自然辩证法专题研究.ppt

1 自然辩证法 概论 2 第一讲辩证唯物主义自然观的创立 3 本讲内容 绪论 什么是自然辩证法 6 9 古代朴素自然观 11 16 近代形而上学自然观 18 27 辩证唯物主义自然观 29 35 4 绪论 什么是自然辩证法 5 恩格斯的 自然辩证法 自然辩证法的由来 自然辩证法原是恩格斯一部著作的名称 这部著作主要论述自然界的客观辩证规律和自然科学中的辩证思维方法问题 阐明辩证法不仅存在于社会生活和人类思维中 也是自然界本身所具有的 恩格斯的这本书写于1873年至1886年间 是一部未完成的书稿 它由10篇论文 一批札记和片断组成 恩格斯生前未曾发表 恩格斯逝世30年后的1925年 苏联以 自然辩证法 为书名首次出版了这本书 恩格斯的这一著作开辟了马克思主义哲学的一个新领域 自然辩证法 并成为这个学科的奠基性著作 6 自然辩证法的对象和内容 自然界的辩证法 自然观 探讨自然界存在和演化的一般规律 科学技术发展的辩证法 科学技术观 探讨作为一种认识现象的科学技术发展的一般规律 科学技术研究的辩证法 科学技术方法论 探讨人类通过科学技术实践活动认识自然和改造自然的一般规律 科学技术与社会相互关系的辩证法 科学技术与社会 探讨作为一种社会现象的科学技术与社会相互作用的一般规律 7 自然辩证法的学科性质 哲学性质自然辩证法的核心内容是科学技术哲学 在学科分类中属于哲学门类 是马克思主义哲学的一个分支 交叉性质自然辩证法横跨了自然科学 技术科学 社会科学和思维科学等领域 是 理科中的文科 又是 文科中的理科 具有很强的综合性和交叉性 中介性质自然辩证法是介于哲学与自然科学之间的二级学科 它的抽象性和普适性比自然科学大 比哲学小 是一个中间层次 8 学习自然辩证法的意义 提高哲学素养 培养辩证思维自然辩证法是哲学性质的学科 具有世界观和方法论的功能 学习自然辩证法可以帮助我们树立科学的世界观 价值观 科技观和掌握科学方法论 同时还能帮助我们正确认识自然和社会的辩证关系并学会辩证思维方法 拓宽知识视野 树立科学精神自然辩证法文理交叉 蕴涵着科学文化的职能 学习自然辩证法一方面可以帮助我们扩大知识面 了解自然科学与技术科学发展的最新成果 另一方面还可以增强科技意识 树立科学精神 从而有助于提高分析社会问题和辨别伪科学的能力 9 古代朴素自然观 10 何谓自然观 自然观是世界观的组成部分 是人们对自然界的根本看法或总的观点 是用哲学范畴和科学规律表达的自然图景 自然观由自然科学的水平所决定 不同时期有不同的自然观 唯物主义自然观经历了三种历史形态 古代朴素唯物主义自然观 近代机械唯物主义自然观 现代辩证唯物主义自然观 此外 20世纪以来在总结现代自然科学新成就的基础上产生的系统自然观和生态自然观 是辩证唯物主义自然观的丰富和发展 11 古希腊的自然哲学与自然科学 古希腊时代 由于自然科学还处在萌芽之中 自然界很多现象得不到合理的解释 出于探究世界奥秘的冲动 学者们企图不依赖科学试验材料 而单凭抽象的理论思维和逻辑推理 来建立一种凌驾于自然科学之上 包括并代替自然科学的关于自然界的思想理论体系 这就是人们常说的自然哲学 这种哲学实际上也就是当时的自然科学 它所讨论的一个核心问题 就是宇宙是由什么构成的 围绕着这个问题 古希腊的自然哲学学派林立 最早出现的是泰勒斯所创立的米利都学派 泰勒斯作为古希腊第一个哲学家留下了一句名言 万物源于水 纵观古希腊的自然哲学或自然科学可以看出 古希腊时代的自然知识被囊括在哲学之中 自然哲学作为自然科学的原始形态揭开了人类科学地认识自然界的序幕 虽然其中许多观点只是 天才的猜测 但对后世科学技术的发展产生了巨大的影响 12 中国古代对自然的认识 中国没有古希腊那样的自然哲学体系 但对于世界的本原 宇宙的结构 物质的运动等也有自己的认识 中国古代殷商时期就产生了 阴阳说 和 五行说 到战国时期已经具备完整的形态 阴阳说 认为 万事万物都有阴阳之别 阴阳交感产生万物 阴阳是一切事物运动变化的原因 五行说 认为 万物由金 木 水 火 土五种元素组成 且 五行相生 五行相克 即五行之间存在着相互依赖 相互转化的关系 此外 中国古代还有 元气说 的辩证思想 认为宇宙万物都是由 元气 构成的 元气 希微无形 但充满宇宙太空 阴阳太极图 13 古代朴素自然观的特点 自发的唯物主义倾向古代自然哲学家从直觉出发 从整体来观察自然界 形成了自然界是由基本物质构成的认识 对世界的本原做出了实质上是正确的回答 朴素的辩证法思想主要表现为两个方面 一是认为自然界及其构成自然界的本原都处于运动变化之中 二是看到了自然界矛盾的两个方面 看到了对立面的统一和斗争是事物发展的动力 直观 思辨和猜测的性质由于科学技术的限制 古代思想家对世界的认识是笼统的和模糊的 达不到分析和解剖的精确程度 因而他们的自然观难免具有朴素性 直观性 猜测性和思辨性等特点 14 什么叫思辨 以芝诺悖论为例 思辨就是运用逻辑推导进行理论上的思考 运动是不可能的 芝诺的证明 移动位置的物体在到达目的地之前 必须先到达路程的一半的地方 但要走完这一半的路程 又必须先经过这一半的一半 如此递推下去 物体最终只能停在原地不动 所以运动是不可能的 芝诺生活在公元前5世纪的古希腊 是一位才思敏捷的哲学家 他曾经四处游说 宣传 运动不可能 的主张 他的这个结论是难以接受的 