科学观与世界观.ppt

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1、 科学素质教育课程高级研修班 发发 言言 提提 纲纲 科学与世界观 河北大学河北大学 薛薛 国国 良良2008.11 目目 录录n人文关怀与科学关怀人文关怀与科学关怀科学素质教育的作用科学素质教育的作用n科学是影响人们世界观的科学是影响人们世界观的极其重要因素极其重要因素n自然观对自然观对社会观社会观的影响的影响n自然观对人生自然观对人生观观的影响的影响 人文关怀与科学关怀 科学素质教育的作用科学素质教育的作用n世界观世界观就是就是“观世界观世界”，n“世界世界”的范围的范围n自然观（物质世界）；自然观（物质世界）；社会观社会观 （社会社会）；人生观人生观 （精神世（精神世界）界）。n一般认为

2、，自然观由科学解决一般认为，自然观由科学解决,科学素质教育解决的是文科学科学素质教育解决的是文科学子的自然观问题。子的自然观问题。n实际上，自然观有两种解决方法实际上，自然观有两种解决方法:n科学的解决是科学的解决是“去人化去人化”的；人文的解决是的；人文的解决是“拟人化拟人化”的。的。n狭义看科学素质教育的作用：狭义看科学素质教育的作用：n对文科学子的科学素质教育是对其对文科学子的科学素质教育是对其“拟人化拟人化”解决自然观结解决自然观结果的果的补充补充。n广义看科学素质教育的作用：广义看科学素质教育的作用：n自然观会影响甚至决定社会观和人生观。自然观会影响甚至决定社会观和人生观。科学的发展

3、是影响人们世界观的科学的发展是影响人们世界观的 一个极其重要的因素n文艺复兴之前是神学世界观；文艺复兴之前是神学世界观；n从从1717世纪开始至世纪开始至1919世纪末，是基于牛顿理论的机械论世纪末，是基于牛顿理论的机械论世界观。世界观。n而而2020世纪后现代科学的发展则形成后现代世界观。世纪后现代科学的发展则形成后现代世界观。牛顿理论的成功所带来的牛顿理论的成功所带来的 机 械 论 世 界 观n牛顿理论的成功，使人看到了科学在阐释世界方面的理性力牛顿理论的成功，使人看到了科学在阐释世界方面的理性力量。量。n人们相信世界是可以预测的，包括天气、社会发展等。人们相信世界是可以预测的，包括天气、

4、社会发展等。n于是产生了于是产生了机械论世界观机械论世界观（牛顿，培根和笛卡儿）牛顿，培根和笛卡儿）n机械论世界观看来，世界是一部大机器，机械论世界观看来，世界是一部大机器，像一台钟表一样是像一台钟表一样是完全被确定的完全被确定的。一切都可以用数学公式来精确衡量。一切都可以用数学公式来精确衡量。n笛卡儿说：笛卡儿说：我苦思冥想，终于悟出了万物都可归结为数学的道理。我坚我苦思冥想，终于悟出了万物都可归结为数学的道理。我坚信数学是万物之源。我们的目标是掌握不同的输入会导致什么的输出，信数学是万物之源。我们的目标是掌握不同的输入会导致什么的输出，从而完成对自然系统甚至社会系统的控制。从而完成对自然系

5、统甚至社会系统的控制。n“拉普拉斯妖拉普拉斯妖”：对一个具有非凡计算能力的妖来说，只要给它一个初对一个具有非凡计算能力的妖来说，只要给它一个初始条件，它就可以知道宇宙的过去、现在和未来的一切。始条件，它就可以知道宇宙的过去、现在和未来的一切。自然不能被被看作一部数学的机器！自然不能被被看作一部数学的机器！新科学理论的挑战新科学理论的挑战n首先是相对论和量子理论的诞生，改变了我们以前看来绝对正首先是相对论和量子理论的诞生，改变了我们以前看来绝对正确的理论。确的理论。n量子论问世导致了测不准原理的提出。测不准原理从根本上表明，在对待量子论问世导致了测不准原理的提出。测不准原理从根本上表明，在对待位

