北医大自然辩证法概论课件02自然界的存在与演化发展

第二讲

自然界的存在与演化发展H一、自然界的存在图景H二、自然界的演化图景为自然科学的观念预设自然界是物质的，物质的自然界是可知的；自然界物质以系统方式存在，系统方式存在的自然界有其层次结构；自然界物质是运动、演化、发展着的，运动、演化、发展有其内在动力和规律性。人与自然应当而且可以协调发展。一、自然界的物质形态（一）物质的客观实在性与可知性（二）物质形态的多样性和统一性

相信有一个离开知觉主体而独立的外在世界，是一切自然科学的基础。相信世界在本质上是有秩序的和可认识的这一信念，是一切科学工作的基础。（一）物质的客观实在性与可知性

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。%客观实在性—可知性物质是可知的黑洞是物质所以黑洞是可知的。物质是无限可分的夸克是物质所以夸克也是可分的。日常经验理论观念、信念信仰为什么基督徒能够作出科学成果？人精神世界的圈层解释常识层面科学层面哲学层面神学层面（二）物质形态的多样性和统一性（一）物质的客观实在性与可知性自然界物质具体形态自然界物质具体形态的多样性1、两种基本形态：实物和场的多样性2、实物七种凝聚状态3、非生命世界的多样性：微观、宏观、宇观(渺观、胀观)4、生命世界的多样性:(30,150,10)*105、人工自然物的多样性关系实物场区别具有不可入性具有可叠加性具有静止质量不具有静止质量具有粒子性具有波粒二象性运动与参考系有关运动与参考系无关受力产生加速度不因受力而加速联系实物与场不可分离实物与场在一定条件下相互转化自然界物质统一性表现：1、化学元素上具有统一性；2、基本粒子（夸克）层次统一；3、物理学基本规律上统一；4、相互转化上体现统一性。（一）自然界是一个物质系统（二）物质系统的基本特征系统与要素、结构与功能、系统与环境、层次性。二、自然界的系统存在方式二、自然界的系统存在方式（一）自然界是一个物质系统

“所有具体事物不是一个系统，就是某一个系统的组成部分。”——邦格系统=要素×关系研究对象：它之所以是它，因为它是一个系统，与其他系统不同；它由特定要素、特定关系构成，又具有特定的结构和功能，并且存在与特定的环境之中。系统：若干有特定属性的要素经特定的关系而构成具有特定功能的有机整体。11/27/2025系统内的规定性：物质要素：任何物质具体形态均可物质关系：时间、空间、数量，制约性、相干性物质系统：宇观、宏观、微观，孤立、封闭、开放，黑、灰、白二、自然界的系统存在方式（一）自然界是一个物质系统（二）物质系统的基本特征整体与部分系统中的两对矛盾关系Y