但人们又无法反驳他的论证过程 15 思辨的另一个例子 安瑟伦 Anselmus 1033 1109 是中世纪经院哲学家 他关于 上帝是存在的 的 本体论证明 是思辨的一个典型例子 证明 因为 上帝是一个被设想为无与伦比的东西 即上帝是无限完满的 又因为 被设想为无与伦比的东西不仅存在于思想之中 而且也在实际上存在 即完满的东西必定具有存在的属性 不具有存在属性的东西就谈不上完满 所以 上帝 实际上 存在 16 近代形而上学自然观 17 哥白尼革命 近代自然科学的开端 在这部著作中 哥白尼明确指出地球在本身自转的同时 还和其他行星一样围绕太阳公转 太阳是宇宙的中心 地球只不过是太阳系的一颗普通行星 这就是著名的 日心说 日心说 的提出 给宗教神学自然观以致命的打击 推翻了长期占统治地位的被教会奉为金科玉律的托勒密天文学体系 是向宗教神学发出的挑战书 在哲学上起了思想解放的作用 在科学上宣告了近代自然科学的诞生 这个划时代的事件后来被康德称为 哥白尼革命 波兰天文学家哥白尼 在经过30多年的天文观测之后 写成了 天体运行论 一书 并于1543年临终之际出版 这部划时代的著作揭开了近代自然科学的序幕 引发了自然观的革命性变革 18 天空立法者 第谷与开普勒 丹麦 第谷 1546 1601 德 开普勒 1571 1630 为了给 日心说 提供更充分的证据 德国学者开普勒对丹麦天文学家第谷留给他的长达21年的观测资料进行了整理和计算 提出了行星沿椭圆轨道运行的 行星运动三定律 19 行星运动的三定律 轨道定律行星围绕太阳运行的轨道是椭圆形 太阳位于椭圆的一个焦点上 面积定律在相等的时间内 行星到太阳的连线扫过的面积相等 即行星靠近太阳时 距离小 速度快 远离太阳时 距离大 速度慢 调和定律行星绕太阳运动的公转周期的平方与它们轨道半径的立方成正比 即离太阳越远的行星公转周期越长 20 伽利略 近代科学与近代科学方法论之父 为了捍卫和发展 日心说 意大利物理学家伽利略利用自己制造的望远镜对太阳系进行了观察 他发现月亮表面高低不平 这说明天上和地上一样没有区别 发现木星有4颗卫星 说明木星也是一个中心 他还发现太阳上有黑子 并根据这种现象推断出太阳自转周期 伽利略根据他的观察资料于1632年出版了 关于两大世界体系的对话 一书 支持并发展了哥白尼的学说 为此教会将他判处终生监禁 伽利略还研究了地面物体的运动 发现了自由落体定律 惯性定律和抛物体运动定律 他以一系列关于物体运动的实验 推翻了以亚里士多德为代表的传统的运动观念 并以精密的数学形式来表述物体的运动规律 从而开创了科学实验与数学相结合的科学方法 意 伽利略 Galileo 1564 1642 21 牛顿 经典力学的集大成者 英国科学家牛顿在吸取前人和同时代人成果的基础上 对哥白尼学说 开普勒三大定律 伽利略的自由落体定律等加以综合 系统地制定了古典力学的基本原理 使经典力学进入了全盛时期 牛顿把物体的运动规律归结为三条运动基本定律和万有引力定律 由此建立起一个完整的力学理论体系 从而把地上和天上两种物体的运动规律都概括在一个严密的理论之中 英 牛顿 Newton 1642 1727 22 牛顿力学的基本思想 自然哲学的数学原理 是经典力学的集大成 惯性是物质的本质属性 物质自身没有改变状态的能力 各种复杂的运动形式都可以还原为简单的机械运动 运动只能改变物体的速度与位置 而不能改变其质量 存在 绝对时间 和 绝对空间 可以用严格的数学公式表达自然界的因果关系 并可以精确预言运动的结果 物质微粒可以无限地分割 自然界可以还原为简单粒子的集合 23 严格决定论 拉普拉斯妖 根据牛顿的力学理论 一个物理系统的未来一切时刻的行为 都由系统内部所有物体在某一给定时刻的初始位置和初始速度以及作用于物体上的力完全而精确地确定 拉普拉斯据此认为 可以把宇宙的目前状态看作宇宙的过去状态的结果 同时又把它看作今后接着发生的事件的原因 拉普拉斯假定 如果有一个 智能生物 intelligence 他不仅知道一定时刻支配宇宙运动的所有作用力和组成宇宙的一切物体的位置 而且还具有对这些资料进行分析的巨大能力 那么 这个智能生物就能按照力学规律推算出整个宇宙的过去状态和未来状态 并将所有运动纳入同样的公式中 对这个智能生物来说 不存在任何不确定的东西 未来与过去 都能清晰地呈现在他的眼前 后人把拉普拉斯所假定的这个智能生物称为 拉普拉斯妖 24 关于 形而上学 理解形而上学自然观的前提 形而上学 一词是西语 metaphysics 的意译 这个词直译是 在物理学之后 用以指亚里士多德有关自然事物的著作之后的一些著作 形而上 与 形而下 的汉语表达方式来自古汉语典籍 周易 中的一句话 形而上者谓之道 形而下者谓之器 形而上学 的原初意思与 哲学 相同 后来演变成与辩证法相对的一个概念 指一种用孤立的静止的观点看世界的世界观 25 形而上学的自然观 形而上学的自然观就是用形而上学的思维方法看待自然所形成的哲学观点 它的中心内容是自然界绝对不变 它认为自然界的一切从来如此 永远如此 万事万物只是在空间上彼此并列着 没有时间上的历史发展 如果有变化 那也只是位置的移动和数量的增减 并且这种变化的原因不在事物内部 而是由于外力的推动所致 形而上学自然观的形成不是偶然的 有其历史的必然性和认识论的根源性 