自然辯證法課件.ppt

1、1,現(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生,2,二、系統(tǒng)自然觀,（一）系統(tǒng)自然觀及其自然科學(xué)基礎(chǔ),（二）自然界的系統(tǒng)存在方式,（三）自然界的演化,3,（一）系統(tǒng)自然觀及其自然科學(xué)基礎(chǔ),1.自然科學(xué)基礎(chǔ),2.系統(tǒng)自然觀的基本內(nèi)容,3.系統(tǒng)自然觀確立的重大意義,4,20世紀(jì)的科學(xué)革命首先發(fā)生于物理學(xué)。相對(duì)論、量子力學(xué)相繼建立。40年代建立“老三論”，50年代建立分子生物學(xué)。70年代后出現(xiàn)自組織理論、分形理論、混沌理論等。,1.自然科學(xué)基礎(chǔ),19世紀(jì)末物理學(xué)上空的“兩朵烏云”：邁克耳遜-莫雷實(shí)驗(yàn)，黑體輻射實(shí)驗(yàn)。,5,20世紀(jì)的科學(xué)革命廣泛而深刻：它發(fā)生在宇觀（相對(duì)論）、宏觀（分形理論、混沌理論等）、微

2、觀（量子力學(xué)、分子生物學(xué)等）三大層次。,6,愛(ài)因斯坦1905年創(chuàng)立相對(duì)論，揭示了同時(shí)性的相對(duì)性，導(dǎo)出了時(shí)間延緩效應(yīng)、質(zhì)增效應(yīng)、質(zhì)能關(guān)系式，揭示了時(shí)間與空間、時(shí)空與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)、質(zhì)能之間的統(tǒng)一性。,1）相對(duì)論,7,愛(ài)因斯坦1916年創(chuàng)立廣義相對(duì)論，提出廣義協(xié)變?cè)?、等效原理，推斷：光線彎曲，時(shí)空與物質(zhì)不可分，時(shí)空結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)分布，揚(yáng)棄了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀，揭示了時(shí)間、空間與物質(zhì)的辯證關(guān)系。,8,1900年普朗克提出量子假說(shuō)，1913年年玻爾建立量子化的原子結(jié)構(gòu)模型，1923年德布羅意提出物質(zhì)波概念，1925年海森堡建立矩陣力學(xué)，1926年薛定諤建立波動(dòng)力學(xué)，之后玻恩對(duì)量子力學(xué)和波函數(shù)作統(tǒng)計(jì)詮釋

3、。,2）量子力學(xué),9,量子力學(xué)揭示了嶄新的、不同于宏觀客體規(guī)律的微觀客體規(guī)律，闡明了連續(xù)性與間斷性、波動(dòng)性與粒子性的對(duì)立統(tǒng)一，突現(xiàn)了量子（微觀）世界的概率隨機(jī)性，根本改變了精確確定的連續(xù)軌跡的經(jīng)典概念，經(jīng)典理論中的嚴(yán)格決定論被僅作為一種近似的和統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)的概念的因果律所取代。,10,玻爾在1935年提出來(lái)的“量子關(guān)聯(lián)”也已被證明具有實(shí)在性。這種關(guān)聯(lián)性是普遍存在的。,11,量子力學(xué)的建立，使自然科學(xué)進(jìn)展到了人類日常經(jīng)驗(yàn)以外的微觀世界，反映了人與自然相互作用的特征，表明人并不是在自然之外的獨(dú)立存在者和觀察者，而是作為自然的一部分參與自然現(xiàn)象的；表明人只有在同自然的相互作用中才能認(rèn)識(shí)自然。（測(cè)不準(zhǔn)原理

