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地质学研究中的逻辑学

投稿时间:2016-10-04 14:39 投稿人:王京贵 【字号: 访问量:

地质学,与数学,物理,化学,生物并列的自然科学五大基础学科之一。逻辑学是作为指导思想对地质学进行研究。使研究中,在逻辑上有根据,能站住脚,能自圆其说,避免互相矛盾的思维方式。

中国地质科学院地质研究所, 研究员章雨旭先生 提出在《地质学研究中常见逻辑方面的问题》中存在以下几个问题:(1)定义不清,各唱各的调;(2)不完全归纳,盲人摸象;(3)不当归纳,眉毛胡子一把抓;(4)不当对比,爷爷同庚;(5)推不出,五大问题。

在地质科学研究中存在不少逻辑学上的错误,何止五大问题。下面提出个人看法。敬请批评指正。

1、地质科学研究的多学科性和复杂性

地质科学是研究地球的物质组成、结构构造、生物进化、历史发展、成矿机制等。上述研究对象,哪一样都是一个复杂系统。

根据於崇文老师2007年写的《地质系统的复杂性(上下册)》,其章节列了地质科学的复杂性,有10条,它和混沌、分形概念密切联系。此外,我认为,地质科学还与量子力学等有关。

地质科学的复杂性体现在:

(1) 时间漫长,几乎是无始无终,时刻在变,不断进化。

(2) 地质体巨大,但有宏观和微观可观察和研究。

(3) 影响因素众多,关系错综复杂,各时代的轻重因素在变。

(4) 受变质和岩浆活动、火山活动,使原始地质状态改变了,面目全非。

(5) 不少资料因剥蚀而消失了,永远不可能恢复。

(6) 地壳运动改变了地球的原始形态(变形),部分遭受剥蚀、部分深埋地下,无法观测和研究。

(7) 地壳初期状态被熔融的熔浆所吞噬,无处考察和研究。

(8) 影响地壳引力有外力(宇宙)和内力。其中的外力主要是旋捲构造运动,内力主要是引力和离心力。

(9) 地质学是研究地球的物质组成、内部结构、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的科学。

(10) 为了更准确了解地质过程的长久性及其复杂性,模拟地质学已经提到现代日程上。

(11) 对宇宙的认识,也影响地质科学的发展方向。
地震科学研究所需要的数学基础有宏观和微观两方面。但不管怎样,宏观是要通过微观起作用,既要宏观的数学,也要微观的数学。还要宏观和微观相结合的数学。地质研究要数学理论,更要现代理论。

2、地质科学与人类命运息息相关

地质学是研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的知识体系。随着社会生产力的发展,人类活动对地球的影响越来越大,因此,地质学研究领域进一步拓展到人地相互作用。

地质学(geology)的研究对象为地球的固体硬壳---地壳或岩石圈,她主要研究地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的知识体系。是研究地球及其演变的一门自然科学。
地球自形成以来,经历了约46亿年的演化过程,进行过错综复杂的物理、化学变化,同时还受天文变化的影响,所以各个层圈均在不断演变。

约在35亿年前,地球上出现了生命现象,于是生物成为一种地质营力。最晚在距今200~300万年前,开始有人类出现。人类为了生存和发展,一直在努力适应和改变周围的环境。利用坚硬岩石作为用具和工具,从矿石中提取铜、铁等金属,对人类社会的历史产生过划时代的影响。

(1)地壳运动所引起的火山爆发、岩浆活动、地震等危害人类的生命和健康。

(2)矿产资源是人类社会生存与发展的物质基础。地质勘探成为人类活动的重要课题。

(3)地质环境对人类的制约作用也越来越明显。如何合理有效的利用地球资源、维护人类生存的环境,已成为当今世界共同关注的问题。

(4)地球环境的变化影响了物种的进化。

(5)星际碰撞决定了地球上生命的灭绝。

(6)地球什么时候成了第二个“火星”,一切生命都消失了。

(7)地球的毁灭带来了有机界和无机界的灾难。

3、地质科学研究中的逻辑问题 

逻辑思维是一种考虑问题的思想方法。

地质科学门类众多,相关关系众多、复杂,数据量很大为其特点。数学方法很重要,尤其综合和大数据处理方法,对地质学用处很大。通过数学方法研究地质科学,要具备下列常用思想方法:

