第一章 自然界的辩证运动与自然观.ppt

1、第二章 自然界的辨证运动与自然观,2,第二章 自然界的辩证运动和自然观,第1节 自然界的辩证发展 一、天然自然探析 二、从天然自然到人化自然 三、从人化自然到人工自然 四、从人工自然到社会自然 第2节 自然观的形成和发展 一、素朴自然观 二、机械自然观 三、辩证自然观 四、系统自然观 五、人工自然观 六、生态自然观,本 章 要 点 “天然自然”是不依赖于人和人的力量而存在的物质世界。天然自然是科学认识的潜在对象和人化自然拓展的潜在领域。天然自然是自然界演化的产物，在不同的演化态下有自然物的不同生成形式。 “人化自然”是人类观测所及从而能够感知的那部分自然。“人化自然”是人类进行认识自然的科学研

2、究的领域，目前存在“人化自然”主要有：宇宙演化态“人化自然”、恒星演化态“人化自然”、地球演化态“人化自然”、生物演化态“人化自然”等。“人化自然”是发现规律性的天然自然。 “人工自然”是“人造自然”，是人类采取技术和工程手段改造、创建、加工过的自然界，是人类利用自然之材发明制造的人工物。“人工自然”的范围，基本上是指现实地球的表层。人工自然的形成是与自然生产的方向是反方向推进的。这就决定了人类人工自然引入方式演进的基本历程必然是:生物人工自然引入化学人工自然引入物理人工自然引入等。每一个大阶段还可划分为两个小阶段,即初级阶段和高级阶段。在初级阶段,人类主要是采集和利用天然存在的某类物质;在高

3、级阶段,人类则可以人工生产和创造这类物质。在上述过程中，要满足由合规律性到合目的性的转变。,“社会自然”是技术发明(或工程建造)的人工物与社会性有机地结合起来，将个别的、偶然的、不自觉的人工物，通过产业、产业实践转变成为普遍的、必然的和自觉的人工物即社会的人工自然。“社会自然”具有普遍性、效益性结构性的特点。社会自然随着人类生产力的发展和生产方式的进化而拓展，其主要形态有农业社会自然、工业社会自然、生态社会自然等。 “自然观”是人们对自然界的存在与发展以及人与自然关系的总的观点，它是人们认识和改造自然界的方法论，也是自然辩证法概论中的重要组成部分。 自然观的产生与发展都是和当时的自然科学和技术

4、的发展相关联的。自然观在历史上主要体现在古代的朴素的辩证法的自然观、17-18世纪的机械唯物主义自然观和19世纪的辩证唯物主义自然观。辩证唯物主义自然观是自然辩证法的重要基础；系统自然观、人工自然观和生态自然观都是在辩证唯物主义自然观的基础上发展而来的。辩证唯物主义自然观实现了天然自然与人化自然的统一，超越了以往狭义的自然观念，人类对自然界认识的重大飞跃。,第一节 自然界的辩证发展 依据人与人工自然关系的不同深度, 还可以把人工自然区分为三种形态: 人化自然、狭义人工自然（简称人工自然）和社会自然。自然界的辨证发展包括天然自然与人工自然的演化，也就是包括天然自然向人化自然的转化、人化自然向人工

5、自然的转化、人工自然向社会自然的转化。 （一)天然自然探析 1. 天然自然内涵 天然自然可以定义为是不依赖于人和人的力量而存在的物质世界。天然自然就是人类的认识和行为未曾影响到的自然，大到人类尚未认识到的宇宙现象，小到我们周围的未曾认识到的微观世界。天然自然的微观构成是自然物。自然物是自然界中的天然存在，作为一种天然存在的自在之物，展现了自然的本质力量。,2.天然自然特点 1)潜在性 天然自然是科学认识的潜在对象和人化自然拓展的潜在领域。天然自然是无限的，它为科学的发展提出了无限的问题，也为人化自然的拓展提供了无限的可能性。 2)无主体性 天然自然生产是一种无主体生产,各种自然生产都必须由相互

6、作用的各种物质要素参与,最后生成的物质结果是由发生相互作用的各种物质要素参与生成的。 3)循环性 天然自然生产具有循环性，在生产过程中,由分解生成的低级物质,又会不断参与到高级物质的正向生产之中，总体上形成了循环性生产。 4)“形而上”性 天然自然是哲学的研究对象，哲学上关于物质的研究等实质上是关于天然自然的研究。,(二) 从天然自然向人化自然的转化 “人化自然”是人类观测所及从而能够感知的那部分自然。“人化自然”是人类进行认识自然的科学研究的领域，目前存在“人化自然”主要有：宇宙演化态“人化自然”、恒星演化态“人化自然”、地球演化态“人化自然”、生物演化态“人化自然”等。“人化自然”是发现规

7、律性的天然自然。 “人化自然”由天然自然转化而来的。天然自然转化为“人化自然”主要标志是对其规律的认识，微观构成是“认识之物”。其宏观形成过程大致如下： 1.宇宙演化“人化自然”的形成 宇宙演化“人化自然”的形成的形成是对宇宙演化规律的认识，其基本内容有：宇宙起源于200亿年前一个极高温极高密度的“原始火球”的大爆炸。,九寨沟,九寨沟,九寨沟,黄石公园,黄石公园,黄石公园,宇宙的演化,阿尔法、贝特、伽莫夫三人提出了宇宙大爆炸理论，而他们的姓恰好可简写为希腊字母的、， 因此，也叫、理论。 该模型能较多、较好地解释现时观测到的许多事实，将宇宙膨胀论推向一个新的高度，成为目前影响最大的宇宙学说。人们

