第二講系統(tǒng)統(tǒng)自然觀

第二講系統(tǒng)統(tǒng)自然觀第一頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日第二講

系統(tǒng)自然觀一、系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生

1、系統(tǒng)科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展

2、系統(tǒng)自然觀的基本內(nèi)涵和思想

二、自然系統(tǒng)的存在方式三、自然系統(tǒng)的演化方式

四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義

第二頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日一、系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生1、系統(tǒng)科學(xué)（復(fù)雜科學(xué)）的產(chǎn)生與發(fā)展（1）系統(tǒng)科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展16世紀(jì)文藝復(fù)興之后的近代歐洲科學(xué)革命，是建立在經(jīng)典力學(xué)和機(jī)械唯物主義自然觀基礎(chǔ)上的科學(xué)體系。其主要特征：還原論、可逆性、簡(jiǎn)單性、線性有序性、因果決定論、絕對(duì)客觀性等等。認(rèn)為復(fù)雜性是現(xiàn)實(shí)的表面現(xiàn)象，追求結(jié)果的簡(jiǎn)單性和統(tǒng)一性則構(gòu)成了它的本質(zhì)特征。系統(tǒng)科學(xué)是以系統(tǒng)為研究對(duì)象的一類新型的科學(xué)群。是20世紀(jì)中葉以來(lái)發(fā)展最快的一大類綜合性科學(xué)。

它包括系統(tǒng)論、信息論、控制論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論以及運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程、信息傳播技術(shù)、控制管理技術(shù)等等許多學(xué)科在內(nèi)。第三頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展主要包括以下三個(gè)階段：

第一階段：研究存在：20世紀(jì)40—60年代，系統(tǒng)論、信息論、控制論可以看作系統(tǒng)科學(xué)的理論奠基。

1948年，加拿大籍奧地利人，貝塔朗菲創(chuàng)立“系統(tǒng)論”：是研究系統(tǒng)的一般模式、結(jié)構(gòu)和規(guī)律的學(xué)問(wèn)，它研究各種系統(tǒng)的共同特征，用數(shù)學(xué)方法定量地描述其功能，尋求并確立適用于一切系統(tǒng)的原理、原則和數(shù)學(xué)模型，是具有邏輯和數(shù)學(xué)性質(zhì)的一門科學(xué)。1948年，美國(guó)，申農(nóng)“信息論”:是運(yùn)用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法研究信息、信息熵、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、密碼學(xué)、數(shù)據(jù)壓縮等問(wèn)題的應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科。1948年，美國(guó)，維納創(chuàng)立“控制論”:

是研究各類系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制規(guī)律的科學(xué)。它是自動(dòng)控制、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)理邏輯、神經(jīng)生理學(xué)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)、行為科學(xué)等多種科學(xué)技術(shù)相互滲透形成的一門橫斷性學(xué)科第四頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日第二階段：研究演化：60—80年代，以耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、超循環(huán)和突變論為代表的自組織理論先后興起。

自組織理論第一次將生命性、演化、歷史和選擇等概念引入科學(xué)，從而在更根本的意義上架設(shè)了生命與非生命之間、物理學(xué)與生物學(xué)之間、科學(xué)與人文之間的橋梁；1969年，普里高津“耗散結(jié)構(gòu)理論”；它探索遠(yuǎn)離平衡態(tài)系統(tǒng)的非線性相互作用的自組織特性。1977年，德國(guó)，哈肯“協(xié)同學(xué)”；它研究系統(tǒng)從一種組態(tài)向另一種組態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中各組成部分協(xié)同行為的規(guī)律。70年代開始，德國(guó)生物物理化學(xué)家曼弗雷德?艾根提出超循環(huán)理論，解釋生命起源問(wèn)題，即生命如何從物理和化學(xué)的層次突現(xiàn)出來(lái)的問(wèn)題。超循環(huán)論認(rèn)為，在化學(xué)進(jìn)化之后，存在一個(gè)生物大分子的自組織進(jìn)化。在這個(gè)進(jìn)化過(guò)程中，原始的蛋白質(zhì)和核酸之間的相互作用形成了某種超循環(huán)組織，這種超循環(huán)組織能夠穩(wěn)定地、協(xié)同整合地朝著自我優(yōu)化的方向進(jìn)化。艾根認(rèn)為，這個(gè)超循環(huán)的自組織進(jìn)化階段，是理解自然界由化學(xué)進(jìn)化過(guò)渡到生物學(xué)進(jìn)化的關(guān)鍵。60年代末法國(guó)數(shù)學(xué)家R.托姆為了解釋胚胎學(xué)中的成胚過(guò)程而提出突變論

