第二章 现代科学技术与系统自然观1PPT课件
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反映了整个经典物理学的基础遇到严重 挑战。
普朗克使用内插法将两公式联系起来，提 出著名的普朗克公式，与实验能较好的符 合。
提出能量子假说. 尔后，经爱因斯坦 .波尔 .德布罗意 .海森
保与薛定谔 .继而由波恩， 最后由狄拉克创立概念完整的理论体系，
量子理论及量子力学就此诞生。
量子力学的创立:
(3)混沌学:
揭示了近代科学从未想到的，隐藏在混乱 现象深处的惊人秩序，
即宏观上无序而微观上高度有序的“混沌” 现象。
混沌概念的演化： 古代理解的混沌：是描述宇宙天地开辟之
前物质未分化的一种浑然一体的自然状态 。 近代科学中的混沌：是指系统内部的温度、
压强、浓度、化学势等各处相等，分子运 动的混乱度极高的无序的运动状态。
19末20初的物理学发现.危机.革命
三大发现：电子、X射线、放射性 两朵乌云：迈克尔逊－莫雷实验
（以太漂移实验） 黑体辐射实验(紫外灾难)
相对论、量子力学:
物理学革命推动下 其它基础科学理论革命：
基因的发现，DNA双螺旋结构模型建立; 大陆漂移学说和现代板块构造理论; 新的宇宙演化观念的建立； 系统科学的产生和发展;
这就是洛仑兹描绘的“蝴蝶效应”。
混沌学注重系统整体性的“随机”方向，
研究确定性动力系统显示出的偶然性、无 规则性、和不可预测性，
揭示了确定性动力系统由于非线性作用自 发产生混沌现象、随机行为的机制。
随机性存在于确定性之中，确定性自己规 定自己为不确定性，从根本上消除了拉普 拉斯决定论的幻想。
关系
(2)量子力学
起源：黑体辐射实验，又称紫外灾难。
1896年，维恩提出黑体能量辐射公式即 维恩公式，
此公式几乎完全适合短波，但不适合长 波；
1900年，瑞利从经典理论导出辐射公式， 1905年经金斯修正，称为瑞利－金斯公 式，
它适合可见光谱的长波部分，不适合短 波部分.
这个公式在短波的紫外光谱区遇到困难， 史称“紫外灾难”，
洛仑兹奇怪吸引子意味着系统运动的轨迹是一 条宏观上没有明显规则或次序的混沌运动。
左边的几圈可能代表晴空万里，忽然跳到右边 又代表雷电交加，
天气的长期预报是难以精确的。
在这个动力系统中，
初始条件下微小的变化即能带动整个系统 的长期的巨大的连锁反应。
最常见的阐述是“一个蝴蝶在巴西轻拍翅 膀，可以导致一个月后德克萨斯州的一场 龙卷风。”
现代自然科学为我们描绘了一幅自然界 物质系统演化发展的图景，认为
科学革命推动下的技术革命：
原子能技术; 空间技术; 生物技术; 电子计算机和微电子技术; 信息技术;
(1)相对论
起源：迈克尔wk.baidu.com-莫雷实验(以太漂移实 验)，
否定了长期以来人们相信的以太和以太风 的存在，
旧物理学的根基发生了动摇？
1905年，爱因斯坦创立狭义相对论 从提出相对性原理和光速不变原理出发，
揭示整体大于部分之和.
将近代的机械还原论科学向现代的系统 整体论科学迈进了一大步.
(2)耗散结构论、协同论.突变论.超循环论等 自组织理论
进一步勾画了自然系统从存在到演化的有序 过程，
展示了自然界变化过程的不可逆性及演化的 方向性，
揭示出自然界演化的自组织机制。
向现代的系统整体论科学迈进了一大步
揭示了不同于宏观物体规律的微观物体规 律，
阐明了连续性与间断性、波动性与粒子性 的对立统一，
显示出微观世界的概率随机性，从根本 上改变了精确确定的连续轨迹的经典概 念，
经典理论中的严格决定论，被因果律仅 作为一种近似的和统计趋势的概念所代 替。
（3）分子生物学 1953年美.沃森和英.克里克 DNA双螺旋结构模型，
突变论、超循环论等自组织理论， 80年代以来日渐活跃的混沌学，分形理
论等
这些学科具有 某种“家族相似性”，人 们从不同角度称它们为系统科学、非线 性科学或复杂性科学.
