自然界的存在方式

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1、第一章第一章 自然界的存在方式自然界的存在方式第一节第一节 自然界的物质性自然界的物质性v关于辩证唯物主义的物质概念。关于辩证唯物主义的物质概念。v物质是不依赖于人的意识并能为人的意识所物质是不依赖于人的意识并能为人的意识所反映的客观实在。反映的客观实在。v当哲学遇到了科学：当哲学遇到了科学：v问题问题1：量子效应的不确定性与可知性？微观：量子效应的不确定性与可知性？微观粒子是否有不依赖于主体的客观实在性？粒子是否有不依赖于主体的客观实在性？v问题问题2：物质是有形的物体的抽象么？怎样用：物质是有形的物体的抽象么？怎样用物质的概念解释电磁场？物质的概念解释电磁场？v1、物质形态的无限多样性、物

2、质形态的无限多样性v个体形式的存在：基本粒子、原子、分子、个体形式的存在：基本粒子、原子、分子、动植物微生物等；动植物微生物等；v群体形式的存在：弥漫物质、各种星体、生群体形式的存在：弥漫物质、各种星体、生物群落。物群落。v现代科学揭示，各种基本粒子都是实物与场现代科学揭示，各种基本粒子都是实物与场的统一体。的统一体。v现在发现的元素有现在发现的元素有107种，由这些元素构成的单种，由这些元素构成的单质和化合物有几万种。质和化合物有几万种。v生命形式就更加丰富多彩，地球上的动物有生命形式就更加丰富多彩，地球上的动物有100多万种，植物多万种，植物40多万种，微生物多万种，微生物89万种。万种。

3、v从物质的凝聚态看，有固态、液态、气态、等离从物质的凝聚态看，有固态、液态、气态、等离子、超密太和真空态。子、超密太和真空态。v现代科学发现，宇宙大约有现代科学发现，宇宙大约有100万个类星体，万个类星体，每个类星体的能量是太阳的每个类星体的能量是太阳的1015倍，宇宙中有倍，宇宙中有90%以上的暗物质。以上的暗物质。v目前来看，这些都是我们认识的盲点。目前来看，这些都是我们认识的盲点。2、自然界物质的同一性、自然界物质的同一性vA，统一于物质。统一于物质。vB，元素和结构上的统一。元素和结构上的统一。vC，起源和发生，过程的统一。起源和发生，过程的统一。第二节第二节 自然界物质的系统性自然界

4、物质的系统性一 复杂性研究v1 早期阶段（早期阶段（20世纪世纪40年代）年代）vA系统论：生物学家贝塔朗菲于系统论：生物学家贝塔朗菲于20世纪世纪30-40年代提出系统论思想。年代提出系统论思想。v贝塔朗菲认为存在着适用于综合系统或子系贝塔朗菲认为存在着适用于综合系统或子系统的模式、原则和规律，而不论种类、组成统的模式、原则和规律，而不论种类、组成部分的性质和它们之间的关系或力的情况如部分的性质和它们之间的关系或力的情况如何，任务是确立适用于系统的一般原则。何，任务是确立适用于系统的一般原则。vB信息论信息论v创始人是美国贝尔电话研究所数学家申农创始人是美国贝尔电话研究所数学家申农（Shan

5、non）。）。v申农与申农与1948年发表通讯的数学理论一文，年发表通讯的数学理论一文，为信息论奠定基础。为信息论奠定基础。v申农认为通讯的基本问题是精确地或近似地申农认为通讯的基本问题是精确地或近似地在一个点上再现另一个点上所选择的信号，在一个点上再现另一个点上所选择的信号，其中信息源模型是一个随即过程。其中信息源模型是一个随即过程。vC控制论控制论v是自动控制、电子技术、神经生理学、生物是自动控制、电子技术、神经生理学、生物学、医学、心理学、数理逻辑、计算和技术、学、医学、心理学、数理逻辑、计算和技术、统计力学等多学科相互渗透交叉的产物。统计力学等多学科相互渗透交叉的产物。v1948年维纳

6、出版的控制论年维纳出版的控制论关于在动物关于在动物和机器中控制和通讯的科学，为该理论的和机器中控制和通讯的科学，为该理论的奠基性著作。奠基性著作。v2后期阶段（后期阶段（20世纪世纪70年代至今）年代至今）v研究主题：复杂性探索研究主题：复杂性探索v相关理论：耗散结构理论、超循环理论、相关理论：耗散结构理论、超循环理论、生命系统论、资源物理学、突变论、混沌生命系统论、资源物理学、突变论、混沌理论、自组织和非线性理论等理论、自组织和非线性理论等3复杂性探索vA 研究对象：系统研究对象：系统v完全有序和完全无序的系统是简单的；完全有序和完全无序的系统是简单的；v有序与无序之间的系统呈现的是复杂性；

