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1、科学技术哲学ppt课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 导言导言教学要求：教学要求：了了解解科科学学技技术术哲哲学学的的对对象象、内内容容和和性性质质；认认识识科科学学技技术术哲哲学学产产生生和和发发展展的的历历史史必必然然性；明确学习科学技术哲学的意义。性；明确学习科学技术哲学的意义。一、科科学学技技术术哲哲学学的的对对象象、性性质质和和内内容容（解解答答什么叫什么叫“自然辩证法自然辩证法”）1对象对象 简言之，就是整个自然界和整个科学技术。课程
2、的核心价值：处理好人与自然的关系。人类认识、改造自然的工具：科学、技术。所以形成如下关系：人类社会科学技术自然界（主体）（中介）（客体）三个基本研究对象：三个基本研究对象：自然界存在与演化的一般规律（自然界自然界存在与演化的一般规律（自然界运动发展运动发展的的辩证法）辩证法）认识、改造自然的一般规律（科学技术认识、改造自然的一般规律（科学技术研究研究的辩证的辩证法）法）科学技术发展的一般规律（科学技术科学技术发展的一般规律（科学技术发展发展的辩证法）的辩证法）性质性质 面对如此庞大的研究对象和三个一般规律，足见不是科学的实证方法能够胜任的，只能借助理论概括的方法，故课程属于哲学性质，是：哲学的
3、一个分支；哲学的一个分支；介于辩证唯物主义和具体科学技术之中间层次；介于辩证唯物主义和具体科学技术之中间层次；相对于一般哲学原理的二级哲学。相对于一般哲学原理的二级哲学。（可以通过下页图示来理解）马克思主义哲学基本原理世界物质性原理世界发展性原理自然辩证法（自然界）历史唯物论（人类社会）辩证逻辑（人类思维领域）各门自然科学和技术学科（天、地、生、物、化等）各门社会科学学科（政、经、社等）各门思维科学学科（逻辑学、脑科学、语言学）自然现象界社会现象界思维现象界整个感性世界内容内容 三个基本研究对象的具体化 自然界自然界运动发展运动发展的一般规律的一般规律辩证唯物主义自然观辩证唯物主义自然观 科学
4、、技术科学、技术研究研究的的一般规律一般规律科学技术方法论（学）科学技术方法论（学）科学、技术科学、技术发展发展的的一般规律一般规律科学技术观科学技术观课程基本逻辑线索：课程基本逻辑线索：中心线索中心线索人与自然的关系（贯穿始终）人与自然的关系（贯穿始终）理论基础理论基础辩证唯物主义自然观（物质第一性）辩证唯物主义自然观（物质第一性）落脚点落脚点科学技术观科学技术观为进一步把握学科性质与内容，需进一步澄清自然辩证法与一系列相关学科的联系与区别：（略）(N.D.)自然辩证法 自然哲学(Natural Philosophy)(N.D.)自然辩证法 科学哲学(Philosophy of Scienc
5、es)(N.D.)自然辩证法 科学学(Science of Sciences)(N.D.)自然辩证法 科技史(the History of S&T)(N.D.)自然辩证法 各门理论自然科学(Theoretic Sciences)二、学习科学技术哲学的意义和方法二、学习科学技术哲学的意义和方法 （一）意义（一）意义 1.有助于加强哲学素养有助于加强哲学素养,增强理论思维能力增强理论思维能力恩格斯：“一个民族要想站在科学的高峰，就一刻也不能没有理论思维。”（自然辩证法P29）“所谓理论思维就是对客观事物的内部矛盾、规律性以及这一过程和那一过程的内在联系的把握。”“总之，理论思维就是辩证思维。”（哲
6、学小百科上，P232233）更具体些说，就是一种高瞻远瞩，综宏析微，触类旁通，逻辑一贯的思维能力。2有助于正确探索科学、技术与社会的综合发展规律问题有助于正确探索科学、技术与社会的综合发展规律问题四化建设面临两大类问题：一类是纯科学技术问题，属实体问题，是硬科学专家的任务；二类是统筹兼顾，协调各方面关系的问题，是软科学专家的任务。长江三峡工程系统规划问题 现代科技发展与高等教育改革问题（受方毅、周扬、钱学森等人盛赞）宝钢工程的追踪决策问题 黄浦江水系的系统治理问题 太湖旅游生态农业园的规划问题 国外著名软科学研究机构（思想库、智囊团、头脑公司）：美国的Rand公司、Standford Rese
