科学发展与自然观的变革.ppt

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1、自然辩证法概论（第2版）,刘大椿 主编,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,第二篇 自然观及其变革,古代自然观与中世纪自然观近代科学的兴起与机械论自然图景当代科学突破与自然观的新探索,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,第三章 科学发展与自然观的变革,重点问题,一、古代自然观与中世纪自然观,史前神话自然观与古希腊自然观,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,史前神话自然观和古希腊自然观史前人类已经能制造工具，进行狩猎等活动，但那时没有任何具有严格确定性特征的理论知识，没有文字，只有口头文化。这种状况使得他们只有通过想象来认识事物，把宇宙万物看成是自

2、己生命生活的一部分。他们往往把人和生物的特性投射到那些在我们看来不但与人性无关而且与生命无关的物体或世界上去，认为自然是一个茫茫有生命的、自我运动的、有感觉和有意识的有机体，其中人类和其他生物被置于渗透一切的灵魂实体的中心。这个灵魂最终与构成万物的、不能再分解的材料（或本质）同一，也是它的纯粹形态。,一、古代自然观与中世纪自然观,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,到了公元前6世纪，在神话宗教自然观盛行的同时，一种新的哲学思维模式古希腊哲学诞生了。当时，科学还处于萌芽状态，人们对自然的认识是以思辨和直观的方式进行的，自然哲学和自然科学没有区分开来，最古老的希腊哲学家同时也是自然

3、科学家。他们探寻世界的成分、组成和它的运行等，开始仔细思考、推论和证明自然的法则，形成了对自然的独特的看法。古希腊哲学对后世自然观影响最大的要推柏拉图及其“理念论”和亚里士多德及其“目的论”。,一、古代自然观与中世纪自然观,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,柏拉图认为，存在着两个世界：一个是理念或相的世界，它包含着任何个别事物的完美的理念；另一个是经验的或物质的世界，这是理念或相的不完美的复制。现实中的经验世界完全是虚假的，充满着似是而非的假象，只有理念世界是真实的，是真正的世界，是通过运用概念思维所独立建构起来的一个理论世界。现实世界只是理念世界的具体体现，现实事物是因为“

4、分有”了理念才存在的。柏拉图认为，自然界运动变化的原因寓于造物主模仿理念创造自然界的过程之中。,一、古代自然观与中世纪自然观,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,亚里士多德对“存在”有深入的研究，认为存在的意义是多重的，应当对它加以区分。他认为，像“白”、“大”、“小”这样一些概念反映的是事物偶性的方面，而像“苏格拉底”、“人”、“动物”等这样一些概念反映的是事物实体方面的存在。偶性存在不能独立存在而必须依赖于实体存在。所以，实体是“作为存在的存在”。相对于一般性的实体如“人”，个别性的实体如“苏格拉底”则更真实，应该是第一实体。对于这第一实体，他用“四因说”来说明它存在的原因

5、，四因即质料因、动力因、目的因和形式因。,一、古代自然观与中世纪自然观,中世纪神学自然观,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,事物运动的原因，宗教神学继承了亚里士多德的目的论。认为事物的本性是该事物具备它自身特征和行为方式的内在原因，正是本性引起了事物所有的、自然的变化。自然作为一个集合概念，包括了拥有这一本性的所有事物。物理学家就是考察这些事物及其自然变化的人。这是中世纪物理学与近代物理学共用“物理学”这一名称的原因，也是中世纪物理学家不能取得成功的一个重要原因。,一、古代自然观与中世纪自然观,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,希腊时代以后，先是关注彼岸世界

6、理念世界的柏拉图主义在基督教世界中占据统治地位，后来亚里士多德主义逐渐代替了柏拉图主义。接受亚里士多德的思想本身没有过错，错的是将他的思想教条化、绝对化。可以说，亚里士多德哲学更注重研究实际的事物，鼓励了经验的研究。而且，不断增加的经验知识又越来越与依附于基督教的亚里士多德主义发生冲突，促使人们努力去摆脱它。,一、古代自然观与中世纪自然观,文艺复兴运动时期的自然观,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,文艺复兴时期在佛罗伦萨重新发现柏拉图是一个重要事件。柏拉图认为，学习数学能迫使灵魂达到抽象的数的理性，排斥可感知的对象。数学是进入哲学的阶梯，是认识理念世界的工具。数是理念，甚至是

7、最基本的理念。它是一切事物的实在的原因，并离开可感觉的事物而独立存在，数学思维就变成了纯粹的理性思维过程。柏拉图学派发展了对自然界进行定量研究的自然哲学传统，主张神在创造世界时已将数学规律放入其中，通过心智活动所认识到的数学规律能够成功地说明自然现象。到了文艺复兴时期，柏拉图主义再次流行起来。,一、古代自然观与中世纪自然观,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,总之，从史前人类神话自然观，到古希腊人格化自然观，再到中世纪宗教神学自然观和文艺复兴时期的泛灵论自然观，大都主张自然是有魔力的、神性的或者是有生命的，是充满了精神和智慧的。这是自然的附魅的观点，由此形成了心灵与世界交织在一