历史的必然性是指这种自然观是与较低水平的生产力和较低水平的自然科学紧密相联系 认识论的根源是指它的形成受自然科学分门别类研究方法的影响 26 形而上学自然观的意义与局限 意义 摒弃了古代朴素唯物主义自然观的直观性 猜测性和思辨性 强调经验的和实证的研究方法 主张把对象分析 还原为它的终极组成因素 然后在思想中把这些因素重建为一个整体 这种分析还原的研究方法对自然科学的发展起到了巨大的推动作用 局限 机械性 形而上学性 不彻底性 27 辩证唯物主义自然观 28 打开机械自然观缺口的科学成就 星云说 1755年 康德发表了 自然通史与天体论 一书 提出了太阳系是从一团尘埃微粒组成的弥漫星云中通过吸引与排斥的矛盾运动逐渐发展成为有秩序的天体系统的 1796年 拉普拉斯提出类似的假说 并对此进行了数学和力学的论证 尿素的人工合成1828年 德国化学家维勒成功地用无机物 氰 氨及其化合物 人工合成有机物尿素 打破了无机物与有机物不可逾越的观念 地质 渐变论 1833年英国地质学家赖尔在 地质学原理 一书中 以地球的缓慢变化来说明其上的动植物等一切都是自然力作用和演变的结果 形成对居维叶 灾变说 的对立与否定 29 19世纪中叶自然科学的三大发现 细胞学说 1838年 德国生物学家施莱登发表 关于论植物起源的资料 一文 指出植物是由细胞组成的 1839年 德国生物学家施旺发表 关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究 一文 指出动物也是由细胞组成的 细胞学说的提出 揭示了生命物质的统一性机制 发现了动植物之间的内在联系 能量守恒和转化定律19世纪40年代 迈尔 焦尔等人通过各自的途径发现 存在于自然界的热 光 电 磁等不同的物理现象 实际上是能量之间相互联系和转化的表现 从而打破了形而上学关于无机物之间没有联系的旧观念 生物进化论1859年 英国生物学家达尔文出版了 物种起源 一书 用大量事实论证了生物界的任何物种都有其发生 发展和灭亡的历史 都是自然界长期进化的结果 30 问题讨论 18世纪下半叶到19世纪中叶出现的自然科学成就 描绘了一幅怎样的自然图景 31 19世纪科学成就的哲学意蕴 19世纪的科学成就表明 天体在演化 地质在变迁 无机自然界的各种运动形式之间是相互联系和相互转化的 无机自然界与有机自然界之间没有不可逾越的鸿沟 生物界的一切有机体都有其统一的物质基础 任何生物物种和生物个体也都有其产生 发展和消亡的历史 这就是说 过去被看作是孤立的 割裂的自然现象 现在被证明是统一的物质运动的不同形式 过去被看作是一成不变的事物 现在被证明是逐一形成的 它们不仅在空间上展示出多样性 而且在时间上有其发生 发展和消亡的历史 这幅 由种种联系和相互作用无穷无尽地交织起来的画面 生动地展示了自然界的辩证性质 揭示了自然界是一个相互联系 永恒发展的有机统一体 至此 一种新的自然观 辩证唯物主义自然观的出现 就成为不可避免的趋势 32 如何理解辩证唯物主义自然观 一切僵硬的东西溶化了 一切固定的东西消散了 一切被当做永久存在的特殊东西变成了转瞬即逝的东西 整个自然界被证明是在永恒流动和循环中运动着 恩格斯 自然辩证法 33 辩证唯物主义自然观的基本思想 自然界是物质的 物质的运动是不灭的 意识是物质高度发展的产物 时间和空间是物质的固有属性和存在形式 自然界的一切事物都是相互联系的 自然界一切事物都是矛盾的统一体 人类是自然界发展到一定阶段的产物 现实的自然界是人化的自然 34 辩证唯物主义自然观的基本特征 唯物论和辩证法的统一 自然史与人类史的统一 天然自然与人化自然的统一 人与自然的对象性关系是能动性与受动性的统一 35 思考题 何谓自然观 它与自然科学的发展有何联系 在人类历史上 唯物主义自然观经历了哪几个重要形态 试评述古代朴素辩证法自然观和近代机械唯物主义自然观 论述辩证唯物主义自然观的基本思想和特征 第二讲 辩证唯物主义自然观的新发展 系统自然观 本讲内容 自然界的存在方式自然界的物质性自然界的系统性自然界的层次性自然界的系统演化自然界的演化过程自然界的演化方式自然界的演化方向 自然界的物质性 物质概念的发展 阿那克西美尼 德莫克利特 关于物质的概念可以追溯到古代人们对自然界本原的理解 火 原子 气 水 近代形而上学唯物主义 原子 物质究竟是什么 列宁的物质定义 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 它不依赖于我们的感觉而存在 为我们的感觉所复写 摄影 反映 列宁 列宁像 自然界物质形态的多样性 以空间尺度为标准 自然界的物质形态可分为宇观 宏观和微观三个领域 宇观领域有亿万天体构成的天体系统 宏观领域有生命物质和非生命物质 微观领域则有350种左右的基本粒子 以物质的聚积状态为标准 通常把各种物质形态归结为三态 固态 液态和气态 但这只是地球上人们经常接触的物质形态 在认识宇宙的过程中 人们接触更多的则是下面的物质形态 等离子态和超固态 此外 有人主张物质的聚积状态除了上述五种形态外还有第六态 真空场 第七态 反物质 第八态 暗物质 自然界物质形态的统一性 自然界万物在化学元素上具有统一性 自然界物质形态在基本粒子上具有统一性 自然界各种物质形态之间在相互联系 相互转化方面具有统一性 实物和场之间也是相互联系 相互转化的 