第二講 系統(tǒng)統(tǒng)自然觀.ppt

1、自然辯證法 第二講 系統(tǒng)自然觀,主講人： 王秦俊,第二講 系統(tǒng)自然觀,一、系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生 1、系統(tǒng)科學(xué)的產(chǎn)生與發(fā)展 2、系統(tǒng)自然觀的基本內(nèi)涵和思想 二、自然系統(tǒng)的存在方式 三、自然系統(tǒng)的演化方式 四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義,一、系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生,1、系統(tǒng)科學(xué)（復(fù)雜科學(xué)）的產(chǎn)生與發(fā)展,（1）系統(tǒng)科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展 16世紀(jì)文藝復(fù)興之后的近代歐洲科學(xué)革命，是建立在經(jīng)典力學(xué)和機械唯物主義自然觀基礎(chǔ)上的科學(xué)體系。其主要特征：還原論、可逆性、簡單性、線性有序性、因果決定論、絕對客觀性等等。認(rèn)為復(fù)雜性是現(xiàn)實的表面現(xiàn)象，追求結(jié)果的簡單性和統(tǒng)一性則構(gòu)成了它的本質(zhì)特征 。 系統(tǒng)科學(xué)

2、是以系統(tǒng)為研究對象的一類新型的科學(xué)群。是20世紀(jì)中葉以來發(fā)展最快的一大類綜合性科學(xué)。 它包括系統(tǒng)論、信息論、控制論、耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論以及運籌學(xué)、系統(tǒng)工程、信息傳播技術(shù)、控制管理技術(shù)等等許多學(xué)科在內(nèi)。,系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展主要包括以下三個階段： 第一階段：研究存在：20世紀(jì)4060年代，系統(tǒng)論、信息論、控制論可以看作系統(tǒng)科學(xué)的理論奠基。 1948年，加拿大籍奧地利人，貝塔朗菲創(chuàng)立“系統(tǒng)論”： 是研究系統(tǒng)的一般模式、結(jié)構(gòu)和規(guī)律的學(xué)問，它研究各種系統(tǒng)的共同特征，用數(shù)學(xué)方法定量地描述其功能，尋求并確立適用于一切系統(tǒng)的原理、原則和數(shù)學(xué)模型，是具有邏輯和數(shù)學(xué)性質(zhì)的一門科學(xué)。 1948年，美國，申農(nóng) “信息論”

3、: 是運用概率論與數(shù)理統(tǒng)計的方法研究信息、信息熵、通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、密碼學(xué)、數(shù)據(jù)壓縮等問題的應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)科。 1948年，美國，維納創(chuàng)立“控制論”: 是研究各類系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制規(guī)律的科學(xué)。它是自動控制、通訊技術(shù)、計算機科學(xué)、數(shù)理邏輯、神經(jīng)生理學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)、行為科學(xué)等多種科學(xué)技術(shù)相互滲透形成的一門橫斷性學(xué)科,第二階段：研究演化：6080年代，以耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)、超循環(huán)和突變論為代表的自組織理論先后興起。 自組織理論第一次將生命性、演化、歷史和選擇等概念引入科學(xué)，從而在更根本的意義上架設(shè)了生命與非生命之間、物理學(xué)與生物學(xué)之間、科學(xué)與人文之間的橋梁； 1969年，普里高津“耗散結(jié)構(gòu)理論”；它探索