7、有序与无序之间的系统呈现的是复杂性；v系统中流动的有物流、能量流和信息流，系统中流动的有物流、能量流和信息流，其中物流与能量流是守恒的，信息流不守其中物流与能量流是守恒的，信息流不守恒；恒；vB系统中有序和无序的转换过程系统中有序和无序的转换过程v1）无序到有序的过程：无序到有序的过程：v代表理论如耗散结构理论代表理论如耗散结构理论v创始人普里高津物理化学家，创始人普里高津物理化学家，1969年正式提出年正式提出该理论。该理论。v该理论表明当系统处于远离平衡的状态时，不断该理论表明当系统处于远离平衡的状态时，不断消耗外界提供的物质或能量等，通过随机涨落而消耗外界提供的物质或能量等，通过随机涨落

8、而达到有序结构。达到有序结构。v正是在无序状态到有序状态的变化过程中，体现正是在无序状态到有序状态的变化过程中，体现了非线性和自组织的特性。了非线性和自组织的特性。v2）有序到无序的过程：）有序到无序的过程：v混沌态的含义：确定性系统的内在随机性导混沌态的含义：确定性系统的内在随机性导致的非平衡无序状态。对初始条件敏感性，致的非平衡无序状态。对初始条件敏感性，初始条件经过非线性作用逐级放大，演化过初始条件经过非线性作用逐级放大，演化过程中会导致有重大区别的结果。程中会导致有重大区别的结果。v通过倍周期过程或者三个以上频率的互相耦通过倍周期过程或者三个以上频率的互相耦合过程都可以通向混沌。合过程

9、都可以通向混沌。v系统的系统的定义：定义：v系统是由若干具有特定属性的组成元素经系统是由若干具有特定属性的组成元素经特定联系而构成的、与周围环境相互联系特定联系而构成的、与周围环境相互联系的、具有特定结构和功能的整体。的、具有特定结构和功能的整体。v系统的定义强调了事物的整体性，以及构系统的定义强调了事物的整体性，以及构成系统的部分之间，系统与环境的相互作成系统的部分之间，系统与环境的相互作用。用这样的观点去看事物就是系统思想，用。用这样的观点去看事物就是系统思想，或者叫做系统观。或者叫做系统观。v（a）基本元素基本元素v一个系统至少包含两个或两个以上的要素，反之，一个系统至少包含两个或两个以

10、上的要素，反之，单一的、孤立的事物不能称之为系统。系统本身单一的、孤立的事物不能称之为系统。系统本身也是其它更大系统的子系统，这种系统与部分的也是其它更大系统的子系统，这种系统与部分的相对性就决定了系统具有层次性。相对性就决定了系统具有层次性。v规定性：规定性：v1数量方面数量方面v2性质方面性质方面v（b）结构。结构。v结构是系统中元素的各种相互关系的总和。结构是系统中元素的各种相互关系的总和。v分类：分类：1，空间结构，空间结构，2，时间结构，如生物钟，时间结构，如生物钟，周期运动，周期运动，3，数量关系结构，如化学结构元，数量关系结构，如化学结构元素间的比例关系，素间的比例关系，4，相互

11、关系结构。，相互关系结构。v结构和元素的相互关系。元素形成结构，结构结构和元素的相互关系。元素形成结构，结构具有相对独立性，结构还会控制、约束元素。具有相对独立性，结构还会控制、约束元素。v（c）环境，与系统发生相互作用又不属于这个系统环境，与系统发生相互作用又不属于这个系统的所有事物的总和。的所有事物的总和。v系统整体在时间上与空间上都是有限的，在时间上的系统整体在时间上与空间上都是有限的，在时间上的有限性表现为有始有终，有一个演化的过程；在空间有限性表现为有始有终，有一个演化的过程；在空间上的有限性表现为有内有外，有一个确定的系统边界，上的有限性表现为有内有外，有一个确定的系统边界，这个边

12、界划分出了系统与环境的差异。这个边界划分出了系统与环境的差异。v系统对于环境具有开放性，环境与系统之间相互交流，系统对于环境具有开放性，环境与系统之间相互交流，环境是制约系统性质的重要因素，系统状态的变化也环境是制约系统性质的重要因素，系统状态的变化也会导致环境的变化。会导致环境的变化。v（d）系统的行为和功能。系统的行为和功能。v描述系统整体性状，它通过和外界环境发生相描述系统整体性状，它通过和外界环境发生相互作用表现出来。系统的行为是系统相对外界互作用表现出来。系统的行为是系统相对外界环境作出的任何变化。环境作出的任何变化。v 功能是系统对环境产生某种作用的能力。功能是系统对环境产生某种作

