有哪些自然指路方法

A. 如何有效的认识自然

• 人与自然的关系是随人类生产能力的发展而变化的，二者的关系表现为一个历史性的发展过程。在原始社会，人类认识自然和改造自然的能力十分有限，在人与自然关系上更多表现为人受制于自然。
  

• 随着人类生产水平的提高，人与自然的关系开始发生了转变，人类逐渐由“敬畏自然”的态度变为“征服自然”，自然成为人类改造的对象。农业社会以后，人类开始大规模改造自然，这样做虽然扩大了耕地面积，满足了日益增长的粮食需求，却破坏了森林、草原、湖面，不仅导致了水土流失、土质下降、沙漠化、盐碱化，而且进一步使生态失去平衡。工业文明的出现使得人类和自然的关系发生了根本性的改变：自然界完全不再具有以往的神秘和威力，人类再也无须像中世纪那样借助于上帝的权威来维持自己对自然的统治。
  

• 但进入20世纪以来，伴随着环境污染、能源危机和核武器的威胁，人们越来越认识到科技的发展并未给社会带来真正的进步，反而使人类社会陷入了深深的不可摆脱的生态危机之中。正如恩格斯所警告的，“不要过分陶醉于我们对自然界的胜利，对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们”，人与自然的关系问题正式进入了人们的研究视野。
  

• 实现人与自然的和谐发展，在当代已不再是一个理想的口号，它是我们基于全球性生态危机而提出来的关系到整个人类生存和发展的现实问题。自从布伦特兰女士提出“可持续发展”观念以来，强调全球性可持续发展的理念已为世界各国所普遍接受，建立起一个新的人与自然和谐发展的“地球生态圈”成为新世纪人们的共同愿望。但这一阶段仍处于设想时期，有许多问题需要我们努力解决，本文认为，其中最关键的环节包括如下几点。
  

• （1）整体性新生态观念的确立。首先是克服传统“人类中心主义”的狂妄?熏切实地为自己的行为承担起责任?熏以一种开放的宽容态度处理与他人、与世界的关系。其次是重新肯定人与自然之间天然的和谐关系，它们存在共同的生态利益，应把人类发展与维护生态环境结合起来，在保护生态环境的前提下寻求社会发展，在发展的基础上改善生态环境。事实上，良好的生态环境与自然资源的持续利用是人类得以生存和发展的基本前提和物质基础。最后必须考虑到发展的可持续性，社会发展既要满足当代人的需要，又不能对后代人满足其需要构成威胁，要强调代际平等与代内平等，社会的和谐发展、人与自然的和谐相处的一个根本条件是要使全体人民享受到社会进步带来的成果，创造稳定、健康、幸福的生活环境。
  

• （2）可持续发展中的人与自然的和谐与斗争。人与自然是一对矛盾，强调人与自然的和谐，事实上是以承认二者之间存在矛盾为前提的，否则和谐也就失去了内容和意义。比如地震、海啸、洪水等，它们都是一种自然现象，也是人类永远不可能完全消除的，人类的生存就与它们是充满矛盾的。人要与自然真正实现和谐发展，人类首先要能理解自然、掌握自然、控制自然，和谐中既有服从又有“斗争”，和谐是以人类的科技、文化进步作为核心内容的。
  

• （3）科学技术全球发展的不平衡问题。要实现人与自然的和谐，科学技术的发展至关重要，它是我们与自然界进行谈判的砝码。只有当我们的技术水平能够控制、影响自然的时候，才能彻底实现与自然的和谐共处。当代科技的发展，使得我们对大多数自然灾害问题都有了一定的了解，人类社会初期那样的大自然灾害已经能够基本避免了，但现在的最大问题是生态系统是一个大的整体，环境生态问题属于全球问题，而科技发展在全球的不平衡使我们很难真正实现与自然的和谐。以印度洋海啸为例，由于印度洋沿岸国家没有海啸预警机制，即使美国在检测到大地震之后本来试图通知印度洋沿岸各国做好准备，但竟然无法找到与这些国家沟通的有效途径，造成了这些国家与其他国家在分享相关信息时渠道不畅。
  

• （4）科技、人文、生态环境的一体化。要最终实现人与自然的和谐共处，我们人类实现人文、科技和整个生态圈环境的一体化才是根本的途径。因为在当代社会，地震、江河洪灾等所引起的自然灾害对人类产生的威胁、破坏力已大大缩小了，全球气候变化有2／3是人为因素引起的，其他才是自然因素造成的，当代自然灾害一般是“三分天灾、七分人祸”。比如1998年长江全流域的特大洪水，专家们研究认为，造成这次大洪灾的原因是除了雨量过大造成洪水外，更在于生态破坏严重、盲目围湖造田、不合理的水利建设所致。我们所提倡的新自然观将坚持人与自然的相互限定、相互依赖和相互包容，坚持人与自然的密切关系、不可分割和内在统一，以承认自然价值的多样性为基础，对自然资源的消费不仅要支付其传统意义上的经济价值，还要支付其生态等其他价值。
  

• 一，自然的利益是物质永远存在，永远运动。自然物质的实力保持并影响决定了所有物质的运动。有物质，就同时有自然实力。物质和实力与自然永远存在，无始无终。
  

• 二，自然之中没有独立的自然和物质。
  

• 三，每个生命都是自然的一部分，都由自然的物质组成，并永在自然之内。

B. 保护自然环境的方法是什么

水和森林等自然资源的生存面临着威胁，大量的垃圾也在不断产生。环境日益恶化的警钟几年前就敲响了。但是，对环境恶化进程的遏制仍显得过于无力。那么，为有助于环境的保护，人们可以做这些。

（一）节约资源，减少污染1.人类只有一个地球。地球正面临着生态危机。只要我们改变机浪费又污染的生活方式，就能够改善环境，减轻地球的负担。无节制地消耗地球资源将使人类生存无法持续。