4、遠(yuǎn)離平衡態(tài)系統(tǒng)的非線性相互作用的自組織特性。 1977年，德國，哈肯“協(xié)同學(xué)”；它研究系統(tǒng)從一種組態(tài)向另一種組態(tài)轉(zhuǎn)換過程中各組成部分協(xié)同行為的規(guī)律。 70年代開始，德國生物物理化學(xué)家曼弗雷德艾根提出超循環(huán)理論，解釋生命起源問題，即生命如何從物理和化學(xué)的層次突現(xiàn)出來的問題。超循環(huán)論認(rèn)為，在化學(xué)進化之后，存在一個生物大分子的自組織進化。在這個進化過程中，原始的蛋白質(zhì)和核酸之間的相互作用形成了某種超循環(huán)組織，這種超循環(huán)組織能夠穩(wěn)定地、協(xié)同整合地朝著自我優(yōu)化的方向進化。艾根認(rèn)為，這個超循環(huán)的自組織進化階段，是理解自然界由化學(xué)進化過渡到生物學(xué)進化的關(guān)鍵。 60年代末法國數(shù)學(xué)家R.托姆為了解釋胚胎學(xué)中的成

5、胚過程而提出突變論 :它研究跳躍式轉(zhuǎn)變、不連續(xù)過程和突發(fā)的質(zhì)變，它的基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性反映同種物體在形態(tài)上千差萬別中的相似性。突變論的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是奇點理論和分岔理論。,第三階段：8090年代，混沌、分形、孤立子理論及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展起來，形成了系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的第三個階段。 20世紀(jì)60年代，洛侖茲、 梅、 費根鮑姆“混沌理論”；是系統(tǒng)從有序突然變?yōu)闊o序狀態(tài)的一種演化理論，是對確定性系統(tǒng)中出現(xiàn)的內(nèi)在“隨機過程”形成的途徑、機制的研討 。 混沌理論認(rèn)為在混沌系統(tǒng)中，初始條件十分微小的變化，經(jīng)過不斷放大，對其未來狀態(tài)會造成極大的影響。 “蝴蝶效應(yīng)”：一只蝴蝶在巴西輕拍翅膀，會使更多蝴蝶跟著一起

6、輕拍翅膀。最后將有數(shù)千只的蝴蝶都跟著那只蝴蝶一同振翅，其所產(chǎn)生的巨風(fēng)可以導(dǎo)致一個月后在美國德州發(fā)生一場龍卷風(fēng)。 “釘子效應(yīng)”： 丟失一個釘子，壞了一只蹄鐵； 壞了一只蹄鐵，折了一匹戰(zhàn)馬； 折了一匹戰(zhàn)馬，傷了一位騎士； 傷了一位騎士，輸了一場戰(zhàn)斗； 輸了一場戰(zhàn)斗，亡了一個帝國。,(2)系統(tǒng)及其特點 系統(tǒng)是由若干相互聯(lián)系、相互作用的要素組成的具有特定結(jié)構(gòu)與功能的有機整體，系統(tǒng)的特點是： 第一,系統(tǒng)是由若干要素組成的； 第二,各要素之間、要素與系統(tǒng)整體之間的相互聯(lián)系、相互作用，形成了特定的結(jié)構(gòu)； 第三,要素彼此之間聯(lián)系成為一個統(tǒng)一的有機整體; 第四,系統(tǒng)作為一個整體對環(huán)境表現(xiàn)出特定的功能.,1、系統(tǒng)

7、科學(xué)（復(fù)雜科學(xué)）的產(chǎn)生與發(fā)展,2、系統(tǒng)自然觀的基本內(nèi)涵和思想,(1)自然界是以系統(tǒng)形式存在的； (2)自然系統(tǒng)不僅（靜態(tài)）存在著，而且（動態(tài)）演化著； (3)自然界演化具有自組織、自我運動、自我創(chuàng)造的特點； (4)自然系統(tǒng)不僅是確定的，而且有不可預(yù)測的隨機性； (5)自然系統(tǒng)不僅是簡單的、線性的，而且是復(fù)雜的、非線性的。,第二講 系統(tǒng)自然觀,一、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生 二、自然系統(tǒng)的存在方式 1、系統(tǒng)是自然界的普遍存在形式 2、自然系統(tǒng)的基本特點 3、自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能 三、自然系統(tǒng)的演化方式 四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義,二、自然系統(tǒng)的存在方式,1、系統(tǒng)是自然界的普遍存在形式,自

