《自然科技社会与辩证法》授课提纲2

1《自然、科技、社会与辩证法》授课提纲2自然篇自然观的历史发展古代机体论、神创论自然观一、古代中国的自然观中国老子《道德经》谈自然：人法地，地法天，天法道，道法自然。（自然取天然、非人为、自然而然、自然生长、变化之意）阴阳说、五行说、八卦说的朴素自然观中国古代的宇宙观有周代的盖天说、汉代张衡的浑天说、晋代虞喜的宣夜说二、古希腊的物质观与自然观古希腊自然哲学的机体论自然观Aristoteles认为：自然意味着自身具有运动源泉的事物的本质。古希腊哲学中的自然观A、万物本原泰勒斯：水是万物的始基阿拉克西美尼：气是万物的始基赫拉克利特：火是万物的始基毕达哥拉斯：数是万物的始基B、物质组成恩培多克利：火、土、水、气“四根说”阿那克萨哥拉：“种子说”德谟克利特：“原子论”，原子在虚空在运动伊壁鸠鲁：原子有倾斜运动C、运动与时空德谟克利特：一切皆流，万物皆变赫拉克利特：不能两次踏进同一条河芝诺：四个悖论（二分辩，飞矢辩，追龟辩，运动场辩）机体论自然观基础：自然与人的类比，宇宙与人的对应由人推天：静脉——水道动脉——气流肌肉——地球物质痉挛——地震古希腊自然观的特点：坚持从自然本身解释自然坚持在总体联系和运动、发展、变化中认识自然表现：笼统、朦胧、粗糙特性：直观性、思辨性、猜测性意义：2理性探索自然本质和规律的开始；提出了对后人影响深远的天才预见（言必称希腊）。三、长期占据统治地位的神创论自然观时代：中世纪middleagesAC395年-15世纪与基督教的历史紧密相关基督教的创立：公元初年产生于罗马帝国统治下的巴勒斯坦地区，早期反映奴隶和贫民的要求，但主张今生忍耐，以求来世幸福。“教难”时期：BC3世纪-313年，罗马皇帝惧其势力日盛，进行取缔和镇压。恢复和独尊：313年《米兰敕令》恢复了其合法地位，392年又被罗马皇帝定为国教，获得大批土地、农奴及各种经济特权，而其余各教被禁止，取得独尊地位。分裂与分化：395年罗马帝国分裂为东、西两部分，基督教也分为东派（希腊语地区）和西派（拉丁语地区），最后到1054年正式分裂，东派为“正教”即东正教，西派为“罗马公教”即天主教。1529年，天主教内出现主张改革、代表资产阶级利益的新教，新教中又有加尔文宗、路德宗等派别。基督教入华：明万历年间（1582年）耶稣会士利玛读带来天主教；清雍正年间（1727年）俄东正教士入华；清嘉庆年间（1807年）英新教士马礼逊入华。中世纪教会的主要作用：维护封建统治，禁锢人们思想，敌视科学发展。特点：超越论思想：上帝超越人，人超越自然，上帝超越人和自然人是自然的“外在物”，上帝更是外在物。等级论思想：托勒密地心说为依据的“九重天”地球之外：月亮—水星—金星—太阳—火星—木星—土星—恒星天—最高天（水、金、地、火、木、土、天、海、冥）但丁《神曲》描述的等级天堂—行善者炼狱（净界）—忏悔者地狱—作恶者近代机械论自然观一、机械论自然观的科学基础牛顿力学达到登峰造极地步：外因论：力是产生运动和改变物体运动的原因；机械论：力及其作用可以解释一切自然现象；量变论：力只能改变物体的速度与位置，只有量变；单义决定论：力的公式可以表示机械运动的因果性。二、机械论自然观的基本观点英国Hobbes和Locke为代表：整个宇宙由物质组成；物质的性质决取于最小微粒的数量组合和空间结构；3物质质量不变，惯性固有，其间存在万有引力；一切物质运动就是位移，遵循严格因果律；物质运动原因来自外部。进一步发展17世纪法国Descartes：动物是纯粹的机器。18世纪法国L·Mettrie：人是机器，不过比动物多几个齿轮，再多几条弹簧。18世纪末法国Laplace的决定论：目前状态是过去的结果，又是今后的原因。三、机械论自然观的核心思想世界可分析为一个个独立的要素；每个要素状态可用力学精确描述和确定；要素间关系遵循严格因果律，整个系统行为是所有部分的简单加和。