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1、1目录目录u绪论绪论 什么是自然辩证法什么是自然辩证法u自然观（朴素自然观、机械自然观、辩证自然观、系统自然观、自然观（朴素自然观、机械自然观、辩证自然观、系统自然观、生态自然观）生态自然观）u科学观科学观 （科学究竟是什么、从科学家说到科学理论）（科学究竟是什么、从科学家说到科学理论）u科学方法论科学方法论 辩证思维的基本方法辩证思维的基本方法u技术观技术观 对技术的哲学反思对技术的哲学反思u科学技术的社会属性科学技术的社会属性 对技术的社会学反思对技术的社会学反思第1页/共160页2 2绪论绪论 什么是自然辩证法什么是自然辩证法第2页/共160页3恩格斯的恩格斯的自然辩证法自然辩证法自然辩
2、证法的由来自然辩证法的由来自然辩证法的由来自然辩证法的由来 自然辩证法原是恩格斯一部著作的名称。这部著作主要论述自然界的客观辩证规律和自然科学中的辩证思维方法问题，阐明辩证法不仅存在于社会生活和人类思维中，也是自然界本身所具有的。恩格斯的这本书写于1873年至1886年间，是一部未完成的书稿，它由10篇论文、一批札记和片断组成。恩格斯生前未曾发表。恩格斯逝世30年后的1925年，苏联以自然辩证法为书名首次出版了这本书。恩格斯的这一著作开辟了马克思主义哲学的一个新领域自然辩证法，并成为这个学科的奠基性著作。第3页/共160页4自然辩证法的对象和内容自然辩证法的对象和内容n自然界的辩证法（自然观）
3、自然界的辩证法（自然观）：探讨自然界存在和演化的一般规律。n科学技术发展的辩证法（科学技术观）科学技术发展的辩证法（科学技术观）：探讨作为一种认识现象的科学技术发展的一般规律。n科学技术研究的辩证法（科学技术方法论）科学技术研究的辩证法（科学技术方法论）：探讨人类通过科学技术实践活动认识自然和改造自然的一般规律。n科学技术与社会相互关系的辩证法（科学技术与社会）科学技术与社会相互关系的辩证法（科学技术与社会）：探讨作为一种社会现象的科学技术与社会相互作用的一般规律。第4页/共160页5自然辩证法的学科性质自然辩证法的学科性质n哲学性质哲学性质哲学性质哲学性质 自然辩证法的核心内容是科学技术哲学
4、，在学科分类中属于哲学门类，是马克思主义哲学的一个分支。n交叉性质交叉性质交叉性质交叉性质 自然辩证法横跨了自然科学、技术科学、社会科学和思维科学等领域，是“理科中的文科”，又是“文科中的理科”，具有很强的综合性和交叉性。n中介性质中介性质中介性质中介性质 自然辩证法是介于哲学与自然科学之间的二级学科，它的抽象性和普适性比自然科学大，比哲学小，是一个中间层次。第5页/共160页6学习自然辩证法的意义学习自然辩证法的意义n n提高哲学素养，培养辩证思维提高哲学素养，培养辩证思维提高哲学素养，培养辩证思维提高哲学素养，培养辩证思维 自然辩证法是哲学性质的学科，具有世界观和方法论的功能。学习自然辩证
5、法可以帮助我们树立科学的世界观、价值观、科技观和掌握科学方法论，同时还能帮助我们正确认识自然和社会的辩证关系并学会辩证思维方法。n n拓宽知识视野，树立科学精神拓宽知识视野，树立科学精神拓宽知识视野，树立科学精神拓宽知识视野，树立科学精神 自然辩证法文理交叉，蕴涵着科学文化的职能。学习自然辩证法一方面可以帮助我们扩大知识面，了解自然科学与技术科学发展的最新成果，另一方面还可以增强科技意识，树立科学精神，从而有助于提高分析社会问题和辨别伪科学的能力。第6页/共160页7 7朴素自然观朴素自然观第7页/共160页8何谓自然观？何谓自然观？n自然观是世界观的组成部分，是人们对自然界的根本看法或总的观
6、自然观是世界观的组成部分，是人们对自然界的根本看法或总的观点，是用哲学范畴和科学规律表达的自然图景。点，是用哲学范畴和科学规律表达的自然图景。n自然观由自然科学的水平所决定，不同时期有不同的自然观。唯物自然观由自然科学的水平所决定，不同时期有不同的自然观。唯物主义自然观经历了三种历史形态：古代朴素唯物主义自然观、近代主义自然观经历了三种历史形态：古代朴素唯物主义自然观、近代机械唯物主义自然观、现代辩证唯物主义自然观。机械唯物主义自然观、现代辩证唯物主义自然观。n此外，此外，20世纪以来在总结现代自然科学新成就的基础上产生的系统世纪以来在总结现代自然科学新成就的基础上产生的系统自然观和生态自然观