8、时常幽默地称仪、为宇宙之始。,伽莫夫,热大爆炸模型(标准宇宙模型) 目前，地球的平均密度为5 103 kgm3，温度为300 K；宇宙的平均密度约为l0-27 kgcm3，温度约3 K。,起点 宇宙开始于一个奇点，一个约140亿年前爆炸的“原始火球”，它有无限高的温度和无限大的密度。时间由此开始，空间也从此急剧膨胀。 普朗克时代 时间10-43 s，密度1093kgm3，温度降到1032 K。这时的宇宙简单而对称，只有时间、空间和真空场。 大统一时代 时间10-35 s，温度降到l028 K，宇宙发生了一次暴胀，其直径在 10-32 s时间内增大了l050倍，引发产生了数目惊人的粒子，引力已从

9、统一作用中分离，强力、弱力和电磁力仍未分离出来，产生的粒子也没有区分。重子数不守恒的过程大量进行，造成重子略多于反重子，其后温度降低，等数目的重子和反重子湮没，形成了只有中子和质子而几乎看不到反重子的不对称宇宙。,强子时代 时间l0-6s，温度为l014K。 轻子时代 时间l0-2s，温度为l012 K。强作用、弱作用和电磁作用逐渐分离。出现了各种粒子，包括现今各种高能加速器中能产生的那些粒子。由于温度很高(1010 K以上)，各种粒子的生存时间极短，它们通过相互碰撞而相互转化，原子还没有形成。,辐射时代 时间l10 s，温度降至约l0105109 K，质子和反质子、电子和正电子相遇时湮没，从

10、而产生了大量光子、中微子以及反中微子，基本粒子开始结合成原子核，能量以光子辐射的形式出现。人们探索微观世界和宇宙结构的努力在这里会合。 氦形成时代 时间约3分钟，温度降至109 K，直径膨胀到约1光年，近三成物质合成为氦，核反应消失。半小时后，有质量的粒子数和光子数的比达到了l0-9，辐射密度仍然大于物质密度。,粒子数丰度稳定时代 半小时后，温度降低到108 K，各种粒子在相互碰撞中因能量不足已不能相互转化(少量的湮没除外)，从这时起各种粒子数的丰度趋于稳定。从下表可以看出，大爆炸半小时后，宇宙是光子的海洋。由于这时温度仍然很高，光子有足够的能量击碎任何暂时形成的原子，将其电子剥去，所以当时不

11、可能出现原子。,半小时后宇宙中各种粒子的相对丰度(按粒子数计),进人物质时代 时间l 0002000年，温度降至约105 K，物质密度开始大于辐射密度。 由于宇宙的膨胀，光子到达任何一点(例如一个刚刚形成的原子)时都将由于退行引起的多普勒红移而使其能量减小，由于退行速度随着宇宙的膨胀而逐渐增大，这些光子的波长也就不断增大而能量不断减小。,物质从背景辐射中分离出来 时间l05年，温度约降至5000 K，物质温度开始低于辐射温度，最重和最轻的基本粒子数的比值保持恒定。 大约经过106年，爆炸初期产生的光子的能量降到了不足以击碎原子甚至激发原子的程度，宇宙开始进入了光子和原子相互分离的退耦时代，宇宙

12、变得透明，温度大约降为3000 K，原子开始形成，但只能产生较轻的元素，较重的元素要在星系、恒星形成后在其内部形成，超过铁的更重元素则是在超新星爆发或星系的碰撞、爆发中形成的。,星系形成 时间l08年，辐射温度约降至100 K，星系开始形成。 类星体、恒星、行星及生命先后出现 时间l09年，温度降至约12 K，太空逐渐形成我们今天能观测到的情景。 目前阶段 时间l010年，辐射温度约降至3 K，星系温度约l05 K。,宇宙大爆炸示意图,支持大爆炸理论的事实 星系红移；,宇宙的年龄 按照哈勃常量估算的宇宙年龄范围在108亿180亿年之内，约为140亿年左右。这意味着宇宙中一切天体的年龄都不应该超

13、出这个范围。 目前的观测表明，地球和太阳的年龄都与这个范围相差太远，需要测定更古老的天体做比较。恒星晚年都要进入红巨星阶段，统计一个星系中红巨星的数目就能估算该星系的年龄。人们据此估算，最古老星系的年龄在100亿l60亿年之间，这与上面的范围相符。 人们根据发光功率和核燃料储备情况估算出，银河系中最古老恒星的年龄约为100亿l30亿年。两种完全不同的方法得出的天体年龄竞与哈勃常量估算的宇宙年龄协调一致，这无疑对大爆炸模型是一个支持。,氢与氦的丰度 在大爆炸之后一秒钟内，宇宙处于热平衡状态，质子、中子、电子、光子等基本粒子混合组成了“宇宙汤”。起初中子数和质子数几乎相等，随着温度的降低，中子开始

14、了衰变蜕化为质子，两者的比例逐渐下降，在爆炸后约3分钟时达到1：6左右。 当温度降到l09 K时，中子和质子开始合成氘核，氢核聚变过程迅速把所有的中子合成到两个质子和两个中子构成的氦核中，由此推算，氢同氦的质量比大约为3：1。 目前的观测表明，宇宙中的元素分布，按粒子数算90是氢，l0是氦，其他所有元素不足l。 如果以质量来计，75是氢，25是氦，其他所有元素都不足1，氦的确占据了宇宙总物质的l4。可见，观测事实几乎与大爆炸理论的推算完全吻合。,微波背景辐射 伽莫夫等人还预言，作为大爆炸的余热，在浩瀚的宇宙空间里至今仍然存在。 大爆炸初期产生的光子在140亿年之后依然在太空游弋，能量也在不断减

15、小，大约相当于微波波段温度为3 K(最初预言10 K)左右的黑体辐射。 该预言终于在1964年得到了证实，由美国贝尔电话实验室的彭齐亚斯和威尔逊所发现的、来自宇宙空间而强度与方向无关的、波长为7.35 cm 的微波背景辐射，这正是伽莫夫等人预言的大爆炸的遗迹。这一重大发现是对大爆炸理论最强有力的支持，也是宇宙大爆炸模型最令人信服的证据。,宇宙的未来 科学家无论从万有引力的角度，还是从广义相对论，都得出了“宇宙的演化趋势取决于宇宙物质的平均密度。与临界密度c的比值”的结论。 两种命运 一种是。c，宇宙将不停地膨胀下去； 另一种是。c ，宇宙将遵循“膨胀一收缩”的程式不断循环往复。 如果是后一种倾