7、arch Institute;日本的野村综合研究所；法国的工业设备企业公司；美、苏（前）等17国参加的International Institute of Applied System Anythesis(IIASA)（设在维也纳）3.有助于我们进一步确立辩证唯物主义的世界观有助于我们进一步确立辩证唯物主义的世界观 真正科学的世界观是从自然、社会、思维领域的全面理论知识中锤炼出来的，既不是“政治说教”也不是“斗争工具”。西方学者一般称之为“科学的世界图景”。Einstein的科学唯物主义Bertalanffy的系统论世界观正确的自然观相当于科学大观园里的一幅全景地图概括哲学与科学的区别与联系：
8、科学：沉于物，解剖而思齐，明理而致用。(主要追求知识)哲学：源于物，高于物，游弋于方寸之间。(主要追求智慧)（二）方法（二）方法 1.学习经典原著，在科学研究中，要提倡一种追根溯源、学习经典原著，在科学研究中，要提倡一种追根溯源、正本清源的精神。正本清源的精神。Einstein追踪原文原著的风格Abel说Gauss是一只狐狸唐明述院士提倡查阅文献，要从第一篇读起读自然辩证法中的“导言”，掌握其基本立场、观点、方法2.要扩充自然科学和科学技术史知识要扩充自然科学和科学技术史知识恩格斯的“啃酸果”、“脱毛”、“半通”（以防以偏概全）李世民：“以铜为镜可正衣冠，以人为镜可明得失，以史为镜可知兴替。”
9、傅鹰：“一门科学的历史是那门科学中最宝贵的一部分，因为科学只能给我们以知识，而历史却能给我们智慧。”（化学通报1956（4）3.坚持理论联系实际坚持理论联系实际 提倡将本课程学习与自己的专业学习中方法论问题、科技史问题的系统总结结合起来。4.要努力促进科学学习与哲学思考的广泛联盟要努力促进科学学习与哲学思考的广泛联盟 （1）科学家与哲学家的联盟 *列宁的提倡（要虚怀若谷，兼收并蓄）*两种文化严重分裂的后果（P.Frank、OC.P.Snow)*Einstein在“奥宁比亚科学院”的丰硕收获 （2）注意科学学习与哲学熏陶的综合训练 Einstein、Schordinger、Bohr、Heisen
10、berg、Bron、坂田昌一、Wiener等人的榜样。第一篇第一篇 自然观自然观 自然观是人们对自然界的根本看法。自然观是人们对自然界的根本看法。本篇着重进行以下问题的研究：本篇着重进行以下问题的研究：人类自然观是随着人类认识深化人类自然观是随着人类认识深化、科学发展而不断校正科学发展而不断校正、丰富的过程丰富的过程.辩证唯物主义自然观认为辩证唯物主义自然观认为:自然界是由种种复杂自然界是由种种复杂联系而构成的；自然界在时间上不断演化着，既具有进化分联系而构成的；自然界在时间上不断演化着，既具有进化分支，又具有退化分支，两个分支具有同一性；人和自然以实支，又具有退化分支，两个分支具有同一性；人
11、和自然以实践为纽带而联结起来，并在实践的基础上协调发展。可以概践为纽带而联结起来，并在实践的基础上协调发展。可以概括为四句话：括为四句话：发展的自然观发展的自然观 存在的自然界存在的自然界 演化的自然界演化的自然界 人化的自然界人化的自然界第一章第一章 人类主流科学自然观发展的历程回顾人类主流科学自然观发展的历程回顾教学要求：教学要求：了解西方文化传统与科学自然观的历史渊源关系 明确西方主流科学自然观发展的历史分期与基本内容 弄懂辩证唯物主义自然观的基本精髓及其对科学研究的指导作用自然观自然观(定义定义,认识世界的总图式认识世界的总图式,科学大观园的全景图科学大观园的全景图)人类的好奇心、求知
12、欲人类的好奇心、求知欲人类认识的不同历史阶段形成不同的自然观人类认识的不同历史阶段形成不同的自然观 何以按西方文化史为基础何以按西方文化史为基础基本历史线索基本历史线索 800B.C A.D.500 A.D.1500(1543)(古希腊罗马时期)(中世纪)A.D.1800(17551796)1900(1895)(近代科学前期)(近代科学后期)Now(现代科学时期)1古代朴素自然观古代朴素自然观 西方：水、气、火、原子古代朴素唯物主义 东方：五行说、八卦说 （木火土金水）（天地雷火风泽山水）西方：“一切皆流，一切皆变”古代朴素辩证法 东方：五行相生相克科学根据不足，两极相通宗教神学自然观宗教神学
13、自然观退向神创论，God，Holy Bible，Genesis用神学目的论解释一切政教合一，排斥异教，科学沦为神学的婢女先驱者（R.Bocan等）的觉醒近代形而上学自然观近代形而上学自然观 地理大发现 近代科学产生的重要社会背景 宗教改革 文艺复兴运动Copernius Kepler Galileo NewtonNewton经受三大检验近代前期科学发展形势形而上学自然观的基本思想又一次两极相通（仿佛是历史的回归，Newton 与Linnaeus的比较见下页）Newton Linnaeus 自然界在增加、重复 繁殖同类 惯性 遗传 力（不追究因）分类（不追究变异）物体自身不变 物种不变 上帝第一
