自然辩证法 (2)幻灯片.ppt

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1、自然辩证法自然辩证法第1页，共50页，编辑于2022年，星期二 一、一、系统自然观产生的现代自然科学基础系统自然观产生的现代自然科学基础（现代科技对辩证唯物主义自然观的丰富与发展）（现代科技对辩证唯物主义自然观的丰富与发展）（现代科技对辩证唯物主义自然观的丰富与发展）（现代科技对辩证唯物主义自然观的丰富与发展）世纪之交的物理学革命（相对论、量子力学）世纪之交的物理学革命（相对论、量子力学）分子生物学分子生物学系统科学系统科学非线性自组织理论非线性自组织理论混沌理论混沌理论第2页，共50页，编辑于2022年，星期二（一）物理学新发现和物理学革命（一）物理学新发现和物理学革命 1 1、世纪之交物理

2、学三大发现、世纪之交物理学三大发现 X射线：1895，（德）伦琴 放射性：1896，（法）A H 贝克勒尔（最离奇的一次科学发现）电 子：1897，（英）J J 汤姆逊第3页，共50页，编辑于2022年，星期二2 2、物理学上空的、物理学上空的“两朵乌云两朵乌云”“以太漂移”的否定结果：1887，M-M黑体辐射和“紫外灾难”：1900，瑞利第4页，共50页，编辑于2022年，星期二3、物理学革命、物理学革命相对论、量子力学诞生相对论、量子力学诞生（1）狭义相对论）狭义相对论（2）广义相对论）广义相对论（3）量子力学）量子力学第5页，共50页，编辑于2022年，星期二 相对论否定了牛顿的绝对时空

3、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。量子力学标志了对微观世界认识的深入，揭示了连续性与间断性、波动性与粒子性的辩证统一，凸现了量子现象的整体性，打破了机械决定论的观念。第6页，共50页，编辑于2022年，星期二（二）分子生物学（二）分子生物学 分子生物学由细胞水平深入到分子水平，在生物大分子层次上揭示了生物界基本结构和生命活动的高度一致性。第7页，共50页，编辑于2022年，星期二分子生物学的主要内容分子生物学的主要内容 （1）生命遗传规律的探索 （2）分子生物学的建立（1953，DNA）（3）基因工程的发展 转基因动物 转基因植物 克隆技术 干细胞研究

4、第8页，共50页，编辑于2022年，星期二（三）系统科学理论（三）系统科学理论 系统科学是“三论”和“新三论”的总称；是现代自然科学、社会科学、思维科学发展综合的结果；是现代科学研究共同的一般方法论。“三论”：系统论、控制论、信息论“新三论”：耗散结构理论、协同学、突变论第9页，共50页，编辑于2022年，星期二4 系统科学理论的基本原理 反馈原理有序原理整体原理 第10页，共50页，编辑于2022年，星期二4.1 反馈原理 环境变化所产生的干扰信息作用于受控部分，引起输出信息的改变，反送到输入端时，称为反馈信息 环境变化受控部分A反馈部分前馈信息输出信息输入基准信息控制信息反馈信息第11页，

5、共50页，编辑于2022年，星期二4.2 有序原理 重视系统内各要素的合理组织重视系统内各要素的合理组织重视系统的有序程度重视系统的有序程度发挥系统可能的功能发挥系统可能的功能第12页，共50页，编辑于2022年，星期二4.3 整体原理 整体大于各孤立部分的总和整体大于各孤立部分的总和 整体原理要求人们在研究问题时，要牢固树立整体原理要求人们在研究问题时，要牢固树立全局、整体的观念，不仅要注意发挥系统中各全局、整体的观念，不仅要注意发挥系统中各部分的功能，更重要的是注意发挥各部分相互部分的功能，更重要的是注意发挥各部分相互联系形成结构的功能联系形成结构的功能 返回第13页，共50页，编辑于20

