第二講系統(tǒng)自然觀

1、1,辯證唯物主義自然觀的發(fā)展 系統(tǒng)自然觀,2,系統(tǒng)自然觀的基本思想 自然界的系統(tǒng)存在圖景 自然界的演化圖景,3,系統(tǒng)自然觀產(chǎn)生的現(xiàn)代自然科學(xué)前提（現(xiàn)代科技對辯證唯物主義自然觀的豐富與發(fā)展）,世紀(jì)之交的物理學(xué)革命 相對論 量子力學(xué) 分子生物學(xué) 系統(tǒng)論 非線性自組織理論 混沌理論,4,一、物理學(xué)新發(fā)現(xiàn)和物理學(xué)革命,1、世紀(jì)之交物理學(xué)三大發(fā)現(xiàn) X射線：1895，（德）倫琴 放射性：1896，（法）A H 貝克勒爾 電 子：1897，（英）J J 湯姆遜 2、物理學(xué)上空的“兩朵烏云” “以太漂移”的否定結(jié)果：1887，M-M 黑體輻射和“紫外災(zāi)難”：1900，瑞利 3、物理學(xué)革命相對論、量子力學(xué)誕生,

2、5,（1）相對論,愛因斯坦（Albert Einstein,18791955） 1905年創(chuàng)立狹義相對論 兩個基本原理：愛因斯坦相對性原理 光速不變原理 洛侖茲變換方程組 時空觀的變革：尺縮效應(yīng)；鐘慢效應(yīng)； 質(zhì)增效應(yīng)；質(zhì)能關(guān)系式。,6,兩個基本原理,1、愛因斯坦相對性原理：物理體系的狀態(tài)據(jù)以變化的定律，同描述這些狀態(tài)變化時所參照的坐標(biāo)系究竟是兩個在互相勻速運(yùn)動著的坐標(biāo)系中的哪一個并無關(guān)系。 2、光速不變原理：任何光線在“靜止的”坐標(biāo)系中都是以確定的速度C運(yùn)動著，不管這道光線是由靜止的還是由運(yùn)動的物體發(fā)射出來的。,7,洛侖茲變換方程組,y= y,z= z,8,時空觀的變革,尺縮效應(yīng),鐘慢效應(yīng),質(zhì)

3、增效應(yīng),質(zhì)能關(guān)系式,E = mc2,9,相對論,1916年，愛因斯坦建立廣義相對論 驗(yàn)證：水星軌道近日點(diǎn)的反常進(jìn)動 光在引力場中傳播時發(fā)生頻移 光線在引力場中發(fā)生偏轉(zhuǎn) （物理學(xué)史簡編P702） 相對論否定了牛頓的絕對時空觀，揭示了空間與時間、空間時間與物質(zhì)及其運(yùn)動、質(zhì)量與能量之間存在的辯證關(guān)系。,10,（2）量子力學(xué),普朗克（Maz K.E.L.Planck,18581947） 1900年12月4日，關(guān)于正常光譜的能量分布定律的理論，提出能量子基本假設(shè)量子力學(xué)誕生。 量子力學(xué)標(biāo)志了對微觀世界認(rèn)識的深入，揭示了連續(xù)性與間斷性、波動性與粒子性的辯證統(tǒng)一，凸現(xiàn)了量子現(xiàn)象的整體性，打破了機(jī)械決定論的觀

