第二章 系统自然观
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自然辩证法 第二章 系统自然观
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下，系统 的要素按彼此的相干性、协同性或某种默契， 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。
3、物质形态多样性与丰度成反比观点
就是说，物质层次愈高，结构功能愈多 样化，而这一层次物质系统在宇宙中丰度愈 少。比如，原子这一层次系统的种类只有 107种，可分子这一层次系统的种类多达 700多万种，而有机体种类曾在地球上存在 的就有10亿种之多。
4、高层次物质系统与低层次物质 系统相互关系的观点
2、特定物质层次系统的尺度与结 合能成反比的观点
对于一个具有多层次结构的物质系统供 给能量，随着能量的增加物质系统的层次一层 层地消失，同时物质系统的尺度变小，即物质 系统变得越来越小。这就是说尺度愈小，结合 能就愈大，结合的键力愈强。
一定物质层次的存在适应于一定的能量 状态。物质系统的结合能越大，就越稳定。当 外加能量在数值上大于这个结合能时，系统就 解体，而显露其内部的组成部分，即更深一个 层次的物质单元。在继续加能的过程中，物质 系统就被一层层地剥开。相反地，在不断减能 的过程中，物质外壳则一层层地套上去，而且 后套上去的层次把先前的层次包含在内，作为 自己的结构成分和从属要素。这种物质系统分 解和复合中的能态突变，更深刻地反映了物质 结构的层次性。
18世纪中叶以来，随着近代自然科学的发展，关 于自然界历史演化的观点开始形成。自然界的历史性 被科学发现逐步揭示出来，成为自然界历史观产生的 科学前提。 最早把历史观引入对自然界研究的是康德。 1755年康德出版了《宇宙发展史概论》，提出了关 于太阳系起源的星云假说，这是天文学史上第一个比 较完整的天体演化学说。
第2章自然辩证法 系统自然观
1、演化和进化的概念
英语都是evolution，但实际上二者是有区别的。演 化是一种具有不可逆性的运动形态，而进化则是一种具 有特定方向的演化。所谓进化，是指事物的上升的、从 无序到有序，从低序到高序的不可逆过程或复杂性和多 样性的增长。演化比进化具有更宽泛的含义，演化除了 进化之意义以外，还包括了事物的下降的，从有序到无 序的过程。
从猿到人有决定性的几个环节，有生物性的，有社会 性的，其中劳动是关键。劳动需要专门的器官，使四 肢分化，并确立了直立行走姿态，劳动的集约化需要 交流，促使语言生产，大脑发展，逐渐学会思维，学 会制造工具。所以说，劳动创造了人。
3、自然界演化的方向性、周期性、 无限性
（1）方向性: 向上向下; 有序无序 进化和退化
⑴低层系统对高层系统有构成关系（纵 向关系），同一层次的系统之间存在着相干 性关系（横向关系）
⑵层次与系统的复杂性有对应关系 ⑶高层次和低层次间必然存在着双向因 果链 ⑷物质系统层次结构是一种稳定结构。
——层次结构的结合度
自然界的层次结构
非
卫星、小行星
生
凝聚态物质
命
分子体系
世
分子
界
原子
原子核
夸克有结构吗？
4.3 整体原理
整体大于各孤立部分的总和 整体原理要求人们在研究问题时，要牢固树立
全局、整体的观念，不仅要注意发挥系统中各 部分的功能，更重要的是注意发挥各部分相互 联系形成结构的功能
返回
5 “三论”产生的意义
从1945年美籍奥地利生物学家冯·贝塔朗菲发表 论文正式提出系统论，到1948年美国数学家、电 信工程师N.维纳提出控制论和美国应用数学家 C.E.申农提出信息论，标志着系统科学的诞生。
英语都是evolution，但实际上二者是有区别的。演 化是一种具有不可逆性的运动形态，而进化则是一种具 有特定方向的演化。所谓进化，是指事物的上升的、从 无序到有序，从低序到高序的不可逆过程或复杂性和多 样性的增长。演化比进化具有更宽泛的含义，演化除了 进化之意义以外，还包括了事物的下降的，从有序到无 序的过程。
从猿到人有决定性的几个环节，有生物性的，有社会 性的，其中劳动是关键。劳动需要专门的器官，使四 肢分化，并确立了直立行走姿态，劳动的集约化需要 交流，促使语言生产，大脑发展，逐渐学会思维，学 会制造工具。所以说，劳动创造了人。
3、自然界演化的方向性、周期性、 无限性
（1）方向性: 向上向下; 有序无序 进化和退化
⑴低层系统对高层系统有构成关系（纵 向关系），同一层次的系统之间存在着相干 性关系（横向关系）
⑵层次与系统的复杂性有对应关系 ⑶高层次和低层次间必然存在着双向因 果链 ⑷物质系统层次结构是一种稳定结构。
——层次结构的结合度
自然界的层次结构
非
卫星、小行星
生
凝聚态物质
命
分子体系
世
分子
界
原子
原子核
夸克有结构吗？
4.3 整体原理
整体大于各孤立部分的总和 整体原理要求人们在研究问题时，要牢固树立
全局、整体的观念，不仅要注意发挥系统中各 部分的功能，更重要的是注意发挥各部分相互 联系形成结构的功能
返回
5 “三论”产生的意义
从1945年美籍奥地利生物学家冯·贝塔朗菲发表 论文正式提出系统论，到1948年美国数学家、电 信工程师N.维纳提出控制论和美国应用数学家 C.E.申农提出信息论，标志着系统科学的诞生。
第二章 系统自然观
第二节 自然界的系统存在方式
一、系统概念
系统是由若干相互联系、相互作用的要素 所组成的具有一定结构和功能的有机整体， 系统是自然界的一种根本属性和存在方式。 “系统”一词最早见于古代原子论的创始者德谟 克利特的《世界大系统》一书，意指部分组 成整体。亚里士多德曾提出“整体大于它的 各部分之和”。
之中、确定性自己规定为不确定性。
