自然辩证法第二章
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自然辩证法第二章(完整版)
第二章 自然界的辨证运动与 自然观
东北大学文法学院 科技哲学研究中心
第二章
自然界的辩证运动与自然观
自然界的辩证发展
第一节
一、天然自然探析
二、从天然自然到人化自然
三、从人化自然到人工自然 四、从人工自然到社会自然
第一编 辩证唯物主义自然观
第二节 自然观的形成和发展
一、素朴自然观 二、机械自然观
三、辩证自然观
4、宇宙人工自然的形成 宇宙人工自然的形成是在地球局部产生宇宙人工物，如 2、地球人工自然的形成 各种基本粒子，目前还进行“黑洞”、“反物质”等方面探 地球人工自然的形成时，石器得到利用，从铜和天然陨 索。 铁开始，开始了各种金属的“纯化”过程，同时地质圈的 深度蕴藏物，如矿石、石油或天然气等也越来越多的引到 地表。同时各种地表和地上资源得到了很大控制和利用。
表层。人工自然的形成是与自然生产的方向是反方向推进的。 演化的产物，在不同的演化态下有自然物的不同 这就决定了人类人工自然引入方式演进的基本历程必然是:生 生成形式。 宇宙演化态“人化自然”、恒星演化态“人化自 物人工自然引入——化学人工自然引入——物理人工自然引 然”、地球演化态“人化自然”、生物演化态 入等。每一个大阶段还可划分为两个小阶段,即初级阶段和高 “人化自然”等。“人化自然”是发现规律性的 级阶段。在初级阶段,人类主要是采集和利用天然存在的某类 物质;在高级阶段,人类则可以人工生产和创造这类物质。在 天然自然。 上述过程中，要满足由合规律性到合目的性的转变。
四、系统自然观 五、生态自然观
本
章
要
点
“人化自然”是人类观测所及从而能够感知的那 “天然自然”是不依赖于人和人的力量而存 “人工自然”是“人造自然”，是人类采取技术和工程手段 部分自然。“人化自然”是人类进行认识自然的 改造、创建、加工过的自然界，是人类利用自然之材发明制 在的物质世界。天然自然是科学认识的潜在对象 造的人工物。“人工自然”的范围，基本上是指现实地球的 科学研究的领域，目前存在“人化自然”主要有： 和人化自然拓展的潜在领域。天然自然是自然界
东北大学文法学院 科技哲学研究中心
第二章
自然界的辩证运动与自然观
自然界的辩证发展
第一节
一、天然自然探析
二、从天然自然到人化自然
三、从人化自然到人工自然 四、从人工自然到社会自然
第一编 辩证唯物主义自然观
第二节 自然观的形成和发展
一、素朴自然观 二、机械自然观
三、辩证自然观
4、宇宙人工自然的形成 宇宙人工自然的形成是在地球局部产生宇宙人工物，如 2、地球人工自然的形成 各种基本粒子，目前还进行“黑洞”、“反物质”等方面探 地球人工自然的形成时，石器得到利用，从铜和天然陨 索。 铁开始，开始了各种金属的“纯化”过程，同时地质圈的 深度蕴藏物，如矿石、石油或天然气等也越来越多的引到 地表。同时各种地表和地上资源得到了很大控制和利用。
表层。人工自然的形成是与自然生产的方向是反方向推进的。 演化的产物，在不同的演化态下有自然物的不同 这就决定了人类人工自然引入方式演进的基本历程必然是:生 生成形式。 宇宙演化态“人化自然”、恒星演化态“人化自 物人工自然引入——化学人工自然引入——物理人工自然引 然”、地球演化态“人化自然”、生物演化态 入等。每一个大阶段还可划分为两个小阶段,即初级阶段和高 “人化自然”等。“人化自然”是发现规律性的 级阶段。在初级阶段,人类主要是采集和利用天然存在的某类 物质;在高级阶段,人类则可以人工生产和创造这类物质。在 天然自然。 上述过程中，要满足由合规律性到合目的性的转变。
四、系统自然观 五、生态自然观
本
章
要
点
“人化自然”是人类观测所及从而能够感知的那 “天然自然”是不依赖于人和人的力量而存 “人工自然”是“人造自然”，是人类采取技术和工程手段 部分自然。“人化自然”是人类进行认识自然的 改造、创建、加工过的自然界，是人类利用自然之材发明制 在的物质世界。天然自然是科学认识的潜在对象 造的人工物。“人工自然”的范围，基本上是指现实地球的 科学研究的领域，目前存在“人化自然”主要有： 和人化自然拓展的潜在领域。天然自然是自然界
