自然辩证法第一部分自然观.ppt

第二部分自然观 学习要点 学习目的 了解自然观的概念 从历史的维度把握自然观的历史更迭以及不同时期自然观的内容和特点 学习内容 一古代朴素唯物主义自然观二近代机械唯物主义自然观三辩证唯物主义自然观四辩证唯物主义自然观发展的新阶段 系统自然观 生态自然观 什么是自然观 自然观是关于自然界及其与人类关系的总的观点 它是人们认识和改造自然的本体论基础和方法论前提 古代朴素唯物主义自然观之前是原始宗教自然观原始宗教是原始人对无法解释的自然现象的一种解释 原始宗教的自然观是对许多自然现象做的虚幻 歪曲的理解 原始宗教观念的重要内容是万物有灵论 图腾崇拜 祖先崇拜 天 上帝或至上神 巫术 祭典是原始的宗教仪式 第一节古代朴素唯物主义的自然观 一 朴素唯物主义自然观的渊源和基础二 朴素唯物主义自然观的主要内容二 古代朴素唯物主义自然观的特点和地位 一 朴素唯物主义的渊源和基础 1 古代社会的人类实践水平和认识能力低下 活动范围狭窄 他们对自然界既产生了客观现实的 朴素的观念 又形成了某种神秘的观念 2 奴隶社会的脑力劳动和体力劳动相分工 产生了学者传统 学者对自然的思考形成整体知识形态的自然哲学 二 朴素唯物主义自然观的主要内容 中国朴素唯物主义自然观世界本源元气说 阴阳说 五行说 八卦说中国古代殷商时期就产生了 阴阳说 和 五行说 到战国时期已经具备完整的形态战国时期的邹衍试图用阴阳五行来对自然界和社会做统一的解释既有用具体事物来说明世界本原的 管子水地 一文 水者何也 万物之本原也 也有用抽象的东西来说明世界本原的 道是万物之宗物质结构物质有没有最小单位或物质能不能无限分割的问题 至小无内 谓之小一 一尺之棰 日取其半 以至无穷 宇宙结构天圆地方说 盖天说 地圆说战国有对地球自转运动的最初描述 李斯猜测到地球在空间中是运动的 五行 说 洪范 则将水 火 木 金 土 五行 作为万物的本原 以土与金 木 水 火杂以成百物 阴阳说用阴 阳二物解释自然界发展变化的原因 它把自然界有规则的变化称作 阴阳有序 把自然界的反常现象叫做 阴阳失调 一切事物都在阴和阳的矛盾运动中发展变化的 八卦说 公元前11世纪古代中国的 易经 中 就把天 地 雷 火 风 泽 水 山八物作为世界的本原 而天地又是派生后六者的总根源 世界万物便由此而演变生成 元气说认为 世界万物都由弥漫的 元气 或 精气 构成的 天地合气万物自生 在 元气 之外 并没有一个有意志的造物主 从而否认了神的存在 东汉初年的哲学家王充 继承并发展了前人的元气论思想 创立了唯物主义的元气自然论体系 西方的朴素唯物主义自然观 1 关于自然界万物的本源问题 2 关于物质结构问题 3 关于天体系统的模型问题 自然哲学的猜测古希腊自然哲学值得注意的知识包括以下几个方面 关于自然界万物的本源问题泰勒斯 水阿那克西曼德 一种物质的 无限者 阿那克西米尼 气赫拉克利特 火 巴门尼德的 唯一的存在 毕达哥拉斯的数阿萨克萨哥拉 种子说 种子是千差万别的 在一事物中占优势的种子决定着事物的本质恩培多克勒的四元素 火 气 土 水 爱与恨 与 吸引与排斥 物质结构德谟克利特原子论 原子是相同质地的 但是形状大小不同 伊壁鸠鲁 进一步阐述了原子论 认为原子不但大小和形状不同 而且在重量上各不一样 关于物质结构问题留基伯和德漠克利特 原子论 他们把原子理解为最小不可分 坚硬不可入 在空间的虚无中永恒运动的物质微粒 关于天体系统的模型问题阿那克西曼德 地球是一个圆筒 被太阳 月球诸天体层层包围 毕达哥拉斯学派 地球 天体和整个宇宙是一个圆球 一切天体都作均匀的圆周运动 因为球形和正圆形是最完善的几何体 欧多克斯 提出了以地球为中心的同心圆几何结构 这就是最早的地球中心说 亚里士多德 接受了欧多克斯的宇宙体系 但他认为天体是物质实体 而不仅仅是一种几何结构 阿里斯塔克 日心说的先驱 希腊诸神 中国的神仙希腊思想的对象性和逻辑性我爱我师我更爱真理 父为子隐子为父隐直在其中希腊真理的内在性 超越与非超越 基督教和儒家学派的对比 三 古代朴素唯物主义自然观的特点和地位1 古代朴素自然观的特点第一 整体直观性 第二 简单性 第三 猜测性 第四 思辨性 第五 辩证性 第一 整体直观性 无论古代西方还是东方 由于人们的认识水平有限 所以他们只能笼统地看待事物 都把自然界当作一个整体 从总体上和宏观方面进行直接观察 并且根据直观得来的材料 又从总体上加以抽象和猜测 提出关于自然事物的思想 描绘出自然界演化与发展的总画面 古代人们大多用直观的物质作为万物的本原 来阐明自然界万物的产生 并从它们的分离去说明万物的消亡或转化 古人基本上停留在自然现象的描述 第二 简单性 中国古代和古希腊人对自然界万物本原的认识都是从最简单的外部现象开始 从宏观上选取一种或几种简单物质作为自然界万物的始基 尽可能把复杂的自然事物和现象简单化 用简单性思维去认识周围的世界 用简单的原理解释复杂的自然现象 而不是从简单的自然事物和现象内部去揭示它的复杂性 第三 猜测性 由于古代人们受到技术条件的限制 不可能为科学研究提供强有力的技术手段 人们只能靠简单的直观经验 在无法获得充分的科学事实根据的情况下 运用想象和思辨的力量 进行推理和概括 古代人们在解释一些自然事物和现象的生成 转化及消亡时 当直观经验材料不足以解释这些现象的时候 就只能诉诸于非理性的直觉 悟性 猜测加以解读 第四 思辨性 古代人们在诸多不能直观的事物或过程面前 它们只能求助于人们的思辨 只能借助人脑的推理猜测去说明极其复杂的自然现象 思辨就是运用逻辑推导进行理论上的思考 典型的芝诺悖论 22 思辨的例子 安瑟伦 Anselmus 1033 1109 是中世纪经院哲学家 他关于 上帝是存在的 的 本体论证明 是思辨的一个典型例子 证明 因为 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 又因为 