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第二章 辩证唯物主义自然观的新发展——系统自然观 政法学院 马鹏翔 mapx1971@ 第一节 系统自然观及其自然科学基础 20世纪的自然观在科学技术迅速发展的极大推动下有了越来越自觉的辩证意识，这个自然观更加关注相互作用的系统联系、关注演化特性，以及关注人与自然相互和谐的生态协调。这是20世纪辩证自然观的三大基本特征。 20世纪的科学自然观，首先是一种关注相互联系的系统自然观。由于物理学革命对物质和运动、物质和时空联系的强调，由于系统科学发展的三次高潮，带来了科学视野中对普遍联系的特别关注。强调系统联系的思想，成为20世纪辩证自然观的显著特征。 20世纪40年代开始到90年代，出现了在分析特征的科学之外的新科学群，这类科学，不是以往科学那种可以局限于某种具体对象领域的科学，其对象是抽象的系统及其内外的演化特性，这类科学可以统称为“系统科学和复杂性科学”。 系统科学发展的三次高潮： 第一次：20世纪40年代的系统论、控制论和信息论。 第二次：20世纪60-70年达的耗散结构论、协同学、突变论和超循环论 第三次：20世纪90年代的混沌理论、分形理论和复杂系统研究。 线性与非线性 线性和非线性首先用于区别函数y=f（x）对自变量x的依赖关系。线性函数，画出来是一条直线。其它一切高于x一次方的多项式函数和其它函数，都是非线性的。最简单的非线性函数是抛物线。 线性指量与量之间的正比关系，函数图象一根直线。在线性系统中，部分之和等于整体，描述系统的方程遵从线性叠加原理，即方程的不同解加起来极为解。非线性则与之相反，无正比性质，因此更复杂，非线性系统则叠加原理失效。 线性系统的特征 均匀性：首先它表现在系统量在空间分布上均匀，其次表现在系统各要素之间相互作用的权重在时间、空间上均匀。 独立性：两个不同因素的组合作用等于每个因素单独作用的简单叠加，遵守线性叠加原理。 可逆性：线性系统中将时间T反转变为T=-T，那么将沿同一轨迹回到原状态，例如牛顿第二定律，F=ma，如果T=-T，它的形式是不变的，将沿原运动的逆运动运行。 非线性系统的特征 非均匀性：表现在空间颁布、作用方式、效果随时间、地点不同而不同，如我们熟知的台风，其便是复杂的非线性系统，它内部是不均匀的； 相干性：系统内部各要素相互约束，相互反馈，相互干扰，线性叠加原理失效。如光干涉、衍射等； 不可逆性：这是非线性系统的普遍特征，生命活动不可逆每日天气不可逆，深化行为可逆，其主要原因便是由于非线性系统的非均匀性(主要是时空上的不均匀)，使得系统内部各要素的重要性及作用不对称。 第二节 自然界的系统存在方式 一、系统概念 系统是由若干相互联系、相互作用的要素所组成的具有一定结构和功能的有机整体，系统是自然界的一种根本属性和存在方式。 “系统”一词最早见于古代原子论的创始者德谟克利特的《世界大系统》一书，意指部分组成整体。亚里士多德曾提出“整体大于它的各部分之和”。 系统的元素、结构、环境与功能关系 决定和影响系统功能的三个因素中，起主要作用的不是组成元素和环境而是结构。因为环境仅是功能存在和实现的条件，不是决定功能的内在根据。决定系统整体功能的内在根据是系统的组成元素和组成元素之间相互作用的结构。而系统的组成元素虽然是系统具有某种功能的物质基础和物质载体，但它不直接决定系统的功能。同组成元素相比，结构对系统性状、功能的决定作用更为直接。所以，比之环境和元素，系统的结构对于决定系统功能具有更直接更根本的意义。 二、系统是自然界物质存在的普遍形式 整个自然界中的各种物质客体，从微观粒子到宇宙天体，从生物大分子到整个生物圈，无不以系统的方式存在着。 例如 无机界 ：强子，原子； 有机界 ：DNA，细胞； …… 三、系统的类型 按系统与环境之间关系，分为： 孤立系统 既无物质交换又无能量交换 封闭系统 仅有能量交换而无物质交换 开放系统 既有物质交换又有能量交换 三、系统的类型 按系统内发生的实际过程，分为： 物理系统 化学系统 生命系统等； 三、系统的类型 按系统内各要素相互作用的特点，分为： 线性系统； 非线性系统。 自然界的系统性 三、系统的类型 按人类对自然的认识程度不同，分为： 黑系统 又叫“黑箱”，不知系统的要素和结构 白系统 又叫“白箱”，清楚系统的要素和结构 灰系统 又叫“灰箱”，系统的要素和结构若明若暗 三、系统的类型 按人类在物质系统构建中的地位和作用，分为： 天然系统； 人工系统； 复合系统等。 人们采用不同的视角和不同的标准，可以对自然物质系统作出不同的划分。如： 微观物质系统、宏观物质系统、宇观物质系统； 生命系统、非生命系统； 连续系统、离散系