2.系统自然观的基本内容
1）自然界不仅存在着，而且演化着 2）自然系统是确定性和随机性的统一
3）自然系统是简单性和复杂性的统一 4）自然系统是线性与非线性的统一
1）自然界不仅存在着，而且演化着
传统的自然科学都是“存在科学”（所描述的都是 可逆过程，表现为时间反演是对称的）。
• 20世纪40年代开始到90年代，出现了在分析特 征的科学之外的新科学群，这类科学，不是以往 科学那种可以局限于某种具体对象领域的科学， 其对象是抽象的系统及其内外的演化特性，这类 科学可以统称为“系统科学和复杂性科学”。 • 系统科学发展的三次高潮： 第一次：20世纪40年代的系统论、控制论和信 息论。 第二次：20世纪60-70年达的耗散结构论、协同 学、突变论和超循环论 第三次：20世纪90年代的混沌理论、分形理论 和复杂系统研究。
传统科学研究的对象是简单的：线性的、平 衡态的、规则的、有序的、确定的、可逆的。 但自然系统实际上是复杂的：非线性的、非 平衡态的、不规则的、无序的、不确定的、不 可逆的。复杂系统的各要素之间存在着非常复 杂的反馈、自催化、自组织作用。 复杂性也是普遍存在的。
4）自然系统是线性与非线性的统一
传统科学研究的都是线性系统； 但线性系统只是现实自然系统的近似，现实 自然系统是非线性的。非线性是普遍的，线性 才是特例。 自然界是线性与非线性的辩证统一。
自然辨证法 第2章 系统自然观
时间和空间的相对性 时空随物质运动形态的不同而不同
欧几里德
罗巴切夫斯基
黎
曼
欧几里德几何学、罗巴切夫斯基几何学和黎 曼几何学，它们分别反映了不同范围、不同层次 物质形态的空间特性。
时间和空间随着物质运动速度的变化而变化
相对论的贡献
改变了人们对时间和空间的认识。牛 顿理论的绝对时间空间被推翻了。 欧氏几何 非欧几何 爱因斯坦相对论公式 证明，物质、时间、空间、运动不可 分割的内在联系。
二）板块构造学说
60年代末，又有人在前人研究的基础上，提 出了板块构造学说，认为岩石圈的基本构造 单元是板块，全球地壳构造运动的基本原因 是这些板块的作用。 此学说提出后，得到了许多的科学验证。可 以说，大陆漂移学说以板块构造说的建立取 得了新的形式。 大陆漂移学说和板块构造学说描绘了大陆有 分有合、大洋有生有灭的一幅宏伟、发展的 图景，否定了大陆固定、海洋永存的传统观 念，开创了人类对地球史认识的新阶段。
（五）现代生命科学
一）现代遗传学与分子生物学 1，19世纪末孟德尔遗传定律的发现。 种植豌豆发现植物的遗传规律，20世 纪初才被重新发现。 2，20世纪初美国遗传学家摩尔根对果 蝇研究造成基因理论的发展。
分子生物学诞生
1953年，沃森和克里克发现了DNA双螺 旋结构，成为分子生物学诞生的标志。 分子生物学的建立是自物理学革命之 后20世纪自然科学的又一次革命。
根据科学家的分析，如果我们未来能 建成一座1000兆瓦的核聚变电站，每 年只需要从海水中提取304公斤的氘就 可以产生1000兆瓦的电量，照此计算， 地球上仅在海水中就含有的45万亿吨 氘，足够人类使用上百亿年，比太阳 的寿命还要长。
自然辩证法 第二章 系统自然观
系统整体性效应是系统的组成部 分之间相互作用、相互激发而产生的整 体性效应。
苏东坡诗云：“若言琴上有琴声，放在匣 中何不呜？若言声在指头止，何不于君指上听？” 系统整体性效应可表示为这样三种情形： ①整体大于部分之和 W＞∑Pi ②整体小于部分之和 W＜∑Pi ③整体等于部分之和 W＝∑Pi
十八世纪末，法国远征军在拿破仑（Napoleon Bonaparte）的率领下入侵处于马木留克军事封 建集团的统治之下埃及。7月，在尼罗河西大金 字塔群附近的开阔地上，法军和马木留克骑兵 展开了历史上著名的金字塔战役。马木留克骑 兵损失惨重，法军大获全胜。战后，拿破仑把 这两只军队进行对比，留下著名的论断：“两 个马木留克骑兵绝对能打赢三个法国骑兵，一 百个法国骑兵能抗衡一百个马木留克骑兵，三 百个法国骑兵大都能战胜三百个马木留克骑兵， 一千个法国骑兵总能打败一千五百个马木留克 骑兵。”由此可见，马木留克骑兵给一代名将 拿破仑留下的印象是非常深刻的。
注意的四个因素 ①系统要素构成的基元性 ②系统的结构性 ③系统的环境性 ④系统的行为和功能
二、系统理论相关观点
（一）物质系统的整体与部分的关系
一是加和性关系：整体与部分之间存在某种加和关系或 守恒关系。如果可以量度的话， 整体等于部分之和。 二是非加和关系：由于处于系统整体中的各组成部分之间 存在相互作用，一方面使处于系统联系中的组成部分的性 质不同于自然状态不的性质，使组成的部分原有的某些性 质被屏蔽起来；另一方面使得系统整体产生出它的组分和 组分总和所没有的、甚至对了组成部分来说是毫无意义的 新性质。总之，由部分构成系统整体时，有新质突现，整 体不等于部分之和。
• 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。
自然辩证法第二章系统自然观
自然辩证法第二章系统自然观
目 录
• 系统自然观概述 • 系统的基本属性 • 系统自然观的方法论意义 • 系统自然观的应用领域 • 系统自然观的未来发展
01 系统自然观概述
系统概念与特征
01
系统是由相互联系、相互作用的若干要素所组成的 具有特定结构和功能的有机整体。
02
系统具有整体性、层次性、关联性和动态性等特征。
总结词
强调层次性
详细描述
层次性方法论是指将自然划分为不同的层次 ，从宏观到微观，从低级到高级进行研究。 这种方法论有助于揭示不同层次之间的联系 和差异，理解不同层次在自然系统中的作用 和地位。层次性方法论有助于深入理解自然 现象的多样性和复杂性，促进对自然系统的
多维度认识。
动态性方法论
总结词
