自然界的存在與演化(1).ppt

第二講、自然界的系統(tǒng)存在,第1節(jié). 自然界的系統(tǒng)性存在,第2節(jié). 自然界的演化,第3節(jié).人與自然界,(一)物質(zhì)形態(tài)的差異性與多樣性,自然界的物質(zhì)不僅具有客觀實 在性和統(tǒng)一性，而且其形態(tài)是千 姿百態(tài)、無限多樣的，同時，這 種物質(zhì)形態(tài)的差異性和多樣性也 是其統(tǒng)一性的前提條件。,第1節(jié)、自然的存在,1、根據(jù)能否自我新陳代謝和遺傳變異,據(jù)此可以把自然界中各種各 樣的物質(zhì)形態(tài)劃分為：非生命 世界和生命世界。,(1)非生命世界,1)宇觀世界中有：星云、行星、恒星、星系、星系團、超星系團、類星體、總星系等不同的物質(zhì)形態(tài)。 2)宏觀世界包括：有機物、無機化合物(100多萬種)、單質(zhì)等形式。 3)微觀領(lǐng)域中有：110多種元素；400多種基本粒子(含兩大類：輕子類，包括光子族和輕子族；重子類，包括介子族和重子族)。,（2）生命世界,從生物大分子、細胞、微生物到植物、動物、生物圈更是五彩繽紛、形態(tài)萬千。 目前，人們已發(fā)現(xiàn)其存在的動物(含昆蟲)就有150多萬種； 植物30多萬種； 微生物89萬種。,2、依據(jù)不同的物質(zhì)聚集狀態(tài),據(jù)此自然界的物質(zhì)形態(tài)可以劃分為： 固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)； 等離子態(tài)； 超密態(tài)； 真空場 反物質(zhì)(其根據(jù)是所有的基本粒子都有反粒子)。,(二)自然界的物質(zhì)統(tǒng)一性,自然界的物質(zhì)形態(tài)盡管多種多樣，各不相同。 但不同形態(tài)的物質(zhì)客體又具有統(tǒng)一性。,1、化學元素上的統(tǒng)一性,經(jīng)光譜分析發(fā)現(xiàn)宇宙萬物在化學元素上具有統(tǒng)一性： 其一，宇觀世界都是由在地球上均可找到的化學元素所組成； 其二，無機物與生命物質(zhì)在化學成分上也有著同一性； 最后，對微觀領(lǐng)域物質(zhì)形態(tài)統(tǒng)一性的論證已深入到基本粒子層次，而且在基本粒子之間也有著相互轉(zhuǎn)化。,2、物質(zhì)基本形態(tài)上的統(tǒng)一性,自然界的物質(zhì)形態(tài)可歸結(jié)為實物和場兩種基本形態(tài)，其間存在著統(tǒng)一性。 一方面，實物與場之間相互聯(lián)系，不可分割，有實物存在就有實物之間相互作用的場，任何場都是某種實物之間的相互作用。 另一方面，實物與場之間在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 如電子和正電子相遇時可“湮滅”而轉(zhuǎn)化為光子，即轉(zhuǎn)化為電磁場；反之，在核子場中光子的能量足夠大時，光子也可以轉(zhuǎn)化為正、負電子。,3、質(zhì)能守恒定律,質(zhì)量守恒定律和能量守恒與轉(zhuǎn)化定律也是自然界物質(zhì)形態(tài)統(tǒng)一性的一個有力證據(jù)。 核物理在研究核聚變反應(yīng)過程中，發(fā)現(xiàn)有“質(zhì)量虧損”的現(xiàn)象。 “質(zhì)量虧損”并不是質(zhì)量真的丟失了，而是指靜止質(zhì)量的減少，但與此同時運動質(zhì)量則相應(yīng)增加，或?qū)嵨餇顟B(tài)的物質(zhì)以能量的形式轉(zhuǎn)化成場狀態(tài)的物質(zhì)，虧損的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化成場的質(zhì)量，所以整個系統(tǒng)的總質(zhì)量仍然守恒。這種守恒通常表現(xiàn)為質(zhì)能守恒。,二、自然界物質(zhì)系統(tǒng)的整體性,整個自然界中的各種物質(zhì)客體，從微觀粒子到宇宙天體，從生物大分子到整個生物圈，無不以系統(tǒng)的方式存在著。 系統(tǒng)是由若干相互聯(lián)系、相互作用的諸要素所組成的具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機整體，是自然界的一種根本屬性和存在方式。