14、次推动 物种是神创造的辩证唯物主义自然观辩证唯物主义自然观）近代后期的科学重大发现及其哲学意义）近代后期的科学重大发现及其哲学意义六大缺口六大缺口:Kant-Laplace星云说Lyell地质学原理（Cuvier突变论)能量守恒与转化定律（Mayer、Joule、Grove、Coolding、Helmholtz等）等）Wohler的尿素人工合成CO(NH2)2 HCNO+NH4OH H2O+NH4CNO 细胞发现（Schleiden、Schwann)Darwin的进化论被被Engles忽略的：忽略的：Maxwell的电磁场理论Mendeeleeff的元素周期律2）辩证唯物主义自然观的基本思想）
15、辩证唯物主义自然观的基本思想“一切僵化的东西溶化了，一切僵化的东西溶化了，一切固定的东西消散了，一切被当作永恒存在的特一切固定的东西消散了，一切被当作永恒存在的特殊东西变成了转瞬即逝的东西，整个自然界被证明是在永恒的流动和循环中运殊东西变成了转瞬即逝的东西，整个自然界被证明是在永恒的流动和循环中运动着。动着。”5.辩证自然观的当代科学价值与历史局限辩证自然观的当代科学价值与历史局限 1)19-20世纪之交的物理学革命世纪之交的物理学革命,导致一系列新的导致一系列新的科学技术成果出现科学技术成果出现,丰富、发展了辩证自然观的基本丰富、发展了辩证自然观的基本思想。思想。由Plank的量子假说所开创
16、的量子物理学丰富、发展了辩证唯物主义的物质观。如：连续性与间断性的统一 物质无限可分Einstein、Heisenberg等人探讨的统一场论问题，丰富、发展了辩证唯物主义的运动观。如：物质的统一性 运动的统一性 Einstein的相对论成果，丰富、发展了辩证唯物主义的时空观。如：狭义相对论：广义相对论：式中：里机曲率张量里机曲率标量时空度规宇宙因子引力常数能量、动量张量Watson、Crick、Wilkins等人发现的DNA双螺旋模型及遗传密码的破译，丰富、发展了辩证唯物主义的生命观。如：生命也是一种物质运动的形式，并非有什么神秘力量；生命的起源必然经过化学的途径。系统科学的产生和发展，从不同
17、侧面揭示了自然、社会、思维等不同领域的内在深刻同一性，从更广阔的背景上为辩证唯物主义自然观提供了崭新的科学依据。2）辩证自然观的历史局限与科学技术哲学的未来展望）辩证自然观的历史局限与科学技术哲学的未来展望从单纯地对科学进行哲学概括走向对科学技术进行全面、深入的哲学概括从将劳动作为自然辩证法与历史辩证法的结合部走向对人与自然协调发展的深入研究。第二章第二章 自然界的存在形式自然界的存在形式 教学要求：教学要求：了解自然界的物质性及物质联系的系统方式了解自然界的物质性及物质联系的系统方式 明确物质系统及其层次结构的主要特点明确物质系统及其层次结构的主要特点 懂得用系统观点观察和认识自然现象的重要
18、性懂得用系统观点观察和认识自然现象的重要性一、物质实体及其关系一、物质实体及其关系 1.物质形态是其实体与属性的辨证统一物质形态是其实体与属性的辨证统一1）“实体实体”范畴的历史沿革及其基本内涵范畴的历史沿革及其基本内涵 希腊文为ousia；拉丁文为substantia;英文为substance；中国古代哲学家亦用这个词，如王夫之说，一切“对立之象”“皆取给于太和氤氲之实体。”在西方哲学史上“实体”一般指万物的基础。唯物主义把它作为物质，如Democritus的原子（atom);唯心主义把它作为精神，如Plato的理念（idea)；二元论者则认为世界上有两种实体：物质实体和精神实体。Arist
19、otle对实体的论述是相当卓越的，它包含三层意思：第一，实体是具体的“个体”；第二，它应该是物质的，即是客观存在；第三，它应该是原因与原则，即具有本源的性质。因此，我们当然认为实体是客观世界万物的物质基础。实体是客观世界万物的物质基础。2）属性及其与实体的辩证关系）属性及其与实体的辩证关系 属性是物质客体所具有的感性特质及对其进行思维抽象所获得的物质客体所具有的感性特质及对其进行思维抽象所获得的一般规定。一般规定。实体和属性是辩证统一的。实体是属性的载体，亦是属性赖以存在的基础；属性则是附着于实体上的性质，是实体的表现，人们正是通过属性认识、把握物质实体的。任何具体物质形态都是实体与属性的统一
