第二讲 系统自然观

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生命的起源
现代生物学认为，生命的物质承担者是以蛋白质和 现代生物学认为， 核酸为主体的多分子物质体系。生命起源于30多 核酸为主体的多分子物质体系。生命起源于 多 亿年前，大致经历三个阶段： 亿年前，大致经历三个阶段：一是简单分子合成有 机小分子，二是有机小分子合成生物大分子， 机小分子，二是有机小分子合成生物大分子，三是 生物大分子结合为原始生命。 生物大分子结合为原始生命。 对于第三个阶段的内在机制， 对于第三个阶段的内在机制，人类目前还不完全清 但可以肯定的是，在原始地球条件下， 楚。但可以肯定的是，在原始地球条件下，当具有 催化功能的原始蛋白质和能起模板作用的原始核酸 一旦产生并结合为多分子体系时， 一旦产生并结合为多分子体系时，真正的原始生命 就随之而诞生了。 就随之而诞生了。
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自然界系统的基本特征
整体性： 整体性：系统出现了它的组成部分所没有的 性质或者失去了组成部分所具有的性质。 性质或者失去了组成部分所具有的性质。 相关性：系统的要素与要素之间、 相关性：系统的要素与要素之间、要素与整 体之间存在着相互联系和相互作用。 体之间存在着相互联系和相互作用。 有序性： 有序性：系统的要素与要素之间的相互联系 和相互作用遵循着某种规则。 和相互作用遵循着某种规则。 自组织性：系统能够自我发动， 自组织性：系统能够自我发动，把分散的要 素统一起来形成系统。 素统一起来形成系统。
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问题：为什么系统的演化不是从最简单的元素直接聚
层次结构中的因果关系
低层次系统作为高层次系统的基础和根源， 低层次系统作为高层次系统的基础和根源， 在高层次系统中引起一定的结果，构成上 在高层次系统中引起一定的结果，构成上 向因果关系。 向因果关系。 高层次系统对低层次系统的控制、 高层次系统对低层次系统的控制、支配作 为原因，在低层次系统中引起某些结果， 为原因，在低层次系统中引起某些结果， 构成下向因果关系 下向因果关系。 构成下向因果关系。
列宁像
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自然界物质形态的多样性
以空间尺度为标准，自然界的物质形态可分为宇观、 以空间尺度为标准，自然界的物质形态可分为宇观、 宏观和微观三个领域。 宏观和微观三个领域。宇观领域有亿万天体构成的 天体系统，宏观领域有生命物质和非生命物质， 天体系统，宏观领域有生命物质和非生命物质，微 观领域则有350种左右的基本粒子。 种左右的基本粒子。 观领域则有 种左右的基本粒子 以物质的聚积状态为标准， 以物质的聚积状态为标准，通常把各种物质形态归 结为三态：固态、液态和气态。 结为三态：固态、液态和气态。但这只是地球上人 们经常接触的物质形态。在认识宇宙的过程中， 们经常接触的物质形态。在认识宇宙的过程中，人 们接触更多的则是下面的物质形态： 们接触更多的则是下面的物质形态：等离子态和超 固态。此外， 固态。此外，有人主张物质的聚积状态除了上述五 种形态外还有第六态——真空场，第七态 真空场， 种形态外还有第六态 真空场 第七态——反物 反物 第八态——暗物质。 暗物质。 质，第八态 暗物质
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从多样性和统一性引出的问题
为什么简单的、 为什么简单的、低层次的物质组合起来就可 以形成复杂的、高层次的物质？ 以形成复杂的、高层次的物质？为什么低层 次物质仅仅是不同的排列组合或数量增减就 能产生诸如放射现象、 能产生诸如放射现象、不可逆现象以及自我 选择、 选择、自我繁衍和自由意志等低层次物质所 不具有的复杂而多样的属性呢？ 不具有的复杂而多样的属性呢？