16、向，即万有引力正在逐渐减弱星系的退行速度，当退行速度一直减小到零时，万有引力就会使星系开始相互聚拢，宇宙便开始收缩，直到收缩回到一个奇点，于是又一轮大爆炸开始。,加速膨胀的宇宙 科学家根据2003年获得的探测资料发现，宇宙目前正在加速膨胀，而且是均匀的加速，可能要持续300亿年。,多普勒效应红移和紫移 人们通过测定星系发射的光谱线的位移量，就能推测它们的运动状态。 我们今天正是从星系光谱普遍存在的红移现象，得出了众星系正在远 离我们宇宙正在膨胀的结论。,宇宙在膨胀,多普勒效应 当光源背离我们运动时，发射光的光频变低，可观测到其光谱线(例如氢原子谱线)向红端偏移，并且光源离开我们的速度越大谱线的

17、红移量就越大；而光源向我们飞来时，光频变高，光谱线则向紫端偏移。这两种情况在天文学中分别被称作“红移”和“紫移”(也称蓝移)。 我们今天正是从星系光谱普遍存在的红移现象，得出了众星系正在远离我们宇宙正在膨胀的结论。,多普勒效应,多普勒效应,发现宇宙膨胀 20世纪初期，斯里夫尔(VSlipher)在劳威尔天文台经过了l0年的研究，发现了46个星系的光谱都存在着不同程度的红移现象(只有两个例外在紫移)。随后他又发现，越暗的星云其红移量越大。依据多普勒效应，这些星系都在以不同的速度远离我们而去。,斯里夫尔(VSlipher),发现宇宙膨胀,宇宙的物质组成,至大与至小的汇合,2恒星演化“人化自然”的形

18、成 恒星演化“人化自然”是对恒星演化规律的认识，其过程主要是氢核聚变为氦核及各种重元素的原子核聚变过程。在恒星演化状态下存在质能守恒定律。,恒星的诞生与演化 恒星大致经历“星胚”、“主序星”、“红巨星”、“致密星”四个演化阶段，其中“星胚”是婴幼儿，“主序星”为青壮年，“红巨星”是晚年老者，致密星则是燃尽的残骸。,恒星的演化与分类 1958年，美国天体物理学家史瓦西(Martin Schwarzschild，19121997)根据赫罗图系统地描绘了一颗恒星的一生，提出了恒星演化的四阶段。,赫罗图,引力收缩的诞生阶段,引力作用使星际云凝聚收缩，收缩就要释放能量，能量则使星云温度升高，高温又使气体

19、压强增大，于是在气体内部便形成一个与引力收缩抗衡的反压力场，形成了一个位形平衡的恒星雏形星胚。 热辐射和能量的损失使星胚的反压力场减弱，促使星坯进一步收缩，再度放出大量的热，四周的云盘也阻隔了内部热量的散失，使星坯内部升温。当热量的积累使自身温度达到可以点燃一场热核反应的温度(约107 K)时，一颗壮丽的恒星就诞生了。,不断收缩的星胚能否达到点燃核聚变的温度，主要取决于它形成时的质量。 一般来说，小于0.084 m(太阳质量的符号)的星坯，其核心就达不到点燃核反应的温度。太阳系的木星虽然也含有近80质量的氢，就因为其质量太小，收缩产生的热量使其达不到点火温度而成为一颗“失败的恒星”。, 主序星

20、阶段 恒星“点燃”后便进入了主序星阶段，此时氢核聚变成了它的主要能源。 核反应产生的持续辐射流形成了外向性辐射压，与恒星自身向内的引力趋于平衡，使恒星基本处于不收缩、不膨胀的平衡状态，开始了恒定光度发光发热、辉煌壮丽的“主序星阶段”，该阶段几乎占据了它整个寿命的90。 我们的太阳已有50亿年这样辉煌了。,恒星,红巨星阶段,虽然膨胀的体积导致了表面温度的下降，但红巨星的光度却在急剧增加，这是因为辐射能量取决于热核反应的总产能(即辐射能流的总通量)，而与辐射面积的大小无关。,太阳大约在50亿年后将变成一颗红巨星并停留近l0亿年，此时它总的能量输出将增强1000倍，表面也要膨胀到现今地球轨道以外的地

21、方，水星、金星和地球都将被它吞没或汽化，届时，人类居住的摇篮将不复存在。,太阳变成红巨星,恒星热核反应的级别 如果恒星的质量足够大，在它处于氢核、氦核反应末期时，其核心最终还会坍缩、升温，并引发新一轮的核聚变，发生一系列由较轻元素聚变为较重元素的核反应。大恒星内部的核燃烧一般将按照下面的顺序逐步进行： 大约在2108 K，氦聚变为碳；大约在109 K，碳被点燃，并在一系列核反应中生成16O、20Ne、23Na、24Mg、28Si等元素，继氧核反应熄火后，硅镁等陆续聚变燃烧，直到其中心区生成大量的铁、镍等元素为止。,质量小于0.08 m，氢不能点火，不能进行任何核反应，如木星。 质量在0.080

