在科学内部基本矛盾的推动下，科学发展在横向上表现为分化与综合两种基本形式的辩证统一；在纵向上表现为渐进与飞跃两种基本趋势的辩证统一。
（一）科学发展的分化与综合形式
科学发展的基本形式是通过分化与综合的矛盾运动，使科学日趋走向多样化和整体化。自然界的事物既可分化为若干不同的部分，又可联系成统一的整体，这种既分化又联系的关系是在不断发展中的变化，致使人类必然采用“分析—综合—再分析—再综合”的方法来探索自然界的本质及其发展规律。
科学的分化是指自然科学中的各门学科越分越细、越分越专，从一门学科中产生出许多分支学科，它标志着科学研究越来越专业化、精细化，反映了人类对世界认识的多样性和精确性。通过分化，可以形成多种相对独立的新学科，从而不断深化人类对自然界的认识。分化是科学发展的必要条件。在古代，由于生产力低下，人类对自然界的认识还很肤浅，人们主要凭借肉眼的直接观察和主观猜测勾画自然界的总画面，从总体上笼统模糊地把握自然界的发展变化，这是原始的初步的综合认识，产生了囊括自然界一切知识的“自然哲学”。到了13世纪中叶，人类开始对自然进行分门别类的研究，深入到自然界的各个方面、各个部分，对事物进行具体的分析研究，由此，自然科学进入了分化时期。到了19世纪下半叶，科学分化达到了比较精细的程度，物理学、化学、生物学、力学、地质学等都已形成了各自独立的研究领域。没有这种分化，就不可能有近代自然科学的发展，整个近代时期自然科学以分化占据主导地位。自20世纪以来，科学分工越来越细，学科越来越多，专业化程度也越来越高，每一基础科学都分化出众多的分支学科，各分支学科又出现新的分化，成为学科分化的谱系树。据联合国科教文组织的统计，现代基础科学已有500多个专业，技术科学有400多个专业。
科学的综合是指两门或两门以上的独立学科，通过知识的相互贯通、彼此渗透、互相结合，逐步形成一门新兴的学科，它标志着自然科学的整体化趋势，反映了人类对物质世界认识的统一性。通过科学的综合，人们可以获得对物质世界某一对象或某一领域的统一认识，从而不断增强人类对自然界的整体性和规律性的认识。从19世纪下半叶开始，科学发展在高度分化的基础上又出现了高度综合。科学研究的目标，转移到科学各部分的共同点和相互联系方面来，使科学发展中的综合趋势明显加强，这是人类对自然界认识的又一次深化。现代科学的发展是既高度分化又高度综合，在向微观纵向深入的同时，又向宏观横向扩展。科学的综合趋势表现在以下几个方面：
1．同一科学内部各个分支之间的综合。例如：牛顿在继承开普勒行星运动三定律和伽利略第一定律的基础上，对这些理论进行了综合性的概括，从而建立起经典力学的理论体系，将天上和地上的运动统一起来，实现了自然科学的第一次大综合。
2．不同学科之间的综合。例如：在以前人们认为，物理运动是分子的运动，化学运动是原子的运动。后来，人们发现物理运动与化学运动都遵循共同的微观粒子运动规律，于是便产生了物理化学、量子化学等。
3．自然科学和社会科学的综合。在现代科学中，控制论、信息论和系统论等横断学科的产生，是社会科学和自然科学在不同范围、不同层次上逐渐融合的结果。
科学分化与综合的矛盾运动，始终存在于科学发展的全过程，它们互相交替、相互促进，推动着自然科学的发展。科学分化与科学综合之间存在着对立统一的辩证关系。表现在：
1．分化与综合的相互依存。科学分化是科学综合的基础，科学综合又是科学进一步分化的前提。这种辩证关系，一方面使科学在不同范围、不同层次上结合为有机的整体，形成更具有普遍性的理论，从而更深刻、更全面地反映自然界，另一方面又使得科学的分支日趋繁多、精细。
2．分化与综合的相互包含。分化中有综合，综合中有分化。如天体力学是科学分化和科学综合辩证统一的产物，天体力学是从天文学中分化出来的分支科学，但它又是天文学、力学、数学等学科综合的结果。科学分化与科学综合的相互转化，表现了科学发展过程的两重趋势。科学是在分化——综合——再分化——再综合的循环中发展的，并且每经过一次循环，就达到一个新的高度。