,1、整體性,所謂整體性是指物質(zhì)系統(tǒng)所具有的不可還原的整體性質(zhì)，即作為物質(zhì)系統(tǒng)的整體，出現(xiàn)了它的組成部分所沒有的性質(zhì)或者失去了組成部分所具有的性質(zhì)。 物質(zhì)系統(tǒng)的“整體”與“堆”有著顯著的區(qū)別。 系統(tǒng)的整體性是系統(tǒng)中整體與部分之間非加和性關(guān)系的表征。,2、整體與部分的關(guān)系,整體與部分的關(guān)系包括：加和性與非加和性關(guān)系兩種。 所謂加和性關(guān)系，是指各部分可以用簡單相加的辦法逐漸建立整體的特性，即整體的特征能夠分解為各個要素的特征之和。 但由各部分之間的相干性造成的非加和性關(guān)系的存在，卻使系統(tǒng)出現(xiàn)其組成部分所沒有的新屬性，使系統(tǒng)與其構(gòu)成要素之間出現(xiàn)質(zhì)的差異。 相干性是指一種耦合關(guān)系。 耦合各方經(jīng)過物質(zhì)、能量、信息的交換而彼此約束、選擇、協(xié)同和放大。 約束和選擇意味著耦合各方原有自由度的減少乃至部分屬性的喪失； 協(xié)同和放大意味著耦合各方在一種新的模式下協(xié)調(diào)一致地活動，其原有的屬性可以被拓寬放大。 它們交錯重疊在一起，共同導致屬性不可分割的整體的形成。,非加和性關(guān)系成因例證,在一個原子中，原子核與電子之間的制約使電子受到時空狀態(tài)、隨機性、自由度等方面的約束；由于約束，排除了一部分可能的狀態(tài)，保留了另一部分可能的狀態(tài)，這便意味著選擇，最終使得核與核外電子協(xié)同構(gòu)成原子，使原子具有了金屬性、非金屬性等原子核與核外電子所不具有的新屬性。 如果整體由于部分的相干性出現(xiàn)新屬性，則整體(已成為系統(tǒng))在相關(guān)的屬性上，便表現(xiàn)出非加和性。 這種非加和性特征表明，物質(zhì)系統(tǒng)的整體特性既不能歸結(jié)為它的組成部分的特性，也不是其組成部分的簡單“堆積”。 它所反映的是某種具有新質(zhì)的聯(lián)系，是標志物質(zhì)系統(tǒng)具有整體性的一種必不可少的聯(lián)系方式。,三、自然界物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指物質(zhì)系統(tǒng)在一定環(huán)境條件下能夠保持某種狀態(tài)的特性，它體現(xiàn)了物質(zhì)系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用關(guān)系。 依據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系，物質(zhì)系統(tǒng)可以分為孤立、封閉和開放系統(tǒng)三類。 孤立系統(tǒng)與環(huán)境之間既無物質(zhì)交換，又無能量交換； 封閉系統(tǒng)與環(huán)境之間僅有能量交換，而無物質(zhì)交換； 開放系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。 在這三類系統(tǒng)中，開放系統(tǒng)具有更大的普遍性。,1、系統(tǒng)穩(wěn)定性的衡量標準,系統(tǒng)的穩(wěn)定性可通過漲落衡量。系統(tǒng)的狀態(tài)變量對平均值的一定偏離或起伏即漲落。只有經(jīng)受漲落后能恢復(fù)自身狀態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)，才有存在的可能。這種對漲落的不變性就是系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 然而，并非系統(tǒng)的每種狀態(tài)都是穩(wěn)定的。按照對漲落的不同反應(yīng)可以區(qū)分出三種狀態(tài)： 恒穩(wěn)態(tài)對漲落保持不變的狀態(tài)；亞穩(wěn)態(tài)在一定范圍內(nèi)對漲落保持不變的狀態(tài)；不穩(wěn)定態(tài)在漲落下即行消失的狀態(tài)。,2、系統(tǒng)的穩(wěn)定性與耗散結(jié)構(gòu),物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的產(chǎn)生和耗散結(jié)構(gòu)的存在是密切相關(guān)的。 