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。
依据物质之间相互作用的性质和描述 这种作用的不同来划分。
• 20世纪60年代初，日本物理学家坂田昌一就提 出按物质系统所具有的不同规律划分物质层次 的思想。将物质层次分为：
非生命界： 超玄→夸克→基本粒子→原子核→原子→分子→物体 →天体→星云 ， 生命界： 生物大分子→胶体粒子→细胞→器官→组织→个体→ 种群→群落→生物圈层次。
二、自然界物质的统一性
第一，宇宙中的物质在化学元素上是统一的。 第二，宇宙万物在基本粒子层次上是统一的。 第三，实物和场两种基本物质形态是统一的。
第二节 自然界物质的系统性
一、系统的概念和特点
1、系统的概念 我国著名系统工程科学家钱学森认为：所谓系统是 由相互影响、相互作用、相互制约的各个部分组成的具 有一定功能的整体。 2、系统的特点 一是多元性 二是关联性 三是整体性
(二)物质系统的结构与功能的关系
系统的组成、结构、环境、功能是完整 规定和描述系统的四个基本因素。 现在的问题是系统的组成、结构、环境 三因素中谁对系统的功能具有决定性的意义？ 答案是系统的内部结构对于决定系统功 能，具有更为直接的意义！是决定系统功能 的内在依据！
三、系统自然观的基本思想 及重大意义
2、从物质聚集态看物质形态的多样性
固态——内部有较强的内聚力，有一定体积和形态。
液态——内部有较强的内聚力，有一定体积，但无一定形态。
气态——没有一定体积，亦无一定形态。
自然界的多态
等离子态——气体的原子外层电子脱离原子 （气温在几千度时），于是中性的原子变成了带阳电的离 子。宇宙中有99.9%以上的物质处于等离子态。 超密态——当物质在超高压（几百万个大气压） 物质密度极大，千吨或亿吨/CM3 真空态——物质形态的一种，是负能态的粒子海。 反物质态——由反粒子构成的物质
• （2）进化与退化同生共存。进化与退化常 常是同时存在和同步发生的。它们往往是 一个过程的两个方面。理由在于，一个系 统有序程度的提高，需在以负熵流的引入 为代价，这相当于系统把熵增转移到了环 境之中。或者说系统的进化是以环境中某 些方面的退化为代价的。 • （3）进化与退化相互转化。进化过程在一 定条件下会转入退化，而退化过程在一定 条件下也可以转入进化。
马木留克（Mamluk，又名马木留克、马木路克），就 是中世纪埃及各族奴隶出身的军人。阿尤布王朝组建了 一支由奴隶构成的马木路克近卫军。马木路克骑兵骁勇 善战，1250年与第七次东征的十字军争夺开罗，取得了 一次非常辉煌的胜利。随着中央集权的削弱，他们逐渐 成为强大的军事统治集团，阿尤布王朝解体后他们夺取 了开罗的政权，建立了通称为马木路克的的苏丹国。马 木留克王朝的历代苏丹多数是军人通过军事政变夺取政 权，对战争有着近乎本能的迷恋，国家不断陷入战争之 中，通过与十字军、蒙古人、土耳其人进行的一系列战 争，马木路克很快强大起来，版图一度扩张到整个阿拉 伯东方。马木留克王朝统治埃及达三百年之久（1250 年—1517年）最终于1517年在与奥斯曼土耳其帝国的战 争中失败，从此灭亡。
一、自然界演化的图景
自然界的演化主要是由宇宙的起源、地球 的起源、生命的起源和人类的起源构成的。合 称为“四大起源”。 1、宇宙的起源和演化
按照现代宇宙学中最有影响的大爆炸宇宙论和暴胀 宇宙论，宇宙起源于大约150亿年前的一次大爆炸。宇 宙大爆炸之初，是一个高温、高密度的“奇点”。 2、地球的起源和演化
3、生命的起源和进化
观看科教片《宇宙与人》
二、自然界演化的方向性
1、序、无序、有序、混沌和负熵流
“序”是描述客观事物或系统内部组成元素之 间相互关系的范畴
“无序”是指客观事物或系统内各组成部分之间 联系、组合或运动的无规则性和不确定性。
“有序”指的是客观事物或系统内各组成部分之 间联系、组合或运动，在空间、时间、结构功能等方 面显示出一定的顺序、规则，具有某种确定性、方向 性和规律性。
第二章 系统自然观
物质的存在方式
自然界事物的存在方式
系统的存在方式
第一节 自然界物质多样性与统一性
一、自然界物质多样性
1、从物质分类看物质