从多样性和统一性引出的问题 为什么简单的 低层次的物质组合起来就可以形成复杂的 高层次的物质 为什么低层次物质仅仅是不同的排列组合或数量增减就能产生诸如放射现象 不可逆现象以及自我选择 自我繁衍和自由意志等低层次物质所不具有的复杂而多样的属性呢 自然界的系统性 系统观念的引进 系统的含义 所谓系统 是指由若干相互联系 相互作用的要素组成的具有特定结构与特定功能的有机整体 它包括以下几层涵义 系统是由 至少两个 要素组成的 离开了要素就谈不上系统 单个要素也不能构成系统 要素与要素之间不是胡乱的堆积 而是存在着相互依赖和相互作用的有机联系 要素之间的有机联系使它们形成了特定的整体结构并产生了适应环境的特定功能 系统是普遍存在的吗 一个物质客体 如果它的组成部分之间没有相互作用和相互联系 那么这个客体就缺少整体性 即整体不具有原则上区别于其部分的新质 因而这个物质客体也就不是系统 而只是一个堆积物 但是 堆积物这种非系统方式只不过是系统方式的极限情况 因为内部完全没有相互作用 整体等于部分之和的纯粹堆积物实际上是不存在的 即使一堆瓦砾也可以看做一个系统 因为这堆瓦砾具有大量的压力关系 引力关系 因此 自然界的一切物质客体都是系统 系统是自然界的普遍存在方式 自然界系统的类型 从系统与环境的关系分 孤立系统 封闭系统 开放系统 从系统内发生的实际过程分 物理系统 化学系统 生命系统 从人对自然物的参与程度分 天然系统 人工系统 复合系统 从系统内各要素相互作用的特点分 线性系统 非线性系统 从人对自然物的认识程度分 黑系统 白系统 灰系统 从系统所处的状态分 处于平衡态的系统 处于近平衡态的系统 远离平衡态的系统 自然界系统的基本特征 整体性 系统出现了它的组成部分所没有的性质或者失去了组成部分所具有的性质 相关性 系统的要素与要素之间 要素与整体之间存在着相互联系和相互作用 有序性 系统的要素与要素之间的相互联系和相互作用遵循着某种规则 自组织性 系统能够自我发动 把分散的要素统一起来形成系统 自然界的层次性 层次的概念及其特点 所谓层次 是指一方面系统由一定的要素组成 这些要素是由更小一层的要素组成的子系统 另一方面系统自身又是更大系统的组成要素 层次性体现了物质系统的纵向联系 层次结构具有两个特点 其一 低层系统对高层系统具有构成性关系 高层次系统对低层次系统具有包含关系 其二 同一层次的系统之间存在相干关系 自然界系统的层次结构 生命系统的层次结构生物大分子 细胞 组织 器官 系统 生物个体 种群 生态系统 生物圈非生命系统的层次结构夸克 基本粒子 强子 原子核 原子 分子 地面上的宏观物体 行星 包括卫星 恒星 星系 星系团 总星系 系统层次存在的物理依据 结合能 结合能是指物质粒子结合成一个系统时所放出的能量 它反映了系统内要素之间结合的紧密程度 一般来说 层次越深 尺度越小 结合能越大 越不容易分离 因而该层次的物质系统就越稳定 这就是为什么感冒发烧的温度足以杀死我们体内的细菌却不能同时分解体内的高分子的原因 也是为什么破坏一个原子核只有在高能加速器中才能做到的原因 系统层次结构的必然性 概率选择 问题 为什么系统的演化不是从最简单的元素直接聚合为复杂的系统 而是以层次为中间过度形式层层推进的呢 西蒙的论证 假定甲乙二人都用1000个零件组装钟表 每装100个零部件有一次受干扰的机会使组装工作必须从头再来 甲分三层进行组装 每个部件由10个零件组装而成 他必须完成111个分部组件 而乙不分层 一气呵成 直接将1000个零件组装成钟表 西蒙通过概率计算得到结果 乙完成一只钟表所需的时间平均为甲的4000倍 西蒙由此得出结论 演化过程中产生多层次的物质系统的概率 比产生无层次结构的物质系统的概率大得多 于是 自然选择就决定了现实世界是一个具有层次结构的物质系统 层次结构中的因果关系 低层次系统作为高层次系统的基础和根源 在高层次系统中引起一定的结果 构成上向因果关系 高层次系统对低层次系统的控制 支配作为原因 在低层次系统中引起某些结果 构成下向因果关系 上向因果链的存在 提供了从低层次规律入手认识高层次现象的可能性 下向因果链的存在 则保证了从高层次规律出发对低层次现象进行解释和预言的可能性 自然界的演化过程 宇宙的起源和演化 关于宇宙演化的假设有多种 其中影响最大的是大爆炸宇宙论 根据这一假设 目前人类观测所及的宇宙起源于150亿年前一个超高温 超高密的 原始火球 大爆炸 这个原始火球可以看作宇宙的胚胎 其物质形态和爆炸原因目前尚不清楚 爆炸开始后 宇宙便不断地膨胀 温度由热变冷 物质密度由密变疏 并先后经历了以下三个阶段 基本粒子阶段 辐射和核合阶段 实物阶段 地球的起源和演化 地球是伴随着太阳 太阳系的形成而形成的 现代天文学认为 大约在50亿年前 银河系中曾经有一个庞大的星云 由于自身引力而收缩 在收缩的过程中产生了漩涡 漩涡使星云碎裂成许多星云块 其中有一块就是形成太阳系的原始星云 它在收缩与旋转过程中 中心部分形成太阳 外层部分形成地球在内的八大行星和若干小行星 根据放射性同位素测年法 测得地球的年龄大约是46亿年 地球的演化经历了以下两大历史时期 天文时期和地质时期 天文时期 形成圈层 地质时期 发生地壳运动和海陆变迁 生命的起源 现代生物学认为 生命的物质承担者是以蛋白质和核酸为主体的多分子物质体系 