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 不具有存在属性的东西就谈不上完满 所以 上帝 实际上 存在 第五 辩证性 它们都十分自然地把自然界看成一个种种联系和过程的统一体 并且力图从对立斗争的两种属性或因素中去寻找构成万物及其变化发展的动力 不管是在东方还是在西方 古人都认为世界上的万事万物都是运动变化的 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中 处于不断的流动中 处于无休止的运动和变化中 古代人们从纷繁复杂 变化万千的自然事物和现象中 寻求统一的物质本原 又从某种或几种自然物出发 寻求万物的始基 这就是从异中求同 从同中求异的辩证思维 综上所述 古代朴素自然观的产生 标志着人类对自然界的认识已经冲破原始神话和宗教的束缚 是唯物主义的最初形态 蕴涵其中的自发的唯物主义和辩证法思想 是现代辩证唯物主义自然观的思想渊源 在东 西方的文明发展过程中都占有重要的历史地位 2 古代朴素自然观的地位在人类认识自然界的历史进程中 必然要经历朴素自然观这一阶段 古代朴素自然观的产生 标志着人类对自然界的认识已冲破原始神话和宗教的藩篱 开始运用理性思维去探索自然的本质和规律 这是人类在认识自然道路上的一次巨大进步 人类对自然的认识以自然哲学的形式出现 意味着哲学与自然科学之间存在着天然的联系 一方面哲学要以对自然界的认识作为自己的重要基础 另一方面自然科学在认识自然界的过程中不可能回避对自然界的总观点 古代朴素自然观的重要贡献在于他们指出了自然界中的万物有一个独立于任何人 任何神的客观本原 而人类要想认识和理解自然事物必须在自然界本身寻找原因 从而为科学研究确定了研究对象 第二节近代机械唯物主义的自然观 一 机械唯物主义自然观形成的背景和基础二 机械唯物主义自然观的基本观点及局限性 西方 在古代朴素唯物主义与近代机械唯物主义中间经历了一个漫长的 中世纪 中世纪神创论自然观 29 中世纪神学自然观 在宗教神学看来 自然界是上帝从虚无中创造出来的 上帝创造万物之际 也就是宇宙被开创之时 上帝在创造世界的同时 时间 空间也被创造出来 时间和空间是有限的 只有上帝是永恒的 地球处于宇宙的中心 周围充满空气 以太 恒星 太阳 月亮等在各自的圈层上围绕静止的地球旋转 万事万物不会自己运动 都是受动的 最终的始动者是上帝 万事万物都是造物主的安排 都是服从上帝的目的 人不可能理解上帝的目的 只能听从上帝的安排 夏娃在伊甸园偷吃智慧之果 和亚当犯了原罪 从此原罪沾染了人类 人活着就要行善赎罪 死后才能进天堂 否则将下地狱 中世纪神学对自然的描绘与科学是背道而驰的 它可以概括为一句话 上帝万能 主宰一切 一 机械唯物主义自然观形成的背景和基础机械唯物主义自然观的形成是历史的必然 它反映了当时自然科学的发展水平 亦即反映了人们对自然界的认识水平 背景 资本主义在欧洲的萌芽 资产阶级革命的兴起 航海探险和文艺复兴 宗教改革直接或间接地推动了科学技术的发展 基础 近代自然科学革命 1500152515501575160016251650 哥白尼 维萨留斯 布鲁诺 开普勒 伽利略 牛顿 塞尔维特 法布里修斯 哈维 天文学 医学 二 机械唯物主义自然观的基本观点及局限性所谓机械唯物主义自然观 是一种单纯用古典力学解释一切自然现象的观点 它把物质的物理 化学和生物的性质都归结为力学的性质 把物理的 化学的和生物的系统和运动形式都归结为力学的系统和运动形式 认为自然界中的一切事物都完全服从于机械因果律 牛顿坚信一切现象都可以用力来解释 在 自然哲学之数学原理 第一版序言中他指出 哲学的全部重任在于由运动现象去研究自然力 再由这些力去推演其他现象 机械唯物主义自然观认为世界是一部机器 由惰性物体组成 与思维存在物 人无关 物体运动是由于外力的推动 遵循严格的机械决定的因果关系 因此 机器的自然图景论 还原主义的方法论和严格的机械决定论 是机械唯物主义自然观的核心主张 1 机械唯物主义自然观的具体观点 第一 它认为自然界是一个客观存在的物质世界 这种客观存在不仅在于人的肉体直观 更在于严密的科学观察和实验的证实 第二 它认为整个世界的本原就是实证意义上的最小的物质微粒 一切物体都可以还原成最小的粒子 它在牛顿那里是粒子 在波义耳那里是元素 在道尔顿那里是原子 整个世界就是这种物质微粒的组合体 第三 它认为整个世界的基本图景是机器 笛卡尔 自然图景是一种受着精确的数学法则支配的完善的机器 动物是纯粹的机器 霍布斯 所谓生命 不外是肢体的一种运动 由其中的某些主要部分发动 犹如钟表中发条和齿轮一样 心脏无非就是发条 神经无非就是游丝 而关节不过是一些齿轮 它把动作传递给整个躯体 18世纪机械观占据了统治地位 拉美特利 心灵的一切作用既然是这样地依赖着脑子和整个身体的组织 那么很显然 这些作用不是别的 就是这个组织本身 这是一架多么聪明的机器 因为即使唯有人才分享自然的法则 难道人因此便不是一架机器么 比最完善的动物再多几个齿轮 再多几条弹簧 脑子和心脏的距离成比例地更接近一些 因此所接受的血液更充足一些 于是那个理性就产生了 难道还有什么别的不成 有一些不知道的原因 总是会产生出那种精致的 非常容易受损伤的良知来 会产生出那种羞恶之感来 而后者距离物质还没有思想距离物质远 总之 会产生出人们在这里所假定的一切差别 那么组织便足以说明一切么 是的 我再说一遍 组织足以说明一切 因为既然思想是很明显地随着器官的发展而发展起来的 那么 那造成器官的物质当随着时间的进展而一旦获得了感觉的功能的时候 为什么不同样可以感受羞恶的感情呢 第四 它认为整个世界遵循着严格的机械决定论原则 可以用严格的数学方程式来表示机械因果性关系 人们根据它可以精确地预言运动的结果 宇宙的过程可以在一个简单的数学方程式中表现出来 世界就是贯穿着普遍的必然的因果联系的机器 拉普拉斯决定论 应该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因 