自然辯證法 引 言課件

緒論.

一、非線性復雜性科學

復雜性和非線性是物質、生命和人類社會進化中的顯著特征。非線性復雜性科學——新世紀科學發(fā)展的最前沿課題，也是未來科學工作者所必須的科學思維方式及認識框架。

恩格斯名言恩格斯曾經(jīng)說過“隨著自然科學領域中每個劃時代的發(fā)展，唯物主義也必然要改變自已的形式”。當代科學技術的發(fā)展改變著人們的世界觀當代科學技術的發(fā)展，正引發(fā)著一場深刻的思想革命，20世紀六十年代后新興的系統(tǒng)科學理論，以其探索世界復雜性，自組織演化規(guī)律所揭示出的最新成果，深深地影響著人們的自然觀、哲學觀，社會發(fā)展觀，改變著科學的世界圖景和人們的思維方式，改變著人們對自然、宇宙、社會乃至人自身的認識。我們是生活在一個多元化的世界之中當代著名科學家、耗散結構理論的創(chuàng)始人普理高津曾指出“我們對自然的看法正經(jīng)歷著一個根本性的轉變，即轉向多重性、暫時性和復雜性”?！伴L期以來，西方科學被一種機械化的世界觀統(tǒng)治著，按照這種觀點，世界就象是一個龐大的自動機。而今天，我們認識到我們是生活在一個多元化的世界之中”。復雜性科學理論是最近一次科學革命的中心美國著名未來科學家托夫勒在評價以耗散論、混沌學、自組織演化論為代表的新興復雜性科學理論時曾這樣說過：“我相信他們自己的思想是最近一次科學革命的中心，……它把科學投到今天的不穩(wěn)定非平衡和動蕩的革命世界之中，因此，它提供了最高的創(chuàng)造功能--它幫助我們創(chuàng)造嶄新的秩序”。系統(tǒng)科學體系的建立引起一次科學革命著名科學家錢學森也指出：“系統(tǒng)科學體系的建立，也必將影響其他現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，并促進較早建立的科學技術部門，如自然科學和社會科學。這種變革蘊育著一場21世紀初的科學新飛躍，即一次科學革命。”