生命起源于30多亿年前 大致经历三个阶段 一是简单分子合成有机小分子 二是有机小分子合成生物大分子 三是生物大分子结合为原始生命 对于第三个阶段的内在机制 人类目前还不完全清楚 但可以肯定的是 在原始地球条件下 当具有催化功能的原始蛋白质和能起模板作用的原始核酸一旦产生并结合为多分子体系时 真正的原始生命就随之而诞生了 生物的进化 原始生命出现后 最初形成的是非细胞形态 自己不会制造有机物 过着异氧和厌氧的生活 经过长期演化 外膜的成分和结构逐渐复杂化 形成了细胞膜 可以有效地控制物质交换 与此同时 其内部也出现了具有不同功能的颗粒 如核质 核蛋白粒 氧化粒等 形成了原始细胞 原始细胞的形成 标志着生命演化进入了一个新的里程 大约17亿年前 地球上出现了具了遗传和代谢功能的真核细胞 这是生物进化从简单到复杂的一个转折点 大约5亿年前 在真核细胞的基础上 单细胞生物发展为多细胞生物 进而分化为植物和动物 大约1000万年前 哺乳动物灵长类的一个分支 古猿 又分化出了人类 自然界的演化方式 自然过程的自组织性 自组织的概念 所谓自组织 是指系统的有序结构不是通过外部指令的干预形成的 而是通过系统要素之间的相干性 协同性或某种默契自发形成的 自组织的实质在于相干协同 协同论的创始人哈肯认为 系统内部大量的微观组织通过相互关联的运动即协同作用创造了一只 看不见的手 驱动着系统各个部分排列起来 以同样的方式行事 哈肯把这只能安排一切的 看不见的手 称为 序参量 随处可见的自组织现象 花岗岩中的环状结构 有规则的六角形雪花 天空中的云形成鱼鳞状排列 自组织的经典案例之一 贝纳德对流 1900年 法国学者贝纳德做实验时发现 如果在一个水平容器中放一薄层液体 上下各与一个很大的恒温热源板接触 当两板温度相当时 液体处于平衡态 从底部均匀缓慢地加热液体 由于温度差的存在 热量会不断向上传递 开始热能的传递是以传导方式进行 液体没有任何宏观的运动 当加热到一定程度 上下两板的温度差达到某一临界点时 液体中热量传递改变为以对流方式进行 液体会突然出现规则的多边形图案 这一现象被称作 贝纳德对流 贝纳德对流产生的规则花纹 自组织的经典案例之二 激光 物理学家哈肯发现 当外界向激光器输入的功率小于某个临界值时 每个处于激光状态的原子都独立地无规则地发射光子 频率和相都无序 整个光场系统处于无序状态 激光器就像普通灯泡一样 当输入功率大于临界值时 就产生了一种全新的现象 各原子不再独立地互不相关地发射光波了 它们集体一致地行动 不同原子发出的光的频率和相都变得十分有序 这就是激光 自组织形成的条件 开放性 远离平衡态 前提 热力学中的熵增原理是相对封闭系统和平衡态系统而言的 远离平衡态的开放系统 通过与外界环境交换物质 能量和信息 可以从原来混乱无序的状态 转变为一种在时间 空间或功能上有序的状态 非线性相互作用 根据 非线性相互作用是一种复杂的相互作用 它不是少量几种作用的简单叠加 而是多种作用耦合而成的整体效应 这种效应使得各要素按一定方式在大范围内协调运动 从而导致系统新质的出现 随机涨落 诱因 由大量相互作用的子系统所构成的体系 总是经常不断地受到来自系统内部和外部环境的扰动 使得系统在某个时刻并不精确地处在统计平均值上 而是或多或少有些偏离 这种微小的偏离就是涨落 涨落经过非线性的反馈机制而被放大 使系统跃迁到一个新的稳定有序状态 渐变还是突变 自然界存在多种多样的演化形式 所有的演化形式都可以抽象为两种最基本的演化形式 渐变与突变 自然界中 当某一具体自然物的演化表现为缓慢 逐渐和连续的形式 这种演化就称为渐变 但是 当同一自然物的演化表现为短暂 变化强度迅速激烈 变化量大 呈现出间断性特征时 这种演化就称为突变 纵观自然界的发展史可以看出 渐变是自然界演化的主要形式 它比突变表现得更普遍 更经常 自然界的演化方向 自然过程的不可逆性 可逆还是不可逆 如果系统从某一状态转变到另一状态后 能够再回复到原来的状态 并且同时使系统的环境也回复到原来的状态 这样的过程就是可逆过程 反之 若系统及其环境一经变化之后就不能回复 这样的过程就是不可逆过程 现代科学已经证明 不可逆性是自然界事物的基本属性 自然界不会在演化的过程中走回头路 不会再看已经破坏的模型 所谓可逆过程 只不过是在一定条件下 忽略了某些因素之后的理论抽象或理想状态 现实世界是不存在的 赫拉克利特河流 时间之矢的含义 在牛顿第二定律的方程F md r dt 中 时间以平方的形式出现 这意味着方向性被抹掉了 用 t置换t 方程的形式保持不变 因此 对牛顿力学而言 过去 现在和未来是没有区别的 热力学第一次将时间箭头引入物理学 热力学第二定律指出 一个孤立系统的熵会随着时间的推移单调增加 直至达到热力学平衡态时趋于极大 这一定律指明了不可逆过程的方向性 即 时间箭头 只能指向熵增大的方向 人不能两次踏进同一条河流 赫拉克利特 进化还是退化 所谓进化 是指系统从无序到有序 从低序到高序 从简单到复杂的发展 是事物复杂性和多样性增长的过程 所谓退化 是指系统从有序到无序 从高序到低序 从复杂到简单的变化 是事物复杂性和多样性减少的过程 热力学第二定律提出的 热寂说 与达尔文提出的生物进化论 分别揭示了退化与进化这两种相反的演化趋势 它们是对立的 但又是统一的 首先 进化与退化相互包含 其次 进化与退化同生共存 