整体和部分YY

稳定与涨落物质系统的基本特征1）系统是系统与要素的辩证统一2）系统是结构和功能的辩证统一3）系统是系统与环境的辩证统一4）物质系统具有层次性A、层次结构B、层次结构的基本特征C、层次结构的纵向因果链D、层次结构的横向结合度同分异构结构与功能层次结构：若干由要素经特定关系构成的系统，再经新的特定关系而组成更大系统的逐级构成的等级结构。11/27/2025一二三1234物质系统的层次结构壹121、纵向关系——双向因果链2、横向关系——纵向结合度eVR0结合度规律曲线三、自然界的演化图景（一）自然界的演化过程1、宇宙、天体的起源与演化2、地球的起源与演化3、生命的起源与生物进化（二）自然界演化发展的普遍性特征1、不可逆性2、自组织性3、对称性的破缺（三）自然界演化发展的规律性1、矛盾是自然界演化发展的动力2、自然界运动转化的普遍性与守恒性3、自然界循环发展的周期性与无限性l三、自然界的演化图景（一）自然界的演化过程1、宇宙、天体的起源与演化2、地球的起源与演化3、生命的起源与生物进化宇宙、天体的起源与演化地球的起源与演化生命的起源与生物进化宇宙（两百亿年）演化链宇宙时物质形态原始火球大爆炸0秒宇宙量子化宇宙暴胀、夸克、轻子产生10-43~10-30秒氦合成1~3分钟星系形成1~2×109年电子-正电子对湮灭质子-反质子对湮灭10-6~100秒第一代恒星形成类星体星族2恒星形成4.1~5×109年星族1恒星形成原始星际云形成10~15.2×109年富氧大气圈形成最老的地球岩石形成16.1~18×109年行星（地球）形成15.4×109年生命起源初期鱼类19~19.55×109年哺乳动物初期陆生植物19.6~19.95×109年人类起源20×109年三、自然界的演化图景（二）自然界演化发展的普遍性特征1、不可逆性2、自组织性3、对称性的破缺扩散的不可逆~~~~~~~H2O~~~~~~~~~~~~~~~H2O~~~~~~~~B1B2t1=5分钟t2=15分钟热传导的不可逆时间的不可逆自组织：一个物质系统在无内外指令的情况下，自发地从无序向有序发展的过程。11/27/2025自组织概念，作为一种过程演化的哲学上的概念抽象，它包含着三类过程：（1）由非组织到组织的过程演化；（2）由组织程度低到组织程度高的过程演化；（3）在相同组织层次上由简单到复杂的过程演化。第一过程是从非组织到组织，从混乱到有序，它意味着组织的起源；第二过程是组织层次上升的跃升过程，是有序程度通过跃升得以提升的过程，如从分子到细胞，从细胞到生命有机体等；第三过程是组织结构与功能在相同组织层次上从简单到复杂的水平增长，如从单细胞到多细胞体系，从低等哺乳动物到高等哺乳动物等。当然，在实际过程中，这三种过程总是呈现交互作用的情形。德国科学家哈肯在《协同学》一书中曾经举过一个通俗的比喻说明了“自组织”与“组织”概念的差别。他写道：“比如说有一群工人，如果每个工人在工头发出的外部命令下按完全确定的方式行动，我们称之为组织，或更严格一点，称它为有组织的行为。”“如果没有外部指令，而是靠某种相互默契，工人们协同工作，各尽职责来生产产品，我们把这种过程称为自组织。”“如果系统在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定干预，我们便说系统是自组织的。这里的‘特定’一词是指，那种结构和功能并非外界强加给系统的，而且外界是以非特定的方式作用于系统的。”自组织实现的条件：1、系统必须处于远离热平衡状态；2、系统必须是一个开放系统；3、系统内各要素之间存在着非线形相互作用；4、系统内部存在正反馈机制；5、随机涨落和突变的触发。下图清楚地显示了涨落在形成新结构过程中的作用。在图中，作为系统失稳触发器的涨落是随机的，带有偶然性。它提供了新结构的“种子”，并被系统的内部作用机制（普里戈金称其为功能）鉴别、选择；或者被平息，系统恢复稳定性；或者被放大，按照内部非线性机制决定的方向，系统宏观时空结构向某一分支演化。当系统被驱使更加远离平衡态时，系统会逐级分叉，出现各种结构。正因为随机涨落在演化中起着如此重要的作用，所以进化实质上是由偶然性与必然性的相互影响决定的。正如普里戈金所指出的：“远离平衡条件下的自组织过程相当于偶然性与必然性之间、涨落和决定论法则之间的一个微妙的相互作用。”1、对称：所谓对称，是指在一定变换下的不变性。如可逆性过程的时间反演对称性（时间对称）、空间对称（结构对称）和功能对称等。最高的对称性就是在一切变换下都不变的状态。这样的状态实际上对应着无序。最对称的世界是没有任何秩序和结构的，没有任何特殊方向和特殊点，这是平衡态的特征。2、对称与演化：在对称系统里具有无穷个对称元素，在这里一切对易（对称操作）都是允许的，反演不变的。宇宙起源于混沌、无序，起源于对称性。可以想象，宇宙在大爆炸前的混沌状态时，空间不分上下、前后左右，时间不分过去与未来，物质不分正反粒子与场，是完全对称的。3、破缺：是指在一定变换下所表现的可变性，或对称性的降低。它实际上是对应着系统的有序状态。4、破缺与演化：复杂性和层次结构正是起源于某种对称性的破缺。自然界的有序是对称破缺的结果，正是由于对称破缺才使系统向有序化、组织化和复杂化演化。自然界演化发展的物理学机制是对称性的破缺正与反左与右时间空间过程从最初的混沌状态到弥漫的星际物质再到形成星系、恒星、太阳系、地球、地球上的生命以至人类，就是一个从完全对称到对称性逐步丧失、非对称性逐步形成的过程。宇宙大爆炸学说和粒子物理学大统一理论就描述了这种过程。当大爆炸的最初瞬间，温度达到1032开[尔文]时，存在着完整的对称性，夸克和轻子不可分，强、弱和电磁作用是统一的；当温度降到1028开[尔文]时，对称性逐渐破缺，强相互作用分了出来，剩下了弱作用和电磁作用的对称性，即弱电统一；当宇宙温度继续下降到1016开[尔文]时，弱电统一也破缺了。在这一系列的过程中，宇宙的对称性在不断地降低，而有序程度却在不断提高。生命的形成和演化，也是一个对称性破缺的过程。生物大分子包括各种无生命的氨基酸在内，无论从陨石发现的还是用人工方法合成的，都有两种旋光异构体。一种是L型的（左旋的），另一种是D型的（右旋的），它们数目相等，是左右对称的。可是组成生命的最基本物质却是左右不对称的。在地球上生命蛋白质的组成中，其氨基酸几乎都是L型的。一旦错误地出现了D氨基酸，生物体就会合成一种酶去分解它。系统的许多功能都来自这种对称性的破缺。没有这种左右对称性的破缺就没有生命世界，正如没有质子与反质子的对称性破缺就没有实物世界一样。所以著名生物学家巴斯德在1860年出版的《关于分子不对称的研究》一书中断言：“生命向我们显示的乃是宇宙不对称性的功能。宇宙是不对称的……生命受不对称作用支配。(1)进化:无序→有序、低序→高序的趋势和过程。(2)退化:高序→低序、有序→无序的趋势和过程。总体自然界；生物物种；生命个体。例如：人脑进化；自体免疫退化。TU自然界演化发展的方向性（分支）一些结论：1、自然界不仅存在着，而且生成着和消逝着。2、世界不是一成不变的事物的集合体，而是一个过程的集合体。3、世界万物都有其产生、成长、衰落、消亡的全过程。三、自然界的演化图景（三）自然界演化发展的规律性1、矛盾是自然界演