自然科学与自然观Word格式.docx
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开创了唯物主义精神之追求的先河；
奠定了人类理论科学发展的基础。
毕达格拉斯（前580-前500）：
万物皆数，数是万物的本原。
宇宙中“数的和谐”思想，开创了西方自然科学定量研究的传统，是最初的唯心主义学派的代表。
▪德谟克利特（前460-前370）：
提出原子论，原子是最小不可分割的，坚硬的，不可入的，永不停息的物质威力，原子的性质相同，大小形状多种多样。
▪古希腊自然哲学集大成者。
提出以地球为中心的同心球模型。
提出“四元素说”——火、气、土、水（月亮以下），人的基本感觉有四种：
火+土=干土+水=冷水+气=湿气+火=热；
月亮以上为圣洁元素“以太”，以太组成了各种天体，以太性质稳定，不会发生任何变化，天体也不会发生任何变化。
▪著作涉及哲学、逻辑学、天文学、气象学、生物学、博物学、修辞学和文学，建立了以“三段论”为中心的形式演绎体系。
2.宇宙的起源和演化。
阿那克西曼德：
公元前6世纪中叶米利都学派代表人物。
他认为，存在物的本原没有任何规定性，因为万物都由它产生，又复归于它，无数个世界连续的从它们的本原产生，又复归于它们的本原。
▪这个本原就是他所说的“无限者”，这个无限者是一种没有固定形态的原始物，它本身是不胜不灭，无穷无尽、无边无际的。
公元前5世纪后半叶，恩陪多克勒提出“爱恨说”，他认为，全部宇宙是在爱和恨的作用下，造成水、火、土、气四种基本元素的在“爱”中结合与“恨”分离，从而产生万物和万物的消失，全部生物和人类都是在宇宙演化的一定阶段在爱和恨的作用下，由四种元素结合产生。
古代自然哲学家关于宇宙起源和演化的思想，将整个自然界看作是由物质元素在宇宙中逐步形成的，并且把事物运动变化的原因归结为事物的内在的力量，试图从对立的统一和斗争中揭示产生事物的根源，包含有朴素辩证法的思想。
三、古代朴素辩证法自然观基本特点和历史地位
▪1.基本特点：
直观性、思辩性和猜测性。
▪2.它是辩证唯物主义自然观的历史渊源
▪古代自然观坚持从自然界本身去寻求对自然界的解释，坚持在自然观的总体联系和运动、变化和发展中认识自然界。
这一方面成为马克思、恩格斯创立辩证唯物主义自然观的思想渊源，另一方面在科学上孕育了许多在以后得到发展和证实的天才预见。
▪如古希腊阿利斯塔克的日心说、德谟克利特的原子论、巴门尼德的充实说，先后发展为哥白尼—开普勒的日心说、道尔顿的原子论、法拉第—麦克斯维的电磁论、达尔文的生物进化论等科学理论。
第二节16、17世纪自然科学与机械唯物主义自然观
▪一、近代自然观的科学的诞生和机械唯物主义自然观的科学基础
▪16、17世纪，开始了以实验与理性方法相结合的近代自然科学的发展，特别是牛顿在伽利略、开普勒等人研究的基础上建立了经典力学体系。
▪牛顿力学正确地反映了宏观物体的机械运动规律，对于机械唯物主义自然观的产生提供了重要的自然科学基础。
1.近代自然科学的诞生：
哥白尼革命
▪1543年哥白尼提出了日心地动说。
他认为，地球既不是一个静止不动的天体，也不是在宇宙的中心，它只是一颗普通的行星，既有自转的周日运动，又有和其它行星一样的周年运动，太阳才是宇宙的中心，天体的视运动实际是地球和其它行星围绕太阳作复合运动的结果。
▪从科学上说，哥白尼学说的提出是科学史上一件划时代的事件。
他冲破了地球居于宇宙中心静止不动的传统观观念，恢复了地球的普通行星的本来面貌，推翻了一千多年占统治地位的托勒密的地心说，为天文学的发展奠定了基础。