6、22年，星期二5“三论”产生的意义从1945年美籍奥地利生物学家冯贝塔朗菲发表论文正式提出系统论，到1948年美国数学家、电信工程师N.维纳提出控制论和美国应用数学家C.E.申农提出信息论，标志着系统科学的诞生。“三论”属综合性学科，是各学科相互渗透、交叉发展的结果。它的产生为现代科学的发展提供了新的途径和思维，具有重要的方法论意义。第14页，共50页，编辑于2022年，星期二（四）非线性自组织理论（四）非线性自组织理论耗散结构理论耗散结构理论协同学协同学突变论突变论超循环理论超循环理论无序无序 有序有序第15页，共50页，编辑于2022年，星期二系统科学：系统科学：系统科学研究的系统科学研究

7、的“系统范式系统范式”：从方法上反对：从方法上反对立足于部分的分析还原方法立足于部分的分析还原方法系统科学揭示的世界图象：系统科学揭示的世界图象：简单性的世界简单性的世界复杂性的世界复杂性的世界 存在的世界存在的世界演化的世界演化的世界 确定性的世界确定性的世界非确定性的世界非确定性的世界第16页，共50页，编辑于2022年，星期二二、二、系统自然观的基本内涵和思想系统自然观的基本内涵和思想 现代自然科学，特别是系统科学的发展，一方面揭示了系统是物质存在的基本形式，另一方面也为揭示自然界运动变化的原因问题提供了科学的方法，揭示出自然界物质的相互作用是复杂的、立体的因果网络，是系统的、整体的因果

8、联系。第17页，共50页，编辑于2022年，星期二 1 1、基本内涵、基本内涵 自然界不仅存在着，而且演化着；自自然界不仅存在着，而且演化着；自然系统不仅是确定的，而且会自发地产生然系统不仅是确定的，而且会自发地产生不可预测的随机性；自然界不仅是简单的、不可预测的随机性；自然界不仅是简单的、线性的，而且是复杂的、非线性的；线性的，而且是复杂的、非线性的；第18页，共50页，编辑于2022年，星期二2、思想（1 1）从存在到演化）从存在到演化（2 2）确定性与非确定性的统一）确定性与非确定性的统一（3 3）简单性与复杂性的统一）简单性与复杂性的统一（4 4）线性和非线性的统一）线性和非线性的统一

9、第19页，共50页，编辑于2022年，星期二 传统的自然科学都是“存在科学”（所描述的都是可逆过程，表现为时间反演是对称的）。自组织理论等属于“演化科学”（描述不可逆性和复杂性，使时间从一个外部参量转变为自然演化的内在尺度）。对自然的认识从存在深入到演化，试图在存在与演化之间架起一座桥梁。1）自然界不仅存在着，而且演化着）自然界不仅存在着，而且演化着第20页，共50页，编辑于2022年，星期二2）自然系统是确定性和随机性的统一非线性系统会自发地产生不可预测的随机性，并且这是普遍现象。第21页，共50页，编辑于2022年，星期二 传统科学研究的对象是简单的：线性的、平衡态的、规则的、有序的、确定

10、的、可逆的。3）自然系统是简单性和复杂性的统一 但自然系统实际上是复杂的：非线性的、非平衡态的、不规则的、无序的、不确定的、不可逆的。复杂系统的各要素之间存在着非常复杂的反馈、自催化、自组织作用。复杂性也是普遍存在的。第22页，共50页，编辑于2022年，星期二 传统科学研究的都是线性系统；但线性系统只是现实自然系统的近似，现实自然系统是非线性的。非线性是普遍的，线性才是特例。自然界是线性与非线性的辩证统一。4）自然系统是线性与非线性的统一第23页，共50页，编辑于2022年，星期二3、系统自然观确立的重大意义 （1 1 1 1）丰富和发展了辩证唯物主义自然观）丰富和发展了辩证唯物主义自然观）

