自然界是人类感知和认识的外在世界，这个世界是不以人的意识而客观存在的，人类本身亦是自然界的一部分。根据自然哲学第二定律——自然界存在着具体的有限性和抽象的无限性，自然界就其抽象的概念而言，无论是在时间上还是在空间上都是无限的；然而，由于自然界是由无数个具体的宇宙构成的，所以相对于人类而言，自然界又是一个发展、变化和有限的真实世界，是一个与人类相对应的具体世界。通常，我们所讨论的自然界是指后者，即一个创造人类、影响人类并且可以与人类发生相互作用的真实客观的物理世界。
人类是自然界中具体的高级生命动物，是人的抽象概念。人类仅仅是自然界发生和发展过程中的一段小小的插曲。人类既是自然界发展的产物，也必将成为自然界演化的历史。作为自然界发展的产物，人类属于自然界的一部分，与自然界的其他物质并没有什么本质的区别。所不同的是，作为自然界演化和发展的高级产物，人类不仅仅是被动地产生、存在和消亡，而且还具有较大的主观能动性，可以系统地模仿自然界，可以系统地概括 自然界，甚至还可以系统地构建一系列以科学为核心的理论世界。在我们脑海中所建立的这些理论世界，并不是与人类发生相互作用的真实客观的物理世界，而是作为相互作用的结果，是由人类构建的关于自然界的同构系统。
作为相互作用结果的科学，有别于相互作用的双方，其与自然界和人类都有着本质的区别。首先，关于自然界，科学既不能被实验绝对地证实或证否，又不是收敛地发展，其发展和演化的进程是不连续和开放性的。其次，关于人类，科学作为人类认识的实用部分是不能完全凭主观臆想而随意杜撰的。根据自然哲学第一定律——自然界存在着变化的不连续性，自然界在其演化的进程中不仅创造了人类，而且又与人类进一步创造了更新、更高的层次——科学。作为一个新生事物，科学的发展和演化有一个由量变到质变的成长过程。
首先，科学起源于人类的一个朴素思想，即模仿自然就可以重现自然。人类通过观察各种与其生存环境密切相关的自然现象并加以模仿，期望能够以此改善他们的生活。比如，原始人模仿狩猎成功的场景，期望在下一次狩猎时再次获得成功；模仿野生动物和植物的生长，开始畜牧和种植。此时，科学虽然还没有从客观的自然界和主观的精神世界中萌发出来，但在人类的模仿活动中已经蕴含了科学的种子。这颗科学的种子就是因果关系。对于原始人来说，模仿是因，再现是果。我们之所以认为此时的科学还没有真正萌发出来，是因为在这一时期人类还没有将各种零散的因果关系归一化。
引发科学发展的第一次质的飞跃，是系统地模仿自然界。在当时，人类以太阳、老虎、河流、水、火或气等与现实生活关系密切的某一个具体物质作为理论的核心，并根据该物质的天然性质和借助于神话传说的形式，来建立和发展理论。此时，人类不仅更加明确了因果关系，而且还具有了统一的思想，认为世界是归一的。
作为人类认识的实用部分，科学有两个基本特征，其一是因果关系，其二是统一性。科学的基本任务就是建立统一的因果关系。上述两个特征是每一个科学发展阶段所必须具备的。只是，在不同的阶段，具体的因果关系和统一的内涵有着较大的差异。“系统地模仿自然界” 满足了科学的必要条件，其因果关系是简单的（即零散和随意的因果关系），其统一性是具体的。比如，古希腊哲学家泰勒斯借用水的天然属性来解释世界的产生和变化。这一阶段的进步意义在于使人类产生了统一的思想，其不足则是将人的认识局限于具体的现象和日常的经验。人类在这一阶段认识的基本特征是追逐经验。
促使科学发展的第二次质的飞跃，是系统地概括自然界。当时，人类认识的特点是，以抽象的概念，如用数的和谐、原子、力以及上帝等，作为理论的核心，并借助于演绎的方法来建立和发展理论。在这一时期，人类的认识已不再停留在就事论事的水平，人类的认识突破了自身感官的束缚，首次使思想真正建立在人类的头脑之中，成为理性的认识，为人类今后的认识提供了一个广阔的发展空间。
在当时，人们提出的数的和谐、原子、力、运动、目的、心灵以及形式逻辑等概念和理论，在现实的具体事物中都是不存在的，比如原子概念。古希腊人提出的原子并不是具体的某一个物质层次（如电子加质子），而是虚拟的。他们认为，只要存在这种虚拟的原子及其被赋予的相关性质，就可以解释现实世界。“系统地概括自然界” 使原来简单的因果关系变更为机械的因果关系（即单向和绝对的因果关系），使原来具体的统一变更为抽象的统一。这一阶段的进步意义在于，使人类的认识超越日常的经验与具体的现象，其不足则是将各种抽象概念绝对化。人类在这一阶段认识的基本特征是提炼经验。
