章系统自然观

1、本章思考题本章思考题2、分析系统、要素、结构、功能、环境等概念的含义及、分析系统、要素、结构、功能、环境等概念的含义及 其相互关系。其相互关系。3、系统的层次性？系统层次之间的相互关系？、系统的层次性？系统层次之间的相互关系？4、如何用耗散结构理论解释系统新的有序状态（或稳定如何用耗散结构理论解释系统新的有序状态（或稳定 性）的形成？耗散结构形成的条件？性）的形成？耗散结构形成的条件？5 5、自然物质系统演化的基本图景及规律？、自然物质系统演化的基本图景及规律？6 6、自然物质系统的演化遵循那些基本规律？、自然物质系统的演化遵循那些基本规律？ 钟慢效应钟慢效应质增效应质增效应质能关系式质能关系

2、式1 - v2/C 2L =L 01 - v2/C 2T = T 01 - v2/C 2m =m 0E = mc2 相对论的提出：1905年狭义相对论，该理论表明绝对空间与绝对时间的概念是想象中的虚构，不是直接由物理学的观察和实验得来的。牛顿的时空观是一种经验感觉。相对论中的质能方程表明以光速运动，质量与能量等效。关键词：同时性的相对性是一场思想革命； 宇宙的形象被重新勾画；决定论的梦想被推翻，不确定性的存在是不可改变的事实；不确定性形成了富有魅力的世界。无序无序 有序有序有序有序 无序无序 耗散结构理论使人们对物质形态的耗散结构理论使人们对物质形态的稳定性的认识建立在比较科学的、定量稳定性的

3、认识建立在比较科学的、定量的、且正在发展的基础之上。的、且正在发展的基础之上。稳定稳定失稳失稳再稳定再稳定v 系统系统结构和功能的统一。结构和功能的统一。v 要素、结构、功能与环境要素、结构、功能与环境完备地规定一个完备地规定一个系统所必须的。系统所必须的。 注意：注意： 1）只有那些有物质、能量、信息交换且造成新）只有那些有物质、能量、信息交换且造成新属性突现的联系，才能构成系统。属性突现的联系，才能构成系统。 2）系统概念的要义并不是一般地强调联系，而）系统概念的要义并不是一般地强调联系，而是强调那种具有新质突现的联系。是强调那种具有新质突现的联系。v分类考察自然界的有效方法 （对系统可从

4、不同角度进行分类） 推动天体演化推动天体演化的动力，是吸引和的动力，是吸引和排斥既斗争又统一排斥既斗争又统一的相互作用。的相互作用。河外星系河外星系银河系银河系太阳系太阳系世界的整体性和层次性世界的整体性和层次性分子分子原子原子宇宙宇宙旋涡星系太太阳阳系系地地球球物物体体生物系统生物系统生生态态生物群落生物群落生物种群生物种群生物个体生物个体器器 官官组组 织织细细 胞胞生物大分子生物大分子世界的整体性与可分性世界的整体性与可分性世界的整体性和层次性世界的整体性和层次性 太阳正带领着太阳正带领着9 9大行大行星、星、6666颗卫星、众多的颗卫星、众多的小行星以及慧星和流星小行星以及慧星和流星体

5、等围绕银河系中心以体等围绕银河系中心以每秒每秒250250公里的速度旋转。公里的速度旋转。太阳系太阳系银河系银河系物质是运动的物质物质是运动的物质没有不运动的物质没有不运动的物质 发展发展不是一般的运动，而是上升性的运动。不是一般的运动，而是上升性的运动。发展发展是标志物质运动中前进的变化和进化的趋势是标志物质运动中前进的变化和进化的趋势时代时代发展发展石器石器时代时代牛耕牛耕时代时代蒸汽机蒸汽机时代时代电子电子时代时代信息信息时代时代生命生命起源起源无无机机物物有有机机物物低低等等动动物物高高等等动动物物人人人的人的一生一生胚胚胎胎童童年年青青年年老老年年死死亡亡总星系总星系星系团星系团星系

6、星系恒星恒星行星行星地面上的宏观物体地面上的宏观物体分子分子原子原子原子核原子核（基本）粒子（基本）粒子夸克夸克非生命世非生命世界物质系界物质系统的层次统的层次宇观宏观微观生物圈生物圈生态系统生态系统生物群落生物群落种群种群生物个体生物个体系统系统器官器官组织组织细胞细胞生物大分子生物大分子生命世界的生命世界的基本物质系基本物质系统层次统层次2、物质系统层次是、物质系统层次是 有限性和无限性的辨证统一有限性和无限性的辨证统一 物质系统层次的有限性物质系统层次的有限性：对于每一个具体：对于每一个具体层次的物质系统来说，其在质量范围、空间尺层次的物质系统来说，其在质量范围、空间尺度、结构和功能等方

7、面都是有限的；度、结构和功能等方面都是有限的； 物质系统层次的无限性物质系统层次的无限性：对于整个自然界：对于整个自然界来说，对自然界物质系统的层次的认识是不可来说，对自然界物质系统的层次的认识是不可穷尽的。任何一个具体的物质系统层次，都只穷尽的。任何一个具体的物质系统层次，都只不过是无限的自然界物质系统层次系列上的一不过是无限的自然界物质系统层次系列上的一个个“关节点关节点”。（一）天体的起源和演化（一）天体的起源和演化1、总星系的起源和演化、总星系的起源和演化（1）基本离子形成阶段）基本离子形成阶段（2）元素起源阶段）元素起源阶段（3）实物阶段）实物阶段（4）宇宙未来阶段）宇宙未来阶段取决