4、念。,11,二、分子生物學(xué),分子生物學(xué)由細(xì)胞水平深入到分子水平，在生 物大分子層次上揭示了生物界基本結(jié)構(gòu)和生命活動 的高度一致性。 （1）生命遺傳規(guī)律的探索 （2）分子生物學(xué)的建立（1953，DNA） （3）基因工程的發(fā)展 轉(zhuǎn)基因動物 轉(zhuǎn)基因植物 克隆技術(shù) 干細(xì)胞研究,12,三、系統(tǒng)論,系統(tǒng)論以“系統(tǒng)”的觀點(diǎn)自然界?提出了系統(tǒng)與要素、結(jié)構(gòu)與功能等新的范疇，揭示了自然界物質(zhì)系統(tǒng)的整體性、層次性、動態(tài)性和開放性。,這句話是什么意思?,13,四、非線性自組織理論,耗散結(jié)構(gòu)理論 協(xié)同學(xué) 突變論 超循環(huán)理論,無序 有序,14,五、混沌理論,混沌理論 ： 混沌理論提供了一種關(guān)于系統(tǒng)演化的分叉與混沌方式，他

5、把簡單性與復(fù)雜性、有序性與無序性、確定性與隨機(jī)性、必然性與偶然性等統(tǒng)一在更為深廣的自然圖景之中。,有序 無序,15,現(xiàn)代自然科學(xué)，特別是系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，一方面揭示了系統(tǒng)是物質(zhì)存在的基本形式，另一方面也為揭示自然界運(yùn)動變化的原因問題提供了科學(xué)的方法，揭示出自然界物質(zhì)的相互作用是復(fù)雜的、立體的因果網(wǎng)絡(luò)，是系統(tǒng)的、整體的因果聯(lián)系。,16,現(xiàn)代自然科學(xué)，特別是系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展，還深刻地觸及了自然界運(yùn)動和演化的方向問題。 恩格斯指出：“自然界不是循著一個永遠(yuǎn)一樣的不斷重復(fù)的圓圈運(yùn)動，而是經(jīng)歷著實(shí)在的歷史。 ” 自然界運(yùn)動演化方向性的揭示，是辯證唯物自然觀新發(fā)展的又一重要內(nèi)容。 自然觀的產(chǎn)生和一定時代的科學(xué)

6、發(fā)展水平相適應(yīng)。隨著自然科學(xué)的發(fā)展，辯證唯物主義自然觀在不斷地接受著檢驗(yàn)并不斷得到發(fā)展。,17,系統(tǒng)自然觀,自然界 存在的是什么？ 如何存在，怎樣看待這種存在？ 對第一個問題的回答：自然界的物質(zhì)形態(tài) 對第二個問題的回答： 自然界物質(zhì)的系統(tǒng)性 自然物質(zhì)系統(tǒng)的層次性 自然物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可變性 自然界演化的基本特征與規(guī)律,18,自然界物質(zhì)的系統(tǒng)性 自然物質(zhì)系統(tǒng)的層次性 自然物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可變性 自然界演化的基本特征與規(guī)律,19,自然界的物質(zhì)性,自然界 自然界的物質(zhì)性 自然界物質(zhì)形態(tài)的多樣性與統(tǒng)一性,此基本原理哲學(xué)都講過,千萬少講,20,1、自然界,（1）廣義的自然界 狹義的自然界 （2）天然

7、自然與人工自然k 人工自然（三個層次：人工控制的自然、 人工培育的自然、人造自然物） 天然自然（兩個層次：人類尚未認(rèn)識到的那部分自然、人類觀測所及但尚未受到人類實(shí)踐手段影響的那部分自然界）,21,2、自然界的物質(zhì)性k,（1）歷史上對物質(zhì)概念的不同理解 （2）列寧的物質(zhì)定義 （3）在理解列寧物質(zhì)定義時應(yīng)注意以下幾個方面 根本特性客觀實(shí)在性 物質(zhì)可知 克服形而上學(xué)的局限性 認(rèn)識自然的邏輯起點(diǎn),22,列寧的物質(zhì)定義k,“物質(zhì)是標(biāo)志客觀存在的哲學(xué)范疇，這種客觀存在是人通過感覺感知的，他不依賴于我們的感覺而存在，為我們的感覺所復(fù)寫、攝影、反映?！?“物質(zhì)是不依賴于人的意識并且為人的意識所反映的客觀存在。

