科學(xué)技術(shù)哲學(xué)講義4(自然觀)

科學(xué)技術(shù)哲學(xué)

自然觀科學(xué)技術(shù)哲學(xué)研究中心自然界的物質(zhì)性和演化

自然觀是人們對(duì)自然的總體認(rèn)識(shí)，是關(guān)于自然系統(tǒng)的性質(zhì)、構(gòu)成、發(fā)展規(guī)律以及人與自然關(guān)系等方面的根本看法。自然界的本事在于物質(zhì)性，自然觀的核心思想是演化，目前觀察到的自然界可看作演化著的自然界的一個(gè)暫態(tài)。自然界的概念自然界的概念有廣義和狹義之分。廣義的自然界是指整個(gè)宇宙，包括非生命世界、生命世界和人類社會(huì)。狹義的自然界則是指與人類社會(huì)相區(qū)別的物質(zhì)世界，即人類社會(huì)生活的自然環(huán)境。自然界是人類一切知識(shí)的來(lái)源。自然界的本質(zhì)在于它的物質(zhì)性自然界是物質(zhì)的，從基本粒子到天體，從具有生命活性的生物大分子到人，都是物質(zhì)的不同形態(tài)。各種具體的物質(zhì)形態(tài)有共同的本質(zhì)，這就是物質(zhì)。自然界就存在于各種不同的物質(zhì)形態(tài)之中。物質(zhì)的唯一特性是它的客觀實(shí)在性，所謂客觀實(shí)在性只有兩條規(guī)定：它不依賴于人而存在，同時(shí)又可以為人所察知，這兩條規(guī)定，是為了與唯心主義及不可知論相區(qū)別。因此，自然界就是作為本質(zhì)的物質(zhì)和作為物質(zhì)表現(xiàn)的各種具體物質(zhì)形態(tài)的統(tǒng)一體。自然界的統(tǒng)一性首先是統(tǒng)一于物質(zhì)。自然界的物質(zhì)統(tǒng)一性自然界的物質(zhì)形態(tài)盡管多種多樣，各不相同。但不同形態(tài)的物質(zhì)客體又具有統(tǒng)一性。如：宇宙萬(wàn)物在化學(xué)元素上的統(tǒng)一性經(jīng)光譜分析發(fā)現(xiàn)：1）宇觀世界都是由在地球上均可找到的化學(xué)元素所組成；2）無(wú)機(jī)物與生命物質(zhì)在化學(xué)成分上也有著同一性；3）對(duì)微觀領(lǐng)域物質(zhì)形態(tài)統(tǒng)一性的論證已深入到基本粒子層次，而且在基本粒子之間也有著相互轉(zhuǎn)化。物質(zhì)形態(tài)的差異性與多樣性自然界的物質(zhì)不僅具有客觀實(shí)在性和統(tǒng)一性，而且其形態(tài)是千姿百態(tài)、無(wú)限多樣的。同時(shí)，這種物質(zhì)形態(tài)的差異性和多樣性也是其統(tǒng)一性的前提條件。根據(jù)能否自我新陳代謝和遺傳變異,可以把自然界中各種各樣的物質(zhì)形態(tài)劃分為：非生命世界和生命世界。依據(jù)不同的物質(zhì)聚集狀態(tài),據(jù)此自然界的物質(zhì)形態(tài)可以劃分為：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)；等離子態(tài)；超密態(tài)；真空?qǐng)?；反物質(zhì)(其根據(jù)是所有的基本粒子都有反粒子)。非生命世界1)宇觀世界中有：星云、行星、恒星、星系、星系團(tuán)、超星系團(tuán)、類星體、總星系等不同的物質(zhì)形態(tài)。2)宏觀世界包括：有機(jī)物、無(wú)機(jī)化合物(100多萬(wàn)種)、單質(zhì)等形式。3)微觀領(lǐng)域中有：110多種元素；400多種基本粒子(含兩大類：輕子類，包括光子族和輕子族；重子類，包括介子族和重子族)。生命世界從生物大分子、細(xì)胞、微生物到植物、動(dòng)物、生物圈更是五彩繽紛、形態(tài)萬(wàn)千。目前，人們已發(fā)現(xiàn)其存在的動(dòng)物(含昆蟲(chóng))就有150多萬(wàn)種；植物30多萬(wàn)種；微生物8～9萬(wàn)種。物質(zhì)不滅原理物質(zhì)形態(tài)可以互相轉(zhuǎn)化，然而一種物質(zhì)形態(tài)的消失，必然會(huì)伴隨著另一種物質(zhì)形態(tài)的產(chǎn)生；在這種轉(zhuǎn)化中物質(zhì)既不會(huì)創(chuàng)生又不會(huì)消滅。物質(zhì)不滅原理用量的概念來(lái)表述，就是質(zhì)量守恒定律。物質(zhì)在時(shí)空中永恒的運(yùn)動(dòng)物質(zhì)處于永恒的運(yùn)動(dòng)之中，所謂運(yùn)動(dòng)，可以理解為差異性在時(shí)空中的展開(kāi)，從簡(jiǎn)單的機(jī)械位移到復(fù)雜的生物活動(dòng)，包括自然界的一切變化過(guò)程都在運(yùn)動(dòng)之中。運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的存在形式，運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的,沒(méi)有不運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)；運(yùn)動(dòng)的形式則是多種多樣，千變?nèi)f化。