7、，是辩证唯物主义自然观的丰富和发展。自然观和生态自然观，是辩证唯物主义自然观的丰富和发展。第8页/共160页9古希腊的自然哲学与自然科学古希腊的自然哲学与自然科学n古希腊时代，由于自然科学还处在萌芽之中，自然界很多现古希腊时代，由于自然科学还处在萌芽之中，自然界很多现象得不到合理的解释。出于探究世界奥秘的冲动，学者们企象得不到合理的解释。出于探究世界奥秘的冲动，学者们企图不依赖科学试验材料，而单凭抽象的理论思维和逻辑推理，图不依赖科学试验材料，而单凭抽象的理论思维和逻辑推理，来建立一种凌驾于自然科学之上、包括并代替自然科学的关来建立一种凌驾于自然科学之上、包括并代替自然科学的关于自然界的思想理
8、论体系。这就是人们常说的自然哲学。这于自然界的思想理论体系。这就是人们常说的自然哲学。这种哲学实际上也就是当时的自然科学。它所讨论的一个核心种哲学实际上也就是当时的自然科学。它所讨论的一个核心问题，就是宇宙是由什么构成的。围绕着这个问题，古希腊问题，就是宇宙是由什么构成的。围绕着这个问题，古希腊的自然哲学学派林立。最早出现的是泰勒斯所创立的米利都的自然哲学学派林立。最早出现的是泰勒斯所创立的米利都学派。泰勒斯作为古希腊第一个哲学家留下了一句名言：学派。泰勒斯作为古希腊第一个哲学家留下了一句名言：“万物源于水万物源于水”。n纵观古希腊的自然哲学或自然科学可以看出，古希腊时代的纵观古希腊的自然哲学
9、或自然科学可以看出，古希腊时代的自然知识被囊括在哲学之中自然知识被囊括在哲学之中,自然哲学作为自然科学的原始形自然哲学作为自然科学的原始形态揭开了人类科学地认识自然界的序幕。虽然其中许多观点态揭开了人类科学地认识自然界的序幕。虽然其中许多观点只是只是“天才的猜测天才的猜测”，但对后世科学技术的发展产生了巨大，但对后世科学技术的发展产生了巨大的影响。的影响。第9页/共160页10中国古代对自然的认识中国古代对自然的认识n中国没有古希腊那中国没有古希腊那样的自然哲学体系，但的自然哲学体系，但对于世界的本原、宇宙的于世界的本原、宇宙的结构、物构、物质的运的运动等等也有自己的也有自己的认识。中国古代殷
10、商中国古代殷商时期就期就产生了生了“阴阳阴阳说”和和“五行五行说”，到，到战国国时期期已已经具具备完整的形完整的形态。n“阴阳阴阳说”认为，万事万物都有阴阳之，万事万物都有阴阳之别，阴阳交感，阴阳交感产生万物，阴阳是一切事物运生万物，阴阳是一切事物运动变化的原因。化的原因。“五行五行说”认为，万物由金、木、水、火、土五种元素，万物由金、木、水、火、土五种元素组成，且成，且“五行相生五行相生”、“五行相克五行相克”，即五行之，即五行之间存在着相互依存在着相互依 赖、相互、相互转化的关系。化的关系。n此外，中国古代此外，中国古代还有有“元气元气说”的的辩证思思 想，想，认为宇宙万物都是由宇宙万物都
11、是由“元气元气”构成的，构成的，“元气元气”希微无形，但充希微无形，但充满宇宙太空。宇宙太空。阴阳太极阴阳太极图第10页/共160页11古代朴素自然观的特点古代朴素自然观的特点古代朴素自然观的特点古代朴素自然观的特点n n自发的唯物主义倾向自发的唯物主义倾向自发的唯物主义倾向自发的唯物主义倾向 古代自然哲学家从直觉出发，从整体来观察自然界，形成了自然界是由基本物质构成的认识，对世界的本原做出了实质上是正确的回答。n n朴素的辩证法思想朴素的辩证法思想朴素的辩证法思想朴素的辩证法思想 主要表现为两个方面：一是认为自然界及其构成自然界的本原都处于运动变化之中；二是看到了自然界矛盾的两个方面，看到了
12、对立面的统一和斗争是事物发展的动力。n n直观、思辨和猜测的性质直观、思辨和猜测的性质直观、思辨和猜测的性质直观、思辨和猜测的性质 由于科学技术的限制，古代思想家对世界的认识是笼统的和模糊的，达不到分析和解剖的精确程度，因而他们的自然观难免具有朴素性、直观性、猜测性和思辨性等特点。第11页/共160页12什么叫思辨？什么叫思辨？以芝诺悖论为例思辨就是运用逻辑推导进行理论上的思考。n n“运动是不可能的运动是不可能的运动是不可能的运动是不可能的”芝诺的证明芝诺的证明芝诺的证明芝诺的证明：移：移动位置的位置的物体在到达目的地之前，物体在到达目的地之前，必必须先到达路程的一半的先到达路程的一半的地方
