系统自然观.ppt

1、第二章是辩证唯物主义自然观的发展，现代自然科学的前提，自然的系统存在，自然的系统进化，本章的思考问题，1。现代科技成果对恩格斯自然观的贡献？2.分析系统、要素、结构、功能、环境等概念的含义及其相互关系。3.系统的等级？系统级别之间的关系？4.如何用耗散结构理论解释系统新的有序态(或稳定性)的形成？耗散结构形成的条件？5.自然物质系统演化的基本图景和规律？6.自然物质系统的进化遵循什么基本规律？第一部分是现代自然科学系统自然观产生的前提。1.系统自然观的科学基础，相对论量子力学控制论，信息论，系统论，耗散结构理论，协同学，非线性自组织理论，混沌理论，物理学的新发现和物理学革命。1.世纪之交物理学

2、的三大发现x光：1895年，伦琴放射性：1896年，(法国)贝克勒尔迪亚兹：1897年，(英国)汤姆森2。物理学上的“两朵乌云”和“以太漂移”的负面结果：1887年，迈克尔逊和莫雷黑体辐射的“紫外线灾难”:1900年，瑞利3，物理学革命，量子力学，相对论诞生，(1)相对论，爱因斯坦18791955)狭义相对论的两个基本原理是在1905年创立的：爱因斯坦的相对论原理，光速不变原理，时间和空间观的变化：标度效应；时钟慢效应；质量增长效应；质能关系。爱因斯坦的相对论原理：物理系统状态变化的定律与两个匀速运动的坐标系无关。2.光速不变的原理：在“静止”坐标系中，任何光都以一定的速度c运动，不管光是由静

3、止的还是运动的物体发出的。1916年，爱因斯坦建立了广义相对论，以验证水星轨道近日点的异常进动光在重力场中传播时会发生频移(物理学史纲要P702)。相对论否定了牛顿对时间和空间的绝对观点，揭示了空间和时间、空间和时间、物质及其运动爱因斯坦和相对论：1905年狭义相对论，表明绝对空间和绝对时间的概念是虚构的，不是直接从物理观察和实验中得来的。牛顿的时空观是一种体验。相对论中的质能方程表明，当以光速运动时，质量和能量是相等的。关键词：同时性的相对性是一场意识形态革命；宇宙的图像被重绘；决定论的梦想被推翻，不确定性的存在是不可改变的事实；不确定性形成了一个迷人的世界。早期(20世纪40年代)系统论：

4、生物学家贝塔朗菲在20世纪30-40年代提出了系统论。系统是与环境有一定关系的各个组成部分的整体。Bertalanffy认为，有适用于集成系统或子系统的模型、原则和法律，而不管组件的类型、性质以及它们之间的关系或力。任务是建立适用于该系统的一般原则。复杂性研究的主要问题是：关系。B信息论的创始人是贝尔电话研究所的数学家香农。神农在1948年发表了通信的数学理论，为信息论奠定了基础。神农认为，传播的基本问题是准确或近似地再现在一个点和另一个点选择的信号，其中信息源模型是一个随机过程。复杂性的主要载体：信息。控制论是自动控制、电子技术、神经生理学、生物学、医学、心理学、数理逻辑、计算与技术、统计力

5、学等相互渗透和交叉的产物。1948年，维纳发表了关于动物和机器控制和交流科学的控制论，这是这一理论的基础工作。产生复杂性的主要方法：正反馈、复杂性探索研究对象：系统是完全有序和完全无序的，系统是简单的；完全的秩序是不可能的。有序是指系统中的元素与系统之间的规则联系或转换。有序与无序之间的系统呈现出复杂性，即有序与无序的相互渗透；系统中有物质流、能量流和信息流，其中物质流和能量流是守恒的，而信息流不是守恒的。B系统中有序与无序之间的转换过程1):从无序到有序的过程：普里戈金，耗散结构理论等代表性理论的创始人，一位对时间感兴趣的物理化学家，于1969年正式提出了这一理论。在存在的物理学和过程的物理