8、然界大系統(tǒng),總星系系統(tǒng),超星系團,星系團,銀河系,太陽系,地球,生態(tài)系統(tǒng),群體,個體,器官,自然界是無窮嵌套的系統(tǒng)，形成立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),太陽,水星,金星,地球,火星,木星,土星,天王星,海王星,冥王星,農(nóng)業(yè)系統(tǒng),生產(chǎn)子系統(tǒng),管理、服務(wù) 子系統(tǒng),科學(xué)、教育 子系統(tǒng),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng),產(chǎn)前子系統(tǒng),產(chǎn)后子系統(tǒng),產(chǎn)中子系統(tǒng),農(nóng)業(yè)產(chǎn)中系統(tǒng),種 植 業(yè),林木業(yè),低等生物業(yè),畜牧業(yè),水產(chǎn)業(yè),二、自然系統(tǒng)的存在方式,2、自然系統(tǒng)的基本特點,自然物質(zhì)系統(tǒng),能量要素,信息要素,物質(zhì)要素,（1）開放性：等結(jié)果性，不同的初始條件可能達到相同的最終狀態(tài)。 外部特征：交換； 內(nèi)部特征：新陳代謝 （2）動態(tài)性：運動、發(fā)展、變化；

9、進化與退化 （3）整體性：整體大于部分之和 （4）層次性：縱向?qū)哟?、平行并列層?二、自然系統(tǒng)的存在方式,3、自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,結(jié)構(gòu),功能,（1）自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：要素之間聯(lián)系和作用的組織形式、秩序。 主要作用：引力相互作用（天體）；電磁相互作用；（分子） 弱相互作用（原子內(nèi)部）；強相互作用（原子內(nèi)部） 主要結(jié)構(gòu)類型：同時態(tài)的相對穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)； 歷時態(tài)的運動演化的時間結(jié)構(gòu)。,（2）自然系統(tǒng)的功能：與外部環(huán)境相互作用中表現(xiàn)出來的性質(zhì)、能力和功效。體現(xiàn)了系統(tǒng)與外部物質(zhì)、能量、信息的輸入與輸出關(guān)系。,第二講 系統(tǒng)自然觀,一、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生 二、自然系統(tǒng)的存在方式 1、系統(tǒng)是自然

10、界的普遍存在形式 2、自然系統(tǒng)的基本特點 3、自然系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能 三、自然系統(tǒng)的演化方式 四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義,第二講 系統(tǒng)自然觀,一、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生 二、自然系統(tǒng)的存在方式 三、自然系統(tǒng)的演化方式 1、自然系統(tǒng)的演化與進化 2、自然演化的自組織機制 3、自然系統(tǒng)演化的基本方式：分叉、突現(xiàn)和內(nèi)在隨機性 四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義,三、自然系統(tǒng)的演化方式,1、自然系統(tǒng)的演化與進化,自然系統(tǒng)1,自然系統(tǒng)2,演化,進化：上升的、從無序到有序、從低序到高序的不可逆過程或復(fù)雜性和多樣性的增長 。 宇宙、地球、生命、人類,退化：下降的、從有序到無序、從高序到低序的過程,時間之

11、矢不可逆性 有序化 不對稱性（對稱性破缺）,宇宙演化生命進化社會發(fā)展的不可逆性時間之矢,三、自然系統(tǒng)的演化方式,2、自然演化的自組織機制 p32,自然系統(tǒng)1,自然系統(tǒng)2,演化,(1)必要條件:開放性 (2)外部原因:遠(yuǎn)離平衡態(tài)（環(huán)境影響） (3)內(nèi)在根據(jù):非線性相互作用（相干作用） (4)內(nèi)部機制:正負(fù)反饋 (5)直接誘因：內(nèi)部漲落在系統(tǒng)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的情況下,內(nèi)部因素微小的漲落會導(dǎo)致新系統(tǒng)的產(chǎn)生，即“生序原理”。,自組織是開放性的自然界物質(zhì)系統(tǒng)自發(fā)地或自主地有序化、組織化和系統(tǒng)化的過程。 其機制在五方面：p34-36,三、自然系統(tǒng)的演化方式,3、自然系統(tǒng)演化的基本方式：(1)分叉 自然系統(tǒng)進化中