整体思想:也就是从整体上考虑地质科学中的数量关系及性质的方法。运用整体思想解题可使我们不纠缠于局部细节,而能拓宽思路,开阔眼界,洞察题目中的整体与局部的关系。

分类思想:在解地质科学的数学题时,如不分情况讨论,解题过程就无法进行的时候,我们就要考虑分类的思想。利用分类的方法思考问题、解决问题,这就是分类思想。在分类之前,我们首先要确定一个合适的分类标准,一定要使分类有利用于解题的价值。

转化思想:我们在地质科学中的困难,一般来说,都是或由于这个问题比较复杂,或由于这个问题不太熟悉。当你遇到较复杂或者你从未见过的一些地质问题时,一定别害怕,仔细分析,往往能把问题转化成另一种你所熟知的问题,变换其叙述的方式,或改变思考的角度,或把它转化成另一种你所熟悉的问题,从而使问题获得解决,这种思考方法,我们称之为转化思想。

量不变思想:在较复杂的应用题、数学竞赛及智力趣题中,当遇到问题中的某些条件前后发生变化时,有的学生往往抓不住数量关系,无从下手列式。对这类题目,按通常的方法(分析法、综合法、线段图示法、类比法等)进行分析,往往难以奏效。如若采取“抓不变量”的思路,在数量关系的分析中,集中全力抓住“变”中“不变”的量作为突破口,常可使问题迎刃而解。

数形结合思想:就是通过“数”与“形”之间的对应、转化来解决数学问题的思想。这就是地质科学的特点。所谓“数”,就是指数或式,所谓“形”,就是指图形或图像。“数”与“形”之间互相依存,对应:“数”是“形”的抽象和概括,“形”是“数”的几何表现;同时,在一定的条件下,它们又可以互相转化:“数”借助于图形的性质,可以使许多抽象的概念和数量关系直接化、形象化、简单化,而“形”的问题经过数量化处理,并借助于计算,可以使较深的问题归结为较容易处理的数量关系来研究。

特殊化思想:看上去似乎很难的某些问题,采用传统的方法去解相当麻烦,但是我们假若放开思想,从特殊情况入手去分析,就有可能使问题迎刃而解。我们称这种思想方法为特殊化思想。由于特殊问题常常比较简单,而且特殊问题的解决孕育着一般问题的解决,因此,特殊化是一种常用的解题思想和探索解题途径的重要方法。

当前应用较广泛的主要有混沌学、量子力学、概率论、数理统计等数学。
地质科学不能停留在定性化,这早就被肯定了的。问题是如何定量化?正确定量化!符合地质科学复杂性的定量化。

作为逻辑思维,地质科学需要以下逻辑学命题:

(1)思维、语言和逻辑。

(2)逻辑基本规律:同一律、矛盾律、排中律、充足理由率。

(3)综合性。

(4)归纳性。

(5)概括和限制。

(6)量化自然推理。

(7)阶段逻辑。大的分成太古代、元古代、古生代、中生代、新生代五个阶段。

(8)对称逻辑。对称才能稳定,可参看我写的《对称大地构造体系》的提出。(http://wuxizazhi.cnki.net/search/hddz601.000.htmlhttp://cpfd.cnki.com.cn/Article/CPFDTOTAL-ZGDJ200612003005.htm。)

(9)螺旋逻辑。这是宇宙中存在的运动方式。

(10)转化逻辑。这是宇宙中普遍存在、时刻存在的物质和能量之间的转化。

由于蝙蝠关系就不详述了。总之,作为思想方法和考虑问题的思路,逻辑学就是最好的方法。使地质科学更加全面、客观、完整、系统、前后统一、避免矛盾、不能自圆其说的最好方法。

东华理工大学 退休教师 王京贵