6、置和速度这两个基本量上，自然不能被被看作一部数学的机器！位置和速度这两个基本量上，自然不能被被看作一部数学的机器！n海森堡对其著名测不准原理的概括：海森堡对其著名测不准原理的概括：n我们不能再谈论独立于观察过程的粒子的行为了，也不能再问这些粒子是我们不能再谈论独立于观察过程的粒子的行为了，也不能再问这些粒子是否是客观地存在于时间和空间中。否是客观地存在于时间和空间中。n最终，在量子力学中形成的数学化的规律不能再处理基本粒子自身，而是最终，在量子力学中形成的数学化的规律不能再处理基本粒子自身，而是处理我们对它们的认识。处理我们对它们的认识。n后来兴起的很多新学科（比如控制论、信息论、系统论、耗散

7、后来兴起的很多新学科（比如控制论、信息论、系统论、耗散结构理论、超循环理论、混沌学和生态科学等等），越来越展结构理论、超循环理论、混沌学和生态科学等等），越来越展示了一个和古典世界观不相同的世界图景。示了一个和古典世界观不相同的世界图景。科学发展影响世界观又一例科学发展影响世界观又一例 分形理论的创立n曼德勃罗分形理论的创立表明：曼德勃罗分形理论的创立表明：n分分形形集集（不不能能用用传传统统几几何何语语言言描描述述的的各种对象）具有下述两个特征：各种对象）具有下述两个特征：i i 分形集具有任意小尺度的比例细节。分形集具有任意小尺度的比例细节。ii ii 分形集具有某种自相似形式。分形集具有

8、某种自相似形式。n分分形形理理论论的的广广泛泛应应用用不不仅仅影影响响到到了了人人类类的的整整个个文文明明，还还带带来来了了一一种种惊惊世世骇骇俗的世界观。俗的世界观。分形理论导致的一种新的世界观：分形理论导致的一种新的世界观：自相似世界观n传统世界观是还原论：传统世界观是还原论：n将全体分解为要素，依要素间的基本法则来解将全体分解为要素，依要素间的基本法则来解释全体。释全体。傅里叶分析傅里叶分析便是。便是。n还原论的局限性：还原论的局限性：n分形集具有任意小尺度下的比例细节，分形集具有任意小尺度下的比例细节，一经分一经分解解不不会变得简单，则还原论的世界观失效。会变得简单，则还原论的世界观失

9、效。n自相似世界观：自相似世界观：n看局部而知晓全体，反之亦然。看局部而知晓全体，反之亦然。n克隆技术。克隆技术。n中医的哲学基础就是自相似世界观。中医的哲学基础就是自相似世界观。针灸。针灸。自然观会影响自然观会影响社会观社会观之一例之一例 熵世界观与科学发展观n机械论世界观决定了近代人类与自然之关系是机械论世界观决定了近代人类与自然之关系是:n征服、利用、改造自然，鼓吹经济不断增长；征服、利用、改造自然，鼓吹经济不断增长；n现代人强调，我们搞科学、用科学，就是要预测未来，追求现代人强调，我们搞科学、用科学，就是要预测未来，追求经济不断增长经济不断增长，科学技术所带来的问题照样可以用科学技术，

10、科学技术所带来的问题照样可以用科学技术来解决！来解决！n他们认为物质进步是没有止境的，财富增长也是没有限度的，他们认为物质进步是没有止境的，财富增长也是没有限度的，而科学技术就是保证。而科学技术就是保证。增长的极限问世n19721972年，马萨诸塞理工学院的一个十七人小组年，马萨诸塞理工学院的一个十七人小组向罗马俱乐部提交了一份题为增长的极限向罗马俱乐部提交了一份题为增长的极限的报告，对当代西方增长癖文化进行了批判。的报告，对当代西方增长癖文化进行了批判。n报告指出，由于地球的能源、资源和容积有限，报告指出，由于地球的能源、资源和容积有限，人类社会的发展和增长必然有一定的限度。人类社会的发展和