自然辩证法-第二章--科研选题方法
第二节 科研选题
科研选题是指在一个特定的、具体的研究过程中，选择 和确定尚未认识而又必须探索和认识的问题。简言之，
本节主要介绍： 科研选题在科研中的地位和作用、 科研选题的步骤和方法、 科研选题的基本原则、 科研选题的类型。
一、科研选题在科研中的地位和作用
从广义上说，选题 包括两个方面，即确定研究方向和选定研究课题， 决 定研究者在较长时间内科学研究的方向， 则是在主攻 方向上选定研究的内容。
二、科研选题的基本原则
这一原则要求我们所选出来的课题必须符 合社会的需要和科学技术自身发展的需要 （1） 社会的需要主要包括：
国民经济发展、国防建设、医疗卫生、文化教育的需要等 。
（2）科学技术自身发展的需要：基础性研究。 科学技术自身发展的需要主要指在选题过程中，还应
该注意选择那些基础科学研究和理论科学研究方面的课题。 一般来说，由科学技术自身发展的需要而提出的课题，
③主客观条件相结合。
科研选题的基本原则
即选择课题时必须考虑仅有的人力、物力、财力和 时间的合理运用；把研究成果的社会效益、经济效益、生 态效益与学术价值作为一个重要因素来考虑，要以尽可能 少的投入来研究出更大的科研成果。
树立总体观念、全面考虑、综合考察。总之， 需要性原则是选题的 ； 科学性原则是 ； 创造性原则是 ； 可行性原则是 ； 合理效益性是
科研选题的步骤和方法
阶段。运用科研选题的原则，从若干个科
学问题中
这一阶
段主要靠研究者的科研经验、知识、才能而决定。
有利于广泛听取大家的意见，以便对课题进行修改、充 实和完善。
①研究哪些理论或技术问题；②课题的全称、分题、副题 ③课题的来源和立题的依据；④课题的目的和意义； ⑤国内外对本问题的进展情况；⑥完成课题的主客观条件 ⑦采用什么方法；⑧完成的时间和预期的结果等。
自然辩证法 PPT 教案 第二章
第三个阶段，马克思自然观的进一步深化， 集中体现在《形态》里（历史自然观） • 1846.在文中，马克思恩格斯第一次对新世 界观作了全面论述，同时使马克思自然观 也得到了进一步深化和发展 • 把社会历史实践作为他们新世界观的出发 点，从实践出发论证了历史唯物主义的基 本原理，批判了费尔巴哈自然观的形而上 学性、直观性和历史唯心主义观点，进而 论证了自然史与人类史之间的辩证关系
为辩证唯物主义自然观
“提供了自然史的基础”（马克思）
能量守恒和转化定律
• 迈尔从研究动物热的来源得到启发，论证了机械能、 热、化学能、电磁能和辐射可以相互转化，并推算 出热的机械当量。 • 焦耳通过大量严格的实验，精确地测定了热功当量， 提出了热与功之间的关系式。 • 赫尔姆霍茨则系统、严密地阐述了能量守恒原理。
博士论文
• 自1840年前后马克思发表博士论文《德谟克利特 的自然哲学与伊壁鸠鲁的自然哲学的差别》，到 1873年恩格斯开始写作《自然辩证法》，是马克 思恩格斯自然观创立的前期阶段。
前期阶段
1840年前后 马克思发表 博士论文
1873年 恩格斯开始写作 《自然辩证法》
《博士论文》
马克思在《德谟克利特的自然哲学与伊壁 鸠鲁的自然哲学的差别》论文中
二、马克思主义自然观的理论渊源
• 对黑格尔客观唯心主义自然观的扬弃和批 判 • 对费尔巴哈人本主义自然观的继承和发展
对黑格尔客观唯心主义自然观的扬弃和批判
• 黑格尔:“自然是作为他在形式中的理念产生出来的，既然 理念现在是作为它自身的否定东西而存在的，或者说他对 自身是外在的，那么，自然就并非仅仅相对于这种理念 (和这种理念的主观存在，即精神)才是外在的，相反的， 外在性就构成自然的规定性，在这种规定中自然才能作为 自然而存在。” • 黑格尔还认为:“自然在时间上是最先的东西，但绝对先在 的东西却是理念;这种绝对先在的东西是终极的东西，是 真正的开端，起点就是终点。”
自然辩证法第二章
第一节 现代自然科学的发展和系统自然观的产生 三、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
一、丰富和深化了辩证唯物主义的物质观。 二、丰富和深化了辩证唯物主义的运动观。 三、丰富和深化了辩证唯物主义的时空观。 四、论证了辩证唯物主义自然观关于运动、发展的大循 环思想。
2、提供了系统思维方式