22、.35 m之间，氢能点火，但点不着氦核反应。 质量约在0.354 m之间，氢核反应熄火后能点燃氦核反应， 但氦核反应熄火后却不能点燃碳核反应，如太阳。 质量约在410 m之间，核反应情况不十分清楚，仍需探测研 究。 质量大于l0 m，氢、氦、碳、氧、氖、硅等都能逐级点燃，直 到中心形成铁核为止。铁质核心之外则是各种未烧尽的较轻元素 (Si、Mg、Ne、0、C、He、H)组成的壳层结构。看来，我们的地 球就是这类大恒星爆发后的抛射物质残骸再次凝聚形成的。, 致密星阶段 当内部的核燃料耗尽时，热核反应熄火，外向的辐射压消失，失去了抗衡而大获全胜的引力使红巨星发生急剧的坍缩，坍缩又引起反弹和爆发，爆

23、发使大量物质被抛射，坍缩和爆发的压力进而使核心被压缩成致密的星核，而致密星核又分化为白矮星、中子星、黑洞。 以太阳为例，当它的两级核反应熄火后，引力导致的坍缩将会把自身挤压成地球般大小，而密度比地球高l0万倍的白矮星。,白矮星 质量小于3.5 m。的恒星在发展到红巨星之后将演化成白矮星。 红巨星核心的氦燃尽后所发生的一系列坍缩和膨胀，会向外层空间抛射物质，形成一个“行星状星云”。,当星核的密度达到108 kgm3时，其中的电子被挤压到了不能再紧密的地步，坍缩也就停止了。等到恒星的外壳全部抛出后，其核就裸露出来，温度约为250000，体积却只有地球大小，密度约为l081012 kgm3，被称为“

24、白矮星”。,密近双星,中子星 质量在3.58 m之间的恒星最终将会以超新星爆发的方式结束自己，进而形成致密的中子星。 中子星最先出自理论预言，在英国物理学家查德威克l932年发现了中子后，苏联的朗道就预言了宇宙中可能存在着中子星。 广义相对论的研究表明，中子星的直径一般只有几十千米，而密度则大得惊人。其外壳的密度约为1091014 kgm3，里层密度约为10141017 kgm3，核心密度则大于1017kgm3。,中子星,超新星爆发 超新星爆发时将在很短的时间内释放出极其耀眼的光芒，其亮度和整个星系相当，爆发产生的压力和温度极高，许多重元素如金、银、铜、铂、锡、铅等就在这个阶段聚变生成。 可见

25、，人们佩戴的金银首饰是以牺牲一颗大恒星为代价换来的。,超新星爆发,超新星爆发后，形成的中子星如果超过8 m上限，其内部中子的简并压抵抗不住向内的引力，继续坍缩下去，直到形成“黑洞”,太阳的生命历程,太阳（100亿年）,红巨星（1亿年）,白矮星（几万亿年）,褐矮星,3.地球演化与“人化自然”的形成 地球演化“人化自然”是对地球演化规律的认识，其基本内容有：地球诞生于46亿年前，在演化过程中形成了地圈、大气圈和水圈等。在物理变化中有能量的相互转化和守恒，在化学变化中有质量守恒,5.3 太阳系 5.3.1 太阳系的构成,地球的大气层,地球的物理数据 年龄：4446 亿年。 公转周期：约365.325

26、天 回归年长度： 365.645天。 公转轨道：呈椭圆形。7月初为远日点，1月初为近日点。 自转周期：恒星日为23小时56分06秒。太阳日为24小时。 自转方向：自西向东。 卫星（天然）：1颗（月球） 大气主要成份： 氮（78%）、氧（21%）和 二氧化碳（ 0.037%）水蒸气(0.03%) 稀有气体（0.933%） 地壳主要成份氧（47%）、硅（28%）和铝（8%）。,表面大气压： 1013.250毫帕，或760毫米高汞柱。 赤道半径： 6378.140 公里 极半径： 6356.755 公里 平均半径： 6371.004 公里 最大周长： 40000公里 赤道周长： 40075.13 公

27、里 体积： 10832亿万立方公里。 质量： 5.97421024 kg。 平均密度： 5.518 g/cm3 地球表面积： 5.11亿平方公里。,海洋面积： 3.617453亿平方公里。(占总表面积的70.8) 陆地面积： 1.49亿平方公里(占总表面积的29.2) 纬度1长度： 111.1330.559cos2 公里 (纬度处) 经度1长度： 111.413cos0.094cos3 公里 大气中的声速(0度) V： 331.36 米秒 大气中的声速(常温) V： 340米秒 地球表面磁场强度： 510-5 特斯拉 北磁极： 76N, 101W; 南磁极： 66S, 140E 地球表面重力加

28、速度( = 45)： g = 9.8061 米秒 sup2;,地球表面脱离速度 11.2 公里/秒 光行差常数(J2000) k = 20.49552 黄赤交角(J2000) = 232621.448 黄径总岁差(J2000) P = 5029.0966 (每世纪) 岁差周期 25800 年 平均轨道速度 29.79 公里/秒,地球的温度 地核的温度大约是4700，比太阳光球表面温度（6000）略低。 地球上最高温度发生在闪电中。一次闪电能释放100亿焦耳的能量，达到30000，这温度是太阳表面温度的5倍，但比太阳核心的温度（1400万摄氏度）低多了。 地球上最冷的地方在哪里？北半球的“冷极”

29、在西伯利亚东部的奥伊米亚康，1961年1月的最低温度是71。南半球的“冷极”在南极大陆，1960年8月24日气温为88.3。,地球的历史 地球是太阳系八大行星之一，从诞生之日起，已历46亿年。 历史时代 百万年 主要事件 冥古宙 隐生代 4570 地球出现 原生代 4150 地球上出现第一个生物 细菌 酒神代 3950 古细菌出现 早雨海代 3850 地球上出现海洋和 其他的水,太古宙 始太古代 3800 古太古代 3600 蓝绿藻出现 中太古代 3200 新太古代 2800 第一次冰河期,元古宙 成铁纪 2500 层侵纪 2300 造山纪 2050 古元古代 固结纪 1800 盖层纪 160