最后 进化与退化相互转化 结语 系统自然观的基本内涵和重大意义 基本内涵揭示了自然系统不仅存在着而且演化着 自然系统不仅是确定的 而且会自发地产生不可预测的随机性 自然系统不仅是简单的 线性的 而且是复杂的 非线性的 重大意义丰富和发展了辩证唯物主义自然观 提供了系统思维方式 思考题 试述系统的含义及其基本特征 怎样理解自然界的演化是进化与退化的辩证统一 试述自组织的概念以及自然系统演化的自组织机制 基本条件 73 第三讲 人与自然和谐发展的自然观 生态自然观 74 本讲内容 全球性生态危机人类中心主义非人类中心主义 生态自然观 75 古诗欣赏 凭栏人 寄征衣 元 姚燧欲寄君衣君不还 不寄君衣君又寒 寄与不寄间 妾身千万难 76 古诗里的逻辑 二难推理 如果给丈夫寄去衣服 怕他收到衣服后不回来 如果不给丈夫寄去衣服 又担心他会挨冻受寒 或者寄或者不寄 总之 都是叫人为难 77 另一个列子 春秋时 郑励公和雍纠合谋要除掉在郑国专权的祭足 决定第二天动手 由于祭足是雍纠的岳父 雍纠回到家时不免神色不安 被她妻子祭氏察觉 再三追问下 雍纠吐出了实情 这时的祭氏就面临着一个二难推理 如果去告发 则丈夫活不成 如果不去告发 则父亲活不成 或者告发 或者不告发 总之 或者丈夫活不成 或者父亲活不成 78 现实生活中的例子 生存悖论 人类要生存 社会要发展 必然要消费自然 一旦对自然或环境进行了消费 就一定对环境造成破坏 而要想不对环境造成破坏 人就不能消费自然 但不消费自然 人就无法生存 于是 整个人类就面临着如下的二难推理 如果消费自然 必然对环境造成破坏 危及人的生存 如果不消费自然 则又无法获得生活资料 同样危及人的生存 人类或者消费自然 或者不消费自然 总之 人类难以生存 79 全球性 生态危机 的表现 人口激增公元初2 3亿 1830年10亿 1930年20亿 1960年30亿 1974年40亿 1987年50亿 1999年60亿 自然资源的消耗和短缺土壤过分流失与土地的沙漠化扩大 森林资源日益减少 生物多样性锐减 矿物资源也处在衰退之中 环境污染大气污染 水体污染 土壤污染 80 对 生态危机 的反思 针对当今人类面临的全球性生态危机 人们进行了多元的分析和思考 其中 对环境问题的人文反思是学术界最热门的话题 许多学者认为 造成环境问题的诸多因素中 观念的因素是最深层次的原因 什么是造成环境问题的观念的原因呢 国内外许多学者都认为 它就是自古以来就已形成的一种传统观念 人类中心主义 81 什么是人类中心主义 所谓人类中心主义 是指在地球上 人类是万物的主宰者 世界上的一切都是围绕人类而存在的 都是以人为中心的 离开了人 一切都失去了其存在的价值和意义 人类中心主义分为古代人类中心主义 近代人类中心主义和现代人类中心主义 82 古代人类中心主义 人是万物的尺度 存在时万物存在 不存在时万物不存在 普罗泰戈拉植物的存在是为了给动物提供食物 动物的存在则是为了给人类提供食物 由于大自然不可能毫无目的地创造任何事物 因此 所有的动植物肯定都是大自然为了人类而创造的 亚里士多德理性是人的本质 理性使人高于其他存在物 将自己和其他存在物区别开来 理性本身就具有内在价值 因而只有人才有资格获得道德关怀 动植物没有资格获得道德关怀 康德 83 近代人类中心主义 近代人类中心主义认为 非人类存在物只具有工具价值 不具有内在价值 不是我们伦理体系的原初成员 道德只与理性存在物有关 用道德原则调节自己行为的能力是获得道德权利的基础 非人类存在物不具有理性和道德自律能力 所以它们没有道德权利 因此 人类有权绝对支配 统治 处置自然 只要这样做不损害他人的利益 84 现代人类中心主义 现代人类中心主义主张 自然没有内在的价值 一切以人类的利益和价值为中心 以人为根本尺度去评价和安排整个世界 现代人类中心主义在继承近代人类中心主义基本主张的同时 抛弃了它的不合理之处 增加了保护环境的内容 承认人应该伦理地对待自然 强调要从人类的共同利益 长远利益出发来协调人与自然之间的关系 85 什么是非人类中心主义 非人类中心主义是与人类中心主义相对的一种理论诉求 它将人类中心主义看作是目前各种环境问题的根源 力图跳出人类中心主义 重新调整人与自然的关系 他们认为 人不是万物的尺度 相反 万物是人的尺度 这就把人从生物共同体的中心位置拉了下来 赋予其它生物与人类同等的权利 非人类中心主义主要有动物权利论 生物中心主义和生态中心主义三种形式 86 动物权利论 动物权利论 也叫动物解放论 这种观点认为 动物特别是高等动物也有感受苦乐的能力 因此 它们理应与人类一样享有道德上的平等 人类应把平等所依据的伦理原则推广应用到动物身上 同等地关心每一个存在物的利益 87 生物中心主义 法国学者史怀泽是生物中心论伦理学的创始人 他提出了 敬畏生命 的伦理观 他认为 值得敬畏的生命不仅仅是人的生命 一切生物的生命都是神圣的 它们之间没有高低等级之分 那种认为人在自然界中处于最高地位的观念 只是人们主观上对生命进行的等级划分 没有任何理论依据 88 生态中心主义 生态中心主义认为 生态伦理学必须把道德客体的范围扩展到生态系统 自然过程以及其他自然存在物 从这种角度看问题 人类是生态系统 生物圈和生态过程中的有机组成部分 理应遵循生物共同体的行为规则 平等得对待其他成员 与以往的生态伦理观不同 