一般意義的運(yùn)動(dòng)指變化，即沒(méi)有質(zhì)變的變化，而包含質(zhì)變的變化就是演化。物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的形式微觀運(yùn)動(dòng)—服從量子物理學(xué)的規(guī)律；宏觀運(yùn)動(dòng)—服從經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電磁理論的規(guī)律；宇觀運(yùn)動(dòng)—服從廣義相對(duì)論和星系動(dòng)力學(xué)的規(guī)律；以上三種都是物理運(yùn)動(dòng)?；瘜W(xué)運(yùn)動(dòng)—在分子-原子體系中的化合-分解等運(yùn)動(dòng)。生命運(yùn)動(dòng)—生物體中發(fā)生的同化和異化、遺傳和變異等。運(yùn)動(dòng)不滅原理運(yùn)動(dòng)不滅原理是笛卡爾提出來(lái)的。19世紀(jì)中葉的能量守恒定津，為運(yùn)動(dòng)不滅原理提供了科學(xué)根據(jù)。運(yùn)動(dòng)形式的矛盾性吸引和排斥——運(yùn)動(dòng)的基本矛盾化合和分解——引入有序性，形成質(zhì)變同化和異化——在質(zhì)變基礎(chǔ)上進(jìn)入新的量變過(guò)程自然界的演化自然界不僅存在著，而且生成著并消逝著。生成與消逝的不斷更替，便構(gòu)成了自然界的演化鏈條。要揭示自然界的奧秘，展示自然界的圖景，除了把自然界作為一種存在來(lái)把握，還必須把自然界當(dāng)作一種過(guò)程來(lái)理解。

宇宙的起源核物理學(xué)家伽莫夫G.Gamow（1948）修改和發(fā)展了勒梅特的理論，提出了宇宙大爆炸理論；認(rèn)為宇宙起源于一個(gè)高溫、高密度的“原始火球”的大爆炸；后來(lái)的暴脹理論對(duì)大爆炸理論做了進(jìn)一步的修改和發(fā)展。認(rèn)為宇宙的初始狀態(tài)是一個(gè)奇點(diǎn)。從奇點(diǎn)到普朗克時(shí)間（10-43秒），宇宙處于一個(gè)過(guò)渡的混沌態(tài)。10-43秒以后，引力分化出來(lái)，宇宙進(jìn)入“假真空”狀態(tài)，具有巨大的能量密度，表現(xiàn)出巨大的負(fù)壓力，從而引起引力排斥效應(yīng)，使宇宙在10-35秒后發(fā)生“暴脹”，從10-35秒到10-32秒，宇宙的半徑增加了約1050倍。暴脹結(jié)束后，宇宙進(jìn)入對(duì)稱性破缺階段?！凹僬婵铡鞭D(zhuǎn)化為“真真空”，在“真真空”中產(chǎn)生夸克、輕子等。宇宙的演化大爆炸后10-36秒，溫度降到1028K，強(qiáng)相互作用分化出來(lái)，10-12秒時(shí)，溫度降到1016K，弱電相變發(fā)生。當(dāng)t=10-6秒時(shí)，溫度降到1012K，發(fā)生夸克-強(qiáng)子轉(zhuǎn)換，宇宙進(jìn)入以強(qiáng)子（介子、重子（質(zhì)子、中子、超子、超子等）為主的時(shí)代。當(dāng)t=10-4秒，T=1011K，出現(xiàn)粒子的分解和正反粒子的湮滅，宇宙進(jìn)入輕子及其反粒子占主導(dǎo)地位的時(shí)代。t=1秒之后，T=1010K,正負(fù)電子相遇湮滅為兩個(gè)光子，因而出現(xiàn)大量的光子和中微子，宇宙進(jìn)入到輻射時(shí)代。宇宙的演化t=3分時(shí)，T=109K,中子和質(zhì)子結(jié)合形成氘核，兩個(gè)氘核再結(jié)合形成氦核。t=1萬(wàn)年時(shí)，T=105K,自由電子開(kāi)始被原子核俘獲，形成穩(wěn)定的原子。t=106年時(shí)，T=3x102K,宇宙內(nèi)的實(shí)物粒子從等離子體演化成氣狀物質(zhì)，而形成原始星系，并進(jìn)而形成星系團(tuán)，然后再?gòu)闹蟹只鲂窍?。?dāng)t=5x109年時(shí)，在星系中凝聚成許許多多的恒星。大爆炸宇宙說(shuō)的經(jīng)驗(yàn)支持1929年美國(guó)天文學(xué)家哈勃發(fā)現(xiàn)星系的譜線紅移和星系離地球的距離成正比。伽莫夫推算出宇宙質(zhì)量的組成中，氦占25-30%。伽莫夫的同事阿爾芬和海爾曼根據(jù)伽莫夫的學(xué)說(shuō)，在1948年提出了宇宙5°K剩余背景輻射預(yù)言。恒星的演化引力收縮階段：恒星的幼年期。主序星階段：從氫到氦的熱核反應(yīng)。紅巨星階段：氫已耗盡，星核收縮，溫度升高，三個(gè)氦聚變成一個(gè)碳：外殼膨脹，溫度下降。此后，氧、硅、鐵逐步形成。脈動(dòng)階段：核燃料耗盡，輻射壓消失，星體開(kāi)始收縮。高密階段、爆發(fā)和超高密階段：白矮星、超新星、中子星、黑洞。太陽(yáng)系的起源--康德-拉普拉斯假說(shuō)約46億年前，太陽(yáng)系還是一團(tuán)緩慢旋轉(zhuǎn)的由彌漫物質(zhì)組成的原始星云。在原始星云的收縮中，由于角動(dòng)量守恒，自轉(zhuǎn)逐漸加快，于是原始星云變扁。