（1）恩格斯关于物质永恒循环的思想 （2）自组织理论和混沌理论：进化和退化的交替 （3）现代宇宙学对于宇宙未来演化趋势的推断
第三节 自然界的演化 自然界的进化：有序化和对称性破缺 （1）序、有序和无序 “序”，不仅表现为空间结构的某种规则性，而且反 映了时间演化过程的某种规律性。 （2）对称和破缺 “对称”，是指在一定变换下的不变性。最高的对称 性就是在一切变换下都不变的状态。 “破缺”是指在一定变换下所表现的可变性，或对称 性的降低。 复杂性和层次结构正是起源于某种对称性破缺。
二、自然界物质系统的基本特点
一、开放性 三、整体性 二、动态性 四、层次性
三、自然界物质系统的结构层次
1、自然系统的结构和功能 结构：是指自然系统的诸组成要素之间相互关系的总和， 它表现为系统内部的组织形式、联系方式和秩序。 功能：是系统与外部环境相互作用中表现出来的性质、 能力和功效。 结构是功能的内在根据，功能是结构的外在表现。 结构相对稳定，而功能因为系统的开放程度和开放方式 不同而表现出多样的可能性。 结构分为一、同时态相对稳定的空间结构
1、从存在到演化
以往的自然科学，如牛顿力学、麦克斯韦电磁理论， 包括相对论和量子力学所描述的都是可逆过程，表现 出时间反演是对称的，未来和过去没有区别。 非平衡自组织理论则将热力学定律的“时间之矢”与 动力学系统的复杂性、不可逆性联系起来，使时间从 一个外部参量转变为自然演化的内在尺度。提出了 “内部时间”的概念，表明自然科学从存在的科学走 向演化的科学。与此相关联，人们对自然界的认识， 也从认识存在深入到认识演化，即认识到自然界不仅 是存在的而且是演化的，并试图在存在和演化之间架 起一座桥梁。
自然辩证法新大纲：第二章_马克思主义科学技术观
技术科学 以工程为目标，探讨新的 知识应用可能性 发明新事物 探求基础研究应用的可能 性，追求最佳条件系统的 新工艺、新产品、新发明 论文或专利 风险大，50%—60% 创造能力强，应用能力好 的发明家
工程科学 把研究成果应用于生产上、 工程上 完成新产品，新工艺、使 之商品化、实用化 用基础研究、应用研究成 果从事产品设计、产品试 制、工艺改进 专利、专有知识、设计书、 图纸、样品 风险小，一般成功率超过 80% 有广泛知识和经验、动手 能力强的技术专家
此同时，科学技术带来的各种影响已经显现，不仅有推动社会进步、创造 物质财富的一面，更出现了破坏环境的情况，对人的精神和思维等产生了 影响，特别是对人的异化非常突出。这些情况都为马克思恩格斯科学观的 形成提供了现实基础。
马克思、恩格斯科学技术思想形成的科学技术基础
• 18－19世纪，天文学、地学、物理学、化 学、解剖学、生物学都有了长足的发代
（三）科学技术与哲学的关系
• 恩格斯强调科学技术对哲学的推动作用，认为： 科学与哲学在研究对象上具有本质上的共同点和 内在的一致性。科学研究作为一种认识活动，必 须通过理论思维才能揭示对象的本质和规律，这 就自然地与哲学发生紧密的联系。 • 辩证唯物主义、逻辑经验主义、证伪主义
（四）科学技术是生产力
构成 • 知识结构的要素渗透到学科结构相对应的要素中（理想气体－分子运动）
• • • •
2.现代技术的体系结构由门类结构和形态结构组成 门类结构：实验技术、基本技术和产业技术 形态结构：经验形态、实体形态和知识形态技术 形态渗透到门类结构中
活动类型 项目
目的
基础科学 寻求真理，扩大知识， 实现体系化 探讨发现新事物、新规 律 发现新现象、新事物， 探寻内在联系，预测新 发现的作用和意义
《自然辩证法》第2章 自然界的演化发展
可逆过程 - 一个无摩擦力、无耗散的准静态 一个无摩擦力 无摩擦力、
过程称为可逆过程 过程称为可逆过程
- 在可逆过程中，体系从始态变到 在可逆过程中，
终态，再从终态回到始态， 终态，再从终态回到始态，体系 和环境都能恢复原状
自然界是否存在真正意义上 的可逆过程？ 的可逆过程？
在昼夜温差较大的我国北方冬季， 在昼夜温差较大的我国北方冬季， 白天缸里的冰融化成水， 白天缸里的冰融化成水，而夜里 同样缸里的水又凝固成冰。因此， 同样缸里的水又凝固成冰。因此， 这是一个可逆过程。 这是一个可逆过程。你认为这种 说法对吗？为什么? 说法对吗？为什么?