正确认识分化与综合的矛盾，把握当代科学发展的动向，推动科学的发展，必须明确分化与综合是科学发展的必然要求，必须明确分化与综合是以不同的方式，共同推动科学的发展，必须明确两者是互相依赖、互相促进的。科学的分化是符合人类认识规律的，人类对自然界事物的认识，总是先从笼统、粗糙、模糊开始的，随着实践的发展和认识能力的不断提高，人类对事物的认识就逐渐深入和精细，科学的分化就是反映了这种科学认识的规律。然而，由于自然界的各个部分、各个方面原本是互相联系的统一整体，这就决定了科学发展必然要出现更高层次的综合，科学分化与综合是科学发展否定之否定规律的体现。科学分化使科学朝着纵深方向发展，使人类对自然界事物的认识具体化、精确化，科学综合使科学沿着横断方向发展，使人们对自然界事物的认识系统化、整体化。分化与综合有着质的不同，是两种对立的发展方式，但它们共同推动着科学的发展。由于研究的深入，学科的分化，就会发现不同研究对象之间的内在联系，这就促进了科学的综合，而科学的综合又为科学分化提供了前提，没有分化就没有综合，没有综合也就没有分化，分化是综合的基础，综合是分化的结果。分化与综合是密切联系的，分化中有综合，综合中有分化，它们互相连结，互相渗透、相互转化，构成了自然科学辩证发展的生动图景。分化与综合是一种无限的前进运动，当然不同时期，不同阶段，有时表现为以分化为主，有时表现为以综合为主。
（二）科学发展的渐进与飞跃
科学的发展是通过渐进与飞跃两种基本形式的交替出现而向前发展的，在渐进中完成量的积累，在飞跃中完成质的变化。
科学发展渐进形式就是科学的进化形式，主要指在原有科学规范、框架之内科学理论的推广、局部新规律的发现、原有理论的局部修正和深化等，往往表现为外延上的积累和继承与内涵上的修正和深化等。如牛顿力学体系建立后，欧拉、伯努利、拉格朗日、拉普拉斯等人相继将“质点”力学的解释推广到固体、流体、多质点系统以及天体等领域，并建立了固体力学、流体力学、分析力学和天体力学等分支科学，在对已有的牛顿力学体系不断积累和推广的过程中，自身的理论也得以发展和完善，从而完成科学的量变发展过程。
科学发展的飞跃形式就是科学革命的形式，主要指科学基本规律的新发现、科学理论的大综合、原有理论框架的突破和新理论、新方法体系的建立，往往表现为科学理论上的创新和内容上的丰富与精确。例如，哥白尼的日心说就是对托勒密的地心说的否定。日心说不仅仅在内容上与地心说相对立，把被颠倒了的日地关系重新颠倒过来，真实地、合理地反映了客观世界的本来面目，而且在方法上，也是用严密的逻辑和精确的数学代替了仅凭增添本轮和均轮来抵抗事实诘难的消极方法。
科学史表明，科学总是在一定理论基础或一定世界总图景更新的剧烈变化时期（科学飞跃时期）的不断交替中发展的。如天文学从地心说到日心说，又到现代宇宙的大爆炸说；如生物学从物种不变论到生物进化论，从宏观上把握生物的历史发展又进到分子生物学从微观上探求生命运动的根本机制；物理学从亚里斯多德自然哲学的物理学到伽利略、牛顿以及实验为基础的力学，再到把物质、运动、时空完整统一描述的爱因斯坦相对论力学。这些都是科学理论的世界图景的更新。在科学发展历程中，经验材料、科学事实总是在不断积累，这是一个连续的过程。但说明方式、理论形态则几经更迭，在继承中有批判创新，在连续中有不连续，如此构成人类对自然界不断扩展和深化的辩证认识运动。
总之，在科学内部矛盾的推动下，科学的发展在时间序上表现为渐进与飞跃两种基本形式的辩证统一；在空间序上表现为分化与综合两种基本趋势的辩证统一。科学发展的渐变形式是指原有科学规范、框架内部科学理论的推广、局部规律的发现，原有理论的局部修正和深化。科学发展的飞跃形式是指科学革命形式，主要是指科学基础规律的新发现、科学的新的大综合，原有理论的重大突破和新的理论体系的建立。当科学发展主要表现趋势是分化时，科学发展一般表现为渐进的进化形式；当科学进行理论的综合时，往往标志着学科或整个自然科学的飞跃或革命时期的到来，这也表明科学的时间序和空间序发展形式之间存在着内在联系。
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