设想有这样一个 智神 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实体的位置 而且还具有对这些资料进行分析的巨大能力 那么无论是最大的天体运动还是最小原子运动 都将包括在同一公式里 对于这样一个 智神 来说 没有什么事物是不确定的 未来和过去都会展现在他眼前 18世纪末 法国哲学家把机械决定论推向了顶峰 霍尔巴赫曾说过 一切现象都是必然的 第五 它认为事物运动变化都是由物质原因和外部原因导致的 只有当力作用于运动物体之上时 真正的运动才能发生或者有所改变 也就是 动者恒动 静者恒静 机械论者据此认为所有的运动变化的原因都在物质外部 提出了外因论 自然界万事万物的运动变化都是由物质原因更确切地说是力学原因导致的 除此之外没有任何其他原因了 而且事物的运动变化都是在外部力量的作用下产生的 如果没有外部因素 事物就不会发展变化 事物之间只存在外部的力学联系 没有其他的联系 第六 它认为自然界只有量变而没有质变 机械唯物主义自然观用位置的移动来说明一切变化 用量的差异来说明一切质的差异 认为机械运动是一切变化的基本形式 物体的运动只能改变物体的速度与位置 而不能改变其质量 万事万物只有空间上的序列而无时间上的历史 第七 它认为时间和空间是与物质及其运动无关的绝对孤立和静止的存在 绝对的空间 就其本性而言 是与外界任何事物无关而永远是相同的和不动的 绝对的 真正的和数学的时间自身在流逝着 而且由于其本性而在均匀地 与任何其他外界事物无关地流逝着 2 机械唯物主义自然观的进步性机械唯物主义自然观建立在蓬勃发展的自然科学基础之上 克服了古代朴素唯物主义自然观的直观性 思辨性和猜测性的缺陷 是人类自然观的巨大进步 对于自然科学和哲学的发展有着历史性的贡献 机械唯物主义自然观强调自然的外在独立性 以物质的原因来解释各种自然现象 因而在反对宗教神学的斗争中 在自然科学从宗教神学中解放出来的过程中发挥了积极的作用 机械唯物主义自然观反对抽象的思辨 强调经验的和实证的方法 主张用分析还原的方法去研究对象 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 这种研究方法对自然科学的发展是完全必要的 3 机械唯物主义自然观的局限性机械唯物主义自然观同古代朴素唯物主义自然观一样 由于时代和科学发展条件的限制 它不可避免的也带有自己的局限性 这主要表现为以下三点 第一 机械性 第二 形而上学性 第三 不彻底性 第三节辩证唯物主义自然观的创立 一 辩证唯物主义自然观创立的科学背景二 辩证唯物主义自然观创立的思想渊源三 辩证唯物主义自然观内容和特征四 辩证唯物主义自然观创立的意义 一 辩证唯物主义自然观创立的科学背景辩证唯物主义自然观之所以得以创立 是与当时自然科学在以下几个方面的发展分不开的 1 天体演化学说1755年 康德在 自然通史和天体论 一书中提出了太阳系起源的 星云假说 1796年 法国科学家拉普拉斯发表了 宇宙体系论 也提出了类似的星云说 并对星云说进行数学和力学方面的论证 2 地质渐变学说英国地质学家赖尔在1833年出版的 地质学原理 中提出了地球缓慢进化说 即渐变论 给 灾变论 和 神创说 以致命的打击 3 能量守恒与转化定律19世纪40年代 德国医生迈尔 英国啤酒商焦耳 德国物理学家赫尔姆霍兹等12人通过各自的途径发现了能量守恒和转化定律 4 细胞学说1838年 德国生物学家施莱登发表了 关于论植物起源的资料 一文 指出植物是由细胞组成的 1839年 德国生物学家施旺发表了 关于动植物的结构和生长的一致性的显微研究 明确指出动物和植物一样 也是由细胞组成的 5 生物进化论1859年 英国生物学家达尔文 物种起源 一书的出版 系统地提出了以自然选择为基础的生物进化论 6 电磁场理论1820年 丹麦物理学家奥斯特发现了电流的磁效应 1831年英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象 1865年英国物理学家麦克斯韦在 电磁场的动力学理论 一书中对前人和他自己的工作进行了概括 建立了联系电荷 电流 电场 磁场的基本微分方程组 即描述电磁场运动变化规律的电磁场理论 揭示了电 磁和光的同一性 实现了物理学史上又一次理论综合 7 元素周期律1869年前后 由俄国化学家门捷列夫等人发现了元素周期律 即元素的性质随着元素原子量的增加而呈周期性的变化 正是由于在这个时期中 天文学 地质学 物理学 化学 生物学等自然科学都有一系列的重大突破 特别是细胞学说 能量守恒与转化定律 进化论这三大发现 给机械唯物主义自然观打开一个又一个新的缺口 也为辩证唯物主义的自然观的创立打下了越来越坚实的理论基础 自然科学的发展为辩证唯物主义自然观的产生准备了条件 恩格斯就是总结概括了这些自然科学的成就 在 自然辩证法 和 反杜林论 中 系统地阐述了辩证唯物主义自然观 使辩证唯物主义自然观得以确立 二 辩证唯物主义自然观创立的思想渊源辩证唯物主义自然观吸收了古代朴素自然观的基本思想 植根于近代自然科学基础之上 还以德国古典自然哲学和法国唯物主义自然观为直接来源 法国唯物主义自然观虽然主张人在自然界面前只有受动性没有能动性 但它能够以感觉经验为基础说明自然界 主张自然界的客观实在性 人的本质是肉体感受性 感觉和经验是外部世界作用于感觉的结果 从而发展了唯物主义反映论 德国唯心主义辩证法思想抽象地发展了人的能动性 由精神的辩证法推及自然界 认为自然界是一个整体 并且是不断运动变化发展的 自然界的发展是一个由低级向高级转变的历史过程 并遵循对立统一 量变质变和否定之否定的辩证法则 从而强调了辩证法的普遍性 三 辩证唯物主义自然观基本思想和特征1 辩证唯物主义自然观的基本思想自然界是物质的物质处于永恒的运动中 运动无论在量上还是在质上都是不灭的 时间和空间是物质固有的属性和存在方式实践是人类认识和改造自然界的主观见之于客观的 