t
t
熵：系统演化的重要参数
entropy，能量的变异) 熵（entropy，能量的变异) s = ∫
dQ T
熵的宏观意义表征系统能量分布的均 熵的宏观意义表征系统能量分布的均 匀状态 熵的微观意义表征系统内部粒子的无 熵的微观意义表征系统内部粒子的无 序程度 熵的信息学解释认为熵是系统无组织 熵的信息学解释认为熵是系统无组织 程度的量度
微小涨落使系统发生微小变化， 微小涨落使系统发生微小变化，这 一变化通过非线性的反馈机制而被 放大， 放大，从而使系统跃迁到一个新的 稳定有序状态
耗散结构理论
一个远离平衡态的非线性的 一个远离平衡态的非线性的开放系统 远离平衡态 不管是物理的、化学的、 (不管是物理的、化学的、生物的乃至 社会的、经济的系统) 社会的、经济的系统)通过不断地与外 界交换物质和能量， 界交换物质和能量，在系统内部某个参 量的变化达到一定的阈值时，通过涨落 涨落， 量的变化达到一定的阈值时，通过涨落， 系统可能发生突变即非无序状态转变为一种在时间上、 来的混沌无序状态转变为一种在时间上、 空间上或功能上的有序状态
《自然辩证法》第二章 科学问题
原则上看，选择知识性问题是没有意义的。
8
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
第二节 科学研究从问题开始
一．归纳主义的科学方法论观点
认为科学研究不是始于问题，而是始于观察。科 研是从观察和收集材料开始的，然后经过归纳上 升为理论
–科学始于观察。
以培根为代表的古典归纳主义学派，片面地夸大 归纳法对于科学发现的作用，进一步突出了科学 始于观察的观点。
另一种问题难度是相对于特定解决问题者而言 的未解决的问题－局部知识性问题。
7
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
科学探索性和知识性问题
所谓科学探索性问题，肯定是同时具有以上 两种难度的问题，因为如果只具有对特定解 决问题者而言的难度的问题，也许是其他地 方和其他时间的人已经解决了的问题，对于 这后种问题，我们称之为知识性问题。
9
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
二．波普尔证伪主义观点
“应当把科学设想为从问题到问 题的不断进步，从问题到越来
越深刻的问题。”
科学发展的证伪模式:
•P1→TT→EE→P2。
科学始于问题（P1），对问题提出大胆猜测 （TT，），各种理论在竞争中接受批判并遭 到证伪（EE），新困难导致新问题（P2）。
存在各种问题，如哲学问题，一般智力问题，科学 问题等。
研究的问题选择的好坏，往往决定研究工作的成败， 进度的快慢，以及成果的大小。
孟子说：“学贵慎初”
兵家言“慎重初战”
4
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
第一节 什么是问题
一、以往科学哲学家关于“问题”的看法.
科学哲学家波兰尼(M.Polanyi)认为,一个问题,就是一 个智力上的愿望.
20
8
自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
第二节 科学研究从问题开始
一．归纳主义的科学方法论观点
认为科学研究不是始于问题，而是始于观察。科 研是从观察和收集材料开始的，然后经过归纳上 升为理论
–科学始于观察。
以培根为代表的古典归纳主义学派，片面地夸大 归纳法对于科学发现的作用，进一步突出了科学 始于观察的观点。
另一种问题难度是相对于特定解决问题者而言 的未解决的问题－局部知识性问题。
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自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
科学探索性和知识性问题
所谓科学探索性问题，肯定是同时具有以上 两种难度的问题，因为如果只具有对特定解 决问题者而言的难度的问题，也许是其他地 方和其他时间的人已经解决了的问题，对于 这后种问题，我们称之为知识性问题。
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自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
二．波普尔证伪主义观点
“应当把科学设想为从问题到问 题的不断进步，从问题到越来
越深刻的问题。”
科学发展的证伪模式:
•P1→TT→EE→P2。
科学始于问题（P1），对问题提出大胆猜测 （TT，），各种理论在竞争中接受批判并遭 到证伪（EE），新困难导致新问题（P2）。
存在各种问题，如哲学问题，一般智力问题，科学 问题等。
研究的问题选择的好坏，往往决定研究工作的成败， 进度的快慢，以及成果的大小。
孟子说：“学贵慎初”
兵家言“慎重初战”
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自然辩证法 第二篇 科学技术方法论
第一节 什么是问题
一、以往科学哲学家关于“问题”的看法.
科学哲学家波兰尼(M.Polanyi)认为,一个问题,就是一 个智力上的愿望.
