《自然科技社会与辩证法》授课提纲2Word下载.docx

1、时代：中世纪 middle ages AC395年-15世纪与基督教的历史紧密相关基督教的创立：公元初年产生于罗马帝国统治下的巴勒斯坦地区，早期反映奴隶和贫民的要求，但主张今生忍耐，以求来世幸福。“教难”时期：BC3世纪-313年，罗马皇帝惧其势力日盛，进行取缔和镇压。恢复和独尊：313年米兰敕令恢复了其合法地位，392年又被罗马皇帝定为国教，获得大批土地、农奴及各种经济特权，而其余各教被禁止，取得独尊地位。分裂与分化：395年罗马帝国分裂为东、西两部分，基督教也分为东派（希腊语地区）和西派（拉丁语地区），最后到1054年正式分裂，东派为“正教”即东正教，西派为“罗马公教”即天主教。1529年

2、，天主教内出现主张改革、代表资产阶级利益的新教，新教中又有加尔文宗、路德宗等派别。基督教入华：明万历年间（1582年）耶稣会士利玛读带来天主教；清雍正年间（1727年）俄东正教士入华；清嘉庆年间（1807年）英新教士马礼逊入华。中世纪教会的主要作用：维护封建统治，禁锢人们思想，敌视科学发展。特点：超越论思想：上帝超越人，人超越自然，上帝超越人和自然人是自然的“外在物”，上帝更是外在物。等级论思想：托勒密地心说为依据的“九重天”地球之外：月亮水星金星太阳火星木星土星恒星天最高天 （水、金、地、火、木、土、天、海、冥）但丁神曲描述的等级 天堂行善者 炼狱（净界）忏悔者地狱作恶者近代机械论自然观一、

3、机械论自然观的科学基础牛顿力学达到登峰造极地步：外因论：力是产生运动和改变物体运动的原因；机械论：力及其作用可以解释一切自然现象；量变论：力只能改变物体的速度与位置，只有量变；单义决定论：力的公式可以表示机械运动的因果性。二、机械论自然观的基本观点英国Hobbes和Locke为代表： 整个宇宙由物质组成； 物质的性质决取于最小微粒的数量组合和空间结构； 物质质量不变，惯性固有，其间存在万有引力； 一切物质运动就是位移，遵循严格因果律； 物质运动原因来自外部。进一步发展 17世纪法国Descartes：动物是纯粹的机器。 18世纪法国LMettrie：人是机器，不过比动物多几个齿轮，再多几条弹簧

4、。 18世纪末法国Laplace的决定论：目前状态是过去的结果，又是今后的原因。三、机械论自然观的核心思想世界可分析为一个个独立的要素；每个要素状态可用力学精确描述和确定；要素间关系遵循严格因果律，整个系统行为是所有部分的简单加和。 现代辩证论、系统论自然观一、文化史上的“科学世纪”物理学的理论综合：能量守恒与转代定律，电磁理论生物学的理论综合：细胞学说，生物进化论化学领域的原子论、元素周期律地质学领域赖尔的渐变论天文学领域康德-拉普拉斯的星云假说从分门别类到综合整理 从经验总结到理论综合德国古典哲学的最著名代表人物黑格尔从唯心主义的观点出发，提出了辩证法的规律和范畴二、恩格斯与自然辩证法恩格

5、斯的自然科学研究1858年重读黑格尔的自然哲学1859年读达尔文的物种起源1863年结识化学家肖莱马并经常讨论科学问题自然辩证法两写两停一写：1873.5.-1876.5. 2篇论文，94篇扎记 一停：1876.9.-1878.6. 写作反杜林论 二写：1878.8.-1883.3. 8篇论文，75篇札记，2个计划草案二停：1883.3.14. 马克思逝世，全力投入资本论2-4卷整理写作直至去世全书形式：10篇论文，169篇札记，2个计划草案共181篇手稿结构：两大部分（前半部分和后半部分）主要内容：三个方面近代自然科学的产生自然观的变革运动不灭原理辩证论自然观的确立及其核心思想：自然界是相互

6、联系的，永恒发展的。三、科学进步所导致系统论自然观存在的自然界系统与自然系统一、系统定义Bertalanffy定义：处于一定的相互关系中并与环境发生关系的各组成部分（要素）的总体（集）。钱学森定义：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合的具有特定功能的有机整体。四个要点：两个以上要素；要素间的“系”；“统”一的整体；对环境的特定功能。定义：由两个以上相互联系与相互作用的要素组成的具有特定结构和功能的有机整体。二、系统概念要点要素组成系统，要素的属性和状态比要素本身更重要。关系形成结构，数量关系、时空关系形成相应的结构。结构决定功能，属于或然决定，有一种结构对应多种功能（创造），也有一种功能由多

