浅谈地震工程学中的哲学思维

摘 要：我国地处世界两大地震带（环太平洋地震带与欧亚地震带）之间，是一个地震多发的国家。特别是近些年来，地震频发且不乏大震，给人民的生命财产带来了巨大的损失。地震工程学作为服务于地震工程的一门学科，在减轻地震灾害、保障人民生命财产安全、维护社会和平安定等方面扮演着至关重要的角色。结合一些哲学思想和理论观点，本文从多角度探讨了地震工程学科以及相关工程技术中的哲学思想和辩证法原理，并阐述了两学科之间的紧密联系，体现了哲学思想在地震工程学发展过程中发挥的重大作用。

关键词：自然辩证法 地震工程 科学技术 建筑哲学

中图分类号：TU35 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（a）-0216-02

自然辩证法是马克思主义关于自然和科学技术发展的一般规律、人类认识和改造自然的一般方法以及科学技术与人类相互作用的理论体系，是对以科学技术为中介和手段的人与自然、社会的相互关系的概括、总结 [1] 。地震工程学研究的是关于工程结构、特别是土木工程在遭遇强地震动作用下的一系列安全问题，为防震减灾事业提供了重要的理论知识基础和有力的技术支持。哲学思维和辩证法原理体现在地震工程学的各个方面，它们相互作用、相互促进、共同发展。本文通过对地震工程学中哲学思维与辩证法原理的解读，掌握哲学的思维方式和规律，有助于提升地震工作者的思维能力，自觉运用哲学的思维方式和辩证法原理解决相关领域的工程技术难题，为国家的现代化建设以及构建和谐社会贡献力量。

1 地震工程学中的哲学思维与辩证法原理

1.1 科学的基础方面在地震工程学中的体现

马克思提出，感性必须是一切科学的基础。科学只有从感性意识和感性需要这两种形式的感性出发。因而，科学只有从自然界出发，才是现实的科学[1] 。

我国是一个地震多发的国家，从古到今，我们的祖先对这种自然现象进行了长期的观测和研究。我国最早的诗歌总集《诗经》中，就有对地震现象的叙述：

“烨烨震电，不宁不令。百川沸腾，山冢崩。高岸为谷，深谷为陵。”

意思是说，当地震发生的时候，其吼声如电闪雷鸣。它导致江河为之沸腾，山崩地裂，河流被塌方、滑坡和泥石流阻塞；高山瞬间变为深谷，而原来的深谷缺转眼变成了丘陵[2]。可见，地震给人类的生产、生活环境带来了巨大的影响，造成了巨大的人员伤亡和经济损失。因此，作为一种特殊的自然现象，地震很早就开始被人类感知。另外，中国的“阴阳说”、“天人感应说”，以及日本的“鲶鱼说”等，这些解释大都与神话、传说有关，违背了辩证唯物主义自然观的理论，但是对地震工程学的起源起到了一定的推动作用。

1.2 科学技术的发展动力在地震工程学中的体现

马克思主义认为，社会需求与技术发展水平之间的矛盾是技术发展的基本动力，技术目的和技术手段之间的矛盾是技术发展的直接动力，科学进步是技术发展的重要推动力[1]。

以黄土高原建设与地震工程学的关系为例：

近年来，为响应国家的西部大开发战略，随着黄土高原城镇化建设的深入推进，采用平山造地获取额外急需土地资源的做法将会更加普遍，这可能会使巨厚黄土填层与高陡边坡成为城镇化安全建设的重大地震灾害隐患[3]，例如，地震滑坡、震陷、地震动放大效应、液化、活动断层避让等。另外，在黄土高原交通工程建设与运营、黄土高原能源开发工程方面，黄土沉陷、黄土裂缝、黄土崩塌对高速公路、高速铁路、机场的建设运营带来了诸多安全问题，对输油管线、钻井平台、储油罐场造成巨大危害。同时，黄土液化和大规模滑移的风险在水利工程建设中凸显。

因此，以满足黄土高原地区城镇化建设、西部大开发重大工程建设、“一带一路”基础设施工程建设中的地震安全重大需求为目标，以黄土地震灾害经验教训和长期研究成果为依据，前瞻性地研究地震荷载和典型动力荷载作用下黄土灾害预防的理论与技术，为工程抗震设计、施工与监测提供技术保障，推动地震工程学的发展。

1.3 移植、交叉与跨学科研究方法在地震工程学中的体现

当代科学研究和技术发明变得越来越复杂，进行移植与交叉，通过多学科或跨学科的研究，常常能够获得单一学科研究无法获得的创新结果[1]。

地学、工程与材料科学为地震工程学的建立和发展提供了不可或缺的基础知识[4]。首先，含地震学、地震地质学和地球物理学等在内的地学知识显然与工程地震学有直接的联系。其次，地震工程学是土木工程的一个特殊分支，在进行结构抗震分析时，结构动力学、土动力学也发挥了重要作用。另外，在地震工程学的发展中，传感和测量技术、计算机与信息技术也起到了重大作用。