强调动态性
是系统适应外部环境变化的重要手段。
自组织性
总结词
自组织性是指系统在没有外部干预的情 况下，能够通过内部要素的相互作用和 演化，自发地形成有序的结构和功能。
VS
详细描述
自组织性是系统的一个非常有趣的特性， 它表明系统具有自我完善、自我发展的能 力。这种能力使得系统能够在没有外部干 预的情况下，通过内部要素的相互作用和 演化，形成更加有序、更加复杂的结构和 功能。自组织性是系统应对外部环境变化 、保持稳定和发展的重要机制之一。
在可持续发展的背景下，系统自然观可以帮助我们更好地理 解和应对气候变化、生态保护、资源利用等全球性OR WATCHING
感谢您的观看
04 系统自然观的应用领域
生态系统的保护与修复
生态系统保护
系统自然观强调生态系统的整体性和 相互依赖性，因此需要采取措施保护 生态系统免受破坏和污染。这包括保 护生物多样性、维护生态平衡和恢复 受损生态系统等。
目 录
• 系统自然观概述 • 系统的基本属性 • 系统自然观的方法论意义 • 系统自然观的应用领域 • 系统自然观的未来发展
01 系统自然观概述
系统概念与特征
01
系统是由相互联系、相互作用的若干要素所组成的 具有特定结构和功能的有机整体。
02
系统具有整体性、层次性、关联性和动态性等特征。
总结词
强调层次性
详细描述
层次性方法论是指将自然划分为不同的层次 ，从宏观到微观，从低级到高级进行研究。 这种方法论有助于揭示不同层次之间的联系 和差异，理解不同层次在自然系统中的作用 和地位。层次性方法论有助于深入理解自然 现象的多样性和复杂性，促进对自然系统的
多维度认识。
动态性方法论
总结词
强调动态性
是系统适应外部环境变化的重要手段。
自组织性
总结词
自组织性是指系统在没有外部干预的情 况下，能够通过内部要素的相互作用和 演化，自发地形成有序的结构和功能。
VS
详细描述
自组织性是系统的一个非常有趣的特性， 它表明系统具有自我完善、自我发展的能 力。这种能力使得系统能够在没有外部干 预的情况下，通过内部要素的相互作用和 演化，形成更加有序、更加复杂的结构和 功能。自组织性是系统应对外部环境变化 、保持稳定和发展的重要机制之一。
在可持续发展的背景下，系统自然观可以帮助我们更好地理 解和应对气候变化、生态保护、资源利用等全球性OR WATCHING
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04 系统自然观的应用领域
生态系统的保护与修复
生态系统保护
系统自然观强调生态系统的整体性和 相互依赖性，因此需要采取措施保护 生态系统免受破坏和污染。这包括保 护生物多样性、维护生态平衡和恢复 受损生态系统等。
第二章辩证唯物主义自然观的发展系统自然观
思考题
1.
2. 3.
4.
什么是系统？为什么说系统是自然界的物 质的普遍存在形式? 说明自然界物质系统的基本特点? 说明自然系统演化的自组织机制、基本条 件？ 试述系统自然观的基本内容和意义？
３、系统科学 系统科学是把对象作为组织性、复杂性 系统从整体上进行研究，以揭示其运动 规律和实际处理这类系统的科学。 40年代，一般系统论、控制论、信息论。 70年代前后，耗散结构论、协同论、突 变论、超循环论、自组织理论、分形理 论和混沌理论是系统科学的新进展。
二、系统自然观的基本内容
第二节 自然界的系统存在方式
一、系统：自然界物质存在的普遍方式 1、系统是由若干相互联系、相互作用的要素 组成的具有特定结构和功能的有机整体。 系统由若干要素组成的； 系统的要素间存在特定的关系，形成一定的 结构； 系统是一个有特定功能的整体； 系统存在于一定环境之中。 2、系统是自然界物质存在的普遍形式 所有物质都自成系统，这些系统又互成系统， 整个自然界是一个巨系统。
物质系统可以分为三类：
1）孤立系统： 系统与环境之间既无物质交换，又无能量交换； 2）封闭系统： 封闭系统与环境之间仅有能量交换，而无物质交 换； 3）开放系统： 开放系统与环境之间既有物质交换，又有能量交 换。
开放系统具有更大的普遍性。
第三节 自然界的演化
一、自然界演化的不可逆性和自然的进化 １、演化和进化 演化：进化、退化 进化：从无序到有序、从低序到高序。 退化：从有序到无序、从高序到低序。
３、自然界的进化：有序化和对称性破缺 （１）序、有序、无序 （２）对称和破缺 天文学家谈大爆炸宇宙学 2'
二、自然系统演化的的基本方式
（1）分叉：稳定性和不稳定性 （2）突现：突发性、间断性和不可逆性 （3）内在随几性：确定性和随机性
第二章辩证唯物主义自然观的发展：系统自然观
结构：系统中各要素之间相互联系和组织方 结构： 系统中各要素之间相互联系和组织方 式（相互作用方式）的总和。 相互作用方式）的总和。 要素间的互为因果、 要素间的互为因果、互相推 动又相互制约的关系。 动又相互制约的关系。 结构与要素紧密相关， 结构与要素紧密相关 ， 任何一个自然系统都 是要素和结构的统一体， 是要素和结构的统一体 ， 要素是结构的基础和 物质承担者，要素的相互联系形成结构。 物质承担者，要素的相互联系形成结构。
4 ） 功能在系统与外部环境的相互作用 中表现出来， 中表现出来，系统总存在是一定环境中
环境： 环境 ： 与系统的组成元素发生相互作用而不 属于该系统的事物。 属于该系统的事物。 环境对系统的作用：环境是自然系统赖以生 存的条件；环境对系统（ 存在、 演化、功能等 ） 存的条件；环境对系统 （ 存在、 演化 、功能等） 进行选择和控制。 进行选择和控制。
第三章 生态自然观
生态自然观是系统自然观在人类生态 领域的具体体现，是辩证唯物主义自 然观的现代形式之一。
第一节 马克思、恩格斯的生态思想 马克思、
一、马、恩生态思想的基本观点 二、基本特征
