自然辩证法第二章
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功能是指物质系统所具有的一种能力、行
为、效应和作用。
(2)结构和功能的关系 第一、结构决定功能。 第二、功能影响结构
4.系统的基本类型：
(1)从系统与外部联系和作用的程度来看，可以
把系统分为孤立系、封闭系和开放系三类： 孤立系：不和外界进行物质、能量交换的系统。 封闭系：不和外界进行物质交换而进行能量 交换的系统。 开放系：既与外界交换能量、又与外界交换 物质的系统。
(2)从系统内要素的数量多少来看，可以 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)。
三、自然界的演化发展
（一） 自然界的演化过程
1.宇宙的起源和演化
大爆炸宇宙模型的论点： 我们的宇宙是在约200亿年以前的、处于高温、 高压、高密状态的“原始火球”由于其内部的基本 粒子相互作用所产生的猛烈爆炸声中，以近乎光速 向四面八方由密到稀、由热到冷地散开时诞生的。 宇宙形成后，经历了基本粒子阶段、元素合成 阶段、实物形成阶段、天体和宏观物体形成阶段。
(二）自然界的系统性
1.系统的含义与特征：
(1) 含义： 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。
要素是构成系统的基本成份或单元。
(2)特征：
开放性：系统与外界环境存在相互作用。 动态性：任何自然系统都有一个从孕育、产生、
发展、成熟到衰退、消亡的过程。
整体性：系统整体呈现出各个组成要素孤立
导致系统发生巨涨落时，由于系统内各子系统之
间的非线性相互作用能够把握这样的机会，就会
导致各子系统间相互渗透、相互包含、相互转化， 通过不断的竟争和合作，使各要素失去自身运动 的独立性，步调协调、融合起来，
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
由此可见，涨落所起的是一种触发 作用，它是系统进化的一个必要条件， 有了它才使外部的作用和内部作用有机 地结合起来，最终导致系统的进化。
(2)自组织过程的实现机制 在一个由大量子系统所组成的开放系统中， 在系统与外界不断进行着物质、能量交换的背景 下，一旦系统中存在的随机涨落遇上外部控制参
量所提供的系统发生向有序方向质变的临界点而
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 (1)自然演化的不可逆性： (2)自然演化的突现性： (3)自然演化的无限性：
2.天体的起源和演化 (1)恒星的起源和演化 引力收缩阶段
主序星阶段
红巨星Baidu Nhomakorabea段
高密天体阶段
(2)地球的起源和演化 地球内部地核、地幔、地壳三个圈层的 形成和演化
地球外部大气圈、水圈二个圈层的形成
和演化。 地壳的运动。
3.生命的起源和生物的进化 (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：
（二）系统自然观的基本思想 • 1.从存在到演化 • 2.确定性和随机性的统一 • 3.简单性和复杂性的统一 • 4.线性与非线性的统一
（三）系统自然观确立的意义
• 1.丰富和发展了辩证唯物主义自然观
• 2.提供了系统的思维方式
二、自然界的系统存在方式
（一） 自然界的物质性
1.自然界是具有多样性的物质形态的世界 2.自然界各种物质形态间存在相互联系和相互转化 3.自然界各种物质形态具体统一性：客观实在性
系统中存在着随机涨落 可谓涨落实际上就是系统状态此起彼伏的一 种波动。尽管涨落在平时对系统的行为“无关大 局”，但当系统处在外部控制参量所提供的质变 的临界点时，由于系统内部的非线性相互作用以 及对外界控制参量所提供的临界值的吸收，微小
的涨落才会得以放大，变成具有宏观尺度的“巨
涨落”，导致系统真正摧毁旧结构，产生新结构。
状态时所没有的新的性质和功能。
层次性：物质总是以一定系统的形式出现，同 时它又是更高一级系统的一个要素。
2.系统与要素的关系： (1)系统对于要素有支配控制作用 (2）要素对于系统有基础质料作用
3.系统的结构和功能 (1)结构和功能的含义 结构是指系统内部各组成要素之间相互联
系、相互作用的形式和方式。
1.现代自然科学革命概况