现代辩证论、系统论自然观一、文化史上的“科学世纪”物理学的理论综合：能量守恒与转代定律，电磁理论生物学的理论综合：细胞学说，生物进化论化学领域的原子论、元素周期律地质学领域赖尔的渐变论天文学领域康德-拉普拉斯的星云假说特点：从分门别类到综合整理从经验总结到理论综合德国古典哲学的最著名代表人物黑格尔从唯心主义的观点出发，提出了辩证法的规律和范畴二、恩格斯与《自然辩证法》恩格斯的自然科学研究1858年重读黑格尔的《自然哲学》1859年读达尔文的《物种起源》1863年结识化学家肖莱马并经常讨论科学问题《自然辩证法》两写两停一写：1873.5.-1876.5.2篇论文，94篇扎记一停：1876.9.-1878.6.写作《反杜林论》二写：1878.8.-1883.3.8篇论文，75篇札记，2个计划草案二停：1883.3.14.马克思逝世，全力投入《资本论》2-4卷整理写作直至去世全书形式：10篇论文，169篇札记，2个计划草案共181篇手稿结构：两大部分（前半部分和后半部分）主要内容：三个方面近代自然科学的产生自然观的变革运动不灭原理辩证论自然观的确立及其核心思想：自然界是相互联系的，永恒发展的。三、科学进步所导致系统论自然观4存在的自然界系统与自然系统一、系统定义Bertalanffy定义：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）。钱学森定义：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。四个要点：两个以上要素；要素间的“系”；“统”一的整体；对环境的特定功能。定义：由两个以上相互联系与相互作用的要素组成的具有特定结构和功能的有机整体。二、系统概念要点要素组成系统，要素的属性和状态比要素本身更重要。关系形成结构，数量关系、时空关系形成相应的结构。结构决定功能，属于或然决定，有一种结构对应多种功能（创造），也有一种功能由多种结构实现（优化）。功能通过环境表现。要义：强调具有新质突现的联系。三、然系统及其类型按与环境关系分：孤立系统，封闭系统，开放系统。按要素间作用分：线性系统，非线性系统。按系统状态分：平衡系统；近平衡系统；远离平衡态系统。自然系统的基本特性一、自然系统的普遍性要点：一切物质客体自成系统，一切物质客体互成系统。整个自然界是一个系统。任一系统是高一级的要素，任一要素是低一级的系统。（如地球）二、自然系统的整体性实质：非加和性。系统具有单个要素所没有新质（功能、规律），要素本身与其独立存在时也不再相同，即要素组成整体后失去原有的质而获得系统整体的质（如水分子）。特点：要素的不可分解性，脱离整体后的要素不再具有其在整体中的功能，如人的手。表述：整体不等于（大于、等于、小于）各孤立部分之和。三、自然系统的开放性核心：系统与环境的关系。三种类型：平衡态——能量无温差，物质无浓度差，系统动力学惰性；近平衡态——差别微小，约束条件微弱，易于消失而趋于平衡；远离平衡态——涨落可放大，差别明显，系统动力学活性强。环境对系统的作用：存在条件，诱导演化，体现功能。系统对环境的作用：输入与输出影响环境，变环境要素为系统要素，抗环境干扰维持系统稳定，改变系统结构适应环境。系统与系统作用：互相依靠，互相竞争，互相依存，互相吞食。开放系统特征：等结果性——不同的初始条件可能以不同的方式达到相同的最终结果；广义的新陈代谢——外部不断输入和输出，内部不断破旧立新。5四、自然系统的结构性结构定义：要素间相互关系的总和，包括组织形式，联系方式和次序。基本形式：同时态的空间结构，历时态的时间结构及两者交织。结构间的相互作用力：万有引力（巨质量天体），电磁相互作用力、强相互作用力、弱相互作用力（微观粒子、核结构、强子结构）。五、自然系统的功能性功能是结构的外在的表现，与结构的关系：同构同功：天然与人工的牛胰岛素。异构异功：要素性质相同组分不同（如臭氧），要素组分相同空间结构不同（如石墨和金刚石）。同构多功：各种特定的官能团。异构同功：同功酶。