在赤道面上的物質(zhì)由于離心力抵御了收縮。最后在赤道面附近形成一個(gè)連續(xù)的星云盤(pán)。中心部分因收縮密度變大，最終形成太陽(yáng)。云盤(pán)中的固態(tài)顆粒在太陽(yáng)引力、離心力和慣性的作用下向赤道面沉降；同時(shí)又有布朗運(yùn)動(dòng)而碰撞導(dǎo)致的碰撞吸積。當(dāng)塵層物質(zhì)的密度足夠大，在局部擾動(dòng)下會(huì)很快向密度大的地方集聚，于是塵層瓦解為許多粒子團(tuán)。各粒子團(tuán)靠自身的引力吸引而收縮，集聚成星子和行星胚。行星胚進(jìn)一步生長(zhǎng)就成為行星。地球的起源和演化按照星云說(shuō)，地球由彌漫星云物質(zhì)集聚而來(lái)。由于引力勢(shì)能和隕石撞擊的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，尤其是放射性蛻變產(chǎn)生的熱能的積聚，原始地球的溫度不斷升高。當(dāng)溫度達(dá)到2000度時(shí)，鐵鎳等物質(zhì)熔化下沉形成地核，硅酸鹽等較輕物質(zhì)上浮形成地幔。但地幔中的物質(zhì)進(jìn)一步分化時(shí)，較輕的物質(zhì)就從地幔中上浮至地表，形成地殼。地殼的演化：按照板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)，現(xiàn)存的主要板塊有歐亞、非洲、美洲、印度洋、南極洲和太平洋板塊。板塊馱在地幔軟流圈上，隨軟流圈的流動(dòng)發(fā)生移動(dòng)。整個(gè)地殼由于板塊的移動(dòng)發(fā)生水平運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)板塊相互擠壓產(chǎn)生地震和火山活動(dòng)，也導(dǎo)致垂直的造山運(yùn)動(dòng)。生命的起源和進(jìn)化A）原始生命的誕生：在原始地球條件下具有催化功能的原始蛋白質(zhì)和起模板作用的原始核酸產(chǎn)生并結(jié)合為多分子體系。原始大氣中的CO，CO2，HN3，CH4，H2O等在太陽(yáng)紫外線、雷電、火山等的作用下，合成氨基酸、核苷酸、糖類等有機(jī)分子。氨基酸在各種條件下形成多肽分子并進(jìn)而形成蛋白質(zhì)；單糖縮合成多糖；核苷酸脫水縮合成核酸。蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子聚集成一種具有一定內(nèi)部結(jié)構(gòu)的顆粒（奧巴林的“團(tuán)聚體”，美國(guó)Fox的“微球體”），外面包著原始的界膜，從而構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的體系，原始生命誕生。生命的起源和進(jìn)化

b）生物進(jìn)化與人類起源非細(xì)胞→細(xì)胞（原核細(xì)胞→真核細(xì)胞）↓單細(xì)胞生物→多細(xì)胞生物（動(dòng)物&植物）植物:菌藻植物→苔蘚和蕨類植物→裸子植物→被子植物

動(dòng)物:無(wú)脊椎動(dòng)物→脊椎動(dòng)物→人類自然界演化的規(guī)律性自然界的演化不是雜亂無(wú)章，而是遵循著一定的規(guī)律。這些規(guī)律主要是演化的不可逆性和周期性。自然界演化的不可逆性自然界的演化具有不可完全逆轉(zhuǎn)的性質(zhì)，且具有普遍性。一個(gè)物質(zhì)系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過(guò)某一過(guò)程達(dá)到另一狀態(tài)，如果存在一個(gè)反過(guò)程，它能夠使該物質(zhì)系統(tǒng)和外界環(huán)境完全恢復(fù)，即物質(zhì)系統(tǒng)回到原來(lái)狀態(tài)，同時(shí)消除了原來(lái)過(guò)程對(duì)外界環(huán)境引起的影響，則原來(lái)的過(guò)程為可逆過(guò)程。反之，用任何方法都不可能使物質(zhì)系統(tǒng)和外界環(huán)境完全復(fù)原，則原來(lái)的過(guò)程為不可逆過(guò)程。自然界演化的規(guī)律自然界演化的周期性自然界演化發(fā)展中有序與無(wú)序的不斷轉(zhuǎn)化，進(jìn)化與退化的不斷交替，便使其呈現(xiàn)出周期性規(guī)律。周期性是事物隨時(shí)間的變化，表現(xiàn)出形態(tài)的相似、性質(zhì)的相同、結(jié)構(gòu)的重復(fù)、過(guò)程的重演等向其原來(lái)出發(fā)點(diǎn)的回歸現(xiàn)象。自然界演化的不可逆性，決定了這種回歸不是簡(jiǎn)單的重復(fù)，而是辯證的否定之否定過(guò)程。系統(tǒng)的概念現(xiàn)實(shí)存在的系統(tǒng)都是具體的，如物理系統(tǒng)、生物系統(tǒng)、社會(huì)系統(tǒng)等。在不同的學(xué)科中，系統(tǒng)有不同的定義。在技術(shù)科學(xué)層次上，通常采用錢學(xué)森的定義：系統(tǒng)是由相互制約的各部分組成的具有一定功能的整體。