自然辩证法第二讲系统论的自然观.ppt

系统论的自然观,系统论史前史,亚里士多德的目的论,人是机器,基里柯: 一条街道的忧郁和神秘,系统论一般发展史,控制论,维纳(N.wiener,1894-1964) 美国数学家 1943年，维纳写了行为、目的和目的论 1949年出版控制论,意义,批判了牛顿的机械决定论，从控制论的角度出发，肯定了概率统计观对于现代科学方法论的意义，给予偶然性以应有的地位。,英国生物学家艾斯比（W.R.Ashby）的“生物控制论” 大脑设计（1954） 控制论导论（1956）对著名的黑箱方法作了深入的探讨。 钱学森的工程控制论（英文版1954）,信息论,申农（C.E.Shannon,1916-） 通讯的数量理论（1948）,一般系统论,贝塔郎菲(L.V.Bertalanffy,1901- 1971) 奥地利生物学家 一般系统论：基础、发展和应用（1968）,耗散结构理论,普利高津（I.Prigogine,1917-） 比利时物理学家 哈肯(Hermann Haken,1927-) 西德学者 “协同学”,突变论,托姆(Rene Thom,1923-) 法国数学家 结构稳定性与形态发生学（1968）是研究不连续现象的一个新兴数学分支。,超循环理论,艾根（M.Eigen,1929-）德国物理化学家 物质的自组织和生物大分子的进化（1971）,混沌理论,洛仑兹（E.Lorenz） 美国气象学家,What is Fractional ?,什么是分形学? 分形几何揭示了复杂事物的形态都具有分形的性质。它是描述复杂自然形态及其生成的重要数学工具，为人类建构新的自然图景提供科学基础。,人类在漫长的时间中探索自然,发现了数学能够描述自然界的某些规律 在生产生活中往往遇到空间位置相关性问题,古希腊的人们慢慢的发现了几何学 西方国家认为分形学(数学理论)在近代出现,表达自相似与递归原理的一种数学模型 随着计算机发展,分形学现在越来越多的用于描述随机自然现象,事物并不是永远向前发展,而是从产生成消灭的一次又一次的循环 事物之间存在联系,因为事物本物是同源的,内在存在一定的规律性 事物的发展是随机了,任何一细节的改变会影响整个过程 正面事物必定存在反面事物以之对应. 空间时间存在自相似性,不等同于无限.,Example,递归式,自相似(循环式),随机干扰,分形特征,Example,天然植物的生长并不是完成随机,而是按着自相似规律递归式的生长的.,生物,Example,显微镜观察下的病毒形态呈现也完美的数学模型空间结构,如图的病毒都能够通过简单的分形方程式得出.,生物,Example,美学,在分形数学的创始人发现分形规律之前,建筑师已创造出很多应用了分形美学思想的宗教建筑.,Example,美学,Example,物理学,宇宙存在自相似原理的有力例证是物理学上的很多天体运动规律,如从分子到天体都遵守的万有引力定律.,Example,Rule,系统的概念,由相互作用的各个部分组成的具有一定功能的整体 具有多元性特点 具有相关性特点 具有整体的特性和功能,系统的基本因素,系统的组成,系统的结构,世界不是由物组成的而是由物及物之间的关系来组成的 “世界不是物的总和，而是事态的总和。”维特根斯坦 系统的结构对于元素具有相对的独立性。,系统的环境,与系统发生相互作用又不属于这个系统的所有事物的总和。 孤立系统 封闭系统 开放系统,系统的行为和功能,行为：一个系统相对于它的环境作出的任何变化。 功能：系统对环境的变化和作用作出响应的能力。,系统的若干规律,系统中整体与部分的关系: 1:表现出一定的加和性 2:非加和性系统的突现功能 整体大于部分之和 整体小于部分之和,系统的结构和功能的关系,功能=F(组分、结构、环境) 一定的结构决定一定的功能结构解释方法和结构模拟方法（仿生学） 系统的性状功能有相对的独立性。 结构与功能的关系是“多对一”的关系-黑箱方法,系统演化的不可逆性和方向性,基本概念 可逆变化：过程可以反转，状态可以回归，系统和环境可以同时复原。 不可逆变化：过程不可反转，状态不可回归，系统和环境不可同时复原。,熵：一个系统的熵等于该系统在一定过程中所吸收（或耗散）的热量除以它的绝对温度。 “一个系统的熵就是它的无组织程度的度量”维纳 熵增加 热力学第二定律：孤立系统中 dS0 热量从低温物体转到高温物体而不产生其他影响是不可能的 热寂说,负熵：是和熵反向的一种量度，即有序性的量度 系统的自组织 无序和有序 对称性破缺 他组织和自组织 平衡结构和非平衡结构（耗散结构）,耗散结构形成的条件和机理,开放系统是耗散结构形成的先决条件 非平衡是耗散结构形成的力量源泉 非线形是耗散结构形成的根本依据 涨落是耗散结构形成的触发因子,自然系统的演化,自然系统的层次结构 含义：是指由若干个由组成元素经相干关系构成的系统，再经新的相干关系而构成新的系统的逐级构成结构关系。,从宇宙大爆炸到人类诞生,从宏观到微观,宇宙是由大约150亿年前发生的一次大爆炸形成的,宇宙的实际年龄为137亿年,银河系的诞生,太阳系的形成,地球形成与地壳运动,层次结构的主要特点,低层次系统对高层次系统有构成关系 同一层次的系统间存在着相干关系,自然界物质系统的基本层次,自然界形成层次结构的论证,物质系统层次结构的基本规律,特定的物质层次结构与特定的能量状态相适应的规律,特定层次系统的尺度与结合能成反比的规律 尺度越小，结合能越大，结合的键力愈强。 风力、畜力、水力宏观物体的能量手工业时代 蒸汽机分子层次的能量蒸汽机时代 电机和高压输电技术外层电子层次的能量电器电子时代 原子弹和可控核反应原子核层次的能量核时代,物质形态的多样性与丰度成反比规律,物质层次愈高，结构功能愈多样化，层次愈高的物质系统在宇宙中丰度愈少。,高层次物质系统与低层次物质系统相互关系的规律,低层对高层的上向因果关系：高层次系统的结构、属性和运动形式是从底层次系统及其运动形式突变而产生出来的。,还原论解释模型：用低层次学科的规律，加上这些规律在高层次事物中起作用的条件来解释说明高层次现象的逻辑模型。 独特