现代科学革命的发展历程

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1、现代科学革命的开展历程现代科学技术革命不仅极大地推动了人类社会经济、政治领域的 变革，也影响了人类生活方式、思维方式的开展。一、现代科学革命的产生一科学革命的含义科学的任务是不断探求和系统总结关于客观世界的知识。科学的开展表现为渐进与飞跃两种根本形式的辩证统一。 科学开展的渐进形式是 科学进化，即人类对客观世界规律性的认识没有突破原有科学的标准 和框架。如某些新规律的发现，原有理论的局部修正或者拓宽和深化。 科学开展的飞跃形式是科学革命。科学革命是指人类对客观世界规律 性的认识发生具有划朝代意义的飞跃，从而引起科学观念、科学研究 模式以及科学研究活动方式的根本变革。科学革命这一概念是由英国剑桥

2、大学教授 H巴特菲尔德在近 代科学的起源?一书中第一次在一般性意义上加以使用的。H巴特菲尔德，张丽萍等译。近代科学的起源?华夏出版社，1988年， 第157159页。他把“科学革命“看作是比文艺复兴和宗教改革更 为重要的决定近代特征的划时代事件。 从这以后，无论是科学家还是 哲学家，都很重视从理论上来研究科学革命及其在历史上的作用。对于白然科学，人们可以理解为关于白然的系统知识，也可以理 解为探索白然的方法，还可以理解为人类社会活动的一个特定领域。就科学作为系统知识来说，任何一门学科的概念、结构、范式的变化都可以视为该学科的一场革命； 就科学作为人类活动来说，任何研究 活动组织方式的变革也都可

3、以看作是科学革命。因此，由于角度的不同，人们对白然科学史上所发生的科学革命有二次说、三次说、四次说和屡次说等不同认识，以主张三次说的较为普遍。实际上，科学革 命的实质，是指包括科学事实、科学理论、 科学观念三个根本要素组 成的科学知识结构体系的根本变革，其中作为体系硬核的科学观念居 于最高层次，它代表着一个时代科学思想的精华， 为科学理论活动和 实践活动提供根本准那么和框架。因此，只有相对稳定的科学观念发生 根本变革，并在科学共同体中得到确认，才能构成科学革命。著名科 学史和科学学家J D-贝尔纳认为：“许多科学观念的改变就总合 成为一场科学革命。贝尔纳。历史上的科学?，科学出版社， 1981

4、 年，第 210 页。从科学开展史来看，科学革命的发生往往从个别学科首先突破， 产生新的、能更全面更正确地说明白然界规律性的、 反传统的科学观 念。它一旦成立，便迅速向其他科学知识体系全面渗透，使旧的知识体系被逐步改造而向新的知识体系过渡， 最后的科学共同体中得到确 认。因此，具有崭新科学观念的理论的提出并被科学共同体所容纳是 科学革命发生的标志。二科学革命的历史反思在人类历史的长河中，曾发生过屡次科学技术变革。但古代的科 学尚处在萌芽状态，比拟原始和零散，还未形成相对完备的理论体系。 只是到了近代，科学才真正到达系统而全面的开展。因此，第一次科 学革命是指从哥白尼天文学革命开始， 以牛顿、伽

5、利略为代表的经典 力学体系的建立为标志的科学革命。1.第一次科学革命1543 年，哥白尼发表了巨著天体运行论?，提出太阳中心说。 与此同时，A维萨留斯及其同学M塞尔维特提出了以心脏为中心 的血液循环理论。它们真实地反映了客观世界运动规律， 无论在内容 上还是在方法上都与中世纪的科学有着本质的区别。在内容上建立了“日心说、“心心说，否认了 “地心说、“肝心说；在方法上用重视观测实验的方法代替了单纯思辩、 推理演绎的方法，把科学 建立在实验、观测的根底上。这是第一次科学革命的开始。哥白尼学说是向神学发出的挑战书，是白然科学的独立宣言。当 时占统治地位的、作为神学宇宙观支柱的托勒密地心说， 受到随地

6、理 大发现和航海探险而积累起来的新的观测资料的挑战，客观上要求有新的理论来代替它。托勒密地心说早先受到都会的禁止。到13世纪， 亚里士多德著作开禁以后，教会的态度发生变化，他们歪曲地心说， 把地球说成是上帝安排的“地上的世界， 上帝使人类居于这个世界的中心，地球之外是由诸神掌管的行星，上帝那么居于“天上的世界 这种被宗教化了的“托勒密体系，同托勒密原来的学说有着明显区 别。哥白尼受人文主义思想的影响， 对托勒密的体系产生疑心，认为 地球静止不动的观点是不能成立的。1512年以前，他写了一个太阳 中心说提纲试论天体运行的假说?，从 1516年开始撰写天体运 行论?，1525年完成，但一直到154

7、3年才在朋友帮助下出版。从科 学的角度讲，哥白尼的体系有其缺陷，但根本思想是正确的。在他的 著作中不仅有理论，还有证实理论的观测和计算，可以说他完成了天 文学学科的一场革命。更重要的是，哥白尼断言宇宙是统一的，“天 和“地受同一规律支配。他用天文观测资料去说明太阳系结构，向 宗教神学挑战。这种精神解除了人们的思想禁锢，推动了科学的开展，被称之为“哥白尼革命。1543年，还出版了另一部重要的科学著作一一近代解剖学奠基人、 比利时医生维萨留斯的人体的构造?。维萨留斯精通医书，但不拘 泥于书本。他打破学者不执刀解剖、因循守旧的风气，亲白执刀解剖， 讲解人体的构造。这种别开生面的教学引起了众人的兴趣。

8、 他在校译 盖仑著作时，指出盖仑书中有200多处错误。例如：他纠正了盖仑关 于左右心室相通的说法；通过解剖，他发现男人和女人的肋骨一样多， 否认了上帝用男人肋骨创造女人的说法，等等。但维萨留斯并没有找 到血液是怎样从右心室流向左心室的途径。 发现这条血液通首的是西 班牙医生塞尔维特。1553年他匿名出版了基督教的复兴?一书， 提出了血液在心室之间的小循环学说。 塞尔维特正确地解释了肺循环， 把盖仑的两个独立的血流系统动脉系统和静脉系统统一了起来， 这就为发现全身的血液循环铺平了道路。 正当他的著作刚刚发表并继 续进行探索时，就被教会逮捕，并于当年10月23日被处火刑。近代 解剖学和生理学就是在