20、体。二者不可分离。没有属性的实体是空洞、抽象的；脱离实体的属性是主观虚构的。人们正是通过事物属性的异同进行鉴别和分类的。、自然物质分类的基本依据、自然物质分类的基本依据 目前，在自然界已经发现有100多种元素、400多种基本粒子、100多万种无机物、500多万种有机物、近1000万种生物物种.。都是由它们属性的差异性相互区别的；又是由它们属性的同一性归类的。所有自然物质形态又可统分为两大类：实物和场。二者又是通过其属性的差异而区分的：（见下页）实物是间断的实物均具有静止质量实物可作变速运动实物有不可入性实物运动速度与参照系有关场是连续的场量子没有静止质量场只作恒速运动场具有可迭加性场的运动速度
21、一般为定值、自然物质形态之间的基本关系自然物质形态之间的基本关系 一般物质形态都具有多种属性。在特定的时空中，具体物质形态的属性又不可能一览无遗地全部显现出来。因为，任何物质形态都是通过与其他事物相互作用，表现其属性的。反之，不与它物发生相互作用的物质，就无法表现其相应的属性。因此，在自然界中，事物之间通过相互作用建立的联系是普遍存在的，这就是物质关系。自然界物质、能量、信息的转移，也是通过物质关系实现的。科学已经发现，无机自然界存在四种基本物质关系：引力相引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。互作用、电磁相互作用、强相互作用、弱相互作用。这四种相互作用是通过传递场量子而实现的，
22、即r光子、+、-介子、w/z。粒子和尚未有实证根据的引力子。物质关系又可分为制约关系和非制约关系。制约关系即为因果关系，它是科学探索的根本目标之一。二、物质关系与物质运动二、物质关系与物质运动 1.运动概说运动概说 自然物质实体之间都是相互联系、相互作用的。“正是这种相互作用构成了运动。”“运动，就最一般的意义上来说，就它被理解为存在的方式、被理解为物质的固有属性来说，它包括宇宙中发生的一切变化和过程，从单纯的位置移动起直到思维。”（自然辩证法P5354）因此，哲学意义上的运动范畴是一切物质的存在方式。它包括机械运动、物理运动、化学运动、生命运动、思维运动等，但又不归结其中任何一种具体运动。运
23、动和物质是不可分离的。没有无物质的运动，也没有无运动的物质。各门自然科学研究各种具体的物质运动，哲学研究一般运动的普遍属性。下面分别简述之。2.自然物质运动的辨证特征自然物质运动的辨证特征）连续性与间断性）连续性与间断性 连续性是指物质实体间的毗连和持续的关系。间断性是指物质实体间的分立和间隔关系。自然界物质运动表现为连续性与间断性的统一。光学史上的粒子说与波动说之争 物种的间断式分立状态及其中介过渡状态 Leibniz说，“自然界无飞跃”，Plank说，“自然界显然是产生飞跃的，甚至是相当奇异的飞跃。”Engels说，“连续者，间断之所依；间断者，连续之所伏，它们在一定条件下可以互相转化。”
24、掌握连续性与间断性辩证关系的现实意义：第一，提供一种辩证的思维方式，防止思想的直线性和片面性。第二，进一步树立起科学的自然观 第三，进一步为辩证唯物主义哲学提供营养）确定性与随机性）确定性与随机性 确定性是指物质实体间稳定而必然的关系；随机性是物质实体间可出现可不出现、可这样出现也可那样出现的关系。确定性与随机性这对范畴接近于必然性与偶然性这对范畴。在近代科学史上，牛顿力学经受住了三次检验（地球形状的测定、Halley慧星回归周期的预言、海王星的发现）使人们坚信，自然物质运动不是杂乱无章的，而是严格有序的，具有神奇的确定性。Laplace将自然物质运动的规律性、确定性不恰当地提升到哲学高度，认
25、为一切物质运动均可用宇宙方程描述，走上了机械决定论和单义因果律的道路。Einstein也曾：上帝不会掷骰子。从而忽视否定了自然物质运动的随机性一面。（如天气预报，掷骰子等）统计因果律是包含随机性的因果律，也是自然物质运动所遵循的因果关系。因此，N.Bohr认为，上帝是掷骰子的，我们的任务是搞清楚上帝如何掷骰子。单义因果律与统计因果律思维模式的比较分析：单义因果律 C1原因 C2 唯一结果（p=1)Cn确定 统计因果律 原因 C1C2C3可能R1（P1）R2（P2）Rm(Pm)Pi=1实际上，当m=1时，后者即转化为前。后者为一般，前者为特殊。可以认为，对于任何自然物质运动，均可普遍化为：事物运