(1)控制论 .信息论 .系统论:
将研究对象视为系统整体，揭示出自然 界物质系统的整体性，层次性，动态性 和开放性特征，勾画出一幅自然界物质 系统存在的画面。
现代混沌学中的混沌：是指确定性系统中 的复杂随机行为，是一种宏观上无序，微 观上高度有序的现象。
气象学家洛仑兹首先发现这一现象。
20世纪50年代洛仑兹通过对气象系统的 研究，提出了地球大气变化模型－洛仑 兹方程，
根据大气流动的实际情况，洛仑兹对方 程进行计算，得到了科学史上第一个混 沌解，一条奇怪的轨线：
得出：同时性是相对性，尺缩效应，时 间延缓效应，质能关系式等重要结论。
1916年，爱因斯坦将相对性原理推广到非惯 性系问题，并由此创立广义相对论。
提出广义协变原理、等效原理，
并由此推断出：在引力场中，时钟变慢，光 线出现偏转，光谱性红向移动等，后来都一 一证实。
相对论的自然观意义：
时空不能离开物质而独立存在， 时空的结构、性质取决于物质的分布， 扬弃了牛顿的绝对时空观， 揭示了空间时间与物质之间存在的辩证
由3维空间里条绕着两个吸引中心无限多 次盘旋的双螺旋曲线组成，形似蝴蝶的 两个翅膀。
右半叶转几圈
再到左半叶转几圈，
又回到右半叶转圈，
不断反复。
每次在左叶或右叶转圈的次数完全随机，很 难确定长时间后某一刻究竟在左边还是在右边 转圈。
这条轨线我们称为洛仑兹奇怪吸引子，所谓吸 引子就是系统运动的归宿，
第二章 现代科学技术与 系统自然观
第一节 现代自然科学的发展与 系统自然观的形成
第二节 自然界的系统存在方式
第三节 自然界的演化
一、系统自然观产生的现代自然科学基础 二. 系统自然观的基本思想 三.系统自然观确立的意义
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
人类对生物学的研究推进到生物大分子 层次，
阐明了生物界结构和生命活动的高度一 致性，
揭示了生物的遗传机制。
DNA重组技术，克隆技术，
标志着人类已进入可以控制遗传和生命 过程的新阶段，
人类不仅可以改造自然，而且可以改变 人类自身，改变人的自然本性。
40年代兴起的控制论、信息论和系统论， 60年代以后出现的耗散结构论、协同论、
普朗克使用内插法将两公式联系起来，提 出著名的普朗克公式，与实验能较好的符 合。
提出能量子假说. 尔后，经爱因斯坦 .波尔 .德布罗意 .海森
保与薛定谔 .继而由波恩， 最后由狄拉克创立概念完整的理论体系，
量子理论及量子力学就此诞生。
量子力学的创立:
(3)混沌学:
揭示了近代科学从未想到的，隐藏在混乱 现象深处的惊人秩序，
即宏观上无序而微观上高度有序的“混沌” 现象。
混沌概念的演化： 古代理解的混沌：是描述宇宙天地开辟之
前物质未分化的一种浑然一体的自然状态 。 近代科学中的混沌：是指系统内部的温度、
压强、浓度、化学势等各处相等，分子运 动的混乱度极高的无序的运动状态。
19末20初的物理学发现.危机.革命
三大发现：电子、X射线、放射性 两朵乌云：迈克尔逊－莫雷实验
（以太漂移实验） 黑体辐射实验(紫外灾难)
相对论、量子力学:
物理学革命推动下 其它基础科学理论革命：
基因的发现，DNA双螺旋结构模型建立; 大陆漂移学说和现代板块构造理论; 新的宇宙演化观念的建立； 系统科学的产生和发展;
这就是洛仑兹描绘的“蝴蝶效应”。
混沌学注重系统整体性的“随机”方向，
研究确定性动力系统显示出的偶然性、无 规则性、和不可预测性，
揭示了确定性动力系统由于非线性作用自 发产生混沌现象、随机行为的机制。
随机性存在于确定性之中，确定性自己规 定自己为不确定性，从根本上消除了拉普 拉斯决定论的幻想。
关系
(2)量子力学
起源：黑体辐射实验，又称紫外灾难。
1896年，维恩提出黑体能量辐射公式即 维恩公式，
此公式几乎完全适合短波，但不适合长 波；
1900年，瑞利从经典理论导出辐射公式， 1905年经金斯修正，称为瑞利－金斯公 式，
它适合可见光谱的长波部分，不适合短 波部分.