9、这种与宗教神学的殊死斗争中奠定根底和继 续前进的。天文学革命之后，近代白然科学迅速开展起来，在伽利略、牛顿 等一大批科学家的不懈努力下， 经典力学终于确立了。经典力学是物 理学史上的第一次大综合，它不仅带动了当时和以后的白学科学的发 展，而且还促使近代机械白然观的产生。16世纪以前，亚里士多德的“力学理论是至高无上的权威。他的某些错误观念：如“物体愈 重，落得愈快，“推一个物体的力不再推它时，物体便归于静止， 成为力学开展的障碍。伽利略用实验事实和严密的逻辑论证， 推翻了 这些传统的错误观念，为力学的开展作出了重要奉献。伽利略是太阳 中心说的热心宣传者和忠实保卫者。1609年他亲白制做一架望远

10、镜， 巡视天空，结果发现了大量新事实：月亮和地球同样有山有谷，木星 有4个小卫星，土星有环，金星也有月亮那样的盈亏圆缺，这就证明 它们确实运行在地求和太阳之间。 他还发现了太阳黑子，这些黑子逐 渐地移动到太阳的边沿而消失， 从中推断出太阳有白转。伽利略的这 些发现无疑是说，天体没有贵贱之分，这同教会坚持的天地不平等观 点相冲突。16101613年他被判处终生监禁。350年之后，到了 1983 年，罗马教廷在重新审理伽利略的“案件 后不得不宣布这位杰出的科学家无罪。象开普勒证明了天上物体的运动服从力学规律，可以用 数学公式表达一样，伽利略那么证明了地上物体的运动也服从力学规律, 也可以用数学公式

11、表达。这为牛顿经典力学的产生奠定了根底。牛顿科学创造的顶峰是白然哲学之数学原理?。他首先对力学 的一些根本概念，如质量、动量、惯性、夕卜力、向心力等给出定义， 然后又阐述了时间和空间的概念， 接着便表达了运动三定律。牛顿对 科学的最大奉献是万有引力定律。 这一定律把地上和天上的物体运动 规律统一了起来，形成了一个完整的力学体系。这次科学革命，开头是白然科学为争取生存权利而反对宗教的斗 争，而后在天文学、力学、数学、解剖学、生理学等学科领域，以力 学为带头学科，实现了第一次科学革命。这两方面的相互联系、相互 促进，构成了这次科学革命的根本内容， 从而标志着以实验为根底的 近代科学的真诞生。2.第

12、二次科学革命18世纪下半叶到19世纪初，在第一次科学革命的根底上发生了 第一次技术革命，它是从纺织机、蒸汽机的创造和应用开始的。蒸汽机的广泛应用，改变了整个工业的面貌。反之，生产技术的变革又推 动了近代科学的全面开展，引发了 19世纪中叶的第二次科学革命。 这次科学革命以电磁理论、化学原子论和生物进化论的提出为主要内 容，以热力学、电磁学、化学、生物学等一组学科为带头学科，推动 了近代化学、生物学、地质学、数学、电磁学、热力学、光学、生理 学、地理学、人类学和物理学等学科的诞生或开展。现今许多学科领 域的重要成果和思想渊源都可以从 19世纪的科学历史中找到依据。 所以，人们曾把19世纪称为“科

13、学的世纪。19世纪所以称为“科学的世纪，还由于人们的白然观、宇宙观 发生了根本性改变。各个领域的科学成就猛烈地向形而上学白然观发 动进攻，人们开始认识到人类周围的一切都毫无例外地服从科学定律， 并把白然科学研究中所使用的方法，诸如观察、实验、归纳和演绎等， 应用到其他领域。科学精神、科学方法开始深入人心，科学理论走向 统一。最早开创天体演化学研究新领域的是 1755年康德的宇宙发 展史概论?和1796年拉斯的宇宙系统论?。他们以鲜明的历史白 然观和宇宙开展论思想，说明了太阳系是由原始星云演化而来的观点。 由于工矿业的开展，地质学的研究空前繁荣。18301833年英国地质学家赖尔发表了重要著作地

14、质学原理?。他用大量事实阐述了地 质进化论，批判居维叶的灾变论，并提出了 “现在是认识过去的钥匙 这种“将今论古的地质学研究方法。 恩格斯高度评价赖尔“第一次 把理性带进地质学中，因为他以地球的缓慢的变化这样一种渐进作用， 代替了由于造物主的一时兴发所引起的突然变命。恩格斯。白然辩证法?，人民出版社，1984年，第12页。19世纪在物理学领域中出现了两个统一的理论：能量守恒与转化 定律和电磁场理论。它们都是从解释局部现象进一步扩展来解释更为 广泛的白然开展过程，是继牛顿力学之后白然科学史上出现的第二次、第三次理论大综合。能量守恒与转化定律的发现 ，先是在19世纪初， 卡诺用抽象的方法，构思了一

15、台“理想蒸汽机，阐述热能与机械能 功之间的变换关系，说明热能转换为机械能是守恒的。1850年德国克劳修斯把卡诺提出的这一思想表述为热力学第二定律。19世纪40年代德国青年医生迈尔在医治病人时受到启发，通过研究发现 能量守恒与转化定律。同时，18401850年英国焦耳分别是用机械 能、电能和气体压缩能相互转化的大量实验，测定了热功当量，提出了热与功之间的关系式。在此期间，1847年德国赫尔姆霍兹在论 力的守恒?一书中提出了完整的能量守恒原理，揭示了机械运动、热、 电、化学等各种运动形式之间的统一性。1864年麦克斯市提出了统一电磁场理论，建立了电磁场的根本方 程式，从理论上推断出电磁波的存在。1

16、871年又断定光波、热波都 是电磁波中的一种，本质上是相同的，从而奠定了电磁学的理论根底。 于是，古典物理学的根本理论到此完成了。 人们认为在物理学领域遗 留下来的工作只是提高测量精度的问题了。研究物质性质及其变化规律的化学，白波义耳提出化学元素、拉 瓦锡得出燃烧理论之后，在19世纪也取得了巨大成就。1803年道尔 顿提出原子论。在这根底上，1811年阿伏加德罗又提出分子论，后 来合称为原子分子论。这使整个化学有了坚实的理论根底。1824年， 德国有机化学家维勒首先从无机物人工合成了有机物尿素，突破了无机物和有机物之间的绝对界限， 动摇了生命力论的根底，起到了解放思想的作用。1865年法国凯库

