第一章 系統(tǒng)自然觀.ppt

1、第一篇 系統(tǒng)自然觀和自然的演化,第一章 系統(tǒng)自然觀,第一節(jié) 自然觀的演變,古代樸素自然觀 16世紀、17世紀機械唯物主義自然觀 辯證唯物主義自然觀 系統(tǒng)自然觀 當代自然觀的新探索,一、自然和自然觀的內(nèi)在聯(lián)系,自然和人的關(guān)系是自然觀得以確立的前提，自然觀的演變實質(zhì)就是人與自然關(guān)系演變的過程。人與自然關(guān)系經(jīng)歷了“天人合一”、“人是萬物的尺度”、“人與自然的和諧相處”等。 西方人對自然的理解意味著問題的存在，而中國人對自然的傳統(tǒng)理解意味著問題的終結(jié)。,Aristotle對古希臘的“自然”一詞的理解,1、起源或誕生。 2、事物所由生長的東西，即它們的種子。 3、自然物體中運動或變化的源泉。 4、構(gòu)成事

2、物的基質(zhì)。 5、自然事物的本質(zhì)或形式。 6、一般的本質(zhì)或形式。 7、自身具有運動源泉的事物的本質(zhì)。,自然一詞的中國內(nèi)涵,自在當然，自然而然，順從自然。 人法地，地法天，天法道，道法自然。 老子第二十五章 吾聞之吾師，有機械者必有機事，有機事者必有機心。有機心于胸中，則純白不備；純白不備，則神生不定；神生不定者，道所不載也。吾非不知，羞而不為也。 莊子天地,二、自然觀的演變,（一）古代樸素自然觀 中國的古代自然觀 陰陽學說 一陰一陽之謂道，繼之者善也，成之者性也。 易系辭上 核心思想是：宇宙中存在著兩種基本因素，即陰和陽；這兩種因素之間的相互作用構(gòu)成了萬事萬物的結(jié)構(gòu)和相互關(guān)系。,五行學說,五行：

3、一曰水，二曰火，三曰木，四曰金，五曰土。水曰潤下，火曰炎上，木曰曲直，金曰從革，土爰稼穡。潤下作咸，炎上作苦，曲直作酸，從革作辛，稼穡作甘。 尚書洪范,談到人體的時候，一定要記這個圖，在人體上，心在上，腎在下，肝在左，肺在右，脾、胃在中間。這是中醫(yī)看待人體的一張簡明扼要圖。,老子論道,道生一，一生二，二生三，三生萬物。 有物混成先天地生。寂兮寥兮獨立不改，周行而不殆，可以為天下母。吾不知其名，強字之曰道。 道德經(jīng),2.早期古希臘自然哲學,Thales泰勒斯 Everything is water.萬物的本源是水。,Heraclitus 赫拉克利特論流變,Everything is in a s

4、tate of change. 一切皆流，無物常住。,德謨克利特的“原子”思想,德謨克利特認為，宇宙間萬事萬物都是由原子組成的，原子就是一種質(zhì)上相同、量上不同的不可再分的最小的物質(zhì)微粒，它構(gòu)成一切實物的組成要素。,3.古代樸素辯證法自然觀的基本特點,古代樸素辯證法自然觀，把自然界當作一個統(tǒng)一的有機體； 來自天才的直觀、理性的思考和大膽的猜測，雖然正確地把握了自然界的總畫面的一般性質(zhì)，卻不能具體地說明自然界的聯(lián)系,認識是模糊的。 返回,（二）16世紀、17世紀機械唯物主義自然觀,牛頓：新的摩西 “Nature and Natures laws lay hid in night: God said