“两朵乌云”引发的革命
迈克尔逊—莫雷实验 黑体辐射实验
宇观层次：相对论、大爆炸理论
宏观层次：分形理论、混沌理论
微观领域：量子力学、分子生物学
•
爱因斯坦（Albert Einstein,1879—1955）1905年创立 狭义相对论。 • 两个基本原理：爱因斯坦相对性原理; 光速不变原理。 • 洛仑兹变换方程组 • 时空观的变革：尺缩效应；钟慢效应； 质增效应；质能关系式。
第二讲 辩证唯物主义自然观的 发展：系统自然观
• 一、现代自然科学的发展 与系统自然观的产生 • 二、自然界的存在方式 • 三、自然界的演化发展
一、现代自然科学的发展 与系统自然观的产生
（一）系统自然观产生的现代自然科学基础
• 1.现代自然科学革命概况 • 2.相对论、量子力学和分子生物学 • 3.系统科学
能减小(亦即当 des<0,且 |des| >| dis |时，ds<0)
子系统间存在着非线性相互作用 子系统间若只存在线性相互作用，其效应 仅能在数量上迭加，不会有质的突变，系统不 可能出现新的有序结构。只有子系统间存在非 加和、非对称、非单值的非线性相互作用，才 有可能形成某种新的整体功能与效应。
过程是在系统内部自发地组织起来的现象就是
一种自组织现象。自然界的演化过程就是在适
宜的外界条件下依靠自然界物质系统内部本身 自发地组织起来实现的。
2.自然界演化的自组织机制 (1)自组织过程的实现条件：
系统是一个开放系统 一个孤立系统的熵一定要随时间增大，只
有在一个开放系统中的熵变ds=dis+des 才有可
外部控制参量达到临界值。 开放意味着外来影响和参与，并且只有当外 部控制参量达到某一临界值时，系统内质变，突 变才可能在这一临界点上发生，系统才可能从无 序走向有序。因为在普通状态下，各种外部控制
参量所起的作用与地位相差无几，系统演化得将
会较为稳定、缓慢；而当外部控制参量达到临界 值时，这几个外部控制参量的非平衡作用才会使 系统演化具有了急剧变动的可能，系统才会形成 从无序到有序的突变性结构。
两个基本原理
• 爱因斯坦相对性原理：物理体系的状态 据以变化的定律，同描述这些状态变化 时所参照的坐标系究竟是两个在互相匀 速运动着的坐标系中的哪一个并无关系。
• 光速不变原理：任何光线在“静止的” 坐标系中都是以确定的速度C运动着，不 管这道光线是由静止的还是由运动的物 体发射出来的。
洛仑兹变换方程组
1916年，爱因斯坦建立广义相对论 验证： • 水星轨道近日点的反常进动 • 光在引力场中传播时发生频移 • 光线在引力场中发生偏转 相对论否定了牛顿的绝对时空观，揭示 了空间与时间、空间时间与物质及其 运动、质量与能量之间存在的辩证关 系。
相对论否定了牛顿的绝对时 空观，揭示了空间与时间、空 间时间与物质及其运动、质量 与能量之间存在的辩证关系。
（3）量子力学quantum
mechanics
1900，普朗克 量子假说 1913，玻尔 原子结构模型 1925，海森堡 矩阵力学 1926，薛定谔 波动力学
（4）分子生物学molecular
biology
1953，沃森、克拉克、威尔金斯 DNA双螺旋结构
• (5)系统科学 维纳（Norbert Wiener，1894-1964 )控制论 贝塔朗菲（Bertalanffy 1901-1972）系统论 申农（Shannon，1916-2001 ）信息论 哈肯(Haken，Hermann 1927- )协同论 普里高津(Ilya Prigogine 1917-2003）耗散结构论 托姆（Rene thom 1923—）突变论 艾根（Eigen，Manfred；1927- ） 超循环论 费根鲍姆(Feigenbaum 1936- ) 混沌理论
x - vt
x’= y’= y z’= z t’=
1 - v2/C 2
y
y’ v
o
t(v/c2)x v2/C 2 z 1 z’
o’ x x’
时空观的变革
尺缩效应
L =L
T=
0
1 - v2/C 2
钟慢效应 质增效应 质能关系式
T
0
1 - v2/C 2
m=
m
0
1 - v2/C 2
E = mc2
（2）广义相对论
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： 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）自然界的演化是一个自组织过程
