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第三讲系统演化观•自然界演化的过程•自然界演化的方向•自然界演化的动力•自然界演化的自组织机制•自然界演化的规律性§3.1自然界演化的过程一、宇宙的起源和演化关于宇宙起源的认识主要来自于伽莫夫“大爆炸假说”及其修正。而形成后的宇宙的演化先后经历了基本粒子形成阶段、辐射阶段或核合成阶段、实物阶段。二、天体的起源和演化恒星的演化，按目前广为接受的弥漫说，一般要经历以下几个阶段：引力收缩阶段(包括快收缩阶段和慢收缩阶段)：主序星阶段；红巨星阶段；脉动阶段；爆发阶段和高密阶段等。恒星的一生三、地球与生命的起源和演化（一）地球的演化地球是在太阳系形成的过程中诞生的，迄今的历史约46亿年。在这期间，地球发生了一系列的变化。1、地球内部圈层的演化2、地球外部圈层的演化(1)大气圈(2)水圈(3)岩石土壤圈（二）生命的起源和演化1.生命的本质(1)生物大分子的自复制(2)遗传密码破译(3)基因与人类基因组计划2.生命的起源和演化(1)化学进化过程大致包括四个阶段：(2)生物进化过程及进化理论的发展物种形成的原因是突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节综合作用的结果。不同新物种形成的过程进行的十分缓慢，往往需要成千上万代甚至更长。现代生物进化理论的基本观点是：进化的基本单位是种群。进化的实质是种群基因频率的改变。物种形成的基本环节是：突变和基因重组——提供进化的原材料；自然选择——基因频率定向改变，决定进化的方向；隔离——物种形成的必要条件。§3.2自然界演化的方向一、系统科学的有关成就20世纪60年代末期，科学方法理论有新的重大理论突破。随着新三论的产生，引起了当代科学思维方式又一次发生重大变革。1.耗散结构论（普里高津）他提出：有序的组织可以通过一个“自组织”的过程从无序和混沌中“自发地”产生出来。形成自组织的条件：开放性；非平衡性；非线性相互作用；随机性。2.协同学理论（哈肯）德国物理学家哈肯在20世纪70年代创立。这个理论主要是研究耗散结构问题。着重研究子系统的协同作用可以导致总系统由无序变成有序结构。3.突变论（托姆）1972年，法国数学家托姆出版了《结构稳定性和形态发生学》一书，创立了突变论，分析和解决了突变现象的许多问题。二、进化和退化自然界的任何物质系统都要经历产生、成长、衰落、毁灭的历史过程。所有这些演化均可以归为两大类：进化与退化。1.进化和退化的规定进化指物质体系由无序到有序、由低序到高序的演化过程和趋势，即熵减过程。退化指物质体系由有序到无序、由高序到低序的演化过程和趋势，即熵增过程。2.进化和退化的关系进化和退化是自然界中广为存在的两种趋势和过程。当代科学对进化的深入研究表明，进化与退化是不可分割、辩证统一的。A、进化与退化相互包含B、进化与退化同存共生C、进化与退化依据一定条件可交替转化§3.3自然界演化的动力矛盾是自然界运动和演化发展的根本动力。一、吸引和排斥吸引和排斥的相互作用是推动非生命世界演化发展的动力。生物和环境的相互作用是生物进化动力。现代科学证明，生物体同化和异化是吸引和排斥的一种更高级的表现形式。二、平衡和非平衡自然界一切运动的方向都是平衡的向或背。§3.4自然演化的自组织机制——耗散结构和非平衡自组织理论A、系统要从无序走向有序，必须保持对外环境的开放性，与外界交换物质和能量。B、“非平衡是有序之源”――要从无序向有序进化，系统必须远离平衡态C、非线性机制是系统进化的内在根据――只有非线性机制才能使系统内诸要素之间相互维系形成有机整体，导致系统失稳、旧结构瓦解、新的有序结构得以产生。D、随机涨落是系统进化的直接诱因――随机涨落是非平衡系统失稳的“导火线”，是非平衡有序结构的“胚芽”，是非平衡系统进化的“驱动力”。§3.5自然界演化的规律性一、自然界演化的不可逆性自然界的演化是以物质系统的要素、结构、功能等方面的新旧交替为标志的，这种新旧交替有不可完全逆转的性质，且具有普遍性。一个物质系统从某一状态转变到另一状态后，能够再回复到原来的状态，并且同时使系统的环境也回复到原状，这样的过程就是可逆过程。反之，若系统及其环境一经变化后，不能回复，这种过程就是不可逆过程。二、自然界循环发展的无限性1.自然界运动转化的守恒恩格斯指出要从质的不灭性去理解物质不灭原理和运动不灭原理。2.自然界演化的周期性自然界演化发展中有序与无序的不断转化，进化与退化的不断交替，便使其呈现出周期性规律。耗散结构、协同学、超循环等非平衡自组织理论认为，一个远离平衡的开放系统，通过与外界环境交换物质和能量，从环境中获得负熵流来抵消系统内部的熵产生，就可能从一种混乱无序的状态演化成为一种稳定有序的结构。同样，非平衡自组织理论也揭示了通向混沌的道路，说明了系统从有序向无序的转化过程。3.结语有关研究终将揭示弥散的物质和能量重新聚集起来的途径，从而从根本上揭示自然界的演化不但存在周期性，而且存在无限循环的可能。如果我们从质的不灭性方面来理解物质不灭原理和运动不灭原理，自然界的演化图景就只能是周期性的无限循环发展。思考题：1.试析系统由无序进化到有序的必备条件。2.怎样理解自然界循环发展的无限性？