[哲学]自然辩证法 第二章.ppt

麦克尔逊-莫雷实验 热力学第二定律的统计意义 取消隔板，气体自由膨胀，每一个分子有两种可能的等概率微观分布状态（在A或B）：n=2 系统的微观分布状态总数目是各分子微观态数目的乘积：nN=16 由上分析可知，四个分子全部集中到A或B的概率最小。那么我们可以分如果有1mol分子，那么全部集中于A或B的概率是多少。小概率事件被认为是不会发生的。 热力学第二定律的统计意义 一切孤立系统内部所发生的过程，总是由概率小（包含微观态数目少）的宏观态向概率大（包含微观态数目多）的宏观态方向进行的。 热力学第二定律的统计意义 墒增原理 熵与热力学几率的对数成正比，由于热力学几率愈大表示系统处于愈混乱的状态，所以熵是系统无序的量度。 孤立系统与外界无物质和能量交换，如果过程是可逆的，则熵的数值不变；如果过程是不可逆的，则熵的数值增加。 谢 谢 弱相互作用 强相互作用 20世纪70年代： 自组织理论： （耗散结构理论、协同学、突变论、超循环论） 分形理论 混沌理论 系统科学 第三节 自然界的演化 一、什么叫做演化？ 可逆过程 不可逆过程 无时间箭头 时间箭头 演化指自然界物质系统产生、发展、衰落、灭亡等不可逆的运动过程。 进化 退化 五种时间之矢 宇宙学时间之矢 电磁学和量子力学时间之矢 统计物理学时间之矢 生物学的时间之矢 二、自然界演化的基本方式 分叉 稳定性和不稳定性的辩证统一 突 现： 突发性、间断性和不可预测性 内在的随机性： 确定性和随机性 的辩证统一 二、自然界演化的基本方式 二、自然界演化的基本方式 “必然的东西，是由纯粹的偶然性构成的，而所谓偶然的东西，是一种有必然性隐藏在里面的形式。” ——恩格斯 从根本上消除了拉普拉斯决定论 第四节 自然界演化的类型 一、自然界的进化 进化：指事物上升的、从无序到有序、从低序到高序的不可逆过程或者复杂性与多样性增长的过程。 序 对称 破缺 （一）序 任何系统都是有序与无序的辩证统一。 有序与无序相统一的不同程度就构成了系统的一定的秩序，即有序度。有序度可以用不同的参量来描述 ： 信息量 有序程度 系统论和信息论： 无序程度 “熵（S）” 热力学： 定义：规则和规律。 隔板 以气体的自由膨胀为例 A B A B 6 1 4 4 1 1/16 4/16 4/16 1/16 6/16 共 16 种微观态 5 种宏观态 熵：是反映一个系统宏观态所具有的微观态数目 熵的微观表达式 玻耳兹曼公式 S=kln? ?表示系统处于某一宏观态的热力学概率 S是系统处于该宏观态时的熵 k玻耳兹曼常量 （二）对称 对称: 是指某种事物、现象、过程和规律（包括物质、能量或信息的转换、运动、物质的条件、结构、属胜和关系）在一定变换条件下的不变性。 空间对称 时间对称： 功能对称 （t →-t） f=ma （二）对称 宇宙的演化起源于对称和无序 产生发展于破缺和有序 （二）对称 （三）对称性破缺 一般地把对称性降低就称为对称性破缺。 对称与破缺是辩证统一的。 对称与破缺是相对的 对称与破缺相互包含 在一定条件下相互转化 （三）对称性破缺 对称性的破缺与物质系统的演化有密切的联系。演化无论是进化还是退化都是不可逆的，演化过程就是时间反演对称性的破缺。时间反演对称性的破缺是不可逆性的根源。 对于系统的进化来讲，也就是一个系统从无序向有序演化，复杂性和层次结构的出现起源于对称性的破缺，是从对称向不对称的方向演化。 （三）对称性破缺 1028 K 10-35 s 1013 K 10-6 s 1011 K 10-2 s 1s 108 K 3 分钟以后 3×103 K 100万年 10亿年 100亿年 101亿年 120亿年 138亿年 140亿年 109 K 4s以后 爆涨 强子时代 轻子时代 中子14％ 质子86％ 遗留大量的 中子和质子 核合成 退耦代 星系、恒星 开始形成 银河系、太 阳系形成 始生代 原生代 中生代 智人 基本粒子形成阶段 核合成阶段 实物阶段 温度 ∞ 时间 0 1032 K 10-43 s 奇点 真空场 ● “我们的宇宙遵循一条包含逐次分岔的路径……值得庆幸的是，我们遵循的这条路径产生了生命、文化和艺术。” ——普利高津 （三）对称性破缺 二、自然演化的自组织机制 自组织是指自然界物质系统在没有内外指令的情况下，自主地或自发地