自然辩证法第2章

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1、第二章 辩证唯物主义自然观的发展 系统自然观 第一节第一节 现代自然科学的发展和系现代自然科学的发展和系 统自然观的产生统自然观的产生 第二节第二节 自然界的系统存在方式自然界的系统存在方式 第三节第三节 自然界的演化自然界的演化一、 系统自然观产生的现代自然科学基础 （现代科技对辩证唯物主义自然观的丰富与发展） 世纪之交的物理学革命（相对论、量子力世纪之交的物理学革命（相对论、量子力 学）学） 分子生物学分子生物学 系统科学系统科学 非线性自组织理论非线性自组织理论 混沌理论混沌理论（一）物理学新发现和物理学革命1 1、世纪之交物理学三大发现、世纪之交物理学三大发现 X X射线：射线：189

2、51895，（德）伦琴，（德）伦琴 放射性：放射性：18961896，（法），（法）A A H H 贝克勒贝克勒 尔（最离奇的一次科学发现）尔（最离奇的一次科学发现） 电电 子：子：18971897，（英），（英）J J J J 汤姆逊汤姆逊2、物理学上空的“两朵乌云” “ “以太漂移以太漂移” ”的否定结果：的否定结果：18871887，MM -M-M 黑体辐射和黑体辐射和“ “紫外灾难紫外灾难” ”：19001900， 瑞利瑞利3、物理学革命相对论、量子力学 诞生 （1）狭义相对论 （2）广义相对论 （3）量子力学相对论否定了牛顿的绝对时空相对论否定了牛顿的绝对时空 观，揭示了空间与时间、

3、空间时间观，揭示了空间与时间、空间时间 与物质及其运动、质量与能量之间与物质及其运动、质量与能量之间 存在的辩证关系。存在的辩证关系。量子力学标志了对微观世界认量子力学标志了对微观世界认 识的深入，揭示了连续性与间断性识的深入，揭示了连续性与间断性 、波动性与粒子性的辩证统一，凸、波动性与粒子性的辩证统一，凸 现了量子现象的整体性，打破了机现了量子现象的整体性，打破了机 械决定论的观念。械决定论的观念。 （二）分子生物学分子生物学由细胞水平深入分子生物学由细胞水平深入 到分子水平，在生物大分子层次到分子水平，在生物大分子层次 上揭示了生物界基本结构和生命上揭示了生物界基本结构和生命 活动的高度

4、一致性活动的高度一致性。分子生物学的主要内容（1 1）生命遗传规律的探索）生命遗传规律的探索（2 2）分子生物学的建立（）分子生物学的建立（19531953，DNADNA ）（3 3）基因工程的发展）基因工程的发展转基因动物转基因动物转基因植物转基因植物克隆技术克隆技术干细胞研究干细胞研究（三）系统科学理论 系统科学是“三论”和“新三论” 的总称；是现代自然科学、社会科学、思维科学发展综合的结果；是现代科学研究共同的一般方法论。“三论”：系统论、控制论、信息论“新三论”：耗散结构理论、协同学、突变论4 系统科学理论的基本原理 反馈原理 有序原理 整体原理 4.1 反馈原理 环境变化所产生的干扰

5、信息作用于受控部分 ，引起输出信息的改变，反送到输入端时， 称为反馈信息 环境变化受控部分A反馈部分前馈信息输出信息输入基准信息控制信息反馈信息4.2 有序原理 重视系统内各要素的合理组织重视系统的有序程度发挥系统可能的功能4.3 整体原理 整体大于各孤立部分的总和 整体原理要求人们在研究问题时，要牢固树立全局、整体的观念，不仅要注意发挥系统中各部分的功能，更重要的是注意发挥各部分相互联系形成结构的功能 返回5 “三论”产生的意义 从1945年美籍奥地利生物学家冯贝塔朗菲发表 论文正式提出系统论，到1948年美国数学家、电 信工程师N.维纳提出控制论和美国应用数学家 C.E.申农提出信息论，标

