自然辩证法概论第一章 马克思主义自然观
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• 环境对系统的作用：
• ①环境为系统提供生存条件，控制系 统的发展变化；
• ②环境会诱发或迫使系统的结构发生 变化，从而改变系统的功能。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
14
• 4．系统的功能
• ――系统在与环境的相互联系中所表现 出来的系统总体的行为、特征、能力和 作用的总称。
加和性？
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
26
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
27
囚徒困境
• 如：
• 警方逮捕甲、乙两名嫌疑犯，但没有足够证据 指控二人入罪。于是警方分开囚禁嫌疑犯，分别 和二人见面，并向双方提供以下相同的选择：
甲沉默
甲背叛
乙沉默
自动排沙、控制进水量等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”
的“天府之国”。两千多年来，一直发挥着防洪灌溉作用。截至1998年，都
江堰灌溉范围已达40余县，灌溉面积达到66.87万公顷。
• 第一，特定的结构产生特定的功能。 • （结构与功能一一对应）
• 结构解释方法
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
35
结构模拟方法
壁虎面板
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
36
• 第二，系统的性状功能又有相对独立性。
• （结构与功能多一对应） • 黑箱方法 • 在不直接影响原有客体黑箱内部结构、 要素
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
17
• 问题： • （1）是否万物皆系统？ • OR : 如何理解系统的普遍性？ • （2）电子、夸克是以系统的方式存在
的吗？
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
18
四、系统整体与部分之间关系原理
• 具体来说，整体与部分之间的关系又 表现为加和性与非加和性两个方面：
第一章----马克思主义自然观
41
2、系统方法的作用
• 认识、调控、改造、创造复杂系统的 手段；
• 优化管理的手段； • 为人们提供新的思想模式。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
42
3、系统科学方法的使用原则
(1)综合性。不是单凭某一种方法和 某一门科学知识来认识和处理问题， 而是综合运用各种各样的方法和知识 来认识和处理问题，包含自然科学、 社会科学和工程技术等。
• 以整体为目标，以选择解决问题的最佳 方案为重点，是系统分析方法的特点。
• 完整的系统分析包括系统的目标分析、结 构分析、功能分析、环境分析和动态分析 等。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
46
• 系统综合 是把研究、创造和发明对象 看出是系统综合整体，并对该系统及 其要素、层次、结构、功能、联系方 式、发展趋势等进行辩证综合的考察 以取得创造性成果的思维方
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
40
系统科学方法的一般程序
• 一是选择和确定目标； • 二是收集资料进行分析； • 三是建立若干个数学模型； • 四是通过比较和评价确定最优方案； • 五是选定的方案如果可行，则付诸实施，
对实施效果进行评审，再与方案进行比 较。
2020年10月23日星期五
• 结构与元素的关系
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
11
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第一章----马克思主义自然观
12
碳 60—富勒烯
石墨烯
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
13
• 3．系统的环境――与系统发生相互作 用又不属于这个系统的所有事物的总 和。
• 系统的功能是系统本身所固有的，但要 在与环境的相互作用中才表现出来。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
15
三、自然界物质系统的普遍性
自然界和自然界中的一切事物都是以 系统方式存在的：
自成系统，或者处于系统之中。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
16
“公用地悲剧”。
• 在几乎所有的公有资源例子中，都产生了与公用地悲剧一 样的问题：私人决策者过分地使用公有资源。政府通常管
制其行为或者实行收费，以减轻过度使用的问题。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
29
分析以上材料并思考：
• 部分最优与整体最优的关系 • 一个系统应该如何实现整体最优？
和机制的前提下通过观察黑 箱中“输入”、 “输出”的变量，得出关于黑箱内部情况的推 理，寻找、发现其内部规律，实现对黑箱的控 制。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
37
• 功能模拟方法
• 如：人工智能研究机器用怎样的手段和方 式可以代替人的智力活动，在这里，机器 这一模型既是研究原型的手段，也是研究 的目的。
(2)整体性。核心——整体大于部分 之和。 (3)最优化。选择最佳实施方案。
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第一章----马克思主义自然观