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自然辩证法-第二章
第二章：辩证唯物主义自然观的发展：系统自然观第一节现代自然科学的发展和系统自然观的产生一、系统自然观产生的自然科学基础•（一）现代自然科学革命•（二）系统科学的诞生（一）现代自然科学革命•19世纪下半叶，牛顿力学在各个自然科学领域得到了广泛应用，机械自然观总体上仍然处于主导地位。
“经典物理学大厦已经竣工完成”。
1、物理学新发现•1895年，伦琴（1845-1923）研究阴极射线时意外发现X射线；获得1901年诺贝尔物理学奖，是第一个获奖人。
通过X射线促进了或激励了一连串发现。
•1896年，贝克勒耳（1852-1908）意外发现放射线；•1897年，汤姆逊证实了电子的存在；•居里夫妇发现放射线元素（钍、钋和镭）；证实元素的嬗变；促使元素嬗变理论建立（卢瑟福，1902年）；•动摇了几千年原子和元素观念——认为原子不可分、是物质组成最小单元；认为元素不变。
2、物理学革命•当时物理学家中的泰斗——开耳文勋爵在新年贺词中把物理学的19世纪发展和20世纪的前景比喻为“物理学一片晴朗天空，只有两朵小小乌云”，它们是黑体辐射问题和以太问题，当时没有得到解决。
1)实验或实践进展•黑体问题研究中，出现了紫外灾难（黑体：光的辐射和吸收）；•以太问题的检验，迈克耳孙-莫雷实验（以太存在？光速问题）黑体辐射的“紫外灾难”麦克尔逊—莫雷实验示意1887年2）相对论的提出：•爱因斯坦（1879-1955）1905年狭义相对论；关于时间和空间关系、质量和能量关系；运动和物质关系；对经典力学的绝对时空观的革命。
但是现在看仍然都是决定论框架下的理论。
1915年广义相对论；物质与空间、时间关系；双生子佯谬。
3）量子论和量子力学建立•1900年，普朗克提出能量子假说；1905年，爱因斯坦提出光量子假说和理论；20世纪初，卢瑟福提出原子的有核模型——太阳系模型；1912-13年，玻尔建立（经典）量子论原子模型；1923年，德布洛意提出物质波假说；1925-26年，薛定谔提出波动力学；海森堡提出量子力学的另一形式——矩阵力学。
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导致系统发生巨涨落时，由于系统内各子系统之
间的非线性相互作用能够把握这样的机会，就会
导致各子系统间相互渗透、相互包含、相互转化， 通过不断的竟争和合作，使各要素失去自身运动 的独立性，步调协调、融合起来，
此时系统会失去旧的结构、产生新的结构， 实现从独立的、无约束的、分散的、不相干的无 序到相互关联的、相互制约的、形成整体的、相 干的有序的转变。系统的自组织过程正是通过系 统相互作用产生的协同的相干、同步、关联、合 作等效应，使系统自己走向有序的。协同实质上
功能是指物质系统所具有的一种能力、行
为、效应和作用。
(2)结构和功能的关系 第一、结构决定功能。 第二、功能影联系和作用的程度来看，可以
把系统分为孤立系、封闭系和开放系三类： 孤立系：不和外界进行物质、能量交换的系统。 封闭系：不和外界进行物质交换而进行能量 交换的系统。 开放系：既与外界交换能量、又与外界交换 物质的系统。
状态时所没有的新的性质和功能。
层次性：物质总是以一定系统的形式出现，同 时它又是更高一级系统的一个要素。
2.系统与要素的关系： (1)系统对于要素有支配控制作用 (2）要素对于系统有基础质料作用
3.系统的结构和功能 (1)结构和功能的含义 结构是指系统内部各组成要素之间相互联
系、相互作用的形式和方式。
x - vt
x’= y’= y z’= z t’=
1 - v2/C 2
y
y’ v
o
t(v/c2)x v2/C 2 z 1 z’
o’ x x’
时空观的变革
尺缩效应
L =L
T=
0
1 - v2/C 2
钟慢效应 质增效应 质能关系式
T
0
1 - v2/C 2
m=
m
0
1 - v2/C 2
E = mc2
（2）广义相对论
外部控制参量达到临界值。 开放意味着外来影响和参与，并且只有当外 部控制参量达到某一临界值时，系统内质变，突 变才可能在这一临界点上发生，系统才可能从无 序走向有序。因为在普通状态下，各种外部控制
参量所起的作用与地位相差无几，系统演化得将
会较为稳定、缓慢；而当外部控制参量达到临界 值时，这几个外部控制参量的非平衡作用才会使 系统演化具有了急剧变动的可能，系统才会形成 从无序到有序的突变性结构。
(2)从系统内要素的数量多少来看，可以 把系统分为简单系统(只有两个要素)
和复杂系统(有三个以上要素)。
三、自然界的演化发展
（一） 自然界的演化过程
1.宇宙的起源和演化
大爆炸宇宙模型的论点： 我们的宇宙是在约200亿年以前的、处于高温、 高压、高密状态的“原始火球”由于其内部的基本 粒子相互作用所产生的猛烈爆炸声中，以近乎光速 向四面八方由密到稀、由热到冷地散开时诞生的。 宇宙形成后，经历了基本粒子阶段、元素合成 阶段、实物形成阶段、天体和宏观物体形成阶段。