5、, Let Newton be! And all was light.” 自然和自然的法則在黑夜中隱藏； 上帝說，讓牛頓去吧! 于是一切都已照亮。 亞歷山大蒲柏為牛頓寫的墓志銘 (牛頓故于1727年),2.鐘表與鐘表匠,世界是一部機器，由惰性物體組成，與思維存在物人無關(guān)，物體運動是由于外力的推動，遵循嚴格的機械決定的因果關(guān)系。機器的自然圖景和嚴格的機械決定論，是機械唯物主義自然觀的基本命題。,3.機械唯物主義自然觀的重大貢獻和局限性,貢獻機械唯物主義自然觀摒棄了古代樸素辯證法自然觀的直觀性、思辨性和猜測性，強調(diào)經(jīng)驗的和實證的方法，主張用分析、還原的方法去研究對象,局限性,以機械的觀點去看待自然

6、界和人的，否認了有機界與無機界、人類社會與自然界之間的性質(zhì)上的差別； 恩格斯指出：18世紀上半葉的自然科學在知識上，甚至在材料的整理上大大超過了希臘古代，但是在觀念地掌握這些材料上，在一般的自然觀上卻大大低于希臘古代。,形而上學性,還原分析方法，使人孤立地考察自然界的事物和過程，不是把自然界看作是運動的，而是看作靜止的；不是看作本質(zhì)上變化著的，而是看作永恒不變的；隨著自然科學的發(fā)展，尤其是理論自然科學的出現(xiàn)，這種形而上學的思維方法便顯得愈來愈不適用。 返回,（三） 辯證唯物主義自然觀,1.基本內(nèi)容 自然界是物質(zhì)的，物質(zhì)是萬物的本原和基礎(chǔ) 運動無論在量上還是在質(zhì)上都是不滅的 意識和思維是物質(zhì)高度

7、發(fā)展的產(chǎn)物，是人腦的屬性和機能 時間和空間是物質(zhì)的固有屬性和存在方式,2.基本特征,唯物論與辯證法的統(tǒng)一 自然史與人類史的統(tǒng)一 天然自然與人化自然的統(tǒng)一 人與自然的對象性關(guān)系是能動性和受動性的統(tǒng)一,3.重大意義,實現(xiàn)了自然觀發(fā)展史上的革命性變革 為馬克思主義的科學觀、科學方法論以及科學與社會的研究奠定了理論基礎(chǔ) 為科學與技術(shù)提供了世界觀、認識論、方法論與價值論的理論前提 為自然科學與人的科學的結(jié)合提供了理論依據(jù),二、 系統(tǒng)自然觀,（一）系統(tǒng)觀的由來及發(fā)展史 （二）系統(tǒng)的規(guī)定 （三）系統(tǒng)的特征 （四）系統(tǒng)自然觀的意義,（一）系統(tǒng)觀的由來及發(fā)展史,萌芽時期： 中國古代：陰陽五行、四象八卦 亞里士多

8、德：“整體大于它的各個部分之和?！?四因說：質(zhì)料因 形式因 動力因 目的因,科學發(fā)展時期,1924年，科勒（Khler）提出“物理形式”，但是討論的深度不夠。1927年，科勒提出系統(tǒng)論的假設(shè)，目的是詳細說明同有機系統(tǒng)比較的無機系統(tǒng)的最一般的特性。 1948年左右，科學界同時出現(xiàn)三項基本貢獻，打開了新的觀念的局面：維納（Norbert Wiener）的控制論（1948年），香農(nóng)（Shannon）和威弗爾（Weaver）的信息論（1949年），以及馮諾伊曼（von Neumann）和摩根斯坦（Morgenstern）的對策論（1947年）。,現(xiàn)代系統(tǒng)科學：,貝塔朗菲(19011972) ：“處于一

9、定的相互關(guān)系中并與環(huán)境發(fā)生關(guān)系的各組成部分（要素）的總體（集）”。 錢學森：“由相互 作用和相互依賴的若干組 成部分結(jié)合的具有特定功 能的有機整體”。,錢學森,（二）.系統(tǒng)存在方式,1、系統(tǒng)及其相關(guān)問題 什么是系統(tǒng)？ 系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互作用的若干要素組成的、具有整體功能的有機整體。 科學地把握系統(tǒng)概念，應(yīng)當注意以下四個要點： 系統(tǒng)是由若干要素組成的。 “系統(tǒng)”在于“系”。 “系統(tǒng)”還在于“統(tǒng)”。 系統(tǒng)作為一個整體對環(huán)境表現(xiàn)出特定的功能。,對系統(tǒng)的理解,對簡單事物的研究:系統(tǒng)觀念不必要 簡單事物各部分相互關(guān)系簡單 思考方式:重視個體而忽視關(guān)系和整體 對復雜而無組織事物的研究:系統(tǒng)觀念不可少