7、种结构实现（优化）。功能通过环境表现。要义：强调具有新质突现的联系。三、 然系统及其类型按与环境关系分：孤立系统，封闭系统，开放系统。按要素间作用分：线性系统，非线性系统。按系统状态分：平衡系统；近平衡系统；远离平衡态系统。自然系统的基本特性一、自然系统的普遍性要点：一切物质客体自成系统，一切物质客体互成系统。整个自然界是一个系统。任一系统是高一级的要素，任一要素是低一级的系统。（如地球）二、自然系统的整体性实质：非加和性。系统具有单个要素所没有新质（功能、规律），要素本身与其独立存在时也不再相同，即要素组成整体后失去原有的质而获得系统整体的质（如水分子）。要素的不可分解性，脱离整体后的要素不

8、再具有其在整体中的功能，如人的手。表述：整体不等于（大于、等于、小于）各孤立部分之和。三、自然系统的开放性核心：系统与环境的关系。三种类型：平衡态能量无温差，物质无浓度差，系统动力学惰性；近平衡态差别微小，约束条件微弱，易于消失而趋于平衡；远离平衡态涨落可放大，差别明显，系统动力学活性强。环境对系统的作用：存在条件，诱导演化，体现功能。系统对环境的作用：输入与输出影响环境，变环境要素为系统要素，抗环境干扰维持系统稳定，改变系统结构适应环境。系统与系统作用：互相依靠，互相竞争，互相依存，互相吞食。开放系统特征：等结果性不同的初始条件可能以不同的方式达到相同的最终结果；广义的新陈代谢外部不断输入和

9、输出，内部不断破旧立新。四、自然系统的结构性结构定义：要素间相互关系的总和，包括组织形式，联系方式和次序。基本形式：同时态的空间结构，历时态的时间结构及两者交织。结构间的相互作用力：万有引力（巨质量天体），电磁相互作用力、强相互作用力、弱相互作用力（微观粒子、核结构、强子结构）。五、自然系统的功能性功能是结构的外在的表现，与结构的关系：同构同功：天然与人工的牛胰岛素。异构异功：要素性质相同组分不同（如臭氧），要素组分相同空间结构不同（如石墨和金刚石）。同构多功：各种特定的官能团。异构同功：同功酶。自然系统的层次结构一、自然系统层次的表现无机物质系统 宇观层次： 总星系 超星系 星系团 星系 星

10、团 恒星 宏观层次：行星 地面凝聚态物体 分子 微观层次：原子 原子核 基本粒子 夸克 有机生命系统生态层次：生物圈 大生态系统 小生态系统群体层次：群落 类群 种群个体层次：个体 系统 器官 组织细胞层次：细胞 细胞核 细胞器生物大分子：生物超分子复合物 蛋白质/核酸 氨基酸/核苷酸二、自然系统的层次律阈值定律：一定的物质结构层次对应一定量的阈值。结合能定律：系统尺度L*结合能E=常数K，L与E成反比。丰度定律：层次越高丰度越小。三、自然系统层次划分的依据按质量和空间尺度划分按结合能形式与大小划分按相互作用性质及其描述理论划分 微观层次（基本粒子到分子）电磁力、核力，量子理论 宏观层次（布朗

11、粒子到恒星）万有引力、电磁力，牛顿力学 宇观层次（恒星以上）万有引力，广义相对论按普适常数划分 微观层次普朗克常数h 宇观层次光速c 宏观层次海森堡预言是一个数量级为10-13CM的长度量纲四、无限层次、立体网络的自然系统含义：层次可以跳跃，也可以是几个层次组成一个上一层次；低层次组成高层次的途径并非唯一。演化的自然界自然界的四大演化一、宇宙的演化20世纪以前宇宙的起源与演化主要是神话和宗教的话题。圣经 创世纪称：宇宙是上帝在6天间创造的。1648年爱尔兰大主教厄谢尔根据圣经记载考证，宣布宇宙是在公元前4004年10月23日（星期天）被上帝创造出来的。根据大爆炸宇宙论和暴胀宇宙论，宇宙起源于一