6、学上，这个理论表明一个开放的系统(机械的、物理的、化学的、生物的系统等等。当外部条件的变化达到一定的阈值时，远离平衡的状态可能在时间、空间或功能上从最初的混沌状态变为有序状态。科学和人文之间的新关系：一个形而上学问题的答案宇宙是如何形成的？生产过程如何？上帝创造了世界，或者宇宙是自我形成的。自然物质系统的进化是一个不断打破平衡、建立平衡的过程，是有序与无序之间的转换过程，是进化与退化的辩证统一过程，是系统从一种结构到另一种结构的自组织进化过程。(2)量子力学，1900年12月4日，Maz普朗克(1858-1947)提出了规范谱的能量分布规律理论，并提出了量子力学的基本假设。量子力学标志着对微观

7、世界的深刻理解，揭示了连续性与不连续性、涨落与粒子的辩证统一，凸显了量子现象的整体性，打破了力学决定论的概念。(3)分子生物学从细胞水平深入到分子水平，在生物大分子水平上揭示了生物世界的基本结构和生命活动之间的高度一致性。(1)生命遗传规律的探索(2)分子生物学(1953，DNA)的建立(3)基因工程的发展；(4)转基因动植物克隆技术中的干细胞研究；(4)系统论，从“系统”的角度提出了系统与要素、结构与功能等新范畴，揭示了自然物质系统的整体性、层次性、动态性和开放性。(5)非线性自组织理论、耗散结构理论、协同突变理论、超循环理论、无序与有序，(6)混沌理论、混沌理论：混沌理论提供了一种关于系统

8、演化的分岔与混沌模式，它将简单与复杂、有序与无序、确定性与随机性、必然性与偶然性统一在一个更广阔的自然图景中。现代自然科学特别是系统科学的发展，一方面揭示了系统是物质存在的基本形式，另一方面也为揭示自然运动和变化的原因提供了科学方法，揭示了自然物质的相互作用是一个复杂的三维因果网络，是一个系统的、完整的因果联系。现代自然科学，尤其是系统科学的发展，深刻地触及了自然运动和进化的方向。恩格斯指出：“自然界不是一个永恒的循环运动，而是一个真实的历史。”揭示自然运动演化的方向是辩证唯物主义自然观新发展的另一个重要内容。自然观的出现是与一定时代的科学发展水平相适应的。随着自然科学的发展，辩证唯物主义自然

9、观不断得到检验和发展。自组织理论，自组织现象：在一定条件下，系统通过自组织自发形成一个“有序结构”。自组织广泛存在于自然界：生命世界中的生物个体和群体；非生物世界的流体力学中的“巴纳德对流”，物理系统中的“激光”，化学系统中的“BZ反应”(化学振荡)，耗散结构理论，一个远离平衡的开放系统，当外部条件的变化达到一定阈值时，可能在时间、空间或功能上从原来的混沌状态变为有序状态。(结构、耗散与生命，1969)，物质系统稳定性的出现与耗散结构的存在密切相关。耗散结构理论从状态、生产条件和过程的角度，使人们对物质形态稳定性的认识建立在科学、定量和发展的基础上。物质形态的稳定性既是动态的又是相对的，它是相

10、对于一定范围的。稳定、不稳定和再稳定。2.自然界系统存在的方式。(1)自然系统的含义是什么？如何存在，如何对待这种存在？第一个问题的答案：第二个问题的答案来自自然的物理形式：自然物质系统的系统性，自然物质系统的层次性，自然物质系统的稳定性和可变性，自然进化的基本特征和规律，系统的自然观认为，一个系统是由几个相互作用和相互依赖的组成部分(即元素)组合而成的具有一定结构和明确功能的整体。(1)要素是构成系统的组成部分或因素，在一定程度上决定了系统的属性。(2)结构是要素之间的联系，对系统的功能起着决定性的作用。它可以分为空间结构、时间结构和时空复合结构。(3)功能是系统与环境相联系的属性，环境是系

11、统之外对系统有影响的一切事物的总称。(4)完整性是系统的基本特征，是不可加性的。元素(部分)之间的相互作用结构(空间结构、时间结构、时空结构)系统作为一个整体与外部环境相互作用功能系统作为一个整体与内部功能环境相互作用：与系统或其组件相互作用但不属于该系统的所有事物的总和。系统结构和功能的统一。要素、结构、功能和环境是系统所必需的。注：1)只有那些具有物质、能量和信息交换并导致新属性突然出现的环节才能形成一个系统。2)系统概念的本质不是一般地强调联系，而是强调与新质量的联系。(2)自然系统的形式(1)孤立系统：系统与环境之间没有物质能量和信息的交换，但它是一个孤立的系统。(2)封闭系统：系统与

