第四讲 现科学技术革命与自然界的图景

第四章现代科学的发展及其世界图景本章主要内容现代科学技术革命现代科学中的自然界图景人与自然的协调发展一、现代科学技术革命

现代科学技术革命是一个广泛的概念，它包括自然科学革命、技术革命以及由此产生的整个社会的变革。

1、科学革命

（1）物理学革命：物理学的英雄时代1900年，量子论1905年，相对论量子论和量子力学的建立1900年12月14，普朗克提出“能量子论”，革命性1905年，爱因斯坦光量子论1913年，玻尔原子结构理论1924年，德布罗意物质波概念，波粒二象性1925年，海森堡矩阵力学1926年，薛定谔波动力学，等价性证明1927年，海森堡测不准原理，玻尔互补原理量子论和量子力学建立的意义：使人们从根本上改变了只承认连续性和机械决定论的传统观念。h=6.625×10-27erg.s戴维森与G.P.汤姆生分别发现电子衍射现象，1927

戴维森（左）手持电子衍射管G.P.汤姆生相对论的建立1905年，爱因斯坦创立狭义相对论，重要推论。狭义相对论的意义：新时空观，时空属性与运动有关；质量和能量的相当性1916年，爱因斯坦创立广义相对论，揭示了时间、空间、运动、物质的统一性，时空结构和性质与物质分布的关联性。

1927年索尔维会议（2）化学的发展量子化学：量子力学在化学中的应用交叉学科：生命化学，天体化学，地球化学，环境化学化学与社会生活（3）天文学的进展60年代的四大发现：类星体，脉冲星，星际有机分子，微波背景辐射（2006年诺贝尔物理学奖与此有关）天体演化学：太阳系的起源与演化大爆炸宇宙学1915年，大陆漂移学1960年代初，海底扩张说1967—68年，板块构造理论（4）地质学革命微观方向：分子生物学，DNA双螺旋结构（1953年）宏观方向：生态学（5）生物学的革命性进展1945—1955年，原子能技术1955—1965年，人造卫星1965—1975年，基因重组技术1975—1985年，PC1985—1995年，软件技术1995—网络技术2、技术革命（新技术革命）认识论方面问题因果性问题（决定论与非决定论，机械决定论与统计决定论）；微观领域中的主客体关系问题；物质结构的可分性问题（跨克“渐进自由）；3、现代科技革命引出的诸多问题时空的有限与无限问题；宇宙的创生（于“有”或“无”）问题；生命进化中的必然性与偶然性问题；人工智能与思维。二、现代科学中的自然界图景现代辩证唯物主义自然观物质范畴：客观实在性，不变性，绝对性物质形态：多样性，可变性，相对性1、自然界物质形态的多样性和统一性物质形态的多样性（1）非生命界和生命世界（2）五种聚合态：

固态、液态、气态、等离子态、超密态（3）实物和场：实物粒子是以间断形式存在的物质形态场是以连续形式存在的物质形态（4）反物质态：由反粒子（反质子、反中子）构成的物质。（5）“暗物质”：现代宇宙学的一种推测，认为宇宙中的绝大部分的物质是以“暗物质”的形态存在的。（1）化学元素基础上的统一科学家发现太阳系以内的天体和太阳系以外的天体与地球上的物质组成基本上是相同的，氢71%、氦25%，表明“宇宙物质的化学上的统一性”。物质形态的统一性

