新自然辩证法第二章精.ppt

新自然辩证法第二章第1页，本讲稿共57页l应注意的几个方面（1）必须有两个或两个以上的要素。系统与要素的区别是相对的。（2）结构：在于系统内部诸要素之间的相互关系 形式性的关系：是怎样描述性的。实质性的交互作用：为什么解释性的（3）整体：统一整体。（4）功能：内部结构决定功能的可能空间。外部环境决定功能的选项；要素决定结构的可能空间，环境决定结构的现实选项。第2页，本讲稿共57页2、系统是自然界物质存在的普遍形式自然界是一个系统，其中的所有物质都自成系统；既自成系统，又互成系统第3页，本讲稿共57页二、自然界系统的基本属性1、开放性（系统的三要素：物质、能量、信息）系统分类：(1)孤立系统：与环境没有任何物质、能量、信息的交换趋向于熵最大。(2)封闭系统：与环境无物质交换，但有能量交换。根据Emc2，无物质交换即无能量交换。(3)开放系统：与环境充分地进行物质、能量、信息交换的系统。开放度介于0与1之间。第4页，本讲稿共57页2、整体性：、整体性：（1）加和性与非加性的统一加和性：112非加和性：112（2）非加和性来自要素之间的相互约束、选择和协调非线性相干性。（3）改变要素的数量、组合，意味着改变非线性相干作用方式，系统的属性也会改变。第5页，本讲稿共57页 构成事物的要素的数量及要素的质的构成事物的要素的数量及要素的质的规定性，决定可能的结构空间规定性，决定可能的结构空间第6页，本讲稿共57页3、层次性拉滋洛“箱子里边有箱子”，即逐级构成的等级结构。（1）下层系统间的相干性作用构成新的系统（2）层次超高，结合度越弱结合度递减。（3）上层系统与下层系统之间的双向因果链第7页，本讲稿共57页相干作用下向的因果链；结合力递加上向的因果链；结合力递减交叉层次系统结构第8页，本讲稿共57页4、动态性：（1）涨落：系统宏观瞬时值对平均值的偏离。系统要素的偶然变异、偶合关系的偶然起伏以及环境因素的随机干扰都有可能引起系统涨落。（2）新旧结构更替的可能性。涨落超出系统的承受力，使系统从旧结构过渡到新结构。第9页，本讲稿共57页三、自然界的层次结构层次性主要指自然物质系统的纵向关系，是物质系统之间纵向的有序关系。（实际上层次关系还包括：平等层次、交叉层次）系统的等级在“关节点”上区别开来，关节点之间属于同一层次，关节之外属于另一层次。第10页，本讲稿共57页1、自然界划分层次的依据（1）按物质客体的质量大和空间尺度大小划分。恩格斯：“物质是按质量的相对大小分成一系列较大的、界限分明的组可见的恒星系、太阳系、地球上的物体、分子和原子，最后是以太粒子，都各自形成这样的一组”（2）按自然系统具有的结合能形式和大小划分美国物理学家韦斯科夫的“量子阶梯”。第11页，本讲稿共57页（3）按相互作用的性质和描述的理论划分板田昌一：自然界的不同层次有不同的规律。具体分为：基本粒子原子核原子分子物体天体星云。以及分子胶体粒子细胞器官个体社会等层次。中国学者进一步提出按物质之间相互作用的性质和描述这种作用的中国学者进一步提出按物质之间相互作用的性质和描述这种作用的不同理论划分物质层次的思想。认为从基本粒子到分子的微观层次之不同理论划分物质层次的思想。认为从基本粒子到分子的微观层次之间，以电磁力和核力相互作用，它们服从量子力学规律的支配；从布间，以电磁力和核力相互作用，它们服从量子力学规律的支配；从布朗粒子到地上物体再到行星、恒星等的宏观层次之间，以电磁力和核朗粒子到地上物体再到行星、恒星等的宏观层次之间，以电磁力和核力相互作用，它们服从经典物理学规律的支配；恒星以上的宇观层次力相互作用，它们服从经典物理学规律的支配；恒星以上的宇观层次之间的作用力主要是万有引力，它们服从广义相对论、星系动力学规之间的作用力主要是万有引力，它们服从广义相对论、星系动力学规律的支配。律的支配。第12页，本讲稿共57页（4）以普适常数作为区分自然系统的标志）以普适常数作为区分自然系统的标志海森伯：相对论与自然界的一个普适常数光速相联系区分宇观高速运动与客观低速运动。的时空特性变化。量子论和自然界的另一个常数普朗克作用量子相联系。普朗克常数h揭示了时空在宏观与微观之间的差异。80年代：马名驹提出用普朗克常数h、万有引力常数G哈勃常数H分别作为微观、宏观和宇观层次的表征。第13页，本讲稿共57页2、自然界结构层次的基本特征（1）纵向等级构成与横向多元相干的统一。