1.基本观点 1.基本观点
1）自然界是人类存在与发展的前提和基础 2）环境创造人，人也创造环境 3）自然生产力是社会生产力的基础 4）人要与自然和谐一致 5 ） 改革不合理的社会制度是实现人与自然 协调发展的重要途径
系统由一定的要素构成， 系统由一定的要素构成 ， 要 素则是由更小的其它要素构成子系统， 素则是由更小的其它要素构成子系统 ， 系统自 身又是更大系统的组成要素。 身又是更大系统的组成要素。 拉兹洛：“自然界的组织结构就像一座复杂的、 拉兹洛：“自然界的组织结构就像一座复杂的、 多层的金字塔，——在它的底部是许多相对简单 多层的金字塔，——在它的底部是许多相对简单 的系统，在它的顶部是几个（极顶是一个） 的系统，在它的顶部是几个（极顶是一个）复杂 的系统。 的系统。所有自然的系统占据了这些界限之间的 位置；它们同上面和下面的层次连接在一起。 位置；它们同上面和下面的层次连接在一起。就 它们的组成部分来说，它们是整体， 它们的组成部分来说，它们是整体，但就更高层 次的整体来说，它们又是部分。 次的整体来说，它们又是部分。”
4 ） 功能在系统与外部环境的相互作用 中表现出来， 中表现出来，系统总存在是一定环境中
环境： 环境 ： 与系统的组成元素发生相互作用而不 属于该系统的事物。 属于该系统的事物。 环境对系统的作用：环境是自然系统赖以生 存的条件；环境对系统（ 存在、 演化、功能等 ） 存的条件；环境对系统 （ 存在、 演化 、功能等） 进行选择和控制。 进行选择和控制。
第三章 生态自然观
生态自然观是系统自然观在人类生态 领域的具体体现，是辩证唯物主义自 然观的现代形式之一。
第一节 马克思、恩格斯的生态思想 马克思、
一、马、恩生态思想的基本观点 二、基本特征
1.基本观点 1.基本观点
1）自然界是人类存在与发展的前提和基础 2）环境创造人，人也创造环境 3）自然生产力是社会生产力的基础 4）人要与自然和谐一致 5 ） 改革不合理的社会制度是实现人与自然 协调发展的重要途径
系统由一定的要素构成， 系统由一定的要素构成 ， 要 素则是由更小的其它要素构成子系统， 素则是由更小的其它要素构成子系统 ， 系统自 身又是更大系统的组成要素。 身又是更大系统的组成要素。 拉兹洛：“自然界的组织结构就像一座复杂的、 拉兹洛：“自然界的组织结构就像一座复杂的、 多层的金字塔，——在它的底部是许多相对简单 多层的金字塔，——在它的底部是许多相对简单 的系统，在它的顶部是几个（极顶是一个） 的系统，在它的顶部是几个（极顶是一个）复杂 的系统。 的系统。所有自然的系统占据了这些界限之间的 位置；它们同上面和下面的层次连接在一起。 位置；它们同上面和下面的层次连接在一起。就 它们的组成部分来说，它们是整体， 它们的组成部分来说，它们是整体，但就更高层 次的整体来说，它们又是部分。 次的整体来说，它们又是部分。”
第二讲系统自然观
——自然过程的不可逆性
31
可逆还是不可逆？
如果系统从某一状态转变到另一状态后，能够再回 复到原来的状态，并且同时使系统的环境也回复到 原来的状态，这样的过程就是可逆过程；反之，若 系统及其环境一经变化之后就不能回复，这样的过 程就是不可逆过程。
现代科学已经证明，不可逆性是自然界事物的基本 属性，自然界不会在演化的过程中走回头路，不会 再看已经破坏的模型，所谓可逆过程，只不过是在 一定条件下，忽略了某些因素之后的理论抽象或理 想状态，现实世界是不存在的。
从系统所处的状态分：处于平衡态的系统，处于近平 衡态的系统，远离平衡态的系统。
11
自然界系统的基本特征
整体性：系统出现了它的组成部分所没有的 性质或者失去了组成部分所具有的性质。
相关性：系统的要素与要素之间、要素与整 体之间存在着相互联系和相互作用。
有序性：系统的要素与要素之间的相互联系 和相互作用遵循着某种规则。
28
自组织形成的条件
开放性、远离平衡态（前提） 热力学中的熵增原理是相对 封闭系统和平衡态系统而言的。远离平衡态的开放系统，通 过与外界环境交换物质、能量和信息，可以从原来混乱无序 的状态，转变为一种在时间、空间或功能上有序的状态。
非线性相互作用 （根据） 非线性相互作用是一种复杂的相 互作用，它不是少量几种作用的简单叠加，而是多种作用耦 合而成的整体效应。这种效应使得各要素按一定方式在大范 围内协调运动，从而导致系统新质的出现。
14
自然界系统的层次结构
生命系统的层次结构
生物大分子—细胞—组织—器官—系统—生物 个体—种群—生态系统—生物圈
非生命系统的层次结构
夸克—基本粒子（强子）—原子核—原子—分 子—地面上的宏观物体—行星（包括卫星）— 恒星—星系—星系团—总星系
31
可逆还是不可逆？
如果系统从某一状态转变到另一状态后，能够再回 复到原来的状态，并且同时使系统的环境也回复到 原来的状态，这样的过程就是可逆过程；反之，若 系统及其环境一经变化之后就不能回复，这样的过 程就是不可逆过程。
现代科学已经证明，不可逆性是自然界事物的基本 属性，自然界不会在演化的过程中走回头路，不会 再看已经破坏的模型，所谓可逆过程，只不过是在 一定条件下，忽略了某些因素之后的理论抽象或理 想状态，现实世界是不存在的。
从系统所处的状态分：处于平衡态的系统，处于近平 衡态的系统，远离平衡态的系统。
11
自然界系统的基本特征
整体性：系统出现了它的组成部分所没有的 性质或者失去了组成部分所具有的性质。
相关性：系统的要素与要素之间、要素与整 体之间存在着相互联系和相互作用。
有序性：系统的要素与要素之间的相互联系 和相互作用遵循着某种规则。
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自组织形成的条件
