chapter1-2系统自然观

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二章 系统自然观,一、现代自然科学的发展,与系统自然观的产生,二、自然界的存在方式,三、自然界的演化发展,1,三、现代自然科学的发展 与系统自然观的产生,（一）系统自然观产生的现代自然科学基础,1.现代自然科学革命概况,2.相对论、量子力学和分子生物学,3.系统科学,2,（二）系统自然观的基本思想,1.从存在到演化,2.确定性和随机性的统一,3.简单性和复杂性的统一,4.线性与非线性的统一,3,（三）系统自然观确立的意义,1.丰富和发展了辩证唯物主义自然观,2.提供了系统的思维方式,4,二、自然界的系统存在方式,（一）自然界的物质性,1.自然界是具有多样性的物质形态的世界,3.自然界各种物质形态具体统一性：客观实在性,2.自然界各种物质形态间存在相互联系和相互转化,5,(二）自然界的系统性,1.系统的含义与特征：,系统就是由两个以上相互作用，相互依赖的部分(要素)组成的有机整体。,要素是构成系统的基本成份或单元。,(1) 含义：,6,(2)特征：,开放性：,系统与外界环境存在相互作用。,动态性：,任何自然系统都有一个从孕育、产生、发展、成熟到衰退、消亡的过程。,整体性：,系统整体呈现出各个组成要素孤立状态时所没有的新的性质和功能。,层次性：,物质总是以一定系统的形式出现，同时它又是更高一级系统的一个要素。,7,2.系统与要素的关系：,(1)系统对于要素有支配控制作用,(2）要素对于系统有基础质料作用,8,3.系统的结构和功能,(1)结构和功能的含义,结构是指系统内部各组成要素之间相互联系、相互作用的形式和方式。,功能是指物质系统所具有的一种能力、行为、效应和作用。,9,(2)结构和功能的关系,第一、结构决定功能。,第二、功能影响结构,10,4.系统的基本类型：,(1)从系统与外部联系和作用的程度来看，可以把系统分为孤立系、封闭系和开放系三类：,开放系：既与外界交换能量、又与外界交换物质的系统。,封闭系：不和外界进行物质交换而进行能量交换的系统。,孤立系：不和外界进行物质、能量交换的系统。,11,(2)从系统内要素的数量多少来看，可以把系统分为简单系统(只有两个要素)和复杂系统(有三个以上要素)。,12,三、自然界的演化发展,（一）自然界的演化过程,1.宇宙的起源和演化,13,大爆炸宇宙模型的论点：,我们的宇宙是在约200亿年以前的、处于高温、高压、高密状态的“原始火球”由于其内部的基本粒子相互作用所产生的猛烈爆炸声中，以近乎光速向四面八方由密到稀、由热到冷地散开时诞生的。,宇宙形成后，经历了基本粒子阶段、元素合成阶段、实物形成阶段、天体和宏观物体形成阶段。,14,2.天体的起源和演化,(1)恒星的起源和演化, 高密天体阶段, 红巨星阶段, 主序星阶段, 引力收缩阶段,15,(2)地球的起源和演化, 地球内部地核、地幔、地壳三个圈层的形成和演化, 地壳的运动。, 地球外部大气圈、水圈二个圈层的形成和演化。,16,3.生命的起源和生物的进化,(1)生命的起源,生命是蛋白质和核酸多分子体系存在的一种方式。目前认为生命的起源经历了以下三个阶段：, 从生物大分子演变为原始生命体, 从有机物小分子演变为生物大分子, 从无机物小分子演变为有机物小分子。,17,(2)生物的进化：, 从非细胞形态到(原始)细胞形态, 从单细胞生物到多细胞生物, 从原核细胞到真核细胞,18,（二）自然界的演化是一个自组织过程,1自然界演化的自组织现象,在适宜的外界条件下，系统进化的模式和过程是在系统内部自发地组织起来的现象就是一种自组织现象。自然界的演化过程就是在适宜的外界条件下依靠自然界物质系统内部本身自发地组织起来实现的。,19,2.自然界演化的自组织机制,(1)自组织过程的实现条件：, 系统是一个开放系统,一个孤立系统的熵一定要随时间增大，只有在一个开放系统中的熵变ds=dis+des 才有可能减小(亦即当 des| dis |时，ds0),20, 子系统间存在着非线性相互作用,子系统间若只存在线性相互作用，其效应仅能在数量上迭加，不会有质的突变，系统不可能出现新的有序结构。只有子系统间存在非加和、非对称、非单值的非线性相互作用，才有可能形成某种新的整体功能与效应。,21, 外部控制参量达到临界值。,开放意味着外来影响和参入，并且只有当外部控制参量达到某一临界值时，系统内质变，突变才可能在这一临界点上发生，系统才可能从无序走向有序。因为在普通状态下，各种外部控制参量所起的作用与地位相差无几，系统演化得将会较为稳定、缓慢；而当外部控制参量达到临界值时，这几个外部控制参量的非平衡作用才会使系统演化具有了急剧变动的可能，系统才会形成从无序到有序的突变性结构。,22, 系统中存在着随机涨落,可谓涨落实际上就是系统状态此起彼伏的一种波动。尽管涨落在平时对系统的行为“无关大局”，但当系统处在外部控制参量所提供的质变的临界点时，由于系统内部的非线性相互作用以及对外界控制参量所提供的临界值的吸收，微小的涨落才会得以放大，变成具有宏观尺度的“巨涨落”，导致系统真正摧毁旧结构，产生新结构。,23,由此可见，涨落所起的是一种触发作用，它是系统进化的一个必要条件，有了它才使外部的作用和内部作用有机地结合起来，最终导致系统的进化。,24,(2)自组织过程的实现机制,在一个由大量子系统所组成的开放系统中，在系统与外界不断进行着物质、能量交换的背景下，一旦系统中存在的随机涨落遇上外部控制参量所提供的系统发生向有序方向质变的临界点而导致系统发生巨涨落时，由于系统内各子系统之间的非线性相互作用能够把握这样的机会，就会导致各子系统间相互渗透、相互包含、相互转化，通过不断的竟争和合作，使各要素失去自身运动的独立性，步调协调、融合起来，,25,此时系统会失去旧的结构、产生新的结构，实现从独立的、无约束的、分散的、不相干的无序到相互关联的、相互制约的、形成整体的、相干的有序的转变。系统的自组织过程正是通过系统相互作用产生的协同的相干、同步、关联、合作等效应，使系统自己走向有序的。协同实质上就是自组织过程的具体机制。自然界的演化都是在协同的作用下逐渐完成的。,26,3.自然界演化的特点,(1)自然演化的不可逆性：,(2)自然演化的突现性：,(3)自然演化的无限性：,27,