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1、第3讲系统自然观第1页，共29页，编辑于2022年，星期一一 自然界的系统的存在方式1 系统的定义：是由若干相互联系、相互作是由若干相互联系、相互作用的要素组成的具有特定结构和功能的有机用的要素组成的具有特定结构和功能的有机整体。整体。在自然界中，万物皆系统，系统无处不在。在自然界中，万物皆系统，系统无处不在。第2页，共29页，编辑于2022年，星期一完备描述一个系统需具备以下四个条件：要素、完备描述一个系统需具备以下四个条件：要素、结构、功能和环境结构、功能和环境系统和要素、结构和功能、系统与环境之间，系统和要素、结构和功能、系统与环境之间，是对立统一的。是对立统一的。第3页，共29页，编辑
2、于2022年，星期一 1 1、要素，是构成系统的组元或部分。、要素，是构成系统的组元或部分。注注意意：单单一一要要素素不不是是系系统统，必必须须有有两两个个以以上上的要素才可能构成系统。的要素才可能构成系统。例例如如，一一个个苯苯分分子子的的组组成成是是六六个个碳碳原原子子和和六六个个氢氢原原子子，在在其其中中的的每每一一个个碳原子和氢原子都是苯的组成要素碳原子和氢原子都是苯的组成要素。系统与要素是相对而言的，在一个系统中是系统与要素是相对而言的，在一个系统中是要素的东西，在另一个层次上则可以是系统。它要素的东西，在另一个层次上则可以是系统。它们之间存在着整体与部分之间的辩证关系。们之间存在着
3、整体与部分之间的辩证关系。第4页，共29页，编辑于2022年，星期一2 2、结结构构，是是系系统统内内部部各各要要素素之之间间的的内内在在的的联联系系，排排列列顺顺序序和组织方式。和组织方式。第5页，共29页，编辑于2022年，星期一3 3、环境，是指与系统发生相互作用，而又、环境，是指与系统发生相互作用，而又不属于这个系统的所有事物的总和。不属于这个系统的所有事物的总和。第6页，共29页，编辑于2022年，星期一系统与环境n系统的环境是系统存在和发展的基础和前提系统的环境是系统存在和发展的基础和前提 任何物质系统的存在与发展都是有条件的，离任何物质系统的存在与发展都是有条件的，离开了这些存在
4、条件或存在条件发生了某种变化，开了这些存在条件或存在条件发生了某种变化，物质系统也会相应地发生变化甚至会导致系统物质系统也会相应地发生变化甚至会导致系统的重组或解体。的重组或解体。第7页，共29页，编辑于2022年，星期一系统与环境有双向选择性，环境选择系统，表系统与环境有双向选择性，环境选择系统，表现为物竞天择，适者生存。特定环境中存在着现为物竞天择，适者生存。特定环境中存在着特定的系统；另一方面，系统选择环境，表现特定的系统；另一方面，系统选择环境，表现为系统发展过程中的分叉和突变。为系统发展过程中的分叉和突变。系统的复杂性与环境的复杂性相关，物质系统系统的复杂性与环境的复杂性相关，物质系
5、统越是复杂，越有组织，它与环境之间建立的相互越是复杂，越有组织，它与环境之间建立的相互联系就越是具有多样性，同时也要求环境具有相联系就越是具有多样性，同时也要求环境具有相应的复杂性。应的复杂性。第8页，共29页，编辑于2022年，星期一4 4、功能，是系统在与环境相互作用中表、功能，是系统在与环境相互作用中表现出来的特性。功能不是要素的属性，也不现出来的特性。功能不是要素的属性，也不是某个部分的属性，而是系统整体才有的属是某个部分的属性，而是系统整体才有的属性。性。第9页，共29页，编辑于2022年，星期一系统的功能是要素、结构和环境的函数。（系统的功能是要素、结构和环境的函数。（F(F(，)