43
(4)动态性。任何现实的系统都处于动态 的活系统”，系统总是动态的，永远 处于运动变化之中。
(5)模型化。真实系统模型化，放大或 缩小了的实物模型、数学模型、符号 系统模型等。
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第一章----马克思主义自然观
30
五、系统结构与功能关系原理
• 系统的结构与功能的关系如下： • 1. 结构是功能的内在基础，功能是
结 构 的 外 在 表 现 —— 结 构 功 能 规 律；——结构决定功能； • 2. 功能又有相对的独立性，甚至功 能的发挥还会反作用于结构。
• (1)当各部分以合理的结构形成整体时， 整体功能大于部分功能之和；
• (2)当部分以欠佳的结构形成整体时， 整体功能小于部分功能之和。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
22
中“用 田田系 忌忌统 获赛的 胜马观 的”点 原典分 因故析
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
23
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
24
• 方法论启示：
• ⑴要树立全局观念，从整体着眼，寻 求最优目标
• ⑵要搞好局部，使整体功能得到最大 发挥
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
25
问题：
• （1）系统的整体是否大于部分之和？ • （2）通过部分能否认识整体？ • （3）系统的根本特性是加和性还是非
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
33
• C、系统整体的功能是组成元素之间协 同作用的结果（而这些组成元素间的 作用即系统的结构）
• 自然界里普遍存在的同素异构因而同 素异性的现象也说明了结构决定功能 的特点
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
34
系统的结构与功能的辩证关系及其方 法论上的应用
自然辩证 法概论
刘金玉
Friday, October 23, 2020
第一章
马克思主义自然观
马克思主义自然观
• 马克思主义自然观的核心思想是联系 和发展的观点。它主张自然界的一切 事物都存在着密切的联系；自然界在 永恒的流动和循环中运动着。
• 马克思主义自然观是自然辩证法的重 要基础
• 系统自然观 人工自然观 生态自然观
二人同服刑1 乙服刑10年
年
甲即时获释
乙背叛
甲服刑10年， 二人同服刑8 乙即时获释 年
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
28
材料分析：“公用地悲剧”
• 1968年加勒特·哈丁在《科学》杂志上的《公用地悲剧》 一文。作者总结出一个著名论断“公共资源的自由使用会
毁灭所有的公共资源”。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
6
一、什么是系统
• 贝塔朗菲： • 系统的定义可以确定
为处于一定的相互关 系中并与环境发生关 系的各组成要素的总 体
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
7
钱学森 发展了 系统学 和 开 放的复杂巨系统 的方法论。
2020年10月23日星期五
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
38
• 第三，在不同的环境和边界条件下同一结 构会产生不同的功能
• （结构与功能一多对应）
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
39
Hale Waihona Puke Baidu
六 系统科学方法
• 1、定义
• 系统科学方法 是 按照系统科学的 观点和理论，把研究对象视为系统来 解决认识和实践中的各种问题的方法 的总称。
•
哈丁设想，古老的英国村庄有一片牧民可以自由放牧
的公用地，每个牧民大小取决于其放牧的牲畜数量，一旦
牧民的放牧数超过草地的承受能力，过度放牧就会导致草
地逐渐耗尽，而牲畜因不能得到足够的食物就只能挤少量
的奶，倘若更多的牲畜加入到拥挤的草地上，结果便是草 地毁坏，牧民无法从放牧中得到更高收益，这时便发生了
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
44
3、常见的几种系统科学方法
• 系统分析与系统综合方法 • 软系统方法论 • 反馈与控制方法 • 信息方法
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
45
(1)系统分析与系统综合方法
• 系统分析方法是 把系统进行分解，对其 要素进行分析，从而找出解决问题的可行 方案的思维方法。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
3
第一节 系统自然观
• 自然观：自然观是人们关于自然界以 及人与自然关系的总看法、总观点。
• 系统自然观提出了系统存在和演化的 思想；强调了自然界的复杂性与简单 性、线性与非线性的统一
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
4
自然界的定义：
• 广义的自然界指包括人类社会在内的 整个宇宙
• 而狭义则指在某种程度上与社会相对 立的自然界。
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第一章----马克思主义自然观
5
物质普遍联系的基本形式——系统
自然界的物质性主要回答存在着的“是什 么”的问题；
而“如何存在”由系统方式和运动形式来 回答。
第一章----马克思主义自然观
8