开放性、远离平衡态（前提） 热力学中的熵增原理是相对 封闭系统和平衡态系统而言的。远离平衡态的开放系统，通 过与外界环境交换物质、能量和信息，可以从原来混乱无序 的状态，转变为一种在时间、空间或功能上有序的状态。
非线性相互作用 （根据） 非线性相互作用是一种复杂的相 互作用，它不是少量几种作用的简单叠加，而是多种作用耦 合而成的整体效应。这种效应使得各要素按一定方式在大范 围内协调运动，从而导致系统新质的出现。
14
自然界系统的层次结构
生命系统的层次结构
生物大分子—细胞—组织—器官—系统—生物 个体—种群—生态系统—生物圈
非生命系统的层次结构
夸克—基本粒子（强子）—原子核—原子—分 子—地面上的宏观物体—行星（包括卫星）— 恒星—星系—星系团—总星系
第二章 系统自然观
第二章辨证唯物主义自然观的发展系统自然观公共管理学院戴胜华副教授第二章辨证唯物主义自然观的发展：系统自然观☐第一节现代自然科学的发展和系统自然观的产生☐第二节自然界的系统存在方式☐第三节自然界的演化第一节现代自然科学发展和系统自然观的产生☐一、系统自然观产生的现代自然科学基础☐二、系统自然观的基本内涵和思想☐三、系统自然观确立的重大意义一、系统自然观产生的现代自然科学基础☐1、现代自然科学革命概况（相对论、量子力学和分子生物学等）☐2、新技术革命☐3、系统科学1、现代自然科学革命概况☐20世纪的科学革命广泛地发生在宇观、宏观和微观三大层次上，使整个自然科学形成一个前沿不断扩大的多层次的综合的整体。
（1）物理学革命☐十九世纪中叶，麦克斯韦建立了电磁场理论，并预言了以光速C传播的电磁波的存在。
到十九世纪末，实验完全证实了麦克斯韦理论。
电磁波是什么？它的传播速度C是对谁而言的呢？当时流行的看法是整个宇宙空间充满一种特殊物质叫做“以太”，电磁波是以太振动的传播。
但人们发现，这是一个充满矛盾的理论。
如果认为地球是在一个静止的以太中运动，那么根据速度叠加原理，在地球上沿不同方向传播的光的速度必定不一样，但是实验否定了这个结论。
如果认为以太被地球带着走，又明显与天文学上的一些观测结果不符。
黑体辐射☐任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。
辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。
这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。
为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。
☐所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。
黑洞也许就是理想的黑体．相对论的建立☐1905年，爱因斯坦创立狭义相对论。
狭义相对论的意义：新时空观，时空特性与运动有关；质量和能量的相当性。
第二章 系统自然观
三、自然界物质系统的结构和功能 自然系统的结构：表现为系统内部组织形式或秩序。 要素+关系=结构
自然系统的功能：系统与外部环境相互作用表现出来的能力。
系统的功能直接的是由系统的结构决定的。 结构是功能的内在依据， 功能是结构的外在表现。
系统科学
20世纪70年代： 自组织理论： （耗散结构理论、协同学、突变论、超循环论） 分形理论 混沌理论
第二章
辩证唯物主义自然观的发展:
系统自然观
第一节 现代自然科学的发展和系统自然观的产生
《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》
“动力学理论断言，热和光都是
运动的形式。但是现在这一理论的
优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽， 显得黯然失色了……” ——开尔文
麦克尔能
组成元素
相互联系 相互作用
特定性能 和功效
系统
一、什么是系统？ 系统是自然界物质存在的普遍形式。 系统是自然界的一种根本属性和存在方式。
二、自然界物质系统的基本特点
开放性 动态性 整体性 层次性
“整体大于各部分的总和”
整体性是最突出、最基本的特征 是一切自然系统的普遍属性
自组织是指自然界物质系统在没有内外指令的情况下， 自主地或自发地组织化、有序化和系统化的运动过程。
一个系统从无序状态形成新的稳定的有序 结构，至少需要具备以下条件：
第一，系统是一个开放系统 第二，系统处于远离平衡态 第三，系统要素间存在着非线性作用 第四，涨落：“生序原理”
第三节
自然界的演化
一、什么叫做演化？
可逆过程 不可逆过程
无时间箭头 时间箭头
进化 退化
演化指自然界物质系统产生、发展、衰落、 灭亡等不可逆的运动过程。
（自然辩证法第二章）世纪自然科学的发展与系统自然观
（自然辩证法第二章）世纪自然科学的发展与系统自然观第二章20世纪自然科学的发展与系统自然观一、系统自然观产生的自然科学基础（一）现代自然科学的发展1. 物理学上的新发现德国物理学家伦琴1895年，发现X射线。
英国物理学家汤姆逊1897年，证实了电子流。
法国.居里夫妇发现放射性元素2、物理学上的危机——“两朵乌云”黑体辐射问题——紫外灾难，经典理论无法解释以太问题——迈克尔逊—莫雷实验经典物理学陷入危机3、物理学革命（1）“相对论”★1905年，爱因斯坦发表了题为《运动物体中的电动力学》的论文狭义相对论的两个基本原理：①相对性原理；物理学定律在所有的惯性系中是相同的，不存在一种特殊的惯性系。
②光速不变原理：在所有的惯性系中，真空中光的速度具有相同的值。
★1916年，爱因斯坦发表了《广义相对论的基础》（2）量子假说1900年12月24日，普朗克在法国物理学会上宣读了题为《关于正常光谱能量分布定律的理论》的论文。