8、起的观点、泛灵论的以及宗教的思想。但是，这种赋予自然以人格化特征并以此解释它的运动变化的思想，不免带有神秘论色彩，不能真正揭示自然的奥秘，不利于人类对自然进行正确的认识。,二、近代科学的兴起与机械论自然图景,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,开普勒、伽利略和笛卡尔,开普勒、伽利略对世界的看法已经涉及了机械论哲学的最深层次的内涵。实际上，不是某一个人创造了机械论哲学。纵观17世纪前半叶的西欧科学界，我们能观察到的是一场指向机械论的自然概念、反对文艺复兴时期自然主义的自发运动。在这场运动中，笛卡儿对机械论哲学产生了比任何其他人都大的影响，他赋予了机械论哲学论述以一定程度的哲学严密

9、性。,二、近代科学的兴起与机械论自然图景,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,在著名的笛卡儿的二元论哲学中，他用形而上学的理由反对文艺复兴时期的自然主义。他认为，人是由精神和肉体组成的，精神是不朽的和永存的，肉体是短暂的和易逝的。人类的精神自由意识和自由意志可以摆脱自然的束缚，认识把握自然的奥秘。而自然不具有精神，是一部机器，自然中的具体事物仅由惰性的物质微粒构成，这些微粒的运动引起了所有的自然现象，这种现象均可由因果性的机制来解释；自然界中的事物按物理必然性运动变化；一切运动变化都可归结为物质的机械运动，与各种思维存在物无关。他宣称：“给我物质和运动，我就能造出整个世界。”,

10、二、近代科学的兴起与机械论自然图景,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,牛顿机械论纲领的确立,牛顿他在其经典名著自然哲学的数学原理中清楚地定义了涉及物质运动的“质量”、“动量”、“惯性”、“时空”等基本概念，提出了运动三定律和万有引力定律，从而将天上的运动和地上的运动统一了起来，构建起严谨的经典力学体系。且他把表面看来并非力学现象的“自然界的其余现象”也与力学原理联系起来，要从力学原理中导出它们。他明确地把热看做是物体微粒的振动，并且以此为基础，假定物体微粒间的斥力与距离成反比，竟从力学原理中推导出了波义耳定律。,二、近代科学的兴起与机械论自然图景,自然辩证法概论 普通高校硕士

11、生马克思主义理论课教材,机械论纲领的成长和影响,为了进一步“合理地”贯彻牛顿的机械论纲领，18、19世纪的许多杰出的科学家们力图构建隐藏在现象背后的某种假想实体，并赋予这种实体以纯机械的（力学的）性质，以便对复杂的自然现象作出统一的机械论解释。这使得牛顿以后的200年中，机械论的自然观为科学研究提供了总体框架，可以说，经典自然科学获得了迅猛的发展，各门自然科学，特别是经典物理学的各个分支，日益趋向成熟，它们的理论形态日趋完善。,二、近代科学的兴起与机械论自然图景,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,牛顿的自然哲学机械论的自然观并非是无懈可击的。正当机械论在19世纪的科学中取得节

12、节胜利的时候，它却同时开始走向了衰落。可以说，机械论正是在它胜利的同时在为自己挖掘坟墓，并且正是在它取得了辉煌胜利的地方为自己挖掘了坟墓。由此导致了机械自然观的衰落和辩证唯物主义自然观的产生。,二、近代科学的兴起与机械论自然图景,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,19世纪科学的发展对机械论自然观的挑战,这种挑战首先来自于光学。偏振现象的发现曾迫使托马斯杨和菲涅耳作出了光是横波的假定，横波假说仍然是从机械论框架中提出来的，然而一旦引入这一假定，机械论框架就失去了内部的和谐，由此产生了它无法摆脱的“以太悖论”困境。这个“以太悖论”终于在这个僵硬的机械论框架（机械论自然观）内部爆发

13、出来，并打开了它的第一个巨大的缺口。,二、近代科学的兴起与机械论自然图景,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,机械论自然观面临危机的真正标志是出现了一种新的自然图景与之相对抗，这就是以法拉第和麦克斯韦为代表的科学家所提出的“场”的观念。虽然在这个“场”的观念的形成和发展过程中，机械论自然观曾经起过重大的，甚至是非常杰出的作用，但“场”的观念的形成和发展，最终却导致了机械论自身的衰落。,二、近代科学的兴起与机械论自然图景,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,辩证自然观的提出具有重要意义，是对古希腊有机论自然观和机械论自然观的扬弃。它消除了神秘主义、神创论、目的论、