10、思考方式:重視整體而忽視個體 對復雜而有組織事物的研究:系統(tǒng)觀念充分展開 思考方式:重視整體、個體和相互作用,系統(tǒng)的規(guī)定-要素分析(構(gòu)成分析),要素: 構(gòu)成系統(tǒng)的組份或組元 在一定的分析水平上,要素特指組元(二級或者三級構(gòu)成),不追溯組份 例如:食物鏈中的消費者生產(chǎn)者，沒有追溯到細胞 要素屬性 要素帶著特定屬性進入系統(tǒng) 要素分析是描述性的，而不是解釋性的 避免無窮倒退的要素分析鏈條 要素分析的描述性特點，表明： 主要關(guān)注接受什么輸入，提供什么輸出，可建立什么關(guān)系,系統(tǒng)的規(guī)定-結(jié)構(gòu)分析,結(jié)構(gòu)：是指系統(tǒng)內(nèi)組成要素之間的內(nèi)在聯(lián)系形式和組織方式，或者說各要素的秩序、關(guān)聯(lián)和相互作用方式。任何系統(tǒng)，都有自

11、己的結(jié)構(gòu)。如甲烷分子CH4、太陽系等。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括： 數(shù)量結(jié)構(gòu)（數(shù)量關(guān)系） 空間結(jié)構(gòu)（空間關(guān)系）: 材料的晶體結(jié)構(gòu)、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、建筑物的力學結(jié)構(gòu)等 時間結(jié)構(gòu)（時間關(guān)系）: 地球自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)、潮汐、電諧振、生物鐘、心臟的脈動等 相互作用結(jié)構(gòu)（交互作用關(guān)系）,系統(tǒng)的規(guī)定-結(jié)構(gòu)分析（續(xù)）,結(jié)構(gòu)分析的核心： 闡明要素之間的相互作用，進而用這種相互作用解釋其數(shù)量結(jié)構(gòu)和時空結(jié)構(gòu)，達到對結(jié)構(gòu)的完整理解。 相互作用有物理內(nèi)容（物質(zhì)流、能量流、信息流） 結(jié)構(gòu)的本質(zhì)： 是要素之間物質(zhì)、能量、信息交換的方式； 意味著差異、非平衡和對稱破缺（有差異才有交換）,系統(tǒng)的規(guī)定-功能分析,所謂功能，指的是系統(tǒng)在內(nèi)外相互

12、作用的關(guān)系中表現(xiàn)出的特征和能力，它既是要素之間相互作用的結(jié)果，也是系統(tǒng)與環(huán)境相互作用的表征，是系統(tǒng)的整體效應(yīng)。 自然系統(tǒng)的功能是多樣的，但是必須通過與環(huán)境的相互作用才能夠表現(xiàn)出來。 是系統(tǒng)與環(huán)境相互作用中所表現(xiàn)出的整體性能。 是在一定環(huán)境條件下系統(tǒng)整體所具有的屬性 強調(diào)整體性，整體一旦分散，功能將不存在,結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系：相互作用，相互影響,首先，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定其功能，結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)。如有機物中的同分異構(gòu)體、石墨與金剛石等。再如具有遺傳功能的DNA。,其次，系統(tǒng)的功能對結(jié)構(gòu)又有一定的反作用，即功能也會影響結(jié)構(gòu)。 如生命系統(tǒng)中的用進廢退現(xiàn)象。,系統(tǒng)的規(guī)定-環(huán)境分析(條件分析),系統(tǒng)的種類 孤立