• 系统是由若干具有特定属性的组成元 素经特定联系而构成的、与周围环境 相互联系的、具有特定属性的结构和 功能的整体。
• 系统定义主要强调：多元性；
•
相关性
•
整体性
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第一章----马克思主义自然观
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二、规定系统的因素
• 1．系统的组成――系统的所有组成元 素的集合。
• 1.在系统中，整体和部分之间存在有 质的承续性和量的守恒性——加和性 关系
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
19
• 具体来说，整体与部分之间的关系又 表现为加和性与非加和性两个方面：
• 1.在系统中，整体和部分之间存在有
质的承续性和量的守恒性——加和性 关系
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
20
• 2．系统整体中的各组成部分之间存在 着相互作用，会造成部分中旧质的消 失而在整体中产生出新质。因此，在 系统中，整体与部分之间又存在着质
的间断性与量的不守恒性——非加和 性关系
• （整体突现性关系）
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第一章----马克思主义自然观
21
• 单一组成元素不能构成系统。
• 不同的组成元素会形成不同的系统。
• 基本组成：对研究目的来说，显得特 别重要的或无须再分解的那一个层次 的组成。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
10
• 2．系统的结构――系统诸组成元素之 间相互联系和相互作用的总和，是系统 诸组成元素相互结合的方式。
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
31
为什么说系统的结构决定其功能？
• A、环境只是系统功能存在和实现的条 件，而不是决定其功能的内在依据；
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
32
• B、组成元素是系统具有某种功能的物 质基础和物质载体，而不直接决定系统 的功能（单从组成元素无法必然地推导 出系统具有某种功能） 。
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第一章----马克思主义自然观
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霍尔的三维结构分析方法
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第一章----马克思主义自然观
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例：系统工程的典范——都江堰水利工程
都江堰水利工程由创建时的鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口引水口三大
主体工程和百丈堤、人字堤等附属工程构成。科学地解决了江水自动分流、
• ①环境为系统提供生存条件，控制系 统的发展变化；
• ②环境会诱发或迫使系统的结构发生 变化，从而改变系统的功能。
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• 4．系统的功能
• ――系统在与环境的相互联系中所表现 出来的系统总体的行为、特征、能力和 作用的总称。
加和性？
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第一章----马克思主义自然观
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囚徒困境
• 如：
• 警方逮捕甲、乙两名嫌疑犯，但没有足够证据 指控二人入罪。于是警方分开囚禁嫌疑犯，分别 和二人见面，并向双方提供以下相同的选择：
甲沉默
甲背叛
乙沉默
自动排沙、控制进水量等问题，消除了水患，使川西平原成为“水旱从人”
的“天府之国”。两千多年来，一直发挥着防洪灌溉作用。截至1998年，都
江堰灌溉范围已达40余县，灌溉面积达到66.87万公顷。
• 第一，特定的结构产生特定的功能。 • （结构与功能一一对应）
• 结构解释方法
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结构模拟方法
壁虎面板
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• 第二，系统的性状功能又有相对独立性。
• （结构与功能多一对应） • 黑箱方法 • 在不直接影响原有客体黑箱内部结构、 要素
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• 问题： • （1）是否万物皆系统？ • OR : 如何理解系统的普遍性？ • （2）电子、夸克是以系统的方式存在
的吗？
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四、系统整体与部分之间关系原理
• 具体来说，整体与部分之间的关系又 表现为加和性与非加和性两个方面：
第一章----马克思主义自然观
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2、系统方法的作用
• 认识、调控、改造、创造复杂系统的 手段；
• 优化管理的手段； • 为人们提供新的思想模式。
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第一章----马克思主义自然观
42
3、系统科学方法的使用原则
