浅析地球科学的科学观和技术观

王仲伦

（成都理工大学，四川 成都610059）

1 科学与技术概述

科学属于认识范畴，是人们对自然能动关系的知识形态，是人对自然的理论体系，属于间接生产力或一般生产力，它主要回答“是什么”；技术属于实践范畴，是人对自然能动关系的现实形态，是人对自然的实践关系，属于直接生产力，主要解决“做什么”、“如何做”的问题。科学和技术二者虽有重要区别，但也有着非常密切的联系，它们经常被连起来使用，简称“科技”。

科技的本质是发现或发明事物之间的联系，各种物质通过这种联系组成特定的系统来实现特定的功能。可以说，以科学为基础的现代技术，不仅与工具、机器及其使用方法和过程相联系，而且与科学、发明、自然、社会、人和历史紧密联系。

2 地球科学观的形成与发展

探析地球科学观要从历史的角度出发，历史中的各个阶段人们对地球观的认识各有不同。古代地球科学观没有真正的形成，人们对地球的研究依靠的是所能见到的某些现象，这一时期地球科学还没形成独立的知识体系，仅包含在自然哲学中。第一位对地球现象做出系统解释的是古希腊哲学家亚里士多德，他将与地球科学相联系的知识做了初步的系统化。虽然我国古代关于海陆变迁的思想有很多表述，但也没有形成系统性的地球科学思想，后来随着地理学科和地质学科的陆续建立，地球科学进入了一个崭新的阶段。文艺复兴以后随着人类社会的工业化，人们对矿产资源的开发与日俱增，地质学成为了地球科学的核心理论。近代地球科学观的发展态势主要有三个方面，一是古生物、古植物、古地理等地球历史科学方面的发展，二是矿物学、岩石学等地球物质学科方面的发展，三是多种地质学在地球科学方面应用的发展，这些使得地球科学观以动态的形式在实践中形成。随着地球物理学的诞生，人们对地球构造、结构、运动和动力控制方面的研究越来越多，现代地球科学观逐渐形成。现代地球观以对地球在系统整体性上的把握为主，在研究地球内部构造间的相互作用的同时要将地球物理效应所涉及的物理场进行综合一体的探析。

地球科学观是在矛盾的辩证运动中发展的。以岩石成因问题而相争进200 年的火成论和水成论，受宗教的影响，对岩石成因问题更有证据基础的火成论占了下风。人们对地球认识逐渐接近地球演化客观规律的渐变论和灾变论之争。促使地学发展的固定论与活动论两个大地构造学派的争论。以地壳运动基本形式不同进行的地壳垂直运动与地壳水平运动的争论。以地球的形成与自然界收缩和膨胀两种客观规律相关的地球膨胀说和地球收缩说的争论。正是科学技术的发展促进争论的螺旋式上升，是科学思维的过程，而这些争论都对地球科学观的发展起到了重要的促进作用。

3 地球科学技术观的形成与发展

随着工业革命发展形成的地球科学技术体系是围绕着研究地球物质成分、结构构造、物质运动形成的一套方法性、实验性、可操作性的技术系统，它既包含科学又包含技术，是一个完整的技术体系，而且能独立构成一门完整学科。

3.1 地球科学技术观的五大体系及其特征

地球科学技术可以归纳为五大技术体系：（1）观察与探测技术体系（含地球物理、地球化学、勘探技术）；（2）信息计算与处理技术体系；（3）分析与测试技术体系；（4）探矿工程及科学深钻技术体系；（5）模拟及实验技术体系。

地球科学技术体系形成于19 世纪后，所以它十分明显的具有现代技术认识的主要特征：

3.1.1 地球科学五大技术体系是当代地球科学与当代物理学、化学、生物学结合后形成的，是科学、技术与生产一体化过程的产物，包含了基础研究、应用研究和开发研究三个环节的成果。作为地球科学的技术认识，它首先是知识的转化成果，表明技术认识与技术方法要依靠科学理论的指导和约束；同时它作为方法和工具直接参与实践过程，受到社会经济发展的强烈影响和约束。

3.1.2 技术认识在认识地球上与科学认识上具有殊途同归、异曲同工的作用，具有相对独立性。技术认识在认识目的、认识对象、认识过程及解决问题上与科学认识的差别，导致了不同流派的产生，这些流派具有不同的思维方式、习惯、工作方法和手段。

3.1.3 技术认识的程序是一个技术发明、技术创新、技术扩散的重叠作用过程，它涵盖了提出问题、研究问题、解决问题、验证反馈等几个阶段，其中技术方法的开发与应用是关键，如同科学认识中概念和基本理论的确立。

随着现代高新技术的突飞猛进，五大技术体系正在与以信息科学与技术为带头羊的高科技迅速接轨，逐步完成了现代科技对传统技术体系的改造。这五大技术体系奠定了地球科学技术方法的基础，五大技术体系是揭开地球奥秘的钥匙，是通向揭示地球物质组成、结构构造、物质运动、构造演化的桥梁。

3.2 高新技术带来的地球科学技术进展

以信息科学和技术为主导的高科技带来了一场新的技术变革，随着这场革命在各个领域的逐步深入，当今社会步入了知识经济时代。电子学、微电子技术和计算机技术是信息科学和技术的两大主要技术理论体系，它们引领着各个产业、各传统学科的发展方向，推动着社会逐步走向智能化、网络化，“信息化带动工业化”是时代的潮流，也是时代的必然走向。地球科学作为工业化时期迅速发展起来的传统学科，受益于高新技术发生了巨大变革，主要体现为以下几大特征：（1）之前的四大技术体系扩展为新的五大技术体系；（2）勘察、分析与测试的空间范围、对象更大、更复杂；（3）工具、技术、手段实现智能化、数字化、网络化，精准度和速度成倍提高；（4）计算机广泛应用，学科交叉、技术联用普遍，创新成果日新月异。

而高新技术为地球科学带来的变革体现在很多方面。分析测试技术体系从二十世纪五十年代的手工操作，逐步趋向仪器化- 电子化- 智能化- 信息化，二十一世纪将会进一步智能化和仿生化。化学传感器小型、仿生、功能特殊，使分析测试简便快捷、实时在线、自动灵敏，而且在测试内容上也是更加深入细微。再如化学上为了促进元素分析测试精度的提高，而产生的创新成果- 高效快速微色谱柱技术，开辟了很多新思路，如柱径小、固定相颗粒细和零空床体积淋洗等，大大提升了分析精确度和分离速度。分析测试的现代化将给地球科学带来新的机遇，对于基础性的地球科学理论，准确的、大量的、多元素的数据将使地质推理更加理性化。在地震勘探中引入了计算机技术后发生了一场变革，经历了从折射波法到模拟磁带记录再到多道数字磁带记录的发展。“地震层析成像”技术利用计算机处理地震波，为我们研究有关地球的起源、构造、演变等问题提供了更加科学的方法。卫星上天、阿波罗登月等，空间技术已成为当代甘心技术的重要组成部分，地球科学系统也在充分利用空间技术带来的发展。

4 结论

与人类通过科学来认识自然相同，地球科学以观察和实验取得科学事实进而建立地球科学的科学观，而对地球研究的技术和方法（技术观）与其相辅相成。地球科学以它认识世界的方式揭示物质的组成、构造、运动、演化。认识是永无止尽的，如何去更好的认识物质的运动和运动的物质，如何把握微观与宏观认识物质的尺度是地球科学始终需要探索的内容。而科技的进步为地球科学的形成、发展和探索注入了新的血液，提供了强大动力。