这个公式在短波的紫外光谱区遇到困难， 史称“紫外灾难”，
洛仑兹奇怪吸引子意味着系统运动的轨迹是一 条宏观上没有明显规则或次序的混沌运动。
左边的几圈可能代表晴空万里，忽然跳到右边 又代表雷电交加，
天气的长期预报是难以精确的。
在这个动力系统中，
初始条件下微小的变化即能带动整个系统 的长期的巨大的连锁反应。
最常见的阐述是“一个蝴蝶在巴西轻拍翅 膀，可以导致一个月后德克萨斯州的一场 龙卷风。”
现代自然科学为我们描绘了一幅自然界 物质系统演化发展的图景，认为
科学革命推动下的技术革命：
原子能技术; 空间技术; 生物技术; 电子计算机和微电子技术; 信息技术;
(1)相对论
起源：迈克尔wk.baidu.com-莫雷实验(以太漂移实 验)，
否定了长期以来人们相信的以太和以太风 的存在，
旧物理学的根基发生了动摇？
1905年，爱因斯坦创立狭义相对论 从提出相对性原理和光速不变原理出发，
揭示整体大于部分之和.
将近代的机械还原论科学向现代的系统 整体论科学迈进了一大步.
(2)耗散结构论、协同论.突变论.超循环论等 自组织理论
进一步勾画了自然系统从存在到演化的有序 过程，
展示了自然界变化过程的不可逆性及演化的 方向性，
揭示出自然界演化的自组织机制。
向现代的系统整体论科学迈进了一大步
揭示了不同于宏观物体规律的微观物体规 律，
阐明了连续性与间断性、波动性与粒子性 的对立统一，
显示出微观世界的概率随机性，从根本 上改变了精确确定的连续轨迹的经典概 念，
经典理论中的严格决定论，被因果律仅 作为一种近似的和统计趋势的概念所代 替。
（3）分子生物学 1953年美.沃森和英.克里克 DNA双螺旋结构模型，
突变论、超循环论等自组织理论， 80年代以来日渐活跃的混沌学，分形理
论等
这些学科具有 某种“家族相似性”，人 们从不同角度称它们为系统科学、非线 性科学或复杂性科学.
(1)控制论 .信息论 .系统论:
将研究对象视为系统整体，揭示出自然 界物质系统的整体性，层次性，动态性 和开放性特征，勾画出一幅自然界物质 系统存在的画面。
现代混沌学中的混沌：是指确定性系统中 的复杂随机行为，是一种宏观上无序，微 观上高度有序的现象。
气象学家洛仑兹首先发现这一现象。
20世纪50年代洛仑兹通过对气象系统的 研究，提出了地球大气变化模型－洛仑 兹方程，
根据大气流动的实际情况，洛仑兹对方 程进行计算，得到了科学史上第一个混 沌解，一条奇怪的轨线：
得出：同时性是相对性，尺缩效应，时 间延缓效应，质能关系式等重要结论。
1916年，爱因斯坦将相对性原理推广到非惯 性系问题，并由此创立广义相对论。
提出广义协变原理、等效原理，
并由此推断出：在引力场中，时钟变慢，光 线出现偏转，光谱性红向移动等，后来都一 一证实。
相对论的自然观意义：
时空不能离开物质而独立存在， 时空的结构、性质取决于物质的分布， 扬弃了牛顿的绝对时空观， 揭示了空间时间与物质之间存在的辩证
由3维空间里条绕着两个吸引中心无限多 次盘旋的双螺旋曲线组成，形似蝴蝶的 两个翅膀。
右半叶转几圈
再到左半叶转几圈，
又回到右半叶转圈，
不断反复。
每次在左叶或右叶转圈的次数完全随机，很 难确定长时间后某一刻究竟在左边还是在右边 转圈。
这条轨线我们称为洛仑兹奇怪吸引子，所谓吸 引子就是系统运动的归宿，
第二章 现代科学技术与 系统自然观
第一节 现代自然科学的发展与 系统自然观的形成
第二节 自然界的系统存在方式
第三节 自然界的演化
一、系统自然观产生的现代自然科学基础 二. 系统自然观的基本思想 三.系统自然观确立的意义
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
人类对生物学的研究推进到生物大分子 层次，
阐明了生物界结构和生命活动的高度一 致性，
揭示了生物的遗传机制。
DNA重组技术，克隆技术，
标志着人类已进入可以控制遗传和生命 过程的新阶段，
人类不仅可以改造自然，而且可以改变 人类自身，改变人的自然本性。
40年代兴起的控制论、信息论和系统论， 60年代以后出现的耗散结构论、协同论、