自然辨證法-時(shí)間與演化

1、第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展：系統(tǒng)自然觀,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展：系統(tǒng)自然觀,教學(xué)目的和要求：主要是了解系統(tǒng)自然觀產(chǎn)生的自然科學(xué)前提，明確系統(tǒng)是自然界物質(zhì)的普遍存在方式，把握自然界物質(zhì)系統(tǒng)及其層次結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)自然界是過(guò)程的集合體以及漸變和突變(突現(xiàn)、分叉)是自然界演化的基本方式，闡述自然界演化的自組織機(jī)制和發(fā)展的無(wú)限性。要求學(xué)生運(yùn)用馬克思主義科學(xué)的世界觀和方法論分析現(xiàn)代自然科學(xué)的豐碩成果，掌握辯證唯物主

2、義自然觀的基本要點(diǎn)，提高理論思維能力。教學(xué)方法：課堂講授2學(xué)時(shí)，課外閱讀和網(wǎng)上討論0.5學(xué)時(shí)。,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展：系統(tǒng)自然觀,第二節(jié) 自然界的系統(tǒng)存在方式,第三節(jié) 自然界的演化,第一節(jié) 現(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生,一、系統(tǒng)自然觀產(chǎn)生的現(xiàn)代自然科學(xué)基礎(chǔ),二、自然系統(tǒng)演化的基本方式,三、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義,一、系統(tǒng)：自然界物質(zhì)存在的普遍方式,二、自然界物質(zhì)系統(tǒng)的基本特點(diǎn),三、自然界物質(zhì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次,

3、一、自然演化的不可逆性和自然的進(jìn)化,二、自然系統(tǒng)演化的基本方式,三、自然演化的自組織機(jī)制,四、自然界循環(huán)發(fā)展的無(wú)限性,第一節(jié) 現(xiàn)代自然科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生,一、系統(tǒng)自然觀產(chǎn)生的現(xiàn)代自然科學(xué)基礎(chǔ)二、系統(tǒng)自然觀的基本內(nèi)涵和思想三、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義,2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,5,1. 現(xiàn)代自然科學(xué)革命概況 19世紀(jì)末20世紀(jì)初，由于發(fā)生了物理學(xué)的革命，自然科學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階

4、段即現(xiàn)代自然科學(xué)發(fā)展階段。正當(dāng)人們認(rèn)為物理學(xué)已到了頂峰而陶醉于“盡善盡美”的境界時(shí)，物理學(xué)的晴朗天空中卻出乎意料地出現(xiàn)了“兩朵烏云”——經(jīng)典物理學(xué)理論無(wú)法解釋的邁克爾遜一莫雷實(shí)驗(yàn)和黑體輻射實(shí)驗(yàn)。20世紀(jì)初，愛(ài)因斯坦、普朗克等科學(xué)家在解決新實(shí)驗(yàn)事實(shí)同舊理論之間的矛盾的過(guò)程中，創(chuàng)建了以相對(duì)論和量子力學(xué)為支柱的現(xiàn)代物理學(xué)理論體系。之后，以物理學(xué)革命為先導(dǎo)在自然觀上涌現(xiàn)出了具有根本變革性質(zhì)的新學(xué)科、新理論。20世紀(jì)的科學(xué)革命廣泛地發(fā)生在宇

5、觀、宏觀、微觀三大層次上，使整個(gè)自然科學(xué)形成一個(gè)前沿不斷擴(kuò)大的多層次的綜合的整體。從宇觀、微觀、宏觀三大層次上揭示了自然界的本質(zhì)和規(guī)律。相對(duì)論表征的科學(xué)革命是——高速及宇觀領(lǐng)域的；量子力學(xué)和分子生物學(xué)表征的科學(xué)革命是——微觀領(lǐng)域的；分形理論、混沌理論等一系列學(xué)科表征的科學(xué)革命是——宏觀的領(lǐng)域的。,一、系統(tǒng)自然觀產(chǎn)生的現(xiàn)代自然科學(xué)基礎(chǔ),第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,6,2. 相對(duì)論、量子力

6、學(xué)和分子生物學(xué)2.1 相對(duì)論狹義相對(duì)論——1905年愛(ài)因斯坦創(chuàng)建相對(duì)性原理、光速不變?cè)砗涂臻g與時(shí)間均勻性出發(fā)，導(dǎo)出了同時(shí)性的相對(duì)性、尺縮效應(yīng)、時(shí)間延緩效應(yīng)、質(zhì)增效應(yīng)、質(zhì)能關(guān)系式等重要結(jié)論。全面提出一種新的關(guān)于時(shí)間和空間關(guān)系、質(zhì)量和能量關(guān)系、運(yùn)動(dòng)和物質(zhì)關(guān)系的相對(duì)性理論。徹底批判了經(jīng)典力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀，解決了經(jīng)典理論中的相對(duì)性矛盾。廣義相對(duì)論——1916年愛(ài)因斯坦創(chuàng)建在任何參考系中，自然規(guī)律都可以表示為相同的數(shù)學(xué)形式(廣義協(xié)

7、變?cè)?；引力場(chǎng)對(duì)物體的引力作用與物體的加速運(yùn)動(dòng)是等效的(“等效原理”)；推斷出在引力場(chǎng)中，時(shí)鐘要變慢，光的路程要彎曲；指出時(shí)間與空間不能離開物質(zhì)而獨(dú)立存在，時(shí)空的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)取決于物質(zhì)的分布，從而揚(yáng)棄了牛頓的絕對(duì)空間和絕對(duì)時(shí)間觀念，揭示了空間、時(shí)間與物質(zhì)之間存在的辯證聯(lián)系。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,7,2.2 量子力學(xué)1900年德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出的量子假說(shuō)；1913年丹麥物理

8、學(xué)家玻爾建立的量子化的原子結(jié)構(gòu)模型；1923年法國(guó)物理學(xué)家德·布羅意提出的物質(zhì)波概念；1925年海森堡建立的矩陣力學(xué)；1926年德國(guó)物理學(xué)家薛定諤建立的波動(dòng)力學(xué)；玻恩對(duì)量子力學(xué)和波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)詮釋和貝爾定理的證實(shí)，確認(rèn)了量子關(guān)聯(lián)的實(shí)在性。建立了量子力學(xué)。 量子力學(xué)的建立，使自然科學(xué)進(jìn)入到人類日常感性經(jīng)驗(yàn)以外的微觀世界。反映了人和自然相互作用的特征，表明了人只有通過(guò)儀器裝置才能觀察和描述自然，人只有在同自然的相互作用中才