一個遠離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)通過不斷與外界交換物質(zhì)與能量， 在外界條件的變化達到一定閾值時，可能從原來的無序混亂狀 態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N時空或結(jié)構(gòu)有序的新狀態(tài)，這種有序狀態(tài)需要不 斷地與外界交換物質(zhì)和能量才能維持，并保持一定的穩(wěn)定性。 這種在遠離平衡情況下形成的新的有序結(jié)構(gòu)，稱為“耗散結(jié) 構(gòu)”。 耗散結(jié)構(gòu)作為一種時空有序結(jié)構(gòu)，正是在一個自我保持 和自我修復(fù)的系統(tǒng)中維護各部分之間關(guān)系的一種特定構(gòu)型。因而 其存在就標志著系統(tǒng)處于“穩(wěn)定狀態(tài)”。 耗散結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生過程也 是一種自組織形成的過程，其形成機制在一定程度上反映了系統(tǒng) 穩(wěn)定性產(chǎn)生并得以保持的內(nèi)在原因。,3、系統(tǒng)穩(wěn)定性的相對性,物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是相對于一定范圍而言的。超出這個范圍， 原有的穩(wěn)定態(tài)就會失穩(wěn)，漲落將支配系統(tǒng)的行為。當這種漲落被 一定條件所鞏固時，就會出現(xiàn)新的穩(wěn)定態(tài)。即隨著外界控制參量 的變化，系統(tǒng)會經(jīng)歷穩(wěn)定失穩(wěn)再穩(wěn)定的演化歷程。普利高津提 出的結(jié)構(gòu)功能漲落圖(見下圖)，就是這種過程的形象表述。按 這個圖式，隨機漲落會導致系統(tǒng)內(nèi)部機制的改變(普利高津稱這 種機制為“功能”)。如果這種改變不是發(fā)生在臨界點附近，那么 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會平息漲落，系統(tǒng)依然是穩(wěn)定的。如果漲落被放大到 臨界點附近，結(jié)構(gòu)無法調(diào)整這些機制，穩(wěn)態(tài)將轉(zhuǎn)化為失穩(wěn)，宏觀 時空結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化。而在變化了的時空結(jié)構(gòu)中，又會有新的 漲落。,普利高津結(jié)構(gòu)功能漲落圖,（決定論的） 功能 結(jié)構(gòu) 漲落 （隨機的）,四、自然界物質(zhì)系統(tǒng)的層次性,一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)都是按層次結(jié)構(gòu)組織起來的，即每個物質(zhì)系統(tǒng)都是較高一級系統(tǒng)的一個要素，同時它作為較高一級系統(tǒng)的要素本身，通常又是較低一級的系統(tǒng)，這樣便形成了自然界物質(zhì)系統(tǒng)的層次性（如下圖）。,圖2-2非生命世界物質(zhì)層次 圖2-3生命世界物質(zhì)層次,總星系 星系團 生物圈 星系 生態(tài)系統(tǒng) 恒星 生物群落 行星(包括衛(wèi)星) 種 群 生物個體 地面上的宏觀物體 ,圖2-2非生命世界物質(zhì)層次 圖2-3生命世界物質(zhì)層次,地面上的宏觀物體 生物個體 分子 系統(tǒng) 原子 器官 原子核 組織 基本粒子 細胞 夸克 生物大分子,(一)層次結(jié)構(gòu)的基本特征,層次結(jié)構(gòu)指的是，若干要素經(jīng)相互作用構(gòu)成的系統(tǒng)，再通過新的相互作用而構(gòu)成新系統(tǒng)的逐級構(gòu)成的結(jié)構(gòu)關(guān)系。 在這種關(guān)系中，參與構(gòu)成的系統(tǒng)稱為低層系統(tǒng)，構(gòu)成后的新系統(tǒng)稱為高層系統(tǒng)。,1、構(gòu)成性：層次結(jié)構(gòu)特征之一,層次結(jié)構(gòu)的一個顯著特征是，低層系統(tǒng)對高層系統(tǒng)具有構(gòu)成關(guān)系：低層系統(tǒng)必須是高層系統(tǒng)的構(gòu)成部分，而高層系統(tǒng)也只能以低層系統(tǒng)為存在基礎(chǔ)。 