a講系統(tǒng)自然觀自然界的存在與演化PPT課件

1、課程作業(yè)：第1頁/共68頁第三講第三講 系統(tǒng)自然觀系統(tǒng)自然觀自然界的存在與演化自然界的存在與演化1 1、2 2、分析系統(tǒng)、要素、結(jié)構(gòu)、功能、環(huán)境等概念的含義及其相互關(guān)系。3 3、系統(tǒng)的層次性？系統(tǒng)層次之間的相互關(guān)系？4 4、如何用耗散結(jié)構(gòu)理論解釋系統(tǒng)新的有序狀態(tài)（或穩(wěn)定性）的形成？耗散結(jié)構(gòu)形成的條件？5 5、自然物質(zhì)系統(tǒng)演化的基本圖景？6、自然物質(zhì)系統(tǒng)的演化遵循那些基本規(guī)律？第2頁/共68頁引 言辯證唯物主義自然觀的豐富與發(fā)展系統(tǒng)自然觀產(chǎn)生的現(xiàn)代自然科學(xué)前提 第3頁/共68頁一、物理學(xué)新發(fā)現(xiàn)和物理學(xué)革命第4頁/共68頁（1）相對(duì)論第5頁/共68頁兩個(gè)基本原理第6頁/共68頁洛侖茲變換方程組1

2、-v2/C 2x= x - vty= yz= z1 -v2/C 2t=t - (v/c2)xyzxoyxzov第7頁/共68頁時(shí)空觀的變革鐘慢效應(yīng)質(zhì)增效應(yīng)質(zhì)能關(guān)系式1 -v2/C 2L =L 01 -v2/C 2T = T 01-v2/C 2m =m 0E = mc2第8頁/共68頁廣義相對(duì)論第9頁/共68頁（2）量子力學(xué)第10頁/共68頁微觀粒子的波粒二象性第11頁/共68頁第12頁/共68頁二、分子生物學(xué)第13頁/共68頁三、系統(tǒng)論第14頁/共68頁四、非線性自組織理論無序 有序第15頁/共68頁五、混沌理論有序 無序第16頁/共68頁第17頁/共68頁第18頁/共68頁系統(tǒng)自然觀系統(tǒng)自然

3、觀要回答的主要問題：要回答的主要問題： 第19頁/共68頁第一節(jié) 自然界的物質(zhì)性自然界的物質(zhì)性第20頁/共68頁1、自然界的物質(zhì)性第21頁/共68頁列寧的物質(zhì)定義第22頁/共68頁2、自然界物質(zhì)形態(tài)的多樣性與統(tǒng)一性第23頁/共68頁第24頁/共68頁第二節(jié) 自然界物質(zhì)的系統(tǒng)性自然界物質(zhì)的系統(tǒng)性第25頁/共68頁1、物質(zhì)系統(tǒng)第26頁/共68頁2、物質(zhì)系統(tǒng)的基本特征 （整體性、相互作用）加和性非加和性部分整體第27頁/共68頁（2）相互作用第28頁/共68頁v 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一。v 要素、結(jié)構(gòu)、功能與環(huán)境完備地規(guī)定一個(gè)系統(tǒng)所必須的。 注意： 1）只有那些有物質(zhì)、能量、信息交換且造成新屬性突現(xiàn)的

4、聯(lián)系，才能構(gòu)成系統(tǒng)。 2）系統(tǒng)概念的要義并不是一般地強(qiáng)調(diào)聯(lián)系，而是強(qiáng)調(diào)那種具有新質(zhì)突現(xiàn)的聯(lián)系。第29頁/共68頁3、自然物質(zhì)系統(tǒng)的類型v分類考察自然界的有效方法 （對(duì)系統(tǒng)可從不同角度進(jìn)行分類）第30頁/共68頁第三節(jié)第三節(jié) 自然物質(zhì)系統(tǒng)的層次性自然物質(zhì)系統(tǒng)的層次性第31頁/共68頁一、物質(zhì)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)第32頁/共68頁總星系星系團(tuán)星系恒星行星地面上的宏觀物體分子原子原子核（基本）粒子夸克非生命世界物質(zhì)系統(tǒng)的層次宇觀宏觀微觀第33頁/共68頁生物圈生態(tài)系統(tǒng)生物群落種群生物個(gè)體系統(tǒng)器官組織細(xì)胞生物大分子生命世界的基本物質(zhì)系統(tǒng)層次第34頁/共68頁二、物質(zhì)系統(tǒng)層次之間的辨證關(guān)系第35頁/共68頁物

