（科学技术哲学专业论文）论自然结构稳定性与思维逻辑化的关系.pdf

study on the relation between nature construction stability and thought of logic a thesis submitted to chongqing university in partial fulfillment of the requirement for the degree of master of philosophy by huang zheng supervisor: prof. zhang lijian major: philosophy of science college of trade and administration of chongqing university, chongqing, china may 2008 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 i 摘 要 19 世纪末 20 世纪初，人类在科学研究领域取得了巨大的成就，尤其是相对论 和量子力学的提出，使科学进入现代科学的门槛。与此同时，人类也意识到只有 对人的思维与自然存在的关系得到深入的理解与把握，人类才可能获得对自然的 进一步认识；只有把认识对象看成一个有机的整体，把认识对象作为一个大系统 来研究，科学才能取得更大进展。由此，引发了科学研究方法趋于高度综合和高 度分化并存的趋势，系统化的思想开始在科学中占主导地位。 系统观点认为，系统存在的基本条件是结构稳定性，只有结构稳定的系统才 能被形式化，反之，形式化的系统也都是结构稳定的反映。自然是以系统的形式 存在，其存在具有结构的稳定性。一方面，人类之所以能够认识并改造自然，就 在于人类所能观测到的自然现象的内部都具有内在的规律，其规律是结构或关系 稳定性的反映。另一方面，人类的思维在反映自然结构稳定性的过程中，使其人 类思维在形式上也形成相对结构稳定的，从而形成人类思维的逻辑化过程。那么， 自然结构的稳定性与人类思维的逻辑化过程是如何发展的，并形成了一个什么样 的关系，便成为本论文研究和探讨的中心。 本文以自然存在与思维逻辑化过程的关系为主线，通过分析人类在实践中逐 渐认识和把握到自然系统的结构稳定性过程的同时，也在反映这种对象结构稳定 性过程中，人类思维的也随即形式化，这也是一个思维结构稳定化过程。通过探 讨人类思维逻辑化与自然存在形式之间关系的问题，力图揭示思维逻辑化过程是 一个与人们对自然结构稳定性预期与把握的一个平行过程，这个过程是在人与自 然的实践活动中逐渐发展起来的。同时，认为思维的逻辑化过程即是结构形式化 的过程，体现出对自然结构的稳定性把握与思维逻辑的形式化过程之间一致性关 系。 关键字：自然存在，结构稳定性，思维逻辑 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 ii abstract in the late 19th century, human beings made great achievements in the field of scientific research, and especially by creating the theory of relativity and quantum mechanics, we stepped in modern science. meanwhile, humans realized that only by understanding and mastering the relationship between our mind and natural existence could we know nature better; only by considering what we would learn as a whole could we make greater efforts. therefore, we have been mainly focusing on systematic research from then on. we