能动的活动 成为人类存在的本质和基本方式认识自然界要遵循客观性原则 自然界的本质在于它的物质性 什么是物质性 即客观实在性 所谓客观实在性只有两条规定 它不依赖于人而存在 同时又可以为人所察知 这两条规定 是为了与唯心主义及不可知论相区别 自然界是物质的 从基本粒子到天体 从具有生命活性的生物大分子到人 都是物质的不同形态 各种具体的物质形态有共同的本质 这就是物质 自然界就存在于各种不同的物质形态之中 物质形态多样性和物质统一性 物质不灭原理 物质形态可以互相转化 然而一种物质形态的消失 必然会伴随着另一种物质形态的产生 在这种转化中物质既不会创生又不会消灭 物质不灭原理用量的概念来表述 就是质量守恒定律 物质在时空中永恒的运动 物质处于永恒的运动之中 所谓运动 可以理解为差异性在时空中的展开 从简单的机械位移到复杂的生物活动 包括自然界的一切变化过程都在运动之中 运动是物质的存在形式 运动是绝对的 没有不运动的物质 运动的形式则是多种多样 千变万化 一般意义的运动指变化 即没有质变的变化 而包含质变的变化就是演化 物质运动的形式 微观运动 服从量子物理学的规律 宏观运动 服从经典力学和经典电磁理论的规律 宇观运动 服从广义相对论和星系动力学的规律 以上三种都是物理运动 化学运动 在分子 原子体系中的化合 分解等运动 生命运动 生物体中发生的同化和异化 遗传和变异等 运动形式的矛盾性吸引和排斥 运动的基本矛盾化合和分解 引入有序性 形成质变同化和异化 在质变基础上进入新的量变过程 运动不灭原理 运动不灭原理是笛卡尔提出来的 运动在各种形式之间转化 既不会生成也不会消失 19世纪中叶的能量守恒定津 为运动不灭原理提供了科学根据 2 辩证唯物主义自然观的基本特征第一 唯物论与辩证法的统一 辩证唯物主义自然观是一种唯物辩证的自然观 体现了唯物论和辩证法的有机结合 一方面辩证唯物主义自然观与宗教 神学 唯心主义相对立 把自然界的客观实在性和存在优先性看作人类研究自然界的认识前提 另一方面辩证唯物主义自然观又克服了机械自然观中的机械性 形而上学性和不彻底性 第二 自然史与人类史的统一 辩证唯物主义自然观认为 自然史和人类史是不可分割的两个方面 应该将两者统一起来 将自然界 人类和社会历史统一起来 看成是一个统一的自然历史过程 这就突破了以往把人同自然界绝对对立起来 把人类社会与自然界绝对对立起来的自然观念 三 天然自然与人工自然的统一 以往的自然观都是对纯粹的 天然的自然界的看法 辩证唯物主义自然观所揭示的自然界还包括了人参与其中的人化了的自然界 这种人化的自然界的思想 超越了以往狭义的自然观念 而且强调了人的参与 说明了人与自然关系中最能体现人的本质力量对象化的地方 这是人类对自然界认识的重大飞跃 第四 人与自然的对象性关系是能动性和受动性的统一 辩证唯物主义自然观认为 在任何时候 人的能动性的发挥都不是不受约束的 不是无限的 绝对的 外部自然界的优先地位并不因为人的活动而消失 人类只能顺应自然界的规律性 人在自然界里能获得多大的自由 并不单纯取决于人的能动性的发挥程度 同时也取决于对人的受动性的认识程度和控制能力 这就要求 一方面要充分发挥人的主观能动性 利用自然和改造自然 另一方面 又要认识到人的主观能动性的发挥必然要受到客观条件的制约 因此 在处理人与自然的关系时 必须把主观能动性和受动性统一起来 协调人与自然的关系 使人类社会与自然环境和谐发展 四 辩证唯物主义自然观创立的意义第一 辩证唯物主义自然观的创立 实现了自然观发展史上的革命性变革 第二 辩证唯物主义自然观的创立 是对马克思主义哲学乃至整个马克思主义理论体系的丰富与完善 是整个马克思主义学说中不可缺少的一个重要的有机组成部分 第三 辩证唯物主义自然观的创立 为科学技术研究提供了世界观 认识论 方法论与价值论的理论前提 为科学技术的发展提供了世界观 方法论和价值论的指导 第四 辩证唯物主义自然观的创立 突破了人类社会和自然界的界限 为自然科学 人文社会科学的融合奠定了理论依据 第四节辩证唯物主义自然观的发展 一 系统自然观二 生态自然观 第二章第四节辩证唯物主义自然观的发展 1 系统自然观 主要内容 一 系统自然观概述二 自然界的系统存在方式三 自然界的演化 一 系统自然观概述 一 系统自然观形成的自然科学基础 二 系统自然观的基本内容 一 系统自然观形成的自然科学基础系统自然观产生的自然科学基础主要是 相对论 量子力学 分子生物学和系统科学 其中 系统科学对于系统自然观的形成起到了重要作用 1 相对论 相对论是由爱因斯坦创立的 它包括狭义相对论 1905年 和广义相对论 1915年 狭义相对论把时间与空间统一起来 揭示了时空的性质 惯性质量的性质与运动速度之间的必然联系 通过广义相对论又把时空 物质与运动统一起来 指出没有物质就没有时空 没有时空就没有物质 时空就是物质的广延 相对论揭示了宇观层次上的物质运动和发展的规律 否定了牛顿的绝对时空论 建立了相对时空论 发展了辩证唯物主义自然观 爱因斯坦的相对论 爱因斯坦狭义相对论的一系列结论 1 同时性的相对性 两个独立事件在一个惯性参考系看是同时出现的 在另一个惯性参考系看是不同时的 在这个参考系看甲出现在乙前面 在另一看参考系看乙出现在甲前 2 时钟延缓 从两个不同的惯性参考系看 两个事件间的时间间隔不同 在一个惯性参考系中的时钟的时间间隔是T 从另一个惯性系去看这一时钟的时间间隔则为t 且t大于T 3 长度缩短 在相对于一个尺子为静止的参考系中 尺子的长度最长 在相对于尺子运动的参考系中 尺子的长度要延运动方向缩短 4 物体的质量随速度变化5 质能相关 物体的质量m与其能量E之间有E mC2的关系 2 量子力学 量子力学主要是由海森堡 建立了矩阵力学 和薛定谔 建立了波动力学 共同创立的 其中 普朗克 创立了量子论 和爱因斯坦 玻尔 泡利 德布罗意等也做出了重要贡献 量子力学揭示了微观客体的实在性 量子实在 