自然系统的层次结构一、自然系统层次的表现无机物质系统宇观层次：┄┄总星系超星系星系团星系星团恒星宏观层次：行星地面凝聚态物体分子微观层次：原子原子核基本粒子夸克┄┄有机生命系统生态层次：生物圈大生态系统小生态系统群体层次：群落类群种群个体层次：个体系统器官组织6细胞层次：细胞细胞核细胞器生物大分子：生物超分子复合物蛋白质/核酸氨基酸/核苷酸二、自然系统的层次律阈值定律：一定的物质结构层次对应一定量的阈值。结合能定律：系统尺度L*结合能E=常数K，L与E成反比。丰度定律：层次越高丰度越小。三、自然系统层次划分的依据按质量和空间尺度划分按结合能形式与大小划分按相互作用性质及其描述理论划分微观层次（基本粒子到分子）——电磁力、核力，量子理论宏观层次（布朗粒子到恒星）——万有引力、电磁力，牛顿力学宇观层次（恒星以上）——万有引力，广义相对论按普适常数划分微观层次——普朗克常数h宇观层次——光速c宏观层次——海森堡预言是一个数量级为10-13CM的长度量纲四、无限层次、立体网络的自然系统含义：层次可以跳跃，也可以是几个层次组成一个上一层次；低层次组成高层次的途径并非唯一。演化的自然界自然界的四大演化一、宇宙的演化20世纪以前宇宙的起源与演化主要是神话和宗教的话题。《圣经创世纪》称：宇宙是上帝在6天间创造的。1648年爱尔兰大主教厄谢尔根据圣经记载考证，宣布宇宙是在公元前4004年10月23日（星期天）被上帝创造出来的。根据大爆炸宇宙论和暴胀宇宙论，宇宙起源于一个高温、高密度的“原始火球”大爆炸，经过混沌态-假真空态-真空态到诞生，以后又经历强子时代（夸克-强子转换）、轻子时代（产生轻子）、辐射时代（大量光子产生）、核合成时代（中子、质子反应形成氢原子），形成原始星系，进入星系时代。佐证:3K微波背景辐射星系光谱红移氦丰度二、恒星的演化宇宙演化到约50亿年时，星系凝聚成亿万颗恒星。恒星的演化一般经历引力收缩阶段（幼年期，太阳系为5000万年）、主序星阶段（成年期，太阳系为100亿年）、红巨星阶段（老年期）、高密度阶段（临终期）四个时期。三、地球的演化7地球的圈层结构：外部圈层：大气层（对流层，平流层，电离层）生物圈水圈（地表水，地下水）内部圈层：地壳地幔地核四、生命的进化生命化学起源：无机分子—有机小分子—生物大分子—多分子体系—原始生命五、宇宙演化图景宇观-宏观演化：混沌态-星系团-星系-恒星-行星-生物圈-人微观-宏观演化：夸克-基本粒子-原子核-原子-分子-生物大分子-细胞-生物个体-人自然界演化的基本矛盾一、可逆与不可逆可逆：系统的状态和环境同时回复到原状，即过程的时间反演对称。不可逆则是时间反演的对称性破缺。可逆佯谬：奥地利物理学家洛喜密脱1876年提出，物质分子的个体运动具有可逆性，而整体却是不可逆的，即具有熵的自发增加趋势。其实质是可逆的相对性和不可逆的绝对性。不可逆即为时间箭头，如：热力学箭头—熵增；生物学箭头—低级到高级；电磁学箭头—点源到无穷远；量子力学箭头—高能到低能；宇宙学箭头—大爆炸到今天；等。箭头反方向运动，需要外界做功，环境留下痕迹。影响：宇宙学箭头→电磁学箭头→热力学箭头→生物学箭头不可逆的意义：时间的方向性出自物质世界的随机性和非决定性。二、有序与无序序的概念：空间（状态）结构和时间（过程）结构的规则性。自然系统的序：系统内的某种组织性、确定性。序的相对状态由有序度描述：熵值描述：S=KlnW信息量描述：I=log1/P=log-P序参量描述：可以是物理量，也可以是抽象量。三、对称与破缺对称：一定变换下的不变性。没有任何次序和结构的、没有特殊方向和特殊点的世界是最对称的，此即平衡态。破缺：一定变换下的可变性。复杂性、有序性就起源于对称的破缺，大爆炸、生命演化就是对称性下降、有序性上升的过程。所以说；非对称创造世界。四、进化与退化演化由进化和退化共同组成。8热力学第二定律与进化论的矛盾引发的大争论。比利时的普里高津提出耗散结构理论揭示了自然界进化与退化的机制：ds=dis+des自然界演化的自组织机制一、自组织的概念自组织（self-organization）：自然自主