systematically think that the existence of a system is based on the structure stability. nature exists as a system, so it has its own structure stability, and we had our thoughts logical during exploring the structure stability of nature. this article mainly concentrates on the relationship between logical thoughts of humans and natural existence, trying to explain that the procedure of making our thoughts logical is actually the procedure of learning the structure stability of nature. and thinking the procedure of making our thoughts logical as the procedure of formalizing the structure reflects the coherence of mastering the structure stability of nature and the formalization of our logical thoughts. keywords: natural existence, structure stability, logical thought. 重庆大学硕士学位论文 目 录 iii 目 录 中中文摘要文摘要 . i 英文摘要英文摘要 . ii 1 绪论绪论 . 1 1.1 问题的提出及研究意义问题的提出及研究意义 . 1 1.1.1 问题的提出 . 1 1.1.2 研究的意义 . 1 1.2 国内外研究现状国内外研究现状 . 2 1.2.1 自然结构稳定性研究现状 . 2 1.2.2 人类思维逻辑化过程的研究 . 3 1.3 本文研究目的和研究内容本文研究目的和研究内容 . 3 1.3.1 本文研究的目的 . 3 1.3.2 本文研究的主要内容 . 4 2 自然结构稳定性的相关综述自然结构稳定性的相关综述 . 5 2.1 科学哲学角度对自然结构稳定性的理解科学哲学角度对自然结构稳定性的理解 . 5 2.1.1 系统论以及系统存在的基本条件 . 5 2.1.2 系统自然观 . 6 2.1.3 自然物质系统的结构稳定性 . 7 2.2 相关科学家对自然结构稳定性的理解相关科学家对自然结构稳定性的理解 . 9 3 人类思维逻辑化过程及相关内容人类思维逻辑化过程及相关内容 . 12 3.1 思维逻辑化过程思维逻辑化过程 . 13 3.1.1 原始思维概述 . 13 3.1.2 思维的逻辑化过程综述 . 13 3.1.3 人类思维逻辑结构的形成 . 15 3.2 思维逻辑化的外化表现思维逻辑化的外化表现科学语言科学语言 . 17 3.2.1 科学语言的形成 . 17 3.2.2 科学的数学化与数学的逻辑化思想 . 18 3.3 本章小结本章小结 . 19 4 自然存在形式与思维逻辑化的统一自然存在形式与思维逻辑化的统一 . 21 4.1 自然存在与思维逻辑化的一致性自然存在与思维逻辑化的一致性 . 21 4.1.1 思维逻辑与实践活动 . 21 4.1.2 思维逻辑与自然规律 . 23 重庆大学硕士学位论文 目 录 iv 4.2 思维的逻辑化过程与人类对自然结构稳定性的把握是一个平行过思维的逻辑化过程与人类对自然结构稳定性的把握是一个平行过程程 . 25 4.3 自然存在与思维逻辑化的一致性就在于自然结构稳定性自然存在与思维逻辑化的一致性就在于自然结构稳定性 . 27 4.4 思维的逻辑化过程即是结构形式化的过程，逻辑思维的形式化是人类认识自然客体思维的逻辑化过程即是结构形式化的过程，逻辑思维的形式化是人类认识自然客体 并形成知识的有效工具并形成知识的有效工具 . 