《盛辉系统自然观》PPT课件.ppt

自然辩证法概论 第五讲自然界的存在方式 系统 第一节自然界物质形态的多样性 一 自然界物质形态的多样性分类 标准或界限 能否新陈代谢 遗传变异 聚集状态 连续还是间断 非生命世界 基本粒子生命世界 生物界 又分 植物 动物和微生物三大类 固态液态气态等离子态超密态 还有第六态 真空场 还有人主张第七态 反物质 实物场二 自然界物质形态的统一性1 在化学元素上的统一性 太阳系内外 月球 火星上也有铁 硅 钙 铝等元素 最近发现火星上存在水 生命物质基础 原生质中也含有无机自然界所共有的碳 氢 氧 氮 磷等元素 人工合成尿素在科学史上的重大意义 2 在基本粒子和夸克层次上具有统一性 3 质量守恒定律和能量守恒与转化定律 4 实物与场的统一性 第2节物质联系的系统方式 一 什么是系统系统是由若干具有特定属性的组成元素经特定联系而构成的 与周围环境相互联系的 具有特定属性的结构和功能的整体 二 规定系统的基本因素1 系统的要素 构成系统的基本元素即系统的所有组成元素的集合 任何系统都是由若干个元素的组成的整体 一个元素不能构成系统 2 系统的结构 系统诸组成元素之间相互联系和相互作用的总和 是系统诸组成元素相互结合的方式 1 要全面理解结构空间结构 时间结构 数量关系结构 相互作用结构 机制 体制 表现为系统内部相对稳定的组织形式和结合方式 2 结构对系统的功能有重大的影响 表现为系统内部相对稳定的组织形式和结合方式 3 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 从 时间 横的方面来说 环境为系统提供生存条件 控制系统的发展变化 从纵的方面来说 环境会诱发或迫使系统的结构发生变化 从而改变系统的功能 例如太空种子 4 系统的功能 1 系统的功能 系统在与环境相互联系中表现出来的系统对环境起作用的系统总体的行为 特征 能力和作用的总和 或系统对环境变化和作用作出响应或反应的能力 2 认识一个系统 首要的是认识它的行为 特性 作用 制造一个系统 是要赋予它某种功能 利用某种功能 达到趋利避害 造福人类的目的 3 系统的功能是系统本身所固有的 但要在与环境的相互作用中才表现出来 讨论题 以企业为例 分析系统的四个基本因素的具体内容 三 自然界物质系统的主要规律 一 结构与功能原理系统的功能受组成元素 结构和环境的影响 结构对功能具有根本的 决定性的意义 二 整体与部分关系原理 整体与部分之间存在着加和性关系与非加和性关系 整体突现性原理又叫系统的整体性原理是指系统出现新的性质 新的功能和新的规律 而它们是其构成要素所不具有的 它们是系统各要素相互作用的共同结果 整体不等于部分之和 系统的质不等于要素的质 1 加和性关系 2 非加和性关系 讨论题 如何理解这句话 譬如一只手 如果从身体上割下来 按照名称虽仍然可以叫做手 但按照实质来说 已不是手了 黑格尔 讨论题 1 通过部分能否认识整体 2 用系统的观点分析以下现象或观点 1 三个和尚没水吃 与 三个臭皮匠赛过诸葛亮 2 下岗是件随企业改革出现的必然现象 3 以系统的观点分析 一个企业的效益受什么因素影响 问题 1 一个元素能否构成系统 答 否 任何系统都是由若干组成元素构成的整体 单一元素不能组成系统 必须有两个或两个以上元素才能构成系统 2 是否万物皆系统 答 是 因为系统性是自然界和自然界的一切物质客体的根本属性 一切自然事物都是由一些有自己特定属性的元素按一定的结构组成的 在整体上具有特定功能的综合体 它们不仅有自身的结构 同时也受到周围环境的影响 和周围的其他物质相互联系而构成另一个系统 所以在自然界中 万物皆系统 系统无处不在 3 电子 夸克是以非系统的方式存在的吗 答 否 因为电子 夸克也是可分的 可分就表示它是有组成元素和结构的具有系统性的整体 虽然根据现有的科学知识还难以把电子 夸克看成是一个系统 但是 它们作为微观物理系统的一个组成部分 存在于系统之中 因而要对它们有确切理解 也不能完全抛开系统方式 四 系统的整体与部分之间的关系1 系统整体由部分组成 整体不能脱离部分而独立存在 因此 在系统中 整体和部分之间存在着某些加和性或守恒关系 2 系统整体中的各组成部分之间存在着相互作用 