6、，功能或性质、功能或性质、环境、环境、要要素、素、结构）结构）要素是系统功能的物质基础，结构是系统功要素是系统功能的物质基础，结构是系统功能的重要根据，环境则是系统功能的外部条件。能的重要根据，环境则是系统功能的外部条件。第10页，共29页，编辑于2022年，星期一一类特征或功能来源于系统内部的要素和结构，可称一类特征或功能来源于系统内部的要素和结构，可称为系统的为系统的第一性特征第一性特征；另一类特征或功能来源于系统与环境的相互作用，可称为另一类特征或功能来源于系统与环境的相互作用，可称为系统的系统的第二性特征第二性特征。系统理论特别重视对系统第二性特征的分析。系统理论特别重视对系统第二性特
7、征的分析。第11页，共29页，编辑于2022年，星期一整体性 系统在整体水平上出现不同于要素的新属性系统在整体水平上出现不同于要素的新属性（整体涌现性）。（整体涌现性）。2 自然物质系统的属性第12页，共29页，编辑于2022年，星期一恩恩格格斯斯：“许许多多人人协协作作，许许多多力力量量溶溶合合为为一一个个总总的的力力量量，用用马马克克思思的的话话来来说说，就就造造成成新新的的力力量量，这这种种力力量量和和它它的的一一个个个个力力量量的的总总和和有有本本质质的的差差别别。”这这段段话话是是对对整整体体性性特特征征的的生生动动说明。说明。第13页，共29页，编辑于2022年，星期一 系统的整体
8、性原理要阐明的正是系统的突现性质，系统的整体性原理要阐明的正是系统的突现性质，包括生命特征的突现，而不必求助于任何非物质的东包括生命特征的突现，而不必求助于任何非物质的东西。西。整体性特征整体性特征对于人们认识自然和改造自然有着非常对于人们认识自然和改造自然有着非常重大的理论意义和实践意义。在理论上它揭示了自然重大的理论意义和实践意义。在理论上它揭示了自然界之所以有奇迹般的无限多样性和无限创造力的根源，界之所以有奇迹般的无限多样性和无限创造力的根源，说明宇宙怎样由为数不多的、相对简单的基本元素说明宇宙怎样由为数不多的、相对简单的基本元素（夸克和轻子夸克和轻子）组成丰富多彩的世界。）组成丰富多彩
9、的世界。第14页，共29页，编辑于2022年，星期一系统开放性的特点 从系统与环境的关系分：孤立系统 封闭系统 开放系统第15页，共29页，编辑于2022年，星期一孤立系统孤立系统，是与外界环境没有物质和能量交换的系是与外界环境没有物质和能量交换的系统。按照热力学第二定律，孤立系统的熵只能增加，不统。按照热力学第二定律，孤立系统的熵只能增加，不会减少，即孤立系统的熵大于或等于零（会减少，即孤立系统的熵大于或等于零（）。）。有人认为，整个宇宙，由于有人认为，整个宇宙，由于“至大无外至大无外”，无所谓外界，无所谓外界，因此，也就没有与外界进行物质和能量的交换，所以是个孤立系统。因此，也就没有与外界
10、进行物质和能量的交换，所以是个孤立系统。克劳修斯当年就是据此得出宇宙克劳修斯当年就是据此得出宇宙“热寂说热寂说”的。的。第16页，共29页，编辑于2022年，星期一封闭系统，与外界环境有能量交换但没有物封闭系统，与外界环境有能量交换但没有物质交换的系统。质交换的系统。有时在能量交换中所涉及的物质交换数量级极小，可略而不计，有时在能量交换中所涉及的物质交换数量级极小，可略而不计，在这种情况下，我们便有了一个封闭系统。例如，如果忽略从宇宙在这种情况下，我们便有了一个封闭系统。例如，如果忽略从宇宙空间落入地球上的流星和宇宙云埃，地球近似地可看作是一个封闭空间落入地球上的流星和宇宙云埃，地球近似地可看
11、作是一个封闭系统。在自然界中没有严格意义的孤立系统和封闭系统。系统。在自然界中没有严格意义的孤立系统和封闭系统。开放系统，是与外界环境自由地进行物质和开放系统，是与外界环境自由地进行物质和能量交换的系统。能量交换的系统。第17页，共29页，编辑于2022年，星期一系统的层次性系统的层次性A.中国套箱式的等级结构特点：低层系统对高层系统具有构成性关系 同一层次的系统之间存在着相干性关系B.自然界的层次结构分非生命世界和生命世界第18页，共29页，编辑于2022年，星期一第19页，共29页，编辑于2022年，星期一生物圈生物圈生态系统生态系统生物群落生物群落种群种群生物个体生物个体系统系统器官器官