層次結(jié)構(gòu)中的構(gòu)成性關(guān)系是物質(zhì)系統(tǒng)之間的縱向的或垂直的有序關(guān)系，即子系統(tǒng)與母系統(tǒng)、各個子系統(tǒng)之間的相互包含和相互作用，它反映出不同層次之間是相互依存的。,2、相干性：層次結(jié)構(gòu)特征之二,層次結(jié)構(gòu)中的相干性關(guān)系是物質(zhì)系統(tǒng)間的橫向關(guān)系。 只有通過相干性關(guān)系，它們才能結(jié)合起來構(gòu)成高一級系統(tǒng)，導致縱向?qū)哟伍g質(zhì)的差異。 隨著每一個新物質(zhì)層次的形成，總會有新質(zhì)的突現(xiàn)和新功能的問世。 相干性關(guān)系所造成的新層次往往在自身結(jié)構(gòu)上更簡單一些，從而為低層系統(tǒng)能夠并入高層次的活動模式創(chuàng)造條件。,(二)層次結(jié)構(gòu)的結(jié)合度,由層次結(jié)構(gòu)的基本特點決定了其結(jié)合度的差異性和遞減性等特征。 一般隨著層次由低向高推進，結(jié)合的緊密程度由大到小而遞減： 從將夸克結(jié)合為基本粒子的力量到將中子和質(zhì)子結(jié)合為原子核的核交換力；從將原子核與電子結(jié)合 的電磁力到將原子結(jié)合為分子的共價鍵或離子鍵；從將化學分子結(jié)合為生命大分子到將多細胞結(jié)合為生命整體；直至維持生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的力量，不但具有巨大的強弱差異，而且是依次遞減的。,(三)層次結(jié)構(gòu)的因果鏈,層次結(jié)構(gòu)中存在著雙向因果鏈：上向因果鏈和下向因果鏈。 其一，低層系統(tǒng)及其相干性關(guān)系作為原因，可以在高層系統(tǒng)中引起一定的結(jié)果，決定高層系統(tǒng)的特點和規(guī)律，此乃其上向因果鏈。 其二，高層系統(tǒng)對低層系統(tǒng)的支配、影響和限制，這是其下向因果鏈。這種雙向因果鏈的存在，不僅造成了層次之間的差別，也溝通了層次之間的聯(lián)系： 上向因果鏈的存在，提供了從低層次規(guī)律入手認識高層次現(xiàn)象的可能性；而下向因果鏈的存在，則保證了從高層次規(guī)律出發(fā)對加入高層系統(tǒng)的低層現(xiàn)象進行解釋和預(yù)言的可能性。,第2節(jié) 自然界的演化,自然界不僅存在著，而且生成著并消逝著。 生成與消逝的不斷更替，便構(gòu)成了自然界的演化鏈條。 要揭示自然界的奧秘，展示自然界的圖景，除了把自然界作為一種存在來把握，還必須把自然界當作一種過程來理解。,一、自然界的演化過程,根據(jù)目前已確認的科學事實和比較公認的科學假說，我們可對自然界的演化過程作出一個大致的描述。,(一)宇宙和天體的起源與演化,1、宇宙起源與大爆炸假說 關(guān)于宇宙起源的認識主要來自于伽莫夫“大爆炸假說”及其修正。 而形成后的宇宙的演化先后經(jīng)歷了基本粒子形成階段、輻射階段或核合成階段、實物階段。 2、恒星演化與彌漫說 恒星的演化，按目前廣為接受的彌漫說，一般要經(jīng)歷以下幾個階段： 引力收縮階段(包括快收縮階段和慢收縮階段)：主序星階段；紅巨星階段；脈動階段；爆發(fā)階段和高密階段等。 在恒星演化的特殊階段和特定條件下，在宇宙之一隅出現(xiàn)了太陽系以及作為太陽系一個成員的地球。,浩瀚的宇宙,一、宇 宙 的 演化 由 小 到 大,彗星 (Comet) 數(shù)十公里 小行星 (Asteroid) 數(shù)百公里 衛(wèi)星 (Satellite) 數(shù)千公里 行星 (Planet) 數(shù)萬公里 恆星 (Star) 數(shù)十萬公里 星雲(yún) (Nebula) 數(shù)光年 星團 (Cluster) 數(shù)光年 疏散 (Open), 球狀 (Globular),一、宇 宙 的 演化 由 小 到 大 (續(xù)),銀河 / 星系 (Galaxy) 數(shù)十萬光年 星系團 (Cluster of galaxies) 數(shù)百萬光年 超級星系團 (Supercluster of galaxies) 數(shù)億光年 宇宙 (Universe) 一百四十億光年 掌管所有子宇宙的母宇宙？