27 4.5 自然科学知识中的属人性质不是对自然世界客观性的否定，而是对唯物论的辩证性自然科学知识中的属人性质不是对自然世界客观性的否定，而是对唯物论的辩证性 诠释诠释 . 28 5 结论结论 . 30 致致 谢谢 . 31 参考文献参考文献 . 32 附附 录录 . 34 a. 作者在攻读学位期间发表的论文目录作者在攻读学位期间发表的论文目录 . 34 b. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录作者在攻读学位期间取得的科研成果目录 . 34 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 1 1 绪论 1.1 问题的提出及研究意义 1.1.1 问题的提出 19 世纪末 20 世纪初以来，现代科学最主要的趋势是整体化，包括高度综合和 高度分化。在这一过程中，系统化的思想在科学研究中起到越来越重要的作用。 20 世纪初相对论的提出与量子力学的建立、时间和空间的独立性观念被时空连续 所取代、波与粒的绝对对立被波粒二象性所取代，都体现了纯粹的分化的研究方 法的局限。人类认识到只有把认识对象看成一个有机的整体，把认知对象整体及 其环境作为一个大系统来研究，才能取得更大进展。系统论的思想正好迎合了上 述趋势：为了正确的把握整体，就应该既研究整体各部分的性质和变化，也研究 整体自身的性质和变化。而系统自身存在的基本条件是结构稳定性，即系统在外 部条件出现某些干扰的情况下，在一定度的范围内保持其基本性质不变。随着系 统论思想被人们接受，人类对自然存在形式的态度也发生了变化。人们放弃了由 自然科学分门别类、解剖分析和孤立静止的研究方法形成的形而上学自然观，而 接受了辩证唯物主义系统自然观的思想。辩证唯物主义自然观是现代人对自然总 的看法，认为自然界的一切事物或现象都是以系统的形式存在着、发展着。正因 为自然是以系统的形式存在，而系统存在的基本条件是结构稳定的，所以自然物 质系统具有结构稳定性。 此外，人类之所以能够认识自然，并且改造自然，就在于人类所能观测到的 自然现象内部隐藏着结构稳定性，人类思维是对自然结构稳定性的反映。要实现 对自然的理解与把握的目的，人类还必须使自然结构尽可能完整的展现在人类面 前。另一方面人类自身也需要具备对自然结构稳定性把握的能力，这一过程即人 类思维结构形式化实现过程。因为，这种思维结构形式化并非人类生来就具有， 它是人类长期社会实践活动中对自然结构稳定性把握的过程中逐渐形成的。那么， 探寻自然物质系统的结构稳定性与人类思维形式化过程之间关系就成为我们关注 的问题。 1.1.2 研究的意义 一些对科学问题做了较为深入哲学思考的科学哲学家（如彭罗斯）认为，只 有对人的思维与自然存在的关系得到深入的理解，自然存在的结构才会尽可能完 整的暴露出来，人类才可能获得对自然的进一步认识。现代科学技术迅速发展的 结果，使人类对自然界的认识程度不断的深入和范围的扩展，而要使这种认知不 断的进行下去，前提就是使自然存在的结构暴露出来；另外，人类思维也应该形 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 2 成反映自然存在结构的能力，其表现就在于人类思维以形式化方式将自然存在的 结构在人脑中得以正确的反映，换句话说，人类用科学的思维方法去反应自然规 律的过程。我们对人类思维形式化过程与自然存在的关系的深入分析和把握，将 有助于我们对上述过程的把握。 对此问题的研究，一方面能加深人们在科学研究活动中，思维结构的形式化 过程的理解；一方面能形成一种科技工作者在科学研究过程中，对自然结构稳定 性把握的自觉与追求。 1.2 国内外研究现状 关于思维逻辑的来源和本质，历史上有两种基本观点。一是先验论者的观点， 主要从主体方面出发追寻逻辑的根源，认为思维逻辑结构是主体先天固有的。康 德、黑格尔可以说是这种观点的突出代表。另一种则是经验论者的观点，主要从 客观对象出发，追寻逻辑的根源，认为思维逻辑是由于周围环境的因素带来的信 息产生的，也就是说，思维逻辑的来源与本质是自然存在，主张人的一切(当然包 括思维逻辑结构)都决定于人从自然环境的经验与学习。 两种观点都有其合理方面， 但也不是没有片面性。