上向因果链的存在， 上向因果链的存在 ，提供了从低层次规律入手认识高层次现象的 可能性；下向因果链的存在， 可能性； 下向因果链的存在，则保证了从高层次规律出发对低层 次现象进行解释和预言的可能性。 次现象进行解释和预言的可能性。
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自然界的演化过程
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宇宙的起源和演化
关于宇宙演化的假设有多种， 关于宇宙演化的假设有多种，其中影响最大 的是大爆炸宇宙论。根据这一假设， 的是大爆炸宇宙论。根据这一假设，目前人 类观测所及的宇宙起源于150亿年前一个超 类观测所及的宇宙起源于 亿年前一个超 高温、超高密的“原始火球”大爆炸。 高温、超高密的“原始火球”大爆炸。这个 原始火球可以看作宇宙的胚胎。 原始火球可以看作宇宙的胚胎。其物质形态 和爆炸原因目前尚不清楚。爆炸开始后， 和爆炸原因目前尚不清楚。爆炸开始后，宇 宙便不断地膨胀，温度由热变冷， 宙便不断地膨胀，温度由热变冷，物质密度 由密变疏，并先后经历了以下三个阶段： 由密变疏，并先后经历了以下三个阶段：基 本粒子阶段、辐射和核合阶段、实物阶段。 本粒子阶段、辐射和核合阶段、实物阶段。
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系统层次结构的必然性——概率选择 概率选择
合为复杂的系统， 合为复杂的系统，而是以层次为中间过度形式层层推 进的呢？ 进的呢？ 假定甲乙二人都用1000个零件组装钟 西蒙的论证：假定甲乙二人都用 个零件组装钟 每装100个零部件有一次受干扰的机会使组装工 表，每装 个零部件有一次受干扰的机会使组装工 作必须从头再来。甲分三层进行组装，每个部件由10 作必须从头再来。甲分三层进行组装，每个部件由 个零件组装而成，他必须完成111个分部组件。而乙 个零件组装而成，他必须完成 个分部组件。 个分部组件 不分层，一气呵成，直接将1000个零件组装成钟表。 个零件组装成钟表。 不分层，一气呵成，直接将 个零件组装成钟表 西蒙通过概率计算得到结果： 西蒙通过概率计算得到结果：乙完成一只钟表所需的 时间平均为甲的4000倍。西蒙由此得出结论：演化过 时间平均为甲的 倍 西蒙由此得出结论： 程中产生多层次的物质系统的概率， 程中产生多层次的物质系统的概率，比产生无层次结 构的物质系统的概率大得多。于是，自然选择就决定 构的物质系统的概率大得多。于是， 了现实世界是一个具有层次结构的物质系统。 了现实世界是一个具有层次结构的物质系统。
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自然界的层次性
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层次的概念及其特点
所谓层次，是指一方面系统由一定的要素组成， 所谓层次，是指一方面系统由一定的要素组成， 这些要素是由更小一层的要素组成的子系统， 这些要素是由更小一层的要素组成的子系统， 另一方面系统自身又是更大系统的组成要素。 另一方面系统自身又是更大系统的组成要素。 层次性体现了物质系统的纵向联系。 层次性体现了物质系统的纵向联系。 层次结构具有两个特点：其一， 层次结构具有两个特点：其一，低层系统对高 层系统具有构成性关系， 层系统具有构成性关系，高层次系统对低层次 系统具有包含关系；其二， 系统具有包含关系；其二，同一层次的系统之 间存在相干关系。 间存在相干关系。
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自然界系统的层次结构
生命系统的层次结构
生物大分子—细胞—组织—器官—系统—生物 个体—种群—生态系统—生物圈
非生命系统的层次结构