改变了物理实在的经典图景 发展了辩证唯物主义关于物质实在的理论 量子力学在测量微观物体运动方面虽然在是否承认 主观介入 问题上出现争议 但它可能取消了主客体之间的区分 建立了主客体之间的新的联系 这对于促进人们重新认识主客体之间的关系起到重要作用 3 分子生物学 分子生物学是由沃森 克里克和威尔金斯以发现DNA双螺旋结构为基础共同创立的 它将对生物的研究深入到大分子层次 并在这一层次上揭示了生命及其运动的联系性 它表明 生命科学不仅能够改变自然界 而且还能够改变人自身 改变人的自然本性 验证了马克思关于 作用于他身外的自然并改变自然时 也就同时改变他自身的自然 的论断 丰富和发展了辩证唯物主义自然观 4 系统科学 系统科学是在20世纪40年代后期先后产生的以系统论 信息论 控制论及自组织理论为代表的新型的综合性学科群 它是在以下三个时期产生的 第一时期 20世纪40 60 主要学科是控制论 维纳1948 信息论 香侬1948 系统论 贝塔朗菲1945 第二时期 20世纪70 80 学科是耗散结构理论 普利高津1969 协同学 哈肯1977 突变论 雷内托姆1972 超循环论 艾根 等 自组织理论 第三时期 20世纪80以来 非线性科学和复杂性科学研究占主要地位系统科学是从整体上揭示事物的复杂性 并研究这种复杂性事物存在与运动发展规律的科学 目前 系统科学以网络作为自己的研究对象 研究生物网 包括食物链网 神经网 新陈代谢网 蛋白质网 基因网络等 社会网 社会合作网 友谊网 姻亲关系网 Email网等 信息网络 技术网络 包括电力网 电话线路网等 和交通运输网 包括航线网 铁路网 公路网 自然河流网等 等各种网络的复杂关系和发展规律 系统科学对系统自然观形成具有重要意义 1 它把具有复杂性特征的事物作为研究对象 不仅注意事物的复杂结构 而且还研究它们的相互关系及其演化 开启了人类认识的新的里程 2 它进一步明确和承认时空与物质的关联 并通过分形维数 划分事物占据时空的特性 以拓扑性质进行研究 表达了时空与物质的复杂关联 3 它强调事物的生成 演化 强调瞬态变化 强调路径依赖 强调对初值和环境的极端敏感性 表达了演化思想 4 在生命起源和生命演化的问题上 它认为自然界在一定条件下 事物会自发自主的从非生命演化出生命 从而既与 神创论 相区别 又与随机起源论区别开来 而且在非生命和生命界的自然演化上建立了联系 自相似结构 发现复杂的图形存在这样一种现象 截取一部分放大到原来的大小 看起来和眼来图形没有什么区别 换句话说 把任何一个充分小的局部放大适当的倍数 他的形状和整体一致 自相似结构的发现意味着在万千世界诸多纷繁复杂的事物中 竟然存在某种奇妙的规律 这种规律可以看做是一种新型的对称 这种对称不是普通的空间对称和时间平移不变性 而是小尺度和大尺度图形之间的对称 分形 分形的概念揭示了自然界一大类复杂形体的内在规律性 标度不变性 即自相似性 这些形体包括海岸线 云彩 山脉 地震带断裂的地形构造 树木的年轮等等 5 它强调条件和环境 认为事物与环境的互动作用 促进了事物的演化 6 它把自然界看作为系统 不仅体现了马克思主义的辩证法的系统观 而且丰富和具体化了辩证法关于系统演化和发展的思想观点 这主要表现在 它注重整体性 关联性 在强调普遍联系的同时 区分各种联系的强弱 大小 因而使得世界既处于普遍联系之中 又处于联系的演化的不同强弱之中 它注重演化性 过程性和发展性 在强调发展的同时 区分不同的演化方向和趋势 以组织性和复杂性测度进化和发展 天然的成为科学发展观的理论基础 二 系统自然观的基本内容1 自然界是一个系统 系统具有普遍性 万物皆系统 系统反映了自然界中事物的相互联系 相互制约和相互协同的整体性 从实在论来看 系统科学所反映的实在是系统实在或整体实在 这与量子力学所提示的实在是一致的 在一个系统中 整体与部分相统一 没有离开部分的整体 也没有离开整体的部分 2 自然界不仅存在着 而且是自主演化着 开放的非线性非平衡系统理论揭示了自然界演化是一个不可逆过程 存在着 时间之箭 耗散结构理论认为 自然界演化本身具有自身的时间尺度 这就是 内部时间 这标志着自然科学从关注存在转向关注演化 自然界不仅是存在着 而且演化着 自组织理论阐明 开放系统自主演化的根本原因在于 非平衡系统内部各组分之间的非线性作用 及其与环境的相互作用 正是它们之间的协调与相互作用 系统才可能向更有序的状态演化 系统的演化是协同与竞争的统一 系统的演化表现出大量的协同与竞争的特性 系统内部或子系统之间存在差异 就会存在竞争 竞争是系统演化最活跃的动力 协同是系统中另一个关键因素 协同是系统各子系统之间相互协调的 合作的或同步的联合作用 协同反映为系统的相关性和整体性 3 自然界是线性与非线性的统一 近代科学的产生和发展是从研究线性系统开始的 物理学家研究质点 理想气体等 数学家研究线性函数 线性方程等 线性模型是一大批现实自然系统的良好近似 线性科学取得了较大成功 但是 在这种线性自然观作用下 把相互作用视为单向的 把线性系统视为自然界的正常状态 把非线性系统视为例外情形 非线性系统仅是线性系统的外在干扰等 混沌理论等揭示 自然界是非线性的 而线性是非常少的 线性系统仅是在一定条件下的近似 自然界是线性与非线性的辩证统一 4 自然界是确定性与随机性的统一 近代经典物理学建立以来 决定论 确定论的观点被视为自然科学的正统 机械自然观是其典型代表 实质上 经典物理学的确定论是线性的确定论 系统科学特别是混沌理论表明 对于那些原来看来完全确定的非线性系统 即使不受外界影响 初始条件是确定的 系统自身也会内在地产生不可预测的随机性 二 自然界的系统存在方式 一 自然界的物质性 二 自然界的系统性 三 自然界的层次结构 一 自然界的物质性1 自然界的物质形态所谓物质 是指独立在人的意识之外 又可以为人的意识所反映的客观实在 自然界的物质形态可以划分为生命物质与非生命物质两大类 根据现代科学 