（2）层次结构的间断性和连续性的统一。层次结构都存在一定的物质、能量和时层次结构都存在一定的物质、能量和时空的量的阈值。在确定的阈值内系统的变化空的量的阈值。在确定的阈值内系统的变化是连续的，超过作为关节点的阈值，就由一是连续的，超过作为关节点的阈值，就由一个层次突变为另一新质的层次。个层次突变为另一新质的层次。第14页，本讲稿共57页（3）自然界层次结构中的分层递阶秩序）自然界层次结构中的分层递阶秩序的稳定性程度是由结合能的大小决定的。的稳定性程度是由结合能的大小决定的。定量分析说明，系统尺度同组成元素之间的结合能成反比，即：LEK （其中L为系统尺度，E为结合能，K为常数，约为107厘米电子伏）第15页，本讲稿共57页第二节自然演化观一、自然界演化的图景一、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。合称为命的起源和人类的起源构成的。合称为“四大起源四大起源”。1、宇宙的起源和演化、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，宇宙起源于大约宇宙论，宇宙起源于大约150亿年前的一次大爆炸。宇亿年前的一次大爆炸。宇宙大爆炸之初，是一个高温、高密度的宙大爆炸之初，是一个高温、高密度的“奇点奇点”。第16页，本讲稿共57页 从大爆炸开始至从大爆炸开始至1043 秒（普朗克时间）之间有一个过渡秒（普朗克时间）之间有一个过渡的混沌状态，它包含有随机的量子涨落以及由初始状态的一种临的混沌状态，它包含有随机的量子涨落以及由初始状态的一种临界不稳定性造成的许多被称为界不稳定性造成的许多被称为“泡沫泡沫”的区域。随着宇宙的膨胀，的区域。随着宇宙的膨胀，温度的下降，宇宙进入到一个叫做温度的下降，宇宙进入到一个叫做“假真空假真空”的状态，这种的状态，这种“假假真空真空”不同于真的物理真空，它具有巨大的负压力，引起引力排不同于真的物理真空，它具有巨大的负压力，引起引力排斥效应，使宇宙从大约斥效应，使宇宙从大约1035秒后发生按指数急剧的膨胀即秒后发生按指数急剧的膨胀即所谓所谓“暴胀暴胀”，以致宇宙在这一极短的时间（，以致宇宙在这一极短的时间（10 35 1032秒）半径增加了约秒）半径增加了约1050倍。在暴胀结束后（倍。在暴胀结束后（1032106秒），宇宙进入对称破缺阶段，由秒），宇宙进入对称破缺阶段，由“假真空假真空”态态转变为转变为“真真空真真空”态，其多余的能量释放出来，在态，其多余的能量释放出来，在“真真空真真空”中产生了诸如夸克、轻子之类的最基础的基本粒子，标志着宇中产生了诸如夸克、轻子之类的最基础的基本粒子，标志着宇宙的诞生。宙的诞生。第17页，本讲稿共57页 而随着宇宙温度和密度的逐步降低，宇宙又经历了以而随着宇宙温度和密度的逐步降低，宇宙又经历了以下几个演化阶段：下几个演化阶段：（1）基本粒子形成阶段。（）基本粒子形成阶段。（2）辐射阶段或核合成阶）辐射阶段或核合成阶段。这个阶段从宇宙时为段。这个阶段从宇宙时为1 秒开始持续到一万年。（秒开始持续到一万年。（3）实物阶段。宇宙时一万年后，形成稳定的原子。大约在宇实物阶段。宇宙时一万年后，形成稳定的原子。大约在宇宙时宙时70万年左右形成原子星系。当宇宙时为万年左右形成原子星系。当宇宙时为50 亿年亿年时，开始形成第一代恒星。恒星的演化，按目前广为时，开始形成第一代恒星。恒星的演化，按目前广为接受的弥漫说，一般经历四个阶段：引力收缩阶段；接受的弥漫说，一般经历四个阶段：引力收缩阶段；主序星阶段；红巨星阶段；脉冲星阶段或爆发阶段和主序星阶段；红巨星阶段；脉冲星阶段或爆发阶段和高密阶段。在恒星演化的特定阶段和特定条件下，在高密阶段。在恒星演化的特定阶段和特定条件下，在宇宙之一隅出现了太阳系以及作为太阳系一个成员的宇宙之一隅出现了太阳系以及作为太阳系一个成员的地球。地球。第18页，本讲稿共57页2、地球的起源和演化、地球的起源和演化o首先是地球内部圈层的形成和演化。按照首先是地球内部圈层的形成和演化。按照“冷冷”起源说，形成原始地起源说，形成原始地球的那部分物质的温度开始时比较低，后来在各种因素作用下，重元球的那部分物质的温度开始时比较低，后来在各种因素作用下，重元素下沉形成地核，轻元素上浮形成地幔。素下沉形成地核，轻元素上浮形成地幔。o其次是地球外部圈层的形成和演化。