8、”,23,3、自然界物質(zhì)形態(tài)的多樣性與統(tǒng)一性,（1）自然界物質(zhì)形態(tài)的多樣性 （可以通過各種分類方法進(jìn)行考察） 實(shí)物與場 非生命世界與生命世界 非生命世界系列 生命世界系列 根據(jù)物質(zhì)聚集狀態(tài)劃分,24,（2）自然界物質(zhì)形態(tài)的統(tǒng)一性 （“世界的物質(zhì)統(tǒng)一性”） （“自然界物質(zhì)形態(tài)的統(tǒng)一性”各種特殊的物質(zhì)形態(tài)之間有密切的相互聯(lián)系和其他方面的共同點(diǎn)） 宇宙物質(zhì)化學(xué)上的同一性 場與實(shí)物 能量守恒與轉(zhuǎn)化原理；“質(zhì)量虧損”,25,自然界物質(zhì)的系統(tǒng)性,（系統(tǒng)是自然界物質(zhì)的普遍存在方式和物質(zhì)之間普遍聯(lián)系的基本方式） 物質(zhì)系統(tǒng) 物質(zhì)系統(tǒng)的基本特征 物質(zhì)系統(tǒng)的類型,從該片講起,26,1、物質(zhì)系統(tǒng),物質(zhì)系統(tǒng)：以系統(tǒng)方式

9、存在著的物質(zhì)世界。 系統(tǒng)性、整體性的思想歷史悠久古代、近代、恩格斯、現(xiàn)代。 L.貝塔朗菲：系統(tǒng)是“處于一定的相互關(guān)系中并與環(huán)境發(fā)生關(guān)系的各組成部分（要素）的總體（集）?！?錢學(xué)森對系統(tǒng)的看法。 掌握系統(tǒng)概念的關(guān)鍵：理解系統(tǒng)的基本特征。,27,2、物質(zhì)系統(tǒng)的基本特征 （整體性、相互作用）,（1）整體性（自然物質(zhì)系統(tǒng)是具有不可還原的性質(zhì)的整體） 整體與部分的構(gòu)成關(guān)系：,加和性 非加和性,28,（2）相互作用,要素（部分）與要素（部分）之間的相互作用結(jié)構(gòu) （空間結(jié)構(gòu)、時間結(jié)構(gòu)、時空結(jié)構(gòu)） 系統(tǒng)作為整體與外部環(huán)境作用功能 系統(tǒng)作為整體與內(nèi)部作用內(nèi)部功能 環(huán)境：與系統(tǒng)或系統(tǒng)的組成部分發(fā)生相互作用而又不屬

10、于這個系統(tǒng)的所有事物的總和。,29,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一。 要素、結(jié)構(gòu)、功能與環(huán)境完備地規(guī)定一個系統(tǒng)所必須的。 注意： 1）只有那些有物質(zhì)、能量、信息交換且造成新屬性突現(xiàn)的聯(lián)系，才能構(gòu)成系統(tǒng)。 2）系統(tǒng)概念的要義并不是一般地強(qiáng)調(diào)聯(lián)系，而是強(qiáng)調(diào)那種具有新質(zhì)突現(xiàn)的聯(lián)系。,30,3、自然物質(zhì)系統(tǒng)的類型,分類考察自然界的有效方法 （對系統(tǒng)可從不同角度進(jìn)行分類） 從系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行的實(shí)際過程分； 從系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系分； 從系統(tǒng)所處的狀態(tài)分； 從人對系統(tǒng)的認(rèn)識程度分； 從人與物質(zhì)系統(tǒng)的關(guān)系分,31,自然物質(zhì)系統(tǒng)的層次性,物質(zhì)系統(tǒng)的層次 物質(zhì)系統(tǒng)層次之間的辨證關(guān)系 層次結(jié)構(gòu)的因果鏈,32,一、物質(zhì)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),

