系统教学.pptx

科学革命的世纪v20世纪科学永远铭记的三件事：相对论、量子力学与混沌v相对论划定了牛顿力学有效的最大时空界限；量子力学划定了牛顿力学有效的最小时空界限；系统论是牛顿力学不再适用复杂系统及其生成演化问题v科学规范的转换，科学的世界图景也在改变：“1900年世界是统计性的，1910年是相对论的，1930年是量子化的，而到1980年是非线性的。”科学思潮的重大转向v系统科学的兴起是从近代科学的土壤中萌发、生长的v西方经典科学的探索由宏观世界向微观世界不断探索v宇观世界：宏观物体太阳系银河系河外星系总星系宇宙v微观世界：宏观物体元素分子基本粒子夸克？v冲突机械传统，超越还原论方法的思潮开始兴起一 量子力学v还原论在探究原子的核心时，发现了自身的极限v海森堡：在量子力学中，线性的理论和方法已经无法解决“不可预测”的难题。“因为对大自然来说非线性如此基本，所以，本质上线性的量子理论甚至也可能最终不得不被一种非线性理论所取代”v玻姆：提出“整体性”思想。指出:量子理论“不仅标志者科学内容方面的深远变化，而且也标志着用来表述这些知识的基本概念有了更为根本的变化。这种概念中的变化主要表现在一下三个方面：v（1）连续轨迹的概念被不可分的跃迁概念所代替。v（2）完全决定论的概念被统计因果性的概念所代替。v（3）世界能被正确地分析为彼此分离的独立部分，每个部分各有其确定的固有结构（如波和粒子）的假定，为下述概念所代替：世界是一个不可分的整体，其各个分离部分的出现，仅仅是作为一种在经典极限下才正确的抽象或近似。”二 基本粒子物理学v在基本粒子物理学，丘（chew）提出“靴绊假说”，并发展成为“靴绊哲学”。基本观点：粒子是过程而不是物体。把宇宙看做是相互关联的事件的动态网络。“每个部分都包含全体，而又在全体之中”旧范式新范式部分与整体宇宙科学科学定律知识最自然界的态度对称，可由部分推断整体看做一台机器，静态看做是客观的是真理比喻为建筑物主宰和控制不对称，部分推不出整体看做相互联系的整体、过程看做是认识的是近似描述比喻为网络合作和非暴力的生态学态度三 现代宇宙学v宇宙是一个整体，而且是一个过程即宇宙万物具有共同的起源，而且具有整体的结构v霍金：“即便我们知道了宇宙的有关定律，我们仍然不能利用它们去预言遥远的未来，这是因为物理方程的解会呈现出一种称作混沌的性质，这表明方程可能是不稳定的，在某一时刻对系统做非常微小的改变，系统的未来行为很快会变得完全不同。”窥见世界生成及其复杂性的图景v蝴蝶效应四 格式塔心理学v现代心理学研究对象是生命有机体复杂的思维活动v格式塔心理学的思想：主张经验和行为是整体性反应，整体性是有组织的各部分的组织性，它大于各部分的总和。关键是强调生命有机体思维与行为之不可分割性，尤其是思维活动本身的整体组织性，反对把意识分析为感觉元素。反对机械论的分析和还原方法v格式塔心理学成为贝塔朗菲提出系统论的重要依据之一v在社会学领域，马克思将资本看做资本主义社会的一个细胞，具有有机整体性思维方式v总之，20世纪西方科学思潮开始发生重大转向，一种关于世界生成演化，具有整体性和复杂性的新思潮兴起，它为系统科学的诞生准备了条件两条科学发展道路v彭加勒曾指出科学的发展有两种趋势：v（1）走向统一与简明的道路v（2）走向变化与复杂的道路v系统科学的兴起以批判近代科学的机械论和还原论开路。在系统科学的目光中，一切似乎都“起死回生”v系统科学的兴起，标志着科学正在将失落已久的生命再次还给自然系统科学v系统论、信息论、控制论是20世纪40年年代末几乎同时兴起的综合性横断学科，它们殊途同归，几乎不约而同地从不同角度探讨了同一问题：将对象作为不可分割的系统，探讨系统的整体性规律。v“整体大于部分之和”是系统科学区别于经典科学的重要原则系统论、控制论、信息论超越还原论v系统论代表了“在科学的整体哲学与人类看待世界的方式方面的一次重大转变”v控制论从通信和控制系统研究中崛起，突破了动物和机器的界限，揭示了反馈控制等各种截然不同的系统维持整体稳定的共同机制v信息论发端于通信工程，它第一次使信息成为科学研究的范畴，并给出定量计算信息的数学方法，奠定了建立系统通信联系、实行控制的基础机体论革命v一般系统论是由奥地利生物学家贝塔朗菲创立的。