12、个高温、高密度的“原始火球”大爆炸，经过混沌态-假真空态-真空态到诞生，以后又经历强子时代（夸克-强子转换）、轻子时代（产生轻子）、辐射时代（大量光子产生）、核合成时代（中子、质子反应形成氢原子），形成原始星系，进入星系时代。 佐证: 3K微波背景辐射 星系光谱红移 氦丰度二、恒星的演化宇宙演化到约50亿年时，星系凝聚成亿万颗恒星。恒星的演化一般经历引力收缩阶段（幼年期，太阳系为5000万年）、主序星阶段（成年期，太阳系为100亿年）、红巨星阶段（老年期）、高密度阶段（临终期）四个时期。三、地球的演化地球的圈层结构： 外部圈层：大气层（对流层，平流层，电离层） 生物圈 水圈（地表水，地下水）

13、内部圈层：地壳 地幔 地核四、生命的进化生命化学起源：无机分子有机小分子生物大分子多分子体系原始生命五、宇宙演化图景宇观-宏观演化：混沌态-星系团-星系-恒星-行星-生物圈-人微观-宏观演化：夸克-基本粒子-原子核-原子-分子-生物大分子-细胞-生物个体-人自然界演化的基本矛盾一、 可逆与不可逆可逆：系统的状态和环境同时回复到原状，即过程的时间反演对称。不可逆则是时间反演的对称性破缺。可逆佯谬：奥地利物理学家洛喜密脱1876年提出，物质分子的个体运动具有可逆性，而整体却是不可逆的，即具有熵的自发增加趋势。其实质是可逆的相对性和不可逆的绝对性。不可逆即为时间箭头，如：热力学箭头熵增；生物学箭头低

14、级到高级；电磁学箭头点源到无穷远；量子力学箭头高能到低能；宇宙学箭头大爆炸到今天；等。箭头反方向运动，需要外界做功，环境留下痕迹。影响：宇宙学箭头电磁学箭头热力学箭头生物学箭头不可逆的意义：时间的方向性出自物质世界的随机性和非决定性。二、有序与无序序的概念：空间（状态）结构和时间（过程）结构的规则性。自然系统的序：系统内的某种组织性、确定性。序的相对状态由有序度描述：熵值描述：S=KlnW信息量描述：I=log1/P=log-P序参量描述：可以是物理量，也可以是抽象量。三、对称与破缺对称：一定变换下的不变性。没有任何次序和结构的、没有特殊方向和特殊点的世界是最对称的，此即平衡态。破缺：一定变换

15、下的可变性。复杂性、有序性就起源于对称的破缺，大爆炸、生命演化就是对称性下降、有序性上升的过程。所以说；非对称创造世界。四、进化与退化演化由进化和退化共同组成。热力学第二定律与进化论的矛盾引发的大争论。比利时的普里高津提出耗散结构理论揭示了自然界进化与退化的机制：ds=dis+des自然界演化的自组织机制一、自组织的概念自组织（self-organization）：自然自主自发的组织化、有序化、系统化运动过程。与他组织对应。二、充分开放：自组织演化的外部条件开放：与环境有全面的交换。封闭导致落后与死亡：中世纪的欧洲，中国的晚清开放带来进步与发展：中国的改革，中国与WTO充分开放不是完全开放，开

16、放度=0，是封闭系统；开放度=1，系统与环境无边界，无系统可言。开放与独立需要适度统一和均衡。二、远离平衡态：自组织演化的必要前提平衡态是封闭的无序热混沌，是与环境没有各种交换的封闭系统。近平衡态系统与环境的交换处于线性状态，比较简单，开放程度低。而充分开放的系统由于与环境有种种交换能够远离平衡态，就为自组织演化提供了各种可能性。三、非线性相干：自组织演化的内在动力非线性相互作用即系统的非加和性，强调系统的整体性行为。非线性导致复杂性，但不一定是无规律性。科研中的竞争与协同、经济中的竞争与垄断，都是非线性相干，从而促进了科技和经济的的进步。四、随机涨落：自组织演化的诱因涨落：对系统稳定的平均值

17、的偏离。特性：无时无处不在；是一种无法遇见的内在随机性。（如星星之火，可以熄灭也可以燎原）涨落的双重作用：降低系统的稳定性，诱发系统的破坏（局部的骚乱）；创建新系统的建设性，使系统进入新的有序状态的诱因，即“通过涨落达到有序”（基因的随机漂移，科研中的意外发现，小岗村的改革）。五、循环、相变、分叉：自组织演化的重要形式六、自组织理论与社会现象运用耗散结构理论有助于对社会现象的分析，如对大到选举总统小到购买商品事件的评价，每个人的态度取决于个人偏爱和相互影响。没有个人偏爱和相互影响时，社会评价总是反对和赞成各占一半；当相互影响超过某一临界值时，社会评价会趋于一致；当个人偏爱存在时，即使相互影响很