他们的共同错误是没有从主体和客体的相互关系中去考察 思维逻辑化（形式化）的根源和本质。 关于自然存在、科学理论和逻辑、人的思维的关系问题，近年来一些科学哲 学家对这一问题进行了具体的探索，试图找到它们的联系。 1.2.1 自然结构稳定性研究现状 随着科学技术的飞速发展，20 世纪物理学最辉煌的成果就是相对论提出和量 子力学的建立，这似乎预示着人类对物理学的研究即将达到终点，也使得科学哲 学开始触及到人与自然最根本的关系，而且只有对人类思维与自然存在的关系得 到更深入的理解，自然存在的结构才可能完全暴露出来。在这方面所进行的研究 包括： 我国学者周宁在科学与哲学之间中指出，系统存在的基本条件就是结构 稳定性。结构稳定性定义首先是由苏联数学家安德罗诺夫和庞特里亚金在 1935 年 提出。法国数学家勒.托姆对微分动力学和结构稳定的概念进行了研究，提出涉及 数学、物理、生物和社会的突变理论并指出，结构稳定性的含义是指系统在外部 条件出现某种变化的情况下保持其基本的行为方式不变。从我们已经形成的科学 理论中，尤其是物理学理论中可以得出，我们能够观察到的自然现象都是结构稳 定的，例如人类语言的形成和逻辑化等现象中，都能看到结构稳定的轮廓。美国 哲学家欧文.拉兹洛在系统哲学引论中提出了自然系统理论，分析并指出自然 系统具有整体特性、适应性自稳和适应性自组织等一般系统的特点，从而使人类 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 3 对自然物质系统的存在形式有了更深的理解。 辩证唯物主义告诉我们，自然的存在是以系统的形式存在着，自然界的一切 事物和现象都是以系统形式存在和发展着。它不仅体现在单个自然现象与自然事 物群体中，也体现在纵向与横向的自然现象中。这是自然现象的客观性决定的， 是不以人的意志为转移的。此外，自然物质系统的存在具有普遍性和多样性。这 就决定了自然存在具有结构稳定性并能被人类所观察和反映。 1.2.2 人类思维逻辑化过程的研究 法国哲学家列维.布留尔在原始思维中详尽论述了原始思维的存在形式 集体意象、集体意象的一般特点以及把握对象的方式等。他的论述虽然过于强 调原始思维神秘性的一面，忽视了原始思维所含有的逻辑因素，仍给我们描绘了 原始思维的大致轮廓。南京大学学者刘文英在原始思维如何走向逻辑化、 论 原始思维的类化意象中指出，人类思维结构形式化是一个漫长的过程。他指出 原始思维是没有严格意义上的逻辑，只具有类化意象。类化意象是在知觉意象的 基础上形成的、带有社会性的类化了的意象，它不能反映客观对象本质、一般的 属性，但其中也含有某种程度的逻辑因素。因为类化意象虽然也来自感觉器官的 直观，却又经过了一定的抽象和概括，可以整体地或部分地揭示对象的某些特征， 因而可以突破个别事物的限制，能够把握某一类的对象。他认为，原始思维转化 为逻辑思维的过程也就是思维结构逻辑化或形式化的过程。原始思维转化为思维 逻辑的根源在于人类的社会实践活动，同时也与自然存在的密切联系有关。 自近代以来，实验和数学成为认识自然现象的两个重要方法，其前提都是承 认客观世界的规律性和稳定性。思维需要语言来表达，语言的结构形式化的发展 对自然科学研究的影响是显然的。科学的数学化思想在哥白尼和开普勒的天文学 工作中得到了体现，而数理逻辑的发展成为了科学语言形式化的过程中的延伸与 发展。从莱布尼兹以来的逻辑主义者认为，数学可以化归为逻辑，数学的概念可 以由逻辑的概念明确的定义，数学的命题可以从逻辑的法则中得到演绎证明。西 方历史上，建立科学理论体系有“公理化方法”，指将所持理论构造成一个演绎 体系。这种体系按照罗素的概括，有以下三点：一是公理与定理之间有演绎关系； 二是公理本身是不证自明的真理；三是定理与观测结果一致。 1.3 本文研究目的和研究内容 1.3.1 本文研究的目的 在分析自然存在形式及其特点、科学思维形成过程基础上，探讨自然存在形 式与思维逻辑化过程之间的关系是本文的主要研究目标。这一目标的实现还需要： 一是理清人类思维逻辑化的历程，尤其是近代以来，科学研究的进步对思维逻辑 重庆大学硕士学位论文 1 绪论 4 化过程推动作用；二是对自然结构稳定性及相关理论的分析，从科学哲学角度对 自然结构稳定性的理解以及相关科学哲学家的研究；三是研究思维逻辑化过程与 自然稳定性的关系以及实践在思维逻辑化过程中的作用。 