4、）,12,20世紀(jì)的生物學(xué)家致力于探索物種進(jìn)化和遺傳的機(jī)制，由于高分子化學(xué)的發(fā)展及其向生物學(xué)的滲透，以及X射線衍射和電子顯微鏡的發(fā)明與應(yīng)用，科學(xué)家們開(kāi)始在分子水平上研究生命物質(zhì)及其功能，并建立了分子生物學(xué)。,3）分子生物學(xué),13,1953年，沃森（1928）等科學(xué)家在分析X射線衍線資料的基礎(chǔ)上，建立了DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)模型。標(biāo)志著分子生物學(xué)的誕生。將生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)水平推進(jìn)到了大分子層次，并在生物大分子層次上闡明了自然界結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的高度一致性。,它表明，所有生物（包括非細(xì)胞生物病毒）都有著共同的遺傳物質(zhì)核酸，而核酸也有共同的核苷酸鏈的分子結(jié)構(gòu)和基本相同的遺傳機(jī)制。,在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的DN

5、A重組技術(shù)、克隆技術(shù)，表明現(xiàn)代生命科學(xué)已經(jīng)發(fā)展到足以改造人類自身、改變?nèi)说淖匀槐拘缘某潭?。人參與、影響自然進(jìn)程的力量更強(qiáng)了。,14,20世紀(jì)初，一些生物學(xué)家就提出不能把生物體看作是由器官、細(xì)胞構(gòu)成的集合。,4）系統(tǒng)科學(xué)、非線性科學(xué)和復(fù)雜性研究,從30年代起貝塔朗菲（19011971）提出，生物學(xué)的主要任務(wù)是發(fā)現(xiàn)生物系統(tǒng)一切層次上的組織原理，認(rèn)為整體在性質(zhì)上不同于它的各個(gè)部分的加和，在創(chuàng)立的系統(tǒng)論中，提出了“整體不可分性”的“機(jī)體論”和“整體論”原則，使科學(xué)從研究孤立的部分轉(zhuǎn)向研究系統(tǒng)及其規(guī)律。,15,1948年，控制論、信息論產(chǎn)生。,系統(tǒng)科學(xué)以系統(tǒng)觀點(diǎn)看待自然界，揭示了自然界物質(zhì)系統(tǒng)的整體性、

6、層次性、動(dòng)態(tài)性和開(kāi)放性。,20世紀(jì)60年代以來(lái)，一批物理學(xué)家對(duì)非線性、復(fù)雜性問(wèn)題進(jìn)行了更廣泛深入的研究。,法國(guó)數(shù)學(xué)家托姆于1972年建立了描述和預(yù)測(cè)系統(tǒng)演化在臨界點(diǎn)突變行為的數(shù)學(xué)框架“突變論”。,16,普利高津（1917）提出了以耗散結(jié)構(gòu)為核心的系統(tǒng)自組織理論。,哈肯（1927）研究了多組分大系統(tǒng)怎樣由無(wú)序態(tài)，經(jīng)過(guò)其中的子系統(tǒng)的合作運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚪Y(jié)構(gòu)，建立了協(xié)同學(xué)（1969）。,美國(guó)的洛侖茲（及費(fèi)根鮑姆等）研究了“對(duì)初始條件有敏感依賴性”的非線性系統(tǒng)，開(kāi)創(chuàng)了混沌學(xué)，揭示了隱藏在混亂現(xiàn)象深處的驚人秩序以及自然萬(wàn)物生長(zhǎng)演化的普適規(guī)律，揭示了確定性系統(tǒng)的內(nèi)在隨機(jī)性，體現(xiàn)了隨機(jī)性存在于確定性之中、確