克勞斯·邁因策爾評價德國科學家克勞斯·邁因策爾在其所著《復雜性中的思維：物質、精神和人類的復雜動力學》的導言中也指出：“在自然科學中，從激光物理學、量子混沌和氣象學直到化學中的分子建模和生物學中對細胞生長的計算機輔助模擬，非線性復雜系統(tǒng)已經(jīng)成為一種成功的求解問題方式。另一方面，社會科學也認識到，人類面臨的主要問題也是全球性的、復雜的和非線性的。生態(tài)、經(jīng)濟或政治系統(tǒng)中的局部性變化，都可能引起一場全球性危機。線性的思維方式以及把整體僅僅看作其部分之和的觀點，顯然已經(jīng)過時了。認為甚至我們的意識也受復雜系統(tǒng)非線性動力學所支配這種思想，已成為當代科學和公眾興趣中最激動人心的課題之一。”成思危在《復雜性科學探索》一書中說：“復雜性科學是以還原論、經(jīng)驗論及“純科學”為基礎的經(jīng)典科學吸收系統(tǒng)論、理性論和人文精神而發(fā)展形成，以研究自然、社會的復雜性和復雜系統(tǒng)為核心的新科學。由于構成復雜系統(tǒng)的組分具有某種程度的智能，使系統(tǒng)既有內部的強耦合度和強交互作用，又具備能與環(huán)境相互作用并不斷地向更好地適應環(huán)境的方向發(fā)展的自適應能力；既有內在的隨機性又有自組織能力，使得系統(tǒng)具有復雜性。復雜系統(tǒng)的范圍很廣，涉及工程、生物、經(jīng)濟、管理、軍事、政治、社會等各個方面。對復雜系統(tǒng)進行研究，揭示其特征與運動機理，盡可能準確地預測其未來，將有助于人們了解其發(fā)展規(guī)律及動因，以便更好地進行適應與調控?！睆碗s性科學的興起，標志著人類對客觀世界認識的深化“復雜性科學的興起，標志著人類對客觀世界認識的深化：從感性到理性、從個別到一般、從特殊到普遍、從局部到整體、從簡單到復雜，人類的認識在螺旋式推進中不斷發(fā)展，越來越接近世界的本原：越來越細的學科劃分，使我們從不同的領域認識了客觀世界的一個個組分、一個個局部、一個個事物，它們的奧秘被一個個揭示。然而，“科學是內在的整體，它被分解為單獨的整體不是取決于事物的本身，而是取決于人類認識能力的局限性”。客觀世界的系統(tǒng)性決定了“實際上存在著從物理到化學、通過生物學和人類學到社會學的連續(xù)鏈條，這是任何一處都不能被打斷的鏈條?！睂陀^世界全面系統(tǒng)的認識，需要通過科學的融合。”科學技術革命引起認識觀的變化我們知道，近代科學是以牛頓經(jīng)典力學及其科學思想為起端的。三個世紀以來，科學技術以難以置信的速度得以發(fā)展，創(chuàng)造了人類現(xiàn)代物質文明。科學技術的每一次革命性進展，都導致人類思想的一次重大變革，改變著人們認識自然、社會的視野和思維方式。科學視野的拓寬帶來科學方法的革新今天，科學的視野從到年的數(shù)量級中，探索著宇宙之宏偉，粒子之微小，主要方法仍然是分析或還原法，即將整體分解為部分，將復雜化為簡單來認識。不少科學家以為關于我們自身及周圍的宏觀世界的規(guī)律似乎已經(jīng)揭示得比較清楚，再沒有什么令人吃驚的現(xiàn)象了。我們知道我們生活在一個復雜的世界上.隨著20世到40年代系統(tǒng)科學產生以來，尤其是以耗散結構理論、協(xié)同學、突變論、混沌及分形理論為代表的復雜性科學理論的興起，使人們發(fā)現(xiàn)，不僅在微觀和宇觀領域，就是在宏觀世界，也充滿著許多意想不到的奇妙現(xiàn)象。對于生命的起源、生物的進化、人體的功能、思維的奧秘，乃至社會經(jīng)濟政治變革這樣復雜系統(tǒng)的演化發(fā)展規(guī)律，人們實際上知之甚少。探索復雜性已成為當今科學研究的一個重要前沿領域正如普理高津評價的那樣：“我們只是剛剛開始認識自然的這個層次，即我們的生活的層次”“今天，只要我們放眼一望，就會發(fā)現(xiàn)演變多樣化和不穩(wěn)定性。”“我們知道我們生活在一個復雜的世界上?！币虼耍谔剿骱唵问澜缛绾窝葑?yōu)閺碗s世界的問題上，科學家們的興趣與日俱增，探索復雜性已成為當今科學研究的一個重要前沿領域。經(jīng)典科學在解釋宏觀世界的許多基本觀點上存在著嚴重的局限性.今天，隨著科學技術的發(fā)展和社會政治經(jīng)濟領域的日趨復雜化發(fā)展，人們已開始認識到，在我們的生活、所熟悉的世界上，一些基本問題，包括科學理論自身問題，遠遠沒有得到解決。經(jīng)典科學探索的主要對象是宏觀領域，而自20世紀下半葉以來，隨著人類探索世界的不斷深入，經(jīng)典科學在宏觀世界上遇到了越來越多的，幾乎無法克服的困難，暴露了它在解釋宏觀世界的許多基本觀點上存在著嚴重的局限性。要認識理解這些問題，必須從傳統(tǒng)的思維定勢和框架中解脫出來，以新興自組織科學理論的提供的新的世界觀、科學觀和思維方式重新認識自然科學、社會的發(fā)展進程。自然辯證法的主要功能自然辯證法是馬克思主義哲學體系中的重要組成部分，是研究自然界和自然科學的辯證發(fā)展以及認識和改造自然的一般方法的科學。自然辯證法的主要功能就是幫助人們在對科學發(fā)展和科學思想演化的歷史認識中，樹立科學的世界觀、科學觀、方法論，其理論魅力就在于科學技術發(fā)展及科學思想的演化歷程中，展示著馬克思主義思想的光輝。