13、，但要走完地方，但要走完这一半的一半的路程，又必路程，又必须先先经过这一一半的一半，如此半的一半，如此递推下去，推下去，物体最物体最终只能停在原地不只能停在原地不动，所以运，所以运动是不可能的。是不可能的。芝诺生活在公元前5世纪的古希腊，是一位才思敏捷的哲学家。他曾经四处游说，宣传“运动不可能”的主张。他的这个结论是难以接受的，但人们又无法反驳他的论证过程。第12页/共160页13思辨的另一个例子思辨的另一个例子u安瑟伦（Anselmus，10331109）是中世纪经院哲学家，他关于“上帝是存在的上帝是存在的上帝是存在的上帝是存在的”的“本体论证明”，是思辨的一个典型例子。n n证明证明证明证
14、明：因为因为,上帝是一个被设想为无与伦比的东西（即上帝是无上帝是一个被设想为无与伦比的东西（即上帝是无限完满的）；限完满的）；又因为又因为,被设想为无与伦比的东西不仅存在于思想之中，被设想为无与伦比的东西不仅存在于思想之中，而且也在实际上存在（即完满的东西必定具有存在的属性而且也在实际上存在（即完满的东西必定具有存在的属性,不具不具有存在属性的东西就谈不上完满）；有存在属性的东西就谈不上完满）；所以所以,上帝（实际上）存在。上帝（实际上）存在。第13页/共160页1414机械自然观机械自然观第14页/共160页15哥白尼革命哥白尼革命近代自然科学的开端近代自然科学的开端n在在这部著作中，哥白尼
15、明确指部著作中，哥白尼明确指出地球在本身自出地球在本身自转的同的同时，还和其他行星一和其他行星一样围绕太阳公太阳公转，太阳是宇宙的中心，地球只不太阳是宇宙的中心，地球只不过是太阳系的一是太阳系的一颗普通行星。普通行星。这就是著名的就是著名的“日心日心说”。n“日心日心说”的提出，的提出，给宗教神宗教神学自然学自然观以致命的打以致命的打击，推翻，推翻了了长期占期占统治地位的被教会奉治地位的被教会奉为金科玉律的托勒密天文学体金科玉律的托勒密天文学体系，是向宗教神学系，是向宗教神学发出的挑出的挑战书，在哲学上起了思想解放的，在哲学上起了思想解放的作用，在科学上宣告了近代自作用，在科学上宣告了近代自然
16、科学的然科学的诞生。生。这个划个划时代的代的事件后来被康德称事件后来被康德称为“哥白尼哥白尼革命革命”。波波兰天文学家哥白尼，在天文学家哥白尼，在经过3030多年的天文多年的天文观测之后，写成了之后，写成了天体运天体运行行论一一书，并于，并于15431543年年临终之之际出版。出版。这部划部划时代的著作揭开了近代自然科学代的著作揭开了近代自然科学的序幕，引的序幕，引发了自然了自然观的革命性的革命性变革。革。第15页/共160页16天空立法者天空立法者第谷与开普勒第谷与开普勒 丹麦第谷第谷(1546(154616011601）德开普勒（开普勒（1571157116301630）为了了给“日心日心
17、说”提供更充分的提供更充分的证据，德国学者开普勒据，德国学者开普勒对丹麦天文丹麦天文学家第谷留学家第谷留给他的他的长达达2121年的年的观测资料料进行了整理和行了整理和计算，提出了行星算，提出了行星沿沿椭圆轨道运行的道运行的“行星运行星运动三定律三定律”。第16页/共160页17行星运动的三定律行星运动的三定律uu轨道定律轨道定律轨道定律轨道定律 行星行星围绕太阳运太阳运行的行的轨道是道是椭圆形，太阳形，太阳位于位于椭圆的一个焦点上。的一个焦点上。uu面积定律面积定律面积定律面积定律 在相等的在相等的时间内，内，行星到太阳的行星到太阳的连线扫过的的面面积相等。即行星靠近太相等。即行星靠近太阳阳
18、时，距离小，速度快，距离小，速度快，远离太阳离太阳时，距离大，速，距离大，速度慢。度慢。uu调和定律调和定律调和定律调和定律 行星行星绕太阳运太阳运动的公的公转周期的平方与它周期的平方与它们轨道半径的立方成正比。道半径的立方成正比。即离太阳越即离太阳越远的行星公的行星公转周期越周期越长。第17页/共160页18伽利略伽利略近代科学与近代科学方法论之父近代科学与近代科学方法论之父 为了捍了捍卫和和发展展“日心日心说”，意，意大利物理学家伽利略利用自己制造的望大利物理学家伽利略利用自己制造的望远镜对太阳系太阳系进行了行了观察。他察。他发现月亮月亮表面高低不平，表面高低不平，这说明天上和地上一明天上
19、和地上一样没有区没有区别；发现木星有木星有4 4颗卫星，星，说明明木星也是一个中心。他木星也是一个中心。他还发现太阳上有太阳上有黑子，并根据黑子，并根据这种种现象推断出太阳自象推断出太阳自转周期。伽利略根据他的周期。伽利略根据他的观察察资料于料于16321632年出版了年出版了关于两大世界体系的关于两大世界体系的对话一一书，支持并，支持并发展了哥白尼的学展了哥白尼的学说，为此教会将他判此教会将他判处终生生监禁。禁。伽利略伽利略还研究了地面物体的运研究了地面物体的运动，发现了自由落体定律、了自由落体定律、惯性定律和抛物性定律和抛物体运体运动定律。定律。他以一系列关于物体运他以一系列关于物体运动的
