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自然科学哲学 介绍：每周一次，一次三节课，2 个学分，36 学时，共 12 次，最后二次不上，做作业和考试。 考试：撰写小论文，要求：自己写；与上课内容有关。题目自定，没有其它要求。 作业和课堂讨论二到三次，作业每个同学要做，讨论不要求每次发言，但每个同学一学期至 少要有一次发言，否则作不及格论处。 导言 讲三个问题：1、什么是哲学？2、哲学有什么用？3、什么是自然科学哲学？ 1 什么是哲学？ 词源学的考察：在西方，Philosophy（英语）来自于两个希腊词：philia 表示“爱好” ，sophia 表示“智 慧” 。所以哲学的原义是“爱智” 。哲学家与智者不同，并不自称有智慧，而是热爱智慧、追求智慧、探索 智慧的人。苏格拉底（Socrates）不满自称智者(sophists)的人，自称爱智者(philosopher)。他承认自己的无知： “The only thing I know is : I know nothing.” “智慧”与“知识”不同：我们可以知道很多事情，但并不等于我们就有智慧。例如：我们知道怎么 去克隆羊，但并不等于我们就知道什么应该克隆？什么不应该克隆？应该不应该克隆人呢？可见智慧比知 识更复杂，更高级。 在中国，自古没有这个名称。是泊来品。 1873 年，日本学者西周最先用“哲学”翻译“philosophy” 。 1902 年， 《新民丛报》上的一篇文章首次把此一译名运用于中国传统思想方面的研究。 （另一说：晚清学者黄遵宪（1848-1905）首先把“哲学”从日本介绍到中国。 ） 1914 年，北大设立“中国哲学门” 。 1919 年，新任北大校长的蔡培元改“中国哲学门”为哲学系。 胡适出版《中国哲学史大纲》 （卷上） ，是第一部真正现代意义上的中国哲学史。 1923 年，留学美欧的张颐回国主持北大哲学系，开始讲授康德、黑格尔哲学。 1931—1934 年，冯友兰出版《中国哲学史》 （上下册） ，影响更大，翻译成英文，成为西方的标准 教材。 “哲”的词源学： 《尔雅》训为“智”《尚书》有“知人则哲” ， 。与西文原义相近，也是关于智慧的学 问，但已没有“爱好”的意思。 哲学与其它学科不同，有很多流派，各家各派都有关于哲学的定义。 黑格尔（G. W. F. Hegel,1770-1831）“哲学有一个显著的特点，与其它的科学比较起来，也可说是一个 ： 缺点，就是我们对于它的本质，对于它应该完成和能够完成的任务，有许多大不相同的看法。（ ”《哲学史讲 演录》 （第一卷） ，商务，p.5） 黑格尔的定义： “哲学是关于真理的客观科学，是对于真理之必然性的科学，是概念式的认识；它不是
意见，也不是意见的产物。（同上，p.18） ” 康德（Immanuel Kant,1724-1804）提出四个哲学问题：1)，我能知道什么？2)，我应当作什么？3)，我 可以期望什么？4)，人是什么？他认为： “形而上学回答第一个问题，伦理学回答第二个问题，宗教回答第 三个问题，人类学回答第四个问题。但是从根本说来，可以把这一切都归结为人类学。因为前三个问题都 与最后一个问题有关。（ ”《逻辑学讲义》 ，商务， ） 朱熹（1130-1200）在《朱子语类》中说： “圣贤千言万语，只是教人做人而已。“圣人千言万语，只 ” 是要教人做人。 ”中国哲学的基本问题是： “如何做人？” 罗素（Bertrand Russell,1872-1970）“哲学，就我对这个词的理解来说，乃是某种介于神学与科学之间 ： 的东西。它和神学一样，包含着人类对于那些迄今仍为确切的知识所不能肯定的事物的思考；但是它又象 科学一样，是诉之于人类的理性而不是诉之于权威，不管是传统的权威还是启示的权威。 ”一切确切的知识 属于科学，一切涉及超乎确切知识之外的教条属于神学，介于两者之间的属于哲学。他提出的哲学问题：
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1)，世界是分为心和物吗？如果是这样，那么心是什么？物又是什么？心是从属于物的吗？还是它具 有独立的能力呢？ 2)，宇宙有没有任何的统一性或者目的呢？它是不是朝着某一个目标演进的呢？ 3)，究竟有没有自然律呢？还是我们信仰自然律仅仅是出于我们爱好秩序的天性呢？ 4)，人是不是天文学家所看到的那种样子，是由不纯粹的碳和水化合成的一块微小的东西，无能地在 一个渺少而又不重要的行星上爬行着呢？还是他是哈姆雷特所看到的那种样子呢？也许他同时是两者吗？ 哈姆雷特： “人类是一件多么了不得的杰作！多么高贵的理性！多么伟大的力量！多么优美的仪表！多 么文雅的举动！在行为上多么像一个天使！在智慧上多么像一个天神！宇宙的精华！万物的灵长！（莎士 ” 比亚： 《哈姆雷特》第二幕第二场） 5)，有没有一种生活方式是高贵的，而另一种是卑贱的呢？还是一切的生活方式全属虚幻无谓呢？假 如有一种生活方式是高贵的，它所包含的内容又是什么？我们又如何能够实现它呢？ 6)，善，为了能够值得受人尊重，就必须是永恒的吗？或者说，哪怕宇宙是坚定不移地趋向于死亡， 它也还是值得加以追求的吗？ 7)，究竟有没有智慧这样一种东西，还是看来仿佛是智慧的东西，仅仅是极精炼的愚蠢呢？ 犹太谚语“人类一思考，上帝就发笑。 ” （罗素《西方哲学史》 （上册） ，商务，第 11-12 页） 胡适的定义： “凡研究人生切
要的问题，从根本上着想，要寻一个根本的解决，这种学问叫做哲学。 ”他 所提出的哲学问题包括： 一，天地万物怎么来的。 （宇宙论） 二，知识思想的范围、作用及方法。 （名学及知识论） 三，人生在世应该如何行为？（人生哲学旧称“伦理学” ） 四，怎样才可使人有知识、能思想、行善去恶呢。 （教育哲学） 五，社会国家应该如何组织、如何管理。 （政治哲学） 六，人生究竟有何归宿。 （宗教哲学） （胡适《中国哲学史大纲》 （卷上） 当然还有：科学哲学，数学哲学，物理学哲学，化学哲学，生物学哲学，法哲学，经济哲学，管理哲学， 社会哲学…… 哲学包罗万象，是知识的总汇，现代的各门具体科学都是从哲学中分化出来的。 牛顿最有名的的著作叫做《自然哲学的数学原理》 。 英国化学家道尔顿（J.Dalton,1766-1844）提出化学原子论的著作叫做《化学哲学新体系》 。 法国生物学家拉马克（Jean Baptiste Pierre Antoine de Monet de Lamarck，1744-1829）早 于达尔文五十年倡导进化论，他写有二卷的《动物哲学》 （1809） 。 