9、能達(dá)到認(rèn)識(shí)自然的目的；人絕不是自然之外的與之分離的觀察者或存在者，而是作為自然界的一部分參與到自然現(xiàn)象中去。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,8,2.3 分子生物學(xué)1953年美國(guó)生物學(xué)家沃森、英國(guó)生物學(xué)家克里克和威爾金斯的關(guān)于DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，標(biāo)志著分子生物學(xué)的誕生。它將生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究水平，推進(jìn)到了大分子層次，并在生物大分子層次上闡明了生物界結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的高度一致性。分子生物學(xué)

10、表明，所有生物，包括非細(xì)胞的生物——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；其后在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的DNA重組技術(shù)、克隆技術(shù)，表明現(xiàn)代生命科學(xué)已發(fā)展到足以改造人類自身、改變?nèi)说淖匀槐拘缘某潭?。自然界的人化過(guò)程，同時(shí)也是人的“自然化”的過(guò)程，“作用于他身外的自然并改變自然時(shí)，也就同時(shí)改變他自身的自然”。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,9,3.

11、 系統(tǒng)科學(xué)系統(tǒng)科學(xué)是把對(duì)象作為組織性、復(fù)雜性系統(tǒng)從整體上進(jìn)行研究，以揭示其運(yùn)動(dòng)規(guī)律和實(shí)際處理這類系統(tǒng)的科學(xué)。3.1 舊三論——20世紀(jì)40年代末興起控制論—1948年美國(guó)科學(xué)家維納創(chuàng)立研究了系統(tǒng)控制過(guò)程的方式、信息流向等重要問(wèn)題和自動(dòng)控制等實(shí)用問(wèn)題。系統(tǒng)論—1935-1945年加拿大籍奧地利理論生物學(xué)家貝塔朗菲創(chuàng)立提出了系統(tǒng)、元素、結(jié)構(gòu)、功能、系統(tǒng)環(huán)境等概念，提出了“整體不可分性”的“機(jī)體論”和“整體論”原則。信息論—19

12、48年美國(guó)數(shù)學(xué)家申農(nóng)（香農(nóng)）創(chuàng)立研究通信系統(tǒng)和其他系統(tǒng)內(nèi)外的信息產(chǎn)生、演化、存儲(chǔ)和傳遞及其作用。控制論、信息論和系統(tǒng)論以“系統(tǒng)”的觀點(diǎn)看自然界，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(dòng)態(tài)性和開放性。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,10,3.2 自組織理論——20世紀(jì)70年代前后相繼出現(xiàn) 耗散結(jié)構(gòu)理論--1969年比利時(shí)科學(xué)家普里戈金創(chuàng)立闡明了系統(tǒng)

13、新結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的條件和機(jī)制，論證了系統(tǒng)進(jìn)化的可能性。研究系統(tǒng)從無(wú)序到有序的演化條件。協(xié)同學(xué)--1969年德國(guó)物理學(xué)家哈肯創(chuàng)立探討了在突變點(diǎn)上，系統(tǒng)如何通過(guò)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間的協(xié)同、競(jìng)爭(zhēng)即自組織而形成新的有序結(jié)構(gòu)。研究系統(tǒng)自組織化過(guò)程的動(dòng)力。突變論--1972年法國(guó)數(shù)學(xué)家托姆創(chuàng)立超越“自然界無(wú)飛躍”的漸進(jìn)進(jìn)化思想，使突變現(xiàn)象成為科學(xué)研究的對(duì)象，給系統(tǒng)科學(xué)提供了新的數(shù)學(xué)工具。研究系統(tǒng)演化的途徑。超循環(huán)論--1979年德國(guó)生物化學(xué)家艾根創(chuàng)

14、立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。研究系統(tǒng)演化的超循環(huán)組織方式。非平衡系統(tǒng)自組織理論勾畫了自然從存在到演化的畫面，展示了自然演化的不可逆性和序向，不僅指出自然界的演化是自組織的、自己運(yùn)動(dòng)的，而且揭示了自然演化的自組織機(jī)制。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,11,3.3 分形理論、混沌理論分形理論--大約1967-1975年美籍法國(guó)數(shù)學(xué)家曼德布羅特創(chuàng)立

15、在美國(guó)《科學(xué)》雜志上的論文《英國(guó)的海岸線有多長(zhǎng)——統(tǒng)計(jì)自相似性與分?jǐn)?shù)維數(shù)》及專著《分形：形狀、機(jī)遇和維數(shù)》中，闡明了他的分形（fractal）思想。后來(lái)他進(jìn)一步將分形定義為其組成部分和整體以某種方式相似的客體。所謂分形，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是局部和整體有某種方式相似的形體?；煦缋碚?-20世紀(jì)70-80年代美國(guó)氣象學(xué)家洛倫茨、生物學(xué)家R．梅、物理學(xué)家費(fèi)根鮑姆、數(shù)學(xué)家約克、李天巖等人創(chuàng)立揭示了以往科學(xué)未曾料想到的隱藏在混亂現(xiàn)象深處的驚人秩序以

16、及自然萬(wàn)物生長(zhǎng)演化的普適規(guī)律，提供了一種關(guān)于系統(tǒng)演化的分叉與混沌方式。它揭示了確定性系統(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，確定性自己規(guī)定自己為不確定性——確定性系統(tǒng)自己產(chǎn)生了隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。它根本上消除了拉普拉斯決定論的可預(yù)測(cè)性觀念。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,12,1. 系統(tǒng)自然觀的基本的內(nèi)涵系統(tǒng)自然觀植根于現(xiàn)代自然科學(xué)理論，為人們描繪出一幅從基本粒子、原子、分子化合物直到人

17、類，從微觀領(lǐng)域直至宇觀天體系統(tǒng)演化的自組織、自我運(yùn)動(dòng)、自我創(chuàng)造的辯證的演化發(fā)展的自然圖景，深入揭示了自然界的本質(zhì)和規(guī)律，認(rèn)為“‘系統(tǒng)’是總的自然界的模型”。系統(tǒng)自然觀的最深層、最基本的內(nèi)涵是自然界的確定性與隨機(jī)性、簡(jiǎn)單性與復(fù)雜性、線性與非線性的辯證統(tǒng)一。表現(xiàn)在：自然系統(tǒng)不僅存在著，而且演化著；自然系統(tǒng)不僅是確定的，而且會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)性；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。,二、系統(tǒng)自然觀的基本內(nèi)涵和