26、动发展过程=确定性部分（）+随机性部分（）（）、（）两部分孰主孰从，是由具体事物而决定的。对地球自转运动，（）占主导地位；对于掷骰子，则是（）占主导地位。*Langevin对因果性哲学概括*Einstein与与N.Bohr的三次争论的三次争论*研究确定性与随机性关系的重要意义：第一，深化了人们对自然界中必然性与偶然性辩证统一的认识；第二，统计因果律更科学地说明了事物的“终极原因”；第三，从认识论上看，是规律观的一次革命。）可逆性与不可逆性）可逆性与不可逆性 可逆和不可逆是标志事物发展过程的一对范畴。客观事物在运动发展过程中，如果具有倒返性、回归性，我们就说这种过程是可逆的。如果事物的运动发展过
27、程是单向的、不可回归的，我们就说这个过程是不可逆的。*热力学中的“可逆过程”*哲学的可逆观 易经中的“无往不复”；三国演义中的“分久必合，合久必分”；佛教中的“法轮常转”。*哲学的不可逆观：“一切皆流，无物常在”；“人不能两次跨进同一条河流”；“子在川上曰：逝者如斯夫”。经典力学和量子力学时间（t）均为几何参量：F=ma=m(d2s/dt2)t 只有大小，没有方向；在波动方程中t亦只有大小，没有方向。因二者均是以Euclid几何、Galileo变换为前提和基础的：时间是均匀的，时间的平移变换对物理规律不发生作用，时间对称性导致动量守恒；空间是均匀的，各向同性的，空间的平移与旋转变换均对物理规律
28、不起作用，空间对称可导致能量守恒；物理学家曾将这种对称美作为物理学追求的目标，而将不可逆、不对称作为不完美的东西，加以摒弃。现实中的不可逆性现象：分子扩散，化学反应，热传导，生命过程 热力学第二定律所揭示的时间方向，ds孤0（标示时间箭头）Maxwell用Maxwells demon对不可逆性的“拯救”1951年，L.Brillouin对Maxwells demon的否定。现代科学所揭示的自然过程的不可逆性：现代科学揭示的自然过程不可逆性：*宏观上：热力学第二定律 耗散结构理论等自组织理论 Physics of being,Physics of becoming,From being to B
29、ecoming(I.Prigogine)*微观上：1964年，美国物理学家（J.W.Cronin、V.L.Fitch）在K介子衰变实验中发现，在弱相互作用下宇称（P）和电荷共轭（C）的联合变换不守恒，说明时间（T）的对称性受到破坏。这可能从微观领域揭示了宇宙的不可逆性。*宇观上：大爆炸宇宙模型揭示了宇宙演化的不可逆性。对上述科学成果的哲学概括：第一，自然物质运动发展在总体上是不可逆的；第二，在一定时空中，局部物质系统的演化会出现某些重复和倒退，故可逆过程是相对的；第三，绝对不可逆与相对可逆构成自然界演化螺旋式上升，波浪式前进的循环性和周期性。三、自然物质联系的系统方式三、自然物质联系的系统方式
30、1.自然物质系统的基本层次自然物质系统的基本层次 层次，一般是事物的等级，这是是指自然物质系统中两个相邻“关节点”之间具有共同质的部分。自然界物质的基本层次：生态系统 总星系 群 体 超星系团个体 星系团系统 星团器官组织细胞 行星生物大分子 凝聚态物质 分子 原子 原子核 基本粒子 层子（夸克）恒星微观世界微观世界宏观世界宏观世界宇观世界宇观世界生命界生命界.自然物质系统的普遍性与相对性自然物质系统的普遍性与相对性 系统是指由相互作用、相互联系的要素结合而成的，具有特定功能的统一整体。要素是指组成系统的各个部分 联系：是形成系统的必要条件 突现：即形成新质是形成系统的充分条件 自然界中，从基
31、本粒子到总星系，所包含的各个物质层次都可以视为系统。故自然物质系统具有普遍性。世间万物皆系统；世间处处皆系统。系统的实体要素是实物，系统的联系要素是场。自然物质由小到大的层次链条，又表明自然物质系统的相对性，即某一层次的物质形态相对于被包含在其中的更大系统可视为要素；相对于组成自身的各个部分，又可视为系统。.物质系统的简单理解和复杂理解物质系统的简单理解和复杂理解 近代科学分析方法，通过部分认识整体，把整体划成各个部分，认为认识了部分就认识了整体(整体等于部分之和)，导致哲学上的还原论。以打破“联系”作为认识的代价，A.Toffler称之为“拆零”，Virchow的“细胞联邦说”，Aristo