生态中心主义更加关注生态共同体而非有机个体 因而是一种整体主义的观念 生态中心主义包括浅层生态学 或大地伦理学 和深层生态学 利奥波德是前者的主要代表人物 纳斯则是后者的代表人物 89 人是自然中的普通成员 大地伦理思想 利奥波德在他所创立的大地伦理学中指出 要把人类的角色从大地共同体的征服者改造成大地共同体的普通成员 他认为 人与大自然的其他构成者在生态上是平等的 因此 生态系统及其成员应该成为人类道德关怀的对象 人类应该尊重这个生态共同体以及共同体中的每一个成员 他还强调 有机个体 包括个人 在重要性上总是低于生物共同体 美 奥尔多 利奥波德 1887 1948 90 大自然也具有内在价值 深层生态学 在人与自然的关系上 传统的观点认为 人是价值的中心 是唯一的价值主体 大自然只具有工具价值 没有内在价值 罗尔斯顿的环境伦理学和纳斯等人的深层生态学等对这一观点进行了批判 明确指出大自然不断具有工具价值 还具有内在价值 就是说 大自然存在一种内在的 独立于人的价值 在人类带来价值观念之前 自然界本身就存在价值了 即使所有意识都消失了 自然界本身的价值仍将留在自然界 91 简短的评论 从人类中心主义到生态中心主义的伦理发展轨迹表明 道德共同体和权利主体的范围不断扩大 生态中心主义所主张的 道德应包括人和大自然之间的关系 把人与大自然的关系视为一种由伦理原则来调节和制约的关系 认为大自然拥有权利 从思想史的角度看 这是一次革命 是从人际伦理学到生态伦理学的革命 这场革命把人类由大自然的主宰变为大自然的普通公民 摒弃了狭隘的人类中心主义和把人与自然对立起来的二元论的陈旧观念 为可持续发展战略提供了思想资源 92 人类中心主义的反驳 人类中心主义认为 非人类中心主义决不是解决环境问题的灵丹妙药 因为在非人类中心主义看来 所有的自然存在物都有价值 都值得人类关爱 保护环境不是为了人本身 而是为了自然 这样 当人的权益和自然或动物的权益发生冲突时 将陷入尴尬的境地 在解决生存悖论时更是如此 一方面 他们要承认消费自然 另一方面又要放弃对自然的改造 消费自然会产生环境危机 放弃对自然的改造又会导致资源危机 二种结果都会危及人的存在 看似善意的为保护环境产生的非人类中心主义 不可能解决环境问题 在人的生存问题面前也显得苍白无力 它最终只能使人返回到以神秘的自然为中心的原始世界 见 自然辩证法研究 2006年第12期 为自然抑或为人 对人类中心主义与非人类中心主义争论的分析 作者张纯成 93 问题讨论 任选一题作为作业 关于人在世界中的地位 目前存在着两种截然相反的观点 人是万物的尺度 人是自然界的普通成员 你同意哪种观点 为什么 人类中心主义是否必然导致对环境的破坏 能否在承认人类中心主义的前提下有效地保护环境 第五讲科学发现的逻辑与科学证明的逻辑 归纳方法与演绎方法 本讲内容 归纳推理与归纳方法简单枚举法 4 12 探求因果联系的五种方法 13 20 统计归纳法 21 22 归纳问题 休谟问题 23 24 演绎推理与演绎方法直言命题与三段论推理 26 37 假言命题与假言推理 38 44 归纳与演绎的比较 45 归纳推理与归纳方法 唐氏综合症是如何发现的 正常人有23对46条染色体 唐氏综合症是患者第21对染色体比正常人多出1条 导致患儿先天弱智 外观异常 并常伴有多器官畸形 如心脏 胃肠道和肢体畸形 哥德巴赫猜想 归纳概括 6 3 3 8 3 5 10 3 7 12 5 7 14 3 11 6 8 10 12 14是大于4的偶数 所以 所有大于4的偶数都可以写成两个素数之和 第六个鸡蛋怎么样 归纳预测 从盒子里拿出来的第一个鸡蛋发臭了 从盒子里拿出来的第二个鸡蛋发臭了 从盒子里拿出来的第三个鸡蛋发臭了 从盒子里拿出来的第四个鸡蛋发臭了 从盒子里拿出来的第五个鸡蛋发臭了 所有鸡蛋上标明的保质日期都相同 所以 第六个鸡蛋也将是发臭的 简单枚举法的一般公式 S1是P S2是P Sn是P S1 S2 Sn是S类的部分对象 且没有发现有S不是P 所以 所有S都是P 下一个S也是P 简单枚举法的局限与要求 简单枚举法的可靠性程度完全建立在枚举事例的数量及其分布的范围上 要提高简单枚举法结论的可靠性 必须至少遵循以下要求 其一 被考察的对象的数量要足够多 其二 被考察对象的范围要足够广 其三 被考察对象之间的差异要足够大 通常把样本过少 结论明显为假的简单枚举法称之为 以偏概全 轻率概括 简单枚举法的改进形式 科学归纳法 鸡大量食用发霉花生成批死去 鸭大量食用发霉花生成批死去 鸽大量食用发霉花生成批死去 羊大量食用发霉花生成批死去 白鼠大量食用发霉花生成批死去 发现发霉花生含有大量黄曲霉素 而黄曲霉素与致癌有必然联系 所以 所有大量食用发霉花生的动物都会成批死去 科学归纳法的一般公式 S1是P S2是P Sn是P S1 S2 Sn是S类的部分对象 其中没有发现有S不是P 并且科学研究表明 S和P之间有必然联系 所以 所有S都是P 简单枚举法的极限形式 完全归纳法 1 100 1012 99 1013 98 101 50 51 101 50个101 即101 50 1050 完全归纳法的一般公式 S1是P S2是P Sn是P S1 S2 Sn是S类的全部对象 且没有发现有S不是P 所以 所有S都是P 因果关系 因果推理的依据 客观世界中引起和被引起的关系称为因果关系 