英国皇家学会(Royal Society)在 1665 年创办了世界上首份（至今仍然在版）的科学期 刊《哲学学报》 （Philosophical Transactions） 。分为 Philosophical Transactions: Biological Sciences 和 Philosophical Transactions: Mathematical, Physical & Engineering Sciences 。 笛卡儿（Réné Descartes,1596-1650）把哲学比作一棵大树，树根是形而上学，树干是物理学（自然 哲学） ，树枝是医学、力学、伦理学等应用学科。 在现代学科高度分化的情况下，应该说树根是哲学，树干是理论性的学科，树枝是应用性的学科。 可见各门具体科学的理论基础是哲学。不管从事哪一门学科的研究，最后都要涉及哲学。 许多大科学家同时都是哲学家：笛卡儿、莱布尼茨、爱因斯坦、玻尔…… 英语“博士”是 Ph.D(Doctor of Philosophy),学理科的可以授予哲学博士学位。 与中国人的看法不同，我们“文史哲”合称，把哲学当作文科。中国哲学与西方哲学不同，讲的都是伦 理道德。
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总结一下哲学的特点： 哲学所讨论的问题是普遍的、抽象的、形而上的，不是特殊的、具体的、形而下的。 哲学的方法是思辩（speculation）,沉思默想，不是实证的，不用实验方法。 哲学的语言是抽象的概念，理论的命题。哲学是概念的丛林、迷宫。 一句话，哲学是最抽象的、最深奥的、也是最普遍的；是最基本的、也是最困难的。 罗素认为，哲学问题是永远不能解决的。 文德尔班（Wilhelm Windeband,1848-1915） ：哲学史给人这样一种印象， “哲学总是徒劳无益地兜着重 复的圈子去探索永远达不到的目
的，但是正是这种在所有变化中的不变性证明了：哲学问题是人的头 脑不能逃避的问题。（ ”《哲学史教程》 （上） ，商务，1987 年，第 21 页。 ） 这就涉及到哲学有什么用的问题 。 2 哲学有什么用？ 我们中国人是最讲究实用的，有一个故事：一个人手里拿着一个很新奇的小发明，给一个西方人看，西 方人的第一个反应是： “啊！太有趣了！ ”给一个中国人看，中国人的第一个反应是： “这有什么用呢？” 西方有“为科学而科学”“为艺术而艺术”的传统，注重纯学术的研究。 、 中国没有这些口号，我们中国人把读书、做学问看作是道德修养的一个方面，讲“修身、齐家、治国、 平天下” 。 周恩来： “为中华崛起而读书！ ” 在现实社会里，过去，读书实际上是为了升官发财。现在上大学是为了找一份好工作。所以整个社会都 热衷于实用技术，对纯学术、纯理论一概无兴趣。 当然总的说来，人是一种实用的动物，人做事总是有目的的，目的就是用。 关键在于如何理解“用” ，什么是“用”？什么是“无用”？ 讲两个故事：1)，第三只饼：从前有一个小气鬼，到街上买饼吃，买了一只饼吃，还没有饱，再买第二 只饼吃，还没有饱，只得再买第三只饼吃，吃饱了。于是回家。在路上突然想起：啊呀！我怎么这么傻， 为什么不一开始就买第三只饼吃呢？这样就可以省下两只饼的钱呢！这个人认为，第一、二只饼没有用， 只有第三只饼 才有用。当然，这是一个笑话。但是在现实中，很多人要闹这样的笑话，只不过自己不知道 而已。这是一个反面的例子。 2)，一个手指头：从前，在一个很冷的冬天，一个要饭的老头，掉到河里去了，很多过路的人好象没有 看见，后来来了一个小青年，把这个老头救上来。原来这个老头是仙人，只见他捡起地上的一块石头，转 过身一弄，石头就变成了黄金。老头对小青年说：你要多少黄金，我都可以给你。小青年摇摇头，说不要！ 老头说：你黄金都不要，那你要什么？小青年答：要你一个手指头！老头一听：这个小青年不简单，与一 般人不一样，心地善良，人又聪明，于是就收为徒弟，跟他学道成仙。在这个故事中，小青年认为：最有 用的不是现成的黄金，而是“点石成金”的方法。这是一个正面的例子。 由此可见，对于“用”和“无用”有很多不同的理解： 直接的用与间接的用 物质上的用与精神上的用 眼前的用与长远的用 个人的用与群体的用（对集体、社会、国家、民族、全人类、宇宙） 陆象山： “宇宙内事乃己份内事，己份内事乃宇宙内事。 ” 文革时代： “胸怀祖国，放眼世
界。 ” 大多数人、一般人都只注重前面一组“用” ，看不到后面一组“用” 。 哲学就是“第一只饼” ，是各门具体科学的基础（填底）“第二只饼”是理论科学。 。 “第三只饼”是实用 技术。 笛卡尔把哲学比作一棵大树：树根是形而上学，树干是物理学（自然哲学） ，树枝是医学、力学、伦理 学等应用性的学科。接下去他说： “我们不是从树根树干，而是从枝梢采集果实的，因此哲学的主要功用乃
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是在于其各部分的分别功用，而这种功用，是我们最后才能学到的。 ” 哲学就是“点石成金”的手指头，就是一种方法论，思考宇宙、人生基本问题的方法。 王充： “夫道无成效于人，成效者须道而成。然足蹈路而行，所蹈之路，须不蹈者。身经手足而动，待 遇不动者。故事或无益而益者须之，无效而效者待之。儒生，耕战所须待也，弃而不存，如何也？”《论 （ 衡?非韩》 ）这是强调哲学只有间接的用处，没有直接的用处。 詹姆士： “哲学在人类事业中是最崇高而又最平凡的。它在最细微的地方下功夫，而展开了最宽广的前 景。人们说哲学‘烤不出面包’ ，但它却能鼓舞我们的灵魂，使我们勇敢起来。……如果没有哲学远射出来 的光辉照耀着世界的前景，我们是无法前进的。（ ”《实用主义》 ）这是强调哲学只有精神上的用处，没有物 质上的用处。 “用”与“无用”的辩证法：无用之用是谓大用。 否定之否定：无用——用——大用。 什么是“无用之用”？ 《庄子》“惠子谓庄子曰： ： ‘子言无用。 ’庄子曰： ‘知无用，而后可与言用矣。夫地，非不广且大也， 人之所用，容足耳。然则，廁足而垫之，致黄泉，人尚有用乎？’惠子曰： ‘无用。 ’庄子曰： ‘然则，无用 之为用，亦明矣。”《外物篇》 ’（ ） 还有许多例子： “庄子行于山中，见大木，枝叶盛茂；伐木者止其旁，而不取也。问其故。曰： ‘无所可 用。 ’庄子曰： ‘此木以不材得终其天年！”《山木篇》 ’（ ） 一般认为栋梁之材才有用，这棵树因无用保全性命。庄子认为，这就是大用。这是庄子的哲学思想。身 处战国的大动乱年代，隐士思想，比较消极，还讲到驼背的、跛足的、缺胳膊少腿的等等那些残废的人不 用上战场， 得以保全性命， 身体好好的人上战场丢了性命。 以前提倡自我牺牲精神， 受到批判： “活命哲学” 。 对我们影响很大，流传的俗语； “好死不如赖活”“留得青山在，不怕没柴烧” 还有鲁迅先生讲的“阿 Q 、 ， 精神” 。也有正面的作用：屡屡亡国，但文化没有断。 哲学之用，就是无用之用，一般人认为
