4第一篇 自然观 第四章自然辩证法的发展(一).ppt.Convertor

第一篇自然观

第四章（一）自然辩证法的发展

现代自然观之科学基础

本章主要内容

一、现代科学革命

二、自然辩证法的发展

一、现代科学革命

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。

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。

（一）现代物理学革命

1、两朵乌云——物理学危机的前兆

两朵乌云指以太问题和黑体辐射问题。

历史背景：以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成，而且基础牢固，宏伟壮观！

第一朵乌云:迈克尔逊－莫雷实验”：“以太漂移”的“零结果”

牛顿的难题

在宇宙真空中，引力由什么介质传播呢？

19世纪时，麦克斯韦电磁理论也把传播光和电磁波的介质说成是一种没有重量，可以绝对渗透的“以太”。

“以太”是光、电、磁的共同载体的概念为人们所普遍接受，形成了一门“以太学”。

迈克尔逊－莫雷实验”

光波为什么能在真空中传播？它的传播介质是什么？物理学家给光找了个传播介质―“以太”，肯定了“以太”的存在，新的问题又产生了：地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，同时，它也必须对光的传播产生影响。这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在与否。为了观测“以太风”是否存在，迈克耳逊与莫雷合作，在克利夫兰进行了一个著名的“迈克耳逊－莫雷实验”，但是实验结果和却以太漂移说相矛盾。使科学家处于左右为难的境地。他们或者须放弃曾经说明电磁及光的许多现象的以太理论。

第二朵乌云：黑体辐射的“紫外灾难”

所谓“黑体”是指能够全部吸收外来的辐射而毫无任何反射和透射，吸收率是100％的理想物体。

黑体辐射实验

19世纪末，卢梅尔等人的著名实验―黑体辐射实验，发现黑体辐射的能量不是连续的，它按波长的分布仅与黑体的温度有关。从经典物理学的角度看来，这个实验的结果是不可思议的。

“紫外灾难”

德国物理学家维恩建立起黑体辐射能量按波长分布的公式，但这个公式只在波长比较短、温度比较低的时候才和实验事实符合。

1900年，英国物理学家瑞利根据经典统计力学和电磁理论，推出了黑体辐射的能量分布公式。该理论在长波部分与实验比较符合，但在短波部分却出现了无穷值，而实验结果是趋于零。这部分严重的背离，被称之为“紫外灾难”（紫外指短波部分）。