节水为荣随时关上水龙头，别让水空流。我国是世界上12个贫水国家之一，淡水资源还不到世界人均水量的1/4。全国600多个城市半数以上缺水，其中108个城市严重缺水。

地表水资源的稀缺造成对地下水的过量的开采。50年代，北京的水井在地表下约5米处就能打出水来，现北京4万口井平均深达49米，地下水资源已近枯竭。

2.关心大气质量。别忘了你时刻都在呼吸全球大气监测网的监测结果表明，北京、沈阳、西安、上海、广州这五座城市的大气中总悬浮颗粒物日均浓度分别在每立方米200-500微克，超过世界卫生组织标准3-9倍，被列入世界十大污染城市之中。

随手关灯省度电，少一份污染我国以火力发电为主、煤为主要能源的国家。煤在一次性能源结构中占70%以上。如按常规方式发展，要达到发达国家的水平，至少需要100亿吨煤当两的能源消耗，这将相当于全球能源消耗的总和，煤炭燃烧时会释放出大量的有害气体，严重污染大气，并形成酸雨和造成温室效应。

（二）绿色消费，环保选购我们的每一个消费行为都潜存着一个信息。我们应该带着环保的眼光去评价和选购商品，审视该产品在生产过程中会不会给环境造成污染。我们手中的钞票就像是“绿色的选票”，哪种产品符合环保要求，我们就选购哪种产品，这样它就会逐渐在市场上占有越来越多的份额。

哪种产品不符合环保要求，我们就不买它，同时也动员别人不买它，这样它就会逐渐被淘汰，或被迫转产为符合环保要求的绿色产品。如果每个消费者都有意识地选择有利于环境的消费品，那么这些信息就将会汇集成一个信号，引导生产者和销售者正确的走向可持续发展之路。

C. 人类有哪些改变气候的手段

短时间的气候变化，特别是极端的异常气候现象，如干旱、洪涝、冻害、冰雹、沙暴等等，往往会造成严重的自然灾害，足以给人类社会带来毁灭性的打击。长期的气候变化也会产生很多影响，如水资源短缺、居住环境恶化、经济损失加剧、海平面上升、热浪袭击增加、人类健康受威胁、物种变化加剧等等。
我国提出五大措施应对气候变化：发展节水灌溉；调整作物布局；推广集雨灌溉，解决干旱缺水地区农村饮水和部分农业生产用水问题；人工影响天气；组织实施“气候变化对我国农业、林业、水资源和沿海地区海平面的影响评估”等一系列与气候变化有关的科研项目。近百年来的气候变化已给全球的自然生态系统和社会经济带来重要影响，今天正在北京举行的气候变化国际科学研讨会上，权威人士指出，气候与环境问题没有国界，世界各国只有积极参与，才能够通过几代人的努力，最终实现人类的可持续发展。据世界气象组织的观测，全球表面平均温度一直在上升，过去一百年中温度上升了零点六摄氏度。一九七六年以来，全球平均温度的上升速度大约是整个世纪速度的三倍。而且，今天大气中的二氧化碳浓度是过去四十二万年间最高的，上个世纪的增长速度是过去两万年中最快的。国家气候中心气候影响评价首席研究员祝昌汉说，面对全球变暖的形势，目前我们采取的对策主要有三个方面：通过植树造林、加强绿化，停止滥伐森林等手段，减少目前大气中的二氧化碳；建设海岸防护堤坝等工程防止海水入侵，并有计划地逐步改变当地农作物的种类和品种，以适应逐步变化的气候；削减二氧化碳的排放量。
祝昌汉认为，气候与环境问题没有国界，世界各国只有积极参与，全球采取步调一致的行动，正确处理好资源、环境与发展的问题，才能够通过几代人的努力，最终实现人类的可持续发展。

D. 自然科学的研究方法都有哪些

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现代自然科学研究方法

自然科学方法论实质上是哲学上的方法论原理在各门具体的自然科学中的应用。作为科学，它本身又构成了一门软科学，它是为各门具体自然科学提供方法、原则、手段、途径的最一般的科学。自然科学作为一种高级复杂的知识形态和认识形式，是在人类已有知识的基础上，利用正确的思维方法、研究手段和一定的实践活动而获得的，它是人类智慧和创造性劳动的结晶。因此，在科学研究、科学发明和发现的过程中，是否拥有正确的科学研究方法，是能否对科学事业作出贡献的关键。正确的科学方法可以使研究者根据科学发展的客观规律，确定正确的研究方向；可以为研究者提供研究的具体方法；可以为科学的新发现、新发明提供启示和借鉴。因此现代科学研究中尤其需要注重科学方法论的研究和利用，这也就是我们要强调指出的一个问题。

一、科学实验法

科学实验、生产实践和社会实践并称为人类的三大实践活动。实践不仅是理论的源泉，而且也是检验理论正确与否的惟一标准，科学实验就是自然科学理论的源泉和检验标准。特别是现代自然科学研究中，任何新的发现、新的发明、新的理论的提出都必须以能够重现的实验结果为依据，否则就不能被他人所接受，甚至连发表学术论文的可能性都会被取缔。即便是一个纯粹的理论研究者，他也必须对他所关注的实验结果，甚至实验过程有相当深入的了解才行。因此，可以说，科学实验是自然科学发展中极为重要的活动和研究方法。

(一)科学实验的种类

科学实验有两种含义：一是指探索性实验，即探索自然规律与创造发明或发现新东西的实验，这类实验往往是前人或他人从未做过或还未完成的研究工作所进行的实验；二是指人们为了学习、掌握或教授他人已有科学技术知识所进行的实验，如学校中安排的实验课中的实验等。实际上两类实验是没有严格界限的，因为有时重复他人的实验，也可能会发现新问题，从而通过解决新问题而实现科技创新。但是探索性实验的创新目的明确，因此科技创新主要由这类实验获得。

