自然界的存在方式.ppt

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1、第1章 自然界的存在方式,1.1 自然界存在的系统性 1.2 自然界存在的层次性 关键词 系统性 层次性,参考书目,1、柯林武德：自然的观念 2、怀德海：科学与近代世界 3、贝塔朗菲：一般系统论 4、拉兹洛：用系统论的观点看世界 5、拉兹洛：进化广义综合理论,6、哈肯：协同学：大自然构成的奥秘 7、艾根：超循环论 8、普利高津等：从混沌到有序 9、普利高津等：探索复杂性,补充理解,关于自然的哲学 辩证自然观的基本理解 系统自然观的一般理解,关于自然的哲学研究,界定： 运用自然科学的研究成果，对自然最基本属性(存在与演化）的哲学探究,问题范畴： 第一：自然界万物由什么构成，如何存在？ 第二：自然

2、界万物由什么生成，如何演化？,理论建构原则： 从经验自然科学中来，与经验自然科学不矛盾,辩证自然观的基本思想,1、自然是物质的 2、运动不灭 3、时间和空间是物质的固有属性和存在方式,4、自然界的一切事物和现象都是矛盾的统一体，矛盾双方在一定条件下相互转化，由此推动着自然界的运动和发展,5、自然界的一切事物都处于普遍联系和相互作用之中，处于不断的运动和转化过程之中,系统科学的基本概念,- 系统 结构 层次 - 环境 行为 功能 - 状态 演化 过程,系统自然观的基本内涵和思想,一般系统论的基本思想： 整体性观念 相互联系观念 演化发展观念,1.1 自然界存在的系统性,重点把握问题： 何谓万物皆

3、系统？ 系统分析的方法能够给予我们什么方法论启示？,核心问题：为什么说自然界万物皆系统？你是否认可这一说法？,问题可分解为：,1、 什么是“系统”如何定义一个系统？ 2、是否存在事物不是系统判定系统的基本判据是什么？ 3、是否万物皆系统万物皆系统这一命题是否具有普遍性？,问题的拓展,4、系统最根本的属性是什么？ 5、系统分析的方法可以给予我们什么启示？,1、如何界定一个系统？,相互作用的多元素的复合体 如果一个对象集合中至少有两个可以区分的对象，所有对象按照可以辨认的特有方式相互联系在一起，就称该集合为一个系统,系统的构成,系 统,组成,结构,环境,功能,相互关联,系统构成,(1) 系统的组成

4、（组分） 至少由两个可以区分的对象 集合中包含的对象称为系统的组分，最小的，即不需要再细分的组分称为系统的元素或要素,(2) 系统的结构 组分及组分之间关联方式（系统把其元素整合为统一整体的模式）的总和,(3) 系统的环境：Environment 系统S之外一切与S具有不可忽略的联系的事物集合 环境对系统形成及其稳定性的影响使得环境意识或环境适应的观念构成系统分析的一个重要方面,(4) 系统的功能 从外部、从系统与环境的关系来考察的系统行为，指的是系统对外界环境起作用的能力,关于系统定义中的三个基本特征,1、系统中存在着相互区别的实体，称之为元素 2、元素之间存在着某种关系或关系的网络 3、这

5、些关系对于产生出一个与周围环境区别开来的新的组织整体、新的系统分析层次是充分的,2、是否存在事物不是系统？,是否存在不可分元素？ 如，夸克是否不可分？是否以非系统方式存在？ 一尺之锤，日取其半，万世不竭,从原子到夸克,人的认识是有限的，今天的科学还不能指出夸克是否有它的组成元素和结构，是什么样的系统。或者说，根据现有的科学知识还难以把夸克看成一个系统。 但是，它们是作为微观物理系统的一个组成部分，存在于系统之中，因而要对他它们有确切理解，也不能完全抛开系统方式,可分,可分割,可分辨,数学上的可分割,物理上的可分割,思辨上的可分辨,物理上的可分辨,“宇宙中并不能有天然不可分的原子或物质部分存在。

6、因为我们不论假设这些部分如何之小，它们既然一定是有广袤的，我们就永远能在思想中把任何一部分分为两个或较多的更小部分，并可因此承认它的可分割性因此，确实说来，最小的有广袤的分子永远是可分的，因为它的本性原来就是如此。” 笛卡尔,是否存在堆积物？元素之间没有建立相互关系的多元集 如果现实中不存在孤立的元素，而且元素、组分之间都相互作用，只是相互作用强弱不同，结构水平与组织程度有高有低，那么就意味着不存在绝对意义上的非系统,3、万物是否皆系统？,一方面，自然科学的经验研究表明，自然界中所有物质客体都处于系统之中或自成系统 另一方面，如果不存在不是系统的事物整体，则万物皆系统 万物皆系统，就意味着系统