1.3.2 本文研究的主要内容 本文探讨了自然存在形式与思维逻辑化过程相互关系问题，力图揭示自然存 在的内部结构的稳定性与思维逻辑化的产生和形成之间具有平行性和一致性。对 上述问题的思考主要从自然存在的系统性和整体性来讨论：一是自然存在的形式 具有系统性，系统存在的方式是结构稳定性；科学研究所观察到的现象都是结构 稳定的；二是结构稳定性是自然存在的基本要求，不仅如此，人类思维逻辑化， 即科学思维的形成其实也是结构稳定化的过程。所以，自然存在的结构稳定性与 人类思维结构的形式化之间存在着一致性。本文研究的主要内容包括： 第一部分为绪论，主要介绍研究问题的提出与意义、国内外相关研究情况、 该项研究的主要目的以及研究内容的基本构成；第二部分，对自然结构稳定性进 行相关综述，从科学哲学角度对自然结构稳定性与相关科学哲学家对自然结构稳 定性的理解两个方面阐述自然存在形式的系统性，从中把握自然物质系统的结构 稳定性；第三部分，通过对思维逻辑化过程的分析，尤其是近代以来诸多科学哲 学家的理论观点对思维逻辑化过程推动作用，探讨自然规律本身的结构稳定性与 人类实践活动对思维结构逻辑化过程的作用；第四部分，在论述自然物质系统的 结构稳定性与人类科学思维形成过程的基础上，探讨自然结构稳定性与人类思维 逻辑化之间的关系，提出了二者的平行性与一致性观点；分析、论述思维逻辑的 本质就是人类思维与实践、自然规律的相互作用的结果以及人类思维逻辑化过程 即结构形式化过程是认识自然对象的有效工具的观点。第五部分为结论与展望， 提出结构稳定性是自然存在的基本要求，人类思维的形式化也是结构稳定化的过 程，自然的存在与人类思维逻辑化之间存在着一致性的结论。有了这一理解，我 们可以对科学哲学许多方面，例如思维逻辑与非思维逻辑、科学实在论、科学与 非科学间的界限等，获得更为深入的理解。 重庆大学硕士学位论文 2 自然结构稳定性的相关综述 5 2 自然结构稳定性的相关综述 2.1 科学哲学角度对自然结构稳定性的理解 关于自然存在、科学理论和逻辑、人的思维的关系问题，近年来一些科学哲 学家如 r托姆、r彭罗斯、e拉兹洛、洪定国等都对这一问题进行了具体的 探索，试图找到它们的联系。而人类思维结构形式化与人类所能观测到的结构稳 定的自然现象的对应关系，也表明自然存在与人类的认知方式、人类的理论结构 之间存在着密切的联系。 2.1.1 系统论以及系统存在的基本条件 系统论将人们研究的对象视为一种系统的存在。系统是由若干相互联系和作 用的部分构成的，是具有特定功能的整体。它要求根据系统概念、系统的性质、 关系、结构，把对象有机地组织起来研究系统的功能和行为。系统观着重从整体 上去揭示系统内部各要素之间以及系统与外部环境间的多种多样的联系、结构与 功能。系统观认为由各要素组成的整体，具有不同于各要素功能简单相加的新功 能，即认为系统具有非加和的性质系统性。这对于理解和处理组织性、复杂 性、不确定性问题非常重要，这对认识和把握对象的整体性能，正确处理问题具 有重要意义。 系统内部各个要素之间有着特有的构成方式，这种组织形式称为系统的结构。 要素之间不同的结构形式使得系统具有不同的性质。系统所具有的性质的不同， 使得系统与系统以及系统内部要素之间有所区别。这种界限正是由系统结构稳定 性决定的。例如，化学元素的原子由质子、中子和电子构成，由于其数量和结构 的不同，使其化学性质也有所不同。根据不同的目的，可以将系统进行各种标准 下的分类，如自然系统与人工系统，实体系统与概念系统，封闭系统与开放系统， 白箱系统与黑箱系统等等。其中自然系统是本文所关注的。自然系统概念是对自 然实体的一种代替，比如，原子、分子、社会等。这些实体都被视为自然系统， 即自然界中的物质能量并非无序地排列。自然系统突出表现为它们的组成部分相 互之间的关系具有一定的规律性，这些规律性具有稳定性的性质。这种规律性的 稳定性是由系统内部各个要素以及周围环境中系统之间关系所决定的。而且，自 然系统的稳定性质是普遍的，在某种程度上是可以成为被认识对象的。所以，自 然物质系统结构稳定性是自然物质系统存在与成为认识对象的基本条件。 