這個(gè)定義強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)的功能，因?yàn)閺募夹g(shù)科學(xué)看，研究、設(shè)計(jì)、組建、管理系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)特定的功能目標(biāo)，具有特定功能是系統(tǒng)的本質(zhì)特性。在基礎(chǔ)科學(xué)層次上，通常采用貝塔朗菲的定義：系統(tǒng)是相互聯(lián)系、相互作用的諸元素的綜合體。這個(gè)定義強(qiáng)調(diào)的不是功能，而是元素之間的相互作用以及系統(tǒng)對(duì)元素的整（綜）合作用。撇開(kāi)組成成分的基質(zhì)特性，僅僅把它們看作系統(tǒng)，就是所謂一般系統(tǒng)。一切系統(tǒng)共同具有的、與其組分基質(zhì)無(wú)關(guān)的特性，即系統(tǒng)的一般特性。系統(tǒng)的參數(shù)在自然觀中將系統(tǒng)理解為一種聯(lián)系方式，而且是一種普遍的聯(lián)系方式。所謂“系統(tǒng)‘指若干要素，經(jīng)過(guò)特定關(guān)系構(gòu)成有特定功能的一個(gè)整體。描述系統(tǒng)需要四個(gè)參數(shù)：描述系統(tǒng)需要四個(gè)參數(shù)：元素、結(jié)構(gòu)、功能、環(huán)境。要素－組成系統(tǒng)的成分、部分等，意味著系統(tǒng)總是可以分解的，要素與系統(tǒng)有構(gòu)成關(guān)系：元素元素——構(gòu)成系統(tǒng)的最小部分或基本單元，即不可再劃分的單元，基本特征是具有基元性。所謂元素的不可分性，是相對(duì)于它所屬的系統(tǒng)而言的.離開(kāi)這種系統(tǒng)，元素本身又可以成為由更小單元構(gòu)成的系統(tǒng)。機(jī)器作為系統(tǒng)，元素是不能再用機(jī)械方法分解的零件。社會(huì)系統(tǒng)以人為元素，人作為生物學(xué)系統(tǒng)以細(xì)胞為元素。但細(xì)胞沒(méi)有社會(huì)性，細(xì)胞之間只有生物學(xué)的和物理化學(xué)的作用，不能作為社會(huì)系統(tǒng)的元素。研究社會(huì)系統(tǒng)，不需要也不可能以細(xì)胞為元素來(lái)討論。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)——元素或組分之間的相互聯(lián)系，撇開(kāi)與組分基質(zhì)有關(guān)的特性（如機(jī)械的、生物的或社會(huì)的），其方式仍然是多種多樣的。有空間的聯(lián)系和時(shí)間的聯(lián)系，持續(xù)的聯(lián)系和瞬間的聯(lián)系，確定性聯(lián)系和不確定性聯(lián)系，等等。廣義地講，元素之間一切聯(lián)系方式的總和，叫做系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

功能功能——屬于系統(tǒng)整體，且不同于要素的新的功能（屬性）。按照維納等人的意見(jiàn)，可以把系統(tǒng)行為定義為系統(tǒng)相對(duì)于它的環(huán)境做出的任何變化?；蛘哒f(shuō)，一個(gè)系統(tǒng)可以從外部探知的一切變化，均稱為它的行為（子系統(tǒng)的行為包括它相對(duì)于母系統(tǒng)做出的變化）。行為是刻劃系統(tǒng)與環(huán)境相互關(guān)系的概念。行為屬于系統(tǒng)自身的變化，是系統(tǒng)特性的表現(xiàn)，不是它所引起的環(huán)境變化。但行為是系統(tǒng)相對(duì)于環(huán)境的變化，故可從外部加以探測(cè)。系統(tǒng)在內(nèi)部聯(lián)系和外部聯(lián)系中表現(xiàn)出來(lái)的特性和能力，稱為系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)行為所引起的環(huán)境中某些事物的有益變化，稱為系統(tǒng)的功能。被改變了的外部事物，叫做系統(tǒng)的功能對(duì)象。性能一般不是功能，功能是特殊的性能。可以流動(dòng)是水的重要性能，利用它輸送木材是河水的功能。燃燒是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性能而不是功能，提供推力才是它的功能。性能是功能的基礎(chǔ)，提供了發(fā)揮功能的可能性。功能只能在系統(tǒng)行為過(guò)程中呈現(xiàn)出來(lái)，通過(guò)它所引起的功能對(duì)象的變化來(lái)衡量。功能概念也常用來(lái)刻劃元素或子系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的作用，即對(duì)系統(tǒng)整體存續(xù)運(yùn)行的貢獻(xiàn)。環(huán)境環(huán)境——系統(tǒng)在時(shí)空上總是有限的，因此必定有邊界，即有環(huán)境。