从另一个角度，又可把科学实验分为以下类型。

定性实验：判定研究对象是否具有某种成分、性质或性能；结构是否存在；它的功效、技术经济水平是否达到一定等级的实验。一般说来，定性实验要判定的是“有”或“没有”、“是”或“不是”的，从实验中给出研究对象的一般性质及其他事物之间的联系等初步知识。定性实验多用于某项探索性实验的初期阶段，把注意力主要集中在了解事物本质特性的方面，它是定量实验的基础和前奏。

定量实验：研究事物的数量关系的实验。这种实验侧重于研究事物的数值，并求出某些因素之间的数量关系，甚至要给出相应的计算公式。这种实验主要是采用物理测量方法进行的，因此可以说，测量是定量实验的重要环节。定量实验一般为定性实验的后续，是为了对事物性质进行深入研究所应该采取的手段。事物的变化总是遵循由量变到质变，定量实验也往往用于寻找由量变到质变关节点，即寻找度的问题。

验证性实验：为掌握或检验前人或他人的已有成果而重复相应的实验或验证某种理论假说所进行的实验。这种实验也是把研究的具体问题向更深层次或更广泛的方面发展的重要探索环节。

结构及成分分析实验：它是测定物质的化学组分或化合物的原子或原子团的空间结构的一种实验。实际上成分分析实验在医学上也经常采用，如血、尿、大便的常规化验分析和特种化验分析等。而结构分析则常用于有机物的同分异构现象的分析。

对照比较实验：指把所要研究的对象分成两个或两个以上的相似组群。其中一个组群是已经确定其结果的事物，作为对照比较的标准，称为“对照组”，让其自然发展。另一组群是未知其奥秘的事物，作为实验研究对象，称为实验组，通过一定的实验步骤，判定研究对象是否具有某种性质。这类实验在生物学和医学研究中是经常采用的，如实验某种新的医疗方案或药物及营养晶的作用等。

相对比较实验：为了寻求两种或两种以上研究对象之间的异同、特性等而设计的实验。即把两种或两种以上的实验单元同时进行，并作相对比较。这种方法在农作物杂交育种过程中经常采用，通过对比，选择出优良品种。

析因实验：是指为了由已知的结果去寻求其产生结果的原因而设计和进行的实验。这种实验的目的是由果索因，若果可能是多因的，一般用排除法处理，一个一个因素去排除或确定。若果可能是双因的，则可以用比较实验去确定。这就与谋杀案的侦破类似，把怀疑对象一个一个地排除后，逐渐缩小怀疑对象的范围，最终找到谋杀者或主犯，即产生结果的真正原因或主要原因。

判决性实验：指为验证科学假设、科学理论和设计方案等是否正确而设计的一种实验，其目的在于作出最后判决。如真空中的自由落体实验就是对亚里士多德错误的落体原理(重物体比轻物体下落得快)的判决性实验。

此外，科学实验的分类中还包括中间实验、生产实验、工艺实验、模型实验等类型，这些主要与工业生产相关。

(二)科学实验的意义和作用

1．科学实验在自然科学中的一般性作用

人类对自然界认识的不断深化过程，实际是由人类科技创新(或称为知识创新)的长河构成的。科学实验是获取新的、第一手科研资料的重要和有力的手段。大量的、新的、精确的和系统的科技信息资料，往往是通过科学试验而获得的。例如，“发明大王”爱迪生，在研制电灯的过程中，他连续13个月进行了两千多次实验，试用了1600多种材料，才发现了白金比较合适。但因白金昂贵，不宜普及，于是他又实验了6 000多种材料，最后才发现炭化了的竹丝做灯丝效果最好。这说明，科学实验是探索自然界奥秘和创造发明的必由之路。

科学实验还是检验科学理论和科学假说正确与否的惟一标准。例如，科学已发现宇宙间存在四种相互作用力，它们之间有没有内在联系呢?爱因斯坦提出“统一场论”，并且从1925年开始研究到1955年去世为止，一直没有得到结果，因此许多专家怀疑“统一场”的存在。但美国物理学家温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆由规范场理论给出了弱相互作用和电磁相互作用的统一场，并得到了实验证明而被公认。这表明理论正确的标准是实验结果的验证，而不是权威。

科学实验是自然科学技术的生命，是推动自然科学技术发展的强有力手段，自然界的奥秘是由科学实验不断揭示的，这一过程将永远不会完结。

2．科学实验在自然科学中的特殊作用

自然界的事物和自然现象千姿百态，变化万千，既千差万别，又千丝万缕的相互联系着，这就构成错综复杂的自然界。因此在探索自然规律时，往往会因为各种因素纠缠在一起而难以分辨。科学实验特殊作用之一是：它可以人为地控制研究对象，使研究对象达到简化和纯化的作用。例如，在真空中所做的自由落体实验，羽毛与铁块同时落下，其中就排除了空气阻力的干扰，从而使研究对象大大的简化丁。

科学实验可以凭借人类已经掌握的各种技术手段，创造出地球自然条件下不存在的各种极端条件进行实验，如超高温、超高压、超低温、强磁场、超真空等条件下的实验。从这些实验中可以探索物质变化的特殊规律或制备特殊材料，也可以发生特殊的化学反应。

科学实验具有灵活性，可以选取典型材料进行实验和研究，如选取超纯材料、超微粒(纳米)材料进行实验。生物学中用果蝇的染色体研究遗传问题同样体现了科学实验的灵活性。

科学实验还具有模拟研究对象的作用，如用小白鼠进行的病理研究等。科学实验可以为生产实践提供新理论、新技术、新方法、新材料、新工艺等。一般新的工业产品在批量生产前都是在实验室中通过科学实验制成的，晶体管的生产就是如此。

科学实验就是自然科学研究中的实践活动，尊重科学实验事实，就是坚持唯物主义观点，无视实验事实，或在实验结果中弄虚作假，都是唯心主义的作法，最终必然碰壁。任何自然科学理论都必须以丰富的实验结果中的真实信息为基础，经过分析、归纳，从而抽象出理论和假说来。一个科学工作者必须脚踏实地，这个实地就是科学实验及其结果，因此，唯物主义思想是每一个自然科学工作者都应该具备的基本素质之一。