20、的实验，推翻了以，推翻了以亚里士多德里士多德为代表的代表的传统的运的运动观念，并以精密的数学形式念，并以精密的数学形式来表述物体的运来表述物体的运动规律，从而开律，从而开创了科了科学学实验与数学相与数学相结合的科学方法。合的科学方法。意伽利略（Galileo，15641642）第18页/共160页19 牛顿牛顿 经典力学的集大成者经典力学的集大成者n英国科学家牛英国科学家牛顿在吸取前人在吸取前人和同和同时代人成果的基代人成果的基础上，上，对哥白尼学哥白尼学说、开普勒三大、开普勒三大定律、伽利略的自由落体定定律、伽利略的自由落体定律等加以律等加以综合，系合，系统地制定地制定了古典力学的基本原理，
21、使了古典力学的基本原理，使经典力学典力学进入了全盛入了全盛时期。期。n牛牛顿把物体的运把物体的运动规律律归结为三条运三条运动基本定律和万有基本定律和万有引力定律，由此建立起一个引力定律，由此建立起一个完整的力学理完整的力学理论体系，从而体系，从而把地上和天上两种物体的运把地上和天上两种物体的运动规律都概括在一个律都概括在一个严密的密的理理论之中。之中。英牛顿（Newton，16421727）第19页/共160页20牛顿力学的基本思想牛顿力学的基本思想 自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理是是经典力学的集大成典力学的集大成l惯性是物性是物质的本的本质属性，物属性，物质自身没有改自身没有改变状状态
22、的能力。的能力。l各种复各种复杂的运的运动形式都可以形式都可以还原原为简单的机械运的机械运动。l运运动只能改只能改变物体的速度与位物体的速度与位置，而不能改置，而不能改变其其质量。量。l存在存在“绝对时间”和和“绝对空空间”。l可以用可以用严格的数学公式表达自格的数学公式表达自然界的因果关系，并可以精确然界的因果关系，并可以精确预言运言运动的的结果。果。l物物质微粒可以无限地分割，自微粒可以无限地分割，自然界可以然界可以还原原为简单粒子的集粒子的集合。合。第20页/共160页21严格决定论严格决定论严格决定论严格决定论“拉普拉斯妖拉普拉斯妖”根据牛顿的力学理论，一个物理系统的未来一切时根据牛顿
23、的力学理论，一个物理系统的未来一切时刻的行为，都由系统内部所有物体在某一给定时刻的初始刻的行为，都由系统内部所有物体在某一给定时刻的初始位置和初始速度以及作用于物体上的力完全而精确地确定。位置和初始速度以及作用于物体上的力完全而精确地确定。拉普拉斯据此认为，可以把宇宙的目前状态看作宇宙的过拉普拉斯据此认为，可以把宇宙的目前状态看作宇宙的过去状态的结果，同时又把它看作今后接着发生的事件的原去状态的结果，同时又把它看作今后接着发生的事件的原因。拉普拉斯假定：如果有一个因。拉普拉斯假定：如果有一个“智能生物智能生物”（intelligenceintelligence），他不仅知道一定时刻支配宇宙运动
24、），他不仅知道一定时刻支配宇宙运动的所有作用力和组成宇宙的一切物体的位置，而且还具有的所有作用力和组成宇宙的一切物体的位置，而且还具有对这些资料进行分析的巨大能力，那么，这个智能生物就对这些资料进行分析的巨大能力，那么，这个智能生物就能按照力学规律推算出整个宇宙的过去状态和未来状态，能按照力学规律推算出整个宇宙的过去状态和未来状态，并将所有运动纳入同样的公式中。对这个智能生物来说，并将所有运动纳入同样的公式中。对这个智能生物来说，不存在任何不确定的东西，未来与过去，都能清晰地呈现不存在任何不确定的东西，未来与过去，都能清晰地呈现在他的眼前。后人把拉普拉斯所假定的这个智能生物称为在他的眼前。后人
25、把拉普拉斯所假定的这个智能生物称为“拉普拉斯妖拉普拉斯妖”。第21页/共160页22关于关于“形而上学形而上学”理解形而上学自然观的前提理解形而上学自然观的前提理解形而上学自然观的前提理解形而上学自然观的前提n“形而上学形而上学”一词是西语一词是西语“metaphysicsmetaphysics”的的意译，这个词直译是意译，这个词直译是“在物理学之后在物理学之后”，用以，用以指亚里士多德有关自然事物的著作之后的一些指亚里士多德有关自然事物的著作之后的一些著作。著作。n“形而上形而上”与与“形而下形而下”的汉语表达方式来自的汉语表达方式来自古汉语典籍古汉语典籍周易周易中的一句话：中的一句话：“形