结构稳定性的精确定义出现于微分动力学的研究中，其实它是微分动力学研 究的中心问题。结构稳定性的定义最先是由苏联数学家安德罗诺夫和庞特里亚金 在 1935 年提出的。1法国数学家勒.托姆在对微分动力学和结构稳定性概念的研究 重庆大学硕士学位论文 2 自然结构稳定性的相关综述 6 中，提出突变论这个涉及数学、物理、生物、语言学、社会学的横断学科。这使 人们对结构稳定性的概念有了更深入的理解。直观的讲，结构稳定性是指，系统 在外部条件出现某种变化的情况下保持其基本的行为方式不变。勒.托姆指出，结 构稳定性的概念对我们来说似乎成为解释各个具体科学现象的关键。在这里，我 们关心的是人类主观上能鉴别的，语言中能独立存在的状态，必须是结构稳定的 形式，因为任何一个物体总是处于具体的环境当中，周围的环境对事物的干扰一 直存在着。托姆在其突变论中回顾了科学观察的过程：人类不可能同时对整个世 界进行认识，为了获得关于世界的事实材料不得不限定一个范围，我们称为子系 统，它与世界其他部分比较，具有相对独立性。但是，无论多么封闭的系统，始 终与外界有着或多或少的联系，为了人们能够在确定的范围中获得相对确定的结 果，勒.托姆提出了这样的假定：孤立的科学过程具有结构稳定性。事实上，能够 被人类观测到的自然现象都是结构稳定的，这是由科学的可重复性的基本要求决 定的。 所以，自然界中的结构稳定性与人类建立形式化语言的过程有着密切的联系。 人类建立形式化语言的过程也就是人类思维逻辑化的过程。只有结构稳定的系统 才能够符号化或形式化。它表明自然存在与人类的认知方式、与人类的理论结构 之间存在着一致性，我们所能观测到的自然现象是结构稳定的，我们认知自然存 在所使用的语言是形式化的语言，我们所能建立的关于自然界的理论是形式化的 理论。 2.1.2 系统自然观 辩证唯物主义认为，所有的自然现象、自然存在都是一种系统性的存在，从 人们身体所能接触的自然现象到肉眼所不能及的原子世界、到遥远浩瀚的宇宙世 界，都是一种系统性的存在。这是自然现象的客观内在的规定性，是不以人的意 志为转移的，并且自然物质系统的存在具有普遍性和多样性。因此，人类为了科 学地认识自然现象的性质和规律，以及运用这些规律去改造自然，都必须以系统 的观点和方法去研究自然界的各种现象。正因为自然界是以系统的方式存在，它 才具有结构稳定性，也正因其结构稳定性，人类才可能对其进行观察，并在实践 活动中对自然结构稳定性进行把握。 “自然物质系统，是由相互联系、相互作用和相互制约的各个要素按一定的 规律组成的、具有特殊功能的有机整体。无论是有机自然物和无机自然物，还是 人的生命肉体，都是以这种系统形式存在的自然客体。” 2自然物质系统本身存在 着大系统与小系统的区别，整个宇宙就是一个大系统，其中又有无数多的小系统； 而大系统和小系统也是具有相对意义的，例如，生物界对整个自然来讲，它就是 属于子系统，而对生物界中的众多个体来说，它又是大系统。所以，自然物质系 重庆大学硕士学位论文 2 自然结构稳定性的相关综述 7 统所包括的内容有：第一是自然的一切物质系统都是由若干物质要素组成的；第 二是自然系统中各个要素内在的具有相互联系、相互作用和相互制约的关系，才 能组成有机统一体；第三是这种相互联系、相互作用和相互制约的关系组成的物 质系统，具有特殊的功能，其表现在与周围环境发生相互联系、相互作用和相互 制约的关系中。 自然物质系统是以系统的形式存在的，这种存在具有客观性，即自然界物质 系统存在的内在的规定性、普遍性和多样性。 列宁对物质的科学定义为：“物质是标志客观实在的哲学范畴，这种客观实 在是人通过感觉感知的，它不依赖于感觉而存在，为我们的感觉所复写、摄影、 反映。” 3从列宁的物质定义和对物质的论述中，我们可以领悟到自然界物质系统 的客观性： 第一、自然物质系统具有客观实在性。坚持这一客观性要求，就从本体论角 度同各种唯心主义和二元论划清了界限。这对人类认识自然尤为重要，正如爱因 斯坦所说的，“相信有一个离开知觉主体而独立存在的外在世界，是一切自然科 学的基础。”人类只有相信自己所观察、认识的对象是客观存在的，才可能去探 索自然，在实践中分清正确与错误的界限。同时，坚持这一客观性要求，也是辩 证唯物主义系统自然观的基础；第二、自然界物质存在的可知性。