每個(gè)具體的系統(tǒng)都是從普遍聯(lián)系的客觀事物之網(wǎng)中相對(duì)地劃分出來(lái)的，與外部事物有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，有元素或子系統(tǒng)與外部的直接聯(lián)系，更有系統(tǒng)作為整體與外部的聯(lián)系。這種聯(lián)系對(duì)于形成系統(tǒng)特有的規(guī)定性是必要而且重要的。這是系統(tǒng)的外部規(guī)定性。外部的變化或多或少會(huì)影響到系統(tǒng)，改變系統(tǒng)與外部事物的聯(lián)系方式，往往還會(huì)改變系統(tǒng)內(nèi)部組分的聯(lián)系方式，甚至?xí)淖兘M分本身，包括增加或除掉某些組分。市場(chǎng)變化導(dǎo)致企業(yè)調(diào)整結(jié)構(gòu)，改變經(jīng)營(yíng)方式，以至人員變動(dòng)，更換經(jīng)理。白色恐怖導(dǎo)致一些人退出革命組織，或革命政黨改變組織結(jié)構(gòu)和活動(dòng)方式。廣義地講，一個(gè)系統(tǒng)之外的一切事物或系統(tǒng)的總和，稱為該系統(tǒng)的環(huán)境。把系統(tǒng)與環(huán)境分開(kāi)來(lái)的某種界限，叫做系統(tǒng)的邊界。從空間結(jié)構(gòu)看，邊界是把系統(tǒng)與環(huán)境分開(kāi)來(lái)的所有點(diǎn)的集合。從邏輯上看，邊界是系統(tǒng)構(gòu)成關(guān)系從起作用到不起作用的界限，系統(tǒng)質(zhì)從存在到消失的界限。邊界肯定了系統(tǒng)質(zhì)在其內(nèi)部的存在，同時(shí)就否定了系統(tǒng)質(zhì)在其外部的存在。邊界的存在是客觀的，凡系統(tǒng)均有邊界。但有些系統(tǒng)的邊界并無(wú)明確的形態(tài)，難以辨認(rèn)。有些系統(tǒng)的邊界有模糊性，系統(tǒng)質(zhì)從有到無(wú)是逐漸過(guò)渡的。系統(tǒng)的分類系統(tǒng)可以按不同參數(shù)分類：按與環(huán)境的關(guān)系可分為:孤立系統(tǒng)；封閉系統(tǒng)；開(kāi)放系統(tǒng)。按所處狀態(tài)可分為：平衡系統(tǒng)；近平衡系統(tǒng)；遠(yuǎn)平衡系統(tǒng)。按復(fù)雜程度可分為：簡(jiǎn)單系統(tǒng)；復(fù)雜系統(tǒng)。從演化角度說(shuō)，最有意義的是遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開(kāi)放的復(fù)雜系統(tǒng)系統(tǒng)的整體性系統(tǒng)概念最重要的核心的思想是系統(tǒng)在整體水平上出現(xiàn)不同于要素的新屬性。所謂整體大于部分的和，1+1大于2等等提法都是指此，我們稱之為整體性（整體涌現(xiàn)性）。在討論整體性時(shí)，我們十分注意區(qū)別組成系統(tǒng)的要素和系統(tǒng)之間的加和性與非加和性。所謂加和性指要素和系統(tǒng)間有量的關(guān)系，非加和性是要素與系統(tǒng)間有不同的質(zhì)，不可比。系統(tǒng)不同于要素，其本質(zhì)就在于非加和性。那么，非加和性來(lái)自何處？系統(tǒng)的整體性是要素、結(jié)構(gòu)和環(huán)境的函數(shù)，非加和性源自要素及其與結(jié)構(gòu)、環(huán)境的相干性耦合，包括它們彼此之間的約束、選擇、協(xié)同、放大等作用。這種相干性是非線性的相互作用。

自然界物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指物質(zhì)系統(tǒng)在一定環(huán)境條件下能夠保持某種狀態(tài)的特性，它體現(xiàn)了物質(zhì)系統(tǒng)與環(huán)境的相互作用關(guān)系。依據(jù)系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系，物質(zhì)系統(tǒng)可以分為孤立、封閉和開(kāi)放系統(tǒng)三類。孤立系統(tǒng)與環(huán)境之間既無(wú)物質(zhì)交換，又無(wú)能量交換；封閉系統(tǒng)與環(huán)境之間僅有能量交換，而無(wú)物質(zhì)交換；開(kāi)放系統(tǒng)與環(huán)境之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。在這三類系統(tǒng)中，開(kāi)放系統(tǒng)具有更大的普遍性。系統(tǒng)穩(wěn)定性的衡量標(biāo)準(zhǔn)