6、志着系统科学的诞生。 “三论”属综合性学科，是各学科相互渗透、交叉 发展的结果。它的产生为现代科学的发展提供了 新的途径和思维，具有重要的方法论意义。（四）非线性自组织理论 耗散结构理论耗散结构理论 协同学协同学 突变论突变论 超循环理论超循环理论无序 有序系统科学：系统科学研究的“系统范式”：从方法上反对立足于部分的分析还原方法系统科学揭示的世界图象：简单性的世界复杂性的世界存在的世界演化的世界确定性的世界非确定性的世界二、系统自然观的基本内涵和思想现代自然科学，特别是系统科学的发展，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，另一方面揭示了系统是物质存在的基本

7、形式，另一方面也为揭示自然界运动变化的原因问题提一方面也为揭示自然界运动变化的原因问题提供了科学的方法，揭示出自然界物质的相互作供了科学的方法，揭示出自然界物质的相互作用是复杂的、立体的因果网络，是系统的、整用是复杂的、立体的因果网络，是系统的、整体的因果联系。体的因果联系。1 1、基本内涵、基本内涵自然界不仅存在着，而且演化着；自然界不仅存在着，而且演化着； 自然系统不仅是确定的，而且会自发自然系统不仅是确定的，而且会自发 地产生不可预测的随机性；自然界不地产生不可预测的随机性；自然界不 仅是简单的、线性的，而且是复杂的仅是简单的、线性的，而且是复杂的 、非线性的；、非线性的； 2、思想（1

8、 1）从存在到演化）从存在到演化（2 2）确定性与非确定性的统一）确定性与非确定性的统一（3 3）简单性与复杂性的统一）简单性与复杂性的统一（4 4）线性和非线性的统一）线性和非线性的统一传统的自然科学都是传统的自然科学都是“ “存在科学存在科学” ”（所描述的（所描述的都是可逆过程，表现为时间反演是对称的）。都是可逆过程，表现为时间反演是对称的）。自组织理论等属于自组织理论等属于“ “演化科学演化科学” ”（描述不可逆（描述不可逆性和复杂性，使时间从一个外部参量转变为自然性和复杂性，使时间从一个外部参量转变为自然演化的内在尺度）。演化的内在尺度）。对自然的认识从存在深入到演化，试图在存对自然

9、的认识从存在深入到演化，试图在存在与演化之间架起一座桥梁。在与演化之间架起一座桥梁。1 1）自然界不仅存在着，而且演化着）自然界不仅存在着，而且演化着2 2）自然系统是确定性和随机性的统一）自然系统是确定性和随机性的统一非线性系统会自发地产生不可预测的随机非线性系统会自发地产生不可预测的随机性，并且这是普遍现象。性，并且这是普遍现象。传统科学研究的对象是简单的：线性的、平传统科学研究的对象是简单的：线性的、平衡态的、规则的、有序的、确定的、可逆的。衡态的、规则的、有序的、确定的、可逆的。3 3）自然系统是简单性和复杂性的统）自然系统是简单性和复杂性的统 一一但自然系统实际上是复杂的：非线性的、

10、非平但自然系统实际上是复杂的：非线性的、非平衡态的、不规则的、无序的、不确定的、不可逆的衡态的、不规则的、无序的、不确定的、不可逆的。复杂系统的各要素之间存在着非常复杂的反馈、。复杂系统的各要素之间存在着非常复杂的反馈、自催化、自组织作用。自催化、自组织作用。复杂性也是普遍存在的。复杂性也是普遍存在的。传统科学研究的都是线性系统；传统科学研究的都是线性系统；但线性系统只是现实自然系统的近似，现实但线性系统只是现实自然系统的近似，现实自然系统是非线性的。非线性是普遍的，线性才自然系统是非线性的。非线性是普遍的，线性才是特例。是特例。自然界是线性与非线性的辩证统一。自然界是线性与非线性的辩证统一。

11、4 4）自然系统是线性与非线性的统一）自然系统是线性与非线性的统一3、系统自然观确立的重大意义（1 1）丰富和发展了辩证唯物主义自然观）丰富和发展了辩证唯物主义自然观首先，系统自然观揭示了自然界的系统性、整体首先，系统自然观揭示了自然界的系统性、整体 性和层次性性和层次性 。其次，系统自然观揭示了自然界物质系统的开放其次，系统自然观揭示了自然界物质系统的开放 性、动态性和自组织性性、动态性和自组织性 再次，系统自然观揭示了时间的不可逆性，丰富再次，系统自然观揭示了时间的不可逆性，丰富 了辩证唯物主义的时空观。了辩证唯物主义的时空观。 最后，系统自然观揭示了自然界在循环中有序与最后，系统自然观揭