,二、宇 宙 的 運 動 由 慢 到 快,地球的自轉(zhuǎn) 地球的公轉(zhuǎn) 太陽系繞銀河中心的公轉(zhuǎn) 銀河系在本地星系群中的運動 本地星系群在室女座星系團中的運動 淨運動：400 km/sec (0.001c),三、宇宙在膨脹 如何發(fā)現(xiàn)的？,我們相信宇宙起源於一百二十億年前的一次高溫大爆炸（“大霹靂”）： (Big Bang) 支持大爆炸學說的證據(jù)： (1) 星系奔離 (Vesto Slipher, Edwin Hubble) (2) 2.73 K 黑體輻射 (Penzias and Wilson) (3) 宇宙初始的元素豐度 (Abundances),探尋星云的本質(zhì),關(guān)于星云的兩種觀點： 1.星云是銀河系內(nèi)的星際物質(zhì)。 2.幸運是像銀河系一樣巨大的恒星集團，只是因為太遠而看起來像“云”。,Hubbl 與 Slipher 的工作,1924年， Hubbl利用威爾遜山的大望遠鏡觀察仙女座大星云，發(fā)現(xiàn)它實際上由許多恒星組成，并用光度方法測定了它的距離為70萬光年之外。此后的進一步觀測使人類的視野擴大到5億光年的范圍。 1912年開始， Slipher 致力于恒星的光譜研究，發(fā)現(xiàn)河外星云的譜線存在著向紅端移動的現(xiàn)象。根據(jù)多普勒效應(yīng)，它們遠離地球而去。 1929年， Hubbl 提出了哈勃定律：星系的紅移量與它們離地球的遠近成正比。這就向人們展示了一幅宇宙整體膨脹的圖景。,Vesto Slipher Edwin Hubbl 發(fā)現(xiàn)星系紅位移 確立紅移 距離的關(guān)係,Hubble 原始觀測記錄 近代較先進儀器觀測結(jié)果,表象 ：星系奔離 實際 ：星系間的時空增加,三、宇宙在膨脹如何發(fā)現(xiàn)的？(續(xù)),我們相信宇宙起源於一百二十億年前的一次高溫大爆炸（“大霹靂”） ： (Big Bang) 支持“大爆炸學說”的證據(jù)： 星系奔離(Vesto Slipher, Edwin Hubble) 2.73 K 黑體輻射 (Penzias and Wilson) 宇宙初始的元素豐度 (Abundances),Arno Penzias (left) and Robert Wilson (right),早期的宇宙背景輻射觀測,三、宇宙在膨脹如何發(fā)現(xiàn)的？(續(xù)),我們相信宇宙起源於一百二十億年前的一次高溫大爆炸：大霹靂 (Big Bang) 支持大霹靂學說的證據(jù)： (1) 星系奔離(Vesto Slipher, Edwin Hubble) (2) 2.73 K 黑體輻射 (Penzias and Wilson)（3）宇宙初始的元素豐度 (Abundances),四、宇宙的未來 誰來決定？,開放、臨界，還是 關(guān)閉 ？ (To Close or not to, is the question.) 由宇宙中物質(zhì)總量來決定 減速參數(shù) (Deceleration Parameter)： q0 = 0 (Open) +1 q0 = 1/2 (Critical) 0 q0 1/2 (Closed) - 1,(二)地球的演化,地球是在太陽系形成的過程中誕生的，迄今的歷史約46億年。在這期間，地球發(fā)生了一系列的變化。 1、地球內(nèi)部圈層的演化 2、地球外部圈層的演化 (1)大氣圈 (2)水圈 （3）巖石土壤圈,(三)生物圈:生命起源和生物進化,生命是蛋白質(zhì)和核酸多分子體系存在的一種方式，它是由非生命物質(zhì)在原始地球環(huán)境中經(jīng)過長期的演化而形成的。 1、原始生命的誕生 在原始地球條件下，當具有催化功能的原始蛋白質(zhì)和能起模板作用的原始核酸一旦產(chǎn)生并結(jié)合為多分子體系時，真正的原始生命就隨之誕生了。 2、生物進化與人類起源 原始生命出現(xiàn)以后，又經(jīng)歷了從非細胞到細胞、從原核細胞到真核細胞，再到單細胞生物進化成多細胞生物，進而分化成動物和植物。 在適宜的環(huán)境中，植物沿著菌藻植物苔蘚和蕨類植物裸子植物被子植物的方向進化；動物則沿著無脊椎動物脊椎動物的方向發(fā)展，直到人類的出現(xiàn)。,宇宙演化鏈(如下表),二、自然界的演化方向,自然界的任何物質(zhì)系統(tǒng)都要經(jīng)歷產(chǎn)生、成長、衰落、毀滅的歷史過程。 