宣告了量子论的诞生。
提出了能量子假说。
（3）光的量子理论1905年爱因斯坦在普朗克能量子假说的基础上找出了光量子假说，光就是以光速C运动着的粒子流，他把这种粒子叫光量子。
（提出“波粒二象性”解释‘光电效应’）量子力学的建立●法国物理学家德布罗意实物粒子也具有波动性●奥地利物理学家薛定谔物质波的运动方程●海森堡测不准关系△x·△p≥h/2辩证唯物主义自然观的新发展1．爱因斯坦相对论的建立，否定了牛顿的绝对时空观，把时间、空间联系起来，引起了时空观、物质观、运动观的深刻变革。
2．量子力学揭示了统计决定论的因果观。
（改变了经典理论中的严格决定论；说明自然界是一个统一的、不可分割的整体。
）3．分子生物学深化了对生命机制和生命本质的认识四大理论模型宇宙学中的大爆炸模型粒子物理学中的夸克模型分子生物学中的DNA双螺旋模型地球科学中的板块模型科学革命的不彻底性和遗留问题（1）关于自然界是存在还是演化的问题只克服了机械性、形而上学的片面性和孤立性，而静止性的克服有待科学进一步的发展。
2章 系统自然观
宏观世界下分为分子、原子、原子核、电子、质子和中子， 以及基本粒子。
生命世界的层次为：地球生物圈、生物群落、种群、生物 个体、体内的功能系统、器官、组织、细胞、生物大分子。
自然物质系统的层次性
物质系统的层次
物质系统层次之间的辨证关系 层次结构的因果链
推动天体演化 的动力，是吸引和 排斥既斗争又统一 的相互作用。
相互作用
要素（部分）与要素（部分）之间的相互作 用——结构 （空间结构、时间结构、时空结构） 系统作为整体与外部环境作用——功能 系统作为整体与内部作用——内部功能 环境：与系统或系统的组成部分发生相互作 用而又不属于这个系统的所有事物的总和。
系统——结构和功能的统一。 要素、结构、功能与环境——完备地规定一个 系统所必须的。 注意： 1）只有那些有物质、能量、信息交换且造成新 属性突现的联系，才能构成系统。 2）系统概念的要义并不是一般地强调联系，而 是强调那种具有新质突现的联系。
（5）非线性自组织理论
耗散结构理论 协同学 突变论 超循环理论
无序
有序
（6）混沌理论
混沌理论
：
有序
无序
混沌理论提供了一种关于系统演化的分叉 与混沌方式，他把简单性与复杂性、有序 性与无序性、确定性与随机性、必然性与 偶然性等统一在更为深广的自然图景之中。
现代自然科学，特别是系统科学的发展， 一方面揭示了系统是物质存在的基本形式， 另一方面也为揭示自然界运动变化的原因 问题提供了科学的方法，揭示出自然界物 质的相互作用是复杂的、立体的因果网络， 是系统的、整体的因果联系。
太阳系
河外星系
银河系
chapter1-2系统自然观
此时系统会失去旧的结构、产生新的结构， 实现从独立的、无约束的、分散的、不相干的无 序到相互关联的、相互制约的、形成整体的、相 干的有序的转变。系统的自组织过程正是通过系 统相互作用产生的协同的相干、同步、关联、合 作等效应，使系统自己走向有序的。协同实质上 就是自组织过程的具体机制。自然界的演化都是 在协同的作用下逐渐完成的。
3.自然界演化的特点 3.自然界演化的特点 (1)自然演化的不可逆性： (1)自然演化的不可逆性： 自然演化的不可逆性 (2)自然演化的突现性： (2)自然演化的突现性： 自然演化的突现性 (3)自然演化的无限性： (3)自然演化的无限性： 自然演化的无限性
3.生命的起源和生物的进化 3.生命的起源和生物的进化 (1)生命的起源 (1)生命的起源 生命是蛋白质和核酸多分子体系存在的一种 方式。目前认为生命的起源经历了以下三个阶段： 从无机物小分子演变为有机物小分子。 从有机物小分子演变为生物大分子 从生物大分子演变为原始生命体
(2)生物的进化： (2)生物的进化： 生物的进化 从非细胞形态到(原始)细胞形态 从原核细胞到真核细胞 从单细胞生物到多细胞生物
(二）自然界的系统性
1.系统的含义与特征： 1.系统的含义与特征： 系统的含义与特征 (1) 含义： 含义： 系统就是由两个以上相互作用， 系统就是由两个以上相互作用，相互依 赖的部分(要素)组成的有机整体。 赖的部分(要素)组成的有机整体。 要素是构成系统的基本成份或单元。 要素是构成系统的基本成份或单元。
(2)从系统内要素的数量多少来看， (2)从系统内要素的数量多少来看，可以 从系统内要素的数量多少来看 把系统分为简单系统(只有两个要素) 把系统分为简单系统(只有两个要素) 和复杂系统(有三个以上要素) 和复杂系统(有三个以上要素)。
2 系统自然观
元素的可见 信息 系统
环
境
不可见
公共 信息
个性化 信息
可见
其他元 素
系统的特 征信息
系统信息的隐蔽深度反映了系统之间联系的紧密 程度，以及系统保护自身的能力大小和受环境制 约的强弱。 隐蔽越深，联系越弱； 隐蔽越深，自我保护程度越强； 隐蔽越深，受环境制约也越小。
水的基本意象是五边形 吗？
曼德尔布罗特集
系统的特征信息：
特征信息是组成系统的个体共同具有的； 特征信息是系统环境不可知的信息。
整体性性是指信息分布于系统所有 组成单元； 这里的对称性指三维空间分布的对称性。 在系统的空间范围内，沿任一方向移动 一个周期，信息保持不变。
内容： •自然观的演变 •系统自然观 •生态自然观
A
B
物体从A到B 以速度V运动 信号 速度 为C
信号 速度 为C
观察者
研究者
整体性：
整体与部分的关系：
质量关系(加和性): 整体等于部分之和。 功能关系(非加和性): 整体不等于部分之和。
全息关系: 整体等于 部分。 生物的全息 性:DNA在生物个 体中分布； 几何体的全息性: 分形几何的自相似 性； 社会的全息性： 文化基因的复制和 传统的统摄作用。
古代自然哲学家把正二 十面体对应于“水”无素。