17、勒发现苯的结构以后，1866年进 入了 “合成化学的年代。化学元素周期律的发现，揭示了各种元素 之间的内在联系，为元素的研究、新元素的寻找、新材料的探索，提 供了一条客观规律。1869年门捷列夫发表了第一个周期表。与此同 时，德国化学家J 迈耶尔也分别制做了一个化学元素周期表，明确 提出元素的性质是它们原子量的函数。门捷列夫于1871年又发表了第二个化学元素周期表，果断地修正了一些元素的原子量和预言了一 些未知元素的存在及性质。从此化学成为一门有着严密系统的科学。细胞学说和生物进化论的创立是 19世纪生物学的伟大成就。德国 植物学家施莱登在1838年发表了植物发生论?一文，提出细胞是 一切植物

18、结构的根本单位，是一切植物赖以开展的根本实体。 他把植 物的多样性统一于单一细胞，从而建立了低等植物和高等植物之间的 联系。德国解剖学家施旺受施莱登的启发，在1839年发表关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究?，把施莱登的见解扩大到动 物界，认为细胞也是一切动物结构的根本单位和一切动物赖以开展的 根本实体，细胞学说揭示了生物有机体的构造和发育的统一性，填平 了动植物间不可逾越的鸿沟，推动了生物学许多新分支的形成， 并为 物种进化论的形成打下了根底。生物进化论的最早著作是1809年法国拉马克所写的动物的哲学? 一书。书中虽有不少错误，但已具有进化论的根本观点。 1859年11 月，达尔文的物

19、种起源?一书公开出版。达尔文在赖尔的地质进化论思想影响下，总结了细胞学、比拟白然地理学、比拟解剖学、比拟胚胎学、地质古生物学等方面的成就，经过 20多年的实地考察，并 应用多种研究方法其中最主要的是历史方法和归纳方法，在系统 研究根底上提出了白己的理论。达尔文进化论的核心思想是白然选择 学说，认为生物普遍存在生存斗争和变异现象， 在不同白然条件下能 保存和积累器官、性状的微小变异，使后代性状偏离祖先愈来愈远， 通过性状分歧和中间类型的绝灭而逐渐形成新的物种。白然选择经常在生物与环境的相互关系中改造生物体。物种起源?一书的出版， 不仅开创了生物科学的新时代，而且对整个科学和哲学都有深远影响。 它

20、从白然界物质白身来说明生物物种发生、开展的历史，从而给神创论和形而上学的物种不变论以沉重打击， 为辩证唯物主义白然观的产 生奠定了重要的科学根底。19世纪科学革命的结果，使科学由落后于技术与生产的局面一路 而处于领先地位，并对技术和生产起着重要的指导作用。 改变了过去 科学与经验技术相脱节的现象， 使它们之间发生紧密的连锁反响，即 科学起到了指导和推动生产和技术的作用， 如麦克斯市电磁理论对电 磁波的预言，导致了 50年后无线电报和无线 的创造。反过来生 产和技术也向科学提出问题，从而进一步推动科学的开展。三现代科学革命产生的背景19 世纪末，物理学领域连续发生了三个重大事件，这就是 X射 线

21、、放射性现象和电子的发现。这三大发现，使人类的认识第一次深入到了原子内部，彻底打破了原子不可分、元素不可变的传统物理学 观念。以太漂移实验的零结果和黑体辐射研究中的“紫外灾难，使 经典物理学陷入不可克服的矛盾，成为推动这一时期科学开展的重要 机制。牛顿力学和麦克斯市电磁理论，在以太问题上都遇到了根本性的困难。在牛顿力学中，任何机械运动都是相对于一个参考系进行的，如果以太弥漫于整个宇宙空间，它就是一个理想的参考系，各种运动都可以 看作是相对于以太进行的。在麦克斯市电磁理论中，电磁作用包括 光是靠以太为介质来传递的，以太无所不在。为了验证以太的存在， 物理学家进行了大量的实验和观测。1887年美国

22、物理学家迈克耳逊和化学家莫协进行了一项搜索以太风的著名实验，但是没有找到以太 风或地球与以太的相对运动。这个实验被许多人所重复，所得到的是 否认以太风存在的“负结果。1905年，爱因斯坦针对经典物理学同新的实验事实之间的矛盾，在论动体的电动力学?一文中提出了相对性原理和光速不变原理,作为狭义相对论的两条根本原理，从而导出一系列重要结论：同时性的相对性、时缓效应、尺缩效应、光速不可逾越以及物体的质速关系式和质能关系式等。狭义相对论的建立 以及1915年广义相对论的建立，从根本上突破了牛顿绝对时空的旧框框，把空间、时间和物质的运动联系了起来，引起了人类时空观的 革命和整个物理学的革命“紫外灾难是在

23、研究黑体辐射的能量分布问题中产生的1879年玻耳兹曼发现黑体辐射第一个经验定律，1893年维恩发现第二个 经验定律。1900年，英国物理学家瑞利推算出一个不同的能量分布 公式，后经英国物理学家金斯加以修正，合称瑞利一金斯公式：热物体的辐射强度正比于它的绝对温度，而反比于这个发射光线波长的平 方。这个公式与维恩定律相反，只在长波局部才能很好地与实验符合， 当波长变短时，这个公式就失效了。由于这一公式在紫区出了问题， 故被称为“紫外灾难。1900年，普朗克在玻耳兹曼统计观点启发 下，大胆地提出了一个与经典物理学的连续性观念根本不同的能量子 假说，认为物体在发射辐射和吸收辐射时，能量不是连续发生变化

24、的， 而是以一定数量值的整数倍跳跃式地变化， 即能量的变化是一份一份 的进行的。他把一份一份的能量称为“能量子或“量子。其数学 表达式为：E=hv, E为量子，h为普朗克常数，v为频率。从能量子 假说出发，普朗克成功地解释了他白己提出的辐射公式，解决了 “紫外灾难的问题。量子论的诞生，是对经典物理学理论的重大突破， 它把经典物理学中一切因果关系都是在连续的根底上所建立的物理 思想方法彻底地变革了。尽管在当时的物理学界对这一假说的反响冷 淡，但在爱因斯坦、玻尔等科学家的推动下，量子理论获得了飞速发 展，成为举世公认的科学理论。到 20世纪30年代，经过德布罗意、 薛定谓、海森伯、玻恩、狄拉克以及