系統(tǒng)的穩(wěn)定性可通過(guò)漲落衡量。系統(tǒng)的狀態(tài)變量對(duì)平均值的一定偏離或起伏即漲落。只有經(jīng)受漲落后能恢復(fù)自身狀態(tài)的物質(zhì)系統(tǒng)，才有存在的可能。這種對(duì)漲落的不變性就是系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然而，并非系統(tǒng)的每種狀態(tài)都是穩(wěn)定的。按照對(duì)漲落的不同反應(yīng)可以區(qū)分出三種狀態(tài)：恒穩(wěn)態(tài)——對(duì)漲落保持不變的狀態(tài)；亞穩(wěn)態(tài)——在一定范圍內(nèi)對(duì)漲落保持不變的狀態(tài)；不穩(wěn)定態(tài)——在漲落下即行消失的狀態(tài)。系統(tǒng)的穩(wěn)定性與耗散結(jié)構(gòu)物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的產(chǎn)生和耗散結(jié)構(gòu)的存在是密切相關(guān)的。一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開(kāi)放系統(tǒng)通過(guò)不斷與外界交換物質(zhì)與能量，在外界條件的變化達(dá)到一定閾值時(shí)，可能從原來(lái)的無(wú)序混亂狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N時(shí)空或結(jié)構(gòu)有序的新?tīng)顟B(tài)，這種有序狀態(tài)需要不斷地與外界交換物質(zhì)和能量才能維持，并保持一定的穩(wěn)定性。這種在遠(yuǎn)離平衡情況下形成的新的有序結(jié)構(gòu)，稱為“耗散結(jié)構(gòu)”。耗散結(jié)構(gòu)作為一種時(shí)空有序結(jié)構(gòu)，正是在一個(gè)自我保持和自我修復(fù)的系統(tǒng)中維護(hù)各部分之間關(guān)系的一種特定構(gòu)型。因而其存在就標(biāo)志著系統(tǒng)處于“穩(wěn)定狀態(tài)”。耗散結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生過(guò)程也是一種自組織形成的過(guò)程，其形成機(jī)制在一定程度上反映了系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生并得以保持的內(nèi)在原因。系統(tǒng)穩(wěn)定性的相對(duì)性物質(zhì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是相對(duì)于一定范圍而言的。超出這個(gè)范圍，原有的穩(wěn)定態(tài)就會(huì)失穩(wěn)，漲落將支配系統(tǒng)的行為。當(dāng)這種漲落被一定條件所鞏固時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)新的穩(wěn)定態(tài)。即隨著外界控制參量的變化，系統(tǒng)會(huì)經(jīng)歷穩(wěn)定—失穩(wěn)—再穩(wěn)定的演化歷程。隨機(jī)漲落會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部機(jī)制的改變(普利高津稱這種機(jī)制為“功能”)。如果這種改變不是發(fā)生在臨界點(diǎn)附近，那么系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會(huì)平息漲落，系統(tǒng)依然是穩(wěn)定的。如果漲落被放大到臨界點(diǎn)附近，結(jié)構(gòu)無(wú)法調(diào)整這些機(jī)制，穩(wěn)態(tài)將轉(zhuǎn)化為失穩(wěn)，宏觀時(shí)空結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化。而在變化了的時(shí)空結(jié)構(gòu)中，又會(huì)有新的漲落。系統(tǒng)的要素、結(jié)構(gòu)、性能和環(huán)境的關(guān)系是研究系統(tǒng)的基本問(wèn)題，恰恰也是材料科學(xué)與工程學(xué)科的基本問(wèn)題。對(duì)材料工作者來(lái)說(shuō)，主要一點(diǎn)就是通過(guò)千變?nèi)f化的材料的制備方法（包括合成、處理、加工等不同類型）來(lái)控制、調(diào)節(jié)材料（系統(tǒng)）的要素（成分）、結(jié)構(gòu)、性能和環(huán)境的關(guān)系，滿足人類社會(huì)的需要。既然認(rèn)為系統(tǒng)是物質(zhì)存在的普遍方式，那么系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有普遍性，例如在哲學(xué)中說(shuō)，時(shí)空是物質(zhì)存在的方式，那么物質(zhì)就不能在時(shí)空之外。對(duì)這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在的回答是一切物質(zhì)要么本身就是一個(gè)系統(tǒng)；要么就在系統(tǒng)之中，因?yàn)橄到y(tǒng)是對(duì)聯(lián)系方式而言。當(dāng)然事物之間的聯(lián)系多種多樣，并非凡是有聯(lián)系的事物，一定具有系統(tǒng)關(guān)系，但是可以相信一個(gè)事物不在這個(gè)系統(tǒng)之中，必定在別一個(gè)系統(tǒng)之中。