没有什么用，实际上有大用处。 毛泽东时代，把哲学教条化、庸俗化。 教条化：哲学=马列=毛选=毛语录（红宝书） 。毛本人非常喜欢哲学，号召全党、全军、全国各族人民 都要学哲学： “工农兵学哲学”运动。
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庸俗化：夸大哲学的社会功能。林彪说，学习毛主席著作“要活学活用”“要立竿见影” 、 。 那个时代一般人写的诗： 哲学好 哲学学得好， 产量定提高， 高产破迷信， 万里红旗飘。 学习哲学真正好，我们觉悟提高了； 事物发展明潦后，保守思想全打消； 看起问题能全面，解决问题方法好， 生产关键能抓住，亩产十万跑不掉， 共产主义早实现，男女老少齐欢笑。 超级杂交稻亩产 800 公斤，到 2020 年可达 900 公斤。 理论上的错误导致政策上的失误， 使整个国家付出了惨重的代价。 为什么会发生这样的事情？哲学与现 实社会没有关系？哲学没有用吗？ 所以那个时代过来的人，都把哲学看成是骗人的东西，因为哲学确实骗过人。当然不是哲学本身骗人， 而是有人拿哲学来骗人。这不是哲学的错！ 总结一下，哲学的用处，可以概括为以下三个方面： 1) 罗素： “要了解一个时代或一个民族，我们必须了解它的哲学。（ ”《西方哲学史》（上） （ ，导 言）因为哲学是“时代精神的精华” ，是“文明的活的灵魂”（马克思语） 。 2) 训练一个人的抽象思维、理论思维的能力，使自己成为一个有思想的、有头脑的人，学会哲 学地思考问题。 一般人都是没有思想、没有头脑的人。有事实为证：广告，时尚时髦，从众心理。
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一般人可以不用学哲学，照样可以生活下去。既没有这个文化水平，也没有这个条件，为填饱肚 皮就够他忙碌了，很辛苦了。 西塞罗： “真正的哲学是满足于少数评判者的，它有意地避免群众。因为对于群众，哲学是可厌 的、可疑的。所以假如任何人想要攻击哲学，他是很能够得到群众赞许的。（转自黑格尔《小逻 ” 辑》 ，商务印书馆，1980 年，第 24 页） 但哲学与一般人没有关系吗？ 《易经》“仁者见之谓之仁，智者见之谓之智，百姓日用而不知。 ： ”老子： “上士闻道，勤而行之； 中士闻道，若存若亡；下士闻道，大笑之。不笑不足以为道！（四十一章） ” 黑格尔： “哲学的特点，就在于研究一般人平时 所自以为很熟悉的东西。一般人在日常生活中， 不知不觉间曾经运用并应用来帮助他生活的东西，恰好就是他所不真知的，如果他没有哲学的修 养的话。（ ”《哲学史讲演录》 （第一册） ，第 5 页。 ） 例如：你与人家吵架，骂人家： “你不是人！ ”什么是人？就是一个
哲学问题。 哲学与一般人的关系， 有点象生理卫生医学知识与一般人的关系。 一般人不懂生理卫生医学知识， 饭吃下去照样消化，而且可能还很健康。相反，懂得了生理卫生医学知识，有时可能还很麻烦。 但总的来讲，懂一点生理卫生医学知识，还是有好处的。同样，一般人不学哲学，可能照样生活 得很快活。学了哲学，也可能很麻烦，因为有各家各派的哲学，讲的都不一样，可能越学越胡涂， 无所适从；还有很消极的、很虚无的哲学。 学哲学不是要告诉你一个标准答案。哲学中没有标准答案，是要引导你去思考宇宙人生的基本问 题，你自己作出答案。 黑格尔： “不能因为没有标准的一般的哲学，只有各种各样具体的哲学，而不想去学哲学，就象 不能因为没有一般的水果，只有各种各样具体的水果：樱桃、杏子、葡萄等等，而不想吃水果。 ” 一般人可以不用学哲学，也不必学哲学， “全民学哲学”是把哲学庸俗化了。但是上过大学的人， 与一般人应该不一样，应该学点哲学，懂点哲学。 3) 有助于专业学习：一棵树没有根、没有干，能开花结果吗？哲学是各门具体科学的理论基础。 爱因斯坦： “如果把哲学理解为最普遍和最广泛的形式中对知识的追求，那么显然，哲学就可以 被认为是全部科学研究之母。（ ”《爱因斯坦文集》第 1 卷，商务印书馆，1979 年，第 519 页）爱 因斯坦一再说： “与其说我是物理学家，倒不如说我是哲学家。（同上，第 10 页） ” 3、什么是自然科学哲学？ 在西方，有自然哲学（Natural Philosophy or Philosophy of Nature） 。 自然哲学（Natural Philosophy or Philosophy of Nature）简单地说就是关于自然的哲学。在西方古代指自 然知识的总汇和统称。在近代早期指的就是现在的科学，如牛顿的主要的物理学著作叫做《自然哲学的数 学原理》 。自然科学从哲学中独立出来以后，在哲学中还保留“自然哲学”这个部分，其任务是用哲学思辨 的方法从整体上研究自然界的本性。而自然科学则用数学和实证（实验）的方法分门别类地探讨自然。 关于自然界的本性的哲学问题主要有两个：1）自然界万物是由什么构成的？是如何存在的？2）自然界 万物是由什么生成的？又是如何演化的？在西方，第一个问题一直是自然哲学的传统主题，后来随着现代 科学的发展，才开始关注第二个问题。在我们中国，哲学家主要探讨第二个问题，基本上不讨论第一个问 题。在当前人类面临严重的环境污染和生态灾难的形势下，人与自然的关系问题也成了自然哲学的重大课 题。在本课程中我们将花相当多的时间来讨论这个问题。 这里我们
所谓自然科学哲学，是为了强调学科的交叉性，因为这是一门全校性的公选课。强调要利用现 代科学的成果，用哲学的方法探讨自然界的问题。 本课程力求体现以下特色：思辨性、知识性、现实性。思辨性是哲学的特点，知识性是要讲 到很多自然科学和哲学史的知识，现实性是指用讲到的理论来分析现实问题。 作业和课堂讨论：谈谈你对哲学的认识。你为什么选这个课？如何上好这门课，提出你的 意见和建议。