12、示了自然界在循环中有序与 无序、进化与退化的辩证关系，论证辩证唯物主义关无序、进化与退化的辩证关系，论证辩证唯物主义关 于运动、发展的大循环思想。于运动、发展的大循环思想。 （2 2）提供了系统思维方式）提供了系统思维方式所谓系统思维方式，是把对象当作一个系所谓系统思维方式，是把对象当作一个系统的整体加以思考的思维方式，它根据系统的统的整体加以思考的思维方式，它根据系统的性质、关系、结构，把对象的各个组成要素有性质、关系、结构，把对象的各个组成要素有机地组织起来构成模型，研究系统的功能和行机地组织起来构成模型，研究系统的功能和行为。为。 第二节 自然界的系统存在方式 1 1、系统是自然界物质存

13、在的普遍形式、系统是自然界物质存在的普遍形式 系统系统由若干相互联系相互作用的要素，按由若干相互联系相互作用的要素，按一定关系组成的具有一定结构和功能的有机整体一定关系组成的具有一定结构和功能的有机整体。（。（5252页）页）自然界的一切物质客体都可以看作是由若干相自然界的一切物质客体都可以看作是由若干相互联系相互作用的要素，按一定关系组成的具有互联系相互作用的要素，按一定关系组成的具有一定结构和功能的有机整体。一定结构和功能的有机整体。1.1.系统是自然界物质存在的普遍形式系统是自然界物质存在的普遍形式系统：由相互联系的要素构成的有特定结构系统：由相互联系的要素构成的有特定结构和功能的有机整

14、体。和功能的有机整体。“ “系统系统” ”一词最早见于古代原子论的创始者德一词最早见于古代原子论的创始者德谟克利特的谟克利特的世界大系统世界大系统一书，意指部分组成一书，意指部分组成整体。亚里士多德曾提出整体。亚里士多德曾提出“ “整体大于它的各部分之整体大于它的各部分之和和” ”。1 1）系统是由若干要素组成的）系统是由若干要素组成的2 2）系统的要素间存在着特定的关系，形成一）系统的要素间存在着特定的关系，形成一定的结构定的结构3 3）系统的结构使系统成为一个有特定功能的）系统的结构使系统成为一个有特定功能的整体整体4 4）功能在系统与外部环境的相互作用中表现）功能在系统与外部环境的相互作

15、用中表现出来，系统总存在是一定环境中出来，系统总存在是一定环境中2 2）开放性：与环境自由地进行物质、能量）开放性：与环境自由地进行物质、能量 、信息交换、信息交换2.2.自然界物质系统的基本特点自然界物质系统的基本特点1 1）整体性：整体大于它的各部分的总和）整体性：整体大于它的各部分的总和3 3）动态性：运动、变化、发展）动态性：运动、变化、发展4 4）层次性）层次性3.3.自然界物质系统的层次结自然界物质系统的层次结 构构1 1）自然系统的结构与层次结构）自然系统的结构与层次结构2 2）无穷嵌套的立体网络结构的自然图景）无穷嵌套的立体网络结构的自然图景3 3）自然系统层次结构的根源与基本

16、特点）自然系统层次结构的根源与基本特点低层系统对高层系统有构成关系（纵低层系统对高层系统有构成关系（纵 向关系），同一层次的系统之间存在着相干向关系），同一层次的系统之间存在着相干 性关系（横向关系）性关系（横向关系）层次与系统的复杂性有对应关系层次与系统的复杂性有对应关系高层次和低层次间必然存在着双向因高层次和低层次间必然存在着双向因 果链果链物质系统层次结构是一种稳定结构。物质系统层次结构是一种稳定结构。层次结构的结合度层次结构的结合度自然界物质系统层次结构的基本特点：自然界物质系统层次结构的基本特点：夸克夸克基本粒子基本粒子原子核原子核原子原子分子分子分子体系分子体系凝聚态物质凝聚态物质卫星、小行星卫星、小行星? ?自然界的层次结构自然界的层次结构微观世界微观世界宏观世界宏观世界强子