5、質(zhì)各層次的質(zhì)量范圍和尺度范圍物質(zhì)各層次的質(zhì)量范圍和尺度范圍層層次次質(zhì)量范圍（質(zhì)量范圍（10n克）克）尺度范圍（尺度范圍（10k厘米）厘米）n k總總 星星 系系5528星星系系36 45 20 23恒恒星星32 35 6 14行行星星24 30 8 10地上物體地上物體- 15 24 -5 7分分子子- 22 - 15 - 8 - 6原原子子- 23 - 21 - 8 - 7原原 子子 核核- 23 - 21 - 13 - 12基本粒子基本粒子0 10 -23克克10 - 13 厘米厘米第36頁/共68頁物質(zhì)系統(tǒng)層次是間斷性與連續(xù)性的統(tǒng)一第37頁/共68頁2、物質(zhì)系統(tǒng)層次是 有限性和無限性的辨

6、證統(tǒng)一 物質(zhì)系統(tǒng)層次的有限性：對(duì)于每一個(gè)具體層次的物質(zhì)系統(tǒng)來說，其在質(zhì)量范圍、空間尺度、結(jié)構(gòu)和功能等方面都是有限的； 物質(zhì)系統(tǒng)層次的無限性：對(duì)于整個(gè)自然界來說，對(duì)自然界物質(zhì)系統(tǒng)的層次的認(rèn)識(shí)是不可窮盡的。任何一個(gè)具體的物質(zhì)系統(tǒng)層次，都只不過是無限的自然界物質(zhì)系統(tǒng)層次系列上的一個(gè)“關(guān)節(jié)點(diǎn)”。第38頁/共68頁3、層次結(jié)構(gòu)的因果鏈第39頁/共68頁第四節(jié)第四節(jié) 自然物質(zhì)系統(tǒng)的 穩(wěn)定性與可變性第40頁/共68頁一、物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性第41頁/共68頁穩(wěn)定性的衡量第42頁/共68頁非線性自組織理論第43頁/共68頁自組織第44頁/共68頁耗散結(jié)構(gòu)理論第45頁/共68頁物質(zhì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的產(chǎn)生和耗散結(jié)構(gòu)的存在密

7、切相關(guān) 耗散結(jié)構(gòu)理論使人們對(duì)物質(zhì)形態(tài)的穩(wěn)定性的認(rèn)識(shí)建立在比較科學(xué)的、定量的、且正在發(fā)展的基礎(chǔ)之上。第46頁/共68頁注意穩(wěn)定失穩(wěn)再穩(wěn)定第47頁/共68頁二、自然物質(zhì)系統(tǒng)的可變性第48頁/共68頁1、運(yùn)動(dòng)形式的多樣性第49頁/共68頁各種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式之間的關(guān)系第50頁/共68頁2、存在就是轉(zhuǎn)化 這里的“進(jìn)化不僅僅指生物物種的進(jìn)化，而且指在我們認(rèn)識(shí)到的宇宙范圍內(nèi)出現(xiàn)、存在、變化或消失了的所有事物的進(jìn)化?！钡?1頁/共68頁進(jìn)化序列呈現(xiàn)出兩方面規(guī)律第52頁/共68頁存在就是轉(zhuǎn)化 主要體現(xiàn)在物質(zhì)系統(tǒng)的衰亡、瓦解和重建過程中。第53頁/共68頁第五節(jié)第五節(jié) 自然界的演化圖景自然界的演化圖景 第54頁/共

