自然辩证法课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,现代自然科学的发展和系统自然观的产生,1,二、系统自然观,（一）系统自然观及其自然科学基础,（二）自然界的系统存在方式,（三）自然界的演化,2,（一）系统自然观及其自然科学基础,1.,自然科学基础,2.,系统自然观的基本内容,3.,系统自然观确立的重大意义,3,20,世纪的科学革命首先发生于物理学。相对论、量子力学相继建立。,40,年代建立“老三论”，,50,年代建立分子生物学。,70,年代后出现自组织理论、分形理论、混沌理论等。,1.,自然科学基础,19,世纪末物理学上空的“两朵乌云”：迈克耳逊,-,莫雷实验，黑体辐射实验。,4,20,世纪的科学革命广泛而深刻：它发生在,宇观,（相对论）、,宏观,（分形理论、混沌理论等）、,微观,（量子力学、分子生物学等）三大层次。,5,爱因斯坦,1905,年创立相对论，揭示了同时性的相对性，导出了时间延缓效应、质增效应、质能关系式，揭示了时间与空间、时空与物质运动、质能之间的统一性。,1,）相对论,6,爱因斯坦,1916,年创立广义相对论，提出广义协变原理、等效原理，推断：光线弯曲，时空与物质不可分，时空结构和性质取决于物质分布，扬弃了牛顿的绝对时空观，揭示了时间、空间与物质的辩证关系。,7,1900,年普朗克提出量子假说，,1913,年年玻尔建立量子化的原子结构模型，,1923,年德布罗意提出物质波概念，,1925,年海森堡建立矩阵力学，,1926,年薛定谔建立波动力学，之后玻恩对量子力学和波函数作统计诠释。,2,）量子力学,8,量子力学揭示了崭新的、不同于宏观客体规律的,微观,客体规律，阐明了连续性与间断性、波动性与粒子性的对立统一，突现了量子（微观）世界的概率随机性，,根本改变了精确确定的连续轨迹的经典概念,，经典理论中的严格决定论被仅作为一种近似的和统计趋势的概念的因果律所取代。,9,玻尔在,1935,年提出来的“量子关联”也已被证明具有实在性。这种关联性是普遍存在的。,10,量子力学的建立，使自然科学进展到了人类日常经验以外的微观世界，反映了人与自然相互作用的特征，表明,人并不是在自然之外的独立存在者和观察者,，而是作为自然的一部分参与自然现象的；表明,人只有在同自然的相互作用中才能认识自然,。（测不准原理）,11,20,世纪的生物学家致力于探索物种进化和遗传的机制，由于高分子化学的发展及其向生物学的渗透，以及,X,射线衍射和电子显微镜的发明与应用，科学家们开始在分子水平上研究生命物质及其功能，并建立了分子生物学。,3,）分子生物学,12,1953,年，沃森（,1928,）等科学家在分析,X,射线衍线资料的基础上，建立了,DNA,分子的双螺旋结构模型。标志着分子生物学的诞生。将生物学的实验水平推进到了大分子层次，并在生物大分子层次上阐明了自然界结构和生命活动的高度一致性。,它表明，所有生物（包括非细胞生物病毒）都有着共同的遗传物质核酸，而核酸也有共同的核苷酸链的分子结构和基本相同的遗传机制。,在此基础上发展起来的,DNA,重组技术、克隆技术，表明现代生命科学已经发展到足以改造人类自身、改变人的自然本性的程度。人参与、影响自然进程的力量更强了。,13,20,世纪初，一些生物学家就提出不能把生物体看作是由器官、细胞构成的集合。,4,）系统科学、非线性科学和复杂性研究,从,30,年代起贝塔朗菲（,19011971,）提出，生物学的主要任务是发现生物系统一切层次上的组织原理，认为,整体在性质上不同于它的各个部分的加和,，在创立的系统论中，,提出了“整体不可分性”的“机体论”和“整体论”原则,，使科学从研究孤立的部分转向研究系统及其规律。,14,1948,年，控制论、信息论产生。,系统科学以系统观点看待自然界，揭示了自然界物质系统的整体性、层次性、动态性和开放性。,20,世纪,60,年代以来，一批物理学家对非线性、复杂性问题进行了更广泛深入的研究。,法国数学家托姆于,1972,年建立了描述和预测系统演化在临界点突变行为的数学框架“突变论”。,15,普利高津（,1917,）提出了以耗散结构为核心的系统自组织理论哈肯（,1927,）研究了多组分大系统怎样由无序态，经过其中的子系统的合作运动，转变为有序结构，建立了协同学（,1969,）。,美国的洛仑兹（及费根鲍姆等）研究了“对初始条件有敏感依赖性”的非线性系统，开创了混沌学，揭示了隐藏在混乱现象深处的惊人秩序以及自然万物生长演化的普适规律，揭示了确定性系统的,内在随机性,，体现了随机性存在于确定性之中、确定性自己规定为不确定性。,16,混沌理论突破了牛顿和拉普拉斯的关于过程确定性的观点（从根本上消除了拉普拉斯决定论的可预测性的观念），有人认为是继相对论和量子力学后物理学的第三大成就。,艾根提出的超循环论，揭示了生物大分子形成的自组织形式，架设了从无生命向生命过渡的桥梁。,17,2.,系统自然观的基本内容,1,）自然界不仅存在着，而且演化着,2,）自然系统是确定性和随机性的统一,3,）自然系统是简单性和复杂性的统一,4,）自然系统是线性与非线性的统一,18,自组织理论等属于“,演化科学,”（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演化的内在尺度）。,传统的自然科学都是“,存在科学,”（所描述的都是可逆过程，表现为时间反演是对称的）。,1,）自然界不仅存在着，而且演化着,对自然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。,19,2,）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性，并且这是普遍现象。,20,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。,3,）自然系统是简单性和复杂性的统一,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。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。,复杂性也是普遍存在的。,21,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，现实自然系统是非线性的。非线性是普遍的，线性才是特例。,自然界是线性与非线性的辩证统一。,4,）自然系统是线性与非线性的统一,22,3.,系统自然观确立的重大意义,1,）丰富和发展了辩证唯物主义自然观,2,）提供了系统思维方式,系统分析方法与还原分析方法是不同的。,23,揭示了自然界的系统性、整体性和层次性。,揭示了自然界物质系统的开放性、动态性和自组织性。,1,）丰富和发展了辩证唯物主义自然观,揭示了时间的不可逆性，以系统、要素、功能、层次、有序、无序、整体等概念对物质存在的空间形式、物质的广延性作了定性和定量的描述，阐明了时空与物质的相互联系，丰富、深化了辩证唯物主义的时空观。,揭示了自然界再循环发展中有序与无序、进化与退化的辩证统一。,24,把对象作为系统考察，从整体、部分和环境相互作用解释对象的整体性质和运动规律。,认为系统具有非加和的性质及系统性质。认识系统的目的就在于把握这种系统性质。,2,）提供了系统思维方式,把系统看作动态的开放系统。,侧重于从无序、不稳定性、多样性、不平衡性、非线性等方面研究对象。,25,还原分析方法,有两个前提：,“部分”间无相互作用或相互作用可忽略；,描述部分的行为的关系式是,线性,的，这样才能进行累加，保证描述总体行为的方程和描述部分行为的方程具有相同的数学形式，以便通过部分过程相加取得总体过程。,显然，这种分析方法和思维方式不适用于复杂对象。,系统分析方法与还原分析方法是不同的。,26,谢谢大家！,27,