1．自然界演化的自组织现象 在适宜的外界条件下，系统进化的模式和
为、效应和作用。
(2)结构和功能的关系 第一、结构决定功能。 第二、功能影响结构
4.系统的基本类型：
(1)从系统与外部联系和作用的程度来看，可以
把系统分为孤立系、封闭系和开放系三类： 孤立系：不和外界进行物质、能量交换的系统。 封闭系：不和外界进行物质交换而进行能量 交换的系统。 开放系：既与外界交换能量、又与外界交换 物质的系统。
(2)从系统内要素的数量多少来看，可以 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)。
三、自然界的演化发展
（一） 自然界的演化过程
1.宇宙的起源和演化
大爆炸宇宙模型的论点： 我们的宇宙是在约200亿年以前的、处于高温、 高压、高密状态的“原始火球”由于其内部的基本 粒子相互作用所产生的猛烈爆炸声中，以近乎光速 向四面八方由密到稀、由热到冷地散开时诞生的。 宇宙形成后，经历了基本粒子阶段、元素合成 阶段、实物形成阶段、天体和宏观物体形成阶段。
(二）自然界的系统性
1.系统的含义与特征：
(1) 含义： 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。
要素是构成系统的基本成份或单元。
(2)特征：
开放性：系统与外界环境存在相互作用。 动态性：任何自然系统都有一个从孕育、产生、
发展、成熟到衰退、消亡的过程。
整体性：系统整体呈现出各个组成要素孤立
导致系统发生巨涨落时，由于系统内各子系统之
间的非线性相互作用能够把握这样的机会，就会
导致各子系统间相互渗透、相互包含、相互转化， 通过不断的竟争和合作，使各要素失去自身运动 的独立性，步调协调、融合起来，
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
由此可见，涨落所起的是一种触发 作用，它是系统进化的一个必要条件， 有了它才使外部的作用和内部作用有机 地结合起来，最终导致系统的进化。
(2)自组织过程的实现机制 在一个由大量子系统所组成的开放系统中， 在系统与外界不断进行着物质、能量交换的背景 下，一旦系统中存在的随机涨落遇上外部控制参
量所提供的系统发生向有序方向质变的临界点而
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 (1)自然演化的不可逆性： (2)自然演化的突现性： (3)自然演化的无限性：
2.天体的起源和演化 (1)恒星的起源和演化 引力收缩阶段
主序星阶段
红巨星Baidu Nhomakorabea段
高密天体阶段
(2)地球的起源和演化 地球内部地核、地幔、地壳三个圈层的 形成和演化
地球外部大气圈、水圈二个圈层的形成
和演化。 地壳的运动。
3.生命的起源和生物的进化 (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：
（二）系统自然观的基本思想 • 1.从存在到演化 • 2.确定性和随机性的统一 • 3.简单性和复杂性的统一 • 4.线性与非线性的统一
（三）系统自然观确立的意义
• 1.丰富和发展了辩证唯物主义自然观
• 2.提供了系统的思维方式
二、自然界的系统存在方式
（一） 自然界的物质性
1.自然界是具有多样性的物质形态的世界 2.自然界各种物质形态间存在相互联系和相互转化 3.自然界各种物质形态具体统一性：客观实在性
系统中存在着随机涨落 可谓涨落实际上就是系统状态此起彼伏的一 种波动。尽管涨落在平时对系统的行为“无关大 局”，但当系统处在外部控制参量所提供的质变 的临界点时，由于系统内部的非线性相互作用以 及对外界控制参量所提供的临界值的吸收，微小
的涨落才会得以放大，变成具有宏观尺度的“巨
涨落”，导致系统真正摧毁旧结构，产生新结构。
状态时所没有的新的性质和功能。
层次性：物质总是以一定系统的形式出现，同 时它又是更高一级系统的一个要素。
2.系统与要素的关系： (1)系统对于要素有支配控制作用 (2）要素对于系统有基础质料作用
3.系统的结构和功能 (1)结构和功能的含义 结构是指系统内部各组成要素之间相互联
系、相互作用的形式和方式。
1.现代自然科学革命概况
“两朵乌云”引发的革命
迈克尔逊—莫雷实验 黑体辐射实验
宇观层次：相对论、大爆炸理论