由于地幔物质增温，被禁锢在地幔其次是地球外部圈层的形成和演化。由于地幔物质增温，被禁锢在地幔物质中的一氧化碳、甲烷、氨等气体逸出地表。形成原始大气圈。早期物质中的一氧化碳、甲烷、氨等气体逸出地表。形成原始大气圈。早期的大气中含有大量的水汽，由于地表温度下降，水汽便凝结成雨降到地的大气中含有大量的水汽，由于地表温度下降，水汽便凝结成雨降到地面。经过漫长的地质年代形成了海洋，集聚在大陆上的水形成江河、湖面。经过漫长的地质年代形成了海洋，集聚在大陆上的水形成江河、湖泊以及地下水。这些水息息相通，形成连续的水圈。这样，就形成地球泊以及地下水。这些水息息相通，形成连续的水圈。这样，就形成地球的内三圈（地核、地幔、地壳）和外三圈（岩石圈、水圈、大气圈）。的内三圈（地核、地幔、地壳）和外三圈（岩石圈、水圈、大气圈）。生命形成发展后还有生物圈。生命形成发展后还有生物圈。o再次是地壳运动。根据板块学说，整个地壳被划分为若干个大的板块，板块驮在再次是地壳运动。根据板块学说，整个地壳被划分为若干个大的板块，板块驮在地幔软流圈之上，随着软流圈的热对流发生移动，由板块的水平运动控制的垂直地幔软流圈之上，随着软流圈的热对流发生移动，由板块的水平运动控制的垂直运动造就了丰富的地貌。运动造就了丰富的地貌。第19页，本讲稿共57页3、生命的起源和进化、生命的起源和进化o原始生命的起源和发展需要经过化学进化和生物进化两个阶段。原始生命的起源和发展需要经过化学进化和生物进化两个阶段。生命生命起源的化学进化阶段，一般认为在地球诞生之后大约十多亿年的时间。起源的化学进化阶段，一般认为在地球诞生之后大约十多亿年的时间。生命起源的化学进化过程大致经历了如下四个阶段：生命起源的化学进化过程大致经历了如下四个阶段：（1）从无机小分）从无机小分子合成有机小分子（子合成有机小分子（2）从有机小分子合成生物大分子（）从有机小分子合成生物大分子（3）从生物大分子组成多）从生物大分子组成多分子体系分子体系 （4）从多分子体系演变为原始生命。）从多分子体系演变为原始生命。o如果把演化比作赛场，将寒武纪生命大爆发的不同动物门类与现生动物门类进行如果把演化比作赛场，将寒武纪生命大爆发的不同动物门类与现生动物门类进行对照，人们不难发现，在漫漫五亿多年的时空之旅中，曳鳃动物、星虫动物、箭对照，人们不难发现，在漫漫五亿多年的时空之旅中，曳鳃动物、星虫动物、箭虫动物、尾索动物和海豆芽等则恪守祖先的原本，忠诚地将祖先的特征、体态、虫动物、尾索动物和海豆芽等则恪守祖先的原本，忠诚地将祖先的特征、体态、行为和生活方式一代又一代遗传下来。而节肢动物一直在快跑，脊椎动物先是慢行为和生活方式一代又一代遗传下来。而节肢动物一直在快跑，脊椎动物先是慢走，后来急起直追，沿着鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类的方向演化，最后由哺走，后来急起直追，沿着鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类的方向演化，最后由哺乳类动物分化出了人类。展现了生命的波澜壮阔、多彩多姿。乳类动物分化出了人类。展现了生命的波澜壮阔、多彩多姿。第20页，本讲稿共57页4、人类的起源和进化、人类的起源和进化o人类是从脊椎动物灵长目中的猿分化出来的。劳动是促成这一进人类是从脊椎动物灵长目中的猿分化出来的。劳动是促成这一进化的重要条件。能制造工具的人类大约出现在距今化的重要条件。能制造工具的人类大约出现在距今300万年前。人万年前。人类的起源和进化大体上分为以下四个阶段：类的起源和进化大体上分为以下四个阶段：o（1）类人猿：在）类人猿：在1400万年前。能使用天然工具，但还不会制造工具万年前。能使用天然工具，但还不会制造工具 o（2）猿人：大约生存于距今）猿人：大约生存于距今300万到万到30万年前，是人类的直接祖先，万年前，是人类的直接祖先，他们已能制造石器，他们已能制造石器，o（3）早期智人（古人）：大约出现于）早期智人（古人）：大约出现于20多万年前，他们学会了人工取多万年前，他们学会了人工取火，火，o（4）晚期智人（新人）：大约出现在）晚期智人（新人）：大约出现在45万年前旧石器时代晚期万年前旧石器时代晚期，能够布置陷阱捕捉猛兽，能够摩擦取火，用兽皮等做简易房屋。能够布置陷阱捕捉猛兽，能够摩擦取火，用兽皮等做简易房屋。