:它研究跳躍式轉(zhuǎn)變

、不連續(xù)過(guò)程和突發(fā)的質(zhì)變，它的基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性反映同種物體在形態(tài)上千差萬(wàn)別中的相似性。突變論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是奇點(diǎn)理論和分岔理論。第五頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日第三階段：80—90年代，混沌、分形、孤立子理論及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展起來(lái)，形成了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的第三個(gè)階段。

20世紀(jì)60年代，洛侖茲、梅、費(fèi)根鮑姆“混沌理論”；是系統(tǒng)從有序突然變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)的一種演化理論，是對(duì)確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的內(nèi)在“隨機(jī)過(guò)程”形成的途徑、機(jī)制的研討?；煦缋碚撜J(rèn)為在混沌系統(tǒng)中，初始條件十分微小的變化，經(jīng)過(guò)不斷放大，對(duì)其未來(lái)狀態(tài)會(huì)造成極大的影響。

“蝴蝶效應(yīng)”：一只蝴蝶在巴西輕拍翅膀，會(huì)使更多蝴蝶跟著一起輕拍翅膀。最后將有數(shù)千只的蝴蝶都跟著那只蝴蝶一同振翅，其所產(chǎn)生的巨風(fēng)可以導(dǎo)致一個(gè)月后在美國(guó)德州發(fā)生一場(chǎng)龍卷風(fēng)。

“釘子效應(yīng)”：

丟失一個(gè)釘子，壞了一只蹄鐵；壞了一只蹄鐵，折了一匹戰(zhàn)馬；折了一匹戰(zhàn)馬，傷了一位騎士；傷了一位騎士，輸了一場(chǎng)戰(zhàn)斗；輸了一場(chǎng)戰(zhàn)斗，亡了一個(gè)帝國(guó)。

第六頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日(2)系統(tǒng)及其特點(diǎn)

系統(tǒng)是由若干相互聯(lián)系、相互作用的要素組成的具有特定結(jié)構(gòu)與功能的有機(jī)整體，系統(tǒng)的特點(diǎn)是：第一,系統(tǒng)是由若干要素組成的；第二,各要素之間、要素與系統(tǒng)整體之間的相互聯(lián)系、相互作用，形成了特定的結(jié)構(gòu)；第三,要素彼此之間聯(lián)系成為一個(gè)統(tǒng)一的有機(jī)整體;第四,系統(tǒng)作為一個(gè)整體對(duì)環(huán)境表現(xiàn)出特定的功能.

1、系統(tǒng)科學(xué)（復(fù)雜科學(xué)）的產(chǎn)生與發(fā)展第七頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日2、系統(tǒng)自然觀的基本內(nèi)涵和思想

(1)自然界是以系統(tǒng)形式存在的；(2)自然系統(tǒng)不僅（靜態(tài)）存在著，而且（動(dòng)態(tài)）演化著；(3)自然界演化具有自組織、自我運(yùn)動(dòng)、自我創(chuàng)造的特點(diǎn)；(4)自然系統(tǒng)不僅是確定的，而且有不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)性；(5)自然系統(tǒng)不僅是簡(jiǎn)單的、線性的，而且是復(fù)雜的、非線性的。第八頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日第二講

系統(tǒng)自然觀一、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生二、自然系統(tǒng)的存在方式

1、系統(tǒng)是自然界的普遍存在形式

2、自然系統(tǒng)的基本特點(diǎn)

3、自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能三、自然系統(tǒng)的演化方式

四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義

第九頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日二、自然系統(tǒng)的存在方式1、系統(tǒng)是自然界的普遍存在形式自然界大系統(tǒng)總星系系統(tǒng)超星系團(tuán)星系團(tuán)銀河系太陽(yáng)系地球生態(tài)系統(tǒng)群體個(gè)體器官……自然界是無(wú)窮嵌套的系統(tǒng)，形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第十頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日太陽(yáng)水星金星地球火星木星土星天王星海王星冥王星第十一頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日