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第一章 自然存在论 第一节 自然界的物质存在 “自然”的词源学考察： 在西方， 自然” “ 这个词来自于希腊语 physis， 在拉丁语中译为 natura， 在近代欧洲译为 nature(英 语、法语)、Natur(德语)。其原义是“生长” ，反映当时对自然界的有机观点。其涵义是指自然而 然的“本源”“本性” 还有第二种涵义，就是指一切自然物的集合，即现在所谓的“自然界 ” 、 。 ， 与“宇宙”“世界”同义。在现代西方，主要指后一种涵义。 、 在中国， “自然”这个词最早出现在《老子》上： “人法地，地法天，天法道，道法自然。 ”这 里的“自然”也不是指现在所谓的“自然界” ，而是指“自己如此”“本来如此” 、 ，自然而然的， 与西方一样，也有“本性”的意思。现代汉语还保留着这个意思，如说某个人在讲台上讲话态度 很自然，不做作。 古人认为自然界是自己如此，本来如此的，用现代的话来说，就是客观的。所以对“自然” 的词源学考察为唯物主义的自然观提供了一个直观的、朴素的基础。 一、自然界物质的客观实在性 在西方，唯物与唯心的问题争论了两千年，到今天仍然还没有一个结果。 物质是客观的呢？还是主观的呢？是依赖于人的呢？还是与人无关的呢？这个东西在没有人 看它时还在吗？你不去看怎么知道它还在呢？你去看才知道它在不在，但这又与人有关了。你说 “不管有没有人看它，我相信它在。 ”这还是与你发生了关系。 无论是唯物主义还是唯心主义，都只是一种信念，一种哲学。唯物主义也没有为科学所证明， 不是科学的结论，相反地，是科学的理论基础和前提条件。爱因斯坦说： “相信有一个离开知觉 主体而独立的外在世界，是一切自然科学的基础。（ ”《爱因斯坦文集》第一卷，商务印书馆，1976 年，第 292 页。 ）但是量子力学认为，微观粒子是依赖于人的，与人有关，例如，电子是波还是 粒子就取决于我们用什么仪器去观察。 爱因斯坦反对这种观点，认为这是因为现在的科学还不 完善的缘故。 唯心主义也不是胡说八道。柏拉图有理念世界与现实世界的区分，认为理念世
界才是真实的， 现实世界是不真实的；贝克莱有“存在就是被感知”的命题；佛教把现实的所有东西比喻为镜花 水月。在处理很多人生问题时，唯心主义也不是没有道理的。但搞科学，从事物质的活动，还是 唯物主义有用。许多著名科学家在哲学上可能是唯心主义的，但在实验室里搞科学一定是唯物主 义的。 从中国特定的历史条件和文化传统（唯心主义很发达）出发，我们赞成在中国提倡唯物主义， 有利于科学的发展和经济的发展。但理论往往与现实脱节：在毛泽东时代，盛行这样的口号： “人 有多大胆，地有多大产。； ”“不怕做不到，只怕想不到。 ”这是庸俗的唯心主义！所以那时候经济 建设搞得一团糟。这些教训值得永远记取。 把唯物主义吹得天花乱坠，把唯心主义贬得一钱不值，也是一种简单化、教条化的做法。 二、自然界物质的存在形态 古希腊有原子论，区分为原子与虚空两种形态；老子有有与无（有名无名、有形无形）的区 分；佛教有色与空的区分。 现代科学的区分讲以下三种： 1、物质与反物质： 物质由电子(e)、质子(p )和中子(n)组成，反物质由正电子(e+)、反质子(p)和反中子(n)组成。 这些统称为反粒子。正反粒子的质量、电荷量等都相同，只是电荷的符号相反。电子带负电，正 电子带正电；质子带正电，反质子带负电；中子不带电，但磁矩和自旋的方向相反。英国物理学
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家狄拉克首先于 1928 年在理论上预言了正电子的存在。安德逊于 1932 年首先在实验室中找到。 其它反粒子后来也在实验室中发现了。后来证实，所有的粒子都有相应的反粒子。反粒子有一个 奇妙的性质： 相应的正反粒子对不能碰在一起， 否则就同归于尽， 按爱因斯坦的质能关系式 E=mc2， 它们的质量全部转化为能量。这个过程叫做湮灭。例如 e++e-→γ射线。在适当的条件下，相反的 过程也能发生：γ→e++e-，这叫做电子-正电子对的产生。 由此可以设想制造出一种反物质武器。这种武器比现有的核武器还要厉害，因为人体一旦被 反物质武器击中，连尸体都找不到，战场上真正是“白茫茫大地真干净” ！ 既然在实验室里正反粒子都是成双成对地生成和湮灭的，那么在宇宙中物质与反物质的量应 该是相等的。但事实上，我们的宇宙是由物质组成的，迄今为止还没有发现一个反宇宙，这就是 科学家们正在探讨的“物质与反物质的宇宙不对称性”问题。大多数科学家相信宇宙中物质与反 物质是对称的。从辩证法的观点来看，物质与反物质也应该是对称的。而且既然物质之间的相互 作用是万有引力，那么物质与反物质之间的相互作用
应该是万有斥力。在这里，哲学要走在科学 的前面，要在科学还无能为力的地方发挥作用，这就是自然哲学在今天的价值所在。当然，最后 还是要由实验来证实，才能成为科学的理论。 2、 实物与场 所谓实物，是以间断形式存在的物质形态，占有一定空间，有形的，这就是通常所说的物质， 包括一切微观粒子、原子、分子、宏观物体、宇宙天体和生命体；所谓场，是以连续形式存在的 物质形态，弥漫在整个空间，是无形的，有电磁场、引力场、介子场等，最常见的是光。 1 区别：○、实物有所谓不可入性，即一实物所占据的空间不能同时被其它实物所占据；而场 可以叠加，也就是说，一个场所占据的空间能被其它场同时占据，而且各行其事，互不影响。 2 ○、实物有静止质量；而场没有静止质量，只有运动质量。 3 ○、实物的运动速度较慢；而场的运动速度恒为光速。 4 ○、实物具有粒子性，其波动性可以随体积的增大而不予考虑；而场具有波粒二象性，其波 动性特别显著。 3、 形与空 古希腊原子论承认有虚空，亚里士多德不承认，他说： “自然界讨厌真空。 ”近代科学又承认 有真空。现代科学的量子场论认为，真空是一切虚过程的总和，是充满了虚粒子对的海洋。这些 粒子对不能在实验室里观察到，所以是虚的。虚粒子对在不断的产生，同时又在不断的湮灭，这 就是所谓的真空涨落。当真空附近存在着原子序数超过 173 的超重原子核时，有可能自发地产生 实的粒子对。这一点在宇宙学上具有非常重要的意义。这就是说，真空是一切形态的物质的最基 本的形态，由于其本身的不稳定性，整个宇宙就由此诞生出来。 现代科学的这种思想与老子的思想非常相似。老子有有形与无形、有名与无名、有与无的区 分，认为： “天下万物生于有，有生于无。 ”又把“无”称为“道” ，指出“道”是“万物之母” ， 而且说： “道生一，一生二，二生三，三生万物。 ” 也与佛教的思想非常接近。 《般若心经》“色不异空，空不异色，色即是空，空即是色。 ： ” 课外阅读书目：卡普拉： 《物理学之道》 （现代物理学与东方神秘主义的比较研究）(Tao of Physics)，节译本：四川人民出版社，1984 年；全译本：北京出版社，1997 年。 第二节 自然界物质存在的系统方式 一、系统方式的基本特点 定义：系统是由相互联系、相互影响的若干要素构成的具有特定功能的统一的整体。 基本特点： 1 ○、由若干要素构成。必须要有两个或两个以上要素，一个要素不构成系统。注意：要素与 系统的区分是相对的，要素可以构成系统，系统又可以成