二、数学方法

数学方法有两个不同的概念，在方法论全书中的数学方法指研究和发展数学时的思想方法，而这里所要阐述的数学方法则是在自然科学研究中经常采用的一种思想方法，其内涵是；它是科学抽象的一种思维方法，其根本特点在于撇开研究对象的其他一切特性，只抽取出各种量、量的变化及各量之间的关系，也就是在符合客观的前提下，使科学概念或原理符号化、公式化，利用数学语言（即数学工具）对符合进行逻辑推导、运算、演算和量的分析，以形成对研究对象的数学解释和预测，从而从量的方面揭示研究对象的规律性。这种特殊的抽象方法，称为数学方法。

(二)运用数学方法的基本过程

在科学研究中，经常需要进行科学抽象，并通过科学抽象，运用数学方法去定量揭示研究对象的规律性，其基本过程是：(1)先将研究的原型抽象成理想化的物理模型，也就是转化为科学概念；(2)在此基础上，对理想化的物理模型进行数学科学抽象(科学抽象的一种形式)，使研究对象的有关科学概念采用符号形式的量化，达到初步建立起数学模型，即形成理想化了的数学方程式或具体的计算公式；(3)对数学模型进行验证，即将其略加修正后运用到原型中去，对其进行数学解释，看其近似的程度如何：近似程度高，说明这是一个较好的数学模型，反之，则是一个较差的数学模型，需要重新提炼数学模型。这一基本过程可用简图表示如下：

数学方法又称数学建模法，之所以其第一步要抽象为物理模型，这是因为数学方法是一种定量分析方法，而自然科学中的量绝大多数都是物理量，因此数学模型实质表达的是各物理量之间的相互关系，而且这种关系需要表达成数学方程式或计算公式。而验证过程则通常为研究对象中各种物理量的测定(通过实验)过程。因此，数学建模过程的第一步又常称为物理建模，换言之，就是说没有物理建模就难以进行数学建模；但是，若只有物理建模，就难以形成理论性的方程式或计算公式，就难以达到定量分析研究的目的。

(二)数学方法的特点

l.高度的抽象性：各门自然科学乃至社会科学虽然都是抽象的科学，都具有抽象性，可是数学的抽象程度更高，因为在数学中已经没有了事物的其它特征，仅存在数和符号，它只表明符号之间的数量关系和运算关系等。也只有这样才能定量地揭示出研究对象的规律性。

2.高度的精确性：这是因为可以通过数学模型进行精确的计算，而且只有精确(即近似程度高)的数学模型才是人们最终所需要的数学模型。

3．严密的逻辑性：这是因数学本身就是一门逻辑严谨的科学，同时运用数学方法解决和研究自然规律时，一般总是在已掌握大量的、充分和必要的数据(即实验信息)的基础上，并首先运用逻辑推理方法建立物理模型之后才去建立数学模型的，因此数学模型中必然会包含更加严密的逻辑性。

4．充满辩证特征：因为在数学模型中的量往往是一个符号，如F＝ma就代表了牛顿第二定律，这其中的三个量的大小既是可以变化的，又是相互关联的。因此数学模型本来就体现了辩证关系的两大主要特征：变化特征和联系特征。

5．具有应用的广泛性：华罗庚教授曾指出：“宇宙之大，粒子之微，火箭之速，化工之巧，地球之变，生物之谜，日用之繁，无处不用数学”。这是因为世上万物的变化无不由运动而产生，无不遵从由量变到质变的规律性，因此只有通过定量研究才能更深刻揭示自然规律，才能更准确的把握住量变到质变的关键——度的问题。

6．随机性：随机性是指偶然性中有必然性，实验信息是偶然的，通过数学建模，从多个偶然数据(分立的)中往往可以给出必然的结果(量之间连续变化的关系)，即规律性的结论。

(三)数学方法的种类

1．自然事物和现象的分类

数学方法及数学建模的应用依赖于自然事物和现象的性质，而自然事物和现象的种类繁多，数量是无限的。在大干世界中，无法找到两个完全一样的东西，这是指再相仿的东西之间也必然会有差别。因此定量研究事物规律性时，数学模型不可能是针对某一个别事物而建立的，而总是针对同一类事物和现象所具有的共同规律性而建立的。这就要求：根据数学建模的需要，按一定的因素把事物进行分类，以便更方便地运用数学方法。概括起来，自然界中多种多样的事物和现象一般可分为四大类：第一类是有确定因果关系的，称为必然性的自然事物和自然现象；第二类是没有确定因果关系的，称为随机的自然事物和现象；第三类是界限不明白，称为模糊的自然事物和自然现象；第四类是突变的自然事物和自然现象。必然事物和现象就如同种豆得豆、种瓜得瓜一样，因果关系完全确定。而随机事物和现象就如同气体分子的相互碰撞一样，其中某两个分子是否很快会发生碰撞，没有必然性，但气体分子间确实经常发生碰撞，所以可以说分子间发生碰撞是必然的，但某两个分子的碰撞却是随机的。对模糊的事物和自然现象的理解，也可以用一个实例说明。许多国界都是以河流的主河道中线划分的，中线究竟在哪里，只能是一个模糊的界限，无法严格划分。因为河水有多的时候，也有少的时候，洞水在流动，波浪在不断地拍打着河岸，因此不可能进行绝对精确的测量，所以其界限是模糊的。地震的突然发生、桥梁的突然断裂折坠等则属于突然性事物和现象。