30、0 延展纪 1400,中元古代 狭带纪 1200 拉伸纪 1000 罗迪尼亚古陆形成 成冰纪 850 发生雪球事件 新元古代 埃迪卡拉纪 630 +5/-30 多细胞生物出现,显生宙 古生代 寒武纪 542.0 1.0 寒武纪生命大爆发 奥陶纪 488.3 1.7 鱼类出现；海生藻类繁盛 志留纪 443.7 1.5 陆生的裸蕨植物出现 泥盆纪 416.0 2.8 鱼类繁荣 两栖动物出现 昆虫出现 种子植物出现 石松和木贼出现 石炭纪 359.2 2.5 昆虫繁荣 爬行动物出现 煤炭森林 裸子植物出现 爬行动物出现,中生代 二叠纪 299.0 0.8 二叠纪灭绝事件，地球上95%生物 灭绝 盘古

31、大陆形成 三叠纪 251.0 0.4 恐龙出现 卵生哺乳动物出现 侏罗纪 199.6 0.6 有袋类哺乳动物出现 鸟类出现 裸 子植物繁荣 被子植物出现 白垩纪 99.6 0.9 恐龙的繁荣和灭绝 白垩纪第三纪 灭绝事件，地球上45%生物灭绝 有 胎盘的哺乳动物出现 新生代 65.5 0.3 到现在,4.生物演化“人化自然”的形成 生物演化“人化自然”是对生物演化规律的认识，在生物演化状态下形成了生态系统。在生物演化状态下存在熵增熵减守恒定律。,关于地球上生命起源的两种观点 化学进化说 化学进化说认为地球优越的自然条件为生命的起源提供了基础 地球与太阳的距离不远也不近。 地球的质量不大也不小。

32、 地球内部反应不快也不慢。, 奥巴林提出化学进化说,认为原始地球上的某些无机物质在来自闪电 和太阳辐射的能量作用下，逐渐变成了原始 地球上的第一批有机分子。,奥巴林(A.I.Oparin，18941980),米勒的实验以及有机分子的合成,l965年，我国科学家用化学方法人工合成了胰岛素,1981年，我国合成出酵母丙氨酸转移核糖核酸, 生命起源的化学进化说 从地球产生后大约11亿年，地球具备了产生生命的条件，在地球上便开始了生命出现前的演化过程，即化学进化过程，这个过程可分为4个阶段。 第一阶段：从无机物分子到有机物小分子。 在原始地球各种自然能源如太阳紫外线辐射、雷电等作用下，原始大气中甲烷、

33、氨、水蒸气等简单分子，合成为氨基酸、核苷酸、含氮碱基和糖类等有机小分子，在原始海洋中积累下来。这就是奥巴林和霍尔丹所说的“原始汤”。,原始汤,第二阶段：从有机物小分子到生物大分子物质。 在原始海洋的“浓汤”中，有机小分子又进一步构成生物大分子，大量的氨基酸脱水聚合为蛋白质分子，大量的核苷酸分子脱水聚合为核糖核酸分子，形成原始的蛋白质和核酸等生命物质。蛋白质和核酸等生物分子是生命的分子基础。,在原始海洋的“浓汤”中，有机小分子聚合成原始的蛋白质和核酸,第三阶段：从生物大分子物质组成多分子体系。 随着“原始汤”越来越浓，生物大分子物质越来越多，它们相互作用，凝聚成与原始海洋环境分隔开的独立的多分子

34、体系，它能够与外界进行原始的物质交换活动。,第四阶段：从多分子体系演变为原始生命。 组装成生命体是“由死变活”的关键，是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段。多分子体系经过长期不断的演变，特别是蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用，终于形成了原始生命。,原始生命已经有了生命的特征，即有新陈代谢作用和能够进行繁殖。这个时候，就由生命起源的化学进化阶段进入了生命出现以后的生物进化阶段。 这是距今30亿年前的事情。 相信在生命产生之前就已经存在有机物了，它是由无机物演化而来的，这就是生命起源的化学进化过程，即生命来自于非生命，地球是生命的摇篮。,原始生命的诞生, 宇宙胚种说 1993 年7月的第

35、十次生命起源国际会议上有人提出：“造成化学反应并导致生命产生的有机物，毫无疑问是与地球碰撞的彗星带来的”，推断是同地球碰撞的一颗彗星带着“生命的胚胎”穿过宇宙并将其留在了刚刚诞生的地球之上，从而有了地球上的生命。 目前人们已在星际空间发现了80多种有机分子，包括一种叫做氨基乙酸的最简单的氨基酸。因为氨基酸即是形成生命的基本成分。,很久以前彗星碰撞给地球带来了产生生命的有机物,达尔文的生物进化论 物种起源产生过程 五年的环球考察, 马尔萨斯的人口论,经济学家马尔萨斯 (Malthus，17661834), 华莱士的思想,华莱士(A.R.Wallace，18231913),1859年，达尔文正式出

36、版了 他的伟大著作物种起源, 达尔文进化论的基本思想 达尔文进化论认为生物进化是一个缓慢的变化过程，物种不是被分别创造出来的，一个物种是从原有的另一物种进化而来。 整个生物系统发展是一个从一到多、从简单到复杂、从低级到高级的演化过程，在进化中物种会发生变化，生物进化的机制是自然选择。 生存斗争是物种进化的前提，自然选择是物种进化的途径，在生存斗争中的自然选择是物种进化的机制，适者生存是自然选择的标准，也是选择的结果。,自然选择,自然选择,哺乳动物,距今约四五百万年前，人从猿类中分化出来：, 物种起源的影响 马克思和恩格斯对物种起源给予了极高的评价。恩格斯说“至今还从来没有过这样大规模地证明自然