v从科学思想史的角度，一般系统论的创立源于19、20世纪之交的生物学领域机械简化论（还原论）与新活力论（生机论）之间的争论v在批判经典科学机械论并吸取新活力论合理因素的基础上，贝塔朗菲提出了“机体论”核心是系统的观念处理系统复杂性和动态性系统科学体系v一 系统科学v贝塔朗菲定义：系统是各门科学中的系统 的科学探索和科学理论，以及适用于所有系统的原理性学说。v钱学森:“从系统的角度观察客观世界所建立起来的科学知识体系”v系统科学是从系统的角度，把研究对象作为系统整体，即撇开对象的其他具体特性，只抽象出其中具有系统意义的共同现象或问题，在纯粹系统的意义上研究存在于一切领域的系统现象，探索关于系统的普遍规律和一般原理的科学二 系统论v系统论一般指以系统及其机理为对象，研究系统的类型、一般性质、运动规律及演化机制的理论v 三 系统、要素与环境v系统、要素和环境是系统论最基本的概念系 统v什么是系统v贝塔朗菲定义1：系统是相互联系、相互作用着的褚元素的集，或统一体v钱学森定义1：系统就是有许多部分组成的整体，所以系统的概念就是强调整体，强调整体是由相互关联、相互制约的各个部分所组成的v根据定义1，确定整体性与组织性（或相关性）是系统最基本的特征，这是区别于以往科学研究对象的最明显特征。整体性是系统最突出、最基本的特征之一。是否具有整体性，即“有组织的统一性”是区分系统与非系统的判据。v系统内部的组织性是系统具有整体性的原因（组织性主要指个部分之间的相关性）v系统论摒弃经典科学的分析方法，强调将对象作为有机整体v贝塔朗菲定义2：系统是“处于一定的相互关系中并与环境发生关系的各组成部分的总体（或集）”v钱学森定义2：系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分合成的具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分v定义2规定了系统与环境不可分割性v钱学森定义3：极其复杂的研究对象称为系统v系统科学研究的重点在复杂系统，特别是开放的复杂巨系统。v系统开辟了科学探索系统整体、生成演化及其复杂的新方向。在这个意义上，它宣告了以往科学的简单性理想的终结系统的分类v按要素的属性分：天然系统 人造系统 复合系统v按与外部环境的关系：孤立系统 无物质、能量、信息交换封闭系统 允许能量交换，不允许物质交换开放系统允许物质、能量、信息交换v按形式或复杂性分：简单系统几个要素的简单组合一般系统可准确地分为两组要素复杂系统有两个以上各种组织巨系统具有独立生存、内部调节能力的多级结构系统，如大脑、社会、总星系按要素的 自然属性分天然系统人造系统复合系统要素v要素的定义：要素是组成系统最小的即不需再细分的单元或成分。要素是系统存在的基础。与经典科学中机械的组成部分的重要区别：要素之间具有不可忽略的确定的相互联系的作用v系统要素的特征：（1）系统的要素区别于孤立存在的要素。要素一旦离开系统，便失去作为该系统之要素的性质和作用（2）要素在系统内只有相对的独立性，系统内不存在独立于其他要素的“孤立元”火（心）（肝）木 土（脾）（肾）水 金（肺）（3）系统中每个要素对于系统的构成和完整性都是不可缺少的子系统v要素相对于其所属系统，是最基本的单元，但其本身可以成为更小的单元组成的系统，因此组成系统的每一个要素又是下一较低层次的系统，即次一级的系统，成为子系统。如此类推，便形成系统的多级层次环境v一个系统之外所有与之相关联的事物或存在的集合，定义为该系统的环境。环境与系统具有不可忽略的联系，它是系统存在与生成演化的必要条件和土壤v系统的整体性是在与环境的相互联系中体现出来的v系统与环境的边界有的明确，有的模糊结构、功能与演化v结构和功能是揭示系统整体机制的两个重要概念v结构的定义：系统的结构是指系统内各要素组合关系的总体或集合。或定义为各要素关联的“序”或“部分的秩序”。即系统内部各组成要素之间在空间和时间方面有机联系与相互作用的方式和秩序。后一种定义认为结构就意味着有序v结构决定系统性质 系统的性质是由要素排列组合而形成的有序结构决定的 如DNA的排列差异v结构的特征（1）结构具有层次性（2）结构具有稳定性（3）结构具有可变性