第二章 现代科学技术与自然观的发 展
19世纪末20世纪初，物理学出现三大新发 现和两个问题，彻底地变革了科学的自然 图景，推动自然科学进入现代自然科学发 展的新阶段。
第一节 、19—20世纪之交的物理学 革命与系统自然观的产生
一、世纪之交的物理学发现、危机
这些新发现动摇了原子和元素不可分、不 变、是物质组成最小单位的形而上学的观 念。同时，正当人们陶醉在物理学经典体 系“尽善尽美”的境界时，物理学的晴朗 天空中却出现了“两朵乌云”，这就是当 时经典物理学理论无法解释的麦克尔逊— 莫雷实验和黑体辐射实验。物理学陷入空 前的危机。
• 在生命观上突出“自组织”的观点（事物自发自 主地从非生命演化出生命）；
• 在发展观上强调环境和条件（外因）的作用；最 大的变革在于它提出了自然界是一个系统的观点。
四、系统自然观的基本内涵和思想
• 系统自然观建立在新物理学革命和系统科学基础之上，为 人们描绘出一幅从基本粒子、原子、分子化合物直到人类， 从微观领域到宇观天体系统演化的自组织、自我运动、自 我创造的辩证的演化发展的自然图景。
3、分子生物学
• 1953年美国生物学家 沃森、英国生物学家 克里克和维尔金斯关 于DNA双螺旋结构的发 现，标志着分子生物 学的诞生，它阐明了 生物界结构和生命活 动的高度一致性。
分子双螺旋结构
• 这些革命性成就的取得，一方面产生了两个全新 的自然科学基础理论：相对论和量子力学，另一 方面还对自然观产生了深远影响，展现出一幅全 新的自然景观：
• 自然的演化过程具有不可逆性；
• 自然的进化是一个不断有序化和发生对称 性破缺的过程，具有开放性、远离平衡态、 非线性相互作用和涨落的自组织机制；
• 自然界的循环发展具有无限性。
第三节、天人和谐的生态自然观
• 20世纪自然观新进展不仅体现了关于自然 界系统联系和演化发展的特征，而且还体 现了人与自然关系的新认识特性。
• 20世纪70年代前后相继出现的耗散结构理 论、协同学、突变论、超循环论等自组织 理论及分形理论、孤粒子理论和混沌理论， 是系统科学的最新发展。
• 系统科学的诞生给辩证自然观的发展增添了新的 思想和内容：
• 在物质观上开始把具有复杂性特征的事物作为研 究对象；
• 在时空观上深入研究时空与物质关联的复杂性； 在演化观上强调事物的生成与演化及其方向和趋 势；
• 它最深层次、最基本的内涵，在于它揭示了自然系统不仅 存在着，而且演化着；自然系统不仅是确定的，而且会自 发地产生不可预测的随机性；自然系统不仅是简单的、线 性的，而且是复杂的、非线性的，阐发了自然界是确定性 与随机性、简单性与复杂性、线性与非线性的辩证统一的 思想。这不仅丰富和发展了辩证唯物主义自然观，更为重 要的是，它突破了传统的思维方式，提供了一种探索组织 性、复杂性问题的全新的思维方式——系统思维方式。
第二节 、自然界的系统存在方式及 其演化
一、何谓“系统”？
• 所谓“系统”，是由若干相互联系、相互 作用的要素组成的具有特定结构与功能的 有机整体。
• 系统的四层含义：
•
二、系统是自然界物质存在的普遍 形式
• 19世纪，恩格斯明确指出系统是自然界物 质的存在方式。
三、自然界的演化
• 20世纪的新物理学革命革新了机械自然观 的物质观和时空观。随后出现的系统科学 和非平衡态热力学则带来了从静止到演化 的自然观——演化发展的自组织自然观。 其基本观点是：
• 其一，彻底推翻了物质与运动无关的形而上学观 点，深刻地揭示了物体质量与运动速度、物质质 量与时空之间的深刻关联；
• 其二，绝对时空并不存在，时空不仅与物质关联， 而且本身就是物质、运动的存在属性和方式。同 时，它还触发了一系列深刻的哲学和科学争论。
三、系统科学的出现和系统自然观 的诞生
• 20世纪40年代末兴起的控制论、信息论、 系统论，是家爱因斯坦创建狭义相对论，科 学地揭示了时间与空间、时间和空间与物质运动 之间、质量和能量之间的统一性。
• 1916年他又创立了广义相对论，揭示了空间、时 间与物质之间存在的辩证关系。
爱因斯坦相对论的生动体现
2、量子力学
1927年矩阵力学和波动力学被证实二者是等价的，后称“量子力学”。
• 20世纪科学技术的蓬勃发展为人类带来了 巨大福祉，也大大加快了人对自然生态破 坏的步伐，带来了全球性的“生态危机”， 严重威胁着人类的生存和发展。
“生态危机”的实质，是人与自然关系 的危机，是社会异化的产物，也是传统发 展观的必然结果。
三、生态自然观确立的科学基础
• 20世纪中叶以来，由于全世界范围内的人 口、资源和环境问题日益尖锐，以及系统 科学的发展，生态学的研究视野拓展到人 类生活和社会生活的方方面面，出现了一 门关于人类“生存之科学”的人类生态学， 具体而生动地彰显了人在生态系统中的位 置。人类生态学中的“整体的观念”、 “循环的观念”、“平衡的观念”和“多 样的观念”，以及它所揭示的生态规律， 构成了生态自然观的重要理念和科学依据。
• 以往的自然观主要是关于自然的观点，而 20世纪的辩证自然观则是包含人和社会因 素在内的自然观，是人如何对待自然的认 知、态度和伦理价值的自然观。
一、生态自然观的理论来源
• 马克思、恩格斯的生态思想是这种自然观 的直接的理论来源。马克思恩格斯生态思 想的基本观点：
二、生态自然观确立的现实根源
经典物理学的危机实质是形而上学思维方 式和机械论自然观的危机，表明旧理论在 新发现面前的无能为力。
二、20世纪上半叶的物理学革命及 其辩证自然观思想
• 20世纪初，正是在解决新实验事实同旧理论之间 的矛盾的过程中，爱因斯坦和普朗克等科学家创 立了以相对论和量子力学为支柱的现代物理学理 论体系。
• 1、相对论
• 与此同时，还出现了两部有影响的环境科 学著作：
• 一部是美国女生物学家卡逊（Rachel Louise Carson）的《寂静的春天》（1962 年），开启了人类环保时代的大门;
另一部是美国科学家芭芭拉·沃特、勒 内·杜博斯合著的《只有一个地球》，并 由此催生了环境管理学、环境经济学的一 系列环境科学分支科学。