2．数学方法的分类

按照自然事物和现象的类型，根据理论计算和解决实际问题的需要，人们创立了许多种数学方法，概括起来主要有以下几种：常量数学方法：古今初等数学所运用的方法，便是常量数学方法，主要有算术法、代数法、几何法和三角函数法。常量数学方法被用于定量揭示和描述客观事物在发展过程中处于相对静止状态时的数量关系和空间形式(或结构)的规律性。变量数学方法：它是定量揭示和描述客观事物运动、变化、发展过程中的各量变化与量变之间的关系的一种数学方法。其中最基本的是解析几何法和微积分法。解析几何法由数学家迪卡尔创立，是用代数方法研究几何图形特征的一种方法。微积分(通常称为高等数学)方法是牛顿和莱布尼茨创立的。这种方法主要应用于求某种变化率(如物体运行速率、化学反应速率等)；求曲线(曲面)切线(切平面)；求函数极值；求解振动方程和场方程等问题。

必然性数学方法：这种方法应用于必然性自然事物和现象。描述必然性自然事物和现象的数学工具，一般是方程式或方程组。其中主要有：代数方程、函数方程、常微分方程、偏微分方程和差分方程等。利用方程可以从已知数据，在遵循推理规律和规则的条件下，推算出未知数据，如这种方法可以根据热力学方程计算出炼钢炉各部分的温度分布。因而可通过理论计算，确定和选取炼钢炉的最佳设计方案。

随机性数学方法：指定量研究、揭示和描述随机事物和随机现象领域的规律性的一种数学方法。它主要含概率论方法和数理统计方法。

突变的数学方法：指定量研究只揭示和描述突变事物和突变现象规律性的一种数学方法。它是20世纪70年代由法国数学家托姆创立的。托姆用严密的逻辑和数学推导，证明在不超过四个控制因素的条件下，存在着七种不连续过程的突变类型，它们分别是：折转型，尖角型，燕尾型，蝴蝶型，双曲脐点型，椭圆脐点型，抛物脐点型。这些突变数学方法和突变理论，对于解决地质学研究领域中的复杂生突变事件(如地震预测)和现象十分有用。有专家预言：突变的数学方法，可能成为解决地质学领域复杂问题的一种强有力的数学工具。

模糊性数学方法：指用定量方法去研究、揭示和描述模糊事物和模糊现象和规律性的一种数学方法。自然界存在着大量模糊事物、模糊现象和模糊信息，无法用精确数学方法处理。模糊数学方法的创立，才使人类找到了处理该类问题的有效方法，人们称这种方法的效果是“模糊中见光明”。“模糊数学”并非数学的模糊，这种数学本身仍是逻辑严密的精确数学，只是因用于处理模糊事物而得名。

公理化方法：指从初始科学概念和一些不证自明的数学公理出发遵循逻辑思维规律和推理规则，运用正确逻辑推理形式，对一些相关问题进行处理，从而建立起数学模型的一种特殊方法。公理化方法由古希腊数学家欧几里得首创，并构成了欧氏几何学理论体系，公理化方法的核心是研究如何把一种科学理论公理化，进而建成一个公理化理论体系。这种体系中首先建立公理，即把某学科中一些初始科学概念公理化，然后由公理推演出定理及其他，从而构成一个公理化理论体系。

(四)提炼数学模型的一般步骤

所谓提炼数学模型，就是运用科学抽象法，把复杂的研究对象转化为数学问题，经合理简化后，建立起揭示研究对象定量的规律性的数学关系式(或方程式)。这既是数学方法中最关键的一步，也是最困难的一步。提炼数学模型，一般采用以下六个步骤完成：

第一步：根据研究对象的特点，确定研究对象属哪类自然事物或自然现象，从而确定使用何种数学方法与建立何种数学模型。即首先确定对象与应该使用的数学模型的类别归属问题，是属于“必然”类，还是“随机”类；是“突变”类，还是“模糊”类。

第二步：确定几个基本量和基本的科学概念，用以反映研究对象的状态。这需要根据已有的科学理论或假说及实验信息资料的分析确定。例如在力学系统的研究中，首先确定的摹本物理量是质主(m)、速度(v)、加速度(α)、时间(t)、位矢(r)等。必须注意确定的基本量不能过多，否则未知数过多，难以简化成可能数学模型，因此必须诜择出实质性、关键性物理量才行。

第三步：抓住主要矛盾进行科学抽象。现实研究对象是复杂的，多种因素混在一起，因此，必须变复杂的研究对象为简单和理想化的研究对象，做到这一点相当困难，关键是分清主次。如何分清主次只能具体问题具体分析，但也有两条基本原则：一是所建数学模型一定是可能的，至少可给出近似解；二是近似解的误差不能超过实际问题所允许的误差范围。

第四步：对简化后的基本量进行标定，给出它们的科学内涵。即标明哪些是常量，哪些是已知量，哪些是待求量，哪些是矢量，哪些是标量，这些量的物理含义是什么?

第五步：按数学模型求出结果。

第六步：验证数学模型。验证时可根据情况对模型进行修正，使其符合程度更高，当然这以求原模型与实际情况基本相符为原则。

(五)数学方法在科学中的作用

1．数学方法是现代科研中的主要研究方法之一

数学方法是各门自然科学都需要的一种定量研究方法，尤其在当今世界科学技术飞速发展的时代，计算机已得到广泛应用，即使一个极其复杂的偏微分方程的求解问题也同样可以通过离散化手段进行数字求解。如航磁法、地震法探矿的数据处理问题就异常复杂，其数学模型就是一个偏微分波动(场)方程。当然此类问题都需要在超大型专门计算机构进行的。正因为如此，许多过去无法进行定量研究的问题，现在一般都可以通过数学建模进行定量研究。当然，研究中的关键就是如何建模的问题了。同时，只有通过定量研究才能更深刻、更准确地揭示自然事物和自然现象内在的规律性。否则，一切科学理论的建立和理论研究的精确化就难以实现。

马克思曾指出：“一种科学只有当它达到了能够运用数学时，才算真正发展了”。这正如我国数千年的传统中药，因其药效及有效成分没能达到定量研究的程度，因而其发展迟缓。当今世界各主要国家都在对中国的中药进行定量分析研究，某些中药已被它国制成精品并拥有专利权向我国倾销，这充分体现了定量研究的重要意义。