会造成部分中旧质的消失而在整体中产生出新质 因此 在系统中 整体与部分之间又存在着非加和性或非守恒关系 问题 1 系统的整体是否等于或大于部分之和 整体是否等于部分之和 答 不一定 在整体与部分之间存在着某种加和性关系或守恒关系 对二者之间某些可以量度的共同属性来说 整体可以等于部分之和 但在整体与部分之间又存在着非加和性或非守恒关系 部分组成整体以后会使原来的性质或功能发生变化 某些部分的旧质消失而在整体上产生出新质或出现新的功能 从这一特性看 整体不等于部分之和 系统的整体是否大于部分之和 答 不一定 因为整体与部分之间 既存在着加和性关系 又存在着非加和性关系 加和性关系可使系统整体在某些共同属性的量上等于部分之和 而非加和性又使整体对于部分来说 在性质上有得 有失 有保留 整体可能大于部分之和 也可能小于部分之和 因此 简单地认为整体大于部分之和是不恰当的 2 通过部分能否认识整体 答 不能 由于系统具有整体突现的性质 仅从其组成部分看是不能理解的 也不可能被发现 虽然部分中或多或少地包含着整体的信息 但不能说整体的全部信息都反映在它的每一个部分中 因此 仅通过部分是不能认识整体的性质和功能的 3 系统的根本特性是加和性还是非加和性 答 系统中虽然存在着某些加和性的关系 但加和性不是系统的根本特性 因为如果整体和组成部分之间 一切方面都存在加和性关系 那么这个整体就是非系统的堆积物 只有部分对整体存在着某种非加和性关系时 这个整体才能称之为系统 所以 只有非加性才是系统的根本特性 五 系统的结构与功能之间的关系系统的结构与功能的关系是辩证的 1 结构是功能的内在基础 功能是结构的外在表现 结构决定功能 2 功能又有相对的独立性 甚至功能的发挥还会反作用于结构 问题 1 系统的功能主要由元素 环境还是结构决定 答 在决定和影响系统功能的三个因素中 起主要作用的不是组成元素和环境 而是结构 因为环境仅是功能存在和实现的条件 不是决定功能的内在根据 决定系统整体功能的内在根据是系统的组成元素和组成元素之间相互作用的结构 而系统的组成元素虽然是系统具有某种功能的物质基础和物质载体 但它不直接决定系统的功能 同组成元素相比 结构对系统性状 功能的决定作用更为直接 所以 比之环境和元素 系统的结构对于决定系统功能具有更直接更根本的意义 2 结构与功能是否 一一对应 答 否 功能对结构具有相对独立性 对某一特定功能而言 可以有多种结构与之相适应 即存在所谓异构同功现象 因此 结构与功能不是一一对应 而是多一对应的关系 六 层次结构的含义与特点1 含义 层次结构指的是若干个组成元素经相干关系构成的系统 再经过新的相干关系而构成新的系统的逐级构成结构关系 2 特点 低层系统对高层系统有构成性关系 低层系统必定是包含在高层系统中为高层系统的构成部分 同一层次系统之间存在着相干关系 六 高层次系统与低层次系统的相互关系规律 1 上向因果关系由于高层系统由低层系统经相干作用而产生 以低层系统为其基础和载体 故低层子系统及其相互作用作为原因会对高层系统产生一定的结果 这种低层次系统协同对高层次系统起到的根源作用 原因作用或影响作用 叫做物质层次结构的上向因果关系 2 下向因果关系构成高层系统的低层子系统与单独存在时的低层系统有所不同 低层子系统会受到高层次系统及其规律的影响 制约和支配 这种高层系统对低层系统的支配和限制作用 叫做物质层次结构的下向因果关系 七 系统类型 1 依据系统与环境之间关系 分为 孤立系统 无物质和能量交换 封闭系统 仅有能量交换 开放系统 既有物质又有能量交换 我国的对外开放政策 2 依据系统内发生的实际过程来划分为 物理系统 化学系统 生命系统 社会系统等 3 从系统内各要素相互作用的特点分 线性系统 简单 要素之间关系是线性的 非线性系统 存在自催化 正反馈等非线性相互作用 4 依人类对自然的认识程度不同 分为 黑系统 黑箱 对其要素和结构还一无所知 白系统 白箱 清楚 和灰系统 灰箱 若明若暗 灰色系统理论创始人是华中科技大学的邓聚龙教授 5 依系统所处的状态分为 处于平衡态的系统 内部无差异 如温度 压力 电磁属性 化学势及化学推动力处处相同 近平衡态的系统 内部有差异但这种差异只能使线性相互作用表现出来 