13、系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境之間無物質(zhì)、能量、信息交換。 封閉系統(tǒng)：系統(tǒng)只與環(huán)境交換能量而不交換物質(zhì)。 開放系統(tǒng)：系統(tǒng)與環(huán)境交換物質(zhì)、能量、信息。,系統(tǒng)中的新質(zhì)凸現(xiàn),新質(zhì)突現(xiàn)的外部條件由系統(tǒng)的環(huán)境提供，新質(zhì)突現(xiàn)的內(nèi)部根據(jù)則來自系統(tǒng)中的相干性關(guān)系。 相干性：每個要素的活動方式不僅與自己有關(guān)，更與其他要素相關(guān),相干性特點：,交叉影響：各要素之間存在物質(zhì)、能量、信息的再分配，表現(xiàn)出交叉效應(yīng) 單因多果，多因單果 例子：相機、膠卷；空調(diào)、風扇 長程相關(guān)：要素變化產(chǎn)生的結(jié)果長程傳遞（大范圍的限制） 例子：食物鏈：綠色植物食草動物-食肉動物-猛獸 反饋調(diào)節(jié)：一個要素所引起的其他要素的變化又會反過來影響自身，構(gòu)成“反應(yīng)環(huán)

14、”。,基于相干性的新質(zhì)突現(xiàn),新質(zhì)突現(xiàn)的內(nèi)部依據(jù)： 相干性交叉影響-要素之間相互約束限制 調(diào)整要素的活動方式，造成要素之間的某種秩序和規(guī)律性 相干性長程相關(guān)-要素之間協(xié)同一致 在長程相關(guān)相關(guān)中表現(xiàn)出大范圍的非線性協(xié)同一致，好象所有要素按照“統(tǒng)一指令”活動，成為一種有序的集體活動模式。 相干性反饋調(diào)節(jié)-約束和協(xié)同,系統(tǒng)的穩(wěn)定性,系統(tǒng)處于內(nèi)、外干擾中，若經(jīng)不起干擾，則表征其總體性能的新質(zhì)會消失 系統(tǒng)的穩(wěn)定性：系統(tǒng)狀態(tài)對漲落的不變性 漲落：瞬時值對平均值的偏離，是隨機出現(xiàn)的 定態(tài)：平均值刻劃的一種狀態(tài) 系統(tǒng)狀態(tài)由決定系統(tǒng)整體特征的相干性決定，系統(tǒng)中其他的自由度以漲落形式表現(xiàn)。 例子：食物鏈：捕食、被捕

15、食、分解、還原 流行病的影響：漲落,系統(tǒng)的穩(wěn)定性,定態(tài)對漲落的三種反應(yīng)： 不穩(wěn)定狀態(tài)：一旦漲落出現(xiàn)，狀態(tài)不再存在 漸近穩(wěn)定狀態(tài)：一旦漲落出現(xiàn)，平息漲落，恢復狀態(tài) 穩(wěn)定狀態(tài)：一旦漲落出現(xiàn)，漲落在一定范圍內(nèi)振蕩，定態(tài)保持。 例子：放射性元素（衰變率不變，性質(zhì)穩(wěn)定）,2、系統(tǒng)的基本特征,系統(tǒng)的基本特征表現(xiàn)在幾個方面，即開放性、動態(tài)性、整體性、多樣性和層次性。 開放性指的是自然系統(tǒng)具有物質(zhì)、能量、信息三要素。依據(jù)系統(tǒng)與外界環(huán)境之間是否存在物質(zhì)、能量和信息的交換，可以將其區(qū)分為孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)。,動態(tài)性,現(xiàn)實的自然系統(tǒng)都是開放系統(tǒng)，都有物流、能流、信息流不斷地運動，任何自然系統(tǒng)都有一個從孕育