“耗散、混沌、自組織演化：探索復雜性的自組織哲學”我們以“耗散、混沌、自組織演化：探索復雜性的自組織哲學”為主線，將自然辯證法的主要思想及其新發(fā)展，融匯于具體理論分析中，著眼于開闊視野，以探索世界復雜性、多重性、統(tǒng)一性及自組織演化規(guī)律所揭示的最新成果及其哲學概括，幫助研究生確立演化的觀點、自組織的觀點、系統(tǒng)的觀點和辯證的觀點，這是當代科學的主流，也是馬克思主義自然觀、科學觀乃至馬克思主義哲學的基本觀點。探索世界復雜性改變著科學認識自然的方法

馬克思主義自然觀歷來都將物質世界的發(fā)展看作是物質的自我運動，馬克思主義歷史觀也將人類社會歷史看作為“自然歷史進程”。當代科學技術的發(fā)展，尤其是耗散結構理論、協(xié)同學、突變論、超循環(huán)論、混沌理論為代表的自組織科學理論的興起，正引發(fā)著一場深刻的思想革命。以探索世界復雜性、多重性、統(tǒng)一性及自組織演化規(guī)律的揭示的最新成果，正急速地改變著科學的世界圖景和認識自然的方法。當代自組織科學理論根植于系統(tǒng)科學當代自組織科學理論根植于系統(tǒng)科學，非線性非平衡動力學、拓撲學和分形幾何、現(xiàn)代生物分子學及生物進化論等一大批自然科學理論的基礎上，為人們描繪出一幅從基本粒子、原子、分子化合物至到生命體、人類，從微觀領域到宇宙天體演化的自我組織、自我運動、自我創(chuàng)造的辯證演化的發(fā)展圖景，揭示出自然界自組織演化動力機制和規(guī)律，為馬克思主義自然觀提供了新的自然科學理論支撐。當代自組織科學理論提出一系列新的哲學范疇當代自組織科學理論還以其提出的一系列新的哲學范疇，如組織與自組織、線性與非線性，有序與混沌、確定性與隨機性、競爭與協(xié)同、穩(wěn)定與非穩(wěn)定、系統(tǒng)與環(huán)境、結構與功能、簡單與復雜性等等，深化、豐富和發(fā)展了辯證唯物主義哲學理論，對科學技術工作都也極富啟迪性。石油科技領域勘探開發(fā)面對的是相當復雜的地層地質結構，自組織科學理論中許多新概念、新思想、新方法，如分形與分維、混沌現(xiàn)象及混沌的內在隨機性、非線性非平衡液體流動規(guī)律，對于研究探索地層油氣運移規(guī)律，發(fā)展了石油科學技術新方法、新工藝，無疑有很高的學術價值，已引起地質石油勘探開發(fā)領域在多專家、學者的高度重視。新的自組織的自然觀是馬克思主義自然觀的新發(fā)展自組織理論的奠基人普里高津曾指出“自然史的思想作為唯物主義的一個完整部分，是由馬克思所斷言的，并同恩格斯詳細論述過的。當代物理學的發(fā)展，不可逆性的建設性作用的發(fā)展，在自然科學中提出了一個早已由唯物主義者提出的問題。對他們來說，認識自然就意味著把自然界理解為產生人類和人類社會的自然?！币虼耍碌淖越M織的自然觀在一定意義上說就是馬克思主義自然觀的新發(fā)展。表1．1非線性復雜系統(tǒng)的跨學科應用

學科系統(tǒng)元素動力學序參量（整體性）量子物理學激光原子（光子）相變光波形式流體力學流體分子相變液體形式氣象學天氣分子相變云彩形式地質學熔巖分子相變六角形（貝納德元胞）化學BZ－反應分子相變螺旋形環(huán)形（化學波）生物學生物分子分子相變結構形式生物學有機體細胞機體生長機體形式（植物，動物）生物學群體有機體群體進化群體形式（相互作用形式）通過學習確立的幾個觀念自然界、生物界、人類社會的復雜性和自組織演化觀；自然規(guī)律可逆性及確定性法則的終結，不可逆性和隨機性統(tǒng)