11、層次結(jié)構(gòu)：若干由要素經(jīng)相干性關(guān)系構(gòu)成的系統(tǒng)，再通過新的相干性關(guān)系構(gòu)成新系統(tǒng)的逐級構(gòu)成的結(jié)構(gòu)關(guān)系。 反映了客觀存在著的自然界的等級結(jié)構(gòu)。 層次性：具有質(zhì)的差異的不同的系統(tǒng)等級或系統(tǒng)中的等級差異性。,33,總星系 星系團(tuán) 星系 恒星 行星 地面上的宏觀物體 分子 原子 原子核 （基本）粒子 夸克,非生命世界物質(zhì)系統(tǒng)的層次,宇觀,宏觀,微觀,34,生物圈 生態(tài)系統(tǒng) 生物群落 種群 生物個體 系統(tǒng) 器官 組織 細(xì)胞 生物大分子,生命世界的基本物質(zhì)系統(tǒng)層次,35,二、物質(zhì)系統(tǒng)層次之間的辨證關(guān)系,1、物質(zhì)系統(tǒng)層次是間斷性與連續(xù)性的統(tǒng)一 （1）物質(zhì)系統(tǒng)層次的間斷性： 不同層次的物質(zhì)系統(tǒng) 質(zhì)量范圍與空間尺度范

12、圍不同 具有不同的結(jié)構(gòu)、發(fā)揮不同的功能 遵循不同的運(yùn)動規(guī)律,36,37,物質(zhì)系統(tǒng)層次是間斷性與連續(xù)性的統(tǒng)一,（2）物質(zhì)系統(tǒng)層次的連續(xù)性 物質(zhì)系統(tǒng)層次之間具有從屬關(guān)系； 每一個層次的物質(zhì)系統(tǒng)在一定條件下都能和相臨層次的物質(zhì)系統(tǒng)發(fā)生轉(zhuǎn)化； 還往往表現(xiàn)在多個層次之間發(fā)生著相互聯(lián)系和相互作用。,38,2、物質(zhì)系統(tǒng)層次是 有限性和無限性的辨證統(tǒng)一,物質(zhì)系統(tǒng)層次的有限性：對于每一個具體層次的物質(zhì)系統(tǒng)來說，其在質(zhì)量范圍、空間尺度、結(jié)構(gòu)和功能等方面都是有限的；,物質(zhì)系統(tǒng)層次的無限性：對于整個自然界來說，對自然界物質(zhì)系統(tǒng)的層次的認(rèn)識是不可窮盡的。任何一個具體的物質(zhì)系統(tǒng)層次，都只不過是無限的自然界物質(zhì)系統(tǒng)層次系列

13、上的一個“關(guān)節(jié)點(diǎn)”。,39,辨析:自然界物質(zhì)系統(tǒng)演化的周期性表明了事物發(fā)展的有限性。 答：錯 周期性是指事物沿時間軸變化經(jīng)過一段時間后，又向其原來的出發(fā)點(diǎn)復(fù)歸的一種運(yùn)動、發(fā)展的屬性。其本質(zhì)是一種螺旋式上升的確發(fā)展的無限過程。周而復(fù)始的運(yùn)動本身就從無限循環(huán)方面顯示了事物發(fā)展的無限性。,40,3、層次結(jié)構(gòu)的因果鏈,上向因果鏈：低層次物質(zhì)系統(tǒng)作為原因，可以在高層次系統(tǒng)中引起一定的結(jié)果，可以決定高層次物質(zhì)系統(tǒng)的特有規(guī)律； 下向因果鏈：高層次物質(zhì)系統(tǒng)對低層次物質(zhì)系統(tǒng)的限制和影響。 雙向因果鏈一方面造成了層次之間的差別，另一方面也溝通了層次之間的聯(lián)系。,41,物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性（物質(zhì)系統(tǒng)在