第21页，本讲稿共57页第22页，本讲稿共57页o如今，人类已经能够在分子水平上通过基因工程来如今，人类已经能够在分子水平上通过基因工程来“修修改改”生命，甚至创造出新的生命形式。当代生命科学已生命，甚至创造出新的生命形式。当代生命科学已发展到足以改造人类自身，改变人类的自然本性的程度。发展到足以改造人类自身，改变人类的自然本性的程度。它已经可以在如下不同层次上对人的生命载体进行技术它已经可以在如下不同层次上对人的生命载体进行技术操作：一是对外形的操作：一是对外形的“修改修改”或或“补充补充”，如五官整形、，如五官整形、断肢再植等；二是对体内器官的治疗和移植，包括天然断肢再植等；二是对体内器官的治疗和移植，包括天然器官和人造器官的移植；三是在细胞水平上的操作，诸器官和人造器官的移植；三是在细胞水平上的操作，诸如体外受孕、试管婴儿，以及包括生殖细胞和体质细胞如体外受孕、试管婴儿，以及包括生殖细胞和体质细胞的克隆技术等；四是在分子水平上的操作，如目前正在的克隆技术等；四是在分子水平上的操作，如目前正在试验的基因治疗以及通过对人体基因组的修改来改善人试验的基因治疗以及通过对人体基因组的修改来改善人的生命质量，使人类发生物性的新进化。的生命质量，使人类发生物性的新进化。第23页，本讲稿共57页二、自然界演化的方向二、自然界演化的方向o自然界物质系统演化有两个特定的方向，即进化方向与退化自然界物质系统演化有两个特定的方向，即进化方向与退化方向。方向。o进化，是指由无序到有序、由简单到复杂、从低级到高级不进化，是指由无序到有序、由简单到复杂、从低级到高级不断上升的发展方向；断上升的发展方向；o退化，则是指由有序到无序、由复杂到简单、从高级到低退化，则是指由有序到无序、由复杂到简单、从高级到低级不断退步的下降方向。级不断退步的下降方向。o这两个方向的辩证统一，构成了自然界丰富多彩的演这两个方向的辩证统一，构成了自然界丰富多彩的演化图景。化图景。第24页，本讲稿共57页1、演化方向的矛盾、演化方向的矛盾 19世纪中叶，开尔文和克劳修斯的热力世纪中叶，开尔文和克劳修斯的热力学第二定律与达尔文的生物进化论所揭示的学第二定律与达尔文的生物进化论所揭示的演化方向并不一致。热力学第二定律中的演演化方向并不一致。热力学第二定律中的演化方向朝下，趋向于无序状态和随机性；相化方向朝下，趋向于无序状态和随机性；相反，在生物进化论中的演化方向朝上，趋向反，在生物进化论中的演化方向朝上，趋向于在一定结构和功能方面的组织性更高层次。于在一定结构和功能方面的组织性更高层次。这一矛盾长期困扰着人们。这一矛盾长期困扰着人们。第25页，本讲稿共57页l生物进化论向上延伸的演化方向生物进化论向上延伸的演化方向o 英国著名哲学家斯宾塞选择了生物进化论英国著名哲学家斯宾塞选择了生物进化论向上延伸的演化方向，而对热力学第二定律持向上延伸的演化方向，而对热力学第二定律持续熵增的演化方向不予理会。续熵增的演化方向不予理会。第26页，本讲稿共57页l宇宙宇宙“热寂说热寂说”退化的演化方向退化的演化方向o德国物理学家克劳修斯则将热力学第二定律推广德国物理学家克劳修斯则将热力学第二定律推广到宇宙的演化，他认为整个宇宙必然遵循熵增原理，到宇宙的演化，他认为整个宇宙必然遵循熵增原理，随着熵的不断增大，宇宙中一切机械的、物理的、化随着熵的不断增大，宇宙中一切机械的、物理的、化学的、生命的等运动形式都将转化为热运动形式，而学的、生命的等运动形式都将转化为热运动形式，而热又总是自发地由高温部分流向低温部分，直到温度热又总是自发地由高温部分流向低温部分，直到温度处处相等的热平衡状态（此时宇宙的熵趋于极大值）；处处相等的热平衡状态（此时宇宙的熵趋于极大值）；宇宙一旦达到这一状态，任何进一步热交换都不会发宇宙一旦达到这一状态，任何进一步热交换都不会发生了，于是宇宙就进入到一个热平衡的死一样寂静的生了，于是宇宙就进入到一个热平衡的死一样寂静的永恒状态。这就是著名的宇宙永恒状态。这就是著名的宇宙“热寂说热寂说”。第27页，本讲稿共57页l恩格斯对恩格斯对“热寂论热寂论”的分析批判：的分析批判：o第一，按照第一，按照“热寂说热寂说”，“宇宙钟必须上紧发条，然后才宇宙钟必须上紧发条，然后才能走动起来，一直达到平衡状态，而要使它从平衡状态再能走动起来，一直达到平衡状态，而要使它从平衡状态再走动起来，那只有奇迹才行。