a03讲系统自然观-自然界的存在与演化

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1、课程作业：结合自己所学的专业，完成一篇和自然观内容有关的论文，题目自拟。交作业时间：11月23日要求：交作业时一定写清姓名和学号。字数：3000字左右。交电子版，发到任课教师电子信箱。E-mail：ziranbianzhengfa09@163.com第三讲系统自然观——自然界的存在与演化思考题：1、现代科学技术成果对恩格斯自然观的丰富与发展？（举例说明）2、分析系统、要素、结构、功能、环境等概念的含义及其相互关系。3、系统的层次性？系统层次之间的相互关系？4、如何用耗散结构理论解释系统新的有序状态（或稳定性）的形成？耗散结构形成的条件？5、自然物质系统演化的基

2、本图景？6、自然物质系统的演化遵循那些基本规律？引言辩证唯物主义自然观的丰富与发展——系统自然观产生的现代自然科学前提世纪之交的物理学革命相对论量子力学分子生物学系统论非线性自组织理论混沌理论一、物理学新发现和物理学革命1、世纪之交物理学三大发现X射线：1895，（德）伦琴放射性：1896，（法）A•H•贝克勒尔（最离奇的一次科学发现）电子：1897，（英）J•J•汤姆逊2、物理学上空的“两朵乌云”“以太漂移”的否定结果：1887，M-M黑体辐射和“紫外灾难”：1900，瑞利3、物理学革命——相对论、量子力学诞生（1）相对论爱因斯坦（AlbertEinstei

3、n,1879—1955）1905年创立狭义相对论两个基本原理：爱因斯坦相对性原理光速不变原理洛仑兹变换方程组时空观的变革：尺缩效应；钟慢效应；质增效应；质能关系式。两个基本原理1、爱因斯坦相对性原理：物理体系的状态据以变化的定律，同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是两个在互相匀速运动着的坐标系中的哪一个并无关系。2、光速不变原理：任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度C运动着，不管这道光线是由静止的还是由运动的物体发射出来的。洛仑兹变换方程组1-v2/C2x’=x-vty’=yz’=z1-v2/C2t’=t-(v/c2)xyzxoy’x’z’o’v时

4、空观的变革尺缩效应钟慢效应质增效应质能关系式1-v2/C2L=L01-v2/C2T=T01-v2/C2m=m0E=mc2广义相对论1916年，爱因斯坦建立广义相对论验证：水星轨道近日点的反常进动光在引力场中传播时发生频移光线在引力场中发生偏转（《物理学史简编》P702）相对论否定了牛顿的绝对时空观，揭示了空间与时间、空间时间与物质及其运动、质量与能量之间存在的辩证关系。（2）量子力学普朗克（MazK.E.L.Planck,1858—1947）1900年12月4日，《关于正常光谱的能量分布定律的理论》，提出能量子基本假设（ε=hν），量子力学诞生。经过一批科学家

5、的努力，到20世纪20年代，量子力学体系被建立起来。量子力学标志了对微观世界认识的深入，揭示了连续性与间断性、波动性与粒子性的辩证统一，凸现了量子现象的整体性，打破了机械决定论的观念。微观粒子的波粒二象性德布罗衣（deBroglie）1924年提出了具有静止质量的微观粒子（如电子）如同光一样也具有波粒二象性。德布罗衣波长公式：λ＝h∕mυ（波性＝物性）其中：h为普朗克常数（6.625×10-34J/s），λ为波长，m为质量，υ为运动速率。德布罗衣的预言1927年被电子衍射实验真实。(1929年获得诺贝尔奖)例：根据德布罗衣波长公式λ＝h∕mυ宏观物体——子弹：

6、m=10g，υ=300m/s，λ=2×10-25nm.宏观物体——人：m=50kg，υ=10m/s，λ=1.3×10-27nm.微观物体——电子：m=9.1×10-31kg，υ=1.0×106m/s，λ=0.73nm，直径约10-6nm.结论：宏观物体，因其质量和体积大，它们所显示的波动性极微，通常不予以考虑。二、分子生物学分子生物学由细胞水平深入到分子水平，在生物大分子层次上揭示了生物界基本结构和生命活动的高度一致性。（1）生命遗传规律的探索（2）分子生物学的建立（1953，DNA）（3）基因工程的发展转基因动物转基因植物克隆技术干细胞研究三、系统论系统论以

7、“系统”的观点认识自然界，提出了系统与要素、结构与功能等新的范畴，揭示了自然界物质系统的整体性、层次性、动态性和开放性。四、非线性自组织理论耗散结构理论协同学突变论超循环理论无序有序五、混沌理论混沌理论：混沌理论提供了一种关于系统演化的分叉与混沌方式，他把简单性与复杂性、有序性与无序性、确定性与随机性、必然性与偶然性等统一在更为深广的自然图景之中。（此部分内容后边讲）有序无序现代自然科学，特别是系统科学的发展，一方面揭示了系统是物质存在的基本形式，另一方面也为揭示自然界运动变化的原因问题提供了科学的方法，揭示出自然界物质的相互作用是复杂的、立体的因果网络，是系

8、统的、整体的因果联系。现代自然科学，特