11、丰富和发展了辩证唯物主义自然观）丰富和发展了辩证唯物主义自然观 首先，系统自然观揭示了自然界的系统性、整体性和首先，系统自然观揭示了自然界的系统性、整体性和首先，系统自然观揭示了自然界的系统性、整体性和首先，系统自然观揭示了自然界的系统性、整体性和层次性层次性层次性层次性 。其次，系统自然观揭示了自然界物质系统的开放性、其次，系统自然观揭示了自然界物质系统的开放性、其次，系统自然观揭示了自然界物质系统的开放性、其次，系统自然观揭示了自然界物质系统的开放性、动态性和自组织性动态性和自组织性动态性和自组织性动态性和自组织性 再次，系统自然观揭示了时间的不可逆性，丰富了辩证再次，系统自然观揭示了时间

12、的不可逆性，丰富了辩证再次，系统自然观揭示了时间的不可逆性，丰富了辩证再次，系统自然观揭示了时间的不可逆性，丰富了辩证唯物主义的时空观。唯物主义的时空观。唯物主义的时空观。唯物主义的时空观。最后，系统自然观揭示了自然界在循环中有序与无序、进最后，系统自然观揭示了自然界在循环中有序与无序、进最后，系统自然观揭示了自然界在循环中有序与无序、进最后，系统自然观揭示了自然界在循环中有序与无序、进化与退化的辩证关系，论证辩证唯物主义关于运动、发展的大化与退化的辩证关系，论证辩证唯物主义关于运动、发展的大化与退化的辩证关系，论证辩证唯物主义关于运动、发展的大化与退化的辩证关系，论证辩证唯物主义关于运动、发

13、展的大循环思想。循环思想。循环思想。循环思想。第24页，共50页，编辑于2022年，星期二 （2 2）提供了系统思维方式）提供了系统思维方式 所谓系统思维方式，是把对象当作一个系所谓系统思维方式，是把对象当作一个系统的整体加以思考的思维方式，它根据系统的统的整体加以思考的思维方式，它根据系统的性质、关系、结构，把对象的各个组成要素有性质、关系、结构，把对象的各个组成要素有机地组织起来构成模型，研究系统的功能和行机地组织起来构成模型，研究系统的功能和行为。为。第25页，共50页，编辑于2022年，星期二第二节 自然界的系统存在方式 1 1、系统是自然界物质存在的普遍形式、系统是自然界物质存在的普

14、遍形式 系系统统由由若若干干相相互互联联系系相相互互作作用用的的要要素素，按按一一定定关关系系组组成成的的具具有有一一定定结结构构和和功功能能的的有有机机整整体体。（5252页）页）自然界的一切物质客体都可以看作是由若干相自然界的一切物质客体都可以看作是由若干相互联系相互作用的要素，按一定关系组成的具有互联系相互作用的要素，按一定关系组成的具有一定结构和功能的有机整体。一定结构和功能的有机整体。第26页，共50页，编辑于2022年，星期二1.1.系统是自然界物质存在的普遍形式系统是自然界物质存在的普遍形式 系系统统：由由相相互互联联系系的的要要素素构构成成的的有有特特定定结结构构和和功能的有机

15、整体。功能的有机整体。“系系统统”一一词词最最早早见见于于古古代代原原子子论论的的创创始始者者德德谟谟克克利利特特的的世世界界大大系系统统一一书书，意意指指部部分分组组成成整整体体。亚里士多德曾提出亚里士多德曾提出“整体大于它的各部分之和整体大于它的各部分之和”。第27页，共50页，编辑于2022年，星期二1 1）系统是由若干要素组成的）系统是由若干要素组成的2 2）系系统统的的要要素素间间存存在在着着特特定定的的关关系系，形形成成一一定定的的结结构构3 3）系统的结构使系统成为一个有特定功能的整体）系统的结构使系统成为一个有特定功能的整体4 4）功功能能在在系系统统与与外外部部环环境境的的相

16、相互互作作用用中中表表现现出出来，系统总存在是一定环境中来，系统总存在是一定环境中 第28页，共50页，编辑于2022年，星期二2 2）开开放放性性：与与环环境境自自由由地地进进行行物物质质、能能量量、信息交换信息交换2.2.自然界物质系统的基本特点自然界物质系统的基本特点1 1）整体性：整体大于它的各部分的总和）整体性：整体大于它的各部分的总和3 3）动态性：运动、变化、发展）动态性：运动、变化、发展4 4）层次性）层次性第29页，共50页，编辑于2022年，星期二3.自然界物质系统的层次结构1 1）自然系统的结构与层次结构）自然系统的结构与层次结构2 2）无穷嵌套的立体网络结构的自然图景）