非生命物质的最简单形态是基本粒子和构成宇宙介质的各种物质场 关于场 包括引力场 电磁场 介子场等 2 自然界物质形态的分类第一 固态 固态的特点是内部有较强的内聚力 有体积和形态 第二 液态 其内部有较强的内聚力 有一定的体积 没有固定形状 第三 气态 没有固定的体积 更无固定的形态 第四 等离子态 当气态物质温度升至几千度时 气体的原子外层电子脱离原子 于是中性的原子变成为带阳电的离子 这种电离气体叫做等离子体 宇宙中有99 9 以上的物质处于等离子态 第五 超密态 当物质在超高压 如几百万大气压 下 其分子与原子之间 原子核与电子之间的空隙全没有了 物质密度极大 每立方厘米上千吨 亿吨 这种物质形态叫做 超密态 或 超固态 第六 真空态 过去认为所谓真空就是 空无一物 现在科学发现 所谓真空不过是 种物质形态 它就是负能态的粒子海 它是为处于负能态粒子所填满了的 我们通常所观察的粒子 不过是从粒子海中逸出的少数粒子 以及粒子逸出后在真空中留下的空穴 相应的反粒子 第七 反物质态 所谓反物质 就是由反粒子构成的物质 第八 暗物质态 暗物质是人的肉眼所无法直接看到的 它既不发光 也不反射光 但天文学家通过观察暗物质重力使更遥远星系发出的光产生弯曲 从而推测暗物质存在于星系团中 不过他们确实不清楚暗物质的构成 只是认为它可能是某种粒子 二 自然界的系统性1 何谓 系统 美籍奥地利生物学家贝塔朗菲将 系统 定义为 处于一定的相互关系中并与环境发生关系的各组成部分的总体 钱学森则将 系统 表述为 由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体 科学地把握系统概念应当注意以下四个要点 其一 任何一个系统必须有两个或两个以上的要素构成 即承认系统内部应具有可分析的结构 单个的要素不成其为系统 其二 系统 在于 系 即系统内诸要素之间 系统要素与系统整体之间的相互联系 相互作用 形成了特定的结构 其三 系统 还在于 统 即要素彼此之间联系成为一个统一的有机整体 其四 系统作为一个整体对环境表现出特定的功能 2 自然系统的基本类型依据系统与环境之间是否存在物质 能量和信息的交换 将自然系统区分为 孤立系统 是与其环境隔绝的系统 亦即与其环境之间没有物质 能量 信息交换的系统 根据热力学第二定律 在孤立系统中 物质的微观状态可能性总是趋向最大的数 从而达到熵最大 封闭系统 是与外界环境没有物质交换但有能量交换的系统开放系统 是与外界环境自由地进行物质 能量和信息交换的系统 每一种生物本质上都是开放系统 按照系统所处的状态 可以把自然界的开放系统区分为三种类型 热力学平衡态是系统能量和物质流已经消除了温度的差别和浓度的差别 系统的元素处于随机的混乱无序状态 而系统本身是均匀的 在动力学上是惰性的 近平衡态是一种线性非平衡态 由具有统计性可预见行为的线性热力学来描述 其温度和浓度有微小的差别 其内部的元素不是随机的 只要使它保持在非平衡状态的那些约束条件一取消 这种系统就立即趋向平衡 在远离平衡态中 系统处于非线性的非平衡态 它可能放大某些涨落 自发形成新的有序结构 耗散结构 3 自然系统的基本属性任何系统都具有整体性 开放性 层次性和动态性等基本属性 1 整体性系统的整体性是指由若干要素组成的系统存在加和性与非加和性两种关系 所谓加和性关系 是指各个部分可以用简单相加的办法逐渐建立整体的特性 即我们通常所说的 1 1 2 所谓非加和性关系 指整体的特征是各独立部分所不具有的 部分无法以简单相加的方法建立整体的特征 我们通常称这种关系为 1 2 非加和性关系是系统的本质特征 2 开放性系统的开放性是指 系统具有与外部环境不断进行物质 能量 信息交换的性质和功能 系统只有开放 不断从环境吸取负熵 并使所吸取的负熵的绝对值大于系统自发产生的正熵的绝对值 系统才可能保持稳定 得以进化和发展 系统的开放还需要把握开放度问题 开放度为 零 系统封闭 就不可能发展 开放度为 1 系统与环境没有边界 融为一体 系统自身就没有了存在可言 系统的开放应该是一种充分的开放 是能够与环境进行充分的物质 能量 信息交换的开放 3 层次性所有系统均服从 层次越高 结合度越弱 的结合度递减规律 所谓结合度是指系统内部要素之间结合的牢固程度 通常可以用要素间的结合力或使该系统解体所需的结合能来衡量 因为存在结合度的递减趋势 高层系统的形成与瓦解通常不会影响低层系统的稳定存在 上层系统与下层系统之间以双向因果链的方式相互作用 下层系统就是上层系统的结构基础 而上层系统则是下层系统的环境 下层系统作为原因在高层系统中引起一定的结果 这是上向因果链 而上层系统作为原因在下层系统中引起一定的结果 便是下向因果链 4 动态性系统的动态性表现之一 是任何系统都普遍存在着涨落现象 所谓涨落 就是刻画系统整体状态的宏观瞬时值对平均值的起伏 引起系统涨落的原因很多 系统要素的偶然变异 耦合关系的偶然起伏以及环境因素的随机干扰等 系统的动态性的表现之二 是系统客观上存在着新旧结构更替的可能 当系统能够有效收敛平息涨落时 系统对原初状态的各种偏高就会自发地向原初状态这一 吸引中心 自发回归 系统就保持着相对稳定 但是如果一个系统缺少对随机涨落收敛平息的能力 微小的涨落被放大 当涨落达到或超过某一阈值时 系统就失去了自觉回归稳定状态的趋势 从而使系统从旧结构过渡到新结构 三 自然界的层次结构包括两个方面 一是系统在某一等级上又可以分为多侧面的层次 即同一级的复杂系统 可从横向上分为若干互相联系 互相制约又各自相互独立的平行层次 二是一个高度复杂的自然系统以纵向层次和横向层次为基础 还可以构成纵横交错的立体网络系统 形成交叉层次 1 自然界层次划分的依据 1 按物质客体的质量和空间尺度的相对大小来划分 20世纪40年代初 伦敦皇家学会会长布莱格在他的 现代科学发明谈 一书中 提出依物质系统尺度的大小按一个数量级一个层次 将自然界划分为四十一个层次 2 按不同自然系统具有的不同的结合能量形式与大小来划分这一划分的最初思想 