8、于今天观测到的宇宙密度取决于今天观测到的宇宙密度开放型宇宙；振荡型宇宙。开放型宇宙；振荡型宇宙。支持大爆炸宇宙论的观测事实支持大爆炸宇宙论的观测事实河外星系的谱线红移河外星系的谱线红移(1929,哈勃）哈勃）宇宙中普遍存在着宇宙中普遍存在着30%的氦丰度的氦丰度绝对温度绝对温度3度的微波背景辐射度的微波背景辐射2、恒星的起源和演化、恒星的起源和演化 星际弥漫物质星际弥漫物质 星云星云 原恒星原恒星 引力收缩（红外星）引力收缩（红外星） 主序星主序星 红巨星红巨星 白矮星白矮星 超新星爆发超新星爆发 黑矮星黑矮星 星际物质星际物质 中子星中子星 黑洞黑洞 3、太阳系的起源和演化、太阳系的起源和演

9、化 太阳的尺度比地球大太阳的尺度比地球大130万倍，太阳的质量是地万倍，太阳的质量是地球的球的3倍，太阳集中了整个太阳系质量的约百分之九倍，太阳集中了整个太阳系质量的约百分之九十九。太阳带领着九大行星、十九。太阳带领着九大行星、40多颗卫星、数以万计多颗卫星、数以万计的小行星围绕银河系的核心运动着。的小行星围绕银河系的核心运动着。 太阳的能量拥有宇宙中真正的能量宝库太阳的能量拥有宇宙中真正的能量宝库聚变核能。无论核裂变反应或核聚变反应，原子聚变核能。无论核裂变反应或核聚变反应，原子核都能转变为其它原子核。核都能转变为其它原子核。三、自然界演化的自组织三、自然界演化的自组织 自组织及自组织实现的

10、条件自组织及自组织实现的条件：一个物质：一个物质系统满足一些基本条件以后，才能自发地从系统满足一些基本条件以后，才能自发地从无序向有序发展，通过进入有序状态。无序向有序发展，通过进入有序状态。1、远离热平衡态、远离热平衡态2、开放系统、开放系统3、非线性相互作用、非线性相互作用4、系统中存在正反馈、系统中存在正反馈5、涨落、突变、涨落、突变 （二）地球的演化（二）地球的演化天文时期天文时期地球内部圈层的形成和演化地球内部圈层的形成和演化地球外部圈层的形成和演化地球外部圈层的形成和演化地质时期地质时期垂直运动垂直运动水平运动水平运动大陆漂移说大陆漂移说海底扩张说海底扩张说板块构造说板块构造说（三

11、）生命的起源和生物的进化（三）生命的起源和生物的进化起源起源 ：简单小分子：简单小分子 有机小分子有机小分子 生物大分子生物大分子 原始生命原始生命演化：细胞的形成演化：细胞的形成 真核细胞的出现真核细胞的出现 多细胞体的形成多细胞体的形成 动物、植物、细菌的分别进化动物、植物、细菌的分别进化 动物动物 植物植物 细菌细菌光合作用光合作用（二）、可逆和不可逆（二）、可逆和不可逆可逆可逆不可逆不可逆热传导热传导扩散扩散自然界实际演化过程中的不可逆自然界实际演化过程中的不可逆热力学第二定律所表达的不可逆热力学第二定律所表达的不可逆（二）、可逆和不可逆（二）、可逆和不可逆 可逆和不可逆是标志事物发展

12、过程的范畴。可逆和不可逆是标志事物发展过程的范畴。 客观事物在运动发展变化过程中，如果具有倒返性和回客观事物在运动发展变化过程中，如果具有倒返性和回归性，这种过程为可逆的。如果事物的发展变化过程是单归性，这种过程为可逆的。如果事物的发展变化过程是单项的，具有不可倒返性，这种过程是不可逆的。项的，具有不可倒返性，这种过程是不可逆的。 在自然界中，存在着与不可逆相联系的有条件的暂时在自然界中，存在着与不可逆相联系的有条件的暂时的相对的可逆，在自然界演进的过程中，在一定条件下也的相对的可逆，在自然界演进的过程中，在一定条件下也会出现某些倒退和重复，有局部的环境和时间无关的现象。会出现某些倒退和重复，

13、有局部的环境和时间无关的现象。但在自然界运动变化和发展的长过程中，整个发展趋势又但在自然界运动变化和发展的长过程中，整个发展趋势又是不可逆的。是不可逆的。 这里的这里的“进化进化”不仅仅指生物物种的进不仅仅指生物物种的进化，而且指在我们认识到的宇宙范围内出化，而且指在我们认识到的宇宙范围内出现、存在、变化或消失了的现、存在、变化或消失了的所有事物的进所有事物的进化化。” 主要体现在物质系统的衰亡、瓦解和主要体现在物质系统的衰亡、瓦解和重建过程中。重建过程中。 （三）自然界演化的周期性（三）自然界演化的周期性自然界的演化是在有序和无序的不断转化、进化自然界的演化是在有序和无序的不断转化、进化和退

14、化的不断交替、吸引和排斥的不断作用中实和退化的不断交替、吸引和排斥的不断作用中实现的。自然界的演化具有周期性特征，表现为自现的。自然界的演化具有周期性特征，表现为自然系统在运动和演化发展过程中，沿着时间轴变然系统在运动和演化发展过程中，沿着时间轴变化一定时间后又向原出发点回归的属性，即自然化一定时间后又向原出发点回归的属性，即自然界事物的发展变化呈现螺旋式上升的趋势。界事物的发展变化呈现螺旋式上升的趋势。三、自然界演化的自组织三、自然界演化的自组织 自组织及自组织实现的条件自组织及自组织实现的条件：一个物质：一个物质系统满足一些基本条件以后，才能自发地从系统满足一些基本条件以后，才能自发地从无序向有序发展，通过进入有序状态。无序向有序发展，通过进入有序状态。1、远离热平衡态、远离热平衡