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系统自然观

相干关系是一种耦合关系,是指叠加失效从而
有非守恒量出现的关系。

四、系统自然观的观点和特征
(一)系统自然观的主要观点是:
1.自然界是简单性和复杂性、构成性和生 成性、确定性和随机性辩证统一的物质系统, 它以进化和退化相互交替的形式演化着; 2.系统是由若干要素通过非线性相互作用 构成的整体,它既与其所在的环境发生联系, 又与其他系统发生关联,系统具有开放性、动 态性、整体性和层次性等特点;
三、系统论的基本观点
(一)系统是什么? “系统”一词,来源于古希腊语,是由部分构 成整体的意思。 “系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部 分结合而成的具有特定功能的有机整体。” (钱学森的“系统”定义)系统在自然界普遍 存在。

1.系统是由若干要素组成的
( 1)
不同数量和不同性质的要素可构成不同 的系统; 相同数量和相同性质的要素,仅由于结 构方式不同,也可构成不同系统; 相同性质的仅由于数量的不同也可构成 不同系统。
分为: (1)天然系统,即自然生成的系统,是人类尚 未改变其进程的系统; (2)人工系统,由人工制造的各种要素构成的 系统;
(3)复合系统,是天然系统和人工系统结合而
成的系统。 2.根据系统内实际发生的过程可将物质系统划 分为物理系统、化学系统、生物系统。
3.根据
系统与环境的关系,可将物质系统分为: (1)孤立系统,它与环境既无物质交换也无能 量和信息交换(只是一种理想和近似的状态); (2)封闭系统,它与环境仅有能量和信息交换 而无物质交换; (3)开放系统,与环境有物质、能量、信息交 换的系统。

二、系统自然观的科学基础

系统自然观的科学基础是系统科学理论。它 超越了还原论思想,注重研究自然界的复杂性 和非线性特点及其演化机制,提出了系统和要 素、结构与功能等范畴,揭示了系统与环境、 系统内部诸要素之间的作用机制和生命起源的 自组织机制及演化机制,阐明了时间、空间和 物质的相互联系,论述了自然界的演化和发展 的机制与规律。
马克思和恩格斯主张系统是自然物质的存在 方式,自然界是永恒循环和发展的。 古代中国自然哲学家认为,世界是由阴阳 和五种元素(金木水火土)构成的一个统一的、 运动着的整体。 这种注重研究整体、协调与协同的思想受 到西方著名科学家普里高津( 1917-2003,是 比利时物理化学家 )的高度评价 。
三个相关人物

贝塔朗菲(L.v.Bertalanffy 1901-1972),奥 地利理论生物学家,一般系统论创始人。 罗伯特· 奥本海默(J. Robert Oppenheimer) (1904-1967)美国犹太人物理学家,曼哈顿计划 的主要领导者之一,被称为美国“原子弹之父”。 钱学森(1911-2009)中国航天之父、中国导弹 之父、中国自动化控制之父。
interaction:系统 产生耗散结构的内部动力学机制,正是子系统 间的非线性相互作用。在临界点处,非线性机 制放大微涨落为巨涨落,使热力学分支失稳, 在控制参数越过临界点时,非线性机制对涨落 产生抑制作用,使系统稳定到新的耗散结构分 支上。
开放系统
(open system):对于开放系统来说, 系统可以通过自发的对称破缺从无序进入有序 的耗散结构状态。 涨落 (fluctuation):一个由大量子系统组成的 系统,其可测的宏观量是众多子系统的统计平 均效应的反映。但系统在每一时刻的实际测度 并不都精确地处于这些平均值上,而是或多或 少有些偏差,这些偏差就叫涨落,涨落是偶然 的、杂乱无章的、随机的。

3.系统的演化是不可逆的,分叉是其演化的 基本方式,开放、远离平衡态、非线性(non linear)作用和涨落等构成其演化的自组织机制, 进化是系统以对称性破缺(symmetry breaking) 为路径和基础的有序化过程; 4.时间具有不可逆性,时间和物质系统相 互关联;自然界经历着“混沌-有序”不断交 替的过程,是无限循环和发展的。
思考题: 1.系统论的基本观点是什么? 2.如何理解系统自然观的意义?