18、大，也总存在持否定评价的少数人。人化的自然界人与自然关系的历史发展一、人类从动物界的分化生命单体细胞动物类人猿早期猿人（能人） 280万年前 脑容量700毫升晚期猿人（直立人） 150-30万年前 脑容量1000毫升 用火早期智人（古人） 30-5万年前 脑容量1200毫升 取火晚期智人（新人） 5万年前 脑容量1500毫升 复合工具使用人类从动物界的分化决定性因素是劳动，劳动具有社会性，把人与其他动物根本区别开来。这种区别的结果是明确的，但时间界限却是模糊的，漫长的。二、 人与自然关系历史的四个阶段采集狩猎阶段指原始人与自然的关系，200-300万年以前的旧石器时代。人是自然的奴隶，是自然的

19、存在物，原始人在自然面前是完全受动的，物质和能量的获得来自自然的采集和狩猎，被动利用自然。原始农业阶段1万年以前的新石器时代 特征：人从动物界的彻底分化和独立，能动性提高，可以通过生产（种植、养殖）主动索取，人与自然的和谐以低消费、低质量的生存为代价。传统农业阶段数千年以前的铁器时代使用金属工具，动力由单纯人力发展到畜力、自然力，主要在大河流域的三角洲地区；人与自然基本和谐，局部发生冲突。近现代工业阶段近代工业革命以来关系日益深化即须臾不可分离，矛盾全面激化即平衡受到破坏，特别是矿物开采、石油农业的影响。人与自然关系的新变化一、人类的新进化进化：包括生物属性和社会属性两方面的改变。新进化：以社

20、会属性改变为主的进化，包括体外进化和体内进化。体外进化：感官和思维器官因使用工具得以延伸，克服人体生理局限以至突破人体生理的极限阈值。体内进化：指人的精神世界发展，包括知识水平的提高和思维方式的嬗变，以全社会知识积累和教育水平提高为背景，取决于人的后天实践，不取决于人的大脑结构、机能水平等生物属性的变化。二、新进化与传统生物学进化的区别以人类知识全面进步（主要是科学技术知识）为依据，通过后天学习和实践获得，不依靠基因改变实现，无法遗传；与生物学以渐变为主的进化比较，具有明显的加速趋势，科学技术担当了人类文明加速器的重任；具有强烈的社会化特征，个人的知识与全社会的知识构成了能够广泛、充分、全面的

21、网络；受到日益发展的人工自然影响，人的实践活动从原来的“生态力量”发展为“地质力量”，能满足人类越来越高的物质和精神需要，新进化有充分的基础保障。三、人与自然关系出现恶化全球问题全球问题的概念事关全人类利益，影响全世界范围，需全球协作才能解决的社会问题。五大问题的提法：人口，粮食，能源，生态，工业化。三大基本问题的提法：人口，资源，环境。核心思想：不是单个问题，问题之间有极强的时空关联性和复杂性，不可能以线性思维、局部行动来解决。全球问题的现状人口与粮食问题人口粮食资源与能源问题自然资源：耕地，淡水，森林，非燃料矿物能源：矿物性燃料环境与污染问题全球十大污染问题：臭氧层消耗、温室效应、酸沉降危

22、害、生态系统简化，森林锐减、土壤退化、淡水危机、海洋污染、固体物污染、有毒化学品人与自然关系的本质一、两类不同的自然天然自然（未知自然，人化自然）人工自然二、 人与自然的对象性关系对象性关系：人以自然界作为活动的对象，人所活动的自然界因人的活动而改变面貌，即以人为对象进行演化。因而是人与自然界的相互依存和制约，人离不开自然界，自然界的演化在一定意义也离不开人。自然界离不开人指：自然界已经深深烙上人类能动性活动的痕迹；人类活动改变了地球物质组分和自然界物流方向；人类活动改变了自然界演化的某些进程和方向。是人的能动性和受动性关系。人的受动性：人是自然的存在物，生命、意识、意志都源于自然界，由自然界