2、三大实验发现——物理学革命的序幕

1)三大实验发现

2)物理学危机

它的实质是形而上学思维方式和机械论自然观的危机，表明旧理论在新发现面前的无能为力，预示着应对旧理论的变革。

3、两大新物理学理论——全面变革自然图景

两大新物理学理论指相对论和量子理论。

1）相对论——宇观物理学

狭义相对论否定了绝对参照系以太的存在，发展了经典力学中的相对性原理。

科学和哲学意义

（1）相对论从逻辑思想上统一了经典物理学，使经典物理学成为一个完美的科学体系。（2）相对论的建立为辩证唯物主义时空观提供了有力的自然科学的依据。

2）量子力学——微观物理学

量子力学主要研究原子、分子、凝聚态物质，以及原子核和基本粒子的结构、性质的基础理论。

量子力学是在旧量子论建立后发展建立起来的。

1925-1926年，德国海森堡提出波动力学；薛定谔提出矩阵力学。科学家从两条不同的道路建立了量子力学。

科学与哲学意义：

（1）量子力学同牛顿力学、相对论一起证明微观、宏观和宇观既是统一的，而且具有差异性。

（2）量子力学的建立，揭示了物质的波动性和粒子性的对立统一。

简要总结

1、20世纪物理学革命彻底改变了原子不可变化、分割等一系列传统观念，

2、说明了物质世界没有什么事物是孤立、凝固，不发生相互联系、相互转化的。再一次论证了自然辩证法的基本法则。

3、这次革命克服了机械自然观的机械性和形而上学的片面性、孤立性，但形而上学的静止性的克服有待于科学的进一步发展。

（二）系统科学和复杂性科学

20世纪40年代开始到90年代，出现了在分析特征的科学之外的新科学群——系统科学和复杂性科学。

1、系统科学的产生和发展

20世纪40年代，由于自然科学、工程技术、社会科学和思维科学的相互渗透与交融汇流，产生了具有高度抽象性和广泛综合性的系统论、控制论和信息论（老三论）。

信息论的产生和发展为深入研究意识的本质提供科学的依据。

控制论诞生于1948年，由美国数学家维纳创立。控制论是是一门研究生物(包括人类)和机器中的控制和通信的普遍原则和规律的科学。

作为一门新兴的带有普遍性的横断科学，控制论其基本观点和方法对科学技术和现代社会的发展产生着重要的影响。

控制论有力地冲击了机械唯物论的传统观念，进一步揭示了不同的物质形态之间相互联系的辩证关系，丰富和发展了辩证唯物主义自然观和认识论。

一般系统论是随着人类认识的深化，科学思维由“实物中心论”向“系统中心论”过渡的一种表现形式；具体体现了唯物辩证法关于普遍联系的学说，反对了形而上学的机械论。

2、复杂性科学的产生和发展

1）自组织理论

突变论、耗散结构论、超循环论和协同论一起，在有序与无序的转化机制上，把系统的形成、

结构和发展联系起来，成为推动系统科学发展的重要学科之一。

耗散结构理论(主要研究非平衡相变与自组织)

突变论(主要研究连续过程引起的不连续结果)

协同学(主要研究系统演化与自组织)

超循环论(主要研究在生命系统演化行为基础上的自组织理论)

广义达尔文进化论，把生命起源的自然演化分为三个阶段：化学进化阶段、分子自组织进化阶段和生物学进化阶段。在化学进化和生物学进化之间有一个分子自组织进化阶段。

“超循环论”为解决这生物进化的难题提供了很有意义的启示。

例如，鸡生蛋还是蛋生鸡？

再如对于分子水平上的“鸡生蛋还是蛋生鸡”的问题，即先有核酸还是先有蛋白质的问题。自组织理论（中期系统科学）研究重点是系统的演化，而早期系统科学（老三论）研究孤立系统的存在。所以，中期系统科学有“自组织系统科学”之称。

2）非线性科学

20世纪80年代后，系统领域出现了许多新的系统理论。例如，混沌理论、分形理论等。

混沌理论(主要研究确定性系统的内在随机性)

混沌理论解释了确定系统可能产生非确定结果。混沌理论在确定论和概率论这两大科学体系之间架起了桥梁。

分形理论

被誉为大自然的几何学的分形(Fractal)理论，其本质却是一种新的世界观和方法论。

分形论和系统论分别体现了从两个极端出发的思路。它们之间的互补恰恰完整地构成了辨证的思维方法。

对复杂性科学的概括

“耗散结构”提供了研究非线性复杂系统的条件方法论；

“协同学”提供了研究非线性复杂系统的动力学方法论；

“突变论”提供了研究非线性复杂系统的发展途径方法论；

“超循环论”提供了非线性复杂系统的结合途径方法论；

“混沌理论”提供了非线性复杂系统的动力过程、图景和状态方法论；

而“分形理论”提供了非线性复杂系统的结构方法论。

哲学意义

1、系统科学和复杂性科学的出现提出了一系列的的范畴，极大地丰富了哲学内容，推动了演化问题的哲学发展。

2、注重整体性、关联性。

3、注重演化性、过程性和发展性

（三）20世纪全面发展的科学技术

1、生命科学革命

染色体学说的建立——DNA双螺旋结构模型的提出——全部遗传密码表的编制。

2、现代地学新发展

大陆漂移假说——板块构造学说

3、现代技术革命

现代技术革命的标志性技术是核能、电子计算机和空间技术。

现代技术革命的特点：

这次技术革命是技术群性质的革命。

这次技术革命形成一场难解难分的统一的科学技术革命。

这次技术革命的核心是信息革命。

二、自然辩证法的发展

（一）现代科学思维方式的主要特征

（二）自然辩证法的发展

（一）现代科学思维方式的主要特征

1、确立了物质、能量、信息以及时间、空间大统一的观念。在这个基础上，把微观世界、宏观世界和宇观世界统一起来。

2、原于论机械论的思维模式被系统论组织论所代表。

自然辩证法在它创建之时，就已经形成了既强调整体性，又重视组成部分及中间层次的初步的系统思想；

而信息时代的新的自然观，它应当成为建立于现代系统科学基础之上，并继续坚持自然辩证法基本精神的哲学理论体系，即系统观。

3、思维重点发生转移，表现在：

（1）一极关注——多极关注；

（2）追求简单性——注意探索复杂性；

（3）关注存在的世界——演化的世界；

（4）研究领域无机界——生命、智能；

（5）关注自然、关注科学认识——人；

（6）注意事物本身——事物间联系。

（二）自然辩证法的发展

1、在自然观上

产生了普遍联系的系统自然观、演化发展的自组织自然观、天人合一的生态自然观。

2、在科学观和科学方法论上

3、在技术观和技术方法论上

总之，蓬勃发展着的自然辩证法，是当代科学技术继续发展的重要推动因素。它所起的重大作用，可以归结为这样一句话：科学给予人以知识，自然辩证法却给予人以运用知识的思维能力。