5 第一篇自然观 第四章(二)系统自然观

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3、人化的自然界
自在的自然界→ 人化的自然界→人工的 自然界
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（1）自在的自然界
人类的认识和作用手段尚未触及的那部 分自然界 它们目前尚且只是一种纯客观自在的黑 箱系统，只是人化自然进一步拓展的潜 在基础。
自然界“过去→现在→未来”生成和转 化的多样性统一体 。 现代自然观把世界看成是在本质上某种 从混沌中产生出来的东西，即某种发展 的东西，某种逐渐生成的东西 。
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根据大爆炸宇宙学的理论，大约在150亿 年前的爆炸初期，宇宙处于高温高密状 态，只存在着中子、质子、电子、中微 子等基本粒子。以后宇宙沿着两条线平 行发展：一条是宇观链，即天体演化和 地质演化；另一条是微观～宏观链，后 者表现为物理进化、化学进化、生物进 化和社会进化。
自然系统的物质层次是无限的，即系统等级 序列的最上层和最下层都不是封闭的（没有绝 对的最上层和最下层）。 自然就是这样分层构成的。
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低层系统对高层系统是基础，高层系统对低 层系统有支配调节性作用。 还原主义是行不通的。
特创论把高层次规律看成突如其来的东西。
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（三）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
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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）。
3）系统的结构使系统成为一个有特定功能 的整体
4）功能在系统与外部环境的相互作用中表 现出来，系统总存在是一定环境中
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系统是自然界物质存在的普遍形式：
所有物质客体都自成系统，这些系统又互成 系统，整个自然界是一个巨系统。 邦戈：“自然界中所有的 具体事物不是一个系统就是 某一个系统的组成部分。” 系统与要素的区分是相对的。 并非所有联系都构成系统，只有那些有物质、 能量、信息交换且造成新质（新属性）突现的 联系，才能构成系统。
存在的自然界，也就是当前的各门自然 科学的研究能够涉猎的对象总体 “相信在我们的意识之外有一个独立存 在的自然界，这是科学研究的起点。” （爱因斯坦） 从物质形态上来说，存在的自然界是实 体与场（引力场-电磁场-强场-弱场）的 总合
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2、演化的自然界
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4）层次性
层次概念表征了系统内部结构的不同等级和 水平，揭示了系统之间纵向的或垂直的联系。
层次性是自然界及其物质系统的基本属性。
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自然系统的现实表现是层次结构 层次结构
若干要素经相干性 关系构成的系统，再通过新的相干性关系构成 新系统的逐级构成的结构。
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自然界的层次结构
总星系 星系团
宇 观 世 界
已知最大 范围“宇 宙”
非生命世界
星系 恒星
基本粒子、 原子、 分子
宏 观 世 界 微 观 世 界
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生命世界
自然界的层次结构
生物圈 生态系统 群落 种群 生物个体 系统 器官 组织 细胞
还原主义和特创论都人为地割断了层次结构 中的因果链，在本质上都是错误的。
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自然界的层次结构
„„
卫星、小行星 凝聚态物质 宏 观 世 界
非 生 命 世 界
夸克有结构吗？
分子体系 分子
原子 原子核
基本粒子
夸克
?
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强子 如质 子、 中子
微 观 世 界
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自然界中发生的过程都是不可逆的。 如热传导、质量扩散、功热转化、 生长发育、物种进化„„ 玻姆说：“将自然规律描述成原则上完全可 逆，只不过是实在的极度简化的表现的产物。” 法国诗人哲学家奇内（Edgar Quinet）说： 自然是不会回头的；它决不重做它所破坏的东 西；它不会再看已经破坏的模型。 普里戈金：“那许许多多塑造着自然之形的 基本过程本来是不可逆的和随机的，而那些描 述基本相互作用的决定性和可逆性的定律不可 能告诉人们自然界的全部真情。”
2.自然系统演化的基本方式
3.自然系统演化的自组织机制 4.自然界循环发展的无限性
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1）演化与进化
演化是一种具有不可逆性的运动形态，它有 两种不同的趋势：进化与退化。
进化：在没有外界的特定干预的情况下，物 质客体演化中由无序到有序、由低序到高序的 趋势和过程。 退化则反之。
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1）系统是由若干要素组成的
要素：构成系统的组分或组元。一个系统的 要素至少要有两个。
如水分子、苯分子C6H6。
要素决定系统，有什么样的要素就有什么样 的系统。
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2）系统的要素间存在着特定的关系， 形成一定的结构
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2）自然演化的不可逆性
⑴可逆与不可逆——不可逆过程的普遍性 ⑵不可逆与时间之矢 ⑶不可逆性在演化中的作用
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⑴可逆与不可逆——不可逆过程的普遍性
可逆过程
简称“可逆”
引起的物质系统状态的改 变和环境的变化都能被完全复原的过程。 否则即不可逆过程，简称不可逆。
功能：系统在内部关系和外部关系中所表现 出来的特性和能力。
功能是由结构决定的，但不是唯一决定—— 一种功能可由多种结构实现。
功能对结构有反作用。
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4）功能在系统与外部环境的相互作用 中表现出来，系统总存在是一定环境中
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。
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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，系统自 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、 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）复杂 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。就 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。”