源于美国物理学家韦斯科夫以 量子阶梯 的概念所表述的能量与层次相应的能量层次观 他论述了这样两个重要思想 一是每一特定的物质结构层次都有一个能量的阈值 在每一层次的能量阈值之内 物质就是不可分的 在微观层次内 分子 原子 原子核及核子各有其特殊的能量状态相适应 并且随着层次的深入能量阈值不断增大 二是物质的结构层次愈高 在 量子阶梯 上的梯级愈低 则物质的组织和分化程度愈高 3 依据物质之间相互作用的性质和描述这种作用的不同理论来划分 20世纪60年代初 日本物理学家坂田昌一就提出按物质系统所具有的不同规律划分物质层次的思想 将物质层次分为 基本粒子一原子核一原子一分子一物体一天体 星云 以及分子一胶体粒子一细胞一器官一个体 社会等层次 随后 中国学者进一步提出按物质之间相互作用的性质和描述这种作用的不同理论划分物质层次的思想 认为从基本粒子到分子的微观层次之间 以电磁力和核力相互作用 它们服从量子力学规律的支配 从布朗粒子到地上物体再到行星 恒星等的宏观层次之间 以电磁力和核力相互作用 它们服从经典物理学规律的支配 恒星以上的宇观层次之间的作用力主要是万有引力 它们服从广义相对论 星系动力学规律的支配 4 以普适常数作为区分自然系统的物质层次的标志 1958年 德国著名物理学家海森堡在 物理学与哲学 一书中首先提出关于自然界的三个普适常数对应于不同时空层次的思想 他指出 光速C在于区分宇观物质的高速运动与宏观物质的低速运动间的时空特性的变化 普朗克常数h提示了时空在宏观与微观范围的差异 20世纪80年代 中国学者马名驹在海森堡这一思想的启发下提出了用普朗克常数h 万有引力常数G 哈勃常数H分别作为微观 宏观和宇观层次的表征 2 自然界层次结构的基本特征 1 自然界的层次结构是纵向等级构成性与横向多元相干性的统一 2 自然界的层次结构是间断性和连续性的统一 层次结构都存在一定的物质 能量和时空的量的阈值 在确定的阈值内系统的变化是连续的 超过作为关节点的阈值 就由一个层次突变为另一新质的层次 三 自然演化观 一 自然界演化的图景 二 自然界演化的方向 三 自然界演化的自组织机制 一 自然界演化的图景自然界的演化主要是由宇宙的起源 地球的起源 生命的起源和人类的起源构成的 合称为 四大起源 1 宇宙的起源和演化按照现代宇宙学中最有影响的宇宙大爆炸论和暴胀宇宙论 宇宙起源于大约150亿年前的一次大爆炸 宇宙大爆炸之初 是一个高温 高密度的 奇点 从大爆炸开始至10 43秒 普朗克时间 之间有一个过渡的混沌状态 它包含有随机的量子涨落以及由初始状态的一种临界不稳定性造成的许多被称为 泡沫 的区域 随着宇宙的膨胀 温度的下降 宇宙进入到一个叫做 假真空 的状态 这种 假真空 不同于真的物理真空 它具有巨大的负压力 引起引力排斥效应 使宇宙从大约10 35秒后发生按指数急剧的膨胀即所谓 暴胀 以致宇宙在这一极短的时间 10 35 10 32秒 半径增加了约1050倍 在暴胀结束后 10 32 10 6秒 宇宙进入对称破缺阶段 由 假真空 态转变为 真真空 态 其多余的能量释放出来 在 真真空 中产生了诸如夸克 轻子之类的最基础的基本粒子 标志着宇宙的诞生 而随着宇宙温度和密度的逐步降低 宇宙又经历了以下几个演化阶段 1 基本粒子形成阶段 2 辐射阶段或核合成阶段 这个阶段从宇宙时为1秒开始持续到一万年 3 实物阶段 宇宙时一万年后 形成稳定的原子 大约在宇宙时70万年左右形成原子星系 当宇宙时为50亿年时 开始形成第一代恒星 恒星的演化 按目前广为接受的星云弥漫说 一般经历四个阶段 引力收缩阶段 主序星阶段 红巨星阶段 脉冲星阶段或爆发阶段和高密阶段 在恒星演化的特定阶段和特定条件下 在宇宙之一隅出现了太阳系以及作为太阳系一个成员的地球 2 地球的起源和演化首先是地球内部圈层的形成和演化 按照 冷 起源说 形成原始地球的那部分物质的温度开始时比较低 后来在各种因素作用下 重元素下沉形成地核 轻元素上浮形成地幔 其次是地球外部圈层的形成和演化 由于地幔物质增温 被禁锢在地幔物质中的一氧化碳 甲烷 氨等气体逸出地表 形成原始大气圈 早期的大气中含有大量的水汽 由于地表温度下降 水汽便凝结成雨降到地面 经过漫长的地质年代形成了海洋 集聚在大陆上的水形成江河 湖泊以及地下水 这些水息息相通 形成连续的水圈 这样 就形成地球的内三圈 地核 地幔 地壳 和外三圈 岩石圈 水圈 大气圈 生命形成发展后还有生物圈 再次是地壳运动 根据板块学说 整个地壳被划分为若干个大的板块 板块驮在地幔软流圈之上 随着软流圈的热对流发生移动 由板块的水平运动控制的垂直运动造就了丰富的地貌 3 生命的起源和进化原始生命的起源和发展需要经过化学进化和生物进化两个阶段 生命起源的化学进化阶段 一般认为在地球诞生之后大约十多亿年的时间 生命起源的化学进化过程大致经历了如下四个阶段 1 从无机小分子合成有机小分子 2 从有机小分子合成生物大分子 3 从生物大分子组成多分子体系 4 从多分子体系演变为原始生命 如果把演化比作赛场 将寒武纪生命大爆发的不同动物门类与现生动物门类进行对照 人们不难发现 在漫漫五亿多年的时空之旅中 曳鳃动物 星虫动物 箭虫动物 尾索动物和海豆芽等则恪守祖先的原本 忠诚地将祖先的特征 体态 行为和生活方式一代又一代遗传下来 而节肢动物一直在快跑 脊椎动物先是慢走 后来急起直追 沿着鱼类 两栖类 爬行类和哺乳类的方向演化 最后由哺乳类动物分化出了人类 展现了生命的波澜壮阔 多彩多姿 4 人类的起源和进化人类是从脊椎动物灵长目中的猿分化出来的 劳动是促成这一进化的重要条件 能制造工具的人类大约出现在距今300万年前 人类的起源和进化大体上分为以下几个阶段 1 能人 2 直立人 3 早期智人 4 晚期智人 1 人类的产生 能人 如今 人类已经能够在分子水平上通过基因工程来 修改 生命 甚至创造出新的生命形式 当代生命科学已发展到足以改造人类自身 改变人类的自然本性的程度 