《系统自然观》PPT课件.ppt

第一篇 系统自然观和自然的演化,第一章 系统自然观,第一节 自然观的演变,古代朴素自然观 16世纪、17世纪机械唯物主义自然观辩证唯物主义自然观 系统自然观 当代自然观的新探索,一、自然和自然观的内在联系,自然和人的关系是自然观得以确立的前提，自然观的演变实质就是人与自然关系演变的过程。人与自然关系经历了“天人合一”、“人是万物的尺度”、“人与自然的和谐相处”等。西方人对自然的理解意味着问题的存在，而中国人对自然的传统理解意味着问题的终结。,Aristotle对古希腊的“自然”一词的理解,1、起源或诞生。2、事物所由生长的东西，即它们的种子。3、自然物体中运动或变化的源泉。4、构成事物的基质。5、自然事物的本质或形式。6、一般的本质或形式。7、自身具有运动源泉的事物的本质。,自然一词的中国内涵,自在当然，自然而然，顺从自然。人法地，地法天，天法道，道法自然。老子第二十五章吾闻之吾师，有机械者必有机事，有机事者必有机心。有机心于胸中，则纯白不备；纯白不备，则神生不定；神生不定者，道所不载也。吾非不知，羞而不为也。庄子天地,二、自然观的演变,（一）古代朴素自然观 中国的古代自然观阴阳学说一阴一阳之谓道，继之者善也，成之者性也。易系辞上 核心思想是：宇宙中存在着两种基本因素，即阴和阳；这两种因素之间的相互作用构成了万事万物的结构和相互关系。,五行学说,五行：一曰水，二曰火，三曰木，四曰金，五曰土。水曰润下，火曰炎上，木曰曲直，金曰从革，土爰稼穑。润下作咸，炎上作苦，曲直作酸，从革作辛，稼穑作甘。尚书洪范,谈到人体的时候，一定要记这个图，在人体上，心在上，肾在下，肝在左，肺在右，脾、胃在中间。这是中医看待人体的一张简明扼要图。,老子论道,道生一，一生二，二生三，三生万物。有物混成先天地生。寂兮寥兮独立不改，周行而不殆，可以为天下母。吾不知其名，强字之曰道。道德经,2.早期古希腊自然哲学,Thales泰勒斯Everything is water.万物的本源是水。,Heraclitus 赫拉克利特论流变,Everything is in a state of change.一切皆流，无物常住。,德谟克利特的“原子”思想,德谟克利特认为，宇宙间万事万物都是由原子组成的，原子就是一种质上相同、量上不同的不可再分的最小的物质微粒，它构成一切实物的组成要素。,3.古代朴素辩证法自然观的基本特点,古代朴素辩证法自然观，把自然界当作一个统一的有机体；来自天才的直观、理性的思考和大胆的猜测，虽然正确地把握了自然界的总画面的一般性质，却不能具体地说明自然界的联系,认识是模糊的。返回,（二）16世纪、17世纪机械唯物主义自然观,牛顿：新的摩西“Nature and Natures laws lay hid in night:God said,Let Newton be!And all was light.”自然和自然的法则在黑夜中隐藏；上帝说，让牛顿去吧!于是一切都已照亮。亚历山大蒲柏为牛顿写的墓志铭(牛顿故于1727年),2.钟表与钟表匠,世界是一部机器，由惰性物体组成，与思维存在物人无关，物体运动是由于外力的推动，遵循严格的机械决定的因果关系。机器的自然图景和严格的机械决定论，是机械唯物主义自然观的基本命题。,3.机械唯物主义自然观的重大贡献和局限性,贡献机械唯物主义自然观摒弃了古代朴素辩证法自然观的直观性、思辨性和猜测性，强调经验的和实证的方法，主张用分析、还原的方法去研究对象,局限性,以机械的观点去看待自然界和人的，否认了有机界与无机界、人类社会与自然界之间的性质上的差别；恩格斯指出：18世纪上半叶的自然科学在知识上，甚至在材料的整理上大大超过了希腊古代，但是在观念地掌握这些材料上，在一般的自然观上却大大低于希腊古代。,形而上学性,还原分析方法，使人孤立地考察自然界的事物和过程，不是把自然界看作是运动的，而是看作静止的；不是看作本质上变化着的，而是看作永恒不变的；随着自然科学的发展，尤其是理论自然科学的出现，这种形而上学的思维方法便显得愈来愈不适用。返回,（三）辩证唯物主义自然观,1.基本内容 自然界是物质的，物质是万物的本原和基础 运动无论在量上还是在质上都是不灭的意识和思维是物质高度发展的产物，是人脑的属性和机能时间和空间是物质的固有属性和存在方式,2.基本特征,唯物论与辩证法的统一 自然史与人类史的统一 天然自然与人化自然的统一 人与自然的对象性关系是能动性和受动性的统一,3.