8、68頁一、宇宙（總星系）的起源和演化（1）基本離子形成階段（2）元素起源階段（3）實(shí)物階段（4）宇宙未來階段取決于今天觀測(cè)到的宇宙密度開放型宇宙；振蕩型宇宙。第55頁/共68頁 時(shí)代時(shí)間（秒）溫 度（K）事件普朗克時(shí)代大統(tǒng)一時(shí)代 強(qiáng)子 時(shí)代輕子 時(shí)代核合成時(shí)代 復(fù)合 時(shí)代10-4310-36 10-610-2100102 1013 101510166101710321028 101310111010109 4103 3006028粒子產(chǎn)生，時(shí)空量子化宇宙膨脹，正反粒子數(shù)不對(duì)稱生成質(zhì)子-反質(zhì)對(duì)湮滅中微子退出熱平衡電子-正電子對(duì)湮滅，氦原子核生成中性氫生成，熱平衡消失，宇宙進(jìn)入物質(zhì)為主時(shí)期星系和恒

9、星形成人類進(jìn)入文明社會(huì) 宇宙熱歷史宇宙熱歷史第56頁/共68頁支持大爆炸宇宙論的觀測(cè)事實(shí)河外星系的譜線紅移(1929,哈勃）宇宙中普遍存在著30%的氦豐度絕對(duì)溫度3度的微波背景輻射第57頁/共68頁二、星系的起源和演化第58頁/共68頁三、恒星的起源和演化 星際彌漫物質(zhì) 星云 原恒星 引力收縮（紅外星） 主序星 紅巨星 白矮星 超新星爆發(fā) 黑矮星 星際物質(zhì) 中子星 黑洞第59頁/共68頁四、地球的演化天文時(shí)期地球內(nèi)部圈層的形成和演化地球外部圈層的形成和演化地質(zhì)時(shí)期垂直運(yùn)動(dòng)水平運(yùn)動(dòng)大陸漂移說海底擴(kuò)張說板塊構(gòu)造說第60頁/共68頁五、生命的起源和生物的進(jìn)化起源 ：簡(jiǎn)單小分子 有機(jī)小分子 生物大分子

10、 原始生命演化：細(xì)胞的形成 真核細(xì)胞的出現(xiàn) 多細(xì)胞體的形成 動(dòng)物、植物、細(xì)菌的分別進(jìn)化 動(dòng)物 植物 細(xì)菌光合作用第61頁/共68頁第六節(jié)自然界演化的基本特征與規(guī)律n不可逆性演化的方向性n對(duì)稱破缺演化機(jī)制n自組織 為演化提供結(jié)構(gòu)第62頁/共68頁一、不可逆性n可逆n不可逆 熱傳導(dǎo) 擴(kuò)散n自然界實(shí)際演化過程中的不可逆n熱力學(xué)第二定律所表達(dá)的不可逆第63頁/共68頁二、對(duì)稱破缺 對(duì)稱 對(duì)稱破缺 上面說的演化過程不可逆也就是指對(duì)時(shí)間而言是不可逆的。第64頁/共68頁 對(duì)稱的破缺與物質(zhì)系統(tǒng)的演化有著不可分割的聯(lián)系 首先，因?yàn)檠莼遣豢赡娴模匆粋€(gè)演化著的物質(zhì)系統(tǒng)沒有時(shí)間上的反演對(duì)稱性，所以演化過程是時(shí)間反演對(duì)稱性的破缺。時(shí)間反演對(duì)稱性的破缺是不可逆的根源。 其次，對(duì)稱與無序相應(yīng)，不對(duì)稱與有序相應(yīng)。最最無序的狀態(tài)是最對(duì)稱（對(duì)稱性最高）的狀態(tài)。一個(gè)物質(zhì)系統(tǒng)從無序向有序演化，也就是從對(duì)稱向不對(duì)稱的方向演化，這個(gè)過程就是對(duì)稱破缺的過程。第65頁/共68頁三、自然界演化的自組織 自組織及自組織實(shí)現(xiàn)的條件：一個(gè)物質(zhì)系統(tǒng)滿足一些基本條件以后，才能自發(fā)地從無序向有序發(fā)展，通過自組織