18、思想,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,13,2. 系統(tǒng)自然觀的基本思想2.1 從存在到演化以往的自然科學(xué)，所描述的都是可逆過(guò)程，表現(xiàn)出時(shí)間反演是對(duì)稱的，未來(lái)和過(guò)去沒(méi)有差別。非平衡系統(tǒng)自組織理論則將熱力學(xué)定律的“時(shí)間之矢”與動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性、不可逆性聯(lián)系起來(lái)，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，指出“時(shí)間之矢”是與物理系統(tǒng)相聯(lián)系的內(nèi)部屬性，從而提出了“內(nèi)部時(shí)間”的概念，表明自然科

19、學(xué)從存在的科學(xué)走向演化的科學(xué)。與此相聯(lián)系，人們對(duì)于自然界的認(rèn)識(shí)，也就從認(rèn)識(shí)存在深入到認(rèn)識(shí)演化，即認(rèn)識(shí)到自然界不僅是存在的而且是演化的，并試圖在存在和演化之間架起一座橋梁。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,14,2.2 確定性和隨機(jī)性的統(tǒng)一自從1687年牛頓發(fā)表《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》以來(lái)，確定論觀點(diǎn)在自然科學(xué)領(lǐng)域一直被奉為正統(tǒng)，以致機(jī)械決定論者構(gòu)造了一個(gè)封閉的簡(jiǎn)單的宇宙模式：認(rèn)為只要人們找到

20、一個(gè)無(wú)所不包的宇宙方程，并且知道宇宙的一切初始條件和邊界條件，那么，宇宙的過(guò)去和未來(lái)都會(huì)呈現(xiàn)在眼前。---這就是前面所提到的拉普拉斯決定論?；煦缋碚摫砻?，對(duì)于那些原來(lái)看來(lái)完全確定的非線性系統(tǒng)，即使不受外界影響，初始條件是確定的，系統(tǒng)自身也會(huì)自發(fā)地產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的隨機(jī)性(稱之為“內(nèi)在隨機(jī)性”)。這類情況不是稀有的特例，而是普遍行為，完全確定論的描述在牛頓力學(xué)中僅限于稀如鳳毛麟角的特例。人們終于認(rèn)識(shí)到，自然界是確定性與隨機(jī)性的辯證統(tǒng)一。,

21、第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,15,2.3 簡(jiǎn)單性和復(fù)雜性的統(tǒng)一20世紀(jì)60年代之前，科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展及研究的基本的方法是分析的、還原的。從20世紀(jì)60年代以來(lái)，自然科學(xué)把注意力轉(zhuǎn)向現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性系統(tǒng)，研究非線性的、非解析的、非平衡態(tài)的、不規(guī)則的、無(wú)序的、不確定的、不可逆的、不可作嚴(yán)格邏輯分析的對(duì)象，越來(lái)越廣泛和深刻地揭示出了自然界的復(fù)雜性的一面。一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，不能被看做是許多要素的

22、簡(jiǎn)單組合，而是存在著要素之間的反饋、自催化、自組織的相互聯(lián)系和協(xié)同作用。正如普里戈金在《探索復(fù)雜性》一書中所指出的：“復(fù)雜性不再僅僅屬于生物學(xué)了，它正在進(jìn)入物理學(xué)領(lǐng)域，似乎已經(jīng)植根于自然法則之中了?！?第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,16,2.4 線性和非線性的統(tǒng)一以往的科學(xué)實(shí)質(zhì)上是以線性系統(tǒng)為研究對(duì)象的線性科學(xué)。線性科學(xué)在理論和實(shí)踐上都有極其光輝的成果，迄今許多令人注目的重大理論和技術(shù)創(chuàng)造

23、都是線性科學(xué)的貢獻(xiàn)。同時(shí)，也在自然觀上形成了一種線性觀把線性系統(tǒng)視為客觀世界的常規(guī)現(xiàn)象、正常狀態(tài)或本質(zhì)特征，把非線性系統(tǒng)視為例外情形、病態(tài)現(xiàn)象或非本質(zhì)特征，非線性系統(tǒng)僅僅是線性系統(tǒng)的擾動(dòng)等等；認(rèn)為只有線性現(xiàn)象才有普遍規(guī)律，可以提出一般原理，制定普適的方法，非線性現(xiàn)象沒(méi)有普遍規(guī)律，不能建立一般原理和普適的方法。20世紀(jì)七八十年代，分形理論、混沌理論等研究所刮起的“非線性風(fēng)暴”，使人們終于明白：現(xiàn)實(shí)世界中的非線性問(wèn)題不是少見(jiàn)的例外

24、而是普遍現(xiàn)象，線性問(wèn)題才是少見(jiàn)的例外；非線性特性不是細(xì)枝末節(jié)而是基本特征和本質(zhì)的存在，線性特性才是非本質(zhì)的存在和次要方面；線性系統(tǒng)只不過(guò)是一部分簡(jiǎn)單非線性系統(tǒng)在一定條件下的近似；自然界是線性與非線性的辯證統(tǒng)一。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,17,三、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首先，系統(tǒng)自然觀揭示了自然界的系統(tǒng)性、整體性和層次性。指出整個(gè)自然界是以

25、系統(tǒng)方式存在著的有機(jī)整體，整體性是自然界最基本的屬性；自然界物質(zhì)系統(tǒng)都是由不同的層次結(jié)構(gòu)組成的，這種層次結(jié)構(gòu)是無(wú)限的；世界的統(tǒng)一性表現(xiàn)為系統(tǒng)客體的物質(zhì)代謝、能量轉(zhuǎn)換和信息傳遞的相互依賴、相互補(bǔ)充即物質(zhì)、能量、信息三個(gè)基本要素的統(tǒng)一性，系統(tǒng)自然觀豐富和深化了辯證唯物主義的物質(zhì)觀。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,18,其次，系統(tǒng)自然觀揭示了自然界物質(zhì)系統(tǒng)的開放性、動(dòng)態(tài)性和自組織性。指出自然界

26、的一切物質(zhì)客體都是不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換的開放系統(tǒng)，亦即自然界的任何客體都是動(dòng)態(tài)的開放系統(tǒng)，同外界不發(fā)生物質(zhì)、能量和信息交換的絕對(duì)封閉系統(tǒng)是不存在的；自然界物質(zhì)系統(tǒng)不是被動(dòng)的，而是主動(dòng)的，它能夠自發(fā)地或自主地有序化、組織化和系統(tǒng)化，即具有自組織性，從而更具體、更生動(dòng)地闡明了諸如運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的存在方式、矛盾是運(yùn)動(dòng)的源泉、運(yùn)動(dòng)方式的多樣性和絕對(duì)性等思想，極大地豐富和深化了辯證唯物主義的運(yùn)動(dòng)觀。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證