它已经可以在如下不同层次上对人的生命载体进行技术操作 一是对外形的 修改 或 补充 如五官整形 断肢再植等 二是对体内器官的治疗和移植 包括天然器官和人造器官的移植 三是在细胞水平上的操作 诸如体外受孕 试管婴儿 以及包括生殖细胞和体质细胞的克隆技术等 四是在分子水平上的操作 如目前正在试验的基因治疗以及通过对人体基因组的修改来改善人的生命质量 使人类发生物性的新进化 二 自然界演化的方向自然界物质系统演化有两个特定的方向 即进化方向与退化方向 进化 是指由无序到有序 由简单到复杂 从低级到高级不断上升的发展方向 退化 则是指由有序到无序 由复杂到简单 从高级到低级不断下降的退步方向 这两个方向的辩证统一 构成了自然界丰富多彩的演化图景 1 自然演化方向的矛盾19世纪中叶 克劳修斯由热力学第二定律导出的 宇宙热寂说 与达尔文的 生物进化论 所揭示的演化方向并不一致 热力学第二定律中的演化方向朝下 趋向于无序状态和随机性 相反 在生物进化论中的演化方向朝上 趋向于在一定结构和功能方面的组织性更高层次 这一矛盾长期困扰着人们 德国物理学家克劳修斯则将热力学第二定律推广到宇宙的演化 他认为整个宇宙一切机械的 物理的 化学的 生命的等运动形式都将转化为热运动形式 而热又总是自发地由高温部分流向低温部分 直到温度处处相等的热平衡状态 此时宇宙的熵趋于极大值 宇宙一旦达到这一状态 任何进一步热交换都不会发生了 于是宇宙就进入到一个热平衡的死一样寂静的永恒状态 这就是著名的宇宙 热寂说 对于宇宙 热寂论 恩格斯曾经作了这样的分析批判 第一 按照 热寂说 宇宙钟必须上紧发条 然后才能走动起来 一直达到平衡状态 而要使它从平衡状态再走动起来 那只有奇迹才行 上紧发条时耗费的能消失了 至少是在质上消失了 而且只有靠外来的推动才能恢复 因此外来的推动在一开始就必需的 这就是说 热寂论 必定导致神秘的 第一推动 出现 第二 恩格斯指出 宇宙的运动在质上与量上都具有无限转化的能力 放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径 重新集结和活动起来 并预言往后的自然科学将 指明这一途径 英国物理学家麦克斯韦 德国物理学家普朗克和玻恩则指出 热寂论 是对孤立系统的认识中导出的热力学第二定律不加限制地推广到全宇宙的结果 麦克斯韦和玻尔兹曼还意识到自然界中存在着与熵增加相拮抗的事实 并试图说明这种机制 1944年 德国物理学家薛定谔在 生命是什么 一书中指出 如果有一种机构 它是一个开放系统 能够不断地从外界获得并积累自由能 它就产生 负熵 生命有机体就是这种机构 薛定谔写道 要摆脱死亡 就是说要活着 惟一的办法就是从环境中不断地汲取负熵 并提出 有机体就是以负熵为生的 的著名论断 1969年 比利时科学家普利高津发现 在不违反热力学第二定律的前提下 自然系统如何自发的从无序演化为有序 他指出 一个处于远离热平衡态的开放系统 无论是力学的 物理的 化学的 还是生物的 通过与外界环境交换物质 能量和信息 能够从原来的混乱无序的状态 转变为一种在时间 空间或功能上有序的结构 至此 人们终于搞清楚了进化与退化两个方向之间的矛盾只是表面现象 自然界的演化 既有进化 也有退化 只有在两极的对立统一之中才能真正把握 2 进化与退化的对立统一进化和退化是自然界中广泛存在的两种趋势和过程 进化与退化之间具有统一性 这种统一性主要表现在以下几方面 1 进化与退化互相包含 以进化为主的过程往往内在地包含着退化 同样 以退化为主的过程也常常内在地包含着进化 生物进化具有不可逆性 灭绝的物种不可能重新出现 但是生物进化之中也有退化 一些结构和功能的进化 同时也就意味着另一些结构和功能的退化 返祖现象的出现 也是生物进化之中的退化 2 进化与退化同生共存 进化与退化常常是同时存在和同步发生的 它们往往是一个过程的两个方面 理由在于 一个系统有序程度的提高 需在以负熵流的引入为代价 这相当于系统把熵增转移到了环境之中 或者说系统的进化是以环境中某些方面的退化为代价的 3 进化与退化相互转化 进化过程在一定条件下会转入退化 而退化过程在一定条件下也可以转入进化 3 演化方向的一般特点 1 自发性 进化和退化都是事物的自我运动 自我否定 它们不是依据外界的指令而变化 而是在一定外部条件下依据自身内在的机制进行自组织或瓦解 2 稳定性重建 当原有事物出现失稳情况时 系统才会进入进化或退化过程 其结果是新的稳定状态的确立 3 连续性和间断性统一 进化和退化主要是在连续性中断中实现的 进化或退化的完成往往要经过突变 当然 间断性并不意味着没有任何中间阶段 但这些中间阶段的稳定性没有保证 三 自然界演化的自组织机制1 自组织自组织是指没有外界的特定干预 在开放的背景下 外部提供一定的条件 自然界物质系统自发地形成一定结构和功能的过程和现象 自组织一般包含着三类过程 由非组织到组织的过程演化 由组织程度低到组织程度高的过程演化 在相同组织层次上由简单到复杂的过程演化 2 自组织的条件和根据 1 开放系统普利高津指出 一个系统的熵变 dS 是由两方面的因素引起的 一个因素是系统与环境相互作用中交换的熵 dSe 称外熵流 另一个因素是系统内部自发产生的熵 dSi 称熵变 dS dSe dSi对于孤立系统 由于系统和环境之间没有物质和能量的交换 也就不可能产生熵的交换 dSe 0 所以 dS dSi 0 这就是克劳修斯提出的热力学第二定律 dS dSe dSi对于开放系统 由于系统和环境之间存在物质和能量的交换 这就会同时产生熵的交换 使得dSe 0 系统的总熵变就会出现以下四种情况 当dSe 0时 dS 0 系统加速走向无序化当dSe 0 且 dSe dSi 则dS 0 系统仍沿着熵增方向走向无序化 当dSe 0 且 dSe dSi 则dS 0 系统宏观结构不变 当dSe 0 且 dSe dSi 则dS 0 系统将沿着熵减方向走向有序化 因此 开放系统就是借助于外部