为要素，构成更大的系统，形成所谓的 层次结构。这在西方文献中被称为“Chinese boxes” （中国套箱） 。
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2 ○、系统的各要素并不是独立的，而是相互联系、相互作用的，由此形成一定的结构。所谓 结构，就是系统中各要素之间各种联系和关系的总和。可以是数量关系（数量结构） ；空间关系 （空间结构） ；时间关系（时间结构） ；相互作用关系（相互作用结构） 。 3 ○、系统的结构使系统具有特定的功能。功能是系统在内部关系和外部关系中表现出来的特 性和能力。功能不是要素的属性，也不是组成系统各要素属性的总和，而是系统整体才具有的属 性。因为只有各要素形成一定的结构以后才有相应的功能，因此 ，功能是由结构决定的。但结 构决定功能不是单值的，结构与功能之间不存在一一对应的关系，一种结构可以表现为多种功 能 ；一种功能也可以映射多种结构。这是功能模拟法的客观基础。 4 ○、功能是在系统与外部环境的相互作用中表现出来的。任何系统总是处于一定的环境之中。 凡是与系统发生相互作用而又不属于系统的事物，均属于环境。注意：系统与环境的区分也是相 对的：原来属于系统的部分要素可以成为环境；相反，原来属于环境的也可以成为系统的一个部 分。 正确理解系统概念的四个关键词：要素、结构、功能、环境。 如“一盘散沙”“一堆垃圾”“一团乱麻”都不是系统，因为没有结构。 、 、 二， 自然界物质系统的分类： 从不同的角度，根据不同的标准，可以划分出不同的类型： 1 1） 、从系统与环境的关系：○、孤立系统：与环境不发生任何相互作用的系统。这是理想的 情况，严格地说来，在自然界中是不存在的。但在自然科学中非常重要，因为最简单。 2 ○、封闭系统：与环境仅有能量的交换，没有物质的交换的系统。在很多情况下，地球就是 一个封闭系统，只接受太阳的辐射能，但偶尔有陨石落到地球上。 3 ○、开放系统：与环境既有物质的交换，又有能量的交换的系统。 在社会科学中，一般只分为封闭系统和开放系统两类，定义也不象自然科学那样精确。传统 社会是封闭社会，自给自足的小农经济。 “夜郎自大”“固步自封”“家丑不可外扬”就是一 、 、 种封闭的心态。现代社会是开放社会，市场经济。对于一个社会来说，开放系统非常重要，还要 求有信息的交流。所以我们今天强调改革开放。 1 2） 、从系统内部发生的过程：○、物理系统：发生物理过程的系统。 2 ○、化学系统：发生化学过程的系统。 3 ○、生命系统：发生生命过程的系统。 1 3）从人在系统中
参与的程度：○、天然系统：还没有人参与的系统。如原始森林。 2 ○、人工系统：人工制造的系统。如机器、产品等。 3 ○、复合系统：人已部分参与的系统。如水力发电系统、农业系统等。 1 4） 、从系统内各要素相互作用的性质：○、线性系统：要素之间的关系是线性的。 2 ○、非线性系统：要素之间的关系是非线性的。 1 5）从人对系统的认识程度：○、黑系统（黑箱） ：人对其一无所知的系统。 2 ○、白系统：人对其已经完全了解的系统。 3 ○、灰系统：人对其已有部分了解的系统。 1 6） 、从系统所处的状态：○、平衡系统：内部要素之间没有差异的系统。对于社会来说，这 就是人人平等的共产主义社会或大同社会。 2 ○、近平衡系统：内部差异很小只能使线性相互作用表现出来的系统。 3 ○、远平衡系统：内部差异显著从而使非线性相互作用表现出来的系统。 三、系统中整体与部分的关系 表现为加和性方式和非加和性方式。 加和性是指一个复合体通过把原来分离的要素集合起来构成一个整体，而复合体的特征能够 完全分解为各个要素的特征。注意：系统不是加和性的复合体，但加和性关系存在于系统之中。
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如化学系统的总质量等于反应物、生成物和中间产物的质量之和；力学系统的总能量等于各部分 的动能和势能之和。系统之成为系统，乃在于其中存在着非加和性关系。这种非加和性表征着新 属性的出现，表征着系统与其要素之间的质的差别。如热力学系统的温度就是非加和的。所以， 在系统中， “整体大于部分之和” ，就是指系统的非加和性。社会的例子：家庭系统：1 男+1 女＞ 2。露水夫妻不构成一个家庭系统。 为什么有这两种方式呢？这反映了系统内各要素之间的耦合情况。耦合是一个物理学概念， 指两个或两个以上的要素之间通过各种相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。如果一种耦合 不改变各方的某种属性，那么在这种属性上，部分对整体是可加和的；反之，如果在耦合中各方 的属性是相干的，所谓相干性，是指这样一种耦合关系，耦合各方经过物质、能量的交换而彼此 约束、选择、协同、放大。约束和选择意味着耦合各方原有自由度的减少，乃至部分属性的丧失。 协同和放大意味着耦合各方在一种新的模式下协调一致地行动，其原有属性可以被拓宽放大。那 么，在这种属性上，部分对整体就是非加和的。 自然界的例子：激光是二十世纪六十年代发展起来的一种相干性极好的单色光；社会的例子： 入党。 “团结就是力量”“步调一致才能得胜利” 、 。 四、系统的稳定性 由于
要素性能会有偶然变异；由于要素之间的耦合会有偶然起伏：也由于环境会带来随机干 扰， 描述系统整体状态的宏观量很难始终保持在某种平均值上， 宏观量对平均值的起伏就是涨落。 如果一个系统经受不住任何涨落，那么它将随时经由过渡状态而解体，事实上是无法存在的。 只有在涨落出现后能恢复自身状态的系统，才有存在下去的可能。这种对涨落的不变性就是系统 的稳定性。 按照对涨落的不同反应，系统可以区分为三种状态： 1 ○、恒稳态：对涨落保持不变的状态。在现实中实际上是不存在的。 2 ○、亚稳态：在一定范围内对涨落保持不变的状态。 3 ○、不稳态：在涨落下会消失的状态。 第二节 自然界的层次结构 一、层次结构的基本特点 层次结构是指若干由要素经相干性关系构成的系统，再经过新的相干性关系而构成新系统的 逐级构成的结构关系。在这种关系中，参预构成的系统称为低层系统或下层系统，也称子系统。 构成后的新系统称为高层系统或上层系统。 基本特点：1）低层系统对高层系统具有构成性关系，是系统之间的纵向关系。 2）同一层次的系统之间存在着相干性关系，是系统之间的横向关系。 注意：1）层次结构并不是一种结构内的分层排布现象。如原子核外电子是分层排布的，各层 电子属于同一层次，这不是层次结构。 2）高层系统并不一定比低层系统更复杂。如象水这样的分子，其结构要比组成氢和氧的原子 结构简单得多。 二、自然界的基本层次 微观 宏观 宇观 非生命世界：夸克→基本粒子→原子→分子→分子体系→星体→星系→星系团→总星系 生命世界：生物大分子→细胞→组织→器官→器官系统→生物个体→种群→群落→生物圈 一个哲学问题：自然界的层次是有限的呢？还是无限的呢？物质是无限可分的呢？还是有最 小的东西？也就是说， 空间是否无限可分？这涉及微积分的客观基础。 古希腊原子论： （atom） 原子 是不可再分的最小的东西。 《庄子》“一尺之棰，日取其半，万世不竭。 ： ” 二、层次结构的结合度 一般规律：随着层次由低到高推进，结合度由大到小而递减。