宏观层次：分形理论、混沌理论
微观领域：量子力学、分子生物学
•
爱因斯坦（Albert Einstein,1879—1955）1905年创立 狭义相对论。 • 两个基本原理：爱因斯坦相对性原理; 光速不变原理。 • 洛仑兹变换方程组 • 时空观的变革：尺缩效应；钟慢效应； 质增效应；质能关系式。
第二讲 辩证唯物主义自然观的 发展：系统自然观
• 一、现代自然科学的发展 与系统自然观的产生 • 二、自然界的存在方式 • 三、自然界的演化发展
一、现代自然科学的发展 与系统自然观的产生
（一）系统自然观产生的现代自然科学基础
• 1.现代自然科学革命概况 • 2.相对论、量子力学和分子生物学 • 3.系统科学
能减小(亦即当 des<0,且 |des| >| dis |时，ds<0)
子系统间存在着非线性相互作用 子系统间若只存在线性相互作用，其效应 仅能在数量上迭加，不会有质的突变，系统不 可能出现新的有序结构。只有子系统间存在非 加和、非对称、非单值的非线性相互作用，才 有可能形成某种新的整体功能与效应。
过程是在系统内部自发地组织起来的现象就是
一种自组织现象。自然界的演化过程就是在适
宜的外界条件下依靠自然界物质系统内部本身 自发地组织起来实现的。
2.自然界演化的自组织机制 (1)自组织过程的实现条件：
系统是一个开放系统 一个孤立系统的熵一定要随时间增大，只
有在一个开放系统中的熵变ds=dis+des 才有可
外部控制参量达到临界值。 开放意味着外来影响和参与，并且只有当外 部控制参量达到某一临界值时，系统内质变，突 变才可能在这一临界点上发生，系统才可能从无 序走向有序。因为在普通状态下，各种外部控制
参量所起的作用与地位相差无几，系统演化得将
会较为稳定、缓慢；而当外部控制参量达到临界 值时，这几个外部控制参量的非平衡作用才会使 系统演化具有了急剧变动的可能，系统才会形成 从无序到有序的突变性结构。
两个基本原理
• 爱因斯坦相对性原理：物理体系的状态 据以变化的定律，同描述这些状态变化 时所参照的坐标系究竟是两个在互相匀 速运动着的坐标系中的哪一个并无关系。
• 光速不变原理：任何光线在“静止的” 坐标系中都是以确定的速度C运动着，不 管这道光线是由静止的还是由运动的物 体发射出来的。
洛仑兹变换方程组
1916年，爱因斯坦建立广义相对论 验证： • 水星轨道近日点的反常进动 • 光在引力场中传播时发生频移 • 光线在引力场中发生偏转 相对论否定了牛顿的绝对时空观，揭示 了空间与时间、空间时间与物质及其 运动、质量与能量之间存在的辩证关 系。
相对论否定了牛顿的绝对时 空观，揭示了空间与时间、空 间时间与物质及其运动、质量 与能量之间存在的辩证关系。
（3）量子力学quantum
mechanics
1900，普朗克 量子假说 1913，玻尔 原子结构模型 1925，海森堡 矩阵力学 1926，薛定谔 波动力学
（4）分子生物学molecular
biology
1953，沃森、克拉克、威尔金斯 DNA双螺旋结构
• (5)系统科学 维纳（Norbert Wiener，1894-1964 )控制论 贝塔朗菲（Bertalanffy 1901-1972）系统论 申农（Shannon，1916-2001 ）信息论 哈肯(Haken，Hermann 1927- )协同论 普里高津(Ilya Prigogine 1917-2003）耗散结构论 托姆（Rene thom 1923—）突变论 艾根（Eigen，Manfred；1927- ） 超循环论 费根鲍姆(Feigenbaum 1936- ) 混沌理论
x - vt
x’= y’= y z’= z t’=
1 - v2/C 2
y
y’ v
o
t(v/c2)x v2/C 2 z 1 z’
o’ x x’
时空观的变革
尺缩效应
L =L
T=
0
1 - v2/C 2
钟慢效应 质增效应 质能关系式
T
0
1 - v2/C 2
m=
m
0
1 - v2/C 2
E = mc2
（2）广义相对论
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： 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）自然界的演化是一个自组织过程
1．自然界演化的自组织现象 在适宜的外界条件下，系统进化的模式和