25、泡利等青年物理学家的努力，形 成了量子力学的完整体系。量子力学的建立，是继相对论之后对古典 物理学的又一次严重冲击。它使人们从根本上改变了只成认连续性和机械力学决定论的经典观念，揭示了连接与间断统一的白然观， 揭示 了白然规律的客观统计性，为各门科学的量子化奠定了理论根底。肇始于19世纪末20世纪初的现代科学革命，是以相对论和量子 力学的诞生为主要标志。这次革命初期主要在物理学领域发生，到 20世纪中叶在各个领域得到迅速开展。其发生开展有着复杂的背景。(1) 19 世纪60年代以后，资本主义大工业开始建立，白然科学在工业生产中有了广泛应用的必要和可能。电力技术的开展，明显地表现出技术对科学的依

26、赖性、 科学理论对 技术的指导作用。经过第二次技术革命以后，人类仍然面临 着生产过程和工艺复杂，操作繁重，难以控制掌握，材料有 限，动力和能源紧张，生产和经营中经验性的组织管理日益 失灵等种种矛盾，迫切需要加以解决。(2) 科学在日益分化和深化的根底上，趋向综合化、理 论化、系统化和技术化方面开展。(3) 兴旺资本主义国家国内各垄断集团之间、兴旺国家之间争夺地国内外市场加剧，科学技术成为竞争的最重要的 商品。为了战胜对手，围绕尖端技术， 展开了剧烈角逐。超 级大国为了争夺世界霸权，以图夺取优势；开展中国家为求 独立和经济的开展，要求提出高科学技术，进行综合国力的 较量。这些都是现代科学革命产生

27、的社会经济、 政治和科学的广阔背景二、现代科学革命的主要内容现代科学革命是以物理学革命为先导，以现代宇宙学、分子生物 学、系统科学、软科学的产生为重要内容，以白然科学、社会科学和思维科学相互渗透形成交叉学科为特征的一次新的科学革命。一物理学革命的扩展现代物理学革命在产生了研究高速接近光速物理现象的相对论和研究微观现象的量子力学两大根底理论之后，迅速向宏观、宇观和微观的更深层次扩展，并向着大统一的方向推进。天体物理学、原 子核物理学、粒子物理学、凝聚态物理学和统一场论都是现代物理学 中十分活泼的学科。尤其在第二次世界大战以后，从宇宙天体物理的 探索到物质结构之谜的揭示，都取得了飞速开展。现代物理

28、学的每一 个重大突破和开展都广泛而深远地影响其他学科的开展，极大地推动着生产和技术革命，使人类进入到能源、信息、材料、生物工程等高 新技术的时代。1. 宇宙射线的新发现1945年，宇宙射线正式成为宇宙线物理学一个分支学科的研究对 象。它使用无线电电子学的技术方法， 通过对宇宙天体所发射和反射 电波的观测研究，来进一步揭露宇宙天体的奥秘。1940年以前，人们对来白地球以外的宇宙射线开始有所认识。40年代末，发现混有第、碳、氮、铁等元素的宇宙射线在银河系内慢慢加速，推测这些能量很高的宇宙射线是超新星爆炸时的飞散物，它们是在银河磁场中加 速的。人们观测到太阳磁暴后地球上宇宙射线增加，说明低能宇宙射线

29、来白太阳。英国鲍威尔、意大利奥查林尼、巴西拉蒂斯等科学家观 察到了宇宙射线的运动轨迹。60年代以来，由于科学技术的飞速发 展，高灵敏度和高分辩率的巨型射电望远镜日益增多，发现并研究了许多新颖奇特的宇宙射电辐射，如微波背景辐射、类星体、脉冲星等。 1963至1974年相继发现星际分子30多种，其中包括多种组成生命 结构的有机分子，如羟基0、水分子、氨分子NH、甲醛分 子CHO、甲酸分子HCOQH等，为探索生命的起源开辟了新的 途径。这些新成果，为天体演化、生命起源和根本粒子这三大根底理 论的研究，提供了极其重要的资料， 促进了诸如X射线天文学、红外 天文学、中微子天文学等许多新学科的产生，使天文

30、学的开展进入一 个重要转折时期，从而打破了对浩瀚宇宙的狭小视野， 由原来的几十 亿光年一下子扩展到100亿光年、150亿光年甚至更远，为人们进一 步认识无限的宇宙提供了新的科学证明。2. 粒子物理学的开展第二次世界大战以后，粒子物理学得到迅速开展，使人们对微观 物质的性质、结构、根本相互作用和运动规律的认识进入到新的阶级。1932年以前，人们对物质微观结构的认识，已经历了原子结构和 原子核结构两个阶级 30年代后期发现了 v子，50年代发现中微子。电子、v子、中微子 和它们的反粒子统称为轻子。40年代末50年代初，陆续发现了一批 质量超过质子和中子的根本粒子，称为超子。如 A超子、Z超子、S

31、超子，又称为重子。40年代末还发现一类质量介于重子和轻子之间 的介子，如兀介子、K介子等。60年代前期，小型高能加速器的建成 又发现了 200多种寿命极短的共振态粒子，平均寿命只有 10-2410-23 秒，它们都是强子。1974年，丁肇中和美国物理学家里赫特几乎同 时发现质量比质子重3倍多，而寿命比普通介子长约1000倍的新介 子，后来合称为J/小粒子，至今，已发现的根本粒子有 300多种。 根据它们的性质不同可分为：普通粒子、奇异粒子、共振粒子和新粒 子。各种根本粒子在相互作用的条件下， 遵循一定的对称性和守恒定 律，可以相互转化。这些根本粒子的发现， 把对物质微观结构的认识 推进到第三个

32、阶段。根本粒子是不是物质微观结构的最后一个层次？ “根本粒子能 否再分？近20年来不少物理实验说明根本粒子有其内在结构，根本 粒子之间存在着某种内在联系。人们曾先后提出多种关于重子和介子 内部结构的模型。主要有：1949年的费米-杨振宁模型，1956年日本 的坂田模型。这些模型能够说明一些情况，但是在系统地解释重子的 性质方面遇到了困难。1964年盖尔曼等人分析了重子和介子的对称 性质，提出了 “夸克Quark模型。他们提出了三种类型的夸克 u、d、s和反夸克u、d、S 。这一模型能很好地解释重子和 介子的性质，预言Q-超子的存在。1970年格拉肖等人又提出第4种 夸克-粲夸克c、。1977年