立方整体的生成机制是 什么，五边形何以复制 出立方体？ 生成机制与艺术表观最 好不在同一层面上。
分形艺术找到了一种不同于传统艺术创造 的线路。
传统艺术，例如美术，创作主题与表达的意象 之间需要通过艺术家不断地完善或修改形象， 尝试性地建立两者的联系，逐渐找到表达主题 的形象。两者之间没有必然的通道。
环
境
不可见
公共 信息
个性化 信息
可见
其他元 素
系统的特 征信息
系统信息的隐蔽深度反映了系统之间联系的紧密 程度，以及系统保护自身的能力大小和受环境制 约的强弱。 隐蔽越深，联系越弱； 隐蔽越深，自我保护程度越强； 隐蔽越深，受环境制约也越小。
水的基本意象是五边形 吗？
曼德尔布罗特集
系统的特征信息：
特征信息是组成系统的个体共同具有的； 特征信息是系统环境不可知的信息。
整体性性是指信息分布于系统所有 组成单元； 这里的对称性指三维空间分布的对称性。 在系统的空间范围内，沿任一方向移动 一个周期，信息保持不变。
内容： •自然观的演变 •系统自然观 •生态自然观
A
B
物体从A到B 以速度V运动 信号 速度 为C
信号 速度 为C
观察者
研究者
整体性：
整体与部分的关系：
质量关系(加和性): 整体等于部分之和。 功能关系(非加和性): 整体不等于部分之和。
全息关系: 整体等于 部分。 生物的全息 性:DNA在生物个 体中分布； 几何体的全息性: 分形几何的自相似 性； 社会的全息性： 文化基因的复制和 传统的统摄作用。
古代自然哲学家把正二 十面体对应于“水”无素。
立方整体的生成机制是 什么，五边形何以复制 出立方体？ 生成机制与艺术表观最 好不在同一层面上。
分形艺术找到了一种不同于传统艺术创造 的线路。
传统艺术，例如美术，创作主题与表达的意象 之间需要通过艺术家不断地完善或修改形象， 尝试性地建立两者的联系，逐渐找到表达主题 的形象。两者之间没有必然的通道。
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2、突显——渐变与突变、连续性与间断性 的统一
渐变是一种缓慢变化的过程，相当于量变， 体现了变化的连续性；突变是是渐变过程的中 断，相当于质变，是连续性的中断，体现了变 化的间断性。
原 子 弹 爆 炸
人类的起源
渐变与突变的关系：
二者既相互对立，又相互统一。 相互对立。二者是不同形式的变化，它们有着不 同的特征，在时空中存在不同的表现形式。 相互统一。二者的区别是相对的；二者在一定条 件下相互转化。 渐变比突变更加普遍。
但是人们看到的时间，向前向后有很大不同，自然界中 的实际发生的过程都是不可逆的，有时间箭头。不可逆过 程是无条件的、绝对的。 至少有以下几种时间之矢 热力学、统计物理学的时间之矢：熵增加的方向。 生物学的时间之矢：生物进化的时间方向。由低级向高级、由 简单到复杂的进化是一个复杂性不断增加的不可逆过程。 电磁学的时间之矢：以电磁振荡所产生的电磁波的传播方向来 表征时间的单方向性。实验表明，点源辐射球状电磁波只 能向无限远传去，称为“推迟波”。 量子力学的时间之矢：原子的自发辐射的时间方向。原子内部， 电子从高激发能级自发跃迁到低能级，而不能自发从低能 级跃迁到高能级，除非从外界吸收能量，这是不可逆。 宇宙学的时间之矢：即自大爆炸起的宇宙不断膨胀的方向。反 映宇宙起源与大爆炸的宇宙学是有时间方向性的。 美国天文学家累泽尔等人认为，以宇宙膨胀的的运动方向作为 时间箭头应该是更普遍的。
第一篇 辩证唯物主义自然观
第二章
系统自然观
自然界的本质是物质的,其根本属性在于客观实在性。自然 界的各种物质处在普遍联系中，普遍联系的基本形式是系 统。 自然界是以系统方式存在着的有机整体，是循环演化的自 然界。
联系是一切物质的固有属性和存在方式，事 物的联系构成系统。自然界就是以系统方式存在 着的有机整体。
DNA大分子结构
集成电路线路板
结构的两种基本形式
（1）同时态的空间结构： 要素在空间上的联系与组合秩序 （2）历时态的时间结构： 系统随时间的延伸而呈现出的流动性、变动性。
自然界的基本相互作用是一切物质系统结构的本质与根源， 系统的结构则是这些相互作用的具体表现形式和实现方式。 “相互作用是事物的真正的终极原因”。 ——恩格斯《自然辩证法》
（一）系统涵义
“系统”(system)源于古希腊文，原义是“按一定 的关系结合起来”。 作为一个科学概念，是20世纪20年代以后的事，50 年代后，其科学内涵才逐步明确，并得到广泛应用。
辩证唯物主义的系统概念
由两个以上相互联系与相互作用的要素组 成的、具有特定结构和功能的有机整体。 1.系统必须由两个或两个以上要素构成； 2.要素之间的特定关系构成系统的结构； 3.系统是具有特定功能的整体； 4.系统总是存在于一定的环境之中。
——按照质量和尺度的相对大小：渺观、微观（小于1015千克、10-6厘米）宏观、宇观、胀观（比宇观大1019个数 量级，典型尺度为1016亿光年）
系统层次之间的关系
高层次系统包含低层次系统，两者是整体与部分之间 的关系。 ——层次和系统复杂性有对应关系。层次越高，复杂 性越大。 ——系统结合力与层次高低成反比。
用系统的观点看世界，所有的 自然物都自成系统或处于系统之中。
生 生 物 物 系 生 群 统 态 落
生 物 种 群
生 物 器 组 细 个 官 织 胞 体
生 物 大 分 子
要把研究对象作为系统整体来把握。一方面，要 研究系统内部各个子系统及其关系；另一方面， 又要研究系统与环境的关系。
宇 宙
旋 涡 太 地 星 阳 球 系 系
（三）生命的起源和演化
（1）从无机物分子到有机物小分子 （2）从有机小分子到生物大分子
（3）从生物大分子到原始生命诞生
起源 ：简单小分子