2．数学方法为多门科研提供了简明精确的定量分析和理论计算方法

数学语言(方程式或计算公式)是最简明和最精确的形式化语言，只有这种语言才能给出定量分析的理论和计算方法，通过理论计算给出的信息，可以给人们提供某种预测、某种预言。这种预示性的信息，既可能带来某种发现、发明和创造，也可能导致极大的经济和社会效益，从而使人们格外地感受到它的分量。

3．数学方法为多门科学研究提供逻辑推理、辩证思维和抽象思维的方法

数学作为自然科学研究的可靠工具，是因为它的理论体系是经过严密逻辑推证得到的，因此它也为科学研究提供了众多逻辑推理方法；同时数学也是一种辩证思维和抽象思维的语言，因此也同样为科学研究提供了辩证思维和抽象思维的方法。

三、系统科学方法

系统科学是关于系统及其演化规律的科学。尽管这门学科自20世纪上半叶才产生，但由于其具有广泛的应用价值，发展十分迅速，现已成为一个包括众多分支的科学领域。它包括有：一般系统论、控制论、信息论、系统工程、大系统理论、系统动力学、运筹学、博弈论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、一般生命系统论、社会系统论、泛系分析、灰色系统理论等分支。这些分支，各自研究不同的系统。自然界本身就是一个无限大、无限复杂的系统，在自然界中包括着许许多多不同的系统，系统是一种普遍存在。一切事物和过程都可以看作组织性程度不同的系统，从而使系统科学的原理具有一般性和较高的普遍性。利用系统科学的原理，研究各种系统的结构、功能及其进化的规律，称为系统科学方法，它已得到各研究领域的广泛应用，目前尤其在生物学领域(生态系统)和经济领域(经济管理系统)中的应用最为引人注目。系统科学研究有两个基本特点：其一是它与工程技术、经济建设、企业管理、环境科学等联系密切，具有很强的应用性；其二是它的理论基础不仅是系统论，而且还依赖于各有关的专门学科，与现代一些数学分支学科有密切关系。正因为如此，人们认为系统科学方法一般指研究系统的数学模型及系统的结构和设计方法。因此，我们下面将仅就上述意义上系统科学方法作简要论述。

(一)系统科学方法的特点和原则

所谓系统科学方法，是指用系统科学的理论和观点，把研究对象放在系统的形式中，从整体和全局出发，从系统与要素、要素与要素、结构与功能以及系统与环境的对立统一关素中，对研究对象进行考察、分析和研究，以得到最优化的处理与解决问题的一种科学研究方法。系统科学方法的特点和原则主要有：整体性、综合性、动态性、模型化和最优化五个方面。

(1)整体化特点和原则：这是系统科学方法的首要特点和原则。所谓整体性特点和原则，是指把研究对象作为一个有机的整体系统去看待。虽然系统中每一个要素，就其单独功能而言是有限的，但却是系统所必有的要素。就整体系统而言，缺少了任何一个要素都难以发挥整个系统的功能。这正如一辆汽车一样，它是一个完整的系统，任何一个部件出现缺损都可能影响整个系统功能的发挥，甚至一个微不足道的螺丝钉的缺损都可能造成某种事故的发生。因此必须把研究对象作为有了质变的有机整体去看待。这里的计算关系应该是1+1>2，这就如同“二人一条心，黄土变成金’’的格言所表示的含义类似，即系统的整体功能大于各要素的功能之和。这被称为系统各要素功能的非加性规律。这一规律性要求人们在对系统的研究中，必须从有机整体的角度去探讨系统与组成它的各要素之间的关系，而且另一方面，需要研究系统与周围环境之间的联系和关系，从有机整体的角度去发挥系统的功能，把握系统的性质与运动规律。

(2)综合性特点和原则：这一特点和原则包括两方面的含义：一方面指客观事物和工程都是一个系统，是由诸多要素按一定规律组成的复杂的综合体，有其特殊的性质、规律和功能；另一方面指，对任何客观事物和具体系统的研究，都必须进行综合考察，即从它的组成部分、结构、功能及环境的相互联系、相互作用和相互制约的诸方面进行综合研究。而系统的最优化目标就是根据系统科学方法对研究对象进行综合考察和研究的结果来确定的。

(3)动态性特点和原则：指在物质系统的动态过程中揭示它们的性质、规律和功能。因为客观世界中实际存在的一切系统，无论是在内部的各要素之间，或系统与环境之间，都存在着物质、能量、信息的流通和交换，因此实际系统都处于动态过程之中，而不是处于静态，因此就必须坚持动态性原则。

（4）模型化特点和原则：指的是在考察比较大且复杂的系统(如大型工程项目)时，因复杂系统因素众多，关系复杂，一时难以完全把所有因素和关系都搞清楚，甚至有的因素也没有必要完全弄清楚，而开始研究和处理问题时又往往要求进行定量分析，这就需要建立数学模型，即将系统加以简化抽象为理想模型，从而通过对模型的 实验、研究，达到较好地解决实际问题的目的。

(5)最优化原则：指在运用系统科学方法解决实际问题时，从多个可能的方案中选择出最佳方案，使系统的运行处于最佳状态，达到发挥最优功能的目标。按照最优化原则，系统内部各要素之间与系统和环境之间的联系或结构都必须处于最优状态，以发挥系统的特殊功能。

(二)常用的几种系统科学方法简介

1．功能分析法

功能

E. 为促进人与自然的和谐相处,应践行什么生活方式

促进人与自然的和谐关系的方法如下：

1、促进人与自然和谐共生

发展，说到底是为了社会的全面进步和人民生活水平不断提高，强调经济增长不等于经济发展，经济发展不单纯是速度的发展，经济的发展不代表着全面的发展，更不能以牺牲生态环境为代价。以人为本，其中很重要的一条，就是不能在发展过程中摧残人自身生存的环境。

