龚育之对这一领域的研究始于20世纪50年代他进入中共中央宣传部科学处工作之时。据中央党校原副校长杨春贵教授回忆，早在20世纪60年代初，其还在中国人民大学哲学系读研究生，就读到了龚育之在1961年出版的第一本关于自然辩证法和科学学的文集《关于自然科学发展规律的几个问题》，从这些流传广泛、影响深远的文集中得到许多学术营养，至今留有深刻的印象。
中共十一届三中全会后，随着工作岗位的变化和工作的要求，龚育之理论活动的重点已转向研究中共文献，但是，他依然保持着对自然辩证法研究浓厚的兴趣。有关毛泽东、邓小平对科学和技术的论述、中国科技政策的历史发展、自然辩证法工作的历史经验教训以及反邪教、反迷信、反伪科学等，都是他特别关注的研究课题。1987年，龚育之把改革开放以来自己对自然辩证法的思考心得集结出版了第二本文集——《科学·哲学·社会》，这部文集中的绝大部分文章都是“文化大革命”后写的。这本书主要包括三个部分：第一部分说明了自然辩证法和自然科学的关系，第二部分介绍了科学在前进过程中的肯定和否定的艰难历程，第三部分介绍了中国共产党在改革开放大潮中制定科技政策的历史过程。此书一出版，就在社会上引起了很大的反响。进入20世纪90年代，龚育之作为中国自然辩证法研究会理事长、中国科协促进自然科学和社会科学联盟委员会主任，与于光远、何祚庥等一道，与社会上形形色色的伪科学、反科学现象进行了旗帜鲜明的“论战”。1996年，龚育之又出版了关于自然辩证法和科学学的第三本文集——《自然辩证法在中国》，把自然辩证法在中国、在苏联、在北京大学的发展历史做了一个梳理，编辑了毛泽东、邓小平关于自然科学和技术的论述，也把自己的一些时论文章结合进去。该书出版之后，由于社会各界反应不错，在2005年以“新编增订版”形式再次出版。
龚育之给人的感觉就是始终在不知疲倦的勤奋工作，在从事自然辩证法理论研究的同时，还合理配置自己有限的精力，殚精竭虑的甘做人梯，为这门科学的发展做了大量的人才引进、培养和管理工作。最为突出的贡献是他参与了中国科学院哲学研究所自然辩证法组的创建工作，并把自然辩证法组发展成为在学术界颇有影响的专业研究团队，把中国的自然辩证法研究提升到了一个前所未有的高度。他苦心孤诣参与创办的《自然辩证法研究通讯》，曾引起毛泽东的关注。不仅如此，龚育之还长期担任中国自然辩证法研究会会长，他从上世纪六十年代初就开始指导自然辩证法专业研究生。可以说，正是凭借在自然辩证法方面有重大影响的著述和卓有成效的工作，成就了龚育之在中国自然辩证法界的很高地位，龚育之也当之无愧的成为中国自然辩证法界公认的领军人物之一。
在自然辩证法的研究中，龚育之提出了许多有建树的观点，特别引人关注和重视的有四点：一是强调“马克思主义与科学精神共命运”。在龚育之看来，迷信泛滥不仅会使科学精神受损害，而且也必然损害马克思主义本身；二是明确揭批了“伪科学”的实质，指出所谓“伪科学”就是用“‘科学’的名义，违背基本的科学事实和规律，来宣传迷信和进行诈骗的学说和行为”；三是大力倡导科学思想、科学方法和科学精神，明确提出了“科学思想是第一精神力量”的观点；四是反对割裂科学与人文的内在联系，强调科学与人文的交融和互动[15]。
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