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自然现象：高能物理学。社会现象： “四人帮” ；老乡距离越近越亲密。 从层次结构的基本特点来看，结合度递减的趋势是必然的。否则，如果高层系统的结合度不 是小于而是大于低层系统，那么，在形成高层系统时低层系统岂不是要土崩瓦解而不能成为一个 整体，哪里还谈得上层次结构。正因为存在着结合度递减的趋势，所以高层系统的解体可以不影 响低层系统的稳定性，才有可能在稳定的低层结
构之上重新建立新构型。只是因为低层系统的结 合度更大一些，才使得上一层次的瓦解可以不导致一切从头开始的彻底重组。这正是层次结构能 成为各种可能结构形式中更加稳定的结构形式的原因。自然界也遵循经济原则、效率原则。 其方法论意义：1）在认识自然物时，对其低层系统在一定范围内可以黑箱化。如在研究分子 结构时，可以把原子黑箱化，即把原子看作是一个整体，不考虑其内部结构。这样做的目的在于 缩小探索范围，把注意力集中到需要解决的问题上。 2）在创造人工自然物时，分层控制的等级结构应当成为优先考虑的结构形式。因为这种结构 最稳定，效率最高。由此可见，在社会系统中， “平等”作为一种社会价值，实际上是一种乌托 邦。平等意味着无结构，绝对的平等意味着绝对的混乱。从历史上看，资产阶级利用“平等”的 口号推翻了封建的等级制度， 但建立起来的是资产阶级的等级制度， 并不是用平等来代替不平等， 而是用一种不平等代替另一种不平等。同样，中国历史上的历代的农民起义也提出“均贫富”的 口号，但最后仍然不过是改朝换代而已。这是否可以用来为现存的等级制度作辩护呢？可以是保 守主义的，但也可以是激进主义的，是革命的。因为有合理的等级制度与不合理的等级制度的区 分。 四、层次结构的因果链 在层次结构中，存在着双向的因果链。低层系统作为原因可以在高层系统中引起一定结果， 这称为上向因果链；高层系统作为原因又可以在低层系统中引起一定结果，这称为下向因果链。 用低层系统来解释高层系统的方法，叫做还原方法。这是现代科学的最主要的方法。认为高 层系统的性质可以完全用低层系统的性质来解释的理论，叫做还原论（reductionism） ，也叫做简 化论。生物学中的还原论认为可以用物理学定律和化学定律来解释生命现象。现代有生物物理学 和分子生物学。十九世纪以前流行过活力论（vitalism） ，认为活的生命机体中含有一种叫做活力 的特殊东西，因此生命过程不能用物理学和化学定律来解释。恩格斯反对还原论： “终有一天我 们可以用实验的方法把思维‘归结’为脑子中的分子的和化学的运动，但是难道这样一来就把思 维的本质包括无遗了吗？”法国哲学家伯格森（H.Bergson,1859-1941）也是反对还原论的： “分析 有机创造过程也许会发现越来越多的物理-化学现象。这就是化学家和物理学家致力于的事业。但 并不能由此得出化学和物理学必然交给我们打开生命之门的钥匙。 ”他用了一个很贴切的比喻来 说明生命现象不能还原为物理化学现象 ： “
曲线的极短的一段近乎直线。我们取的线段越短，它 就越接近直线。最后，你会说它是直线的一部分，也可以是曲线的一部分。实际上，在这些点的 每一个点上，曲线与它的切线不能被区分开来。因此， ‘生命力’在任何一点都是与物理力和化 学力相切的。但是，从整体上说，这些点只是想象曲线运动的某个时刻停顿的精神的观点。实际 上，生命由物理化学元素构成，只是曲线由直线构成的意义上。（ ”《创造进化论》 ，商务印书馆， 2004 年，第 33 页） 现代科学开始重视下向因果链。在高层系统出现后，低层系统就受到高层系统的约束，其功 能、属性、规律等都要发生变化。如根据热力学定律，一般物体的温度只有下限（-273℃） ，没有 上限。但生命体的温度范围很小。如人的体温是 37℃。社会现象：印度狼孩的故事。这个故事表 明：一个小孩必须要生活于社会之中，才能成长为一个真正的人，说明社会（高层系统）对个人 （低层系统）的影响。 第二章 自然演化论 第一节 自然演化观的确立 一、西方自然观的历史发展：
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1、 古希腊朴素的辩证的有机自然观：认为自然界是一个不断成长中的有机整体。 “在希腊哲 学家看来，世界在本质上是某种从浑沌中产生出来的东西，是某种发展起来的东西、某种 逐渐生成的东西。（ ”《自然辩证法》 ，第 10 页） 2、 中世纪的自然观：基督教的目的论的神学自然观。 3、 近代机械论的形而上学的自然观： “这个时代的特征是一个特殊的总观点的形成，这个总 观点的中心是自然界的绝对不变性这样一个见解。（ ”《自然辩证法》 ，第 9 页）牛顿： “自 然界喜欢简单性。（ ”《自然哲学之数学原理 》 ，武汉出版社，第 403 页） 主要特征：1）机械论：笛卡儿说： “动物是机器。 ”拉美特利（La Mettrie,1709-1751）有《人 是机器》 （商务印书馆，1991 年） 。牛顿坚信一切现象都可以用力来解释： “哲学的全部重任在于 由运动现象去研究自然力，再由这些力去推演其它现象…… 我希望其它的自然现象也同样能由 力学原理推导出来 。（ ”《自然哲学之数学原理》 ，武汉出版社，1992 年， ） 2）还原论：牛顿： “在自然科学里，应该像在数学里一样，在研究困难的事物时，总是应当 先用分析方法，然后才用综合方法……用这样的分析方法，我们就可以从复合物论证到它们的成 分，从运动到产生运动的力，一般地说从结果到原因，从特殊原因到普遍原因，一直论证到最普 遍的原因为止。（ ”《牛顿自然哲学著作选》 ，上海人民出版社，1974 年，第 212 页）因为“整体的 运动是