14、一定環(huán)境下能夠保持某種穩(wěn)定狀態(tài)的特性） 系統(tǒng)穩(wěn)定性的衡量 根據(jù)對漲落的不同反應(yīng) 恒穩(wěn)態(tài)；亞穩(wěn)態(tài)；不穩(wěn)定狀態(tài)。 物質(zhì)系統(tǒng)穩(wěn)定性之源 非線性自組織理論,42,穩(wěn)定性的衡量,漲落：宏觀變量對平均值的起伏。 物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性：就是對漲落的不變性。 三種狀態(tài)（根據(jù)系統(tǒng)對漲落的反應(yīng)劃分）：恒穩(wěn)態(tài)亞穩(wěn)態(tài)不穩(wěn)態(tài)。 對于穩(wěn)定狀態(tài)，漲落將被收斂平息，從而使物質(zhì)系統(tǒng)的運(yùn)行表現(xiàn)為向某種狀態(tài)的自發(fā)回歸。為什么？,43,非線性自組織理論,耗散結(jié)構(gòu)理論（普利高津，結(jié)構(gòu)、耗散和生命，1969年） 協(xié)同學(xué)（H.哈肯） 超循環(huán)理論（艾根）,44,自組織,自組織現(xiàn)象：在一定條件下系統(tǒng)通過自我組織而自發(fā)形成一種“有序結(jié)構(gòu)”的現(xiàn)象。

15、自組織現(xiàn)象普遍地存在與自然界之中： 生命世界生物個體、生物群體； 非生命世界流體力學(xué)中的“貝納德對流”、物理系統(tǒng)中的“激光”、化學(xué)系統(tǒng)中的“BZ反應(yīng)”（化學(xué)振蕩）,45,耗散結(jié)構(gòu)理論,一個遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，通過不斷與外界交換物質(zhì)與能量，在外界條件的變化達(dá)到一定閾值時，可能從原有的混亂無序的雜亂狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N時間、空間上或功能上的有序狀態(tài)這種在遠(yuǎn)離平衡情況下形成的新的有序結(jié)構(gòu)，稱為“耗散結(jié)構(gòu)”。（普利高津結(jié)構(gòu)、耗散和生命，1969）,46,物質(zhì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的產(chǎn)生和耗散結(jié)構(gòu)的存在密切相關(guān),從狀態(tài)上看 從產(chǎn)生條件上看 從過程上看,耗散結(jié)構(gòu)理論使人們對物質(zhì)形態(tài)的穩(wěn)定性的認(rèn)識建立在比較科學(xué)的、定量的

16、、且正在發(fā)展的基礎(chǔ)之上。,47,注意,物質(zhì)形態(tài)的穩(wěn)定性既是動態(tài)的，又是相對的，是相對于一定范圍而言的。,穩(wěn)定,失穩(wěn),再穩(wěn)定,48,自然物質(zhì)系統(tǒng)的可變性,所有物質(zhì)形態(tài)永遠(yuǎn)都處于這樣或那樣的運(yùn)動變化之中 一方面，一切物質(zhì)系統(tǒng)都以各種各樣的運(yùn)動作為自己的存在方式 另一方面，就其本質(zhì)來說，這種可變性就意味著轉(zhuǎn)化,49,1、運(yùn)動形式的多樣性,19世紀(jì)末，恩格斯曾根據(jù)當(dāng)時科學(xué)發(fā)展的水平，把自然界的基本運(yùn)動形式分為四種：機(jī)械運(yùn)動、物理運(yùn)動、化學(xué)運(yùn)動、生物運(yùn)動。 今天我們可將自然物質(zhì)系統(tǒng)的運(yùn)動區(qū)分為六種基本形式：機(jī)械運(yùn)動、微觀物理運(yùn)動、宏觀物理運(yùn)動、宇觀物理運(yùn)動、化學(xué)運(yùn)動、生物運(yùn)動。 社會運(yùn)動；渺觀層次、漲觀