挖掘事物之間的系統(tǒng)聯(lián)系，這是科學(xué)技術(shù)與哲學(xué)的共同任務(wù)。層次自然界的物質(zhì)系統(tǒng)具有復(fù)雜的層次結(jié)構(gòu)，那么什么是層次結(jié)構(gòu)？層次結(jié)構(gòu)可以理解為擴(kuò)展了的系統(tǒng)，大家知道系統(tǒng)由要素組成，如果要素本身就是一個(gè)系統(tǒng)，那么現(xiàn)在所指的系統(tǒng)則為母系統(tǒng)（高層系統(tǒng)），而要素則成為子系統(tǒng)（低層系統(tǒng)），當(dāng)然子系統(tǒng)也有要素，這樣推而廣之，這種有多級(jí)母－子系統(tǒng)構(gòu)成關(guān)系的系統(tǒng)就是層次結(jié)構(gòu)。顯然，層次結(jié)構(gòu)是指一種縱向關(guān)系。在關(guān)于系統(tǒng)的討論中，將要素?fù)Q為子系統(tǒng)，所有關(guān)于系統(tǒng)的討論都適用于層次結(jié)構(gòu)的討論。例如低層系統(tǒng)對(duì)于高層系統(tǒng)有構(gòu)成關(guān)系，這與要素對(duì)系統(tǒng)有構(gòu)成關(guān)系是相同的。又如同一層次的系統(tǒng)只有通過(guò)相干性才能構(gòu)成高一級(jí)的系統(tǒng)，這與要素通過(guò)相干性才能構(gòu)成系統(tǒng)也是相同的。不過(guò)要注意的是層次與分層排布不是一回事，例如，原子中電子分層排布并不構(gòu)成新層次，而原子核與電子（不管分多少層）相干結(jié)合則形成新層次—原子。關(guān)鍵是要涌現(xiàn)出新的整體特征。在跨越層次時(shí)將產(chǎn)生新的特征，主要有兩點(diǎn)：A）從低層次（低層系統(tǒng)）向高層次（高層系統(tǒng)）推進(jìn)時(shí)，其結(jié)合度遞減。所謂結(jié)合度指同一層次的各子系統(tǒng)（要素）間的緊密程度（或相互作用強(qiáng)度）。結(jié)合度遞減指當(dāng)從低層次向高層次推進(jìn)時(shí)其緊密程度下降。這是一個(gè)普遍規(guī)律。結(jié)合度是一個(gè)一般性概念，在物理世界中，可以有具體標(biāo)度，例如能量（或溫度）。B）在高低層次間存在雙向因果鏈。所謂因果關(guān)系是指事物之間的引起和被引起的關(guān)系。按此，因必在前，果必在后，果的產(chǎn)生源于因。這是一個(gè)基本的哲學(xué)觀點(diǎn)。在高低層次間有因果關(guān)系，高層次中出現(xiàn)的特征和規(guī)律在低層次中有原因，特別是高層次中出現(xiàn)的質(zhì)上不同的新特征，更是導(dǎo)源于低層次中的相干性。這是上向因果關(guān)系，如果是跨層次的就成為上向因果鏈。反過(guò)來(lái)，一旦層次結(jié)構(gòu)形成，低層次的特征與規(guī)律也不同于其在自由態(tài)，受到高層次的制約，這就是下向因果關(guān)系（因果鏈）。結(jié)果1、規(guī)律的作用與層次是耦合的。2、層次的關(guān)系決定了方法論的基本趨向。正因?yàn)樯舷聦哟伍g有雙向因果關(guān)系，才有還原論方法和整體論方法區(qū)別。復(fù)雜性研究早期階段（20世紀(jì)40年代）A系統(tǒng)論生物學(xué)家貝塔朗菲于20世紀(jì)30-40年代提出系統(tǒng)論思想貝塔朗菲認(rèn)為存在著適用于綜合系統(tǒng)或子系統(tǒng)的模式、原則和規(guī)律，而不論種類、組成部分的性質(zhì)和它們之間的關(guān)系或力的情況如何，任務(wù)是確立適用于系統(tǒng)的一般原則。B信息論創(chuàng)始人是美國(guó)貝爾電話研究所數(shù)學(xué)家申農(nóng)（Shannon）。申農(nóng)與1948年發(fā)表《通訊的數(shù)學(xué)理論》一文，為信息論奠定基礎(chǔ)。申農(nóng)認(rèn)為通訊的基本問(wèn)題是精確地或近似地在一個(gè)點(diǎn)上再現(xiàn)另一個(gè)點(diǎn)上所選擇的信號(hào)，其中信息源模型是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程。C控制論是自動(dòng)控制、電子技術(shù)、神經(jīng)生理學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、心理學(xué)、數(shù)理邏輯、計(jì)算和技術(shù)、統(tǒng)計(jì)力學(xué)等多學(xué)科相互滲透交叉的產(chǎn)物。1948年維納出版的《控制論——關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)》，為該理論的奠基性著作。