所有部分运动的总和。（ ”《自然哲学之数学原理》 ，第 1 页）例如： “全体的广延、硬度、 不可入性、可运动性和惯性，都是部分的广延、硬度、不可入性、可运动性和惯性所造成的；因 而我们推断所有物体的最小粒子也都具有广延、硬度、不可入性、可运动性和惯性。这是一切哲 学的基础。（同上，第 404 页） ” 在我们中国，思维方式与政治经济制度和生活方式一样，两千年来没有实质性的变化，都是 辩证的思维方式。 二、 恩格斯对自然演化观的贡献： 1、分析了自然演化观产生的自然科学前提： 1）在天文学中，1755 年，康德在《自然通史和天体理论》 （中译名《宇宙发展史概论》 ）一书 中提出了太阳系起源的“星云假说” ，认为太阳系是从弥漫物质（星云）通过自身的运动——由 于吸引而不断凝聚，由于排斥而发生旋转运动，从最初的浑沌状态中逐步发展成为有秩序的天体 系统的。1796 年，法国科学家拉普拉斯在《宇宙体系论》一书的第七个附录中，也独立地提出了 类似的“星云假说” ，用角动量守恒定律论证了太阳系的起源过程。恩格斯高度评价了康德-拉普 拉斯星云假说，称它在“僵化的自然观上打开第一个缺口”（ ，《自然辩证法》 ，人民出版社，1984 年，第 11 页）在“形而上学思维方式的观念上打开了第一个缺口”（ 。《反杜林论》 ，人民出版社， 1971 年，第 54 页） 2）在化学上，1824 年，德国化学家维勒（F.Wohler,1800-1882）用普通的化学方法，从无机 原料合成尿素，彻底打破了有机物只能从活的生物体中才能得到的传统观念， “证明了对无机物 适用的化学定律对有机物是同样适用的”（ 。《自然辩证法》 ，第 13 页）俄国化学家门捷列夫（Д. И.М н е е в е д л е ，183-4-1901） 、德国化学家迈耶尔（J.L.Meyer,1830-1895）于 1869 年左右各自 独立地发现了元素周期律。 3）在地质学上，1830 年，英国地质学家赖尔(C.Lyell,1797-1875)发表《地质学原理》 ，论证地 球的地层是渐变的。 4）在生物学中，1838 年，德国生物学家施莱登(M.J.Schleiden,1804-1881)提出植物是由细胞组 成的。1839 年，德国生物学家施旺(T.Schwann,1810-1882)指出动物也是由细胞组成的。1859 年， 达尔文(C.R.Darwin,1809-1882)发表《物种起源》 ，提出了以自然选择为基础的生物进化论。 5）在物理学中，德国医生迈尔(J.R.Mayer,1814-1878)、英国酿酒商焦耳(J.P.Joule,1818-1889)、 英国律师格罗夫、德国生理学家赫尔姆兹(V.Helmholtz,1821-1894)和丹麦人柯尔丁于 1840 年左右 差不多同时发现了能量守恒与转化定律。 “这种结果必然指出运动着的物质的永远循环是最终结
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论。（ ”《自然辩证法》 ，第 13 页） 从今天看来，恩格斯忽视了两个很重要的科学发现。一个就是：1852 年，德国物理学家克劳 修斯(R.J.E.Clausius,1822-1888)提出热力学第二定律。 1865 年， 克劳修斯提出 “熵” 的概念。 《自 在 然辩证法》手稿中，恩格斯提到了克劳修斯，也提到了“熵”这个概念，但持批判态度。另一个 是：英国物理学家麦克斯韦（J.C.Maxwell,1831-1879）于 1873 年建立了电磁场理论。它不仅确立 了电场和磁场之间的普遍联系，预言了电磁波的存在，揭示了光、电、磁在本质上的统一，而且 在更深层次上可引出相对论，向牛顿的机械论的自然观提出了挑战。这一点，恩格斯并没有意识 到，后来被爱因斯坦指出来了。 2、概括了自然演化观的基本观点； 在《自然辩证法》中： “自然界不是存在着，而是生成着并消逝着。（第 12 页） ” “一切僵硬的 东西溶化了，一切固定的东西消散了，一切被当作永久存在的特殊东西变成了转瞬即逝的东西， 整个自然界被证明是在永恒的流动和循环中运动着。（第 15 页） ” 在《反杜林论》中： “转化过程是一个伟大的基本过程，对自然的全部认识都综合于对这个过 程的认识中。 ” 在《费尔巴哈论》中： “一个伟大的基本思想，即认为世界不是一成不变的事物的集合体，而 是过程的集合体。 ” 3、描绘了自然界演化的辩证图景： “一切产生出来的东西， 都一定要灭亡。 ” （歌德名言） 一切灭亡了的东西又是可以复生的。 “这 是物质在其中运动的一个永恒的循环，一个在我们的地球年不足以作为量度单位的时间内才能完 成其轨道的循环，在这个循环中，最高发展的时间，即有机生命，尤其是意识到自身和自然界的 人的生命的时间，正如生命和自我意识在其中发生作用的空间一样，是非常狭小短促的。在这个 循环中，物质的每一有限的存在方式，不论是太阳或星云，个别的动物或动物种属，化学的化合 和分解，都同样是暂时的，而且除了永恒变化着、永恒运动着的物质以及这一物质运动和变化所 依据的规律以外，再没有什么永恒的东西。但是，不论这个循环在时间和空间中如何经常地和如 何无情地完成着，不论有多少亿万个太阳和地球产生和灭亡，不论要经历多长时间才能在一个太 阳系内而且只在一个行星上造成生命的条件，不论有无数的有机物必定先产生和灭亡，然后具有 能思维的脑子的动物才从它们的中间发展出来，并且在一个短时间内找到适合生存的条件，为了 后来又无情地被消灭，——不论这一切，我们还是确信：物质在它的一切变化中永远还是物质， 它的任
何一个属性都不会丧失，因此，物质虽然在某个时候一定以铁的必然性在地球上毁灭自己 最高的精华——思维着的精神，而在另外的某个地方和另外的某个时候一定又以同样的铁的必然 性把它重新产生出来。（ ”《自然辩证法》 ，第 23 页） 三、现代系统科学的发展： 1968 年，贝塔朗菲(Ludwig von Bertalanffy)出版《一般系统论》 1969 年， 比利时科学家、 1977 年诺贝尔化学奖获得者普利高津(Ilya Prigogine， 1917-)提出 “耗 散结构”理论。 1971 年，德国斯图加特大学理论物理学教授哈肯(Herman Haken，1927-)提出“协同学” （Synergetics）理论。 1971 年，德国马克斯-普朗克研究所生物理化学研究所所长艾根（M.Eigen）提出“超循环” (hypeicycle)理论。 1972 年，法国数学家托姆创立“突变论” 。统称为“非平衡自组织理论” 。 组织：一个系统的要素按特定的指令形成特定的结构和功能的过程。 自组织：一个系统的要素按彼此的相干性、协同性或某种默契形成特定结构与功能的过程。 这两个概念没有本质上的差别。组织的形成，可以表现为时间结构、空间结构或时空结构。 系统沿着时间箭头方向出现有组织有节律的现象，称为时间结构，如生物钟（雄鸡报晓） 、各种