上紧发条时耗费的能消失了，走动起来，那只有奇迹才行。上紧发条时耗费的能消失了，至少是在质上消失了，而且只有靠外来的推动才能恢复。至少是在质上消失了，而且只有靠外来的推动才能恢复。因此外来的推动在一开始就必需的。因此外来的推动在一开始就必需的。”这就是说，这就是说，“热寂热寂论论”必定导致神秘的必定导致神秘的“第一推动第一推动”。o第二，恩格斯指出，宇宙的运动在质上与量上都具有无限第二，恩格斯指出，宇宙的运动在质上与量上都具有无限转化的能力，转化的能力，“放射到太空中去的热一定有可能通过某种放射到太空中去的热一定有可能通过某种途径途径”，“重新集结和活动起来重新集结和活动起来”，并预言往后的自然科，并预言往后的自然科学将学将“指明这一途径指明这一途径”。第28页，本讲稿共57页o英国物理学家麦克斯韦、德国物理学家普朗克和玻恩则指出，英国物理学家麦克斯韦、德国物理学家普朗克和玻恩则指出，“热寂论热寂论”是对孤立系统的认识中导出的热力学第二定律不是对孤立系统的认识中导出的热力学第二定律不加限制地推广到全宇宙的结果。麦克斯韦和玻尔兹曼还意识加限制地推广到全宇宙的结果。麦克斯韦和玻尔兹曼还意识到自然界中存在着与熵增加相拮抗的事实，并试图说明这种到自然界中存在着与熵增加相拮抗的事实，并试图说明这种机制。机制。o1944年，德国物理学家薛定谔在年，德国物理学家薛定谔在生命是什么生命是什么一书中指一书中指出，如果有一种机构，它是一个开放系统，能够不断地从出，如果有一种机构，它是一个开放系统，能够不断地从外界获得并积累自由能，它就产生外界获得并积累自由能，它就产生“负熵负熵”，生命有机体，生命有机体就是这种机构。薛定谔写道：就是这种机构。薛定谔写道：“要摆脱死亡，就是说要活要摆脱死亡，就是说要活着，惟一的办法就是从环境中不断地汲取负熵着，惟一的办法就是从环境中不断地汲取负熵”，并提出，并提出“有机体就是以负熵为生的有机体就是以负熵为生的”的著名论断。的著名论断。第29页，本讲稿共57页o1969年，比利时科学家普利高津发现，在不违反热力学第年，比利时科学家普利高津发现，在不违反热力学第二定律的前提下，自然系统可以经过自组织过程而从无序演二定律的前提下，自然系统可以经过自组织过程而从无序演化为有序。指出一个处于远离热平衡态的开放系统（无论是化为有序。指出一个处于远离热平衡态的开放系统（无论是力学的、物理的、化学的，还是生物的），通过与外界环境力学的、物理的、化学的，还是生物的），通过与外界环境交换物质、能量和信息，能够从原来的混乱无序的状态，转交换物质、能量和信息，能够从原来的混乱无序的状态，转变为一种在时间、空间或功能上有序的结构。变为一种在时间、空间或功能上有序的结构。o至此，人们终于搞清楚了进化与退化两个方向之间的矛盾至此，人们终于搞清楚了进化与退化两个方向之间的矛盾只是表面现象。进化的系统不是封闭系统，宇宙的演化并只是表面现象。进化的系统不是封闭系统，宇宙的演化并不指向宇宙热寂状态。自然界的演化，既有进化，也有退不指向宇宙热寂状态。自然界的演化，既有进化，也有退化，只有在两极的对立统一之中才能真正把握。化，只有在两极的对立统一之中才能真正把握。第30页，本讲稿共57页2、进化与退化的对立统一、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下几方面：（1）进化与退化互相包含。以进化为主的过程往往）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，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，也是生物进化之中和功能的退化；返祖现象的出现，也是生物进化之中的退化。（同一系统的不同方面）的退化。（同一系统的不同方面）第31页，本讲稿共57页（2）进化与退化同生共存。进化与退化）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。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或者说系统的进化是以环境中某些方面的退化为代价的。（相互联系的不同系统之间）化为代价的。（相互联系的不同系统之间）（3）进化与退化相互转化。进化过程在）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。