味，保護野生動物就是保護人類自己。對野生動物最不僅僅是拒絕他們上餐桌，最好的保護是不幹擾它們的正常生活，保護生態平衡最重要。據研究表明，野生動物的營養價值並不比普通的肉類高。還有就是，野生動物是沒有經檢疫的病菌攜帶者，易感染病，不吃也好。

6、保護綠化

保護綠色植被，保護好一草一木一花，不要隨便踐踏草坪，愛護綠色，保護綠色植物不被破壞。如果有空地可以買樹苗來種哦，做好樹苗的護養。這樣不僅利於健康而且能凈化空氣，為地球帶來綠意，讓我們生存的地球更美。

7、開發節能創新產品

在世界范圍內，人們都對節能技術持歡迎態度，不僅將它們當作保護地球的聰明之舉和劃算的方式，也當作自己的救贖之路。從逐步淘汰白熾燈 到實行滿足「能源之星」標准、減少待機模式下能耗的技術，消費者、廠商和政府都在步調一致地幫助建立一個節能型社會。

8、節約能源

節約每一滴水，水要循環利用，重復利用，不要把自己的眼淚成為地球上的最後一滴水；每一粒糧食，「誰知盤中餐，粒粒皆辛苦」；節約用電，隨手關燈、關電器，不用的電器隨手關掉，盡量不要出於待機狀態。