7、定性自己規(guī)定為不確定性。,17,混沌理論突破了牛頓和拉普拉斯的關(guān)于過(guò)程確定性的觀點(diǎn)（從根本上消除了拉普拉斯決定論的可預(yù)測(cè)性的觀念），有人認(rèn)為是繼相對(duì)論和量子力學(xué)后物理學(xué)的第三大成就。,艾根提出的超循環(huán)論，揭示了生物大分子形成的自組織形式，架設(shè)了從無(wú)生命向生命過(guò)渡的橋梁。,18,2.系統(tǒng)自然觀的基本內(nèi)容,1）自然界不僅存在著，而且演化著,2）自然系統(tǒng)是確定性和隨機(jī)性的統(tǒng)一,3）自然系統(tǒng)是簡(jiǎn)單性和復(fù)雜性的統(tǒng)一,4）自然系統(tǒng)是線性與非線性的統(tǒng)一,19,自組織理論等屬于“演化科學(xué)”（描述不可逆性和復(fù)雜性，使時(shí)間從一個(gè)外部參量轉(zhuǎn)變?yōu)樽匀谎莼膬?nèi)在尺度）。,傳統(tǒng)的自然科學(xué)都是“存在科學(xué)”（所描述的都是可逆

8、過(guò)程，表現(xiàn)為時(shí)間反演是對(duì)稱的）。,1）自然界不僅存在著，而且演化著,對(duì)自然的認(rèn)識(shí)從存在深入到演化，試圖在存在與演化之間架起一座橋梁。,20,2）自然系統(tǒng)是確定性和隨機(jī)性的統(tǒng)一,非線性系統(tǒng)會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)性，并且這是普遍現(xiàn)象。,21,傳統(tǒng)科學(xué)研究的對(duì)象是簡(jiǎn)單的：線性的、平衡態(tài)的、規(guī)則的、有序的、確定的、可逆的。,3）自然系統(tǒng)是簡(jiǎn)單性和復(fù)雜性的統(tǒng)一,但自然系統(tǒng)實(shí)際上是復(fù)雜的：非線性的、非平衡態(tài)的、不規(guī)則的、無(wú)序的、不確定的、不可逆的。復(fù)雜系統(tǒng)的各要素之間存在著非常復(fù)雜的反饋、自催化、自組織作用。 復(fù)雜性也是普遍存在的。,22,傳統(tǒng)科學(xué)研究的都是線性系統(tǒng)； 但線性系統(tǒng)只是現(xiàn)實(shí)自然系統(tǒng)的近似

9、，現(xiàn)實(shí)自然系統(tǒng)是非線性的。非線性是普遍的，線性才是特例。 自然界是線性與非線性的辯證統(tǒng)一。,4）自然系統(tǒng)是線性與非線性的統(tǒng)一,23,3.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）提供了系統(tǒng)思維方式,系統(tǒng)分析方法與還原分析方法是不同的。,24,揭示了自然界的系統(tǒng)性、整體性和層次性。,揭示了自然界物質(zhì)系統(tǒng)的開(kāi)放性、動(dòng)態(tài)性和自組織性。,1）豐富和發(fā)展了辯證唯物主義自然觀,揭示了時(shí)間的不可逆性，以系統(tǒng)、要素、功能、層次、有序、無(wú)序、整體等概念對(duì)物質(zhì)存在的空間形式、物質(zhì)的廣延性作了定性和定量的描述，闡明了時(shí)空與物質(zhì)的相互聯(lián)系，豐富、深化了辯證唯物主義的時(shí)空觀。,揭示了自然界再循環(huán)發(fā)展中有序與無(wú)序、進(jìn)化與退化的辯證統(tǒng)一。,25,把對(duì)象作為系統(tǒng)考察，從整體、部分和環(huán)境相互作用解釋對(duì)象的整體性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。,認(rèn)為系統(tǒng)具有非加和的性質(zhì)及系統(tǒng)性質(zhì)。認(rèn)識(shí)系統(tǒng)的目的就在于把握這種系統(tǒng)性質(zhì)。,2）提供了系統(tǒng)思維方式,把系統(tǒng)看作動(dòng)態(tài)的開(kāi)放系統(tǒng)。,側(cè)重于從無(wú)序、不穩(wěn)定性、多樣性、不平衡性、非線性等方面研究對(duì)象。,26,還原分析方法有兩