导致科学发展的第三次质的飞跃，是系统地构建自然界。这时，人类在其认识的过程中，由于不得不接受空间的相对性和物质的波粒二象性，开始逐渐地接受和习惯二维的思维方式，从而放弃了已沿用上千年的形而上学观念和机械的因果关系。因为形而上学观念使概念绝对化，机械的因果关系则只是孤立事件中一一对应的理想关系。这种绝对的对立和一一对应的理想关系，在现实世界中都是不存在的，它们在具体的认识过程中有着较大的局限性。比如，将概念绝对化的必然结果就是导致本体论，即世界的产生和变化都是由一个终极概念决定的。然而，作为本体的这一终极概念却又是我们人类无法认识和证明的。
“系统地构建自然界” 使原来机械的因果关系变更为有机的因果关系（即双向和相对的因果关系），使原来抽象的统一变更为相互作用的统一。这一阶段的进步意义在于，将人的认识（理论世界）与人的认识对象（自然界）相分离，使认识由追求本体转变为追求效率。此时，人们已经认识到，科学既不是对自然界的模仿，也不是对自然界的概括，科学是关于自然界的同构系统。作为科学的结晶——理论世界，虽然与自然界的结构并不相同，但相对于一定的输入信号和输出信号（人类所感知的现象世界），它们是不可分辨的。在这一时期，科学充分表现出了人与自然界相互作用的二维性。人类在这一阶段认识的基本特征是重组经验。
通过上述科学嬗变的过程，我们可以看出，科学不仅是关于认识对象的研究，而且还融入了认识主体的因素。因为，科学是要为认识主体服务的，而人的能力又是有限的，并不是随便哪一种认识方式都是适用的。所以，科学是相对于一定的主体而言的，只具有相对的意义，类似于粒子具有波粒二象性，同时受到自身与空间两方面的影响，不存在一维粒子。科学也是二维的，是人与自然界的相互作用，同时具有主客二维性。在实际的认识过程中，如果我们将认识的某一维因素完全排除掉，同样会面临着要求认识的另一维因素成为无穷大，而这一要求对于人来说是力所不能及的。
科学的本质是人与自然界的相互作用，是人类为了更好地适应自然界、同时也让自然界在局部的范围内适合人类的需要，所从事的一种长期的社会实践活动。科学作为自然界的一部分，作为自然界进化的产物，并不简单地等同于自然界本身以及包括人在内的其他自然物。科学具有自己的独立形态，它既不是单纯的客观反映，也不是随意的主观臆想。由于科学是要为人类服务的，所以科学的发展一定要适合人类的特点；由于科学最终是要通过适应自然和改造自然，才能够达到为人类服务的目的，所以科学的发展又不能脱离自然界。科学具有的这种两重性，打开了科学发展的空间，使科学的发展没有极限，使人类的认识可以最大限度地发挥其主观能动性。
由于科学在本质上是人与自然界的相互作用，所以科学与伪科学的区别，就在于是否存在着相互作用。任何绝对客观或绝对主观的观点及其理论，都属于一维认识，属于伪科学的范畴，其相互作用的面积等于零。这种停留在一维认识的观点和理论，对人类而言是没有认识意义的。不过，由于人生活在现实世界，由于人类认识的本质是人与自然界的相互作用，因此在任何一个理论中，都不可避免地同时留有一定的认识主体和认识客体的痕迹。这就好比人们在梦中或在科幻电影中，无论杜撰出多么离奇的鬼神形象，都或多或少地具有现实世界的影子与信息。
所以，严格地说，绝对的一维理论，即伪科学理论，在实际的认识过程中是不存在的。我们之所以提出一维理论的概念，只是为了能够更好地认识和理解理论的二维性，能够主动地用二维的观点来认识世界以提高人类的认识效率。科学对于人类具有以下三种现实的认识意义。
意义1：科学可以提高人类的认识效率，因为科学追求效率最大化。
意义2 ：科学可以拓展人类的实用技术，因为科学具有预见的能力。
意义3：科学可以改善人类的生存环境，因为科学是自然界的同构系统。
一个科学理论的产生并得到当时社会的普遍接受、成为背景理论，并不是由于该理论比之前的理论更正确或更接近客观事实，而是由于该理论能够提供一个更为清晰和简洁的世界观，能够包容更多的用于改善人类生存环境的知识与经验，使人类的认识因此变得更加有效和易于掌握。
通过以上简要的介绍，我们清楚地看到，科学的发展经历了三次质的飞跃，它们分别是模仿自然、超越自然和作用于自然。正是由于科学经历了这三次质的飞跃，科学才与人类和自然界产生了本质的区别，由相互作用的一方转化为相互作用的结果。科学在其发展的历程中表现出来的这种能动性和不连续性，清楚地向我们传达了这样一个信息：
科学是二维的，是不同于自然或人类的新事物，是一个不断发生和发展的有机体，其发展的方式和空间都是没有极限的。
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