坚持这一规定 性，就从认识论角度与不可知论划清了界限。而驳斥不可知论的有力武器就是实 践。借助于实践，人类在反复的实践和科学抽象的思维过程中，使感性思维上升 到理性思维，揭示事物的本质和规律。从实践的无限发展来看，所有的事物都是 可以被认识的，只是目前由于受到主、客观条件的限制而未实现，但随着实践手 段的发展，将来是可以认识的；第三、自然界物质系统的客观性是一切物质形态 所固有的本质。坚持这一客观规定性，就从辩证法的角度同形而上学观点划清了 界限。列宁所定义的物质概念的唯一特性就是客观实在性，这是对一切物质形态 所共同具有的性质的抽象。因此，坚持自然物质系统的客观规定性，就是坚持辩 证唯物主义的本体论、认识论和辩证法。 此外，自然物质系统存在的普遍性和多样性，我们可以从科学探索的不同领 域的划分情况得到说明。在宇宙中，自然物质系统无处不在，并且其存在的具体 形式可能是不同的。科学技术的不断进步和社会生产的发展，为科学研究提供了 越来越多的手段，使科学探索的领域也越来越大：可分为生物界与非生物界；宏 观与微观领域；物质与反物质等等。 2.1.3 自然物质系统的结构稳定性 系统内部要素之间有自己独特的构成形式，这种组织形式就称为系统的结构。 自然物质系统的结构则是物质系统内部各个要素按一定的规律组成的相互联系和 重庆大学硕士学位论文 2 自然结构稳定性的相关综述 8 作用的关系而且要素之间个别联系或某些一般性联系，还不能形成系统的结构， 只有在各个要素之间按一定的规律形成相互联系和作用的关系的总和，才能形成 物质系统的结构稳定。宇宙间的一切之所以都是以系统形式存在、变化和发展着， 都是因为具有一定的结构所决定的。这诚如 k.瓦西列夫所说：“客观现实的一切 事物和一切实在过程都有自己的结构，一切事物和过程在其整体的各个部分、各 个方面之间，在其关键性的运动要素之间，如果没有一定的相对固定和确定的关 系就不可能在任何地方、任何时候存在。”4 自然物质系统本身具有客观的规定性、存在的普遍性和多样性，但它并非是 杂乱无序的。这是因为自然物质系统还具有内在的统一性，即自然物质系统的结 构稳定性。其具体表现在： 第一、自然物质系统具有空间上的统一性，就自然物质系统的存在来看，它 们的内部和外部、纵向和横向方面都是处于互相联系、互相作用和互相制约之中， 并且在一定层次上，它们又具有共同的规定性，这就是自然物质系统的空间统一 性。人类通过人造地球卫星、航天器等现代科技手段对地外天体进行的研究，表 明了太阳、月球等其他天体的组成元素与地球在多方面是一致的。 第二、自然物质系统具有时间稳定性，从自然物质系统演化、发展的历史看， 物质形态先后之间具有互相联系、互相转化的内在规定性，这种规定性决定了自 然物质系统演化过程的稳定性。 第三、自然物质系统在质量和能量上具有稳定性。自然物质系统是运动、发 展和变化的，不断地从一种状态转化为另一种状态，而在转化的过程中物质和能 量是守恒的，既不能创造，也不能消灭。自然物质系统多种多样的物质形态和它 们的不同运动形式，只是一种转化而已。所以，自然物质系统及其运动的结构稳 定性也体现在在质量和能量的转化中。我们可以从近代自然科学的发展中找到证 据：1820 年丹麦物理学家奥斯特发现电流的磁效应，电动机原理被发现，人类发 现了由电能可以转化为机械能；法拉第于 1831 年发现电磁感应现象，发现了机械 能可以转化为电能。另外，德国化学家维勒从无机物合成了两种有机物草酸 和尿素，指出了有机化学的合成方向。 第四、自然物质系统具有共同的运动规律。在多种多样的自然物质系统中， 具有共同的运动规律，是其具有稳定性的又一表现。例如地球上的生物，种类繁 多，对它们的认识似乎无法进行，但科学逐步揭示出：它们不但各自具有特殊的 性质和运动规律，而且具有共同的运动规律，如变异和遗传的矛盾运动是生物进 化和发展的内因，而生物与环境的矛盾是生物进化和发展的外因等。 重庆大学硕士学位论文 2 自然结构稳定性的相关综述 9 2.2 相关科学家对自然结构稳定性的理解 随着近代自然科学的发展，诸多科学哲学家认识到只有对人的思维与自然存 在的关系得到深入的理解，自然存在的本质才可能暴露无遗。这样，人类对自然 存在的认识才可能深入，科学才可能进一步发展。