復(fù)雜性研究后期階段（20世紀(jì)70年代至今）研究主題：復(fù)雜性探索相關(guān)理論：耗散結(jié)構(gòu)理論、超循環(huán)理論、生命系統(tǒng)論、資源物理學(xué)、突變論、混沌理論、自組織和非線性理論等復(fù)雜性探索A研究對(duì)象：系統(tǒng)完全有序和完全無(wú)序的系統(tǒng)是簡(jiǎn)單的；有序與無(wú)序之間的系統(tǒng)呈現(xiàn)的是復(fù)雜性；系統(tǒng)中流動(dòng)的有物流、能量流和信息流，其中物流與能量流是守恒的，信息流不守恒；復(fù)雜性探索B系統(tǒng)中有序和無(wú)序的轉(zhuǎn)換過(guò)程1）：無(wú)序到有序的過(guò)程：如耗散結(jié)構(gòu)理論創(chuàng)始人普里高津物理化學(xué)家，1969年正式提出該理論。該理論表明當(dāng)系統(tǒng)處于遠(yuǎn)離平衡的狀態(tài)時(shí)，不斷消耗外界提供的物質(zhì)或能量等，通過(guò)隨機(jī)漲落而達(dá)到有序結(jié)構(gòu)。正是在無(wú)序狀態(tài)到有序狀態(tài)的變化過(guò)程中，體現(xiàn)了非線性和自組織的特性。自組織過(guò)程產(chǎn)生的條件開(kāi)放系統(tǒng)。遠(yuǎn)離平衡態(tài)，系統(tǒng)進(jìn)入非線性區(qū)，系統(tǒng)失穩(wěn)（臨界值）。正反饋機(jī)制，即自組織與系統(tǒng)要素之間存在一種互為因果的作用鏈。漲落：在臨界點(diǎn)，漲落很可能成為“巨漲落”，成為自組織的胚種。復(fù)雜性探索2）有序到無(wú)序的過(guò)程：混沌態(tài)的含義：確定性系統(tǒng)的內(nèi)在隨機(jī)性導(dǎo)致的非平衡無(wú)序狀態(tài)。對(duì)初始條件敏感性，初始條件經(jīng)過(guò)非線性作用逐級(jí)放大，演化過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致有重大區(qū)別的結(jié)果。人與自然人是大自然自組織演化的產(chǎn)物；人一旦產(chǎn)生出來(lái)，就出現(xiàn)人和自然的關(guān)系。這種關(guān)系，既影響著由人組成的社會(huì)關(guān)系和發(fā)展，也影響著自然界的演化和發(fā)展。人與自然的基本關(guān)系1人與自然的基本關(guān)系人不能離開(kāi)自然界人能能動(dòng)地改變自然界人的存在有意義在于基因的獨(dú)特性2人與自然關(guān)系的改變?nèi)藦淖匀坏钠腿宿D(zhuǎn)變?yōu)樽匀坏摹爸魅恕泵擅習(xí)r期，自然是巨大而神秘的異己力量；中世紀(jì)，自然是上帝給人類造出來(lái)的，可以被人類認(rèn)識(shí)并利用；科學(xué)建立以后，科學(xué)技術(shù)運(yùn)用于社會(huì)生產(chǎn)過(guò)程，人的力量空前增大；目前，人與自然的關(guān)系正處于新的變化階段；人與自然的基本關(guān)系3自然的分化天然自然：包括在空間上人類目前尚未觀測(cè)到和未被了解的領(lǐng)域；人化自然：為人類觀測(cè)所及從而能感知其信息的那部分自然界；人工自然：即人類所利用、控制、改造、創(chuàng)造或“再生產(chǎn)”的自然。包括：對(duì)自然的簡(jiǎn)單控制，如野生動(dòng)物保護(hù)區(qū)；改變天然自然的某些形態(tài)，野生動(dòng)物的馴化；創(chuàng)造天然自然中完全沒(méi)有的事物。傳統(tǒng)發(fā)展觀與科技萬(wàn)能論1傳統(tǒng)發(fā)展觀帶來(lái)的誤區(qū)人類有史以來(lái)就存在發(fā)展問(wèn)題。人們總是把發(fā)展片面理解為科學(xué)技術(shù)的發(fā)達(dá)和國(guó)民生產(chǎn)總值（GNP）的增長(zhǎng)。這種傳統(tǒng)工業(yè)文明發(fā)展觀存在著很多誤區(qū)，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。其一，忽視環(huán)境、資源、生態(tài)等自然系統(tǒng)方面的承載力。其二，沒(méi)有考慮自然成本。其三，缺乏整體協(xié)調(diào)觀念。傳統(tǒng)發(fā)展觀與科技萬(wàn)能論2傳統(tǒng)發(fā)展觀引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題：人口壓力；空氣污染；水源污染和短缺；土壤退化；生物多樣性銳減；森林面積急劇減少；3造成傳統(tǒng)發(fā)展觀負(fù)面作用的根源人類認(rèn)識(shí)水平的限制；多種社會(huì)因素的作用；現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的影響——科學(xué)技術(shù)萬(wàn)能論

科學(xué)技術(shù)萬(wàn)能論出自近代機(jī)械論世界觀勃興時(shí)期對(duì)科學(xué)技術(shù)無(wú)限信賴的唯科學(xué)主義思潮。它認(rèn)為人類在征服，改造自然方面，原則上沒(méi)有科學(xué)技術(shù)解決不了的難題。從人類中心轉(zhuǎn)向生態(tài)中心1環(huán)境保護(hù)悲觀