所有這些演化均可以歸為兩大類：進化與退化。 一般認為，進化對物質(zhì)世界更具有積極意義。 但是，人類最早精確認識并深入研究的演化現(xiàn)象卻是退化。,(一)退化及其根據(jù),所謂退化，是指物質(zhì)系統(tǒng)由有序向無序、由高序向低序的演化過程和趨勢。 退化的理論根據(jù)就是熱力學第二定律。 這一定律指出，在一個孤立系統(tǒng)中，任何物理過程或化學過程總是導致熵的增加，系統(tǒng)最終達到一個具有極大熵值的平衡態(tài)，而且這種熵增過程是一個不可逆的自發(fā)過程。 可見，退化過程就是熵增過程。,(二)進化的根據(jù)和條件,進化是指物質(zhì)系統(tǒng)由無序到有序、由低序到高序的演化過程和趨勢。 進化的根據(jù)則是生物進化論與自組織理論。 根據(jù)自組織理論，一個系統(tǒng)具備以下條件就會進入有序狀態(tài)。 (1)系統(tǒng)從無序走向有序，必須處于遠離平衡的狀態(tài)。 (2)產(chǎn)生有序結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，必須是一個開放系統(tǒng)。 (3)形成有序結(jié)構(gòu)的各要素之間存在著非線性的相互作用，這種相互作用使各要素之間產(chǎn)生相干效應(yīng)與協(xié)調(diào)動作，從而可以使系統(tǒng)從雜亂無章變?yōu)榫挥行颉?(4)系統(tǒng)中的正反饋可以促使系統(tǒng)的變化被放大和加劇，從而推動系統(tǒng)的質(zhì)變，加速系統(tǒng)自復(fù)制自組織的過程。 (5)漲落和突變是產(chǎn)生有序狀態(tài)的條件。,(三)進化與退化的關(guān)系,進化和退化是自然界中廣為存在的兩種趨勢和過程。 當代科學對進化的深入研究表明，進化與退化是不可分割、辯證統(tǒng)一的。 1、進化與退化相互包含 2、進化與退化互為條件 3、進化與退化依據(jù)一定條件以互相轉(zhuǎn)化,三、自然界演化的規(guī)律性,自然界的演化不是雜亂無章，而是遵循著一定的規(guī)律。這些規(guī)律主要是演化的不可逆性和周期性。,(一)自然界演化的不可逆性,自然界的演化是以物質(zhì)系統(tǒng)的要素、結(jié)構(gòu)、功能等方面的新舊交替為標志的，這種新舊交替有不可完全逆轉(zhuǎn)的性質(zhì)，且具有普遍性。 一個物質(zhì)系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過某一過程達到另一狀態(tài)，如果存在一個反過程，它能夠使該物質(zhì)系統(tǒng)和外界環(huán)境完全恢復(fù)，即物質(zhì)系統(tǒng)回到原來狀態(tài)，同時消除了原來過程對外界環(huán)境引起的影響，則原來的過程為可逆過程。 反之，用任何方法都不可能使物質(zhì)系統(tǒng)和外界環(huán)境完全復(fù)原，則原來的過程為不可逆過程。,(二)自然界演化的周期性,自然界演化發(fā)展中有序與無序的不斷轉(zhuǎn)化，進化與退化的不斷交替，便使其呈現(xiàn)出周期性規(guī)律。 周期性是事物隨時間的變化，表現(xiàn)出形態(tài)的相似、性質(zhì)的相同、結(jié)構(gòu)的重復(fù)、過程的重演等向其原來出發(fā)點的回歸現(xiàn)象。 自然界演化的不可逆性，決定了這種回歸不是簡單的重復(fù)，而是辯證的否定之否定過程。,1、周期性的表現(xiàn),物質(zhì)系統(tǒng)演化的周期性，在自然界中是普遍存在的。 恒星經(jīng)歷的“星云恒星星際彌漫物質(zhì)新一代恒星”的演化，海底地殼經(jīng)歷的“地殼地幔新的地殼”的演化，全球氣候經(jīng)歷的“溫暖期寒冷期溫暖期”的演化，都體現(xiàn)出這種周期性。 至于像天文學中太陽黑子爆發(fā)的周期，生物學中生物世代繁衍的周期等，則在自然界中隨處可見。,2、周期性的證據(jù),這些具體物質(zhì)系統(tǒng)演化周期的形成機制，已由相應(yīng)的各門自然科學加以闡明。 而系統(tǒng)科學尤其是自組織理論的發(fā)展，又為解釋一般周期的形成機制提供了新的富有啟發(fā)意義的思考途徑。 