（2）实物和场的统一

物质结构的间断性与连续性具有辩证统一的关系实物粒子和场的区别：静止质量，密度较大，间断性，并列性，不可入性运动质量，密度极小，连续性，弥漫性，可叠加性场与实物的联系：实物——场——实物19世纪初，在科学界普遍流行的这样一种观点，即认为各个研究领域的现象是相互独立的。“热素”、“燃素”、“电流体”、“生命力”1940年代，能量守恒与转化定律的发现，表明运动具有不灭性，各种运动形式之间可以相互转化；质量守恒定律则表明物质具有不灭性，各种物质形态之间可以相互转化。（3）物质运动基础上的统一1803—1811年，道尔顿和阿佛伽德罗分别建立原子论和分子论；1911年，卢瑟福建立原子有核行星模型；1913年，玻尔提出原子结构理论；1932年，查德威克发现中子；1965年，盖尔曼提出强子复合模型。（4）物质层次基础上的统一在任何物质层次上来论证自然界物质的统一性都是相对的；由于分子、原子、基本粒子、夸克等都是不依赖于人们主观的客观实在，所以自然界的物质统一性又是绝对的。狭义相对论揭示了空间、时间与运动的统一性广义相对论揭示了空间、时间、运动与物质的统一性。（5）物质、运动、时间、空间的统一（6）宇宙基本相互作用的统一四种基本相互作用：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用。弱电统一理论大统一理论致力于揭示自然界中基本相互作用的统一性（7）宇宙起源上的统一1948年伽莫夫提出宇宙大爆炸理论，认为我们生存在其中的宇宙起源于最初的一次大爆炸，这表明整个宇宙在起源上具有统一性。2、自然界的系统性（1）系统及其规定性系统是由若干要素组成的具有一定结构和功能的整体。系统的规定性：要素；结构；功能；环境物质能量交换：孤立系统、封闭系统、开放系统认识程度：白系统；灰系统；黑系统运动形式：物理系统、生命系统；社会系统（2）自然界系统的基本类型（3）系统中整体与部分的关系加和性和非加和性整体性是系统方式的根本特征：系统的整体功能不等于构成系统的要素的功能之和。

3、自然界系统的层次性（1）自然界的基本层次划分标准：质量、空间尺度，理论描述，结合能形式与大小非生物界微观：夸克→基本粒子→原子核→原子→分子宏观：分子体系→凝聚态物质→行星（卫星）宇观：恒星→星系→星系团→总星系生物界生物大分子→细胞→组织→器官及其系统→个体→种群→生物群落→生态系统（2）层次结构的结合度特点：层次越高，结合度越小；层次越低，结合度越大方法论意义：对低层系统在一定范围内可作黑箱化处理——黑箱方法。4、自然界的演化发展（1）自然界的历史性自然观的历史观的确立：把历史的观点引入对自然界的研究，是人类自然观上的一次重大变革。“19世纪是进化的世纪”（普里高津）自然界演化的过程和图景宇宙和天体的起源与演化地球的演化生命的起源和生物的进化人类的起源和进化人类社会的发展（2）自然界演化的不可逆性可逆与不可逆时间的不可逆性：外部时间；内部时间不可逆性在演化中的作用：有序结构的破坏；更加有序结构的产生（3）自然界演化的方向性19世纪科学整体中存在的矛盾：生物进化论，生物界的历史性——进化；热力学第二定律，非生物系统的历史性——退化自然界的进化和退化（含义；特点）进化和退化的统一性（相互包含；同存共生）三、人与自然的协调发展1、自然界的人化发展（1）天然自然、人化自然、人工自然（2）自然界演化的动力自然界本身的力量；人类活动的力量（生态力量，地质力量）（3）自然界的人化是社会实践的产物（1）米都斯：《增长的极限》（罗马俱乐部，1972）2、人与自然协调发展的必要性五种全球化趋势（指数型增长）

粮食短缺；资源消耗；环境恶化；人口膨胀；资本扩张自然的极限与人类的困境全球均衡状态模式和零增长理论

人口和资本基本稳定；再生性资源、不产生环境退化的人类活动可无限发展技术进步不能排除增长的最终极限报告的积极社会作用和局限性

人与自然关系的危机意识全球性问题在当代社会的重大意义人与自然的关系应是和平共处、协调发展

从否定的意义上看待科技对自然的作用没有提出建设性方案（2）“全球性问题”对人类生存和发展具有全球范围的紧迫威胁，需要所有国家的人民长期共同努力、协同解决的问题。“世界问题复合体”：

人和自然的关系问题；人类社会内部的关系问题（3）全球十大环境问题空气污染温室效应臭氧层消耗酸雨蔓延物种锐减森林浩劫土地荒漠化水资源匮乏海洋污染垃圾成灾3、人与自然不协调的原因第一,认识方面（对自然规律认识不足）第二,自然观方面（片面强调人对自然的征服、改造的关系，忽视了人与自然有机联系）第三,实践观方面（没有正确处理好人的能动性和受动性的关系）第四,发展观方面（受传统工业文明发展观的影响）第五,社会因素方面（集团利益；国际政治和经济发展不平衡）

科特迪瓦污染事件4、协调人与自然关系的基本途径第一,树立人与自然是有机统一体的观念，建立人与自然的协调发展的关系。

“天人合一”观念的现代价值第二,树立科学发展观，走人口、经济、社会、资源、环境相互协调的可持续发展道路。

“可持续发展