(1)综合性。不是单凭某一种方法和 某一门科学知识来认识和处理问题， 而是综合运用各种各样的方法和知识 来认识和处理问题，包含自然科学、 社会科学和工程技术等。
• 以整体为目标，以选择解决问题的最佳 方案为重点，是系统分析方法的特点。
• 完整的系统分析包括系统的目标分析、结 构分析、功能分析、环境分析和动态分析 等。
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• 系统综合 是把研究、创造和发明对象 看出是系统综合整体，并对该系统及 其要素、层次、结构、功能、联系方 式、发展趋势等进行辩证综合的考察 以取得创造性成果的思维方
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系统科学方法的一般程序
• 一是选择和确定目标； • 二是收集资料进行分析； • 三是建立若干个数学模型； • 四是通过比较和评价确定最优方案； • 五是选定的方案如果可行，则付诸实施，
对实施效果进行评审，再与方案进行比 较。
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• 结构与元素的关系
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碳 60—富勒烯
石墨烯
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第一章----马克思主义自然观
13
• 3．系统的环境――与系统发生相互作 用又不属于这个系统的所有事物的总 和。
• 系统的功能是系统本身所固有的，但要 在与环境的相互作用中才表现出来。
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三、自然界物质系统的普遍性
自然界和自然界中的一切事物都是以 系统方式存在的：
自成系统，或者处于系统之中。
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第一章----马克思主义自然观
16
“公用地悲剧”。
• 在几乎所有的公有资源例子中，都产生了与公用地悲剧一 样的问题：私人决策者过分地使用公有资源。政府通常管
制其行为或者实行收费，以减轻过度使用的问题。
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分析以上材料并思考：
• 部分最优与整体最优的关系 • 一个系统应该如何实现整体最优？
和机制的前提下通过观察黑 箱中“输入”、 “输出”的变量，得出关于黑箱内部情况的推 理，寻找、发现其内部规律，实现对黑箱的控 制。
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• 功能模拟方法
• 如：人工智能研究机器用怎样的手段和方 式可以代替人的智力活动，在这里，机器 这一模型既是研究原型的手段，也是研究 的目的。
(2)整体性。核心——整体大于部分 之和。 (3)最优化。选择最佳实施方案。
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第一章----马克思主义自然观
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(4)动态性。任何现实的系统都处于动态 的活系统”，系统总是动态的，永远 处于运动变化之中。
(5)模型化。真实系统模型化，放大或 缩小了的实物模型、数学模型、符号 系统模型等。
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五、系统结构与功能关系原理
• 系统的结构与功能的关系如下： • 1. 结构是功能的内在基础，功能是
结 构 的 外 在 表 现 —— 结 构 功 能 规 律；——结构决定功能； • 2. 功能又有相对的独立性，甚至功 能的发挥还会反作用于结构。
• (1)当各部分以合理的结构形成整体时， 整体功能大于部分功能之和；
• (2)当部分以欠佳的结构形成整体时， 整体功能小于部分功能之和。
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第一章----马克思主义自然观
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中“用 田田系 忌忌统 获赛的 胜马观 的”点 原典分 因故析
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第一章----马克思主义自然观
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• 方法论启示：
• ⑴要树立全局观念，从整体着眼，寻 求最优目标
• ⑵要搞好局部，使整体功能得到最大 发挥
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问题：
• （1）系统的整体是否大于部分之和？ • （2）通过部分能否认识整体？ • （3）系统的根本特性是加和性还是非
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第一章----马克思主义自然观
33
• C、系统整体的功能是组成元素之间协 同作用的结果（而这些组成元素间的 作用即系统的结构）
• 自然界里普遍存在的同素异构因而同 素异性的现象也说明了结构决定功能 的特点
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系统的结构与功能的辩证关系及其方 法论上的应用
自然辩证 法概论
刘金玉
Friday, October 23, 2020
第一章
马克思主义自然观
马克思主义自然观
• 马克思主义自然观的核心思想是联系 和发展的观点。它主张自然界的一切 事物都存在着密切的联系；自然界在 永恒的流动和循环中运动着。
• 马克思主义自然观是自然辩证法的重 要基础
• 系统自然观 人工自然观 生态自然观