33、莱德曼发现一种比质子重10倍的中性 介子丫，是由第5种夸克-底夸克b、所组成。为了形象和方便， 人们又从量子标准理论来描述，把 u、d、s、c、b称为5种味夸克， 每种味又分红、黄、蓝三“色。“色和“味都代表不同的量子 态。这样，正、反夸克的数目就成了 30种。与夸克理论的提出差不多同时，1965年中国北京根本粒子理论组 提出“层子模型，从结构的角度来研究重子和介子的衰变和转化现 象。认为重子、介子都是由更为根本的层子、反层子所组成，重子、 介子的相互作用归结为它们内部的层子的相互作用。还提出组成重子、介子的层子的波函数，并假定量子场论对层子也适用。 这一模型对重 子、介子的各种相互作用，特别

34、对弱相互作用和电磁相互作用的衰变， 进行了大量的计算，提出了一些预言，其中绝大局部计算和预言同当 时实验结果相吻合。夸克模型和层子模型的提出，标志对微观物质结 构认识的第四阶段的到来。可是，夸克或层子曾长时间没有获得 实验上的支持，出现了所谓“夸克禁闭现象。 70年代，丁肇中等 科学家在实验室发现了胶子存在的迹象， 为夸克层次的存在提供了间 接证明。1994年4月26日美国费米国家加速器实验室宣布：科学家 们已发现了在物质理论中迄今尚未找到的亚原子结构单元一顶夸克 的证据。他们用质子与反质子对撞的独特方式，找到的“顶夸克约 174GeV质量是质子的180多倍。粒子物理学使人类的认识已深入到 亚

35、原子或亚原子核阶段，了解到物质构成的单元已小到夸克和轻 子，其尺度都小于10-17 cm,认识的尺度缩小到原子的十亿分之一。在根本粒子领域中，量子电动力学、量子味动力学和量子色动力 学的建立，极大地简化了白然界相互作用的描述。 但人们希望求得把 所有的根本相互作用都包括进来的理论， 即所谓大统一理论和超 大统一理论。这一理论既能说明各种力的区别， 又能揭示它们之间的 深刻联系。近年来已取得一些进展。如 1961年美国物理学家格拉肖 首先提出电、弱相互作用统一的模型。1967、1968年，美物理学家 温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆独立地在量子标准理论根底上把 这一模型开展完善后统称为GW迎论，已

36、得到实验的支持。现在人们 正在进一步探讨三种相互作用甚至四种相互作用统一起来的可能性。根据大统一理论，在低能量下，强、弱、电作用分别满足 SUc(3)和 SU(2) x U(1对称性；当能量高到10141016GeV时，强、弱、电三种 作用统一为一种相互作用，满足统一的 SU(5)的对称性。目前正在 孕育着的物理学上的超弦论。超弦的尺度比根本粒子还小1019,而且所用的时空是10维的。如果这一理论一旦建立，就能把目前发现的 一百多种根本粒子统一起来，还能把强力、 弱力、电磁力、引力这四 种根本作用力统一起来。(中国科协学会工作部编。学科开展与科 技进步学术研讨会简报?第1期，1994年4月28

37、日)3. 凝聚态物理学的开展凝聚态物理学是研究物质凝聚态(主要是液体和固体)的物理性 质、结构及其内部规律的学科。对物质凝聚态的研究发现，固态有晶 态和非晶态之分；液态有液晶和非晶液态之分。固体的非晶态和液晶 具有许多优异特性。由于几乎一切材料都是凝聚态，因而对凝聚态物 理的研究具有重要意义。1945年以后，固体物理学进入一个新阶段。固体物理学中最重要 的是结晶问题、超低温问题和磁性问题。由于电子显微镜、电子衍射、 中子衍射等技术的迅速开展，对于不完整晶体，进行各种晶体缺陷诸 如空位、杂质原子和位错的研究取得了很大进展，而这些同很多工 业领域关系密切。1957年，J 巴丁、J 施里佛、L 库波

38、三个人共 同发表了超导电性的量子力学微观理论， 即有名的BCS论。同时前 苏联柏哥留包夫用不同方法成功地说明了超导现象。1986年以来，瑞士的G 贝德诺兹和A 缪勒发现了更有前途的氧化物超导体：超 导转变温度在40K左右的陶瓷化合物一镰I钥铜氧化物系列。 美籍中国 物理学家朱经武和中国物理学家赵忠贤等在寻找更高转变温度材料 方面有突出奉献，1988年发现了转变温度高于90K的车乙钥铜氧化物 系列。近年来，人们越来越重视研究无序固态材料，如无序合金、非 晶材料、陶瓷材料等；也注意研究缺陷态、杂质态、外表态、界面态 的性质。这些研究已深入到量子层次，已导致无序固态物理学的产生。 总之，凝聚态物理学

39、的每一步开展，都在不断深化人们对物质客体的 有序结构和无序结构以及各种材料理化性质的认识，丰富了辩证唯物主义的白然观，并极大地推动了新技术革命的开展。4. 量子化学的产生应用量子力学的原理和方法研究分子的微观结构的量子化学，是 现代化学的重要理论根底。它主要研究原子、分子和晶体的电子结构，分子间的相互作用，分子与分子间的相互碰撞及相互反响， 以及微观 结构与宏观性质的相互关系等。白1927年用量子力学原理研究氢分 子获得成功以来，量子化学开展极其迅速，使化学也由经验性科学转 化为一门理论科学。目前已建立了比拟健全的理论体系， 开展了各种 计算方法，并在各个领域中发挥重要作用。它和其他学科相互渗

40、透形 成一些边缘学科，如量子生物化学、量子药物化学，外表量子化学和 固体量子化学等。二现代宇宙学的开展现代宇宙学的任务是探索比星系更高的宇宙层次，研究目前观测 所及的大尺度宇宙的时空特性、物质及其运动规律。近几十年来，科 学家们提出了一些较有价值的宇宙理论。 主要有：爱因斯坦的静态宇 宙模型、稳恒态宇宙学、膨胀宇宙模型、物质一反物质宇宙模型、大 爆炸宇宙学和暴胀宇宙论。静态宇宙模型已被天文观测所否认。稳恒 态宇宙学未被广泛接受。1927年比利时天文学家勒梅特根据河外星系都有谱线红移现象，提出大尺度空间随时间膨胀的概念。1929年美国哈勃和英国爱丁顿提出膨胀宇宙的假说。40年代末美国伽莫夫根据太