17、无穷嵌套的立体网络结构的自然图景3）自然系统层次结构的根源与基本特点）自然系统层次结构的根源与基本特点第30页，共50页，编辑于2022年，星期二 低层系统对高层系统有构成关系（纵向关系），同一层次的系统之间存在着相干性关系（横向关系）层次与系统的复杂性有对应关系 高层次和低层次间必然存在着双向因果链 物质系统层次结构是一种稳定结构。层次结构的结合度自然界物质系统层次结构的基本特点：第31页，共50页，编辑于2022年，星期二夸克夸克基本粒子基本粒子原子核原子分子分子分子体系凝聚态物质卫星、小行星?自然界的层次结构微观世界宏宏观观世世界界强子强子如质如质子、子、中子中子夸克有结构吗？非生命世界

18、第32页，共50页，编辑于2022年，星期二基本粒子、基本粒子、原子、原子、分子分子恒星星系星系团总星系非生命世界非生命世界微微观观世世界界宏宏观观世世界界宇宇观观世世界界已知最大范围“宇宙”自然界的层次结构第33页，共50页，编辑于2022年，星期二生命世界蛋白质、蛋白质、核酸核酸分子体系分子体系细胞组织组织器官器官系统系统生物个体生物个体种群种群群落生态系统生物圈生物圈自然界的层次结构自然界的层次结构第34页，共50页，编辑于2022年，星期二非生命世界非生命世界生命世界生命世界领域领域层次层次空间尺度空间尺度cmcm理论描述理论描述领域领域层次层次理论描述理论描述渺渺观观？1010-34

19、-34超弦理论？超弦理论？基基因因型型氨基酸氨基酸蛋白质，核酸蛋白质，核酸生物超分子复合物生物超分子复合物分子生物分子生物学学微微观观夸克夸克基本粒子基本粒子原子原子分子分子1010-13-13 1010-6-6量子力学量子力学量子场论量子场论统计力学统计力学表表观观型型细胞器细胞器细胞核、质、膜细胞核、质、膜细胞细胞细胞学细胞学宏宏观观地上物体地上物体行星行星恒星恒星1010-5-5 10101414牛顿力学牛顿力学经典物理学经典物理学组织组织器官器官系统系统个体个体生理学生理学宇宇观观星团星团星系星系星系团星系团超星系团超星系团总星系总星系10101414 1010102424光年光年？自

20、然界的层次结构自然界的层次结构第35页，共50页，编辑于2022年，星期二第三节 自然界的演化 1 1、演化和进化的概念、演化和进化的概念 英语都是英语都是evolutionevolution，但实际上二者是有区别的。演化，但实际上二者是有区别的。演化是一种具有不可逆性的运动形态，而进化则是一种具有特是一种具有不可逆性的运动形态，而进化则是一种具有特定方向的演化。所谓进化，是指事物的上升的、从无序到定方向的演化。所谓进化，是指事物的上升的、从无序到有序，从低序到高序的不可逆过程或复杂性和多样性的增有序，从低序到高序的不可逆过程或复杂性和多样性的增长。演化比进化具有更宽泛的含义，演化除了进化之意

21、义长。演化比进化具有更宽泛的含义，演化除了进化之意义以外，还包括了事物的下降的，从有序到无序的过程。以外，还包括了事物的下降的，从有序到无序的过程。第36页，共50页，编辑于2022年，星期二2、自然界的历史过程性 辩证唯物主义自然观认为辩证唯物主义自然观认为“自然界不是仅仅存在着，而是生自然界不是仅仅存在着，而是生成和消灭着。成和消灭着。”“”“整个自然界，从最小的东西到最大的东西，从沙整个自然界，从最小的东西到最大的东西，从沙粒到太阳，从原生生物到人，都处于永恒的产生和消灭之中，处粒到太阳，从原生生物到人，都处于永恒的产生和消灭之中，处于不间断的流动中，处于无休止的运动和变化之中。于不间断