▪从哲学上讲，哥白尼学说屏弃了神创论的宇宙观，是向宗教神学发出的挑战书，它不仅标志着自然科学开始从神学中解放出来，而且还从根本上动摇了中世纪以来的宗教神学的上帝创世说，实现了自然观上的根本变革。
▪17世纪，随着天文望远镜的发明，伽利略认识到地心说的错误，他发现了木星的卫星系统。
▪开普勒三大定律的发现，他发现行星运动轨道是椭圆的。
▪牛顿的平方反比引力定律的发现，可以用来解析行星的椭圆运动。
▪河外星系的发现表明太阳系也不是宇宙中心，银河系、超星系团也不是，宇宙没有绝对的中心！
2.机械唯物主义自然观的科学基础：
牛顿力学
▪16世纪中叶到18世纪末，天文学、力学和数学取得了很大进步特别是力学得到比较完善的发展，形成了经典力学体系。
▪牛顿在《自然哲学的数学原理》中，总结了伽利略、开普勒等人的研究成果以及自己的科学成就，提出了力学三大定律和万有引力定律。
▪它不仅是16、17世纪科学革命的顶点，也是人类文明进步划时代的标志。
牛顿力学的内容
▪第一，惯性是物质的本质属性，物体自身没有改变状态的能力，只有依靠外力。
▪第二，哲学的全部任务看来是从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些力去论证其他的现象。
▪第三，物体的运动只能改变物体的速度和位置，不能改变其质量。
▪第四，在“绝对时间”、“绝对空间”。
▪第五，可以用严格的数学方程式来表示机械因果性公式，人们可以精确语言运动的结果。
▪第六，物质微粒“可以无限制的分割，而且是可以无限制把它分离开来”。
二、机械唯物主义自然观的基本观点及其形成
▪机械唯物主义自然观的基本观点是：
▪整个自然界是由物质组成的；
▪物质的性质取决于组成它的不可再分的最小微粒的数量组合和空间结构；
▪物质具有不变的质量和固有的惯性；
▪一切物质运动都是物质在绝对、均匀的空间和时间中的位移，都遵循机械决定论的因果关系；
▪物质运动是由于外力的推动。
于是，自然界、宇宙被设想成一架处于自然之外的神操纵的庞大机器。
人与自然是分离对立的，人处于自然之外，是与自然不同的存在者。
▪机器的自然图景和严格的机械决定论，是机械唯物主义自然观的基本命题。
▪1.机器的自然图景
▪从哥白尼到牛顿的整个发展过程一直被恰当的成为世界图景的机械化过程。
▪2.严格的机械决定论：
拉普拉斯决定论
三、机械唯物主义自然观的重大贡献和局限性
▪1.机械唯物主义自然观的重大贡献
▪机械唯物主义自然观屏弃古代朴素辩证法自然观的直观性、思辩性和猜测性。
▪它强调自然的外在独立性，是对“上帝创世说”的否定，这对自然科学冲破神学唯心主义的羁绊具有积极意义。
▪机械唯物主义的反对抽象的思辩，强调经验和实证的方法，与近代自然科学发展状况相适应，形成了观察、实验、分析、还原等科学研究的基本方法。
这种分析方法、还原方法，是近几百年来在认识自然界方面获得巨大进步的基本条件。
▪2.机械唯物主义自然观的性质与局限性
▪性质：
机械性、形而上学性、不彻底性。
它把自然界的事物和过程孤立起来，撇开广泛的总的联系去考察，堵塞了人们从了解部分到把握整体、洞察普遍联系的道路。
▪近代自然科学的这种研究方法被培根和洛克从自然科学移植到哲学中以后，就造成了最近几个世纪所特有的局限性，即形而上学的思维方法。
地质“渐变论”
1.英国地质学家赖尔1830——1833年提出地质“渐变论”
2.基本观点：
他认为，地球、地球的表层以及地表面的植物、动物都是自然力作用和演变的结果，并将进一步演变。
3.作用：
说明事物是自然发展的结果，否定了神创论，批判了“灾变论”，为马克思主义的辩正自然观奠定了理论基础。
辩证唯物主义自然观创立的自然哲学思想渊源