27、唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,19,再次，系統(tǒng)自然觀揭示了時(shí)間的不可逆性，提出了“內(nèi)部時(shí)間”的概念，指出“時(shí)間之矢”是與物理系統(tǒng)相互聯(lián)系的內(nèi)部屬性；以系統(tǒng)、要素、結(jié)構(gòu)、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，更具體、更生動(dòng)地闡明了空間和時(shí)間是物質(zhì)存在的基本形式以及空間、時(shí)間與物質(zhì)相互聯(lián)系、不可分割的思想，進(jìn)一步豐富和深化了辯證唯物主義的時(shí)空觀。,第一節(jié),2024/3/19,第二章

28、 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,20,最后，系統(tǒng)自然觀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。非平衡態(tài)自組織理論證明，一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，通過(guò)與外界環(huán)境交換物質(zhì)、能量和信息，從環(huán)境中獲得負(fù)熵流來(lái)抵消系統(tǒng)內(nèi)部的熵產(chǎn)生，就可能在一定條件下使系統(tǒng)從一種混亂無(wú)序的狀態(tài)演化成為一種穩(wěn)定有序的結(jié)構(gòu)；同樣，混沌理論也揭示了通向混沌的道路，說(shuō)明了系統(tǒng)從有序向無(wú)序的

29、轉(zhuǎn)化過(guò)程。在自然界的演化過(guò)程中，正是由于混沌可以產(chǎn)生有序，有序又將復(fù)歸于混沌，才使得自然界經(jīng)歷了“混沌一有序一新的混沌一新的有序”的循環(huán)發(fā)展過(guò)程。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,21,2．提供了系統(tǒng)思維方式2.1 系統(tǒng)思維方式系統(tǒng)思維方式是把對(duì)象當(dāng)做一個(gè)系統(tǒng)的整體加以思考的思維方式。它根據(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，具有整體

30、性、綜合性、定量化和精確化的特征?！敖裉煳覀冋慷靡粓?chǎng)思維方式的轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)向謹(jǐn)嚴(yán)精細(xì)而又是整體論的理論。這就是說(shuō)，要構(gòu)成擁有它們自己的性質(zhì)和關(guān)系集成的集合體，按照同整體聯(lián)系在一起的事實(shí)和事件來(lái)思考?！?系統(tǒng)自然觀突破了傳統(tǒng)的科學(xué)思維方式，為人們提供了系統(tǒng)思維這樣一種嶄新的科學(xué)思維方式。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,22,2.2 系統(tǒng)思維方式認(rèn)識(shí)對(duì)象的基本思路第一，把對(duì)象作為其構(gòu)成要素以一

31、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。它首先從整體出發(fā)，對(duì)事物進(jìn)行綜合研究，然后以綜合為指導(dǎo)，對(duì)事物的組成部分進(jìn)行分析，探討它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，最后又在分析的基礎(chǔ)上回到整體的綜合研究。第二，認(rèn)為由各要素組成的整體，具有不同于各要素功能簡(jiǎn)單相加的新功能，即認(rèn)為系統(tǒng)具有非加和的性質(zhì)——系統(tǒng)性質(zhì)。人們認(rèn)識(shí)系統(tǒng)就在于找出這種系統(tǒng)性質(zhì)，構(gòu)造一個(gè)新系

32、統(tǒng)的目的就在于利用這種非加性來(lái)實(shí)現(xiàn)某種新功能。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,23,第三，把所觀察的系統(tǒng)都看做動(dòng)態(tài)的開放系統(tǒng)，認(rèn)為任何系統(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。任何系統(tǒng)要得到自身的發(fā)展，必定是與環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息的交換。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、不穩(wěn)定性、多樣性、不平衡性、非線性等方面，這與傳統(tǒng)的千方百計(jì)將系統(tǒng)簡(jiǎn)化為穩(wěn)定、有序、

33、均勻、平衡、線性作用的思維方式有很大差別。,第一節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,24,2.3 系統(tǒng)思維方式與還原論、形而上學(xué)思維方式的不同：它觀察事物的側(cè)重點(diǎn)不是部分而是整體；它不是立足于分析而是立足于綜合；它不是像形而上學(xué)思維方式那樣把分析與綜合分為截然不同的兩個(gè)階段的單向性思維，而是把綜合與分析通過(guò)反饋耦合形成雙向性思維。應(yīng)用還原分析方法，要取決于兩個(gè)條件：一是“部分”之間的相互作用不

34、存在或者微弱到某些研究任務(wù)可以不考慮的程度；只有在這種情況下，部分才能實(shí)際地、邏輯地、數(shù)理地“求出”來(lái)，然后“放在一起”；二是描述部分的行為的關(guān)系式是線性的；只有這樣才有累加性條件，即描述總體行為的方程和描述部分行為的方程具有相同形式，可以通過(guò)部分過(guò)程相加來(lái)取得總體過(guò)程。傳統(tǒng)的思維方式對(duì)于內(nèi)部聯(lián)系不緊密、相互作用較弱、局部行為與整體行為相差不大的事物是基本適用的，但對(duì)于多因素、復(fù)雜系統(tǒng)就不能適用。只有用系統(tǒng)思維的方式，才能把握事物的

35、整體功能。,第一節(jié),第二節(jié) 自然界的系統(tǒng)存在方式,一、系統(tǒng)：自然界物質(zhì)存在的普遍形式二、自然界物質(zhì)系統(tǒng)的基本特點(diǎn)三、自然界物質(zhì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次,2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,26,一、系統(tǒng)：自然界物質(zhì)存在的普遍形式,1. 何謂“系統(tǒng)”?1.1 系統(tǒng)一詞的來(lái)源及涵義“系統(tǒng)”一詞，源于古希臘語(yǔ)，由兩個(gè)希臘字構(gòu)成，表示“站在一起” 或“安置在一起”的意思。這個(gè)意思與偶然堆積的意思相反，表示按一定的

36、關(guān)系結(jié)合起來(lái)的意思。在現(xiàn)代一般系統(tǒng)論的研究中，貝塔朗菲將“系統(tǒng)”定義為“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(集合)”。中國(guó)科學(xué)家錢學(xué)森則主張把極其復(fù)雜的研究對(duì)象稱為“系統(tǒng)”，將“系統(tǒng)”表述為“由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合的具有特定功能的有機(jī)整體”。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,27,1.2 系統(tǒng)概念及其要義“系統(tǒng)”：是由若干相互聯(lián)系、相互作用的要素