从无机物小分子演变为有机物小分子。 从有机物小分子演变为生物大分子
从生物大分子演变为原始生命体
(2)生物的进化： 从非细胞形态到(原始)细胞形态 从原核细胞到真核细胞 从单细胞生物到多细胞生物
（二）自然界的演化是一个自组织过程
1．自然界演化的自组织现象 在适宜的外界条件下，系统进化的模式和
（3）量子力学quantum
mechanics
1900，普朗克 量子假说 1913，玻尔 原子结构模型 1925，海森堡 矩阵力学 1926，薛定谔 波动力学
（4）分子生物学molecular
biology
1953，沃森、克拉克、威尔金斯 DNA双螺旋结构
• (5)系统科学 维纳（Norbert Wiener，1894-1964 )控制论 贝塔朗菲（Bertalanffy 1901-1972）系统论 申农（Shannon，1916-2001 ）信息论 哈肯(Haken，Hermann 1927- )协同论 普里高津(Ilya Prigogine 1917-2003）耗散结构论 托姆（Rene thom 1923—）突变论 艾根（Eigen，Manfred；1927- ） 超循环论 费根鲍姆(Feigenbaum 1936- ) 混沌理论
1916年，爱因斯坦建立广义相对论 验证： • 水星轨道近日点的反常进动 • 光在引力场中传播时发生频移 • 光线在引力场中发生偏转 相对论否定了牛顿的绝对时空观，揭示 了空间与时间、空间时间与物质及其 运动、质量与能量之间存在的辩证关 系。
相对论否定了牛顿的绝对时 空观，揭示了空间与时间、空 间时间与物质及其运动、质量 与能量之间存在的辩证关系。
(二）自然界的系统性
1.系统的含义与特征：
(1) 含义： 系统就是由两个以上相互作用，相互依
赖的部分(要素)组成的有机整体。
要素是构成系统的基本成份或单元。
(2)特征：
开放性：系统与外界环境存在相互作用。 动态性：任何自然系统都有一个从孕育、产生、
发展、成熟到衰退、消亡的过程。
整体性：系统整体呈现出各个组成要素孤立
两个基本原理
• 爱因斯坦相对性原理：物理体系的状态 据以变化的定律，同描述这些状态变化 时所参照的坐标系究竟是两个在互相匀 速运动着的坐标系中的哪一个并无关系。
• 光速不变原理：任何光线在“静止的” 坐标系中都是以确定的速度C运动着，不 管这道光线是由静止的还是由运动的物 体发射出来的。
洛仑兹变换方程组
由此可见，涨落所起的是一种触发 作用，它是系统进化的一个必要条件， 有了它才使外部的作用和内部作用有机 地结合起来，最终导致系统的进化。
(2)自组织过程的实现机制 在一个由大量子系统所组成的开放系统中， 在系统与外界不断进行着物质、能量交换的背景 下，一旦系统中存在的随机涨落遇上外部控制参
量所提供的系统发生向有序方向质变的临界点而
1.现代自然科学革命概况
“两朵乌云”引发的革命
迈克尔逊—莫雷实验 黑体辐射实验
宇观层次：相对论、大爆炸理论
宏观层次：分形理论、混沌理论
微观领域：量子力学、分子生物学
•
爱因斯坦（Albert Einstein,1879—1955）1905年创立 狭义相对论。 • 两个基本原理：爱因斯坦相对性原理; 光速不变原理。 • 洛仑兹变换方程组 • 时空观的变革：尺缩效应；钟慢效应； 质增效应；质能关系式。
系统中存在着随机涨落 可谓涨落实际上就是系统状态此起彼伏的一 种波动。尽管涨落在平时对系统的行为“无关大 局”，但当系统处在外部控制参量所提供的质变 的临界点时，由于系统内部的非线性相互作用以 及对外界控制参量所提供的临界值的吸收，微小
的涨落才会得以放大，变成具有宏观尺度的“巨
涨落”，导致系统真正摧毁旧结构，产生新结构。
第二讲 辩证唯物主义自然观的 发展：系统自然观
• 一、现代自然科学的发展 与系统自然观的产生 • 二、自然界的存在方式 • 三、自然界的演化发展
一、现代自然科学的发展 与系统自然观的产生
（一）系统自然观产生的现代自然科学基础
• 1.现代自然科学革命概况 • 2.相对论、量子力学和分子生物学 • 3.系统科学
就是自组织过程的具体机制。自然界的演化都是
在协同的作用下逐渐完成的。
3.自然界演化的特点 (1)自然演化的不可逆性： (2)自然演化的突现性： (3)自然演化的无限性：
2.天体的起源和演化 (1)恒星的起源和演化 引力收缩阶段
主序星阶段
红巨星阶段
高密天体阶段
(2)地球的起源和演化 地球内部地核、地幔、地壳三个圈层的 形成和演化
地球外部大气圈、水圈二个圈层的形成
和演化。 地壳的运动。
3.生命的起源和生物的进化 (1)生命的起源 生命是蛋白质和核酸多分子体系存在的一种 方式。目前认为生命的起源经历了以下三个阶段：
能减小(亦即当 des<0,且 |des| >| dis |时，ds<0)