26、而上者形而上者谓之道，形而下者谓之器。谓之道，形而下者谓之器。”n“形而上学形而上学”的原初意思与的原初意思与“哲学哲学”相同，后相同，后来演变成与辩证法相对的一个概念，指一种用来演变成与辩证法相对的一个概念，指一种用孤立的静止的观点看世界的世界观。孤立的静止的观点看世界的世界观。第22页/共160页23形而上学的自然观形而上学的自然观形而上学的自然观形而上学的自然观n形而上学的自然观就是用形而上学的思维方法看待自然所形成的哲学观点，它的中心内容是自然界绝对不变。它认为自然界的一切从来如此、永远如此。万事万物只是在空间上彼此并列着，没有时间上的历史发展。如果有变化，那也只是位置的移动和数量的增
27、减，并且这种变化的原因不在事物内部，而是由于外力的推动所致。n形而上学自然观的形成不是偶然的，有其历史的必然性和认识论的根源性。历史的必然性是指这种自然观是与较低水平的生产力和较低水平的自然科学紧密相联系；认识论的根源是指它的形成受自然科学分门别类研究方法的影响。第23页/共160页24形而上学自然观的意义与局限形而上学自然观的意义与局限n意义意义：摒弃了古代朴素唯物主义自然观的直观性、猜测性和思辨性，强调经验的和实证的研究方法，摒弃了古代朴素唯物主义自然观的直观性、猜测性和思辨性，强调经验的和实证的研究方法，主张把对象分析、还原为它的终极组成因素，然后在思想中把这些因素重建为一个整体。这种分
28、析还原的主张把对象分析、还原为它的终极组成因素，然后在思想中把这些因素重建为一个整体。这种分析还原的研究方法对自然科学的发展起到了巨大的推动作用。研究方法对自然科学的发展起到了巨大的推动作用。n局限局限：机械性、形而上学性、不彻底性。机械性、形而上学性、不彻底性。第24页/共160页2525辩证自然观辩证自然观第25页/共160页26打开机械自然观缺口的科学成就打开机械自然观缺口的科学成就打开机械自然观缺口的科学成就打开机械自然观缺口的科学成就n n“星云说星云说星云说星云说”17551755年，康德发表了自然通史与天体论一书，提出了太阳系是从一团尘埃微粒组成的弥漫星云中通过吸引与排斥的矛盾运
29、动逐渐发展成为有秩序的天体系统的。17961796年，拉普拉斯提出类似的假说，并对此进行了数学和力学的论证。n n尿素的人工合成尿素的人工合成尿素的人工合成尿素的人工合成 18281828年，德国化学家维勒成功地用无机物（氰、氨及其化合物）人工合成有机物尿素，打破了无机物与有机物不可逾越的观念。n n地质地质地质地质“渐变论渐变论渐变论渐变论”18331833年英国地质学家赖尔在地质学原理一书中，以地球的缓慢变化来说明其上的动植物等一切都是自然力作用和演变的结果，形成对居维叶“灾变说”的对立与否定。第26页/共160页2719191919世纪中叶自然科学的三大发现世纪中叶自然科学的三大发现世纪
30、中叶自然科学的三大发现世纪中叶自然科学的三大发现n n细胞学说细胞学说细胞学说细胞学说。18381838年，德国生物学家施莱登发表年，德国生物学家施莱登发表关于论植物起源的资料关于论植物起源的资料一文，指出植物是由细胞组成的。一文，指出植物是由细胞组成的。18391839年，德国生物学家施年，德国生物学家施旺发表旺发表关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究一文，一文，指出动物也是由细胞组成的。细胞学说的提出，揭示了生命物指出动物也是由细胞组成的。细胞学说的提出，揭示了生命物质的统一性机制，发现了动植物之间的内在联系。质的统一性机制，发现了动植物之间的内
31、在联系。n n能量守恒和转化定律能量守恒和转化定律能量守恒和转化定律能量守恒和转化定律 1919世纪世纪4040年代，迈尔、焦尔等人通过各自的途径发现，存在年代，迈尔、焦尔等人通过各自的途径发现，存在于自然界的热、光、电、磁等不同的物理现象，实际上是能量于自然界的热、光、电、磁等不同的物理现象，实际上是能量之间相互联系和转化的表现，从而打破了形而上学关于无机物之间相互联系和转化的表现，从而打破了形而上学关于无机物之间没有联系的旧观念。之间没有联系的旧观念。n n生物进化论生物进化论生物进化论生物进化论 18591859年，英国生物学家达尔文出版了年，英国生物学家达尔文出版了物种起源物种起源一书