条件下也可以转入进化。第32页，本讲稿共57页3.演化方向的一般特点演化方向的一般特点o（1）自发性。进化和退化都是事物的自我运动、自我否）自发性。进化和退化都是事物的自我运动、自我否定。它们不是依据外界的指令而变化，而是在一定外部条定。它们不是依据外界的指令而变化，而是在一定外部条件下依据自身内在的机制进行自组织或瓦解。件下依据自身内在的机制进行自组织或瓦解。o（2）稳定性重建。当原有事物出现失稳情况时，系统稳定性重建。当原有事物出现失稳情况时，系统才会进入进化或退化过程，其结果是新的稳定状态的确立。才会进入进化或退化过程，其结果是新的稳定状态的确立。o（3）间断性。进化和退化主要是在连续性中断中实现间断性。进化和退化主要是在连续性中断中实现的，进化或退化的完成往往要经过突变。当然，间断性的，进化或退化的完成往往要经过突变。当然，间断性并不意味着没有任何中间阶段，但这些中间阶段的稳定并不意味着没有任何中间阶段，但这些中间阶段的稳定性没有保证。性没有保证。第33页，本讲稿共57页三、自然界演化的自组织机制三、自然界演化的自组织机制o1、自组织、自组织o自组织是指没有外界的特定干预，在开放的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，自然界物质背景下，外部提供一定的条件，自然界物质系统自发地形成一定结构和功能的过程和现系统自发地形成一定结构和功能的过程和现象。象。o自组织一般包含着三类过程：由非组织到组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的过程演化；在相同组织层次上由简单到复杂的过程演化。杂的过程演化。第34页，本讲稿共57页2、自组织的条件和根据、自组织的条件和根据o（1）开放系统开放系统普利高津指出，一个系统的熵变（普利高津指出，一个系统的熵变（dS）是由两方面）是由两方面的因素引起的，一个因素是系统与环境相互作用中交的因素引起的，一个因素是系统与环境相互作用中交换的熵（换的熵（dSe），称外熵流，另一个因素是系统内部），称外熵流，另一个因素是系统内部自发产生的熵（自发产生的熵（dSi），称熵变。），称熵变。dS=dSe+dSi o对于孤立系统，由于系统和环境之间没有物质和能量对于孤立系统，由于系统和环境之间没有物质和能量的交换，也就不可能产生熵的交换，（的交换，也就不可能产生熵的交换，（dSe）0，所以，所以，dS=dSi 0，这就是克劳修斯提出的热力学第，这就是克劳修斯提出的热力学第二定律二定律。第35页，本讲稿共57页odS=dSe+dSio对于开放系统，由于系统和环境之间存在物质和能量的交换，这就会对于开放系统，由于系统和环境之间存在物质和能量的交换，这就会同时产生熵的交换，使得同时产生熵的交换，使得dSe 0,系统的总熵变就会出现以下四种情况：系统的总熵变就会出现以下四种情况：o当当dSe 0时，时，dS0，系统加速走向无序化（内忧外患），系统加速走向无序化（内忧外患）o当当dSe 0，且，且dSedSi，则，则dS0，系统仍沿着熵增方向走，系统仍沿着熵增方向走向无序化。（得不偿失）向无序化。（得不偿失）o当当dSe 0，且，且dSedSi，则，则dS0，系统宏观结构不变。，系统宏观结构不变。（得失相当）（得失相当）o当当dSe 0，且，且dSedSi，则，则dS0，系统将沿着熵减方向走向，系统将沿着熵减方向走向有序化。（得大于失）有序化。（得大于失）o因此，开放系统就是借助于外部环境输入的负熵以克服、抵消系统内部的增因此，开放系统就是借助于外部环境输入的负熵以克服、抵消系统内部的增熵。是自然系统自组织得以形成的首要条件熵。是自然系统自组织得以形成的首要条件 第36页，本讲稿共57页（2）远离平衡态远离平衡态在近乎平衡态的情况下，即使系统开放，在近乎平衡态的情况下，即使系统开放，它也会返回平衡态的。它也会返回平衡态的。“非平衡是有序之源非平衡是有序之源”，只有非平衡态才能导致有序，形成稳定，只有非平衡态才能导致有序，形成稳定的有序结构。怎样实现系统的非平衡态呢？的有序结构。怎样实现系统的非平衡态呢？