因而我们应该摒弃忽视自然的“人类中心主义”的发展观，人类改造和利用自然必须遵循自然规律，尊重自然，顺应自然，保护自然。因而要合理利用自然，优化空间结构，划定农业空间和生态空间保护红线，构建科学合理的城市化格局、农业发展格局、生态安全格局、自然岸线格局。培养公民环境意识，倡导绿色消费。

2、加快建设主体功能区

按照主体功能区的定位优化国土空间开发格局，发挥主体功能区作为国土空间开发保护基础制度的作用。以主体功能区规划为基础统筹各类空间性规划，推进“多规合一”。实行分类管理的区域政策和对不同主体功能区各有侧重的绩效评价。

国土是生态文明建设的空间载体，是我们赖以生存和发展的家园。优化国土空间的开发格局是实现生产空间的集约高效、生活空间的宜居适度、生态空间的山清水秀的前提和基础。

一要加快构建科学合理的城市化格局、农业发展格局、生态安全格局。二要实行分类管理的区域政策和各有侧重的绩效评价。三要根据陆地国土与海洋国土空间的统一性，以及海洋系统的相对独立性进行开发，促进陆地国土空间与海洋国土空间协调开发。

3、推动低碳循环发展

循环发展与低碳发展都是为了协调人与自然的关系，促进社会经济与生态环境的良性互动，实现可持续发展。因此，建设社会主义生态文明，重点就要落实到低碳发展与循环发展，转变生产方式，调整产业结构，实现生产方式绿色化。

推进能源利用方式的转变，提高非化石能源比重就成为发展低碳经济的必由之路。要加快发展风能、太阳能、生物质能、水能、地热能，安全高效发展核电。加快能源技术创新，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。

4、全面节约和高效利用资源

坚持节约优先，大力发展循环经济。强化约束性指标管理，实行能源和水资源消耗、建设用地等总量和强度双控行动。在全社会推动节能行动计划。节约下来的能源是最绿色的能源，当下不能拘泥于传统的节能减排方式。通过技术改造，把有限的资源吃干榨净；通过管理创新，提高已开发资源的使用效率。

5、加大环境治理力度

以提高环境质量为核心，实行最严格的环境保护制度，形成政府、企业、公众共治的环境治理体系。坚持预防为主、综合治理，以解决损害群众健康突出环境问题为重点，强化水、大气、土壤等污染防治。

6、筑牢生态安全屏障

树立山水林田湖是一个生命共同体的理念，全面提升森林、河湖、湿地、草原、海洋等自然生态系统稳定性和生态服务功能。坚持保护优先、自然恢复为主，实施生态保护和修复工程，保护生物多样性。

我国的生态环境问题已经到了很严重的程度，非采取最严厉的措施不可，不然不仅生态环境恶化的总态势很难从根本上得到扭转，而且我们设想的其他生态环境发展目标也难以实现。

F. 为什么说形而上学的方法是人类认识自然的必由之路

人们的认识总是由经验对象逐渐寻找经验之外的规律的，这样的思维必然要经历一个走上形而上的阶段，形就是近似的理解为有形状或者可以找到具体外形，形而上就是要找到一些规律，而这样的规律又是毫无直观的外在形象可言的，人们为了更好的把握直观的现象，必然要找到一些简便而可利用的工具，这样的工具一旦上升到无直观的形就会变成形而上的学问，我们叫形而上学，因为看不到摸不着，所以只能作为一种依赖物存在，人类的语言都是形而上的，而任何认识又必然建立在语言之上，所以，形而上肯定是到处存在的，除非人们生来不语，也不交流，不去认识事物，一旦人们需要认识周围的环境，就必然要逐渐走上形而上的道路

G. 科研研究方法有哪些

科研的典型方法。前面选题和搜集资料都是科研的前提条件，接下来我们就应该正式进行科研工作。在进行科研工作之前，我们要掌握一些典型的科研方法。
1.观察法.科学观察是指人们通过感官，有计划、有目的对在自然发生状态下何在人为发生的条件下的事物。科学观察是我们科研常用的方法，它与人们日常的观察不同，科学观察总是为了解决一定的科学问题而进行的，它有明确的任务、目的和观察对象，它不仅要用眼睛看，有时还要借助于仪器进行观察，观察之后还要进行详细的、准确的记录，而人们日常的观察是很随意的，没有这些要求和规定。1.观察方法 2 观察的意义 3观察的原则 4.观察的种类 5.观察的偏差
2实验法。 试验方法是获取第一手科研资料的重要的和有力的手段。大量的、新的、精确的和系统的资料，往往是通过试验而获得的。试验方法是探索自然奥秘和发明新物品的必由之路。实验是检验真理的唯一标准。有许多科学理论和技术的正确与否都是通过实验的方法才能得到验证的。所以说试验法是科研工作中非常重要的一种方法。1.实验方法 2实验新特点3.实验的作用4.实验的类型5.实验的要求6.实验的缺陷
3.模拟法。模拟方法就是根据相似的理论，先设计和制作一个与自然事物、自然想象及其发展变化过程相似的模型，然后，通过对模型的试验和研究，间接地去试验和研究“原型”的性质和规律性。模拟方法与常规的实验方法相比较，一般说来，他不是对“原型”的各种因素影响的纯化和简化，而是尽量对“原型”的复杂因素进行全面的模拟和研究。所以，模拟方法可以很好的解决实际试验中难以实现的条件，有效的促使科研工作的进一步完成。1.模拟方法 2.模拟的特点 3.模拟的种类 4.模拟的作用 5.模拟的不足
还有其他一些方法比如：数学方法，理想化，类比法，假说法，综合法等。