37、界是历史发展的产物”。 列宁也评价说这本书“第一次把生物学放在完全科学的基础上，确定了物种的变异性和承续性”。 达尔文的一个地质学家朋友写信给达尔文说：“读了你的著作我感到非常痛苦”，信的落款是“你以前的朋友，现在是猿的后代”。 l925年美国田纳西州著名的“猴子案件”就是由一个中学教师在课堂上讲授进化论而引发的，因为田纳西州的法律禁止学校传授进化论，这一法律条文直到l967年才被废止。,(三) 从人化自然向人工自然的转化 “人工自然”是“人造自然”，是人类采取技术和工程手段改造、创建、加工过的自然界，是人类利用自然之材发明制造的人工物。“人工自然”的范围，基本上是指现实地球的表层。人工自然形

38、成的方向与天然自然演化的方向相反。 1、生物人工自然的形成 在初级阶段，生物人工自然的形成主要表现为天然生物的分散向集成转变，少量的几种动物和植物被训化和大量繁殖。在高级阶段，生物人工自然表现为非自然选择的生物品种大量出现，生物可以通过基因被设计和培育，生物能源出现等。,家禽饲养,细胞工程(cell engineering) 是指在细胞水平研究开发、利用各类细胞的工程。 它是以细胞为基本单位，在体外进行培养、繁殖；或使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而改良生物品种和创造新品种；或加速繁育动、植物个体；或获得某种有用物质的一门技术。 细胞工程的基本技术包括细胞培养技术、细胞融合技术、细

39、胞拆合技术及染色体转移技术等，其中最重要的是细胞融合技术，即将不同种类的细胞通过化学、生物学、物理学等方法，按照人们的需要融合在一起，从而产生兼有两类以上细胞特征的新细胞。细胞融合技术与基因工程一样都是重组基因，只是操作对象及水平不同。应用细胞融合技术可以打破只有同种生物才能杂交的限制。,细胞工程,细胞核的移植,细胞融合抗盐碱耐干旱葡萄,基因工程(gene engineering) 其主要原理就是将DNA在体内或者体外进行重新组合，然后通过载体把新的DNA分子输入到另一种生物的细胞中，来改造这种生物的遗传性，称为分子水平的杂交。 这是在基因水平上对生命体进行操作，其结果可以传递给后代，所以基因

40、工程意义深远，是生物技术的核心。,这一过程包括以下6个步骤： (1)从复杂的生物有机体基因组中，经过酶切消化或PCR扩增等步骤，分离出带有目的基因的DNA片段。 (2)在体外，将带有目的基因的外源DNA片段连接到能够自我复制的并具有选择标记的载体分子上，形成重组DNA分子。 (3)将重组DNA分子转移到适当的受体细胞(亦称寄主细胞)，并与之一起增殖。 (4)从大量的细胞繁殖群体中，筛选出获得了重组DNA分子的受体细胞阳性克隆。 (5)从这些阳性克隆中，提取出已经扩增的目的基因，供进一步分析研究使用。 (6)将目的基因克隆到表达载体上，导入寄主细胞，使之在新的遗传背景下实现功能表达，生产出人类所

41、需要的物质。,基因重组人胰岛素,基因重组人生长激素,基因工程产品干扰素,基因工程产品白细胞介素-2,基因工程产品乙肝疫苗,1999年2月19日，由曾溢滔院士领衔的上海医学遗传研究所培育出了中国第一头携带人血清蛋白基因的转基因牛滔滔。利用此类技术，科学家还从转基因羊奶中提取出了一种治心脏病的药物tPA(组织纤溶酶原激活物)。,1997年2月23日，在英国罗斯林研究所， 科学家维尔穆特(Wilmut)领导的研究小 组宣布，已出生7个月的小羊“多莉”是 克隆羊。,多莉的“身世”,吴杰明小组培育的“克隆猪”,无性繁殖的猕猴,人的克隆,2001年，意大利医生安蒂诺里公开宣布正在酝酿克隆人实验， 以帮助那

42、些不育的夫妇通过克隆技术生下后代， 并宣布世界上第一个克隆人即将问世。,美国科学家扎沃斯曾表示要与安蒂诺里合作， 到公海上克隆人。,克隆人,转基因番茄更容易保存,转基因大豆,转基因玉米,转基因土豆,2、地球人工自然的形成 地球人工自然的形成时，石器得到利用，从铜和天然陨铁开始，开始了各种金属的“纯化”过程，同时地质圈的深度蕴藏物，如矿石、石油或天然气等也越来越多的引到地表。同时各种地表和地上资源得到了很大控制和利用。,旧石器时代,旧石器时代,新石器时代,采矿,选矿,采油平台,炼油厂,3、恒星人工自然的形成 恒星人工自然的形成主要是在地表状态下模拟产生了核裂变和核聚变。另一种方式是在近地空间（包

43、括月球、火星）创造出形成适宜人生存的环境等。,原子弹,氢弹,4、宇宙人工自然的形成 宇宙人工自然的形成是在地球局部产生宇宙人工物，如各种基本粒子，目前还进行“黑洞”、“反物质”等方面探索。,正负离子对撞机,（四）人工自然向社会自然的转化 “社会自然”是技术发明(或工程建造)的人工物与社会性有机地结合起来，将个别的、偶然的、不自觉的人工物，通过产业、产业实践转变成为普遍的、必然的和自觉的人工物即社会的人工自然。“社会自然”具有普遍性、效益性结构性的特点。社会自然随着人类生产力的发展和生产方式的进化而拓展，其主要形态有农业社会自然、工业社会自然、生态社会自然等。 社会自然的形成过程标志对自然界利用

44、的新的深度和广度，社会自然可以分为三种类型,即农业社会自然、工业社会自然和信息社会自然。 1农业社会自然 生物圈的出现和发展，特别是绿色植物的繁茂,形成了农业产业化潜在基础的天然自然。 从采集植物到栽培植物，人类也开始驯养动物。这些标志着形成了农业产业化基础的人工自然的出现。畜牧业和农业的出现，最终导致了农业产业化和农业社会自然的出现。,2工业社会自然 1）蒸汽动力的产业化。人们最初在生产中所使用的动力只有人，随后则有风力、畜力和水力。对蒸汽动力产业而言，这都属于天然自然阶段。 1712年纽可门发明了活塞式的大气压蒸汽机。普遍应用的蒸汽动力机是由瓦特发明的。蒸汽机的出现把工场手工业变成了现代的