思想渊源：
德国古典哲学。
马克思恩格斯科学地总结了当时自然科学的最新成就，继承了古希腊自然观中的辩证法观点，克服了机械唯物主义自然观的形而上学性质，批判地汲取了德国古典自然哲学思想特别是黑格尔的辩证法思想，创立了辩证唯物主义的自然观。
德国古典哲学主要价值：
把世界看承是一个过程的集合体，并且明确提出矛盾是事物运动、变化发展的动力。
黑格尔的哲学唯心主义辩证法的局限：
黑格尔的唯心主义辩证法是头脚倒立的辩证法，是用颠倒的形式描述自然界运动、发展的过程的。
三、辩证唯物主义自然观的基本思想
▪它的基本原理是：
自然界是物质的，物质结构的层次是无限的，物质处于永恒的运动中，运动无论在量上还是在质上都是不灭的，时间和空间是物质运动的基本形式，自然界的运动是有规律的。
▪它的观点是唯物主义的，即认为：
自然界是客观存在的；
它是我们人类即自然界的产物本身赖以生长的基础；
在自然界和人以外，不存在任何东西。
▪它的方法是辩证的，即认为：
▪整个自然界是一个普遍联系和相互作用的整体，它在永恒的流动和循环中运动着；
▪自然界的一切现象都是矛盾的统一体，它们既是对立的，又是统一的，并且在一定条件下相互转化，由此推动着自然界的运动和发展；
▪自然界各种运动形式的相互转化过程“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”。
辩证唯物主义自然观的特征
第一，唯物论与辩证法的统一；
第二，自然史与人类史的统一；
第三，天化自然与人化自然的统一；
第四，能动性与受动性的统一。
辩证唯物主义自然观的意义
第一，辩证唯物主义自然观的创立，实现了自然观发展史上的革命性变革；
第二，第二，辩证唯物主义自然观的创立，为马克思主义的科学观、科学方法论、以及科学与社会的研究奠定基础。
第三，辩证唯物主义自然观的创立，为科学与技术提供了世界观、认识论、方法论与价值论的理论前提。
第四，辩证唯物主义自然观的创立，为自然科学与人的科学的结合提供了理论依据。
总之，辩证唯物主义自然观是批判的、革命的，而不是僵化的、保守的。
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第二章辩证唯物主义自然观的发展：
系统自然观
第一节现代自然科学发展和系统自然观的产生
一、系统自然观产生的现代自然科学基础
⏹1.现代自然科学革命的概况
⏹19世纪末20世纪初，物理学经典理论的创立，使不少科学家认为物理学的主要框架已经构成，物理学达到科学研究的顶峰。
然而，迈克尔—莫雷实验和黑体辐射实验，成为物理学上的“两朵乌云”，从而导致物理学的革命。
物理学上的两朵乌云
⏹“完美”的经典物理学
⏹背景：
19世纪的最后一天，欧洲著名的科学家欢聚一堂。
会上，英国著名物理学家W．汤姆生发表了新年祝词。
他在回顾物理学所取得的伟大成就时说，物理大厦已经落成，所剩只是一些修饰工作。
⏹同时，他在展望20世纪物理学前景时，却若有所思地讲道：
“动力理论肯定了热和光是运动的两种方式，现在，它的美丽而晴朗的天空却被两朵乌云笼罩了，”“第一朵乌云出现在光的波动理论上，”“第二朵乌云出现在关于能量均分的麦克斯韦-玻尔兹曼理论上。
”
⏹W．汤姆生在1900年4月曾发表过题为《19世纪热和光的动力学理论上空的乌云》的文章。
他所说的第一朵乌云，主要是指迈克尔逊-莫雷实验
⏹结果和以太漂移说相矛盾；
他所说的第二朵乌云，主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及势辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果，其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。