H. 简述如何促进人与自然的和谐关系

促进人与自然的和谐关系的方法如下：

1、促进人与自然和谐共生

发展，说到底是为了社会的全面进步和人民生活水平不断提高，强调经济增长不等于经济发展，经济发展不单纯是速度的发展，经济的发展不代表着全面的发展，更不能以牺牲生态环境为代价。以人为本，其中很重要的一条，就是不能在发展过程中摧残人自身生存的环境。

因而我们应该摒弃忽视自然的“人类中心主义”的发展观，人类改造和利用自然必须遵循自然规律，尊重自然，顺应自然，保护自然。因而要合理利用自然，优化空间结构，划定农业空间和生态空间保护红线，构建科学合理的城市化格局、农业发展格局、生态安全格局、自然岸线格局。培养公民环境意识，倡导绿色消费。

2、加快建设主体功能区

按照主体功能区的定位优化国土空间开发格局，发挥主体功能区作为国土空间开发保护基础制度的作用。以主体功能区规划为基础统筹各类空间性规划，推进“多规合一”。实行分类管理的区域政策和对不同主体功能区各有侧重的绩效评价。

国土是生态文明建设的空间载体，是我们赖以生存和发展的家园。优化国土空间的开发格局是实现生产空间的集约高效、生活空间的宜居适度、生态空间的山清水秀的前提和基础。

一要加快构建科学合理的城市化格局、农业发展格局、生态安全格局。二要实行分类管理的区域政策和各有侧重的绩效评价。三要根据陆地国土与海洋国土空间的统一性，以及海洋系统的相对独立性进行开发，促进陆地国土空间与海洋国土空间协调开发。

3、推动低碳循环发展

循环发展与低碳发展都是为了协调人与自然的关系，促进社会经济与生态环境的良性互动，实现可持续发展。因此，建设社会主义生态文明，重点就要落实到低碳发展与循环发展，转变生产方式，调整产业结构，实现生产方式绿色化。

推进能源利用方式的转变，提高非化石能源比重就成为发展低碳经济的必由之路。要加快发展风能、太阳能、生物质能、水能、地热能，安全高效发展核电。加快能源技术创新，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。

4、全面节约和高效利用资源

坚持节约优先，大力发展循环经济。强化约束性指标管理，实行能源和水资源消耗、建设用地等总量和强度双控行动。在全社会推动节能行动计划。节约下来的能源是最绿色的能源，当下不能拘泥于传统的节能减排方式。通过技术改造，把有限的资源吃干榨净；通过管理创新，提高已开发资源的使用效率。

5、加大环境治理力度

以提高环境质量为核心，实行最严格的环境保护制度，形成政府、企业、公众共治的环境治理体系。坚持预防为主、综合治理，以解决损害群众健康突出环境问题为重点，强化水、大气、土壤等污染防治。

6、筑牢生态安全屏障

树立山水林田湖是一个生命共同体的理念，全面提升森林、河湖、湿地、草原、海洋等自然生态系统稳定性和生态服务功能。坚持保护优先、自然恢复为主，实施生态保护和修复工程，保护生物多样性。

我国的生态环境问题已经到了很严重的程度，非采取最严厉的措施不可，不然不仅生态环境恶化的总态势很难从根本上得到扭转，而且我们设想的其他生态环境发展目标也难以实现。

参考资料来源：人民网—坚持绿色发展 促进人与自然和谐

I. 靠野兔等小动物传播种子的是苍耳。这类植物通过什么的方式进行它们的旅行之路

苍耳种子上有小钩可以钩在动物皮毛上，就像尼龙扣一样。在旅行过程中自然脱落，种子就进行了传播。

J. 保护地球10种方法

1、节约用水

水是生命之源，没有水，人类也无法生存。用水完毕后要及时拧紧水龙头，有些水可以重复利用，比如淘米水用来洗碗能够去除油渍，洗衣服的水可以用来洗拖把……这样的做法能够节约不少水资源。

2、生活垃圾分类

许多国家都在倡导并施行生活垃圾分类，这样可以回收一些可重复利用的废品，如报纸、饮料瓶等，而不可回收的就进行相应的处理，这样可以减少污染，还能够再创造出其他的一些价值，比如纸板可以经过重新加工再次利用。

3、节约用电

电器不用时，除了关闭电源外，一定要记得拔下插头，因为即使电源关闭，其实还是会有电耗产生。空调的温度不要开得太低，灯泡选用节能灯，新购置电器时注意选择能耗最低的型号。

4、拒绝一次性用品

买菜的时候提个菜篮子或购物车，不要那些蓝色、绿色的塑料袋，这些都是极难降解的。去饭店吃饭的时候不要用一次性筷子，就是在挽救大树。用手帕取代餐巾纸，也是为了减少树木的砍伐。

5、爱护动物

拒绝餐上野味，保护野生动物就是保护人类自己。对野生动物最不仅仅是拒绝他们上餐桌，最好的保护是不干扰它们的正常生活，保护生态平衡最重要。据研究表明，野生动物的营养价值并不比普通的肉类高。还有就是，野生动物是没有经检疫的病菌携带者，易感染病，不吃也好。

6、保护绿化

保护绿色植被，保护好一草一木一花，不要随便践踏草坪，爱护绿色，保护绿色植物不被破坏。如果有空地可以买树苗来种哦，做好树苗的护养。这样不仅利于健康而且能净化空气，为地球带来绿意，让我们生存的地球更美。

7、开发节能创新产品

在世界范围内，人们都对节能技术持欢迎态度，不仅将它们当作保护地球的聪明之举和划算的方式，也当作自己的救赎之路。从逐步淘汰白炽灯 到实行满足“能源之星”标准、减少待机模式下能耗的技术，消费者、厂商和政府都在步调一致地帮助建立一个节能型社会。

8、节约能源

节约每一滴水，水要循环利用，重复利用，不要把自己的眼泪成为地球上的最后一滴水；每一粒粮食，“谁知盘中餐，粒粒皆辛苦”；节约用电，随手关灯、关电器，不用的电器随手关掉，尽量不要出于待机状态。