1.4 科学实践的方法在地震工程学中的体现

科学实践的基本方法涉及观察、实验与理论的辩证关系，涉及科学研究主体、科学工具与研究对象，以及与研究环境的复杂关系，也涉及研究者与天然自然、人工自然等关系问题[1]。

地震工程学的发展伴随着相关试验技术的完善，结构抗震试验对于研究非线弹性结构的抗震性能提供了一类较可靠的方法。在地震工程领域常用的结构抗震试验方法包括：拟静力试验、拟动力试验、振动台试验以及动力离心机试验等[5]。通过对震害现场的调查，观察不同建筑结构在地震作用下表现出的不同破坏形式，通过试验研究，获得模型结构、构件在各种动力作用形式下的本构关系，研究结构发生破坏的机理以及倒塌机制，进一步探究并完善建筑结构抗震机制中的薄弱环节，可见，科学的实践方法在地震工程理论和地震工程技术发展中发挥了重要作用。

1.5 科学技术研究的数学方法在地震工程学中的体现

恩格斯指出，“数学：辩证的辅助手段和表达方式”。它注重抽象、模型化，是可以把自然研究对象高度抽象、转化为人工模型，抽象其中因果关系的基本方法[1]。 在进行简单结构的动力分析计算时，我们往往通过建立力学模型，运用相关物理学原理，列出运动方程的方法，求解结构的动力反应。如图1所示，一个充满水的塔，我们可将其看作具有一个集中质量m和一个无质量支撑结构（抗侧刚度k）的单自由度体系，在考虑无阻尼的理想情况下，列出其运动微分方程（式①）进行求解。

①

另外，随着计算机技术的不断发展，通过数值模拟技术来解决地震工程学中遇到的一些实际问题的方法也变得越来越普遍。

2 地震工程学的发展离不开哲学思维的的指导

我国著名科学家钱学森老先生曾经提出：我们可以将学科类别从高到低分为四个层次，分别为：哲学层次、科学层次、技术层次和应用层次。显而易见，自然辩证法研究的是宏观问题，属于哲学层次；而地震工程学，作为研究工程地震与工程抗震的一门学科，属于科学层次，二者相互作用、相互促进、共同发展。当一个科学家研究地震工程的相关问题时，不可避免的会涉及到哲学层面上的问题，并且依靠哲学思想来解决问题。

结构抗震的概念是“硬抗”，我们传统的做法就是增大梁柱截面、增加钢筋用量，使房屋做得很刚，但实际上遭遇地震时，“硬抗”效果并不好。通过在房屋和基础之间设一个柔软层，将地震与房屋隔开，或者地震的能量到房屋前，设计一些消能减震构件，把一些能量消耗掉，采用隔震减震技术可以将建筑物的抗震能力在“硬抗”的基础上提高4到8倍[6]。这就是“以柔克刚”的设计理念。

我国的古代工匠借助原始的木石砖瓦等材料，建造出许多结构灵巧而抗震性能极高的建筑。例如西安的大、小雁塔，山西的应县木塔（佛宫寺释迦塔），天津蓟县独乐寺的观音阁，以及辽宁义县奉国寺的佛教建筑群等。在这些结构的抗震设计中，“以柔克刚”的思想体现得非常突出。“以柔克刚”思想的最主要体现之一是榫卯连接的大量使用，在强地震的作用下，这种连接方式可以通过结构构件的塑性变形来耗散地震传给结构的大量能量，从而大大减小了整个结构的地震响应[7]。

3 结语

我国是一个创新型的发展中国家，在进行科学研究和工程建设的过程中会出现各种各样的困难与挑战。地震工程学的发展关系到人民群众的生命财产安全，在人口骤增、居民住房用地不足、建筑高度记录不断被刷新的大背景下，人们对地震工程的关注度越来越高，这就要求我们在解决问题的过程中保持一种科学的自然观、发展观，将哲学的思维观点以及自然辩证法的相关原理运用到工程技术的各个环节中来，有助于我们把握当前地震工程学的现状、预测地震工程的发展趋势，更好地为国家社会主义现代化建设服务。

参考文献

[1] 郭贵春.自然辩证法概论[M].北京：高等教育出版社，2013.

[2] 鲁子健.古代的地震理论与地震观测仪[J].文史杂志，2008（4）：96-98.

[3] 王兰民，孙军杰.黄土高原城镇建设中的地震安全问题[J].地震工程与工程振动，2014（4）：115-122.

[4] 谢礼立，张敏政，夏敬谦.地震工程学-中国防震减灾百科全书[M].北京：地震出版社，2014.

[5] 王进廷，金峰，张楚汉.结构抗震试验方法的发展[J].地震工程与工程振动，2005（4）：37-43.

[6] 周福霖.抗震宜“以柔克刚”[J].建筑，2013（12）：21.

[7] 盛志刚，刘海笑.中国古建筑结构抗震哲学思想探索[J].自然辩证法研究，2008（12）：47-51.