41、阳能源是来白热核反响的发现，提出了大爆炸宇宙说，认为宇宙是约在100亿年前由 高温、高密度的“原始火球的一次大爆炸形成的。并于 1954年预 言，大爆炸以后存在“宇宙灰烬，它产生弥漫于整个空间的、相应 于绝对温度5度的辐射。1965年，美国A 桑德奇提出，宇宙以大约820亿年为一周期进行脉动膨胀和收缩。大爆炸宇宙学由于得到河外星系的谱线红移、第元素的丰度、3K微波背景辐射三个重要观 测事实的支持，使它成为公认的标准模型。但是在说明宇宙年龄小于 一秒时，却碰到了诸如视界问题、空间平直性问题，均匀性因果性 问题、平度能量密度总是重子不对称问题和磁单极子问题等无法 克服的困难，于是导致了暴胀宇宙论的

42、产生。1980年以来，曾先后建立了多个宇宙暴胀模型，其中有影响的是 3个。第一个是美国A 古斯于1980年提出的，并于1981年发表了暴胀宇宙：对视界和平直问题的可能解?一文。第二个是1981年底，前苏联的A 林德、美国的P.斯坦哈特与A 奥尔布雷特分别 独立提出的。第三个是由林德等开展的，被称为混沌暴胀模型。暴胀宇宙论继承和开展了以往宇宙理论中有价值的成果。它认为：在宇宙演化的极早期，当宇宙发生大爆炸以前，宇宙年龄处于10-30秒的瞬息 中，经历了一个按指数规律急剧膨胀阶段暴胀阶段，以致它在极 短的时间内膨胀了 1050倍，完成了从对称的假真空白发破缺转化为大 量的如夸克、轻子以及传递相互作

43、用的玻色子等根本粒子。暴胀宇宙论还认为在我们所在的宇宙之外还存在有许许多多与我们所在宇宙 不同的宇宙，有人算出多达1050个。由于暴胀宇宙论建立在粒子物理 学等最新成就的根底上，能够不断提出新概念和新方法，不断解决各 种难题，因而受到广阔科学家的关注。暴胀模型在哲学上也带来一些 新的内容，如关于宇宙的无限性问题。它从科学上把宇宙大大地扩大 了，为宇宙的无限性提供了科学依据。 还提出了在的物质形式之 外还有新的物质形式存在，即设想在粒子之前还有其他物质形式存在, 因而极大地丰富了人们关于物质的认识。现代宇宙学是一门方兴未艾的学科，正处于百家争鸣的进期，提 出的模型很多，有的已被否认，有的已得到一

44、定程度的支持，但都还 有待进一步的检验与开展。三生命科学的革命20世纪，由于物理学和化学的渗透，各种强有力的研究手段的运 用，生命科学的开展更为深入和迅速。 一方面在微观领域的分子水平 上产生的分子生物学，进一步证实生物界的统一和联系， 实现了生物 学上的又一次大综合；另一方面，在宏观、群体和综合研究的根底上 产生了生态系统的概念，为环境保护、生物资源和土壤资源的合理利 用等提供了理论根底。与此同时，生命科学还向人类白身的大脑进军， 使脑科学获得迅速开展。1.分子生物学的诞生分子生物学是在分子水平上研究生命现象的物质根底的科学。主 要研究蛋白质和核酸等生物大分子的结构与功能，其中包括对各种生

45、命过程，如光合作用、肌肉收缩、神经兴奋和遗传特征传递等的研究， 并深入到分子水平对它们进行物理、 化学分析。目前，分子生物学已 成为现代生物学开展的主流，它所取得的成果，已在实际工作中获得 某些重要的应用，为工农业及医药事业开辟了前所未有的广阔前景。1953年沃森和克里克提出了遗传物质一一 DNA勺双螺旋结构模型, 这是生物学中的一次伟大革命。60年代又搞清了核酸、蛋白质、酶 等生物大分子的结构，同时揭示了遗传密码和核酸信息控制蛋白质特 异结构的合成机制，由此建立了生物遗传变异的信息概念。 这说明从 病毒、细菌、动植物到人类都具有一套共同的遗传密码、共同的信息符号。50年代“中心法那么的提出，

46、70年代逆转录酶的发现，以及 重组DN破术的建立，为分子生物学的开展开辟了新的前景。 这些成 就，不仅为在分子水平上研究复杂的基因调节控制提供重要手段，而且在分子生物学的根底上，产生了一个新的技术科学领域一一遗传工 程，它已为人类定向改变生物遗传性状与创造新物种开辟了新途径。本世纪50年代，随着蛋白质和核酸的化学结构测定方法的进展， 人们发现只要把不同种属生物体内起相同作用的蛋白质或核酸的结 构进行比拟，根据蛋白质或核酸在结构上差异的程度， 就可以确定不 同种属的生物在亲缘关系上的远近。 亲缘关系越近的种属，其蛋白质 或核酸的结构越相似；反之，其差异越大。据此，能得到反映生物进 化的谱系。蛋白

47、质分子细胞色素C在各种呼吸氧气的物种细胞中均能 找到。分析它就能知道不同物种的亲缘关系。 目前已对100多种生物 的细胞色素C的化学结构进行了测定，并借助计算机测定出平均 700 万年改变一个氨基酸残基。据此可以分析判断，较高等的生物大约在 25亿万年前同细菌别离。同样，大约在 15亿年前植物和动物有共同 的祖先。大约在10亿年前昆虫和脊椎动物有共同的祖先。对 100多 种生物的细胞色素C的化学结构进行比拟后，已画出了局部生物种属的进化谱系。运用这种方法来确定物种间的亲缘关系， 要比过去依靠 形态和解剖上的差异来确定有着更大的优越性。 它不仅使得形态结构 上非常简单的微生物的进化有了判断的依据

48、， 而且更能反映出生命活 动的本质，更为精确地推算出物种趋异的时间。2. 脑科学的进展近年来，脑科学的研究取得了一系列新进展。主要有：1发 现与某种思维活动相应的大脑区域，利用正电子层析摄影手段发现： 人们辩别音符时用左脑，而在记住乐曲时多半用右脑；2脑电波与思维活动有一定的对应关系，可以从电波分析思维的内容；3发现大脑内影响思维的生化物质一一促肾上腺皮质激素和促黑素细胞 激素能对思维产生重要影响；4对裂脑人的研究，发现大脑两个 半球的分工，左半球主要从事逻辑思维，右半球主要从事形象思维、 空间定位、图象识别、色彩欣赏等。还发现了裂脑科学的这些成就， 从理论上提出了一些新观点。 如：思维的大脑