32、tle的古老命题：整体大于部分之和。现代系统论的基本观点：*系统是由实体要素和关系要素有机结合而成的整体 *实体要素通过关系要素，结成新的整体，会产生原来没有的新质，即突现（emergence)Bertalanffy定律定性刻划的本质 d Q1/dt=f1(Q1,Q2,Qn)dQ2/dt=f2(Q1,Q2,Qn)dQn/dt=fn(Q1,Q2,Qn)式中：Qi为系统中要素Pi(i=1,2,n)的某特征量说明：整个系统整体地制约着 Qi的变化；反之 Qi的变化又改变着系统整体特征。化学工程中“三传一反”的分析方法，本质上忽略了系统内部各种传递过程、反应过程之间复杂的“交联”。例如，化学反应器的模
33、型由下列5方程并列组成：动量传递方程 热量传递方程 质量传递方程 化学动力学方程 连续性方程 因此，当代科学的发展趋势主要表现为：*实体为中心 关系为中心*分析解剖法 整体统观法*打破经典学科间严格的界限，抽象其内在的统一规律。（Wiener、Shannon、Haken、Eigen、Prigogine等）.物质系统结构与功能的辩证关系物质系统结构与功能的辩证关系 要素 系统 环境 *结构是系统内各要素在相互作用中形成的比较稳定的方式或顺序。是系统能维持整体特性的内在根据。空间结构，时间结构，时空结构 *功能是系统在与环境相互作用中表现出来的规定性。*结构与功能的辩证统一属性：（1）结构决定功能
34、 1）要素不同，功能不同 2）要素相同，关系不同，功能不同 （2）功能具有相对独立性 1）异构同功 2）同构异功 （3）功能对结构有反作用 1）功能发挥对无机结构有破坏作用 2）功能发挥对有机结构有完善作用 *系统有序性的度量 空间序、时间序、时空序、功能序结构功能.自然物质层次间的双向因果链自然物质层次间的双向因果链向上的因果链，低层次对高层次起基础、根源作用，与分析还原方法吻合。向下因果链，高层次对低层次起支配、限制作用，是科学解释、科学预言的根据。向上因果律向下因果律第三章第三章 自然界演化发展自然界演化发展教学要求：教学要求：明确自然界是一个历史过程明确自然界是一个历史过程 了解自然界
35、中物质系统演化的方向性、周期了解自然界中物质系统演化的方向性、周期 性性以及进化的一般条件以及进化的一般条件 懂得运用历史观点研究自然界和自然科学的重要懂得运用历史观点研究自然界和自然科学的重要性。性。一、自然界的历史性一、自然界的历史性 通过上章学习已经知道，自然界在空间上分布是相互联系的，形成系统的。但自然界不仅“存在着，而是生成着并消逝着”。（自然辩证法p.13)尽管牛顿力学“以特别清楚和显著的方式表达了静态的自然观。这里，时间显然被约化为一个参数，未来和过去是等价的”，（从混沌到有序P.45)但是，从kant的“星云说”开始，19世纪科学的一系列发现以及当代以耗散结构理论为代表的系统自
36、组织学说都深刻地揭示了自然界在时间过程中的演化发展特征。下面通过四大起源的学说简介，阐明自然界的历史性.宇宙的起源与演化宇宙的起源与演化现代宇宙学关于宇宙起源的解释已有正反物质模型、稳恒态模型、大爆炸模型等，其中以美国物理学家G.Gamov 1948年提出“大爆炸宇宙模型”等影响最大。该模型的基本思想为：a.现在的宇宙起源于一个“原始火球”（奇点）的爆炸，宇宙物质是在大 爆炸之后，随着温度的下降，逐层凝聚而成的；b.物质系统是通过自会合、自组织而形成的，不是随机碰撞的结果；c.宇宙间任何物质系统线度特征L与该系统内部的结合能E成反比，即E*L=const（Weisskopf经验定律）。该模型已
37、获得到4项科学证据的支持：a.红移现象（Hubble定律）b.天体年龄（180亿年）c.He丰度（H：He=3：1）d.3K背景辐射2。恒星的起源与演化。恒星的起源与演化 （1）引力收缩阶段 4 1 H 4He+2+2（2）主序星阶段（3）红巨星阶段 3 4 He 12C+（4）高密恒星阶段 18105k27106k,大量氢燃烧108k261.4M日:12C+12C24Mg+23Na+p20Ne+16O+16O31P +p28Si+32S+31S+n 恒星演化的历程与循环图示恒星演化的历程与循环图示：原始恒星H星云主序星红巨星1.4M日超新星爆发中子星黑洞星际物质M残 3M日白矮星黑矮星3地球
38、的演化地球的演化(1)天文时期（天文时期（46亿年前亿年前36亿年前）（形成里三层亿年前）（形成里三层、外三层外三层）地球形成初期是一个均质球体，后由于原始地球内部放射性元素蜕变、地球快旋转、太阳辐射以及自身引力收缩等原因，使热量在内部积聚，地球温度升高，内部物质熔化，重质元素如Fe、Ni向地心沉积，轻质如硅酸盐向外推移。最后形成三个层次地核、地幔和地壳。在地球物质分异过程中，部分物质挥发、喷射出地面，形成大气圈。原始大气中氢氧结合形成水蒸气，降雨后形成水圈，大气圈、水圈为生命的产生和生物的发展创造了条件。约在三十多亿年前，地球上有了生命，最终形成了生物圈。(2)地质时期（地质时期（36亿年前