12、的不斷分化，產(chǎn)生多種可能性和分支的演化形式,自然系統(tǒng)1,自然系統(tǒng)2（1）,演化,自然系統(tǒng)2（2）,穩(wěn)定,不穩(wěn)定,穩(wěn)定,分叉,進化樹的分叉,三、自然系統(tǒng)的演化方式,3、自然系統(tǒng)演化的基本方式：(2)突現(xiàn) 自然系統(tǒng)中新形態(tài)、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)作為整體的突然出現(xiàn)。,自然系統(tǒng)1,自然系統(tǒng)2,漸變演化,自然系統(tǒng)1,突變演化,突發(fā)性 間斷性 不可預(yù)測性 新情況 新物種,三、自然系統(tǒng)的演化方式,3、自然系統(tǒng)演化的基本方式：(3)內(nèi)在隨機性 p60 對于確定性的非線性系統(tǒng)，即使沒有外部的隨機作用，系統(tǒng)內(nèi)部也會產(chǎn)生內(nèi)在隨機性，如量子力學(xué)。,自然系統(tǒng)1,自然系統(tǒng)2,線性演化,自然系統(tǒng)1,非線性演化,相互作用的量之間沒有比

13、例 不確定性 偶然性,相互作用的量之間有比例 確定性 必然性,第二講 系統(tǒng)自然觀,一、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生 二、自然系統(tǒng)的存在方式 三、自然系統(tǒng)的演化方式 1、自然系統(tǒng)的演化與進化 2、自然演化的自組織機制 3、自然系統(tǒng)演化的基本方式：分叉、突現(xiàn)和內(nèi)在隨機性 四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義,第二講 系統(tǒng)自然觀,一、系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展和系統(tǒng)自然觀的產(chǎn)生 二、自然系統(tǒng)的存在方式 三、自然系統(tǒng)的演化方式 四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義 1、豐富和發(fā)展了辯證唯物主義自然觀 2、系統(tǒng)自然觀提供了系統(tǒng)思維方式,四、系統(tǒng)自然觀確立的重大意義,(1) 揭示了自然界的系統(tǒng)性、整體性和層次性，豐富和深化了辯證

14、唯物主義的物質(zhì)觀。 (2) 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，極大地豐富和深化了辯證唯物主義的運動觀。 (3) 揭示了時間的不可逆性， 豐富和深化了辯證唯物主義的時空觀。 (4) 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。,1、豐富和發(fā)展了辯證唯物主義自然觀。,(1) 系統(tǒng)思維方式，即把對象當(dāng)作一個系統(tǒng)的整體加以思考，根據(jù)系統(tǒng)的性質(zhì)、關(guān)系、結(jié)構(gòu)，把對象的各個組成要素有機地組織起來，構(gòu)成模型，研究系統(tǒng)的功能和行為，它是具有整體性、綜合性、定量化和精確化特征的思維方式。 (2)系統(tǒng)思維方式認(rèn)識研究對象的基本思路： 第一，把對象作為要素以一定的聯(lián)系組成的結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一整體(系統(tǒng))來考察，從整體、部分、環(huán)境的相互聯(lián)系、相互制約、相互依賴的關(guān)系中，揭示對象的整體性質(zhì)和運動規(guī)律。 第二，整體具有不同于各要素功能簡單相加的新功能。 第三，把所觀察的系統(tǒng)都看作動態(tài)的開放系統(tǒng)，任何系統(tǒng)都處于一定環(huán)境之中，它與外界環(huán)境有