農(nóng)業(yè)系統(tǒng)生產(chǎn)子系統(tǒng)管理、服務(wù)子系統(tǒng)科學(xué)、教育子系統(tǒng)第十二頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)產(chǎn)前子系統(tǒng)產(chǎn)后子系統(tǒng)產(chǎn)中子系統(tǒng)第十三頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日

農(nóng)業(yè)產(chǎn)中系統(tǒng)種植業(yè)

林木業(yè)低等生物業(yè)畜牧業(yè)水產(chǎn)業(yè)第十四頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日二、自然系統(tǒng)的存在方式2、自然系統(tǒng)的基本特點(diǎn)自然物質(zhì)系統(tǒng)能量要素信息要素物質(zhì)要素

（1）開放性：等結(jié)果性，不同的初始條件可能達(dá)到相同的最終狀態(tài)。外部特征：交換；內(nèi)部特征：新陳代謝（2）動(dòng)態(tài)性：運(yùn)動(dòng)、發(fā)展、變化；進(jìn)化與退化（3）整體性：整體大于部分之和（4）層次性：縱向?qū)哟?、平行并列層次第十五?yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日二、自然系統(tǒng)的存在方式3、自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)功能

（1）自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：要素之間聯(lián)系和作用的組織形式、秩序。主要作用：引力相互作用（天體）；電磁相互作用；（分子）

弱相互作用（原子內(nèi)部）；強(qiáng)相互作用（原子內(nèi)部）主要結(jié)構(gòu)類型：同時(shí)態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)；

歷時(shí)態(tài)的運(yùn)動(dòng)演化的時(shí)間結(jié)構(gòu)。（2）自然系統(tǒng)的功能：與外部環(huán)境相互作用中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)、能力和功效。體現(xiàn)了系統(tǒng)與外部物質(zhì)、能量、信息的輸入與輸出關(guān)系。第十六頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日第二講

系統(tǒng)自然觀一、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生二、自然系統(tǒng)的存在方式

1、系統(tǒng)是自然界的普遍存在形式

2、自然系統(tǒng)的基本特點(diǎn)

3、自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能三、自然系統(tǒng)的演化方式

四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義

第十七頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日第二講

系統(tǒng)自然觀一、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生二、自然系統(tǒng)的存在方式三、自然系統(tǒng)的演化方式1、自然系統(tǒng)的演化與進(jìn)化2、自然演化的自組織機(jī)制3、自然系統(tǒng)演化的基本方式：分叉、突現(xiàn)和內(nèi)在隨機(jī)性四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義

第十八頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日三、自然系統(tǒng)的演化方式1、自然系統(tǒng)的演化與進(jìn)化自然系統(tǒng)1自然系統(tǒng)2演化進(jìn)化：上升的、從無(wú)序到有序、從低序到高序的不可逆過(guò)程或復(fù)雜性和多樣性的增長(zhǎng)。宇宙、地球、生命、人類退化：下降的、從有序到無(wú)序、從高序到低序的過(guò)程

時(shí)間之矢——不可逆性有序化不對(duì)稱性（對(duì)稱性破缺）第十九頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日宇宙演化——生命進(jìn)化——社會(huì)發(fā)展的不可逆性——時(shí)間之矢第二十頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日三、自然系統(tǒng)的演化方式2、自然演化的自組織機(jī)制p32

自然系統(tǒng)1自然系統(tǒng)2演化(1)必要條件:開放性(2)外部原因:遠(yuǎn)離平衡態(tài)（環(huán)境影響）(3)內(nèi)在根據(jù):非線性相互作用（相干作用）(4)內(nèi)部機(jī)制:正負(fù)反饋(5)直接誘因：內(nèi)部漲落—在系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的情況下,內(nèi)部因素微小的漲落會(huì)導(dǎo)致新系統(tǒng)的產(chǎn)生，即“生序原理”。