二人同服刑1 乙服刑10年
年
甲即时获释
乙背叛
甲服刑10年， 二人同服刑8 乙即时获释 年
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材料分析：“公用地悲剧”
• 1968年加勒特·哈丁在《科学》杂志上的《公用地悲剧》 一文。作者总结出一个著名论断“公共资源的自由使用会
毁灭所有的公共资源”。
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6
一、什么是系统
• 贝塔朗菲： • 系统的定义可以确定
为处于一定的相互关 系中并与环境发生关 系的各组成要素的总 体
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钱学森 发展了 系统学 和 开 放的复杂巨系统 的方法论。
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• 第三，在不同的环境和边界条件下同一结 构会产生不同的功能
• （结构与功能一多对应）
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六 系统科学方法
• 1、定义
• 系统科学方法 是 按照系统科学的 观点和理论，把研究对象视为系统来 解决认识和实践中的各种问题的方法 的总称。
•
哈丁设想，古老的英国村庄有一片牧民可以自由放牧
的公用地，每个牧民大小取决于其放牧的牲畜数量，一旦
牧民的放牧数超过草地的承受能力，过度放牧就会导致草
地逐渐耗尽，而牲畜因不能得到足够的食物就只能挤少量
的奶，倘若更多的牲畜加入到拥挤的草地上，结果便是草 地毁坏，牧民无法从放牧中得到更高收益，这时便发生了
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3、常见的几种系统科学方法
• 系统分析与系统综合方法 • 软系统方法论 • 反馈与控制方法 • 信息方法
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(1)系统分析与系统综合方法
• 系统分析方法是 把系统进行分解，对其 要素进行分析，从而找出解决问题的可行 方案的思维方法。
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第一节 系统自然观
• 自然观：自然观是人们关于自然界以 及人与自然关系的总看法、总观点。
• 系统自然观提出了系统存在和演化的 思想；强调了自然界的复杂性与简单 性、线性与非线性的统一
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自然界的定义：
• 广义的自然界指包括人类社会在内的 整个宇宙
• 而狭义则指在某种程度上与社会相对 立的自然界。
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物质普遍联系的基本形式——系统
自然界的物质性主要回答存在着的“是什 么”的问题；
而“如何存在”由系统方式和运动形式来 回答。
第一章----马克思主义自然观
8
• 系统是由若干具有特定属性的组成元 素经特定联系而构成的、与周围环境 相互联系的、具有特定属性的结构和 功能的整体。
• 系统定义主要强调：多元性；
•
相关性
•
整体性
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二、规定系统的因素
• 1．系统的组成――系统的所有组成元 素的集合。
• 1.在系统中，整体和部分之间存在有 质的承续性和量的守恒性——加和性 关系
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• 具体来说，整体与部分之间的关系又 表现为加和性与非加和性两个方面：
• 1.在系统中，整体和部分之间存在有
质的承续性和量的守恒性——加和性 关系
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• 2．系统整体中的各组成部分之间存在 着相互作用，会造成部分中旧质的消 失而在整体中产生出新质。因此，在 系统中，整体与部分之间又存在着质
的间断性与量的不守恒性——非加和 性关系
• （整体突现性关系）
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• 单一组成元素不能构成系统。
• 不同的组成元素会形成不同的系统。
• 基本组成：对研究目的来说，显得特 别重要的或无须再分解的那一个层次 的组成。
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• 2．系统的结构――系统诸组成元素之 间相互联系和相互作用的总和，是系统 诸组成元素相互结合的方式。
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为什么说系统的结构决定其功能？
• A、环境只是系统功能存在和实现的条 件，而不是决定其功能的内在依据；
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• B、组成元素是系统具有某种功能的物 质基础和物质载体，而不直接决定系统 的功能（单从组成元素无法必然地推导 出系统具有某种功能） 。
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霍尔的三维结构分析方法
2020年10月23日星期五
第一章----马克思主义自然观
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例：系统工程的典范——都江堰水利工程
都江堰水利工程由创建时的鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口引水口三大
主体工程和百丈堤、人字堤等附属工程构成。科学地解决了江水自动分流、