37、組成的具有特定結(jié)構(gòu)與功能的有機(jī)整體。系統(tǒng)概念的四個(gè)要義：第一，系統(tǒng)是由若干要素組成的，要素是構(gòu)成系統(tǒng)的組分或單元，單一要素不能成為系統(tǒng)，即系統(tǒng)內(nèi)部具有可分析的結(jié)構(gòu)；第二，“系統(tǒng)”在于“系”，即系統(tǒng)內(nèi)諸要素之間、系統(tǒng)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，“系統(tǒng)”還在于“統(tǒng)”，即要素彼此之間聯(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，功能之所以為整體所具有，是由于功能以結(jié)構(gòu)為

38、載體，并在系統(tǒng)諸要素的功能耦合中突現(xiàn)出來(lái)。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,28,2. 系統(tǒng)是自然界物質(zhì)存在的普遍形式2.1 古希臘時(shí)代的觀點(diǎn)公元前6世紀(jì)，赫拉克利特在《論自然》一書中寫道：“世界是包括一切的整體。”公元前5世紀(jì)，德謨克利特著有《宇宙大系統(tǒng)》一書，明確地把整個(gè)宇宙或自然界看做一個(gè)巨大的系統(tǒng)。2.2 18世紀(jì)的觀點(diǎn)萊布尼茨認(rèn)為，宇宙是“預(yù)定和諧”的、“被規(guī)范在一種完滿的秩

39、序中的統(tǒng)一體系”。狄德羅指出，自然界是由各種元素所構(gòu)成的物質(zhì)的總體。1755年康德發(fā)表的《自然通史和天體理論》和1796年拉普拉斯出版的《宇宙體系論》，明確提出了物質(zhì)的宇宙是一個(gè)整體、體系的觀念。1770年，霍爾巴赫在《自然的體系》中寫道：自然就是“由不同的物質(zhì)、不同的配合，以及我們?cè)谟钪嬷兴吹降牟煌倪\(yùn)動(dòng)的組合而產(chǎn)生的一個(gè)大的整體”。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,29,2.3 馬克

40、思、恩格斯的觀點(diǎn)恩格斯明確指出系統(tǒng)是自然界物質(zhì)的存在方式。他說(shuō)：“我們所面對(duì)著的整個(gè)自然界形成一個(gè)體系，即各種物體相互聯(lián)系的總體，而我們?cè)谶@里所說(shuō)的物體，是指所有的物質(zhì)存在，……只要認(rèn)識(shí)到宇宙是一個(gè)體系，是各種物體相互聯(lián)系的總體，那就不能不得出這個(gè)結(jié)論來(lái)?！钡谝?，不僅要把整個(gè)自然界看做一個(gè)系統(tǒng)，而且要認(rèn)識(shí)到自然界中的所有物質(zhì)客體都自成系統(tǒng)；第二，自然界的一切物質(zhì)客體不僅自成系統(tǒng)，而且又互成系統(tǒng)。這說(shuō)明了自然界物質(zhì)系統(tǒng)的普遍性；

41、第三，系統(tǒng)與要素的規(guī)定是相對(duì)的。系統(tǒng)成為系統(tǒng)，要素成為要素，只是在特定的聯(lián)系中才能成立。要素在自身的內(nèi)在聯(lián)系中成為系統(tǒng)，系統(tǒng)又在自身的外在聯(lián)系中成為要素。因此，任何一個(gè)系統(tǒng)都是較高一級(jí)系統(tǒng)的要素，同時(shí)任何一個(gè)系統(tǒng)的要素本身又是較低一級(jí)的系統(tǒng)。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,30,二、自然界物質(zhì)系統(tǒng)的基本特點(diǎn),1. 開放性自然系統(tǒng)具有物質(zhì)、能量、信息“三要素”。依據(jù)系統(tǒng)與外界環(huán)境之間是否存在物

42、質(zhì)、能量和信息的交換，可以將其區(qū)分為孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)是與其環(huán)境隔絕的系統(tǒng)，與其環(huán)境之間沒(méi)有物質(zhì)、能量、信息的交換。一般來(lái)說(shuō)，孤立系統(tǒng)只是一種理想或近似的狀態(tài)。封閉系統(tǒng)是與外界環(huán)境沒(méi)有物質(zhì)交換但有能量交換的系統(tǒng)。根據(jù)質(zhì)能關(guān)系式E=MC2，能量是可以換算為物質(zhì)的質(zhì)量的。與外界絕對(duì)沒(méi)有物質(zhì)交換的系統(tǒng)，自然與外界也就不會(huì)有能量交換。不過(guò)，在能量交換中所涉及的物質(zhì)交換數(shù)量極小，有時(shí)可以忽略不計(jì)，在這種情況下我們便有

43、了一個(gè)封閉系統(tǒng)。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,31,開放系統(tǒng)是與外界環(huán)境自由地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換的系統(tǒng)。開放系統(tǒng)有許多非一般的特性。第一，開放系統(tǒng)具有“等結(jié)果性”。第二，開放系統(tǒng)被定義為在同環(huán)境交換物質(zhì)的過(guò)程中呈現(xiàn)出輸入和輸出、自身物質(zhì)組分的組建和破壞的系統(tǒng)。開放系統(tǒng)的外部特征是存在輸入和輸出，同環(huán)境不斷進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換；內(nèi)部特征是不斷破壞自身舊物質(zhì)組分，不斷組建新

44、的物質(zhì)組分，可以稱為廣義的“新陳代謝”。這兩方面互為條件。由于內(nèi)部不斷進(jìn)行組分的建構(gòu)與破壞，故需與環(huán)境不斷交換物質(zhì)、能量；由于物質(zhì)的輸入和輸出不斷進(jìn)行，系統(tǒng)內(nèi)部才可能有組分的不斷破壞與組建。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,32,2. 動(dòng)態(tài)性現(xiàn)實(shí)的自然系統(tǒng)都是開放系統(tǒng)，都有物流、能流、信息流不斷地運(yùn)動(dòng)，任何自然系統(tǒng)都有一個(gè)從孕育、產(chǎn)生、發(fā)展、成熟到衰退、消亡的過(guò)程，自然系統(tǒng)的這種運(yùn)動(dòng)、發(fā)展、