32、，用一书，用大量事实论证了生物界的任何物种都有其发生、发展和灭亡的大量事实论证了生物界的任何物种都有其发生、发展和灭亡的历史，都是自然界长期进化的结果。历史，都是自然界长期进化的结果。第27页/共160页28问题讨论问题讨论问题讨论问题讨论n n18181818世纪下半叶到世纪下半叶到19191919世纪中叶出现的自然科学成就，描绘了一幅怎样的自然图景？世纪中叶出现的自然科学成就，描绘了一幅怎样的自然图景？第28页/共160页2919世纪科学成就的哲学意蕴世纪科学成就的哲学意蕴n1919世纪的科学成就表明：天体在演化，地质在变迁，无机自然界的各种运动形式之世纪的科学成就表明：天体在演化，地质在
33、变迁，无机自然界的各种运动形式之间是相互联系和相互转化的，无机自然界与有机自然界之间没有不可逾越的鸿沟，间是相互联系和相互转化的，无机自然界与有机自然界之间没有不可逾越的鸿沟，生物界的一切有机体都有其统一的物质基础，任何生物物种和生物个体也都有其产生物界的一切有机体都有其统一的物质基础，任何生物物种和生物个体也都有其产生、发展和消亡的历史。生、发展和消亡的历史。n这就是说，过去被看作是孤立的、割裂的自然现象，现在被证明是统一的物质运动这就是说，过去被看作是孤立的、割裂的自然现象，现在被证明是统一的物质运动的不同形式；过去被看作是一成不变的事物，现在被证明是逐一形成的，它们不仅的不同形式；过去被
34、看作是一成不变的事物，现在被证明是逐一形成的，它们不仅在空间上展示出多样性，而且在时间上有其发生、发展和消亡的历史。在空间上展示出多样性，而且在时间上有其发生、发展和消亡的历史。n这幅这幅“由种种联系和相互作用无穷无尽地交织起来的画面由种种联系和相互作用无穷无尽地交织起来的画面”，生动地展示了自然界，生动地展示了自然界的辩证性质，揭示了自然界是一个相互联系、永恒发展的有机统一体。至此，一种的辩证性质，揭示了自然界是一个相互联系、永恒发展的有机统一体。至此，一种新的自然观新的自然观辩证唯物主义自然观的出现，就成为不可避免的趋势。辩证唯物主义自然观的出现，就成为不可避免的趋势。第29页/共160页
35、30如何理解辩证唯物主义自然观？如何理解辩证唯物主义自然观？“一切僵硬的一切僵硬的东西溶化了，一切固东西溶化了，一切固定的东西消散了，一定的东西消散了，一切被当做永久存在的切被当做永久存在的特殊东西变成了转瞬特殊东西变成了转瞬即逝的东西，整个自即逝的东西，整个自然界被证明是在永恒然界被证明是在永恒流动和循环中运动着。流动和循环中运动着。”恩格斯自然辩证法第30页/共160页31辩证唯物主义自然观的基本思想辩证唯物主义自然观的基本思想自然界是客观的物质存在，物质运动在量和质的方面都是不灭的，时间和空间是物质的固有属性和存在形式；人是自然界的一部分，意识和思维是人脑的机能；实践是人类认识和改造自然
36、界的主观见之于客观的、能动的活动，是人的存在方式；认识自然要遵循客观性原则。第31页/共160页3232系统自然观系统自然观第32页/共160页33从多样性和统一性引出的问题从多样性和统一性引出的问题从多样性和统一性引出的问题从多样性和统一性引出的问题n为什么简单的、低层次的物质组合起来就可以形成复杂的、高层次的物质？为什么低层次物质仅仅是不同的排列组合或数量增减就能产生诸如放射现象、不可逆现象以及自我选择、自我繁衍和自由意志等低层次物质所不具有的复杂而多样的属性呢？第33页/共160页34系统观念的引进系统观念的引进系统的含义系统的含义n所谓系统，是指由若干相互联系、相互作用的要素组成的具有
37、特定结构与特定功能的有机整体。它包括以下几层涵义：o系统是由（至少两个）要素组成的，离开了要素就谈不上系统，单个要素也不能构成系统；o要素与要素之间不是胡乱的堆积，而是存在着相互依赖和相互作用的有机联系；o要素之间的有机联系使它们形成了特定的整体结构并产生了适应环境的特定功能。第34页/共160页35自然界系统的基本特征自然界系统的基本特征l l整体性整体性整体性整体性：系统出现了它的组成部分所没有的性质或者失去了组成部分所具有的性质。l l相关性相关性相关性相关性：系统的要素与要素之间、要素与整体之间存在着相互联系和相互作用。l l有序性有序性有序性有序性：系统的要素与要素之间的相互联系和相