平衡态(equilibrium state):系统各处可测的宏 观物理性质均匀(从而系统内部没有宏观不可逆 过程)的状态,它遵守热力学第一定律 。 近平衡态(quasi- equilibrium state):系统处 于离平衡态不远的线性区,它遵守昂萨格 (Onsager)倒易关系和最小熵产生原理。
( 2)
( 3)
2.系统都有一定的结构
结构是系统中各种联系和关系的总和。 空间结构是要素相互作用后在空间上形成的 同时态的稳定结构。 时间结构是一种历时态的变动结构。 任何物质系统的结构都是空间结构与时间结 构的统一。

3. 系统都有一定的功能
功能是系统在内部关系和外部关系中所表


它注重研究自然界系统的非稳定性、无序性、 多样性、非平衡性和非线性作用等问题,提 供了研究自然界系统的性质、结构和功能及 其演化方式和机制的一种新的系统思维方式, 推动了马克思主义自然观在方法论方面的发 展。

它重视系统演化中实践的作用,从而建立起 马克思主义自然观、认识论和方法论与历史 观、价值观的联系。
强调了自然界的复杂性和简单性、生存性
与构成性、线性和非线性的辩证统一。
五、系统自然观的意义

它丰富和发展了马克思主义自然观中的物质 观、运动观和时空观。
它实现了从认识存在到认识演化、从认识确 定性到认识随机性、从认识简单性到认识复 杂性、从认识线性到认识非线性的转变,促 进了马克思主义自然观在认识论方面的发展。

几个概念:
自组织现象(self-organization):自然界中自 发形成的宏观有序现象。 耗散结构(dissipative structure):自组织现象 中的重要部分,它是在开放的远离平衡条件下, 在与外界交换物质和能量的过程中,通过能量 耗散和内部非线性动力学机制的作用,经过突 变而形成并持久稳定的宏观有序结构。
现出来的特性和能力。系统整体的功能主 要由系统的结构决定。
4.系统都离不开环境
环境指存在于系统之外的条件,是对该 系统有影响或作用的诸因素的集合。 系统与环境的划分具有相对性。 不仅自然界的物质系统而且社会系统、 思维系统都有上述四个特征。

(二)物质系统的类型
1.根据人对自然物的参与程度,可将物质系统
一、系统自然观的思想渊源




古希腊的赫拉克利特(公元前500年前后) 德谟克里特(大约公元前460-370年) 近代的莱布尼兹(1646-1716,德国哲学家) 狄德罗(1713-1784,法国哲学家) 康德(1724-1804,德国哲学家) 黑格尔(1760-1831,德国哲学家) 他们都主张自然界是一个系统。
硕士研究生思想政治理论课
《自然辩证法概论》之 系 统 自 然 观

四川师塔朗菲:《一般系统论:基础、发展和应用》,
秋同、袁嘉新译,王宏昌校,社会科学文献出版 社1987年版。 贝塔朗菲:“普通系统论的历史和现状”,《科 学学译文集》,科学出版社1981年版。 钱学森:《论系统工程》,湖南科学技术出版社 1988年版。 普里高津:《从混沌到有序——人与自然的新对 话》,曾庆宏等译,上海译文出版社1987年版 。
加和性:“一个复 合体能够通过把原来分离的要素集合拢来的办 法一步一步建立起来;反之,复合体的特征能 够完全分解为各个分离要素的特征。”(贝塔 朗菲)
3.整体与部分的非加和关系
系统之所以成为系统在于其中存在着非加和关
系。非加和关系使得整体的功能不等于(大于 或小于)部分的功能之和,反映了整体与部分 之间的质的差异性和量的不守恒性。
4.根据系统所处状态,可划分为平衡态系统、
近平衡态系统和远离平衡态系统。 5.根据系统内各要素相互作用的特点,可划分 为线性系统和非线性系统。 6.根据人们对系统的认识程度,可将系统划分 为黑系统、白系统和灰系统。
(三)系统整体与部分的关系
1.整体与部分的相互制约关系 2.整体与部分的加和关系。



远离平衡态(far from equilibrium state): 系统内可测的物理性质极不均匀的状态,这时 其热力学行为与用最小熵产生原理所预言的行 为相比,可能颇为不同,甚至实际上完全相反, 正如耗散结构理论所指出的,系统走向一个高 熵产生的、宏观上有序的状态。
非线性相互作用non-linear
突变(mutation):在临界点附近控制参数 的微小改变导致系统状态明显的大幅度变化的 现象,叫做突变。 对称性自发破缺(The spontaneous symmetry breaking) :原来具有较高对称性的系统出现不 对称因素,其对称程度自发降低, 这种现象叫做 对称性自发破缺。

(二)系统自然观的特征主要体现在: 提出了系统的存在和演化的思想;
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