子系统间存在着非线性相互作用 子系统间若只存在线性相互作用，其效应 仅能在数量上迭加，不会有质的突变，系统不 可能出现新的有序结构。只有子系统间存在非 加和、非对称、非单值的非线性相互作用，才 有可能形成某种新的整体功能与效应。
过程是在系统内部自发地组织起来的现象就是
一种自组织现象。自然界的演化过程就是在适
宜的外界条件下依靠自然界物质系统内部本身 自发地组织起来实现的。
2.自然界演化的自组织机制 (1)自组织过程的实现条件：
系统是一个开放系统 一个孤立系统的熵一定要随时间增大，只
有在一个开放系统中的熵变ds=dis+des 才有可
（二）系统自然观的基本思想 • 1.从存在到演化 • 2.确定性和随机性的统一 • 3.简单性和复杂性的统一 • 4.线性与非线性的统一
（三）系统自然观确立的意义
• 1.丰富和发展了辩证唯物主义自然观
• 2.提供了系统的思维方式
二、自然界的系统存在方式
（一） 自然界的物质性
1.自然界是具有多样性的物质形态的世界 2.自然界各种物质形态间存在相互联系和相互转化 3.自然界各种物质形态具体统一性：客观实在性
间的非线性相互作用能够把握这样的机会，就会
导致各子系统间相互渗透、相互包含、相互转化， 通过不断的竟争和合作，使各要素失去自身运动 的独立性，步调协调、融合起来，
此时系统会失去旧的结构、产生新的结构， 实现从独立的、无约束的、分散的、不相干的无 序到相互关联的、相互制约的、形成整体的、相 干的有序的转变。系统的自组织过程正是通过系 统相互作用产生的协同的相干、同步、关联、合 作等效应，使系统自己走向有序的。协同实质上
功能是指物质系统所具有的一种能力、行
为、效应和作用。
(2)结构和功能的关系 第一、结构决定功能。 第二、功能影联系和作用的程度来看，可以
把系统分为孤立系、封闭系和开放系三类： 孤立系：不和外界进行物质、能量交换的系统。 封闭系：不和外界进行物质交换而进行能量 交换的系统。 开放系：既与外界交换能量、又与外界交换 物质的系统。
状态时所没有的新的性质和功能。
层次性：物质总是以一定系统的形式出现，同 时它又是更高一级系统的一个要素。
2.系统与要素的关系： (1)系统对于要素有支配控制作用 (2）要素对于系统有基础质料作用
3.系统的结构和功能 (1)结构和功能的含义 结构是指系统内部各组成要素之间相互联
系、相互作用的形式和方式。
x - vt
x’= y’= y z’= z t’=
1 - v2/C 2
y
y’ v
o
t(v/c2)x v2/C 2 z 1 z’
o’ x x’
时空观的变革
尺缩效应
L =L
T=
0
1 - v2/C 2
钟慢效应 质增效应 质能关系式
T
0
1 - v2/C 2
m=
m
0
1 - v2/C 2
E = mc2
（2）广义相对论
外部控制参量达到临界值。 开放意味着外来影响和参与，并且只有当外 部控制参量达到某一临界值时，系统内质变，突 变才可能在这一临界点上发生，系统才可能从无 序走向有序。因为在普通状态下，各种外部控制
参量所起的作用与地位相差无几，系统演化得将
会较为稳定、缓慢；而当外部控制参量达到临界 值时，这几个外部控制参量的非平衡作用才会使 系统演化具有了急剧变动的可能，系统才会形成 从无序到有序的突变性结构。
(2)从系统内要素的数量多少来看，可以 把系统分为简单系统(只有两个要素)
和复杂系统(有三个以上要素)。
三、自然界的演化发展
（一） 自然界的演化过程
1.宇宙的起源和演化
大爆炸宇宙模型的论点： 我们的宇宙是在约200亿年以前的、处于高温、 高压、高密状态的“原始火球”由于其内部的基本 粒子相互作用所产生的猛烈爆炸声中，以近乎光速 向四面八方由密到稀、由热到冷地散开时诞生的。 宇宙形成后，经历了基本粒子阶段、元素合成 阶段、实物形成阶段、天体和宏观物体形成阶段。
从无机物小分子演变为有机物小分子。 从有机物小分子演变为生物大分子
从生物大分子演变为原始生命体
(2)生物的进化： 从非细胞形态到(原始)细胞形态 从原核细胞到真核细胞 从单细胞生物到多细胞生物
（二）自然界的演化是一个自组织过程
1．自然界演化的自组织现象 在适宜的外界条件下，系统进化的模式和
（3）量子力学quantum
mechanics
1900，普朗克 量子假说 1913，玻尔 原子结构模型 1925，海森堡 矩阵力学 1926，薛定谔 波动力学
（4）分子生物学molecular
biology
1953，沃森、克拉克、威尔金斯 DNA双螺旋结构
• (5)系统科学 维纳（Norbert Wiener，1894-1964 )控制论 贝塔朗菲（Bertalanffy 1901-1972）系统论 申农（Shannon，1916-2001 ）信息论 哈肯(Haken，Hermann 1927- )协同论 普里高津(Ilya Prigogine 1917-2003）耗散结构论 托姆（Rene thom 1923—）突变论 艾根（Eigen，Manfred；1927- ） 超循环论 费根鲍姆(Feigenbaum 1936- ) 混沌理论