⏹开尔文是19世纪英国杰出的理论物理和实验物理学家，是一位颇有影响的物理学权威，他的说法道出了物理学发展到19世纪末期的基本状况，反映了当时物理学界的主要思潮。
⏹物理学发展到19世纪末期，可以说是达到相当完美、相当成熟的程度。
一切物理现象似乎都能够从相应的理论中得到满意的回答。
如，牛顿力学以及分析力学已成为解决力学问题的有效的工具，一切力学现象原则上都能够从经典力学得到解释。
⏹总之，以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成，而且基础牢固，宏伟壮观！
在这种形势下，难怪物理学家会感到陶醉，会感到物理学已大功告成，因而断言往后难有作为了。
⏹普朗克曾在1924年做过一次演讲。
他回忆1875年在慕尼黑大学学物理时，物理老师P．约里曾劝他不要学纯理论，因为物理学“是一门高度发展的、几乎是臻善臻美的科学”，现在这门科学“看来很接近于采取最稳定的形式。
也许，在某个角落里还有一粒尘屑或一个小气泡，对它们可以去进行研究和分类，作为一个完整的体系，那是建立得足够牢固的。
⏹而理论物理学正在明显地接近于几何学在数百年中所已具有的那样完美的程度。
”普朗克的另一位名师，柏林大学的G·
基尔霍夫也说“物理学已经无所作为，往后无非在已知规律的小数点后面加上几个数字而已。
⏹开尔文对物理学成就的评价虽言之过激，但他在此万里晴空中发现“两朵乌云”并为之忧心忡忡，足见他富有远见。
物理学发展的历史表明，正是这两朵小小的乌云，终于酿成一场大风暴。
第一朵乌云——迈克耳逊－莫雷实验与“以太”说破灭
⏹人们知道，水波的传播要有水做媒介，声波的传播要有空气做媒介，它们离开了介质都不能传播。
太阳光穿过真空传到地球上，几十亿光年以外的星系发出的光，也穿过宇宙空间传到地球上。
光波为什么能在真空中传播？
它的传播介质是什么？
物理学家给光找了个传播介质―“以太”。
⏹最早提出“以太”的是古希腊哲学家亚里士多德。
亚里士多德认为下界为火、水、土、气四元素组成；
上界加第五元素“以太”。
牛顿在发现了万有引力之后，碰上了难题：
在宇宙真空中，引力由什么介质传播呢？
为了求得完整的解决，牛顿复活了亚里士多德的“以太”说，认为“以太”是宇宙真空中引力的传播介质。
后来，物理学家又发展了“以太”说，认为“以太”也是光波的传播介质。
他们还假定整个宇宙空间都充满了“以太”，“以太”是一种由非常小的弹性球组成的稀薄的、感觉不到的媒介。
⏹19世纪，麦克斯韦电磁理论也把传播光和电磁波的介质说成是一种没有重量，可以绝对渗透的“以太”。
“以太”既具有电磁的性质，又是电磁作用的传递者，又具有机械力学的性质，它是绝对静止的参考系，一切运动都相对于它进行。
这样，电磁理论因牛顿力学取得协调一致。
“以太”是光、电、磁的共同载体的概念为人们所普遍接受，形成了一门“以太学”。
⏹但是，肯定了“以太”的存在，新的问题又产生了：
地球以每秒30公里的速度绕太阳运动，就必须会遇到每秒30公里的“以太风”迎面吹来，它也必须对光的传播产生影响。
这个问题的产生，引起人们去探讨“以太风”存在。
⏹为了观测“以太风”是否存在，1887年，迈克耳逊与美国化学家、物理学家莫雷合作，在克利夫兰进行了一个著名的实验：
“迈克耳逊－莫雷实验”，即“以太漂移”实验。
实验结果证明，不论地球运动的方向同光的射向一致或相反，测出的光速都相同，在地球同设想的“以太”之间没有相对运动。