11、增长必然有一定的限度。n用倍增的速度去求得经济和社会的发展，注定用倍增的速度去求得经济和社会的发展，注定会使社会在物质和能源方面达到极限，给人类会使社会在物质和能源方面达到极限，给人类带来毁灭性的灾难带来毁灭性的灾难。n增长的极限译成增长的极限译成3434种文字，引起巨大反响。种文字，引起巨大反响。批判增长癖文化的大动作批判增长癖文化的大动作 熵：熵：一种新的世界观一种新的世界观 在 这 种 背 景 下 出 现n作者把熵这个物理学的概念广泛运用于哲学、心理学、经济作者把熵这个物理学的概念广泛运用于哲学、心理学、经济学、政治学、社会学以及西方文化的各个领域。学、政治学、社会学以及西方文化的各个领

12、域。n同传统世界观紧密联系着的，是一种只注重收支平衡、产值同传统世界观紧密联系着的，是一种只注重收支平衡、产值和国民生产总值的经济观，任何能够带来增长的行为都必须和国民生产总值的经济观，任何能够带来增长的行为都必须加以鼓励。加以鼓励。n作者在此书中预告了传统世界观的死亡，驳斥了鼓吹不断增作者在此书中预告了传统世界观的死亡，驳斥了鼓吹不断增长的资本主义经济思想。长的资本主义经济思想。熵定律就是热力学第二定律。熵定律就是热力学第二定律。第一定律说能量是守恒的，这不是说可以高枕无忧地滥用物质和能源；第一定律说能量是守恒的，这不是说可以高枕无忧地滥用物质和能源；热力学第二定律表明，能量只能不可逆转地从

13、有效的到无效的状态转化。热力学第二定律表明，能量只能不可逆转地从有效的到无效的状态转化。而物理学意义上的熵，就是这种不能再被转化作功的能量的总和。而物理学意义上的熵，就是这种不能再被转化作功的能量的总和。熵概念决定了经济不能无止境增长n熵定律是向鼓吹无止境经济增长的传统经济学提出了挑战。熵定律是向鼓吹无止境经济增长的传统经济学提出了挑战。n由于经济的快速增长以及人们对科学技术的崇拜和放纵，世界非再生的能由于经济的快速增长以及人们对科学技术的崇拜和放纵，世界非再生的能源和物质材料的耗散在加速增大，两者的熵正提高到了一个非常危险的水源和物质材料的耗散在加速增大，两者的熵正提高到了一个非常危险的水平

14、。平。n这种看法，应当是科学发展观的重要理论基础。这种看法，应当是科学发展观的重要理论基础。总能量总能量能用的能量能用的能量不能用的能量不能用的能量力学规律性力学规律性:非此即彼非此即彼统计规律性：统计规律性：亦此亦彼亦此亦彼混沌规律性混沌规律性:内在随机性内在随机性聚散有法，周行而不殆，回复而不闭。聚散有法，周行而不殆，回复而不闭。混沌理论带来的一种新自然观混沌是指在确定性系统中出现的一种貌似无规则的，类似随机混沌是指在确定性系统中出现的一种貌似无规则的，类似随机的现象。的现象。过去，牛顿方程对宏观世界描绘了一幅决定论的世界图景；过去，牛顿方程对宏观世界描绘了一幅决定论的世界图景；现在，确定

15、性的牛顿方程内部，出现了内在随机性。现在，确定性的牛顿方程内部，出现了内在随机性。因此，自然界有了第三种规律性因此，自然界有了第三种规律性:自然观会影响自然观会影响社会观社会观又一例又一例 “蝴 蝶 效 应”对传统世界观的冲击n蝴蝶效应是混沌学理论中的一个概念。它是指对初始条件敏蝴蝶效应是混沌学理论中的一个概念。它是指对初始条件敏感性的一种依赖现象：输入端微小的差别会迅速放大到输出感性的一种依赖现象：输入端微小的差别会迅速放大到输出端压倒一切的差别端压倒一切的差别。好象一只蝴蝶今天在北京扇扇翅膀好象一只蝴蝶今天在北京扇扇翅膀，可可能导致某个月纽约一场暴风雨的发生。能导致某个月纽约一场暴风雨的发