39、亿年前现在）现在）（造山造海运动）（造山造海运动）除地球物质进一步分化和各圈不断改造外，这阶段主要是地壳的变动和海陆的分化。地壳不仅有大尺度的垂直运动，如造山运动，还有大尺度的水平运动，如大陆漂移和海底扩张。还有火山爆发，周期性的冰期等。从人类三百万年的历史看，总体上说地球上是平静的，演化趋向平衡和稳定。4。生命的起源与演化。生命的起源与演化根据现代科学的研究成果，大致可以分为以下4个阶段：（1）从无机小分子到有机小分子）从无机小分子到有机小分子1953年芝加哥大学年轻学者SLMiller根据原始地球大气的成份（主要为CH4、CO、CO2、NH3、H2S、H2O 蒸气）和原始地球上的环境状况，
40、进行了如右图所示的著名模拟试验。结果发现以上无机化合物中的C、H、O、N等元素重新结合，形成了氨基酸、糖、嘌呤、嘧啶、核苷酸等有机化合物。（2）从有机小分子到有机大分子）从有机小分子到有机大分子氨基酸分子通过脱水过程形成肽链，产生蛋白质。依据相似的基本原理，核苷酸相互结合形成核酸。Miller试验图示（3）从有机大分子到原始生命）从有机大分子到原始生命这一阶段，目前尚缺乏可靠的科学证据，因此生命起源仍然是当代基础自然科学的重大课题。（4）从原始生命到高级生命）从原始生命到高级生命这一阶段，完全可以由进化论和遗传学来阐述其构成机理。二、二、运动不灭原理运动不灭原理 1.自然界演化的本质自然界演化
41、的本质 自然界的演化过程伴随不同物质形态的相互转化。由于“物体和运动是不可分的”，故物质形态不断由生到灭和由灭到生，便对应着各种不同运动形式的相互转化。运动形式转化也是受规律约束的，它在质和量的对应关系上受物理学的能量守恒与转化定律物理学的能量守恒与转化定律以及哲学的运动不灭原运动不灭原理理制约。根据现代自然科学所提供的资料，自然界的基本运动形式主要有：微观物理运动、化学运动、宏观物理运动、宇观天体运动、化学运动。2 .运动不灭原理运动不灭原理 自然界的演化是永无休止的反复进行呢？还是如Clausius所说的那样按一定方向只转化一次，最终成为完全均匀、死寂的世界？这是关系到整个自然图景究竟怎样
42、的大问题，许多哲学家和科学家都曾就此留下自已的见解：Heraclides说，世界是按照规律燃烧着，按照规律熄灭着的永恒活火世界是按照规律燃烧着，按照规律熄灭着的永恒活火。这已隐含着运动不灭的思想萌芽。1644年，R.Descartes在哲学原理一书中指出：运动只不过是运动运动只不过是运动的物质的一种方式，然而物质都有一定的量的运动，这个量是从来不增加的物质的一种方式，然而物质都有一定的量的运动，这个量是从来不增加也从来不减少也从来不减少。1748年7月5日，Lomonosov 在致Euler的信中说，物质是守恒的，“这种普遍的自然规律也可以引伸到运动的规律上去；因为一个物体用自已的力去推动另一
43、物体时，它本身就失去了这个力，而把它传给另一个由此获得运动的物体。”19世纪40年代，Mayer、Joule、Hlmoholtz、Grove、Coulding等人几乎同时提出的能量守恒定律则为运动不灭原理作了科学上的论证和说明。但该仅包含两层意思:（1）运动在量上是守恒的；（2）各种运动形式之间在一定条件下可以相互转化。而作为更普遍、抽象的哲学运动不灭原理则含有以下更深刻的内涵，即“运动不灭不能仅仅从数量上去把握，而且还必须从质量上去理解。”（自然辩证法）所谓量上不灭，其意义已由能量守恒定律所表达；所谓质上不灭，是指物质具有无限多样的运动形式，它们之间在一定条所谓质上不灭，是指物质具有无限多样
44、的运动形式，它们之间在一定条件相互转化的能力也是无限的，而且这种转化能力是物质本身所固有的，件相互转化的能力也是无限的，而且这种转化能力是物质本身所固有的，其转化的条件也必然被物质自身产生出来。其转化的条件也必然被物质自身产生出来。如果只承认运动在量上不灭，而否认其在质上不灭，就可能导致运动可以创造也可以消灭的结论。恩格思是用“归缪法”论证这一结论的：如果运动只有量上的守恒，延着向下的分支走到底，整个宇宙就可能走向一片“热寂”。那么我们也可反问Clausius，这个宇宙当初的有序状态又是如何产生的呢？是谁上紧自然界的发条的呢？神学家的回答 必然是上帝。否则，只能有另一种外力来上紧宇宙的发条，那