38、互作用遵循着某种规则。l l自组织性自组织性自组织性自组织性：系统能够自我发动，把分散的要素统一起来形成系统。第35页/共160页36自然界系统的类型自然界系统的类型n从系统与环境的关系分：孤立系统、封闭系统、开放系统。n从系统内发生的实际过程分：物理系统、化学系统、生命系统。n从人对自然物的参与程度分：天然系统、人工系统、复合系统。n从系统内各要素相互作用的特点分：线性系统、非线性系统。n从人对自然物的认识程度分：黑系统、白系统、灰系统。n从系统所处的状态分：处于平衡态的系统，处于近平衡态的系统，远离平衡态的系统。第36页/共160页37自然界系统的层次结构自然界系统的层次结构n生命系统的层
39、次结构生命系统的层次结构 生物大分子细胞组织器官系统生物个体种群生态系统生物圈n非生命系统的层次结构非生命系统的层次结构 夸克基本粒子（强子）原子核原子分子地面上的宏观物体行星（包括卫星）恒星星系星系团总星系第37页/共160页38系统层次结构的必然性系统层次结构的必然性概率选择概率选择n问题问题：为什么系统的演化不是从最简单的元素直接聚合为复杂的系统，而是以层次为中间过度形式层层推进的呢？n西蒙的论证西蒙的论证：假定甲乙二人都用1000个零件组装钟表，每装100个零部件有一次受干扰的机会使组装工作必须从头再来。甲分三层进行组装，每个部件由10个零件组装而成，他必须完成111个分部组件。而乙不
40、分层，一气呵成，直接将1000个零件组装成钟表。西蒙通过概率计算得到结果：乙完成一只钟表所需的时间平均为甲的4000倍。西蒙由此得出结论：演化过程中产生多层次的物质系统的概率，比产生无层次结构的物质系统的概率大得多。于是，自然选择就决定了现实世界是一个具有层次结构的物质系统。第38页/共160页39系统层次存在的物理依据系统层次存在的物理依据结合能结合能n结合能是指物质粒子结合成一个系统时所放出的能量，它反映了系统内要素之间结合的紧密程度。一般来说，层次越深，尺度越小，结合能越大，越不容易分离，因而该层次的物质系统就越稳定。这就是为什么感冒发烧的温度足以杀死我们体内的细菌却不能同时分解体内的高
41、分子的原因，也是为什么破坏一个原子核只有在高能加速器中才能做到的原因。第39页/共160页40层次结构中的因果关系层次结构中的因果关系n低层次系统作为高层次系统的基础和根源，在高层次系统中引起一定的结果，构成上向因果关系上向因果关系。n高层次系统对低层次系统的控制、支配作为原因，在低层次系统中引起某些结果，构成下向因果关系下向因果关系。上上向向因因果果链的的存存在在，提提供供了了从从低低层次次规律律入入手手认识高高层次次现象象的的可可能能性性；下下向向因因果果链的的存存在在，则保保证了了从从高高层次次规律律出出发对低低层次次现象象进行解行解释和和预言的可能性。言的可能性。第40页/共160页4
42、1宇宙的起源和演化宇宙的起源和演化宇宙的起源和演化宇宙的起源和演化n关于宇宙演化的假设有多种，其中影响最大的是大爆炸宇宙论。根据这一假设，目前人类观测所及的宇宙起源于150亿年前一个超高温、超高密的“原始火球”大爆炸。这个原始火球可以看作宇宙的胚胎。其物质形态和爆炸原因目前尚不清楚。爆炸开始后，宇宙便不断地膨胀，温度由热变冷，物质密度由密变疏，并先后经历了以下三个阶段：基本粒子阶段、辐射和核合阶段、实物阶段。第41页/共160页42地球的起源和演化地球的起源和演化地球的起源和演化地球的起源和演化n地球是伴随着太阳、太阳系的形成而形成的。现代天文学认为，大约在50亿年前，银河系中曾经有一个庞大的
43、星云，由于自身引力而收缩，在收缩的过程中产生了漩涡。漩涡使星云碎裂成许多星云块，其中有一块就是形成太阳系的原始星云。它在收缩与旋转过程中，中心部分形成太阳，外层部分形成地球在内的八大行星和若干小行星。n根据放射性同位素测年法，测得地球的年龄大约是46亿年。地球的演化经历了以下两大历史时期：天文时期和地质时期。天文时期，形成圈层；地质时期，发生地壳运动和海陆变迁。第42页/共160页43生命的起源生命的起源生命的起源生命的起源n现代生物学认为，生命的物质承担者是以蛋白质和核酸为主体的多分子物质体系。生命起源于30多亿年前，大致经历三个阶段：一是简单分子合成有机小分子，二是有机小分子合成生物大分子
44、，三是生物大分子结合为原始生命。n对于第三个阶段的内在机制，人类目前还不完全清楚。但可以肯定的是，在原始地球条件下，当具有催化功能的原始蛋白质和能起模板作用的原始核酸一旦产生并结合为多分子体系时，真正的原始生命就随之而诞生了。第43页/共160页44生物的进化生物的进化生物的进化生物的进化n原始生命出现后，最初形成的是非细胞形态，自己不会制造有机物，过着异氧和厌氧的生活。经过长期演化，外膜的成分和结构逐渐复杂化，形成了细胞膜，可以有效地控制物质交换。与此同时，其内部也出现了具有不同功能的颗粒，如核质、核蛋白粒、氧化粒等，形成了原始细胞。原始细胞的形成，标志着生命演化进入了一个新的里程。大约17