7、性是自然界万物的基本属性,4、系统的基本特性,（1）相干性：各要素相互作用、相互协调非线性的相互作用 （2）整体（突现）性：系统具有其组成要素所不具有的实体与性质、结构、功能与规律性,结构功能的关系,结构-功能关系分析（39）,F = f ( E,C,S ) 系统的组成、环境与结构共同决定系统的功能 F e,c = f( S ) 其中，结构对功能具有决定性作用,原因作为结果的INUS条件,The so-called cause, and is known to be, an insufficient but necessary part of a condition which is itse

8、lf unnecessary but sufficient for the result.(INUS条件） 原因是结果的非必要的充分条件中的一个不充分的但必要的部分。,(cause conditions) result （c a1 a2 an) r,功能与环境关系,环境对系统形成及其稳定性产生影响，系统的环境是系统功能存在和得以实现的条件 但不是决定系统功能的内在根据,功能与组成要素关系,系统的组成元素是系统具有某种功能的物质基础和物质载体 但它不直接决定系统的功能,金刚石原子结构图,石墨原子结构图,功能与结构关系,结构是功能的内在基础 结构决定功能,结构与功能的关系,认识论上的意义： 结构解

9、释 结构模拟方法,功能与结构的关系,功能是结构的外在表现,具有相对独立性异构同功 认识论上的意义：功能模拟方法的基础,通过部分是否可以认识整体？ 一叶知秋说的是否就是通过部分来认识整体？ 通过部分能够完全认识整体吗？ - 水分子（H2O)可以依据氢原子与氧原子的性质得以认识吗？,（2）整体突现性,突现指的是：一系统新质(未曾有过的结构或其子系统都不具有的功能)作为整体的突然出现的过程 突现的定义必须相应于某个宏观层次,整体突现的原因,规模效应 规模大小不同导致系统性质的差异的效应 结构效应（决定因素） 系统组分的相干效应,整体突现的原因,当元素之间特定的模式、构型、结构形成，就对组成元素施加一

10、种约束，改变这些组成元素的功能与行为，甚至改变它的性质，使它们整体地组织协调起来，作为整体而行动，并与其他事物以及环境发生关系。,整体突现的原因,这时，整体就变为一种新的实体，出现了组成元素所不具有的特殊性质，形成特殊的行为特征，受新的行为规律支配。,整体突现性的基本描述,整体突现性也称非加和性原理或非还原性原理 系统作为整体具有部分或部分之和所没有的性质，即整体不等于部分之和 与此同时，系统组分受到系统整体的约束和限制，其性质被屏蔽，独立性丧失,非加和原理,- 非加和关系： 整体出现了部分所没有的性质 整体丧失了部分所具有的性质 - 加和关系： 整体保留了部分单独存在时所具有的性质,突现的五

11、大特征,1、整体性 2、新颖性 3、不可预测性 4、不可还原性 5、下向因果作用,弱突现 性质,标称 突现性,强突现 性质,标称突现性质（系统整体性原理） 系统整体具有其组成部分所不具有、并且不能根据部分的行为加以预测的性质 整体系统的行为不能从它的组成元素或从整体中分离开来的组成元素的集合的行为中加以预测,通过部分不一定能完全认识整体,一方面，整体突现性是系统的基本属性，当由部分构成整体时，会有新质的突然出现和旧质的突然消失或被屏蔽，使得整体不等于部分之和 另一方面，虽然处于系统联系中的组成部分或多或少包含着整体的信息，但不能认为整体的所有信息都体现在每一部分之中 因此，仅从其组成部分上是不

12、一定能完全理解系统的整体性质的,1.2 自然界物质系统的层次性,什么是层次结构？ 自然界物质系统何以具有层次结构？ 物质系统层次结构的基本规律是什么？,什么是层次结构？,基本含义 - 由多级相干关系逐级构成多级整体的结构，可以逐次分解为子系统集合的复杂系统结构,由夸克到分子上部系统层次图,夸克,核子,原子核,原子,分子,夸克,夸克,介子,夸克,核子,电子,原子,给定系统S，如果它的元素集合Si满足以下条件，则称Si为系统S的一个子系统或分系统： 1、 Si是S的一部分（子集合），即 Si S； 2、 Si本身是一个系统，基本满足前述系统的要求。 相对于Si，S称为整系统或母系统,形式化定义,主

13、要特点 - 低层系统对高层系统具有构成性关系 - 同一层次系统间存在相干关系,自然界物质系统 为什么具有层次结构？,1、自然界形成层次结构的论证 - 进化论的解释 - 数学证明 2、基本层次结构的普遍性,物质系统层次结构 具有什么基本规律,1、特定层次结构与特定能量状态相适应（P47:图1-5) 2、特定层次系统的尺度与结合能成反比（P47：表1-1） 3、物质形态的多样性与丰度成反比,4、高、低层次物质系统的相互关系 上向因果关系还原解释 下向因果关系扩展解释 高层次的相对独立性,一系列关系范畴,系统与非系统（35-36） 功能与组成元素（P40） 功能与结构 （P41-43） 整体与部分（P36-39）,自然是什么，如何存在？ 自然是以系统方式存在着的有机整体 自然是由不同物质层次的等级结构组成的系统 自然是一个动态的开放系统,