耗散結(jié)構(gòu)、協(xié)同學、超循環(huán)等非平衡自組織理論認為，一個遠離平衡的開放系統(tǒng)，通過與外界環(huán)境交換物質(zhì)和能量，從環(huán)境中獲得負熵流來抵消系統(tǒng)內(nèi)部的熵產(chǎn)生，就可能從一種混亂無序的狀態(tài)演化成為一種穩(wěn)定有序的結(jié)構(gòu)。 同樣，非平衡自組織理論也揭示了通向混沌的道路，說明了系統(tǒng)從有序向無序的轉(zhuǎn)化過程。,3、結(jié) 語,有關(guān)研究終將揭示彌散的物質(zhì)和能量重新聚集起來的途徑，從而從根本上揭示自然界的演化不但存在周期性，而且存在無限循環(huán)的可能。 正如恩格斯指出，當自然科學的發(fā)展水平難以解決這個問題的時候，必須借助哲學思維的幫助才能使自己的自然觀成為一個和諧的整體。 如果我們從質(zhì)的不滅性方面來理解物質(zhì)不滅原理和運動不滅原理，自然界的演化圖景就只能是周期性的無限循環(huán)發(fā)展。,第3節(jié) 人和自然界,人是自然界演化發(fā)展到特定階段的產(chǎn)物，是自然界的一個組成部分。 在人出現(xiàn)的同時，也就出現(xiàn)了人和自然的關(guān)系。 這種關(guān)系，既影響著由人所構(gòu)成的社會的發(fā)展，也影響著除人類社會之外的自然界的演化，成為自然界演化發(fā)展中的新因素。,一、人與自然的對象性關(guān)系,人不僅是自然界的人，是一種自然存在物，是自然界長期演化的產(chǎn)物； 而且是有意識、有意志、能動的自然存在物，而是按照自己的主觀愿望主動地、積極地適應(yīng)和改造周圍的自然界，使其順應(yīng)自己日益增長的需要。,（一）人的受動性及其表現(xiàn),人首先是自然界的人，是一種自然存在物，即自然界是人產(chǎn)生、存在、發(fā)展的自然基礎(chǔ)。人的受動性的表現(xiàn)： 第一，人是自然界的產(chǎn)物。 正是自然界在其發(fā)展過程中，經(jīng)由一般物質(zhì)有機物原始生命體高等動物 人，最終把人（通過勞動）“創(chuàng)造”出來。因此，沒有自然界的長期發(fā)展，就沒有人的產(chǎn)生。 第二，人的生存離不開自然界。即自然界為人類生存和發(fā)展提供充足的自然資源。 第三，人的社會關(guān)系形成和發(fā)展離不開人與自然的關(guān)系。即其為人類提供寬廣的活動空間。,（二）人的能動性及其表現(xiàn),人不僅是一種自然存在物，而且是有意識、有意志、能動的自然存在物。 第一，人在改造自然的同時，也改造自身的自然，促進自身自然的進化與發(fā)展。 第二，人作用于自然界，不斷改變自然界的面貌，推動自身需要的發(fā)展。,二、人工自然的擴大,與人工自然相對應(yīng)的還有自在或天然自然及人化自然。天然自然指未受到人類影響的那部分自然界，即人類認識和作用手段還未觸及的那部分自然界，“是一個絕對非人的存在物”(列寧選集Vol.2,1964:81)。其實質(zhì)只是一種抽象或思維上的把握，并無現(xiàn)實基礎(chǔ)，也不給人以知識或信息。而其一旦成為認識對象，便不再是純自在。 人化自然指人類觀測所及從而能夠感知其信息的那部分自然界，包括從總星系到基本粒子范圍內(nèi)(1028cm-10-16cm)所有人類已經(jīng)認識或已開始認識到的自然物、自然現(xiàn)象和過程。它是自然界人化的結(jié)果，是已被納入了人類(社會)活動范圍的自然界。它以天然自然為基礎(chǔ)，是人和自然構(gòu)成的通信系統(tǒng)。,1、人工自然的本質(zhì),人工自然是人類實踐活動所變革了的那部分自然界，它主要指：(1)受人類實踐活動直接影響的那部分自然界(主要指生態(tài)環(huán)境)；(2)人利用自然界的材料創(chuàng)造出自然界中本來沒有的人工自然物(如各種新材料、新工具、人工建筑、人工智能機、新生物物種等)。人工自然是人們按照自己的價值標準，通過實踐創(chuàng)造的對象化的世界，其實質(zhì)就是人的本質(zhì)力量的外化展現(xiàn)。 隨著人類生產(chǎn)水平的不斷提高和科學技術(shù)的不斷進步，人類改造自然的能力不斷增強，人工自然的范圍不斷地擴大。,2、人工自然與生態(tài)平衡,人工自然的每一步擴大，都意味著人的活動介入了自然界的一個新領(lǐng)域，也意味著這個領(lǐng)域中原有的穩(wěn)定狀態(tài)受到干擾甚至被改變。 可以說，隨著從農(nóng)業(yè)社會、工業(yè)社會向現(xiàn)代社會的過渡，自然界原有的平衡在越來越多的領(lǐng)域內(nèi)被改變了。 