通过来自外部环境的物质流、能量流以及伴通过来自外部环境的物质流、能量流以及伴随而来的信息流的输入，将系统驱使到远离随而来的信息流的输入，将系统驱使到远离平衡状态平衡状态第37页，本讲稿共57页（3）非线性相互作用非线性相互作用o非线性相互作用是自然演化的内在机制，是具有相干性非线性相互作用是自然演化的内在机制，是具有相干性的耦合，这种耦合使各要素间产生相干效应与协调动作，的耦合，这种耦合使各要素间产生相干效应与协调动作，从而导致系统内要素独立性的丧失和新质的出现。从而导致系统内要素独立性的丧失和新质的出现。o那么，系统在怎样的情况下才能实现非线性相互作用呢？那么，系统在怎样的情况下才能实现非线性相互作用呢？这就要取决于系统是否远离平衡态。在平衡态和近平衡态，这就要取决于系统是否远离平衡态。在平衡态和近平衡态，系统内部的相互作用是一种线性相互作用，而在远离平衡系统内部的相互作用是一种线性相互作用，而在远离平衡态时，系统内部的相互作用转变为一种非线性的机制，在态时，系统内部的相互作用转变为一种非线性的机制，在这种相互作用下，系统表现出对各种扰动的高度敏感性，这种相互作用下，系统表现出对各种扰动的高度敏感性，一个轻微的扰动都可能被系统响应、放大而波及整个系统，一个轻微的扰动都可能被系统响应、放大而波及整个系统，从而迫使系统向着某个新的结构演化。从而迫使系统向着某个新的结构演化。第38页，本讲稿共57页（4）正反馈放大作用正反馈放大作用 自然系统进入自组织，必须存在一个反馈通道，它可以通过自然系统进入自组织，必须存在一个反馈通道，它可以通过正反馈的方式放大系统的某种波动或起伏，从而产生新质，加正反馈的方式放大系统的某种波动或起伏，从而产生新质，加速系统的自组织。速系统的自组织。（5）涨落涨落 涨落本来是很微小的，不可能对系统状态产生什么大涨落本来是很微小的，不可能对系统状态产生什么大的影响。但当系统处在远离平衡态，系统内部各构成要素的影响。但当系统处在远离平衡态，系统内部各构成要素或子系统之间存在着非线性相互作用时，那么，某种微小或子系统之间存在着非线性相互作用时，那么，某种微小的涨落将通过正反馈机制而被放大，使系统跃迁到一个新的涨落将通过正反馈机制而被放大，使系统跃迁到一个新的稳定有序状态。正因如此，普利高津说：的稳定有序状态。正因如此，普利高津说：“在非平衡过在非平衡过程中程中涨落决定全局的结果涨落决定全局的结果”，“通过涨落达到有序通过涨落达到有序”。第39页，本讲稿共57页第三节 自然人化观o一人与自然的对象性关系一人与自然的对象性关系 o人与自然的关系是一种人与自然的关系是一种“对象性的关系对象性的关系”。即在主体的人与客体的自然之间有着相互作即在主体的人与客体的自然之间有着相互作用、相互依存、相互制约的关系。这种关系用、相互依存、相互制约的关系。这种关系是主体和客体之间所建立的作用与被作用、是主体和客体之间所建立的作用与被作用、依存与被依存、认识与被认识的多重关系。依存与被依存、认识与被认识的多重关系。第40页，本讲稿共57页二、从自在自然到人化自然二、从自在自然到人化自然o1、自在自然、自在自然o亦称亦称“纯自然纯自然”，就是原始发生着的自然界，就是原始发生着的自然界，是先于人类历史而存在的自然界。它是独立是先于人类历史而存在的自然界。它是独立于人类主体之外，未被纳入人的实践范围而于人类主体之外，未被纳入人的实践范围而按照自身的规律运动发展着的原生的自然界。按照自身的规律运动发展着的原生的自然界。它相对于人类的实践活动，纯粹是它相对于人类的实践活动，纯粹是“自在的自在的”，故称为，故称为“自在自然自在自然”。第41页，本讲稿共57页第42页，本讲稿共57页2、人化自然、人化自然o人化自然实际上就是进入了人的文化或文明的自然界，它人化自然实际上就是进入了人的文化或文明的自然界，它构成了人类文化或文明的一部分。以往的自然观都是对纯构成了人类文化或文明的一部分。以往的自然观都是对纯粹的、天然的自然界的看法。马克思所揭示的自然界是人粹的、天然的自然界的看法。马克思所揭示的自然界是人参与其中的人化了的自然界，是人创造、占有和参与其中的人化了的自然界，是人创造、占有和“再生产再生产”的自然界。这种的自然界。这种“人化的自然界人化的自然界”的思想，不仅超越了的思想，不仅超越了以往狭义的自然观念，而且强调了人的参与，从而向人们以往狭义的自然观念，而且强调了人的参与，从而向人们呈现了一幅将人的力量也投于其中的更为现实的自然图景，呈现了一幅将人的力量也投于其中的更为现实的自然图景，是人类对自然界认识的重大飞跃。