12、外部环境没有物质交流，只有信息和能量交流。(3)开放系统：该系统与外界有广泛的信息、能量和物质交流。线性系统和非线性系统：线性系统是指系统内部要素及其结构之间的线性关系，整体等于各部分的简单叠加。非线性系统是指系统内部要素之间的复杂关系，结构是非线性的，整个系统并不等于各部分功能的简单叠加。自然物质系统的类型，对自然进行分类的有效方法(系统可以从不同的角度进行分类)，以及在系统内进行的实际过程；从系统与环境的关系来看；从系统的状态；从人们对制度的理解程度来看；从人与物质系统的关系来看，(3)自然系统的普遍性和层次性。自然观认为自然界的事物通常以系统的方式存在。自然界的系统存在方式包含着等级结构

13、。非生物世界的层次是：宇宙学、宏观和微观。目前，关羽世界是一个整体星系，分为超星系团、星系团、星系和行星。宏观世界分为分子、原子、原子核、电子、质子和中子以及基本粒子。生命世界的层次是：地球生物圈、生物群落、种群、生物个体、内部功能系统、器官、组织、细胞和生物大分子。自然物质系统的层次，物质系统各层次之间的辩证关系，层次结构的因果链，天体演化的驱动力，是吸引和排斥之间的相互作用，既是斗争又是统一。银河外星系，银河系，太阳系，世界整体性和层次性，分子，原子，宇宙，螺旋星系，太阳系，地球，物体，生物系统，生存状态，生物群落，生物种群，生物个体，器官，组织，精细细胞，生物大分子，世界整体性和分离性。

14、在太阳系和银河系中，物质是一种运动的物质，没有不动的物质。发展不是一个普遍的运动，而是一个提升的运动。发展是物质运动、时代发展、石器时代、牛耕时代、蒸汽机时代、电子时代、信息时代、生命起源、无机物、有机物、低等动物、高等动物、人类、人类生命、胚胎、童年、青年、老年、死亡的变化和进化的趋势。它反映了自然界客观的等级结构。层次结构：不同的系统层次，在系统中存在质量差异或层次差异。宏观物体、分子、原子、原子核(基本)粒子、总星系、星系团、星系、恒星和行星地面上的夸克、非生物世界中物质系统的层次、宏观、微观、生物圈生态系统中的生物群落、种群、有机体、个体、系统、器官、细胞、生物大分子、生物世界中的基本

15、物质系统层次、2。物质系统层次之间的辩证关系，1。物质系统层次是不连续性和连续性的统一。(1)物质系统层次的不连续性：不同层次的物质系统具有不同的质量范围和空间尺度范围，具有不同的结构，发挥不同的功能，遵循不同的运动规律，物质系统层次是不连续性和连续性的统一。(2)物质系统层次的连续性具有从属关系。在一定条件下，每一层的物质系统可以与相邻层的物质系统相互转化；它还经常表现在多个层次之间的相互关系和相互作用上。2.物质系统的层次是有限性和无限性的辩证统一。物质系统层次的有限性：对于物质系统的每个具体层次，它在质量范围、空间尺度、结构和功能上都是有限的；物质系统层次的无限性：对于整个自然界来说，对

16、自然界物质系统层次的理解是无穷无尽的。任何具体的物质系统层次都只是自然物质系统层次无限系列中的一个“连接点”。3.层次结构的因果链，向上的因果链：低层物质系统可以在高层系统中引起一定的结果，并决定高层物质系统的独特规律；向下因果链：高层次物质系统对低层次物质系统的制约和影响。一方面，双向因果链造成了层次之间的差异，另一方面，它也沟通了层次之间的联系。自然物质系统的运动形式分为四种基本类型：机械运动、物理运动、化学运动、生命运动、自然物质系统的可变性，所有的物质形式总是以这样或那样的方式存在。一方面，所有的物质系统都把各种运动作为自己的存在方式。另一方面，本质上，这种可变性意味着转变。19世纪末，恩格斯根据当时的科学发展水平，把自然界的基本运动