45、變化過(guò)程，就是它的動(dòng)態(tài)性。從本體論看，自然界是物質(zhì)的，而物質(zhì)是系統(tǒng)的。不論能量和運(yùn)動(dòng)還是信息與控制，都是物質(zhì)系統(tǒng)的屬性。既然沒(méi)有不運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)，那么自然界物質(zhì)系統(tǒng)便是動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，靜態(tài)僅是動(dòng)態(tài)的特例，所以物質(zhì)系統(tǒng)是隨時(shí)間不斷變化的。系統(tǒng)的變化發(fā)展有兩個(gè)方向一是進(jìn)化的方向，一是退化的方向。封閉系統(tǒng)由于熵增加必然從有序走向無(wú)序，朝著退化的方向發(fā)展，最終達(dá)到熱平衡而“死寂”；開放系統(tǒng)由于與外界有物質(zhì)、能量、信息的交換，從外界輸入負(fù)熵流，依

46、據(jù)耗散結(jié)構(gòu)理論與協(xié)同學(xué)關(guān)于非平衡態(tài)系統(tǒng)自組織理論，在一定條件下可以從無(wú)序走向有序，朝著進(jìn)化的方向發(fā)展。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,33,3. 系統(tǒng)的整體性涵義：整體性是自然系統(tǒng)最突出、最基本的特征。所謂整體性是指系統(tǒng)的各個(gè)要素按一定的方式構(gòu)成的有機(jī)整體。系統(tǒng)是諸要素的有機(jī)集合而不是各要素的簡(jiǎn)單地機(jī)械加和，系統(tǒng)的性質(zhì)、功能和規(guī)律不同于它的各個(gè)組成要素的性質(zhì)、功能和規(guī)律，即系統(tǒng)具有各組成要

47、素所沒(méi)有的新的性質(zhì)、功能和規(guī)律；處于系統(tǒng)整體中的組成要素的性質(zhì)、功能和規(guī)律，也異于它們?cè)诠铝顟B(tài)的性質(zhì)、功能和規(guī)律。特點(diǎn)：整體性是一切自然系統(tǒng)的普遍屬性； 組成系統(tǒng)的各個(gè)要素不能一一分解成獨(dú)立于系統(tǒng)的要素； 系統(tǒng)的整體必然出現(xiàn)新的特性，以及一個(gè)要素和結(jié)構(gòu)合理的人工或復(fù)合系統(tǒng)的整體功能或整體效應(yīng)總是大于它的各組成部分之和。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,34,4. 層次性涵義：自然

48、系統(tǒng)的層次性，是指一方面系統(tǒng)由一定的要素組成，這些要素是由更小一層次的要素組成的子系統(tǒng)，另一方面系統(tǒng)自身又是更大系統(tǒng)的組成要素。自然系統(tǒng)的層次性主要是自然界物質(zhì)系統(tǒng)的縱向聯(lián)系的體現(xiàn)，它揭示了物質(zhì)系統(tǒng)之間縱向的或垂直的有序關(guān)系。實(shí)際上，自然系統(tǒng)的層次性還包括兩個(gè)方面：一是系統(tǒng)在某一等級(jí)上又可以分為多側(cè)面的層次，即同一級(jí)的復(fù)雜系統(tǒng)，可從橫向上分為若干互相聯(lián)系、互相制約又各自相互獨(dú)立的平行層次；二是一個(gè)高度復(fù)雜的自然系統(tǒng)以縱向?qū)哟魏蜋M向

49、層次為基礎(chǔ)，還可以構(gòu)成縱橫交錯(cuò)的立體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，形成交叉層次。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,35,特點(diǎn)：層次性是自然界的基本屬性； 實(shí)質(zhì)上是自然系統(tǒng)普遍差異性的表現(xiàn)，而系統(tǒng)的等級(jí)層次恰恰是在差異形成的“關(guān)節(jié)點(diǎn)”上被區(qū)分開來(lái)的； 自然系統(tǒng)不同層次之間具有不同的質(zhì)的規(guī)定性和量的規(guī)定性，是部分與整體、連續(xù)性與問(wèn)斷性的統(tǒng)一。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然

50、觀,36,三、自然界物質(zhì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次,1. 自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能1.1 自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是指自然系統(tǒng)的諸組成要素之間相互關(guān)系的總和，它表現(xiàn)為系統(tǒng)內(nèi)部的組織形式、聯(lián)系方式或秩序。自然系統(tǒng)的兩種基本形式：其一，同時(shí)態(tài)的相對(duì)穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，即系統(tǒng)諸要素在空間上的聯(lián)系與組合秩序。例如DNA分子的雙螺旋結(jié)構(gòu)。有的自然系統(tǒng)盡管存在十分短暫(某些共振態(tài)粒子的壽命為10-23秒)，也有其相對(duì)穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)，并且正是結(jié)構(gòu)使得該系統(tǒng)具有其他系統(tǒng)相區(qū)

51、別的屬性。其二，歷時(shí)態(tài)的運(yùn)動(dòng)演化的時(shí)間結(jié)構(gòu)，即系統(tǒng)隨著時(shí)間的延伸而呈現(xiàn)的流動(dòng)性、變動(dòng)性秩序。如某些自然系統(tǒng)隨時(shí)間的周期振蕩，生命系統(tǒng)中存在的時(shí)間節(jié)律等。由于任何事物都具有廣延性和持續(xù)性，因此系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)形式和時(shí)間結(jié)構(gòu)形式一般是交織在一起的，系統(tǒng)諸要素不僅在空間上有相互結(jié)合的關(guān)系，而且在時(shí)間上有前后更替的順序。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,37,1.2 自然系統(tǒng)的功能是指系統(tǒng)與外部環(huán)境相

52、互作用中表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)、能力和功效。自然系統(tǒng)的功能體現(xiàn)了系統(tǒng)與外部環(huán)境之間的物質(zhì)、能量、信息的輸入與輸出的變換關(guān)系。1.3 自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能之間的聯(lián)系對(duì)于一個(gè)自然系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)是功能的內(nèi)在根據(jù)，功能是結(jié)構(gòu)的外在表現(xiàn)。沒(méi)有內(nèi)部的聯(lián)系，就不會(huì)形成系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；而沒(méi)有外部的聯(lián)系，也不會(huì)有系統(tǒng)的功能。與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有相對(duì)的穩(wěn)定性相反，系統(tǒng)的功能由于系統(tǒng)開放程度和開放方式不同而表現(xiàn)出多樣的可能性。,第二節(jié),2024/3/19,第二章 辯證