這里所謂的自然界的平衡不是熱力學意義上的平衡態(tài)，而是自然本身形成的遠離熱平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。,3、生態(tài)系統(tǒng),所謂生態(tài)系統(tǒng)，是指由生物群落及其地理環(huán)境相互作用所構(gòu)成的功能系統(tǒng)。 這種系統(tǒng)按作用又可分解成無機環(huán)境、生物的生產(chǎn)者、生物的消費者、生物的分解者四個基本要素，它們共同發(fā)揮作用并形成一個整體。生態(tài)系統(tǒng)是開放的非平衡態(tài)系統(tǒng)，它吸收太陽能并經(jīng)由光合作用而轉(zhuǎn)化為有機物，同時又通過蒸發(fā)、呼吸、微生物分解等多種渠道向外界輸出物質(zhì)和能量，其中的生物與生物之間、生物及其無機環(huán)境之間有著源源不斷的物質(zhì)、能量、信息流。生態(tài)系統(tǒng)中存在著復(fù)雜的反饋機制，這種機制可以使系統(tǒng)穩(wěn)定在一定的狀態(tài)下，這被稱為自然平衡。但是，如果系統(tǒng)中出現(xiàn)了某種漲落，當漲落被放大到失穩(wěn)的臨界點時，自然平衡的打破是不可避免的。在人工自然中，人的活動正是一種不可忽視的引起和放大漲落的力量，它所引起的自然平衡的改變有時遠遠超過自然原因引起的自然平衡的改變。,4、生態(tài)規(guī)律,所謂生態(tài)規(guī)律，簡單地說是指：(1)從環(huán)境(自然界)中索取的資源，不能超過其自我增殖能力；(2)排放到環(huán)境中的廢棄物，不能超過其自我凈化能力。其具體包括： “物物相關(guān)”律； “能流物復(fù)”律； “負載有額”律； “相生相克”律； “協(xié)調(diào)穩(wěn)定”律 ；“時空有宜”律。,三、人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展,迄今日益嚴重的“全球性問題”表明，人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展不僅是緊迫而必要的，而且在指導思想、協(xié)調(diào)方式和途徑等方面，人類必須作出深刻的反思和慎重的選擇。,(一)人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展的必要性,20世紀以來，隨著現(xiàn)代科學技術(shù)革命所帶來的人對自然的干涉能力的巨增，現(xiàn)代人類對自然平衡的干預(yù)已超過了自然界的再生能力和自我調(diào)節(jié)能力，使不同水平的自然平衡都已瀕臨自我修復(fù)的極限，而這種平衡的改變又明顯地帶來了不利于人類生存發(fā)展的后果，從而引出了所謂的“全球性問題”。,1、人口問題,它是引發(fā)其他一系列問題的基本問題。 人是生產(chǎn)者，又是消費者。 對于生物圈來說，種群結(jié)構(gòu)的惡化首先是人口的增長，由于地球上的資源和環(huán)境都是有一定限度的，人口的增長就必然受到限制。 地球上一系列環(huán)境問題，都是由于人口劇增對物質(zhì)、能量的需求擴大，而又尚未找到滿足需求的有效途徑所造成的。,2、環(huán)境問題,目前，人類賴以生存的空氣、水、土壤以及各種食物都已受到不同程度的污染。 環(huán)境污染主要是工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的一些有害物質(zhì)、生產(chǎn)排放的廢物(廢水、廢氣、廢渣)、農(nóng)藥和化肥的使用以及人們生活消費中產(chǎn)生的廢物造成的。 無節(jié)制的排放超出了區(qū)域性自然環(huán)境的自凈能力，從而釀成了一系列危及人類生存發(fā)展的災(zāi)害，其中突出的有煙霧事件、酸雨、溫室效應(yīng)、臭氧層空洞等問題。 這些事件不僅已經(jīng)和正在導致大量人員的致病和死亡，而且還引發(fā)了另外一些生態(tài)問題，如森林生產(chǎn)力降低，魚類大批量滅絕，沙漠化傾向加劇，全球性氣候失調(diào)等。,3、資源短缺,人類目前消耗的能源和其他物質(zhì)資源大多數(shù)是不可再生的。有些資源(如石油)雖然是可以再生的，但因其再生周期太長而對人類失去了意義。 土地、淡水、生物等可再生資源，也會由于開發(fā)利用不當而造成資