22、的流动中，处于无休止的运动和变化之中。”我们所处我们所处的世界是演化的结果，又是演化的一个阶段。恩格斯说；世界不的世界是演化的结果，又是演化的一个阶段。恩格斯说；世界不是一成不变的事物的集合体，而是过程的集合体。是一成不变的事物的集合体，而是过程的集合体。第37页，共50页，编辑于2022年，星期二 （1）宇宙的起源和演化。基本粒子产生。基本粒子产生。0 0秒至秒至1010的负的负6 6次方秒，时空量子化。在次方秒，时空量子化。在1 1秒秒内产生基本粒子内产生基本粒子 元素的起源。元素的起源。11801180秒秒 实物的出现。1万年后 天体的形成。三个科学依据：三个科学依据：3K 3K 微波背

23、景辐射微波背景辐射 河外星系谱线红移河外星系谱线红移 氦丰度 大爆炸宇宙论解释了宇宙的空间构成图景和宇宙的运动规律。第38页，共50页，编辑于2022年，星期二目前广为接受的是恒星演化有四个阶段：目前广为接受的是恒星演化有四个阶段：第一阶段：引力收缩阶段第一阶段：引力收缩阶段幼年时期（太阳在这一阶段要呆幼年时期（太阳在这一阶段要呆7 7、5 5亿年）。亿年）。第二阶段：主序星阶段第二阶段：主序星阶段成年时期。成年时期。第三阶段：红巨星阶段第三阶段：红巨星阶段老年时期老年时期第四阶段：高密恒星阶段第四阶段：高密恒星阶段临终阶段临终阶段超新星爆炸有三种结果超新星爆炸有三种结果:A、全部瓦解为星云B

24、 B、爆炸所产生的超高温、超高压，把电子全部塞进原子核、爆炸所产生的超高温、超高压，把电子全部塞进原子核里，变成中子星。里，变成中子星。C、爆炸后的残骸，如果超过三个太阳质量形成黑洞 第39页，共50页，编辑于2022年，星期二（2 2）地球的演化）地球的演化天文时期地球的演化天文时期地球的演化A、内部物质分异B B、原始地球在溶融分化的分异过程中，在内部冒出大量的气体，、原始地球在溶融分化的分异过程中，在内部冒出大量的气体，这些气体由于地心引力的作用聚集并包围在地球表面。这些气体由于地心引力的作用聚集并包围在地球表面。地质时期的演化地质时期的演化A A、地壳运动。（、地壳运动。（1010亿年

25、发生一次）亿年发生一次）B、气候冷暖交替。（5000年前比现在高出23度，30002800年前第一次冷期；19001500年前第二次冷期）第40页，共50页，编辑于2022年，星期二（3）生命的起源和演化 现代生物学认为生命的物质承当者是以蛋白质、核酸为主体现代生物学认为生命的物质承当者是以蛋白质、核酸为主体的多分子体系。因此生命的起源问题就是这种多分子体系的形的多分子体系。因此生命的起源问题就是这种多分子体系的形成问题。成问题。恩格斯说：“生命的起源必然是通过化学的途径实现的。”从无机物到有机小分子从无机物到有机小分子生物小分子到生物大分子从生物大分子到原始生命的诞生从生物大分子到原始生命的

26、诞生（4 4）生物的进化阶段）生物的进化阶段 第41页，共50页，编辑于2022年，星期二大猩猩基因组与人类基因组相差大猩猩基因组与人类基因组相差3.33%3.33%，黑猩猩基因与人，黑猩猩基因与人类基因相差类基因相差2.33%2.33%，倭猩猩（也叫侏儒黑猩猩）与人类基，倭猩猩（也叫侏儒黑猩猩）与人类基因相差因相差1.33%1.33%。南方古猿下地生活，逐渐发生变化，适应。南方古猿下地生活，逐渐发生变化，适应陆地生活，如该臂行为四肢走路，再由后肢支撑身体，建陆地生活，如该臂行为四肢走路，再由后肢支撑身体，建立起直立行走的姿态；变素食为杂食；从简单的感应发展立起直立行走的姿态；变素食为杂食；从