13、用的能力。功能是系统整体的性质，是在与环境相互作用功能是系统整体的性质，是在与环境相互作用中通过系统的行为表现出来的。中通过系统的行为表现出来的。二、自然界物质系统的普遍性二、自然界物质系统的普遍性v恩格斯：恩格斯：“我们所面对着的整个自然界形成一个系统，即各我们所面对着的整个自然界形成一个系统，即各种物体相互联系的总体，而我们这里说的物体，是指所有的种物体相互联系的总体，而我们这里说的物体，是指所有的物体存在，从星球到原子，甚至直到以太粒子，如果我们承物体存在，从星球到原子，甚至直到以太粒子，如果我们承认以太粒子存在的话。认以太粒子存在的话。”v现代科学表明现代科学表明，在我们认识的范围内，

14、自然界的所有物质形，在我们认识的范围内，自然界的所有物质形态，都以系统的方式存在。（是不是证明？）态，都以系统的方式存在。（是不是证明？）v能不能找到以非系统方式存在的物体？（反证法）能不能找到以非系统方式存在的物体？（反证法）三、整体与部分关系原理三、整体与部分关系原理v1，系统整体由部分构成，不能脱离部分独立系统整体由部分构成，不能脱离部分独立存在。存在。v整体保留了要素单独存在时所具有的某些属整体保留了要素单独存在时所具有的某些属性，整体和部分之间存在某种加和关系或守性，整体和部分之间存在某种加和关系或守恒关系。如分子的质量是构成分子的原子的恒关系。如分子的质量是构成分子的原子的质量之和

15、，自然科学中各种守恒定律表明在质量之和，自然科学中各种守恒定律表明在自然界物质系统中，在整体与部分之间，存自然界物质系统中，在整体与部分之间，存在某种共同属性，对于这些属性的可以量度在某种共同属性，对于这些属性的可以量度的方面表现出的方面表现出整体等于部分之和。整体等于部分之和。v2，系统的要素间存在着相互作用，一，系统的要素间存在着相互作用，一方面使得处于系统中的要素的性质不同方面使得处于系统中的要素的性质不同于自然状态下的性质，组成部分的原有于自然状态下的性质，组成部分的原有的一些性质被屏蔽，另一方面系统通过的一些性质被屏蔽，另一方面系统通过相互作用产生要素原来所不具有的新的相互作用产生要

16、素原来所不具有的新的性质。由部分构成整体时，有新质的性质。由部分构成整体时，有新质的 出出现，旧质的消失，整体不等于部分之和。现，旧质的消失，整体不等于部分之和。这是系统的这是系统的 整体突现性原理整体突现性原理或或非加和性非加和性原理原理。v例如，例如，H原子和原子和O原子合成原子合成H2O。v从系统内部看，系统的整体突现性是要素从系统内部看，系统的整体突现性是要素间相互作用相互激发而产生的整体效应，间相互作用相互激发而产生的整体效应，即结构效应。即结构效应。v如果整体和部分之间存在着某种可比可以如果整体和部分之间存在着某种可比可以度量的同质特性，整体和部分的关系就可度量的同质特性，整体和部

17、分的关系就可以表示为三种情况：参见课本以表示为三种情况：参见课本P36。v结构与功能关系原理：结构与功能关系原理：v强调系统构成的几个方面中，结构是决定功强调系统构成的几个方面中，结构是决定功能的关键因素。能的关键因素。第三节第三节 系统的层次性系统的层次性v一、层次结构的概念和特点。一、层次结构的概念和特点。v1.高层由低层构成，低层对高层有构成性高层由低层构成，低层对高层有构成性关系关系v2.同级层次间有相干作用。同级层次间有相干作用。v二、自然界物质系统的基本层次二、自然界物质系统的基本层次v1.非生命世界，夸克、基本粒子、质子、非生命世界，夸克、基本粒子、质子、中子、原子、分子等构成微

18、观世界；同样中子、原子、分子等构成微观世界；同样的层次结构出现在宏观和宇观世界中。的层次结构出现在宏观和宇观世界中。v2.在生命世界，有机分子构成细胞，细胞在生命世界，有机分子构成细胞，细胞合成器官，器官合成生命个体，个体组成合成器官，器官合成生命个体，个体组成种群，种群相互作用和环境又组成生态系种群，种群相互作用和环境又组成生态系统。统。v四、物质系统层次结构的基本规律四、物质系统层次结构的基本规律v1.特定物质层次结构和特定能量状态相适特定物质层次结构和特定能量状态相适应的规律。应的规律。v2.特定层次系统的尺度和结合能成反比的特定层次系统的尺度和结合能成反比的规律。规律。v3.物质形态的多样性和丰度成反比规律。物质形态的多样性和丰度成反比规律。v4.高层次系统和低层次系统相互关系规律高层次系统和低层次系统相互关系规律v（1）上向因果关系。）上向因果关系。v（2）高层次物质系统的相对独立性。）高层次物质系统的相对独立性。v（3）下向因果关系。）下向因果关系。