12、组织组织细胞细胞生物大分子生物大分子生命世界的生命世界的基本物质系基本物质系统层次统层次第20页，共29页，编辑于2022年，星期一非生命世界微观、宏观和宇观层次生命世界分生物大分子、细胞、组织、器官、系统、生物个体、种群、群落、生态系统第21页，共29页，编辑于2022年，星期一c.层次与结合度 反比 关系第22页，共29页，编辑于2022年，星期一第23页，共29页，编辑于2022年，星期一美美国国系系统统学学家家拉拉兹兹洛洛指指出出：“当当我我们们从从初初级级组组织织层层次次的的微微观观系系统统走走向向较较高高层层次次的的宏宏观观系系统统，我我们们就就是是从从被被强强有有力力地地、牢牢固
13、固地地结结合合在在一一起起的的系系统统走走向向具具有有较较微微弱弱和和较灵活的结合能量的系统较灵活的结合能量的系统”。第24页，共29页，编辑于2022年，星期一物质系统为什么具有层次结构物质系统为什么具有层次结构美美国国经经济济学学家家、计计算算机机科科学学家家西西蒙蒙和和罗罗森森作作了了一一个个很很好好的的数数学证明。学证明。这这个个证证明明表表明明，一一个个相相对对独独立立的的稳稳定定的的子子系系统统组组成成的的系系统统，比比起起直直接接由由组组成成元元素素组组成成的的系系统统更更能能经经常常住住环环境境的的干干扰扰与与破破坏坏，因因而而在在变变化化的的环环境境中中更更加加稳稳定定。而而
14、从从发发展展的的速速度度上上看看，分分层层形形成成的的系系统统比比直直接接形形成成系系统统要要快快得得多多。因因此此，在在演演化化过过程程中中产产生生多多层层次次结结构构物物质质系系统统的的概概率率要要比比产产生生无无层层次次结结构构物物质质系系统统的的概概率率大大得得多多。这这就就决决定定了了现现实实世世界即自然界有一个层次结构界即自然界有一个层次结构。第25页，共29页，编辑于2022年，星期一例如，有人计算过，用100个另件装配机件，用100个零件一气呵成，与用10件一组，而后用10个组装成，那一个成功的几率大的问题。用前一种方法因为不可避免的干扰，常常使半成品全部散开，欲速反而不达，成
15、功的几率小例如合成胰岛素，组装计算机，制备复合材料（基体、增强组元）等等均是如此第26页，共29页，编辑于2022年，星期一物质束缚程度：B/E0三个夸克 核 原子 分子 地球 太阳系 银河系 星系团 10-1 10-3 10-5 10-9 10-10 10-8 10-6 100F.因果链第27页，共29页，编辑于2022年，星期一层次结构的因果链层次结构的因果链n上向因果链：低层次物质系统作为原因，可以在高层上向因果链：低层次物质系统作为原因，可以在高层次系统中引起一定的结果，可以决定高层次物质系统次系统中引起一定的结果，可以决定高层次物质系统的特有规律；的特有规律；n下向因果链：高层次物质系统对低层次物质系统下向因果链：高层次物质系统对低层次物质系统的限制和影响。的限制和影响。n双向因果链一方面造成了层次之间的差别，另一方面双向因果链一方面造成了层次之间的差别，另一方面也沟通了层次之间的联系。也沟通了层次之间的联系。第28页，共29页，编辑于2022年，星期一层次的关系决定了方法论的基本趋向。正因为层次的关系决定了方法论的基本趋向。正因为上下层次间有双向因果关系，才有还原论方法上下层次间有双向因果关系，才有还原论方法和整体论方法区别。和整体论方法区别。第29页，共29页，编辑于2022年，星期一