宏观——团聚体 微观——元素 渺观——基本粒子 微生物——20多万种 植物——30多万种 动物——150多万种
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
(1)低层对高层上向因果关系 由于高层次系统由低层次系统经相干作用 而产生，以低层次系统为其基础和载体，故低 层次系统协同对高层次系统起到根源作用、原 因作用、影响作用，这叫物质层次结构上向因 果关系。 于是科学解释中就有了还原解释模型。即 用低层次系统的规律，加上这些规律在高层次 系统中起作用的条件来解释说明高层次系统现 象的逻辑模型。
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。
在人类发明蒸汽机以前，人们所利用的风力、 畜力、水力等基本主是宏观物体这个层次的能 量。人们发明推广了蒸汽机后，标志着人们掌 握着分子这个层次能量；电机和高压输电技术 的发明使人类掌握了外层电子这个层次的能量； 可控核反应的发明使人类掌握了原子核这个层 次的能量。于是人类就有了工场手工业时代、 蒸汽机时代、电气电子时代、核时代。
系统的对称性破缺状态对应着有序，自然系统 的有序化是对称性破缺的结果，正是由于对称性破 缺才使系统向有序化、组织化、和复杂化演化。 “混沌”是系统演化的一个方向；混沌并不等于混 乱，也不是无序，是确定系统内在随机性，是看起来 杂乱无章的有序状态，或说是装扮成无序的有序。是 无序与有序的统一。 “熵”是系统科学的序的标度，熵是无规律程度 的测量，因此负熵流或信息量是系统有序性或组织性 的测度。
2、自组织理论： 系统进化的机制和条件
自组织理论是一个学科群，其中最具代表 性的有耗散结构理论、协同学、超循环理论、 突变论。各种自组织理论尽管背景和对象有很 大的差别，但都试图解决一个普遍性的问题， 即从无序走向有序的条件和机制问题，并取得 了不同程度的成功。这些理论从不同侧面揭示 了在远离平衡条件下的开放系统形成有序结构 的可能性。
参见P47-51
思考题：
1、有人说，“下岗是国企改革的必由之路”，“跳糟 是市场经济的必然产物”，此命题是否真？试用系统 理论的相关观点分析之。
2、你怎样看系统整体的非加和性？
第三节 自然界物质系统的层次 性
一、层次结构的含义及基本特征
自然系统的层次性主要是自然界物质系统的纵向 联系，是物质系统之间纵向的或垂直的有序关系。还 包括两个方面： 一是系统在某一等级上又可以分为多侧面的层次， 即同一级的复杂系统，可从横向上分为若干互相联系、 互相制约又各自相互独立的平行层次； 二是一个高度复杂的自然系统以纵向层次和横向 层次为基础，还可以构成纵横交错的立体网络系统， 形成交叉层次。
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。
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。
继康德之后，赖尔把历史演化的观点带进 了地质学，提出了地质渐变论。这个学说使人 确信，“不仅整个地球，而且地球今天地表面 以及生活于其上的植物和动物，也都有时间上 的历史。” 1859年达尔文出版了《物种的起源》， 从科学的角度提出了生物进化论，揭示了整个 生物界的历史性。 恩格斯在《自然辩证法》等著作中系统总结 了当时自然科学的新成就，从不同角度分析了这 些成就对自然界历史观确立的重大意义。
二、物质系统层次结构的相关观点
1、特定物质层次结构与特定能量状态相适应的观点 任何一个特定物质结构能量只能存在于一定的阈 值之内，当能量超过一定阈值时，就会发生从一个层 次突变到另一个层次。或一定的物质层次与一是能量 阈值相适应。 了解这一观点有着重要意义。目前有人宣称，在 生物体这个物质层次上会有一种新相互作用，可以产 生巨大能量，是不正确的。
(2)高层次系统的相对独立性
高层次系统一旦产生后，就会形成新的实 体，引起新的属性，有新质的突现。
（3）高层次系统对低层次系统的下向 因 果关系
高层次系统对低层次系统的支配和限制作 用，被称之为下向因果关系。
现场讨论题：
就“物质系统层次结构的相关观点” 给合你所想到的实例谈淡你的体会。
第四节 自然系统的演化发展