53、唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,38,2.無(wú)窮嵌套的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的自然圖景自然界物質(zhì)系統(tǒng)之間及其與子系統(tǒng)之間、子系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的縱向聯(lián)系與橫向聯(lián)系，形成了無(wú)窮嵌套的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的圖景。表現(xiàn)為：一方面無(wú)數(shù)相同等級(jí)的系統(tǒng)相互依存，構(gòu)成水平網(wǎng)絡(luò)，另一方面不同等級(jí)的系統(tǒng)在縱的方向上相互聯(lián)系構(gòu)成的垂直層次結(jié)構(gòu)。“立體網(wǎng)絡(luò)”結(jié)構(gòu)包含兩種內(nèi)涵：一是，每一個(gè)物質(zhì)系統(tǒng)并不一定由緊接著的下一個(gè)層次的物質(zhì)系統(tǒng)所構(gòu)成，它可能由其底下相隔若干層次的

54、某一層次或幾個(gè)層次的系統(tǒng)組成；二是，某一層次的系統(tǒng)組成高一級(jí)層次時(shí)，并不一定組成唯一的高層次系統(tǒng)，而是可以組成兩種以上的不同層次，因而層次之間的聯(lián)系出現(xiàn)了分支的現(xiàn)象。 值得注意的是，自然系統(tǒng)等級(jí)序列的最上層和最下層都不是封閉的，也就是說(shuō)它既無(wú)上限，亦無(wú)下限。我們既不能把整個(gè)宇宙看做是目前所知道的總星系，也不能把已知的基本粒子看做是構(gòu)成宇宙的最小單元。物質(zhì)層次是不可窮盡的，自然界是無(wú)限的。,第二節(jié),第三節(jié) 自然界的演化,一、

55、自然演化的不可逆性和自然的進(jìn)化二、自然系統(tǒng)演化的基本方式三、自然演化的自組織機(jī)制四、自然界循環(huán)發(fā)展的無(wú)限性,2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,40,一、自然演化的不可逆性和自然的進(jìn)化,1.“演化”和“進(jìn)化”演化:是一種具有不可逆性的運(yùn)動(dòng)形態(tài)，而進(jìn)化則是一種具有特定方向的演化。進(jìn)化:是指事物的上升的、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)。“演化”則比“進(jìn)化”具有更寬泛

56、的含義“演化”除了指事物的上升的、從無(wú)序到有序、從低序到高序的不可逆過(guò)程即“進(jìn)化”之外，還包括了事物的下降的、從有序到無(wú)序、從高序到低序的過(guò)程即“退化”和從宏觀有序態(tài)到遠(yuǎn)離平衡的“混沌態(tài)”以及不同遠(yuǎn)離平衡態(tài)的“混沌態(tài)”之間的更替。,第三節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,41,2. 自然演化的不可逆性2.1 可逆和不可逆可逆過(guò)程如果系統(tǒng)從某一狀態(tài)轉(zhuǎn)變到另一狀態(tài)后，能夠再回復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，并且同時(shí)

57、使系統(tǒng)的環(huán)境也回復(fù)到原狀，這樣的過(guò)程就是可逆過(guò)程。不可逆過(guò)程若系統(tǒng)及其環(huán)境一經(jīng)變化后，不能回復(fù)，這種過(guò)程就是不可逆過(guò)程?？赡媾c不可逆實(shí)際上反映了自然演化的狀態(tài)對(duì)時(shí)間的關(guān)系?？赡媾c不可逆直接涉及到關(guān)于自然演化的一個(gè)帶根本性的問(wèn)題，即是否出現(xiàn)時(shí)間箭頭的問(wèn)題。,第三節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,42,2.2 時(shí)間之矢時(shí)間是與不可逆過(guò)程相聯(lián)系的有箭頭（方向）的。人類已發(fā)現(xiàn)有五種“時(shí)間之矢”一是

58、，熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的時(shí)間之矢，即熵增加的時(shí)間方向；二是，生物學(xué)的時(shí)間之矢，即生物進(jìn)化的時(shí)間方向；三是，電磁學(xué)的時(shí)間之矢，即振蕩電磁所產(chǎn)生的電磁波的傳播方向；四是，量子力學(xué)的時(shí)間之矢，即原子的自發(fā)輻射的時(shí)間方向；五是，宇宙學(xué)的時(shí)間之矢，即自大爆炸開始的宇宙不斷膨脹的時(shí)間方向。,第三節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,43,宇宙膨脹的運(yùn)動(dòng)方向作為時(shí)間箭頭可能是更普遍的。這是因?yàn)椋河钪鎸W(xué)最基本的方

59、程是引力場(chǎng)方程，加上了大爆炸的初始條件后，選擇了宇宙膨脹的解，產(chǎn)生了第一種宇宙不對(duì)稱性，出現(xiàn)了宇宙學(xué)箭頭；然后在宇宙膨脹過(guò)程中出現(xiàn)了輻射為主的狀態(tài)，宇宙空間充滿電磁輻射，產(chǎn)生了電磁學(xué)箭頭；在引力或其他各種不穩(wěn)定性的作用下，物質(zhì)出現(xiàn)局域聚集，出現(xiàn)物質(zhì)為主的狀態(tài)，演化為各種天體，發(fā)生統(tǒng)計(jì)的時(shí)間不對(duì)稱性；最后，在個(gè)別天體上發(fā)生了生命賴以生存的條件，產(chǎn)生了生物學(xué)的時(shí)間箭頭，等等。這就是說(shuō)，宇宙中其他一切物質(zhì)系統(tǒng)的時(shí)間方向性都是從屬于大爆

60、炸這個(gè)時(shí)問(wèn)箭頭的本原的，即都由宇宙大爆炸這個(gè)時(shí)間箭頭派生而來(lái)的。不可逆過(guò)程相聯(lián)系的時(shí)間對(duì)稱破缺，具有重要的意義它意味著，在不可逆過(guò)程存在的情況下，自然界的演化才是可能的，質(zhì)的多樣性才是可能的。不可逆過(guò)程既可以導(dǎo)致有序結(jié)構(gòu)的破壞，也可以導(dǎo)致更有序結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生。因此，與不可逆過(guò)程相聯(lián)系的時(shí)間箭頭既可以指向退化的方向，也可以指向進(jìn)化的方向。,第三節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,44,2.3 現(xiàn)實(shí)的自然過(guò)

61、程是不可逆的自然界真實(shí)的物理圖像是：不可逆過(guò)程是無(wú)條件的、絕對(duì)的。因?yàn)槿魏蜗到y(tǒng)都處于一定的時(shí)間和空間之中，都有其演化的歷史，在進(jìn)化的單行道上不允許走回頭路。相反，可逆過(guò)程是相對(duì)的，是一種理想過(guò)程，舍去了許多規(guī)定的抽象的形式。經(jīng)典力學(xué)、電動(dòng)力學(xué)、量子力學(xué)等用可逆的物理方程描述客觀世界，只是一種相對(duì)的、有條件的、簡(jiǎn)化了的認(rèn)識(shí)，是忽略掉了不可逆性的真實(shí)過(guò)程的理論近似。物理學(xué)家玻姆說(shuō)：“將自然規(guī)律描述成原則上完全可逆，只不過(guò)是實(shí)在的極度