45、又会导致自然界的运动量在总量上不守恒。因此，放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径转变为另一种运动形式，在这种运动形式中，它能够重新集结和活动起来。可见，这是关于自然界永恒发展命题的可靠基础和必然结论。三、三、演化的方向性演化的方向性 根据运动不灭原理，必然会逻辑地产生关于运动转化的方向性问题，即自然界的运动过程是不断从有序走向无序呢（永远向下）？还是不断从无序走向有序呢（永远向上）？19世纪的科学只给我们留下局部的、矛盾的证据：Clausius、keliven从热力学领域揭示了向下演化的方面；Darwin从生物学领域揭示了向上演化的方面。二者的结论是对立的，且都不能简单地推广到整个自然界。
46、有人说这是19世纪科学留给后人的最大问题。Prigogine则说：“19世纪是带着一种矛盾的情景作为自然的世界和作为历史的世界离开我们。”（普利高津与耗散结构理论前言）Prigogine的耗散结构理论很可能为统一二者指明了方向。该理论认为，物质系统如能满足以下条件：（1）是开放系统；（2）远离平衡态；（3）运动演化遵循非线性机制；（4）有涨落存在，该系统便可能自发从无序走向有序。系统中总熵变应由下式表示：dS=diS+deS 其中diS为系统内部熵增；deS为系统与环境的熵交换。当系统为孤立系，如deS=0,dS=diS0,满足热力学第二定律，系统从有序走向无序；当系统为开放系，如deS 0时
47、，则dS=diS+deS 0，系统从有序走向无序；当系统为开放系，如deS0,且 deS diS时，则dS=diS+deS 0，系统从有序走 向无序；当系统为开放系，如deS0,且 deS diS时，则dS=diS+deS0，系统从无序走向有序。这一理论在生命系统、无机系统（如Benard花纹、B-Z反应）、天体演化等过程中均存在事实根据。Prigogine也因创立这一理论而获1977年诺贝尔化学奖。这似乎也应证了恩格斯那句名言：“放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径（指明这一途径，将是自然科学的课题）转变为另一种运动形式，在这种运动形式中，它能够重新集结和运动起来。”（自然辩证法P.23
48、)因此可以说，只有熵增与熵减、退化与进化、无序与有序的无限循环往复才是自然界演化的真实图景；只有对立双方永恒地交替转化才是自然界的真正演化方向。Benard花纹四四、演化的周期性、演化的周期性 由于自然界的演化既具有向上的分支，又具有向下的分支，是有序与无序、退化与进化的辩证统一，当我们追踪一个具体的物质系统，将发现它在经历了上升阶段之后又会转入下降阶段，以致整个系统老化、瓦解，但演化过程不会就此结束，瓦解了的旧系统还会以新的形式再产生出来，这便构成了物质系统演化的周期性。Kant说过：“这个大自然的火凤凰之所以自梵，就是为了要从它的灰烬中恢复青春得到重生。”（宇宙发展史概论P.156）自然物
49、质系统演化的这种周期性所以具有普遍性，又是由物质系统内在矛盾的普遍性决定的。无机物质系统的内在矛盾是排斥与吸引。这里的排斥是指一切具有分离、膨胀性质的运动形式；吸引是指一切具有接近、收缩性质的运动形式。当排斥占支配地位时，系统向无序方向演化；吸引占支配地位时，系统向有序方向演化；排斥与吸引势均力敌时，系统暂时处于平衡状态。（如恒星演化过程）生命物种系统的内在矛盾是遗传与变异。遗传是指亲代与子代的相似性；变异是指亲代与子代的差异性。在物种进化过程中，遗传是不变的方面，是物种存在的根据；变异是可变的方面，是物种进化的根据。生命个体系统的内在矛盾是同化与异化。同化是指将系统外部物质转化为系统内部物质
50、；异化是指将系统内部物质转化为系统外部物质。当同化占支配地位时，系统处于生长阶段，是向有序方向演化；当异化占支配地位时，系统处于衰亡阶段，是向无序方向演化；当同化与异化势均力敌时，系统暂时处于平衡状态。第四章第四章 人与自然人与自然教学要求：教学要求：了解人类是自然界生物长期进化的产物，其产生的机制在于劳动；掌握 辩证唯物主义关于人与自然关系的基本观点；正确认识人与自然协调发 展的必要性和可能性。一一人和自然的对象性关系人和自然的对象性关系二 能动性三 人 自然四 受动性五五 1 人的受动性方面人的受动性方面六 （1）自然界的物质元素形成人的生理基础七 人的身体共有60多种化学元素构成，其中C