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周期振荡（钟表） 。系统各要素在空间非均匀的分布状态，称为空间结构，如晶体结构、房屋结 构。系统要素既表现为时间节律又表现为三维空间的非均匀的分布状态，称为时空结构，如树木 的年轮，某些海螺的日轮、月轮、季轮和年轮等。 非平衡自组织理论所要研究的问题就是：一个混乱无序的系统，在什么样的条件下，通过什 么样的方式，会形成有序状态。按照非平衡自组织理论，开放系统，在远平衡态的非线性区，通 过引入负熵和正反馈循环，经过涨落或起伏，会从无序状态产生有序结构。各种非平衡自组织理 论，尽管其背景和研究对象有很大差别，但它们试图要解决的就是这样一个普遍的问题：如何从 无序走向有序？ 第二节 自然界演化的不可逆现象 一、可逆与不可逆的概念： 一个物质系统从某一状态出发，经过某一过程达到另一状态，如果存在另一过程，它能够使 该物质系统和外界环境完全复原（即物质系统回到原来状态，同时消除了原来过程对外界环境引 起的影响） ，则原来的过程称为可逆过程。反之，用任何方法都不可能使物质系统和外界环境完 全复原，则原来的过程称为不可逆过程。 注意：可逆与不可逆是描述过程的概念，对单一状态没有意义。 从经验和常识来看，自然界中所发生的过程都是不可逆的。例如热只能自发地从高温物体传 到低温物体
；机械能可以全部转化为热能，反过来热能却不能全部转化为机械能；一打开香水瓶， 香气就会跑出来，过一段时间瓶里的水就不香了，这时香气不会自己跑进瓶里去，否则香水就不 会那么贵了；还有俗语说： “覆水难收” 。在社会生活中，什么事情都是破坏容易建设难。可逆过 程只是一种理想情况，但在自然科学中非常重要，因为这是最简单的情况。 二、时间之矢与不可逆性： 为什么自然界中所发生的过程都是不可逆的呢？这与时间箭头有关。所谓时间之矢、时间箭 头，就是指时间的单向性，不可逆性。人类对时间的不可逆性早有认识， 《论语?子罕》“子在川 ： 上，曰： ‘逝者如斯夫，不舍昼夜。”俗语说： ’ “光阴一去不复返！ ” 在经典的牛顿力学中，时间是描述运动的一个参量，时间箭头并不起作用。在牛顿方程 F=ma = m
d 2x 中，如果将时间 t 的符号改变（t→-t） ，方程的形式不变，这叫做牛顿方程对时间 dt 2
是反演对称的。 在相对论力学和量子力学中，时间本质上也是描述运动的一个参量，它们的基本方程都是对 时间反演对称的 。在谈到相对论和量子力学时，普利高津指出： “尽管它们自身相当革命，却仍 因袭了牛顿物理学的思想：一个静止的宇宙，即一个存在着的、没有演化的宇宙。（同上，第 14 ” 页）正因为如此，普利高津把经典力学、电动力学、相对论和量子力学统称为“存在的物理学” 。 但在热力学中，运动方程就没有对时间的反演对称性。如描述热传导过程的傅里叶方程为：
T ( x, t ) ? 2T ( x, t ) = ?λ ?t ?x 2
。
如果进行时间反演： t→-t， 方程成为：
T ( x, t ) ? 2T ( x, t ) =λ 。 ?t ?x 2
与反演前的方程不同了，这说明傅里叶方程不具有时间反演对称性。这种对称性的破缺就产生了 有实质内容的时间箭头。这种时间箭头表明，初始温度不均匀分布的状态，随着时间的推移，将 自发地趋向温度均匀分布的状态。 从演化的角度来看，既然可逆过程中不出现有实质内容的时间箭头，那就不会有真正的演化。 只有在不可逆过程中，才存在有实质内容的时间箭头，才会有真正的演化。所以普利高津把热力
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学等称为“演化的物理学” 。 三、不可逆性在演化中的作用 不可逆性最先在热力学中得到研究。在热力学中，不可逆过程总是和热力学平衡态相联系。 如热总是从高温物体向低温物体传递，这是一个不可逆过程。这个不可逆过程能够消除原来系统 中的温度差异，最后使系统达到平衡态。这就是热力学第二定律所表明的。热力学第二定律有两 种表述：克劳修斯表述： “热量
从低温物体传到高温物体而不产生其它影响是不可能的” ，即热的 传递是不可逆的：只能自发地从高温物体到低温物体 ，而相反的过程不会自发地发生。 开尔文 表述： “从单一热源吸热做功而不产生其它影响是不可能的” ，即功变热过程是不可逆的：功自发 地变成热（如摩擦生热） 但热不会自发地做功。按照奥地利物理学家玻尔兹曼 ， （L.E.Boltzman,1844-1906）的统计解释，平衡态是几率最大的状态，但又是最无序的状态。任何 系统，不论从何种状态出发，小几率状态总是要自发地走向最可几状态，也就是说，总是从有序 状态走向无序状态。这意味着，不可逆过程总是起着破坏有序结构，使有序走向无序的消极作用。 但这种统计解释包含着一个内在的矛盾。它假定：微观粒子的运动服从牛顿力学规律，因此 微观粒子的运动是可逆的。但是，这种微观可逆运动的迭加为什么会导致宏观的不可逆性？这就 是所谓的“可逆佯谬” 。玻尔兹曼试图将不可逆的复杂性还原为可逆的简单性，即从可逆变化推 出不可逆变化，结果没有成功。 相反地，随着现代系统科学的发展，自然界简单性的信念正在受到越来越大的挑战。非平衡 自组织理论被称为复杂性科学。这些学科表明，如果不可逆过程发生在远平衡的非线性区域，那 么，在适当的条件下，它就具有建设性的作用，使系统从无序走向有序。 所以，不可逆过程在系统演化中具有双重作用：既可以导致有序结构的破坏；也可以导致更 加有序的结构的产生。与不可逆过程相联系的时间箭头既可以指向退化的方向；又可以指向进化 的方向。 第三节 自然界演化的两个方向 一、进化和退化的概念： 进化是指系统演化从无序到有序、从低序到高序（马哲讲从简单到复杂、从低级到高级）的 趋势和过程；退化是指系统演化从有序到无序、从高序到低序（马哲讲从复杂到简单、从高级到 低级）的趋势和过程。在不同的学科中，分别用熵、序参量和信息量精确地计算序。序参量和信 息量的增加表示序的增加，而熵的增加表示序的减少。 这里要着重介绍一下“熵”这个概念，因为这个概念不仅在自然科学中非常重要，而且已经 渗透到社会科学中去了。熵(entropy)的概念是克劳修斯在《热之唯动说》 （1864）中首次提出的。 取自希腊文η ρ π ，由代表“能”(energeina)的字根(en)和代表“变化”的字根(trepein)复合而成， τοη 表示能量的变化。在热力学中，熵的定义是：一个系统的熵等于该系统在一定过程中所吸收（或 耗散）的热量除以它的绝对温度。中文“熵”是意译，表示“热量与温度之商” ，因为