因而，根本找不到“以太”或“绝对静止的空间”。
由于这个实验在理论上简单易懂，方法上精确可靠，所以实验结果否定“以太”之存在是勿庸置疑的。
⏹迈克耳逊一莫雷实验使科学家处于左右为难的境地。
他们或者须放弃曾经说明电磁及光的许多现象的以太理论。
如果他们不敢放弃以太，他们必须放弃比“以太学”更古老的哥白尼的地动说。
经典物理学在这个著名实验面前，真是一筹莫展。
第二朵乌云——黑体辐射与“紫外灾难”
⏹19世纪，由于冶金以及照明设备制造等的需要，人们急需找到黑体辐射强度和辐射频率的关系。
1889年卢默与鲁本斯通过研究空腔辐射得出了黑体辐射光谱的实验数据。
但是，单使用实验数据找对应点的方法十分不便，于是，人们开始了寻找一般的公式。
⏹1900年，瑞利根据经典统计力学推出了一个公式，1905年，金斯修正了瑞利辐射公式中的一个数值错误，以后，此公式被称为瑞利－金斯公式。
从瑞利一金斯公式推出，在短波区（紫外光区）随着波长的变短，辐射强度可以无止境地增加，这和实验数据（19世纪末，卢梅尔等人的著名实验―黑体辐射实验）相差十万八千里，是根本不可能的。
⏹紫外灾难，是指用于计算黑体辐射强度的瑞利－金斯定律在辐射频率趋向于无穷大时计算结果和实验数据无法吻合的物理史事件。
⏹20世纪初,爱因斯坦、普朗克等科学家在解决新实验事实同旧理论之间的矛盾的过程中，创建了以相对论和量子力学为支柱的现代物理学理论体系。
之后，以物理学革命为先导，涌现出了分子生物学、控制论、系统论、信息论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、混沌理论等一系列在自然观上具有根本变革性质的新学科、新理论。
⏹辩证唯物主义自然观的发展就是植根于相对论、量子力学、分子生物学和以系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同论、突变论、混沌理论等为代表的系统科学的基础之上。
相对论、量子力学和分子生物学
爱因斯坦的相对论
⏹按照麦克斯韦的理论，电磁波（包括光）必须靠介质以太以有限速度来传递，但寻找以太的实验始终未取得肯定结果。
爱因斯坦突破了以太说和牛顿的绝对时空观，在1905年创立了狭义相对论，1916年将其推广到非惯性系而创立了广义相对论。
⏹相对论论证了质量能量之间、时空与物质运动和物质分布的联系，并得到观察实验的证明。
尺缩钟慢效应
⏹全部狭义相对论主要基于爱因斯坦对宇宙本性的两个假设。
⏹第一个可以这样陈述：
⏹所有惯性参照系中的物理规律是相同的
⏹爱因斯坦第二假设:
光在所有惯性系中速度相同
⏹1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，从相对性原理、光速不变性原理得出了尺缩钟慢效应理论。
⏹1916年，提出了广义相对论，提出在任何参考系中，自然规律都可以表示为相同的数学形式；
时间空间不能离开物质而存在。
量子力学
⏹基于黑体辐射的实验结果与经典物理学概念（能量连续变化）相背离（即所谓“紫外灾难”），1900年德国物理学家普朗克提出了“能量子”概念。
玻尔、薛定谔、海森堡等在量子概念的基础上论证了微观物质的波粒二象性、波函数和测不准关系，建立了量子力学体系，使人们对物质的认识从宏观领域深入到人类日常感性经验以外的微观世界，，揭示了连续性与间断性、波动性与粒子性的辩证统一，反映了人和自然相互作用的特征,打破了机械决定论的观念。
分子生物学
⏹1953年，DNA双螺旋结构的发现，标志分子生物学的诞生，它将生物学的实验研究水平，推进到了大分子层次，并在生物大分子层次上阐明了生物界结构和生命活动的高度一致性。