远离平衡态的系统 内部差异显著从而使非线性相互作用得以表现出来 最后一种系统类型对系统进化的研究极为重要 后面还要涉及 6 还有其他许多划分方法 如天然系统 人工系统和复合系统等 自然辩证法概论 第六讲自然界的演化发展 一 有序与无序问题 按照熵增原理 地球会不会越来越无序 答 不会 因为地球作为一个开放系统 不仅需要与外界交换物质和能量 本身也有一定的自净能力 特别是地球是人类活动的场所 人类可以根据自己的生存需要有目的地利用和改造自然环境 实现自然 社会的可持续发展 因此 即使按照熵增原理 地球也不会越来越走向无序 二 进化与退化的关系1 进化和退化相互包含 以进化为主的过程往往内在地包含着退化 同样 以退化为主的过程也常常内在地包含着进化 纯粹的进化或纯粹的退化至少是极其罕见的现象 2 进化与退化同存共生 进化和退化常常是同时存在和同步发生 往往是一个过程的两个方面 3 进化和退化相互交替 直线性的演化图景是不存在的 进化和退化两者交替进行 相互转化 问题 1 进化与退化是否互相排斥 答 否 在自然界演化过程中 进化与退化既相互区别又相互统一 二者相互包含 同存共生 相互交替 相互转化 共同构成丰富多彩的演化过程 因此 二者并不互相排斥 2 系统的进化是以环境的某些退化为代价的吗 答 是 在自然界演化过程中 进化和退化常常是同时存在和同步发生的 往往是一个过程的两个方面 系统的进化以环境某些方面的退化为代价 系统有序程度的提高往往以环境有序程度的降低为条件 三 系统进化的机制和条件 非平衡自组织理论对我们一般地理解系统进化的机理提供的启示 1 开放是系统进化的先决条件 系统要从无序走向有序 必须保持对外环境的开放性 与外界交换物质和能量 2 非平衡是有序之源 要从无序向有序进化 系统必须远离平衡态 3 非线性机制是系统进化的内在根据 只有非线性机制才能使系统内诸要素之间相互维系形成有机整体 导致系统失稳 旧结构瓦解 新的有序结构得以产生 4 随机涨落是系统进化的直接诱因 随机涨落是非平衡系统失稳的 导火线 是非平衡有序结构的 胚芽 是非平衡系统进化的 驱动力 问题 1 是否只有开放系统才能进化 答 是 开放系统是与环境既有能量交换又有物质交换的系统 只有这种交换才能形成有序结构 如果离开了与环境的物质 能量交换 就很难想象这些有序结构能够产生和维持 更不用说进化了 所以 保持对外部环境的开放性 与外界交换物质和能量是系统进化的先决条件 2 开放系统必然会进化吗 答 不是 开放只是系统进化的必要条件 而不是充分条件 即使是开放的系统 当熵流 由于系统与外部交换物质能量所引起的熵的变化 系统仍有可能是熵增加而走向无序 3 在自组织过程中 系统进化的直接诱因是什么 答 在自组织过程中 随机涨落对系统进化起着十分重要的作用 它是非平衡系统失稳的 导火线 是非平衡有序结构的 胚芽 是非平衡系统进化的 驱动力 即 通过涨落达到有序 所以 随机涨落是系统进化的直接诱因 4 在自组织演化中 进化是非决定性的说法是否正确 答 错 因为随机涨落在系统演化中起着重要的作用 所以系统进化实质上是由偶然性与必然性的相互影响所决定的 因此 进化是随机性与决定性的相互作用 而不能单纯地认为是决定性或非决定性的 四 对系统思维方式的认识 1 体现系统思维的原理 1 整体突现原理 怎样处理协调部分与部分 部分与整体之间的关系 发挥整体功能 使之大于部分之和 2 结构功能原理 怎样通过结构的调整发挥整体最大功能以及如何根据整体功能的需要改变结构 3 层次结构原理 如何认识高层次系统与低层次系统之间的上下向因果联系 怎样通过低层次系统认识高层次系统以及通过高层次系统认识低层次系统 4 系统进化原理 怎样处理好系统与环境的关系 尽可能从环境中吸收物质 能量 信息 推动系统由无序向有序进化 如何理解随机选择对系统进化的作用 抓住突破点 2 系统思维方式的特点 1 整体性 存在的整体性 任何系统都是由系统内部诸元素 诸部分之间及系统与外界环境之间相互协调作用所构成的有机整体 部分是整体的基础 又受整体的制约 部分之间也互相发生影响 整体与部分的联系的性质表现为加和性和非加和性 演化发展的整体性 系统整体发展演化过程中呈现的任一状态 都是系统演化发展整个过程中的一个链条和环