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（2）人化的自然界
人类观察而能感知其信息的自然界，包 括所有进入人类认识和实践范围的自然 物，自然现象和自然过程
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（3）人工的自然界
人类实践的成果、实践手段所及从而被 改变了的那一部分自然界。包括人工自 然物，人为现象和过程，以及受到人类 实践活动影响的地球与空间生态系统
2.自然界物质系统的基本特点
3.自然界物质系统的层次结构
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1.系统是自然界物质存在的普遍形式
系统：由相互联系的要素构成的有特定结构 和功能的有机整体。
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1）系统是由若干要素组成的 2）系统的要素间存在着特定的关系，形成 一定的结构
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4、人与自然协调发展
人与自然的关系是现代自然观的出发点 和归宿 “人是自然的奴隶”－“以认识自然为 主－古代朴素自然观” “人是自然的主人”－“以改造自然为 主-形而上学自然观” “人与自然平衡的重建”-“社会与自然协 调可持续发展-辩证唯物主义的自然观”
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1）整体性：整体大于它的各部分的总和
系统的整体性 系统具有其要素所没有的 新性质、功能和规律，处于系统中的要 素的性质、功能和规律不同于它们在孤 立状态时的性质、功能和规律。 整体性是一切自然系统的普遍属性。从微观 到宏观到宇观、从无生命到生命，从天然自然 到人工自然，一切自然物都是系统。
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） 进行选择和控制。
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2.自然界物质系统的基本特点
1）整体性：整体大于它的各部分的总和
2）开放性：与环境自由地进行物质、能量、 信息交换
3）动态性：运动、变化、发展 4）层次性
第一篇 自然观
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第四章（二） 现代自然观 ——系统自然观
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本章主要内容 一、自然界的系统存在方式 二、系统自然观的基本思想
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一、自然界的系统存在方式
1.系统是自然界物质存在的普遍形式
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与环境自由地进行物 质、能量、信息交换。
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3）动态性：运动、变化、发展
开放的自然系统都是运动、变化、发展的， 都有一个孕育、产生、发展、成熟、消亡的过 程，这是由物质存在的根本方式（运动）和物 质系统的开放性决定的。 （孤立系统趋向热平衡。）
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10-13<„<10-6
量子力学 量子场论 统计力学 „„
牛顿力学 经典物理学 „„ 星系动力学 广义相对论
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ宇宙电动力学
分子生物 生物超分子复合物 学 细胞器 细胞核、质、膜 细胞 细胞学
10-5<„<1014
表 观 型
组织 器官 系统 个体 种群 类群 群落
生理学
宇 观
1014<„<1028
分子体系
蛋白质、 核酸
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自然界的层次结构
非生命世界
领域 渺 观 微 观 宏 观 层次 ？ 空间尺度cm <10-34 理论描述 超弦理论？ 领域 基 因 型
生命世界
层次 氨基酸 蛋白质，核酸 理论描述
夸克 基本粒子 原子 分子
地上物体 行星 恒星 星团 星系 星系团 超星系团 总星系 ？
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70年代：复杂性科学（系统如何从有序 → 混沌和无序→更高层次的有序）—— 分形理论（曼德布罗特）、混沌理论 （美国洛仑茨等）为代表的系统科学等 现代自然科学理论，为人类描绘出一幅 基本粒子、原子、分子化合物直到人类， 从微观、宏观到宇观天体系统演化发展 的自然图景。
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。 要素间的互为因果、互相推 动又相互制约的关系。 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，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。
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3）系统的结构使系统成为一个有特定 功能的整体
自组织理论等属于“演化科学”（描述不可 逆性和复杂性，使时间从一个外部参量转变为 自然演化的内在尺度）。
对自然的认识从存在深入到演化，试图在存 在与演化之间架起一座桥梁。
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自然界的演化
1.自然演化的不可逆性和自然进化 1）演化与进化 2）自然演化的不可逆性 3）自然界的进化：有序化和对称破缺
生物学
胀 观
>1024光年
？
生 态 型
小生态系统 大生态系统 生物圈
生态学
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二、系统自然观的基本思想 (一)进入现代自然观考察视野的自然界 范围 “存在的自然界演化的自然界人化 的自然界人与自然协调发展”
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1、存在的自然界
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(二)系统自然观的科学基础
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系统自然观植根于： 相对论、量子力学、分子生物学； 40年代：组织理论——信息论、控制论、 系统论； 60年代：自组织理论（系统如何从无序 →有序）——耗散结构理论（比利时普 里戈金）、协同学（德国哈肯）、突变 论（法国托姆）、超循环理论(德国艾 根) ；
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2）开放性：与环境自由地进行物质、 能量、信息交换
自然系统具有物质、能量、信息“三要素”。 依据系统与外界环境是否有物质、能量、信 息交换，可将系统分为孤立系统、封闭系统和 开放系统。 与环境有能量交换但没有物质交换。
与环境没有物质、 能量和信息交换。