62、簡(jiǎn)化的表象的產(chǎn)物?！逼绽锔杲鹨舱f(shuō)：“那許許多多塑造著自然之形的基本過(guò)程本來(lái)是不可逆的和隨機(jī)的，而那些描述基本相互作用的決定性和可逆性的定律不可能告訴人們自然界的全部真情?！?第三節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,45,3. 自然界的進(jìn)化：有序化和對(duì)稱性破缺3.1 序、有序和無(wú)序“序”基本的詞義為“排列”，可引申為一種規(guī)則的狀態(tài)。但現(xiàn)代科學(xué)中，“序”的概念不僅表現(xiàn)為空間結(jié)構(gòu)的某種規(guī)則性，而且反

63、映了時(shí)間演化過(guò)程的某種規(guī)律性。廣義的“序”應(yīng)該是指時(shí)空結(jié)構(gòu)的規(guī)則性，這種規(guī)則性既可用來(lái)描述自然系統(tǒng)的狀態(tài)，也可以用來(lái)反映自然系統(tǒng)演化的過(guò)程。無(wú)序系統(tǒng)內(nèi)部各組成要素之間混亂而無(wú)規(guī)則的組合及系統(tǒng)變化的無(wú)規(guī)則性稱為無(wú)序。有序任何系統(tǒng)都是有序與無(wú)序的不同程度的辯證統(tǒng)一，這種統(tǒng)一的不同程度，就構(gòu)成了系統(tǒng)的一定秩序，即有序度。事物或狀態(tài)不同的有序度構(gòu)成一系列的階梯。系統(tǒng)的有序度可以用不同的參量來(lái)描述和度量（熱力學(xué)-熵；信息論、控制論-

64、信息量）,第三節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,46,有序與無(wú)序的辨證關(guān)系自然系統(tǒng)的有序與無(wú)序是相對(duì)的，而不是絕對(duì)的，兩者處于辯證的對(duì)立統(tǒng)一之中。一方面，沒(méi)有離開有序的絕對(duì)無(wú)序，如分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)在宏觀上表現(xiàn)為物體溫度的高低；另一方面，也沒(méi)有無(wú)序的絕對(duì)有序，人腦是一個(gè)高度有序的系統(tǒng)，但也并非絕對(duì)有序。人腦的進(jìn)化并沒(méi)有走到終點(diǎn)，它還要不斷消除自身的無(wú)序，向更高的有序發(fā)展。對(duì)于某一具體系統(tǒng)，在確

65、定了“零序面”之后，有序和無(wú)序便有了絕對(duì)的意義。有序和無(wú)序相對(duì)獨(dú)立而存在，并在一定條件下互相轉(zhuǎn)化。,第三節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,47,3.2 對(duì)稱和破缺對(duì)稱是指在一定變換下的不變性。最高的對(duì)稱性就是在一切變換下都不變的狀態(tài)。這樣的狀態(tài)實(shí)際上對(duì)應(yīng)著無(wú)序，最對(duì)稱的世界是沒(méi)有任何秩序和結(jié)構(gòu)的，沒(méi)有任何特殊方向和特殊點(diǎn)，這是平衡態(tài)的特征。破缺是指在一定變換下所表現(xiàn)的可變性，或?qū)ΨQ性的降低。

66、它實(shí)際上是對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)的有序狀態(tài)。復(fù)雜性和層次結(jié)構(gòu)正是起源于某種對(duì)稱性的破缺。自然界的有序化是對(duì)稱性破缺的結(jié)果，正是由于對(duì)稱性破缺才使系統(tǒng)向有序化、組織化和復(fù)雜化演化。宇宙的演化，從最初的混沌狀態(tài)到彌漫的星際物質(zhì)再到形成星系、恒星、太陽(yáng)系、地球、地球上的生命以至人類，就是一個(gè)從完全對(duì)稱到對(duì)稱性逐步喪失、非對(duì)稱性逐步形成的過(guò)程。自然界的進(jìn)化就是一個(gè)不斷發(fā)生對(duì)稱性破缺的過(guò)程；自然界每發(fā)展到一個(gè)新的里程碑，都必有一個(gè)基本的物質(zhì)的或相互作用

67、的、時(shí)間的或空間的對(duì)稱性破缺與之相適應(yīng)；高度有序化、復(fù)雜化和組織化的系統(tǒng)，即是對(duì)稱性逐步破缺過(guò)程的產(chǎn)物。,第三節(jié),2024/3/19,第二章 辯證唯物主義自然觀的發(fā)展:系統(tǒng)自然觀,48,二、自然系統(tǒng)演化的基本方式,1. 分叉：穩(wěn)定性和不穩(wěn)定性分叉所謂分叉，就是由于系統(tǒng)的內(nèi)部的和外部的因素，會(huì)使系統(tǒng)在前進(jìn)道路上不斷地分化，從而產(chǎn)生多種可能性和多種分支，呈現(xiàn)類似于“進(jìn)化樹”的自然演化的基本方式。逐級(jí)分叉:隨著條件的改變，系統(tǒng)還可能出現(xiàn)

68、新的臨界點(diǎn)，出現(xiàn)新的分叉即二級(jí)分叉，再往后又可能出現(xiàn)更高級(jí)的分叉。這種分叉叫做逐級(jí)分叉。分叉表明穩(wěn)定性與不穩(wěn)定性的辯證的對(duì)立統(tǒng)一。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)化而言，穩(wěn)定性是不穩(wěn)定性的基礎(chǔ)，而不穩(wěn)定性是達(dá)到新的穩(wěn)定性的必經(jīng)之路。系統(tǒng)的演化作為逐級(jí)分叉的層次躍遷的過(guò)程，經(jīng)過(guò)一系列的穩(wěn)定--失穩(wěn)--穩(wěn)定狀態(tài)，按較突然的躍遷、爆發(fā)的方式越過(guò)穩(wěn)定閾外而進(jìn)行的。分叉造成了多重穩(wěn)定狀態(tài)：當(dāng)一種平衡狀態(tài)難以挽回地被擾亂和推開后，便有另外的穩(wěn)定狀態(tài)可供選擇。于是遠(yuǎn)