45、亿年前，地球上出现了具了遗传和代谢功能的真核细胞。这是生物进化从简单到复杂的一个转折点。大约5亿年前，在真核细胞的基础上，单细胞生物发展为多细胞生物，进而分化为植物和动物。大约1000万年前，哺乳动物灵长类的一个分支古猿，又分化出了人类。第44页/共160页45自组织的概念自组织的概念n所谓自组织，是指系统的有序结构不是通过外部指令的干预形成的，而是通过系统要素之间的相干性、协同性或某种默契自发形成的。自组织的实质在于相干协同。n协同论的创始人哈肯认为，系统内部大量的微观组织通过相互关联的运动即协同作用创造了一只“看不见的手”，驱动着系统各个部分排列起来，以同样的方式行事。哈肯把这只能安排一切
46、的“看不见的手”，称为“序参量”。第45页/共160页46随处可见的自组织现象随处可见的自组织现象 花花岗岩中的岩中的环状状结构构 有有规则的六角形雪花的六角形雪花天空中的云形成天空中的云形成鱼鳞状排列状排列第46页/共160页47自组织的经典案例之一自组织的经典案例之一贝纳德对流贝纳德对流 19001900年，法国学者年，法国学者贝纳德德做做实验时发现，如果在一个水，如果在一个水平容器中放一薄平容器中放一薄层液体，上下液体，上下各与一个很大的恒温各与一个很大的恒温热源板接源板接触，当两板温度相当触，当两板温度相当时，液体，液体处于平衡于平衡态。从底部均匀。从底部均匀缓慢慢地加地加热液体，由于
47、温度差的存液体，由于温度差的存在，在，热量会不断向上量会不断向上传递，开，开始始热能的能的传递是以是以传导方式方式进行，液体没有任何宏行，液体没有任何宏观的运的运动。当加当加热到一定程度，上下两板到一定程度，上下两板的温度差达到某一的温度差达到某一临界点界点时，液体中液体中热量量传递改改变为以以对流流方式方式进行，液体会突然出行，液体会突然出现规则的多的多边形形图案。案。这一一现象被象被称作称作“贝纳德德对流流”。贝纳德德对流流产生的生的规则花花纹第47页/共160页48自组织的经典案例之二自组织的经典案例之二自组织的经典案例之二自组织的经典案例之二激光激光 物理学家哈肯发现，当外界向激光器输
48、入的功率小于某个临界值时，每个处于激光状态的原子都独立地无规则地发射光子，频率和相都无序，整个光场系统处于无序状态，激光器就像普通灯泡一样。当输入功率大于临界值时，就产生了一种全新的现象，各原子不再独立地互不相关地发射光波了，它们集体一致地行动，不同原子发出的光的频率和相都变得十分有序，这就是激光。第48页/共160页49自组织形成的条件自组织形成的条件n n开放性、远离平衡态开放性、远离平衡态开放性、远离平衡态开放性、远离平衡态（前提）热力学中的力学中的熵增原理是相增原理是相对封封闭系系统和平衡和平衡态系系统而言的。而言的。远离平衡离平衡态的开放系的开放系统，通通过与外界与外界环境交境交换物
49、物质、能量和信息，可以从原来混乱、能量和信息，可以从原来混乱无序的状无序的状态，转变为一种在一种在时间、空、空间或功能上有序的状或功能上有序的状态。n n非线性相互作用非线性相互作用非线性相互作用非线性相互作用（根据）非非线性相互作用是一种复性相互作用是一种复杂的的相互作用，它不是少量几种作用的相互作用，它不是少量几种作用的简单叠加，而是多种作叠加，而是多种作用耦合而成的整体效用耦合而成的整体效应。这种效种效应使得各要素按一定方式使得各要素按一定方式在大范在大范围内内协调运运动，从而，从而导致系致系统新新质的出的出现。n n随机涨落随机涨落随机涨落随机涨落（诱因）由大量相互作用的子系由大量相互
50、作用的子系统所构成的体所构成的体系，系，总是是经常不断地受到来自系常不断地受到来自系统内部和外部内部和外部环境的境的扰动，使得系使得系统在某个在某个时刻并不精确地刻并不精确地处在在统计平均平均值上，而是上，而是或多或少有些偏离，或多或少有些偏离，这种微小的偏离就是种微小的偏离就是涨落。落。涨落落经过非非线性的反性的反馈机制而被放大，使系机制而被放大，使系统跃迁到一个新的迁到一个新的稳定定有序状有序状态。第49页/共160页50渐变还是突变？渐变还是突变？渐变还是突变？渐变还是突变？n自然界存在多种多样的演化形式，所有的演化形式都可以抽象为两种最基本的演化形式：渐变与突变。n自然界中，当某一具体