45、大工业，从而引起了工业革命，对蒸汽动力产业而言，这都属于社会自然阶段。,2）内燃机的发明汽车的发明汽车产业 3）电的发现发电机的发明电力作为能源电力行业 4）高分子材料的发展高分子材料产业 5 ） 核裂变的发现、核聚变的发现核能发电原子能产业,3.信息社会自然 1）电子管的发明晶体管的发明集成电路的出现微电子产业 2）电子计算机的发展信息的生成和传送信息的共享网络的普及信息产业,信息社会自然是未来社会的雏形，其产生和发展和电子计算机的诞生与产业化密切相关。 这里以电子计算机产业化说明信息社会自然形成。 人类制造计算工具和发展计算技术由来已久。第一个采用电器元件来制造计算机的是法国工程师朱斯，他

46、在1941年制成了世界上第一台程序控制通用机电式计算机。早期计算机存在着体积大、运算速度慢等缺点。对于电子计算机产业化而言，这是人工自然阶段。 20世纪50年代以后，由于晶体管和半导体集成电路的发明，以及软件系统的完善，电子计算机迅速发展到它的第五代，并被广泛应用于社会生活的各个领域，还影响到社会结构的变化。对于电子计算机产业化而言，这是社会自然阶段。,复习参考题： 一、如何理解自然界辩证运动，理解该运动对自然辩证法学料的确立有何重要意义。 二、什么是天然自然？什么是人化自然？天然自然如何从宏观上转化为人化自然？ 三、什么是人工自然？天然自然如何转化为人工自然？ 四、什么是社会自然？人工自然如

47、何从宏观转化务社会自然？,参考书目： 黄顺基：自然辩证法概论，高等教育出版社2004年版。 陈昌曙：技术哲学文集，东北大学出版社，2000年版 陈昌曙：自然辩证法新编，东北大学出版社，2001年版 万长松：产业哲学引论，东北大学出版社。,第二节 自然观的形成和发展,一、素朴自然观与机械自然观 （一）素朴自然观 1素朴自然观的产生 在人化自然方面，在天文学方面，天文学家托勒密创立了影响绵延千年的“地球中心说”。在物理学方面，亚里士多德写下了世界上最早的力学专著物理学。阿基米德以定量的形式提出了杠杆原理和浮力定律，成为静力学和流体力学的先驱，为力学的发展奠定了基础”。 代表中国古代科学技术先进水平

48、的是农学、医学、天文、算术四大学科体系。我国的农学著作非常丰富，约有五六百种之多。中国古代天文观测的连续性、资料保存的完整性在世界上是绝无仅有的。据统计，从春秋至清初我国关于日食的记录约1000次，月食记录约900次，新星和超新星记录60多颗。,在人工自然方面，人类在制造工具，进行生产劳动的过程中，做出了一系列具有重大意义的技术创造，掌握了改造自然的技能，中国古代在技术方面有过极其辉煌的成就，中国首创了造纸、丝织、制瓷、印刷、火药、指南针等技术。 古罗马的技术成就也令人瞩目，如阿基米德也是一位技术专家，他把物理学知识应用于技术研究，发明了螺旋提水器、滑车、起重机、投石炮等。,2素朴自然观的内容

49、 第一，关于万物的本原。 古希腊： 米利都学派的泰勒斯（公元前624年公元前547年）认为“水是万物的本 原”。 阿那克西曼德(约公元前610年至公元前546年)认为世界的“本原”是“无限者”。 毕达哥拉斯（约公元前582年公元前497年）用数来解释一切。 阿那克西米尼认为“气”才是万物的本原。 赫拉克利特（约公元前540年公元前470年）提出“火”是万物的本原。 德谟克利特（约公元前460公元前370年）是原子唯物论的创立者之一。 亚里士多德认为所有事物都有四方面的原因：质料因、形式因、动力因和目的因。,古代中国： 元气说是中国古代有代表性的朴素辨证的自然观，是中国古代自然观中占主流地位的观

50、点，其核心是“万物皆生于气”。 到汉代以后，元气说已经成为比较著名的关于万物起源的理性学说。 元气是我国古代思想家设想的一种普遍存在的物质，它聚则成有形之物，散则为弥漫之气。,第二，关于自然界事物的运动变化及其规律 古希腊: 古希腊自然哲学家对自然界运动变化的原因给出了不同的解释。 泰勒斯把自然界运动变化的原因归结为神与自然因素相互作用的结果； 赫拉克利特不仅承认自然界是发展变化的，而且认为事物内部都存在矛盾，矛盾的统一和斗争就是事物运动的原因。他说：“相反的东西是相成的，不同的音造成最美的和谐，一切都是斗争所产生的。”对于自然，他说：“自然也爱对立，它是用对立来产生和谐，而不是用相同的东西。

51、”把事物运动变化的原因归于事物内在的力量，试图从对立面的统一和斗争中揭示产生事物的根源，这些出色的论述虽然都出自于对自然的直观观察，却包含着大量积极、合理的朴素辩证法的思想，所以赫拉克利特被列宁誉为辩证法的奠基人之一。,恩培多克勒认为，自然界万物运动变化的真正本原仍是“爱”和“斗争”，元素不断进行交替变化，因爱而聚合，因斗争而分离。 阿那克萨戈拉认为，自主的理智是运动变化的原因，它主宰着万物，所有事物的生息或变化都是理智的安排。 柏拉图进一步发展了阿那克萨戈拉的思想，认为自然界运动变化的原因寓于造物主模仿理念创造自然界的过程之中，这是关于宇宙和事物变化根源的最高原则。,古代中国： 随着中国古代