16、、產(chǎn)生、發(fā)展、成熟到衰退、消亡的過程，自然系統(tǒng)的這種運動、發(fā)展、變化過程，就是它的動態(tài)性。,整體性,指系統(tǒng)與其要素之間雖然相互規(guī)定，即系統(tǒng)由要素構(gòu)成，要素的屬性會影響系統(tǒng)的屬性，但是一個系統(tǒng)決不是其要素的簡單相加，而是由要素之間的相干性耦合作用而形成的具有新質(zhì)的整體。系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上具有加和性，在功能上具有非加和性。系統(tǒng)可小可大，小可以是個分子，大可以是宇宙。,層次性,層次性從形式上看，是系統(tǒng)要素的一種空間關(guān)系。在系統(tǒng)的各要素之間，可以根據(jù)要素的性質(zhì)、狀態(tài)進行分組，各個組的宏觀性質(zhì)具有質(zhì)的區(qū)別。組與組的關(guān)系可以是平行并列的關(guān)系，也可以是相互包含的關(guān)系，這樣就出現(xiàn)了層次。,3、系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu),層次結(jié)

17、構(gòu)：指相互聯(lián)系的子系統(tǒng)組成系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上又是層級式的，直到達到某個子系統(tǒng)的最低層次 1、特點： 是由上而下逐級構(gòu)成的結(jié)構(gòu) 低層是高層的構(gòu)成部分，高層以低層的存在為基礎(chǔ) 是層層相干，層層有新質(zhì)突現(xiàn)的結(jié)構(gòu) 每個層級的各個子系統(tǒng)之間存在相干性關(guān)系，由此導致層級之間質(zhì)的差異 例：自然、社會的基本組織形式均為層級結(jié)構(gòu)，具有進化優(yōu)勢。,2、自然界的基本層級： 非生命世界,生命世界,層級結(jié)構(gòu)的結(jié)合度,結(jié)合度：結(jié)合的緊密程度，泛指相互作用的強度 結(jié)合能、引力勢能、信息量進行度量 例子：社會的粘結(jié)劑：“信息” 特點： 層級越高，結(jié)合度越小 結(jié)合度遞減使得層級結(jié)構(gòu)成為進化速度快、成功機率高的結(jié)構(gòu)形式-層

18、級結(jié)構(gòu)較為普遍 結(jié)合度遞減使得層級結(jié)構(gòu)得以存在，意味著上層系統(tǒng)穩(wěn)定存在的范圍較下層系統(tǒng)狹小-多層級的層級結(jié)構(gòu)較為罕見,層級間的因果鏈,上向因果鏈：底層子系統(tǒng)間的相干性造成了上層系統(tǒng)的新質(zhì)突現(xiàn)。 下因上果 遞進性解釋：低層規(guī)律、 低層過渡到高層的相干條件（是揭示上向因果鏈的關(guān)鍵）、環(huán)境陳述 下向因果鏈：上層系統(tǒng)一旦確定，就會制約、影響下層。 上因下果 拓展性解釋：上層規(guī)律、 上層過渡到下層的邊界條件、環(huán)境陳述 對群體中的個體行為進行預測,（三）.系統(tǒng)自然觀的意義,1 豐富和發(fā)展了辯證唯物主義自然觀 系統(tǒng)自然觀揭示了自然界的系統(tǒng)性、整體性和層次性，指出整個自然界是以系統(tǒng)方式存在著的有機整體 系統(tǒng)自然觀揭示了自然界物質(zhì)系統(tǒng)的開放性、動態(tài)性和自組織性，指出自然界的一切物質(zhì)客體都是不斷進行物質(zhì)、能量和信息交換的開放系統(tǒng),系統(tǒng)自然觀揭示了時間的不可逆性，提出了“內(nèi)部時間”的概念，指出“時間之矢”是與物理系統(tǒng)相互聯(lián)系的內(nèi)部屬性 系統(tǒng)自然觀揭示了自然界在循環(huán)發(fā)展中有序與無序、進化與退化的辯證統(tǒng)一，論證了辯證唯物主義自然觀關(guān)于運動、發(fā)展的大循環(huán)思想,2、提供了系統(tǒng)思維方式,把對象作為其構(gòu)成要素以一定的聯(lián)系組成的結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一整體(系統(tǒng))來考察，從