自組織是開放性的自然界物質(zhì)系統(tǒng)自發(fā)地或自主地有序化、組織化和系統(tǒng)化的過(guò)程。其機(jī)制在五方面：p34-36第二十一頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日三、自然系統(tǒng)的演化方式3、自然系統(tǒng)演化的基本方式：(1)分叉自然系統(tǒng)進(jìn)化中的不斷分化，產(chǎn)生多種可能性和分支的演化形式自然系統(tǒng)1自然系統(tǒng)2（1）演化自然系統(tǒng)2（2）……穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定分叉第二十二頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日進(jìn)化樹的分叉第二十三頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日三、自然系統(tǒng)的演化方式3、自然系統(tǒng)演化的基本方式：(2)突現(xiàn)自然系統(tǒng)中新形態(tài)、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)作為整體的突然出現(xiàn)。

自然系統(tǒng)1

自然系統(tǒng)2

漸變演化自然系統(tǒng)1突變演化

突發(fā)性間斷性不可預(yù)測(cè)性新情況新物種第二十四頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日三、自然系統(tǒng)的演化方式3、自然系統(tǒng)演化的基本方式：(3)內(nèi)在隨機(jī)性p60對(duì)于確定性的非線性系統(tǒng)，即使沒(méi)有外部的隨機(jī)作用，系統(tǒng)內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生內(nèi)在隨機(jī)性，如量子力學(xué)。自然系統(tǒng)1

自然系統(tǒng)2

線性演化自然系統(tǒng)1非線性演化

相互作用的量之間沒(méi)有比例不確定性偶然性相互作用的量之間有比例確定性必然性第二十五頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日第二講

系統(tǒng)自然觀一、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生二、自然系統(tǒng)的存在方式三、自然系統(tǒng)的演化方式1、自然系統(tǒng)的演化與進(jìn)化2、自然演化的自組織機(jī)制3、自然系統(tǒng)演化的基本方式：分叉、突現(xiàn)和內(nèi)在隨機(jī)性四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義

第二十六頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日第二講

系統(tǒng)自然觀一、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生二、自然系統(tǒng)的存在方式三、自然系統(tǒng)的演化方式四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義

1、豐富和發(fā)展了辯證唯物主義自然觀

2、系統(tǒng)自然觀提供了系統(tǒng)思維方式第二十七頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義

(1)揭示了自然界的系統(tǒng)性、整體性和層次性，豐富和深化了辯證唯物主義的物質(zhì)觀。(2)揭示了自然界物質(zhì)系統(tǒng)的開放性、動(dòng)態(tài)性和自組織性，極大地豐富和深化了辯證唯物主義的運(yùn)動(dòng)觀。(3)揭示了時(shí)間的不可逆性，豐富和深化了辯證唯物主義的時(shí)空觀。(4)揭示了自然界在循環(huán)發(fā)展中有序與無(wú)序、進(jìn)化與退化的辯證統(tǒng)一，論證了辯證唯物主義自然觀關(guān)于運(yùn)動(dòng)、發(fā)展的大循環(huán)思想。1、豐富和發(fā)展了辯證唯物主義自然觀。第二十八頁(yè)，共三十頁(yè)，2022年，8月28日(1)系統(tǒng)思維方式，即把對(duì)象當(dāng)作一個(gè)系統(tǒng)的整體加以思考，根據(jù)系統(tǒng)的性質(zhì)、關(guān)系、結(jié)構(gòu)，把對(duì)象的各個(gè)組成要素有機(jī)地組織起來(lái)，構(gòu)成模型，研究系統(tǒng)的功能和行為，它是具有整體性、綜合性、定量化和精確化特征的思維方式。(2)系統(tǒng)思維方式認(rèn)識(shí)研究對(duì)象的基本思路：第一，把對(duì)象作為要素以一定的聯(lián)系組成的結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一整體(系統(tǒng))來(lái)考察，從整體、部分、環(huán)境的相互聯(lián)系、相互制約、相互依賴的關(guān)系中，揭示對(duì)象的整體性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

第二，整體具有不同于各要素功能簡(jiǎn)單相加的新功能。第三，把所觀察的系統(tǒng)都看作動(dòng)態(tài)的開放系統(tǒng)，任何系統(tǒng)都處于一定環(huán)境之中，它與外界環(huán)境有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。第四，系統(tǒng)思維方式對(duì)某一具體系統(tǒng)的研究側(cè)重于無(wú)序、