27、简单的感应发展较为复杂的感觉和知觉较为复杂的感觉和知觉 。从猿到人有决定性的几个环节，有生物性的，有社会性的，从猿到人有决定性的几个环节，有生物性的，有社会性的，其中劳动是关键。劳动需要专门的器官，使四肢分化，并确其中劳动是关键。劳动需要专门的器官，使四肢分化，并确立了直立行走姿态，劳动的集约化需要交流，促使语言生产，立了直立行走姿态，劳动的集约化需要交流，促使语言生产，大脑发展，逐渐学会思维，学会制造工具。所以说，劳动创大脑发展，逐渐学会思维，学会制造工具。所以说，劳动创造了人。造了人。第42页，共50页，编辑于2022年，星期二3、自然界演化的方向性、周期性、自然界演化的方向性、周期性、无

28、限性无限性（1）方向性:向上向下向上向下;有序无序有序无序 进化和退化进化和退化（2 2）自然界演化的周期性）自然界演化的周期性（3 3）自然界演化的无限性）自然界演化的无限性第43页，共50页，编辑于2022年，星期二2.自然系统演化的基本方式1）分叉：稳定性和不稳定性）分叉：稳定性和不稳定性2 2）突现：突发性、间断性和不可预测性）突现：突发性、间断性和不可预测性3 3）“内在随机性内在随机性”：确定性和随机性：确定性和随机性第44页，共50页，编辑于2022年，星期二自组织是自然界物质系统自发地或自主地有序化、组织化和系统化的过程。一个远离平衡态的开放系统通过与外部环境进行物质、能量、信

29、息的交换，能够形成有的结构，或从低序向高序方向演化。3.自然系统演化的自组织机制第45页，共50页，编辑于2022年，星期二4.自然界循环发展的无限性1 1）恩格斯关于物质永恒循环的思想）恩格斯关于物质永恒循环的思想2 2）自然界的演化是进化与退化的辩证统一第46页，共50页，编辑于2022年，星期二恩恩格格斯斯：“整整个个自自然然界界被被证证明明是是在在永永恒恒的的流流动动和和循循环环中运动着。中运动着。”作作为为具具体体的的物物质质形形态态，仅仅过过进进化化和和退退化化、向向上上和和向向下下的的发发展展，形形成成一一个个周周期期。一一个个周周期期后后，作作为为一一个个具具体体的的事事物物，

30、其其过过程程结结束束了了，但并不是整个事物和全部过程的结束，更不是宇宙末日的到来。但并不是整个事物和全部过程的结束，更不是宇宙末日的到来。1）恩格斯关于物质永恒循环的思想由由于于物物质质体体系系内内部部的的矛矛盾盾性性，一一个个循循环环周周期期完完结结了了，又又会会在在新新条条件件下下出出现现新新循循环环和和新新发发展展周周期期。任任何何一一个个具具体体事事物物都都只只是是自自然然系系统统中中物物质质无无限限发发展展过过程程中中的的一一个个环环节、一个阶段。节、一个阶段。如：振荡式宇宙模型。第47页，共50页，编辑于2022年，星期二自自然然界界的的演演化化既既不不是是单单纯纯走走向向有有序序

31、的的进进化化，也也不不是是单单纯纯走走向向无无序序的的退退化化，而而是是有有序序化化和和无无序序化化的的统统一一，是是进进化和退化的相互交替。化和退化的相互交替。2）自然界的演化是进化与退化的辩证统一进化与退化相互包含进化与退化相互包含进化与退化同存共生进化与退化同存共生进化与退化相互交替进化与退化相互交替第48页，共50页，编辑于2022年，星期二系系统统自自然然观观在在人人类类生生态态领领域域里里的的具具体体体体现现就就是是生生态态自自然观然观，它也是辩证唯物主义自然观的一种现代形式。，它也是辩证唯物主义自然观的一种现代形式。第49页，共50页，编辑于2022年，星期二谢谢!第50页，共50页，编辑于2022年，星期二