其中 引起某一种现象的现象叫做原因 被某种现象所引起的现象叫做结果 因果关系具有以下特点 恒常伴随任何现象都有它产生的原因 也有它产生的结果 原因和结果总是如影随形 原因的变化将引起结果的相应变化 结果的改变总是由原因的改变引起的 先后性一般来说 原因总是在先 结果总是在后 但也要注意 在此之后 并非就是 因此之故 复杂多样性因果联系是多种多样的 固然有 一因一果 但更多的是 多因一果 或 多因多果 因果推理 寻求因果关系的归纳法 在科学研究中 常常要从实验结果去追溯原因 这就是寻求因果关系的归纳法 简称求因法 这种方法是根据因果关系的特点 把某些明显不是被研究现象的原因的先行情况排除掉 而在其余的先行情况与被研究现象之间归纳出因果联系 因此 这种方法又称 排除归纳法 排除归纳法 包括五种 它们最初由英国哲学家和逻辑学家弗兰西斯 陪根提出 到英国哲学家穆勒那里最后完成 所以又称 穆勒五法 它是达到了某种形式化要求的归纳法 一 求同法 异中求同 求同法 又称契合法 的内容是 同一结果在各个不同场合出现 而在各个不同场合中只有一种情况是共同的 那么 这个唯一共同的情况就可能是引起该结果的原因 例如 在19世纪 人们对甲状腺肿大的病因还不清楚 后来医疗卫生部门多次组织人员对甲状腺肿大盛行的病区进行调查和比较研究 发现 这些地区的人口 气候 风俗等情况虽然各不相同 但有一个情况却是共同的 这些地区的土壤中缺碘 于是得出结论 缺碘是引起甲状腺肿大的原因 求同法可用公式表示如下 场合先行情况结果 1 A B Ca 2 A D Ea 3 A F Ga 所以 A与a之间有因果联系 二 求异法 同中求异 求异法 又称差异法 的内容是 比较被研究现象出现和不出现的两个场合 只有一个情况不同 其他情况完全相同 并且这一相同情况存在时某种结果出现 不存在时某种结果不出现 于是推断这个唯一不同的情况与被研究现象之间有因果联系 例如 为了弄清声音是否能在真空中传播 科学家设计了下面的实验 把电铃放在密闭的玻璃罩内 按动电钮使电铃敲动 这时可以听到电铃的声音 接下来把玻璃罩内的空气抽出 使罩内成为真空 再按动电钮 这时只能看到电铃敲动而听不到铃声 于是可以断定 空气是声音传播的媒介 声音无法在真空中传播 求异法可用公式表示如下 场合先行情况结果 1 A B Ca 2 B C 所以 A与a之间有因果关系 三 求同求异并用法 两次求同 一次求异 求同求异并用法 简称并用法 的内容是 考察正反两组事例 一组是某种结果出现的正事例组 一组是某种结果不出现的负事例组 如果正事例组中只有一个情况是共同的 而负事例组中恰巧都没有这个共同情况 那么 这个共同情况就是产生某种结果的原因 例如 一些科学家为了弄清海鱼的肉不具有咸味的原因 考察了一些长期生活在海水中的鱼 这些鱼的体形 大小 种类都不相同 但有一点却是相同的 就是它们的腮片上都有一种叫做 氯化物分泌细胞 的组织 这种组织能将鱼体内的盐排泄出去 而生活在淡水中的鱼则不同 无论体形 大小 种类如何 它们的腮片上都没有这种 氯化物分泌细胞 的组织 由此 科学家断定 海鱼的肉不具有咸味 与它们的腮片上的 氯化物分泌细胞 组织之间有因果关系 求同求异并用法的一般公式 场合先行情况结果 1 A B Ca 2 A D Fa正事例组 3 A E Ga 1 B H 2 D N 负事例组 3 F O 所以 A与a之间有因果联系 四 共变法 共变法的内容是 如果某一现象发生一定程度的变化 另一现象也随之发生一定程度的变化 即一现象的量变引起另一现象的相应的量变 那么 前者就可能是后者的原因 例如 美国在25个州统计了其他情况大致相同的100万人 发现 每天吸烟1 9支的 平均减寿4 6岁 每天吸烟10 19支的 平均减寿5 5岁 每天吸烟20 29支的 平均减寿6 2岁 每天吸烟40支以上的 平均减寿8 3岁 由此得出结论 吸烟与寿命缩短之间有因果联系 共变法可用公式表示如下 场合先行情况结果 1 A1 B Ca1 2 A2 B Ca2 3 A3 B Ca3 所以 A与a之间有因果联系 五 剩余法 从余果找余因 剩余法的内容是 如果已知某一复合现象是另一复合现象的原因 同时又知道前一复合现象中的某一部分是后一复合现象中某一部分的原因 那么 前一复合现象的其余部分与后一复合现象的其余部分之间有因果联系 例如 镭元素的发现就运用了剩余法 居里夫人已经知道一定量的纯铀的放射线强度 但她在观察沥青铀矿时 发现沥青铀矿的放射线强度比它所包含的纯铀的放射线强度大好多倍 于是她推断 在沥青铀矿中 可能还有另一种放射性元素 经过反复实验 她终于从沥青铀矿中发现了一种新的放射性元素 镭 剩余法可用公式表示如下 已知 复合现象ABCD与被研究的复合现象的abcd有因果联系A与a有因果联系B与b有因果联系C与c有因果联系 所以 D与d有因果联系 统计归纳法 统计推理 统计推理是由样本具有某种属性推出总体也具有某种属性的推理 即从S类事物经考察对象中有n 0 n 100 具有性质P 推出S类的所有对象中n 具有性质P 其一般形式是 S1是P S2是P S3不是P S4是P 55不是P Sn是P S1 S2 Sn是从S类抽取的样本 其中有n 的对象具有属性P 所以 S类的所有对象中有n 具有属性P 一道MBA考题 统计推理的样本问题 为了估计当前人们对管理基本知