关于自然存在结构稳定性的问 题，近年来一些科学哲学家如 e拉兹洛、r彭罗斯、r托姆、洪定国等都对 这一问题进行着具体的探索。 欧文拉兹洛在研究自然系统概念过程中，将一些可以定义的性质稳定的系 统作为科学研究的对象。自然系统突出表现为系统各要素之间可测定的非随机的 规律性。这些规律性的总和被概念化，并显示出不变性，这种不变性是由系统的 结构所决定的。自然系统的稳定性是系统存在的基本要求，并且在特定的结构中， 它们实际上成为可观测的对象。因此，在纷繁复杂的自然中存在着不同结构的系 统，但我们仍可以对其观测，这就是将自然系统的结构稳定性作为自然系统的不 变性质的集合。这种不变性不是一般的物理定律，也不是其他任何专门探究的定 律，而是跨越各种学科边界的自然系统的一般规律。欧文拉兹洛抛开自然科学 中某些具体学科的专门探究所获得的自然系统的理论，提出了适用于组成自然系 统的各个要素的整个范围的自然系统理论： 自然系统的一般特性有，整体性和秩序；适应性自稳；适应性自组织；系统 内部以及系统之间的结构体系。 第一、整体性和秩序。一个有序的整体是一个非加和系统，系统中要素之间 的相互联系和作用使系统结构稳定，并产生一个可以进行计算的数学参数的结构。 整体的概念与其孤立的部分的特征正好相反，整体具有它各个单个部分所不具有 的属性。所以，整体不是其部分的简单堆砌。也就是说，原子结构的特征不是出 现在内部的基本粒子的特征和粒子之间的相互作用的简单总和。例如，一个原子 不等于其组成粒子加在一起的总和；一个国家不等于组成它的个人之和等等。在 数学上，有序整体的非加和性是以方程形式的变化来表达的，这种方程式描述了 整体的变化和任何特定原子组成的变化。 秩序性则表现于量子力学中，尽管测不准原理改变了人们对微观世界的看法， 但人类对原子内部结构精确观测的努力一直持续着。人类虽然已经认识到电子不 是围绕原子核旋转的球体，但原子核与电子之间的关系却已被视为高度有序的， 这种有序实际上可以展示为一种数学结构。 第二、适应性自稳。适应性自稳是指一个系统完全被组成系统的要素之间的 联系和作用所构成的结构所控制。这种结构决定了系统处于一种不变的稳定状态。 也就是说，如果有序整体受到外界力干扰的时候，其特有的结构对系统保持固定 的控制力以保持系统的稳定，只有当有序整体受到外界的干扰力大于系统结构所 重庆大学硕士学位论文 2 自然结构稳定性的相关综述 10 具有的控制力的时候，整体才会发生变化，否则系统的稳定状态将持续下去。以 原子内部的自稳过程为例： 稳定的原子是一个封闭的系统，此时处于稳定的状态，来自周围环境的干扰 必须以动能或者热能的形式接近系统，否则原子就将维持其所处的稳定状态而不 会发生相互作用，原子凭借内部要素的结合来控制原子的结构稳定性。当外界干 扰接近系统，系统内要素之间发生相互作用时，原子的封闭将被暂时打开。这时， 我们就可以看到系统的自稳现象。例如，在电子的轰击下，原子的封闭结构将被 暂时打开，当轰击电子或电磁辐射的能量低于临界点时，它不可能把电子从原子 中逐出来。当大于临界点的时候，原子将吸引轰击物的能量而逐出电子，但是一 个电子完全被逐出，原子核又会去捕获另外一个电子，从缺少一个电子的状态返 回到正常的稳定状态。因此，有序整体总是处于结构稳定的状态中。 第三、适应性自组织。自组织的意思是由于环境的不断的扰动过程，系统特 有的组成结构凭借自组织得到修正。也就是说，当系统受到外界干扰力超过了临 界点时，原有的系统结构稳定性将被打破，但它仍能够重新组成新的结构并获得 稳定的状态。 20 世纪初，系统组织的稳定性首先为法国生理学家贝纳德发现：一切生命组 织的共性就在于它们的内环境，即体内的液体、血浆等在外界环境发生改变的时 候能够保持稳定不变，内环境的稳定性是生命存在的条件。20 世纪 30 年代，生命 系统内部稳定的重要性再次由美国生物学家坎农提出：任何生命组织都必须具有 一种基本性质，这就是组织的内部稳定。如恒温动物其体温能够在外界环境温度 变化下保持不变。他还指出，系统内部的稳定性，还适用于社会和一切组织系统。 英国著名物理学家彭罗斯无疑是意识到物理定律、数学性质和意识思维的结 构存在着密切联系的代表。他认为，正是我们现在对物理学基本定律缺乏理解， 才使我们不能逻辑的掌握观念精神的概念。他在皇帝新脑中就