49、神经回路说，思维互补 说等。这些新成就和新观点，对工人智能的研究有着重要意义。四系统科学的产生和开展系统科学是在第二次世界大战前后兴起的。它是以系统及其机理 为对象，研究系统的类型、一般性质和运动规律的科学，包括系统论、 信息论、控制论等根底理论，系统工程等应用学科以及近年来开展起 来的白组织理论。它具有横断科学的性质， 与以往的结构科学以研究“事物为中心、演化科学以研究“过程为中心不同。它涉及许多学科研究对象中某些共同的方面。系统论、信息论、控制论就是把不同对象的共同方面，如系统、组织、信息、控制、调节、反 馈等性质和机理抽取出来，用统一的、精确的科学概念和方法来描述， 并力求用现代的数学工

50、具来处理。 所以，系统科学是现代科学向系统 的多样化、复杂化开展的必然产物。 它在现代科学技术和哲学、社会 科学的开展中具有十分重要的意义，为人们认识世界和改造世界提供 了富有成效的、现代化的“新工具。1.系统论、信息论、控制论的产生在人类思想史上，早已有关于系统的观念。古希腊思想家已提出“秩序、“组织、“整体、“局部等概念来认识世界。中国 古代阴阳五行学说把事物看成相生相克的整体。马克思主义经典著作 中也有关于系统的深刻思想。但作为研究各种系统一般原那么的系统论 那么是于本世纪2030年代，由美籍奥地利生物学家贝塔朗菲提出的。 在现代科学技术和生产开展的冲击下， 科学家们已不能容忍用那种孤

51、立、静止，片面的观点和方法来观察世界， 尤其是机械论和活力论已 严重阻碍生物学的开展。于是，贝塔朗菲和一些科学家在20年代中期提出了机体论，创立了机体系统论的生物学研究方法，把协调、秩序和目的性等概念和数学模型应用于有机体的研究，主张把有机体作为一个整体或系统，用生物与环境相互关系的观点来说明生命现象的 本质，从而解释以往机械论所无法解释的生命现象。贝塔朗菲机体论 的根本思想是：1整体观点；2动态结构与能动观点；3 组织等级性观点。这些根本思想已包含了贝塔朗菲后来提出的一般系 统论的根本内容。1932年1937年他先后发表了理论生物学?、现代开展理论?、关于一般系统论?等著作，对系统概念、整体

52、 性、集中性、终极性以及封闭系统、开放系统等都作了深刻论述，从 而奠定了现代系统论的根底。信息论是本世纪40年代在现代通信技术开展的根底上诞生的， 是研究信息的获取、储存、传递、计量、处理和利用等问题的一门新 兴学科。本世纪30年代以前，科学技术革命和工业革命主要表现在 能量方面，如新的动力机、工具机的出现。 其实质是人的感觉器官和 效应器官的延长，是人的体力劳动的解放。本世纪30年代以后，科学技术所发生的革命性变化，主要表现在信息方面，表现在信息的传 递、储存、加工、处理等技术和通信、控制机以及人工智能的开展。 其实质是人的思维器官的伸展，是人的脑力劳动的解放。1924年美国奈奎斯特和德国居

53、普夫、缪勒等人发现电信号的传输 速率与信道带宽度成比例关系，从而最早提出了信息问题。1928年， 哈特莱发表信息传输?，首先提出信息是包含在消息中的信息量， 而代码、符号这类消息是信息的具体方式。他还提出了信息定量问题， 认为可以用消息出现概率的对数来度量其中所包含的信息。如从S个符号中选出N个符号组成一组消息。那么共有ST个可能性。其信息量为 H = NlogS。这一理论是现代信息理论的起源，但当时未引起人们的 注意。直到第二次世界大战期间，一些与通信技术有关的新技术陆续 出现，如雷达、无线电通讯、电子计算机、脉冲技术等，为信息论的 建立提供了技术根底。同时，作为信息论数学根底的概率论也得到

54、飞 速开展。在这种条件下，许多科学家从不同角度对信息论的根本理论 进行了研究。1948年申农发表通讯的数学理论?，把物理学中的 数学统计方法用于通讯领域，提出了作为负炳的信息公式、 信息量概 念，给出了信息的定义，为现代信息理论奠定了根底。从此，信息论 作为一门独立学科而出现。但是，这时的信息论还主要限于通讯理论。 随着信息论渗透到心理学、神经生理学、生物学和语言学等领域，信 息论的含义越来越广泛。40多年来，信息论与系统论、控制论交织 在一起获得迅速开展，形成一种综合性的信息科学。其主要内容包括：1信息论，探讨信息的质、量、传输等问题，这是理论根底；2 计算机科学，研究对信息进行加工处理的白

55、动机械；3情报学， 主要研究信息的记录、储存和检索，研究信息储存密度、速度等。控制论也是本世纪40年代未在通讯技术开展的根底上产生的。美国数学家维纳被认为是现代控制论和信息科学的创立者。申农是他的学生，在创立信息论过程中曾得到他的帮助。第二次世界大战期间， 维纳从事防空火力装置的设计工作，需要使用白动机器控制高炮瞄准。 于是维纳将数学工具应用于火炮控制系统， 处理飞行轨迹的时间序列， 提出了一套预测飞机将要飞到的位置，使火炮准确击中的最优方法。而火炮控制系统中一个重要问题就是如何将控制装置的误差反响回来作为修正下一步控制的依据。维纳从生理学家罗森勃吕特那里了解到人的神经系统与火炮控制系统有相似

56、之处，都有反响缺乏和过度的 问题，本质上是对信息的一种处理。 于是开始找到了人、动物与机器 在控制、通讯方面的共同点。1943年维纳与罗森勃吕特合作发表行 为、目的和目的论?一文，论证了目的性就是负反响活动。1948年， 维纳所著的控制论?一书出版，它标志着控制论的正式建立。1950 年，维纳发表人有人的用处一一控制论与社会?一书，对控制论作了更广泛通俗的阐述。与信息科学的开展紧密联系，控制论的根本概 念和方法被应用于各个具体科学领域，研究对象从人和机器扩展到环 境、生态、社会、军事、经济等许多部门，使控制论向应用科学方面 迅速开展。其分支学科主要有：1工程控制论；2生物控制论；3社会控制论和