在此基础上发展起来DNA重组技术、克隆技术。
系统科学
⏹系统科学是把对象作为组织性、复杂性系统从整体上进行研究，以揭示其运动规律和实际处理这类系统的科学。
⏹系统论、控制论和信息论是20世纪40年代先后创立并获得迅猛发展的三门系统理论的分支学科。
⏹耗散结构论、协同论和突变论是20世纪70年代出现的，是系统科学的新进展。
⏹20世纪的科学革命广泛地发生在宇观、宏观、微观三大层次上，使整个自然科学形成一个前沿不断扩大的多层次的结合的整体。
它们分别从三大层次揭示了自然界的本质和规律。
二、系统自然观的基本内涵和思想
⏹系统自然观植根于相对论、量子力学、分子生物学和以系统论、控制论、信息论、耗散结构理论、协同论、突变论、混沌理论等现代自然科学理论，为人们描绘了一幅从基本粒子、原子、分子化合物直到人类，从微观领域直至宇观天体系统演化的自组织、自我运动、自我创造的辨证演化发展的自然图景，深刻揭示自然界的本质和规律。
⏹其本质的内涵是：
⏹自然系统不仅存在着，而且演化着；
⏹自然系统是确定性与随机性的统一；
⏹自然界不仅是简单的、线性的，而且是复杂的、非线性的。
从存在到演化
⏹以往的自然科学，所描述的是可逆转过程，表现的时间反演是对称的。
非平衡系统自组织理论指出“时间之矢”是与物理系统相联系的内部属性，从而提出了内部时间的概念。
⏹这表明自然科学从存在的科学走向演化的科学。
确定性和随机性的统一
⏹拉普拉斯决定论：
他认为只要人们找到一个无所不包的宇宙方程，并且知道宇宙的一切初始条件和边界条件，那么，宇宙的过去和未来都会出现在我们眼前。
⏹混沌理论认为，对于那些原来看来完全确定的非线性系统，即使不受外界影响，初始条件是确定的，系统自身也会产生不可预测的随机性。
而且这种情况不是特例，是普遍的。
简单和复杂的统一
⏹经典科学认为，物理世界是简单的，只有生命和社会历史领域是复杂的，因此在研究问题时，总是把复杂性简化为简单性处理。
⏹20世纪60年代以来，自然科学转向现实世界复杂性研究，揭示出自然界的复杂性的一面，表明一个复杂的系统，不能被看作是许许多多要素的简单组合，而是存在要素之间的反馈、自催化、自组织的相互联系和协同作用。
线性和非线性的统一
⏹以往的科学实质上是以线性系统为研究对象，把线性系统视为客观世界的常规现象、正常状态和本质特征，把非线性系统视做例外情形、病态现象或非本质的特征。
⏹20世纪七八十年代，分形理论、混沌理论等非线性理论认为：
现实世界中的非线性问题不是少见而是普遍现象，线性问题才是少见现象。
三、系统自然观确立的重大意义
1.丰富和发展了辩证唯物主义自然观
⏹第一，系统自然观揭示了自然界的系统性、整体性和层次性，指出整个自然界是以系统方式存在着的有机整体。
⏹第二，系统自然观揭示了自然界物质系统的开放性、动态性和自组织性，指出自然界的一切物质客体都是不断进行的物质、能量和信息交换的开放系统。
⏹第三，系统自然观揭示了时间的不可逆行，提出了“内部时间”的概念。
⏹第四，系统自然观揭示了自然界在循环发展中有序与无序、进化与退化的辨证统一，论证了辩证唯物主义自然观关于运动、发展的大循环思想。
2.提供了系统思维方式
⏹所谓系统思维方式，就是把对象当作一个系统的整体加以思考的方式，它根据系统的性质、关系、结构，把对象的各个组成要素有机的组织起来构成模型，研究系统的功能和行为，具有整体性、综合性、定量化和精确化的特征。
第二节、自然界的系统存在方式
一、系统：
自然界物质存在的普遍形式
1.何谓“系统”
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