16、生。n与之相似的是，我们的社会和经济生活也都是徘徊在无序状与之相似的是，我们的社会和经济生活也都是徘徊在无序状态边缘的混沌系统。蝴蝶效应也在起作用。态边缘的混沌系统。蝴蝶效应也在起作用。n美国房地产泡沫破灭所产生的经济风暴，不但重挫了美国国美国房地产泡沫破灭所产生的经济风暴，不但重挫了美国国内的经济，也让全球经济陷入衰退的泥沼之中。它就像是一内的经济，也让全球经济陷入衰退的泥沼之中。它就像是一只小小的蝴蝶，在不经意的翅膀一拍，却在千里之外引起巨只小小的蝴蝶，在不经意的翅膀一拍，却在千里之外引起巨大的热带性气旋风暴。大的热带性气旋风暴。“蝴 蝶 效 应”对传统世界观的冲击n蝴蝶效应经济学作者奥默

17、罗德指出：蝴蝶效应经济学作者奥默罗德指出：n经济世界到底是如何运行的？是否如正统经济世界到底是如何运行的？是否如正统经济学家所说的那样，它就像一部没有生经济学家所说的那样，它就像一部没有生命的机器，可以理解、操作命的机器，可以理解、操作和和预测呢？这预测呢？这样的尝试已经破产。小小的蝴蝶扇动翅膀，样的尝试已经破产。小小的蝴蝶扇动翅膀，地球的另一端就爆发风暴。地球的另一端就爆发风暴。n保罗保罗奥默罗德认为，奥默罗德认为，n经济体就像一个社会有机体，实际经济体就像一个社会有机体，实际上是一套生活在混沌世界中的复杂上是一套生活在混沌世界中的复杂系统。传统经济学对消费者、产品系统。传统经济学对消费者、

18、产品市场、政策效果和商业周期的预测市场、政策效果和商业周期的预测总是出现错误；因此政策制定者们总是出现错误；因此政策制定者们需要接受一套新的理论方法需要接受一套新的理论方法这这就是就是“蝴蝶效应经济学蝴蝶效应经济学”。自然观会影响人生自然观会影响人生观观一例一例 宏观自组织现象向机械论世界观发难欲知欲知生命怎么产生，生命怎么产生，必须搞清蛋白质的来历。必须搞清蛋白质的来历。一个蛋白质大分子链包含有上万个各种类型的氨基酸分子一个蛋白质大分子链包含有上万个各种类型的氨基酸分子。不同分子必须安排在一定部位不同分子必须安排在一定部位,才能使其具有蛋白质的功能。才能使其具有蛋白质的功能。这种秩序怎样从大

19、千世界中脱颖而出的？这种秩序怎样从大千世界中脱颖而出的？按按排排列列组组合合知知识识，若若生生命命的的产产生生是是纯纯粹粹偶偶然然的的，假假定定每每种种排排列列有有相相等等的的概概率，那么要组成蛋白质分子的这种特定排列的概率远远小于率，那么要组成蛋白质分子的这种特定排列的概率远远小于 1010-130-130 。即使每秒交换一百次排列方式，蛋白质也要经过即使每秒交换一百次排列方式，蛋白质也要经过1010109109亿年才会出现一次。亿年才会出现一次。要记住宇宙的年龄是要记住宇宙的年龄是150150亿年，地球的年龄仅有亿年，地球的年龄仅有10101717秒（秒（4646亿年亿年）。）。蛋白质蛋白质产生机制必须有全新的科学解释，否则人们只有信神了。产生机制必须有全新的科学解释，否则人们只有信神了。贝贝 纳纳 流流化化 学学 波波 生物体神奇的自组织功能生物体神奇的自组织功能