重大意义,实现了自然观发展史上的革命性变革 为马克思主义的科学观、科学方法论以及科学与社会的研究奠定了理论基础 为科学与技术提供了世界观、认识论、方法论与价值论的理论前提 为自然科学与人的科学的结合提供了理论依据,二、系统自然观,（一）系统观的由来及发展史（二）系统的规定（三）系统的特征（四）系统自然观的意义,（一）系统观的由来及发展史,萌芽时期：中国古代：阴阳五行、四象八卦亚里士多德：“整体大于它的各个部分之和。”四因说：质料因 形式因 动力因 目的因,科学发展时期,1924年，科勒（Khler）提出“物理形式”，但是讨论的深度不够。1927年，科勒提出系统论的假设，目的是详细说明同有机系统比较的无机系统的最一般的特性。1948年左右，科学界同时出现三项基本贡献，打开了新的观念的局面：维纳（Norbert Wiener）的控制论（1948年），香农（Shannon）和威弗尔（Weaver）的信息论（1949年），以及冯诺伊曼（von Neumann）和摩根斯坦（Morgenstern）的对策论（1947年）。,现代系统科学：,贝塔朗菲(19011972)：“处于一定的相互关系中并与环境发生关系的各组成部分（要素）的总体（集）”。钱学森：“由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体”。,钱学森,（二）.系统存在方式,1、系统及其相关问题什么是系统？系统是由相互联系、相互作用的若干要素组成的、具有整体功能的有机整体。科学地把握系统概念，应当注意以下四个要点：系统是由若干要素组成的。“系统”在于“系”。“系统”还在于“统”。系统作为一个整体对环境表现出特定的功能。,对系统的理解,对简单事物的研究:系统观念不必要简单事物各部分相互关系简单思考方式:重视个体而忽视关系和整体对复杂而无组织事物的研究:系统观念不可少思考方式:重视整体而忽视个体对复杂而有组织事物的研究:系统观念充分展开思考方式:重视整体、个体和相互作用,系统的规定-要素分析(构成分析),要素:构成系统的组份或组元在一定的分析水平上,要素特指组元(二级或者三级构成),不追溯组份例如:食物链中的消费者生产者，没有追溯到细胞要素属性要素带着特定属性进入系统要素分析是描述性的，而不是解释性的避免无穷倒退的要素分析链条要素分析的描述性特点，表明：主要关注接受什么输入，提供什么输出，可建立什么关系,系统的规定-结构分析,结构：是指系统内组成要素之间的内在联系形式和组织方式，或者说各要素的秩序、关联和相互作用方式。任何系统，都有自己的结构。如甲烷分子CH4、太阳系等。系统的结构包括：数量结构（数量关系）空间结构（空间关系）:材料的晶体结构、DNA双螺旋结构、建筑物的力学结构等时间结构（时间关系）:地球自转公转、潮汐、电谐振、生物钟、心脏的脉动等相互作用结构（交互作用关系）,系统的规定-结构分析（续）,结构分析的核心：阐明要素之间的相互作用，进而用这种相互作用解释其数量结构和时空结构，达到对结构的完整理解。相互作用有物理内容（物质流、能量流、信息流）结构的本质：是要素之间物质、能量、信息交换的方式；意味着差异、非平衡和对称破缺（有差异才有交换）,系统的规定-功能分析,所谓功能，指的是系统在内外相互作用的关系中表现出的特征和能力，它既是要素之间相互作用的结果，也是系统与环境相互作用的表征，是系统的整体效应。自然系统的功能是多样的，但是必须通过与环境的相互作用才能够表现出来。是系统与环境相互作用中所表现出的整体性能。是在一定环境条件下系统整体所具有的属性强调整体性，整体一旦分散，功能将不存在,结构与功能的关系：相互作用，相互影响,首先，系统的结构决定其功能，结构是功能的基础。如有机物中的同分异构体、石墨与金刚石等。再如具有遗传功能的DNA。,其次，系统的功能对结构又有一定的反作用，即功能也会影响结构。如生命系统中的用进废退现象。,系统的规定-环境分析(条件分析),系统的种类孤立系统：系统与环境之间无物质、能量、信息交换。封闭系统：系统只与环境交换能量而不交换物质。开放系统：系统与环境交换物质、能量、信息。,系统中的新质凸现,新质突现的外部条件由系统的环境提供，新质突现的内部根据则来自系统中的相干性关系。相干性：每个要素的活动方式不仅与自己有关，更与其他要素相关,相干性特点：,交叉影响：各要素之间存在物质、能量、信息的再分配，表现出交叉效应单因多果，多因单果例子：相机、胶卷；空调、风扇长程相关：要素变化产生的结果长程传递（大范围的限制）例子：食物链：绿色植物食草动物-食肉动物-猛兽反馈调节：一个要素所引起的其他要素的变化又会反过来影响自身，构成“反应环”。