17、層次。,50,各種物質(zhì)運(yùn)動形式之間的關(guān)系,差異性（相互區(qū)別） 統(tǒng)一性（相互聯(lián)系）：一方面，比較復(fù)雜的、高級的運(yùn)動形式包含則相對簡單的、低級的運(yùn)動形式；另一方面，各種運(yùn)動形式之間還有著相互轉(zhuǎn)化。,51,2、存在就是轉(zhuǎn)化,（1）進(jìn)化： 低級 高級 簡單 復(fù)雜,這里的“進(jìn)化不僅僅指生物物種的進(jìn)化，而且指在我們認(rèn)識到的宇宙范圍內(nèi)出現(xiàn)、存在、變化或消失了的所有事物的進(jìn)化?！?52,進(jìn)化序列呈現(xiàn)出兩方面規(guī)律,第一，結(jié)合度遞減規(guī)律：各層次結(jié)合的緊密程度（結(jié)合度）不同，隨著層次由低到高推進(jìn)，結(jié)合度由大到小而遞減。 第二，新物質(zhì)系統(tǒng)層次的出現(xiàn)，既意味著某種簡化的可能，又意味著某種復(fù)雜化的開始。,53,存在就是轉(zhuǎn)

18、化,（2）退化： 高級 低級 復(fù)雜 簡單,主要體現(xiàn)在物質(zhì)系統(tǒng)的衰亡、瓦解和重建過程中。,注意強(qiáng)調(diào)進(jìn)化和退化均不可逆,54,自然界的演化圖景,宇宙的起源和演化 星系的起源和演化 恒星的起源和演化 地球的起源和演化 生命的起源和演化,55,一、宇宙（總星系）的起源和演化,（1）基本離子形成階段,（2）元素起源階段,（3）實(shí)物階段,（4）宇宙未來階段,取決于今天觀測到的宇宙密度 開放型宇宙；振蕩型宇宙。,56,支持大爆炸宇宙論的觀測事實(shí),河外星系的譜線紅移(1929,哈勃）,宇宙中普遍存在著30%的氦豐度,絕對溫度3度的微波背景輻射,57,二、星系的起源和演化,（1）星系是什么？ 由千億顆恒星以及分

19、布在它們周圍的星際氣體、宇宙塵埃等物質(zhì)構(gòu)成的，占據(jù)成千上萬億光年空間距離的天體系統(tǒng)叫做“星系”。 （2）星系是怎樣演化的？ 哈勃通過天文觀測發(fā)現(xiàn)星系的運(yùn)動變化規(guī)律，將星系分三大類：橢圓星系（E）旋渦星系（S）、不規(guī)則星系（Irr）,其中旋渦星系又分為兩支：正常的旋渦星系（S）和棒旋渦星系（SB） 通常認(rèn)為，星系是由大爆炸后遺留下來的氣體產(chǎn)生的。當(dāng)某些氣體團(tuán)塊比別處更致密時，其引力就比別處更強(qiáng)，會吸引周圍的更多物質(zhì)，最終成長為星系。,58,三、恒星的起源和演化,星際彌漫物質(zhì) 星云 原恒星 引力收縮（紅外星） 主序星 紅巨星 白矮星 超新星爆發(fā) 黑矮星 星際物質(zhì) 中子星 黑洞,59,四、地球的演化,天文時期,地球內(nèi)部圈層的形成和演化 地球外部圈層的形成和演化,地質(zhì)時期,垂直運(yùn)動 水平運(yùn)動,大陸漂移說 海底擴(kuò)張說 板塊構(gòu)造說,60,五、生命的起源和生物的進(jìn)化,起源 ：簡單小分子 有機(jī)小分子 生物大分子 原始生命 演化：細(xì)胞的形成 真核細(xì)胞的出現(xiàn) 多細(xì)胞體的形成 動物、植物、細(xì)菌的分別進(jìn)化 動物 植物 細(xì)菌,光合作用,