有机小分子 生物大分子 原始生命 演化：细胞的形成
真核细胞的出现
多细胞体的形成
光合作用
动物、植物、细菌的分别进化
动物
植物
细菌
二、自然界演化的方向
自然界的演化是以要素方面或结构、功能方面 的新旧交替为标志的。这种新旧交替具有不可 逆转性。 自然界的演化是可逆与不可逆、进化与退化的 辩证统一
物 体
分 子
原 子
第二节
自然系统的演化
（自然界是循环演化的自然界）
恩格斯：“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 生物到人，都处在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。”
前进、发展
变化
运 动
过程
后退、衰落
演化（运动与发展）
一、自然界的演化过程
（一）宇宙的起源和演化
系统结构是否合理、优化是影响系统整体功能的关键。
（二）自然系统的普遍性
系统是自然界物质联系的基本形式，自然系 统具有普遍性。
1.自成系统 （1）宏观上，整个自然界自成系统 （2）微观上，一切物质客体自成系统 2.互成系统 任何一个系统都是较高一级系统的要素；同时， 任何一个系统的要素本身又是较低一级的系统。
第一节
自然界的系统存在
(自然界的普遍联系性)
自然界的物质性主要回答存在着的“是什么” 的问题；“如何存在”由系统方式和运动形式来回 答。 辩证唯物主义自然观认为，物质普遍联系的基 本形式——系统。系统是自然界物质的存在方式。
19世纪中叶，恩格斯从本体上考察了“系统”， 明确提出系统是自然界物质的存在方式。 “我们所面对着的整个自然界形成一个系统，即 各种物体相互联系的总体”。（恩格斯《自然辩 证法》）
4、功能性
功能指系统与外 部环境相互联系 和作用中所呈现 的能力，也可说 是过程的秩序。
结构决定功能，功能以结构为基础。
上等马
上等马
中等马
中等马
下等马
齐威王
下等马
赢
田忌
结构决定功能，功能以结构为基础。 上等马 下等马
中等马
上等马
下等马
齐威王
中等马
输
田忌
5、结构性
结构指系统内部各组成要素之间在时空方面的 联系与相互作用的方式或秩序。简言之，结构 即要素的秩序。
整体性是系统最显著的特点之一
如果人体的某一部分出了毛 病，那么，只有很好地了解整个 复杂机体的人，才能医好它；在 复杂的情况下，只有这样的人才 能正确地理解病因。 爱因斯坦
2、层次性
层次性指系统与环境中其他系统相互作用，构成 较高一级系统，而它本身则成为较高一级系统的要素 或子系统。（生成性与构成性）
1865年德国物理学家克劳修斯将热力学第二定律 应用于宇宙演化，提出宇宙“热寂论”——退化 生物进化论——进化 比利时科学家普里高津创立耗散结构理论，统一 了进化退化的矛盾。
概
念
系统从无序到有序、从低序到高序的趋势和过程 就是进化，反之则是退化。
关 系 进化与退化两种趋势共存于同一事物的过程之中， 具有统一性。 Ａ.相互包含。在总体的进化之中有局部的退化， 在外部的退化之中常常包含内在的进化。 Ｂ.共存共生。 Ｃ.二者相互交替。
猫、田鼠、熊蜂和三 色堇看似毫不相干，但它们 处于相互联系之中。
自然、自然界概要
“自然”概念的字面意思是“发生、起源、生产”以 及“天然、本性”。 其常见用法有两种：与人相对的意义上使用，指在 人的世界之外的世界；如果将人看成自然界的一部 分，则指统一的物质世界。
广义自然（整个宇宙），包括： 第一自然（人之外的自然） 第二自然（人的自然存在） 狭义自然（第一自然的一部分），即： 第三自然（人化自然）
（一）可逆与不可逆的统一
可逆与不可逆是自然界演化过程中两种相互对应 的状态。 可逆——如果系统从某一状态变到另一状态后， 能够在回复到原来的状态，并且同时使系统的环 境也回复到原状的过程。 不可逆——系统及其环境一经变化后，不能回复， 这种过程就是不可逆。 可逆不可逆世纪反映了自然演化的状态对时间的 关系，直接涉及时间箭头问题。
宇宙是广漠空间和其中存在的各种天体以及 弥漫物质的总称。 《淮南子· 原道训》注：“四方上下曰宇，古 往今来曰宙，以喻天地。”即宇宙是天地万 物的总称。 宇宙是物质世界，它处于不断的运动和发展 中。
千百年来，科学家们一直在探寻宇宙是什么时候、如 何形成的。 伽莫夫1946年创建了“大爆炸理论”。 根据暴涨宇宙观、大爆炸宇宙观，宇宙是由大约150 亿年前发生的一次大爆炸形成的。
可逆与不可逆关系
可逆是理想化的过程，它以不可逆为前提和条件，是相对 的、有条件的；而不可逆是绝对的、无条件的。 不可逆导致时间对称破缺，宇宙演化就是在不可逆情况下 进行的。 不可逆破坏有序结构，使有序趋于无序,从而达到新的有 序。
（二）进化与退化的统一
由于不可逆的作用，自然界演化存在两个方向： 进化与退化。自然界存在从有序到无序、从无序到有 序两个方向的演化。
时间之矢
20世纪前，人们相信经典物理学的时间概念，时间与物质运 动的性质没有内在联系，时间仅仅是从外部描述运动的任何 一个几何参量，与参考系无关。时间是对称的，它没有方向， 没有箭头，可正可负，未来与过去等价。 20世纪初，相对论彻底否定了牛顿的绝对时空观。爱因斯坦 指出，时间和空间都是相对的，时间和空间并非与物质及其 运动无关，时间和空间随着物体运动速度的变化而变化，时 间不再是系统演化的外部因素，而是内部因素。但是爱因斯 坦仍然认为时间是可逆的，它没有方向，没有箭头。 20世纪70年代，英国宇宙学家霍金试图统一引力理论和量子 力学时，引入了“虚时间”的概念，虚时间是时间乘以负一 的平方根。时间类似于一个空间维，而不仅仅是实时间。 “虚时间和空间的方向是不能互相分辨的。人能在虚时间中 向前走，也能转身向后走，这意味着在虚时间向前和向后的 方向上不能有重要的不同。”