23、赋予，因而人必须依赖于自然界，服从于自然界，受自然规律约束。人的能动性：人不是消极的自然界存在物，而是有意识、有意志、有实践能力的自然存在物，能按主观意愿有目的地利用和改造自然界。能动性与受动性的关系：能动性以受动性为基础，受动性制约能动性，受动性的状态决定能动性发挥的可能和程度；受动性以能动性为主导，人通过自觉、自由的活动提高对受动性的认识和控制能力，以取得更大的意志自由。人与自然的对象性关系通过实践的纽带来连接，实践一方面是认识和改造自然的行为，表现人的能动性；另一方面又必然受到各种客观因素的制约，表现出人的受动性。人与自然关系的走向一、 悲观主义的观点意大利经济学家佩切伊为代表，认为人类

24、生存必然破坏自然界平衡，科学已经发展到极限人与自然关系的恶化无法协调，人类前途渺茫。早期的代表作增长的极限是1972年罗马俱乐部提出的第一份报告，提出五大全球性问题。1973年发生全球石油危机，报告受到全球关注增长的极限主要观点：人类前景的空间-时间表 指数增长的本质 世界的人口增长 世界的粮食生产 不可再生资源的储量极限 技术对指数增长的作用 结论：限制人口和工业的增长，以“零增长”来延缓资源的耗竭和工业生产力的衰退。二、乐观主义的观点美国未来学家西蒙是一个重要代表人物，最后的资源（1981）是一本重要代表作，该书批评罗马俱乐部的研究方法，主张以历史外推法研究全球问题，国内1984年四川人民

25、出版社以没有极限的增长为名出版。主要观点： 资源枯竭的技术预测不正确 自然资源的成本呈下降趋势 能源不会枯竭 取之不尽的核能人类的资源没有尽头，环境恶化仅仅是工业化过程中的暂时现象，人口、粮食等问题都是可以解决的。三、可持续发展的战略观可持续发展思想的演变1962年美国海洋生物学家Carson的Silent Spring出版，标志人类关心生态环境开始。1972年6月114个国家参加在斯德哥尔摩举行的“人类环境会议”，提出Only One Earth-The care and maintenance of a small planet报告，标志“环境时代”起始。1981年美国农业科学家布朗出版B

26、uilding A Sustainable Society一书，强调“我们不是继承父辈的地球，而是借用了儿孙的地球”，首次提出建设可持续社会的观点。1987年，在世界环境与发展委员会Our Common Future长篇报告中对可持续发展作了明确定义，并在1993年被进一步补充：“可持续发展不仅要追求代际公正，即不应损害下一代人的利益，也要追求代内公正，即一部分人的发展不应损害另一部分人的利益。”1992年6月巴西的里约热内卢举行“联合国环境与发展大会”，183个国家、70个国际组织的代表与会，102个国家元首或政府总理出席，制定了世界，核心问题是讨论使人类的生产和消费方式通过改革与地球的有限

27、承受力相适应。可持续发展的概念从自然属性出发的定义从社会属性出发的定义从经济属性出发的定义从科技属性出发的定义目前国际社会普遍接受的定义（1987年挪威首相布伦特兰主持的世界环境与发展委员会在我们共同的未来长篇报告中提出）：可持续发展是指既满足当代人的需要，又不损害后代人满足需要的能力的发展。健康的经济发展基础是生态可持续能力；社会公正；人民参与发展决策。追求目标：人类各种需要得到满足；每个个人得到充分发展；资源、生态得到保护；不对后代生存发展构成威胁。强调经济发展活动的生态合理性。基本原则：公平性原则，包括代内公平，代际公平，资源分配与利用公平；持续性原则，即发展与需求以生物圈承受能力为极限

28、；共同性原则，要求全世界各国共同遵循。四、世界21世纪议程世界21世纪议程共有40章20万字，包括经济与社会可持续发展、资源保护与管理、加强主要群体的作用、实施手段等四个部分。可持续发展的力量主要有三个方面：政府决策，科技力量，公众参与。五、中国的可持续发展问题五大瓶颈：人口再生产与物质再生产背离；自然资源的生产价值与生态价值背离；对环境容量的无偿占有与对环境自觉维护的失衡；经济增长效率与社会发展公平失调；成本外部性导致的制度失灵。必须跨跃的三个台阶（三个零增长）：2030年人口自然增长率为零增长2040年能源与资源消耗速率零增长2050年生态环境退化速率零增长六、问题讨论 可持续发展的四个难题技术难题：在环境领域中明晰产权、将环境