夸克—基本粒子（强子）—原子核—原子—分 子—地面上的宏观物体—行星（包括卫星）— 恒星—星系—星系团—总星系16来自 系统层次存在的物理依据——结合能
结合能是指物质粒子结合成一个系统时所放 出的能量， 出的能量，它反映了系统内要素之间结合的 紧密程度。一般来说，层次越深，尺度越小， 紧密程度。一般来说，层次越深，尺度越小， 结合能越大，越不容易分离， 结合能越大，越不容易分离，因而该层次的 物质系统就越稳定。 物质系统就越稳定。这就是为什么感冒发烧 的温度足以杀死我们体内的细菌却不能同时 分解体内的高分子的原因， 分解体内的高分子的原因，也是为什么破坏 一个原子核只有在高能加速器中才能做到的 原因。 原因。
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① ② ③
系统是普遍存在的吗？ 系统是普遍存在的吗？
一个物质客体，如果它的组成部分之间没有相互作 一个物质客体， 用和相互联系，那么这个客体就缺少整体性， 用和相互联系，那么这个客体就缺少整体性，即整 体不具有原则上区别于其部分的新质， 体不具有原则上区别于其部分的新质，因而这个物 质客体也就不是系统，而只是一个堆积物。 质客体也就不是系统，而只是一个堆积物。 但是， 但是，堆积物这种非系统方式只不过是系统方式的 极限情况。因为内部完全没有相互作用， 极限情况。因为内部完全没有相互作用，整体等于 部分之和的纯粹堆积物实际上是不存在的。 部分之和的纯粹堆积物实际上是不存在的。即使一 堆瓦砾也可以看做一个系统， 堆瓦砾也可以看做一个系统，因为这堆瓦砾具有大 量的压力关系、引力关系。因此， 量的压力关系、引力关系。因此，自然界的一切物 质客体都是系统，系统是自然界的普遍存在方式。 质客体都是系统，系统是自然界的普遍存在方式。
近 代 形 而 上 学 唯 物 主 义
德莫克利特
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物质究竟是什么：列宁的物质定义 物质究竟是什么：
“物质是标志客观实在 物质是标志客观实在 的哲学范畴， 的哲学范畴，这种客观实 在是人通过感觉感知的， 在是人通过感觉感知的， 它不依赖于我们的感觉而 存在， 存在，为我们的感觉所复 摄影、反映。 写、摄影、反映。” ——列宁
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自然界物质形态的统一性
自然界万物在化学元素上具有统一性。 自然界万物在化学元素上具有统一性。 自然界物质形态在基本粒子上具有统一性。 自然界物质形态在基本粒子上具有统一性。 自然界各种物质形态之间在相互联系、 自然界各种物质形态之间在相互联系、相互 转化方面具有统一性。 转化方面具有统一性。 实物和场之间也是相互联系、相互转化的。 实物和场之间也是相互联系、相互转化的。
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地球的起源和演化
地球是伴随着太阳、太阳系的形成而形成的。 地球是伴随着太阳、太阳系的形成而形成的。现代 天文学认为，大约在50亿年前 亿年前， 天文学认为，大约在 亿年前，银河系中曾经有 一个庞大的星云，由于自身引力而收缩， 一个庞大的星云，由于自身引力而收缩，在收缩的 过程中产生了漩涡。漩涡使星云碎裂成许多星云块， 过程中产生了漩涡。漩涡使星云碎裂成许多星云块， 其中有一块就是形成太阳系的原始星云。 其中有一块就是形成太阳系的原始星云。它在收缩 与旋转过程中，中心部分形成太阳， 与旋转过程中，中心部分形成太阳，外层部分形成 地球在内的八大行星和若干小行星。 地球在内的八大行星和若干小行星。 根据放射性同位素测年法， 根据放射性同位素测年法，测得地球的年龄大约是 46亿年。地球的演化经历了以下两大历史时期： 亿年。 亿年 地球的演化经历了以下两大历史时期： 天文时期和地质时期。天文时期，形成圈层； 天文时期和地质时期。天文时期，形成圈层；地质 时期，发生地壳运动和海陆变迁。 时期，发生地壳运动和海陆变迁。