57、经济控制论；4大系统理论；5人工智能， 即智能模拟。2.系统科学的新进展20世纪50年代以后，形成了一股研究现代系统理论的热潮，相 继出现了各种新的系统理论，如：普利高津的耗散结构理论、哈肯的 协同学、费根鲍姆等的混沌理论、爱根的超循环理论、米勒的生命系 统理论。耗散结构理论是比利时理论生物学家普利高津于1969年“理论物理与生物学国际会议上首次提出来的。1850年德国物理学家克劳修斯提出的热力学第二定律， 无法解释生物系统从无序到有序、 从 简单到复杂、从低级到高级的进化过程。这引起了普利高津的广义热 力学派的兴趣。从1946年到1967年整整20年中，普利高津学派把 物理系统或生物系统的有

58、序结构形成的条件当作一个新方向展开理 论探索，并把重点放在新结构的产生是否与平衡中心的距离有关这一 问题上。1969年，他们终于发现：一个开放系统在从平衡态到近平 衡态再到远离平衡态的非线性区时，系统内某个参量的变化到达一定 阈值，通过涨落，系统就可能发生突变，由原来的无序状态变为在时 间上、空间上或功能上的有序状态，形成一种动态稳定的有序结构。 这种新的有序状态必须不断地与外界进行物质、能量和信息的交换， 才能维持一定的稳定性，而且不因外界微小的扰动而被破坏， 因而称 为耗散结构。这种耗散结构能够产生白组织现象， 所以耗散结构理论 也叫“非平衡系统的白组织理论。它解决了开放系统如何从无序转

59、化为有序的问题，对于处理可逆与不可逆、 有序与无序、平衡与非平 衡、整体与局部、决定论与随机性等关系提出了良好的思考方法，从 而把一般系统论向前推进了 一大步。协同学是由德国物理学家H 哈肯于1970年创立的。它以信息论、 控制论、突变论等为根底，采用统计学和动力学考察相结合的方法， 通过类比，对各类系统中从无序到有序的现象建立一整套数学模型和 处理方案。它是耗散结构理论的突破与推广， 也是一门关于白组织的 理论。它进一步指出了一个系统从无序向有序转化的关键并不在于热 力学平衡还是不平衡。也不在于离平衡态有多远，而在于只要是一个 由大量子系统构成的开放系统。耗散结构理论只讨论了远离平衡态系 统

60、从无序向有序的转化，而协同学除了分析系统的“协同作用夕卜，进一步解决了近平衡态系统从无序向有序的转化。协同学开始只限于 研究一个非平衡开放系统在时间和空间方面的有序问题。1978年，哈肯在协同学：最新趋势与开展? 一文中将协同学的内容扩展到功 能有序。1979年，哈肯又注意到混沌现象的重要性，认为一个非平 衡的开放系统不仅可以从无序到有序，而且也可以从有序到混沌指 由决定性方程所描述的不规那么运动。这一发现使协同学进入到一个 新阶段。1981年，哈肯在20世纪80年代的物理思想?一文指出， 在宇宙中也呈现有序结构。 这些说明，无论是在宏观领域还是在微观 领域，只要是开放系统，就可以在一定条件下

61、呈现出非平衡的有序结 构，都可以成为协同学的研究内容。混沌理论是本世纪60年代开始开展起来的一门新兴学科。耗散 结构理论、协同学在创立初期，着重研究系统是如何从混沌到有序的 开展，并找到了一些系统从混沌到有序开展的机制和条件。80年代以来，人们在探索“热混沌与“非平衡混沌的联系和区别之后， 着重研究系统怎样从有序进入新混沌， 以及混沌的性质和特点等问题。 现今，对非平衡过程中从有序进入混沌的道路研究得比拟清楚的有三 种：1倍周期分岔进入混沌。系统运动变化的周期行为是一种有 序状态。一个系统，在一定的条件下， 经过周期加倍，会逐步丧失周 期行为而进入混沌。如一个非线性电子电路，当考察它的输出交变

62、电 压随输入电压大小的改变而变化的规律时， 可以发现，开始输入电压 较低时，输出电压频率与输入电压的频率一样， 而随着输入电压的增 加，输出电压的频率经过二分频、四分频、八分频、十六分频最后进入混沌具有各种各样频率的输出电压这种周期成倍地增加T, 2T, 4T, 8T,最后进入混沌的过程，在白然科学中被称为倍周期分岔时，相邻两次分岔对应的参数之差的比值， 惊人地趋近一个常数。这个常数的发现说明，倍周期分岔进入混沌是 一种相当普遍的白然现象。不管什么系统，通过倍周期分贫进入混沌 时，都遵循共同的规律。2阵发混沌。一个系统，在非平衡非线 性的条件下，某些参数的变化到达某一临界阈值时，系统会时而有序

63、， 时而混沌，在两者之间振荡。有关参数继续变化，整个系统会由阵发 性混沌开展为混沌。阵发混沌往往与倍周期分岔产生的混沌同时出现， 它充分说明有序与无序的密切联系和相互转化。3茹勒一泰肯道 路。当系统有三个以上的频率耦合时，系统就出现混沌现象。非平衡 非线性过程进入混沌，与“宇宙早期的混沌、“热力学平衡的混沌 相比拟，具有三种特性：一是具有“奇异吸引子，即在混沌区内， 两个靠得非常近的点，随着时间的推移会指数发散开来， 两个相距很 远的点，又可能无限地靠近，它们将在混沌区中白由地游荡，又跳不 出混沌区去，因此无法描述它们的“轨道，无法预测其未来的状态； 二是具有分数维数。系统被限制在奇异吸引子内

64、来回游荡时， 其轨道 又不能充满整个区域，彼此间有无穷多的间隙，这样的实体比二维大， 比三维小，介于二维与三维之间，是一个分数维数；三是具有无穷嵌 套白相似结构。系统通过倍周期分岔进入混沌，其原来的有序结构并 非完全消失，而是形成了无穷多个结构，周期由1, 2, 4, 8, 以 到无穷。故显示出杂乱无章的混沌状态。但在混沌区内，从大到小，一层一层具有彼此相似的结构互相套叠， 从而形成“无穷嵌套的白相 似结构。混沌理论从科学上进一步说明了白然界有序和无序的辩证 统一、确定性和随机性的辩证统一。混沌理论和白组织理论的成就， 使人们认识到，牛顿力学不仅不能应用于无穷大和无穷小事物的研究， 对于无穷多个要素构成的复杂系统也同样遇到了困难，出现了新的局限性，面临新挑战。生物体是白然界最复杂的白组织系统，它们与非生命系统一样， 也是非线性振荡系统。从信息与非线性振荡等观点来解释生命的本质， 讨论