是人类对自然界认识的重大飞跃。第43页，本讲稿共57页o“人化自然人化自然”这个属人的自然，既有人尚未改造但已经被认识、这个属人的自然，既有人尚未改造但已经被认识、被理解了的自然，可以称它为被理解了的自然，可以称它为“第一自然第一自然”即即“天然自然天然自然”，又又有已被人改造过的、打上了人的活动烙印的自然，可以称它为有已被人改造过的、打上了人的活动烙印的自然，可以称它为“第二自然第二自然”即即“人工自然人工自然”。o“人工自然人工自然”大体上可分为三个层次：最低一个层次是人工控制的自然。大体上可分为三个层次：最低一个层次是人工控制的自然。就是用人控制的手段，把野生动物、植物或天然地貌保护起来，使之维就是用人控制的手段，把野生动物、植物或天然地貌保护起来，使之维持天然状态。第二个层次是人工培育的自然。例如，人工培育的动植物，持天然状态。第二个层次是人工培育的自然。例如，人工培育的动植物，转基因动植物等。第三个层次是人造自然物。即人类创建天然自然界中转基因动植物等。第三个层次是人造自然物。即人类创建天然自然界中没有的事物，包括人创造的人工自然物和人工自然体（建筑物、矿山、没有的事物，包括人创造的人工自然物和人工自然体（建筑物、矿山、铁路、农田、牧场等），人改造了的自然环境（人造运河、人造森林、铁路、农田、牧场等），人改造了的自然环境（人造运河、人造森林、人造水库、人造天体等），以及人们克隆的各种动物、组织和器官等等人造水库、人造天体等），以及人们克隆的各种动物、组织和器官等等第44页，本讲稿共57页o“人化自然人化自然”与与“自在自然自在自然”在本质上是同一的。在本质上是同一的。o第一，两者都具有客观实在性。人们不是在第一，两者都具有客观实在性。人们不是在“自在自然自在自然”之外来之外来创造创造“人化自然人化自然”的，而是在的，而是在“自在自然自在自然”中建造起中建造起“人化自然人化自然”的，是在的，是在“自在自然自在自然”所提供的材料的基础上来体现和确证自所提供的材料的基础上来体现和确证自己的本质力量的。己的本质力量的。o第二，第二，“人化自然人化自然”的任何一种新创造的形态或新产生的属性，无不由自然的任何一种新创造的形态或新产生的属性，无不由自然界本身的规定性转化而来。自然界的无限丰富的规定性，为界本身的规定性转化而来。自然界的无限丰富的规定性，为“人化自然人化自然”的的无限扩展提供了客观的可能性，实践活动则把这种可能性变为现实性。无限扩展提供了客观的可能性，实践活动则把这种可能性变为现实性。o第三，第三，“自在自然自在自然”转化为转化为“人化自然人化自然”后，自然的本性仍然潜藏于后，自然的本性仍然潜藏于“人化人化自然自然”之中。因此，具有某些特殊性质和规律的之中。因此，具有某些特殊性质和规律的“人化自然人化自然”，在总体上又，在总体上又必须服从必须服从“自在自然自在自然”所具有的本性和规律。所具有的本性和规律。3、人化自然与自在自然的联系与区别、人化自然与自在自然的联系与区别第45页，本讲稿共57页o“人化自然人化自然”与与“自在自然自在自然”又是有区别的：又是有区别的：o第一，主体性。自然的人化，就是使得自然界日益打第一，主体性。自然的人化，就是使得自然界日益打上人的意志的印记，从而日益从上人的意志的印记，从而日益从“自在自然自在自然”向向“人人化自然化自然”转化。转化。o第二，对象性。第二，对象性。“人化自然人化自然”就是同主体的人发生对象就是同主体的人发生对象性关系作为客体而存在的那一部分自然，是与主体的人不性关系作为客体而存在的那一部分自然，是与主体的人不可分割和依赖于人及其活动的；它表征了人的认识能力和可分割和依赖于人及其活动的；它表征了人的认识能力和实践能力，是人的能动性的集中体现。实践能力，是人的能动性的集中体现。o第三，社会性。也就是说，人化自然界具有社会属性，第三，社会性。也就是说，人化自然界具有社会属性，是带有社会性的自然。因为对自然反映和认识的主体是是带有社会性的自然。因为对自然反映和认识的主体是人，而人从来就是现实的社会关系的总和。人，而人从来就是现实的社会关系的总和。第46页，本讲稿共57页o现代科学技术工程，特别是能源技术工程、电子计算机技术工程、空现代科学技术工程，特别是能源技术工程、电子计算机技术工程、空间技术工程、微电子技术工程、生物技术工程、材料技术工程等的兴间技术工程、微电子技术工程、生