,基于相干性的新质突现,新质突现的内部依据：相干性交叉影响-要素之间相互约束限制调整要素的活动方式，造成要素之间的某种秩序和规律性相干性长程相关-要素之间协同一致在长程相关相关中表现出大范围的非线性协同一致，好象所有要素按照“统一指令”活动，成为一种有序的集体活动模式。相干性反馈调节-约束和协同,系统的稳定性,系统处于内、外干扰中，若经不起干扰，则表征其总体性能的新质会消失系统的稳定性：系统状态对涨落的不变性涨落：瞬时值对平均值的偏离，是随机出现的定态：平均值刻划的一种状态系统状态由决定系统整体特征的相干性决定，系统中其他的自由度以涨落形式表现。例子：食物链：捕食、被捕食、分解、还原 流行病的影响：涨落,系统的稳定性,定态对涨落的三种反应：不稳定状态：一旦涨落出现，状态不再存在渐近稳定状态：一旦涨落出现，平息涨落，恢复状态稳定状态：一旦涨落出现，涨落在一定范围内振荡，定态保持。例子：放射性元素（衰变率不变，性质稳定）,2、系统的基本特征,系统的基本特征表现在几个方面，即开放性、动态性、整体性、多样性和层次性。开放性指的是自然系统具有物质、能量、信息三要素。依据系统与外界环境之间是否存在物质、能量和信息的交换，可以将其区分为孤立系统、封闭系统和开放系统。,动态性,现实的自然系统都是开放系统，都有物流、能流、信息流不断地运动，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，自然系统的这种运动、发展、变化过程，就是它的动态性。,整体性,指系统与其要素之间虽然相互规定，即系统由要素构成，要素的属性会影响系统的属性，但是一个系统决不是其要素的简单相加，而是由要素之间的相干性耦合作用而形成的具有新质的整体。系统在结构上具有加和性，在功能上具有非加和性。系统可小可大，小可以是个分子，大可以是宇宙。,层次性,层次性从形式上看，是系统要素的一种空间关系。在系统的各要素之间，可以根据要素的性质、状态进行分组，各个组的宏观性质具有质的区别。组与组的关系可以是平行并列的关系，也可以是相互包含的关系，这样就出现了层次。,3、系统的层次结构,层次结构：指相互联系的子系统组成系统，每个子系统在结构上又是层级式的，直到达到某个子系统的最低层次1、特点：是由上而下逐级构成的结构低层是高层的构成部分，高层以低层的存在为基础是层层相干，层层有新质突现的结构每个层级的各个子系统之间存在相干性关系，由此导致层级之间质的差异例：自然、社会的基本组织形式均为层级结构，具有进化优势。,2、自然界的基本层级：非生命世界,生命世界,层级结构的结合度,结合度：结合的紧密程度，泛指相互作用的强度结合能、引力势能、信息量进行度量例子：社会的粘结剂：“信息”特点：层级越高，结合度越小结合度递减使得层级结构成为进化速度快、成功机率高的结构形式-层级结构较为普遍结合度递减使得层级结构得以存在，意味着上层系统稳定存在的范围较下层系统狭小-多层级的层级结构较为罕见,层级间的因果链,上向因果链：底层子系统间的相干性造成了上层系统的新质突现。下因上果递进性解释：低层规律、低层过渡到高层的相干条件（是揭示上向因果链的关键）、环境陈述下向因果链：上层系统一旦确定，就会制约、影响下层。上因下果拓展性解释：上层规律、上层过渡到下层的边界条件、环境陈述 对群体中的个体行为进行预测,（三）.系统自然观的意义,1 丰富和发展了辩证唯物主义自然观系统自然观揭示了自然界的系统性、整体性和层次性，指出整个自然界是以系统方式存在着的有机整体 系统自然观揭示了自然界物质系统的开放性、动态性和自组织性，指出自然界的一切物质客体都是不断进行物质、能量和信息交换的开放系统,系统自然观揭示了时间的不可逆性，提出了“内部时间”的概念，指出“时间之矢”是与物理系统相互联系的内部属性系统自然观揭示了自然界在循环发展中有序与无序、进化与退化的辩证统一，论证了辩证唯物主义自然观关于运动、发展的大循环思想,2、提供了系统思维方式,把对象作为其构成要素以一定的联系组成的结构与功能的统一整体(系统)来考察，从整体、部分、环境的相互联系、相互制约、相互依赖的关系中揭示对象的整体性质和运动规律 认为由各要素组成的整体，具有不同于各要素功能简单相加的新功能，即认为系统具有非加和的性质系统性质。,返回,把所观察的系统都看作动态的开放系统，认为任何系统都处于一定环境之中，它与外界环境有着千丝万缕的联系 系统思维方式对某一具体系统的研究侧重于无序、不稳定性、多样性、不平衡性、非线性等方面，这与传统的千方百计将系统简化为稳定、有序、均匀、平衡、线性作用的思维方式有很大差别,三、当代自然观的新探索,1.自然的简单性与复杂性 2.时空的绝对性与相对性3.自然的构成性与生成性4.世界的决定性与非决定性,