52、科学技术的发展变化，中国古代自然观主要是阴阳说、五行说、八卦说和元气说。 阴阳学说用以说明自然界事物的运动变化及其规律。阴阳学说其核心思想是，宇宙中存在两种基本因素，即“阴”和“阳”；这两种因素之间的相互作用构成了万事万物的结构和相互关系。 阴阳学说具有辩证的思想，也具有很强烈的非理性神秘主义的色彩。五行学说用以说明天地万物的构成和它们之间的运动变化规律。,五行是指金、木、水、火、土五种元素或要素。 在五行学说看来，天地万物都是由木、火、土、金、水这五种元素或要素构成的，这五种元素或要素构成的事物不仅具有相应的性质，划分为相应的类型，而且在这五类事物之间还存在明确的相生相克关系。所谓“相生”是

53、指滋生、化生、促进，对被作用的一方来说，是一种正面的积极作用；所谓“相克”是指克制、抑制，对被作用的一方来说，是一种负面的消极作用。五行之间具体的相生关系是：木生火，火生土，土生金，金生水，水生木；相克关系是：水克火，火克金，金克木，木克土，土克水。天地万物就是在五行的相生相克的矛盾运动中产生、变化和发展的。五行说认为世界具有统一的本原，而且世界的表象具有多元性，对立元素通过过程可以相互贯通。五行说的朴素唯物论和辩证法的特征彰显无遗，对中国唯物主义哲学和中国文化有着深远的影响。,八卦说大约产生于殷周之际，其后得到不断发展。 八卦包括乾、坤、震、巽、坎、离、艮、兑，分别代表天、地、雷、风、水、火

54、、山、泽。 在图形上，它们是由阴阳二爻组成的，这八卦再互相排列就可以产生出六十四卦，每卦有六爻，共384爻，以此来解释几乎所有的自然现象和社会现象。八卦说包含了由于阴阳排列的变化，导致万物变化、发展的思想。,元气说是中国古代有代表性的朴素辨证的自然观，是中国古代自然观中占主流地位的观点，其核心是“万物皆生于气”。 到汉代以后，元气说已经成为比较著名的关于万物起源的理性学说。元气是我国古代思想家设想的一种普遍存在的物质，它聚则成有形之物，散则为弥漫之气。元气说主要认为气是万物的本原；气永远处于运动变化之中，阴阳二气的运动生成万物；气始终充斥于宇宙间，不生不灭；气是物与物相互作用的重要形式，感应作

55、用就是由无形的气而产生的。 元气说不仅是中国古代在自然哲学方面最著名的学说之一，也对科学研究有很强的影响，由此可见，“元气说”在中国古代自然观中占有很重要的地位。,3、朴素自然观的特点 第一，整体直观性。 人们笼统地看待事物，都把自然界当作一个整体，从总体上和宏观方面进行直接观察，又从总体上加以抽象和猜测，提出关于自然事物的思想。 第二，简单性。 中国古代和古希腊人对自然界万物本原的认识都是从最简单的外部现象开始，从宏观上选取一种或几种简单物质作为自然界万物的始基，用简单的原理解释复杂的自然现象。,第三，猜测性。 人们只能靠简单的直观经验，在无法获得充分的科学事实根据的情况下，运用想象和思辨的

56、力量，进行推理和概括。 第四，思辨性。 古代人们在诸多不能直观的事物或过程面前，它们只能求助于人们的思辨，只能借助人脑的推理猜测和想象去说明假其复杂的自然现象。 第五，辩证性。 它们都十分自然地把自然界看成一个种种联系和过程的统一体，并且力图从对立斗争的两种属性或因素中去寻找构成万物及其变化发展的动力。,（二）机械自然观 1.机械唯物主义自然观形成的背景和基础 近代自然科学技术起点低，只有机械力学是一门较为成熟的科学，人们对简单的机械运动形式研究得比较清楚。因而人们往往用力学的尺度去衡量一切，用力学的原理去解释一切自然现象。于是，便出现了用机械运动理论去解释一切自然现象，甚至把人也说成是一架机

57、器的思想。 自然科学技术发展的这一特点和状况，很自然地在人们的世界观中形成了机械的形而上学自然观。,机械唯物主义自然观形成的受到自然科学研究方法的影响。 机械唯物主义的思维方式把自然界的一切事物和过程从总的联系中抽取出来，抛开事物的广泛联系和发展过程，而孤立地、静止地考察事物；不把事物看作运动、发展、变化的，而是看成是永恒不变的、没有联系的东西。这就形成了形而上学观念。,在欧洲，14世纪末15世纪初，资本主义生产关系开始在封建社会内部萌芽，工商业已开始逐步发展，欧洲城市商业经济也随之崛起。近代是资本主义生产方式产生、确立及大发展的时代，也是一个以谋取现实的物质利益为契机的科学实践大发展的时代。

58、 航海时代开始，航海商业的兴旺发达、地理上的大发现、古希腊文明的重新发现及资产阶级掀起的以轰轰烈烈的文艺复兴和宗教改革运动为标志的思想解放运动，都给自然科学和技术科学的发展以强大的刺激和动力。 正是在经济和生产发展的推动下，近代自然科学伴随着文艺复兴和宗教改革的思想解放运动蓬勃兴起。在这场科学革命及大发展过程中，哥白尼、开普勒、伽利略、牛顿等科学家分别做出了独到而有代表性的贡献。,1543年，波兰天文学家哥白尼（14731543）发表了他的不朽著作天体运行论，揭开了近代科学革命的序幕，创立了近代天文学，引发了自然观的革命性变革。 乔尔丹诺布鲁诺是哥白尼学说的最早支持者，他于1584年先后出版了论无限性、宇宙和诸世界等三本著作，系统地论证了日心说理论的真实性。 第谷布拉赫尽其毕生之力进行天文观测，完成了750颗星的观测记录。并将毕其一生研究积累的宝贵资料和完