1916年，爱因斯坦建立广义相对论 验证： • 水星轨道近日点的反常进动 • 光在引力场中传播时发生频移 • 光线在引力场中发生偏转 相对论否定了牛顿的绝对时空观，揭示 了空间与时间、空间时间与物质及其 运动、质量与能量之间存在的辩证关 系。
相对论否定了牛顿的绝对时 空观，揭示了空间与时间、空 间时间与物质及其运动、质量 与能量之间存在的辩证关系。
(二）自然界的系统性
1.系统的含义与特征：
(1) 含义： 系统就是由两个以上相互作用，相互依
赖的部分(要素)组成的有机整体。
要素是构成系统的基本成份或单元。
(2)特征：
开放性：系统与外界环境存在相互作用。 动态性：任何自然系统都有一个从孕育、产生、
发展、成熟到衰退、消亡的过程。
整体性：系统整体呈现出各个组成要素孤立
两个基本原理
• 爱因斯坦相对性原理：物理体系的状态 据以变化的定律，同描述这些状态变化 时所参照的坐标系究竟是两个在互相匀 速运动着的坐标系中的哪一个并无关系。
• 光速不变原理：任何光线在“静止的” 坐标系中都是以确定的速度C运动着，不 管这道光线是由静止的还是由运动的物 体发射出来的。
洛仑兹变换方程组
由此可见，涨落所起的是一种触发 作用，它是系统进化的一个必要条件， 有了它才使外部的作用和内部作用有机 地结合起来，最终导致系统的进化。
(2)自组织过程的实现机制 在一个由大量子系统所组成的开放系统中， 在系统与外界不断进行着物质、能量交换的背景 下，一旦系统中存在的随机涨落遇上外部控制参
量所提供的系统发生向有序方向质变的临界点而
1.现代自然科学革命概况
“两朵乌云”引发的革命
迈克尔逊—莫雷实验 黑体辐射实验
宇观层次：相对论、大爆炸理论
宏观层次：分形理论、混沌理论
微观领域：量子力学、分子生物学
•
爱因斯坦（Albert Einstein,1879—1955）1905年创立 狭义相对论。 • 两个基本原理：爱因斯坦相对性原理; 光速不变原理。 • 洛仑兹变换方程组 • 时空观的变革：尺缩效应；钟慢效应； 质增效应；质能关系式。
系统中存在着随机涨落 可谓涨落实际上就是系统状态此起彼伏的一 种波动。尽管涨落在平时对系统的行为“无关大 局”，但当系统处在外部控制参量所提供的质变 的临界点时，由于系统内部的非线性相互作用以 及对外界控制参量所提供的临界值的吸收，微小
的涨落才会得以放大，变成具有宏观尺度的“巨
涨落”，导致系统真正摧毁旧结构，产生新结构。
第二讲 辩证唯物主义自然观的 发展：系统自然观
• 一、现代自然科学的发展 与系统自然观的产生 • 二、自然界的存在方式 • 三、自然界的演化发展
一、现代自然科学的发展 与系统自然观的产生
（一）系统自然观产生的现代自然科学基础
• 1.现代自然科学革命概况 • 2.相对论、量子力学和分子生物学 • 3.系统科学
就是自组织过程的具体机制。自然界的演化都是
在协同的作用下逐渐完成的。
3.自然界演化的特点 (1)自然演化的不可逆性： (2)自然演化的突现性： (3)自然演化的无限性：
2.天体的起源和演化 (1)恒星的起源和演化 引力收缩阶段
主序星阶段
红巨星阶段
高密天体阶段
(2)地球的起源和演化 地球内部地核、地幔、地壳三个圈层的 形成和演化
地球外部大气圈、水圈二个圈层的形成
和演化。 地壳的运动。
3.生命的起源和生物的进化 (1)生命的起源 生命是蛋白质和核酸多分子体系存在的一种 方式。目前认为生命的起源经历了以下三个阶段：
能减小(亦即当 des<0,且 |des| >| dis |时，ds<0)
子系统间存在着非线性相互作用 子系统间若只存在线性相互作用，其效应 仅能在数量上迭加，不会有质的突变，系统不 可能出现新的有序结构。只有子系统间存在非 加和、非对称、非单值的非线性相互作用，才 有可能形成某种新的整体功能与效应。
过程是在系统内部自发地组织起来的现象就是
一种自组织现象。自然界的演化过程就是在适
宜的外界条件下依靠自然界物质系统内部本身 自发地组织起来实现的。
2.自然界演化的自组织机制 (1)自组织过程的实现条件：
系统是一个开放系统 一个孤立系统的熵一定要随时间增大，只
有在一个开放系统中的熵变ds=dis+des 才有可
（二）系统自然观的基本思想 • 1.从存在到演化 • 2.确定性和随机性的统一 • 3.简单性和复杂性的统一 • 4.线性与非线性的统一
（三）系统自然观确立的意义
• 1.丰富和发展了辩证唯物主义自然观
• 2.提供了系统的思维方式
二、自然界的系统存在方式
（一） 自然界的物质性
1.自然界是具有多样性的物质形态的世界 2.自然界各种物质形态间存在相互联系和相互转化 3.自然界各种物质形态具体统一性：客观实在性