14、物种不变论的自然观，批判了自然（对人类这个唯一的主体而言）依赖于外部作用而运动的观点，指出了机械唯物论的某些不足之处。辩证自然观虽然在当时并没有受到科学家的普遍注意，但是，后来却被一些科学家所接受，并用于指导科学研究。,二、近代科学的兴起与机械论自然图景,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,机械论自然观存在着许多不足之处，但是，对它的反驳和扬弃应该是一个过程。在科学领域中，19世纪末20世纪初出现了以相对论和量子力学的创立为标志的科学革命，它们以比“电子论”更优的方式勾画了一幅新的世界图景，之后，复杂性科学的兴起更是对机械论世界图景的一个冲击，机械论在科学中的统治地位呈现衰落状

15、态，新的自然观正在形成。,三、当代科学突破与自然观的新探索,自然的简单性与复杂性,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,近现代科学的诞生和发展以及机械自然观的形成表明，自然的简单性主要表现在以下几方面：1.自然的规律性。它表明自然具有机械性确定性、固有的秩序、决定性、必然性和单一因果关联等。2.自然的外在分离性。它包括两个方面：一是自然与人是完全分离和独立的，二者之间只存在外在关系，而没有内在关联；二是自然可以尽可能地还原成一组基本要素，其中一要素与另一要素之间仅有外在关系而无内在关联，它们不受周围环境中事物的内在影响。系统的性质等于各要素之和。,三、当代科学突破与自然观的新探索

16、,3.自然的还原性。它包含两个方面：一是以无限可分的思想探求物质的基本构成。如分子可以分成原子，原子可以分成原子核和核外电子，原子核又可分为质子和中子由此走向无穷；二是认为整体或高层次的性质可以还原为部分的或低层次的性质，认识了部分的或低层次的性质，也就可以认识整体的或高层次的性质。4.自然的祛魅。一般而言，自然的经验性与复杂性是紧密相关的，也是人们难以认识的。近代科学正是在一定程度上消除了自然的经验性的基础上产生和发展起来的。,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,三、当代科学突破与自然观的新探索,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,自然界存在结构的复杂性、边界

17、的复杂性、运动的复杂性，具体体现在不稳定性、多连通性、非集中控制性、不可分解性、非加和性、涌现性、进化过程的多样性以及进化能力上。这是对“自然的本质是简单的”的反动。它比较充分地说明：由传统科学所得出的“自然是简单的”结论没有充分的证据，近现代科学所展现的自然的简单性特征并不能涵盖自然的全部，相反，自然具有一些不同于简单性特征的复杂性：不可分离性、不可还原性、不可完全祛魅等。,三、当代科学突破与自然观的新探索,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,时空的相对性和绝对性,在牛顿的绝对时空观中，时空是欧氏时空，符合伽利略变换下保持关系性质不变的条件。时间与空间无关，是独立的存在。时间

18、在宇宙中处处流逝着，是一条直线，具有同时性的绝对性。时间虽然以物质的运动来量度，但是，不依赖于任何外部事物，外部物质的存在不以时间的形式作为证明。空间是平坦的，是物质运动的场所，但是，它又不受物质及其运动的影响。,三、当代科学突破与自然观的新探索,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,爱因斯坦的相对论时空观和量子力学的建立为人们打破这种绝对的时空观创造了条件。1.同时性的相对性。爱因斯坦的相对论认为，时间并非处处相同，而是随运动情况的不同而不同。2.时间与空间不可分离。时间离不开空间，时间通过空间的变动来测量。3.时间、空间与物质不可分离。爱因斯坦的狭义相对论所揭示的尺缩钟慢效应

19、表明，时间、空间与物体的运动状态有关；而他的广义相对论所揭示的时空弯曲效应表明，时间、空间与物质有着内在的联系。,三、当代科学突破与自然观的新探索,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,自然的构成性与生成性,构成论的基本思想是：宇宙及其万物的运动、变化、发展都是宇宙中基本构成要素的分离和结合。可以说，古希腊自然观和机械论自然观都含有这种思想。它们否定宇宙万物真正意义上的“生成”思想，把宇宙看做是机械决定论的，否定了事物本身的随机性，否定了世界的历史性和创造性，由此在自然科学中表现为无时间性（无论是牛顿力学还是量子力学，方程两边的时间t都可消去）。,三、当代科学突破与自然观的新探索

20、,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,由自然的生成性自然而然地就可以得出自然具有有机整体性的特征。这可以概括为：世界是由关系网络组成的有机整体，整体先于关系物；部分之和不等于整体；世界的各组成部分之间存在着内在关系；世界是动态有序的整体：层创进化与自我超越；人类更大的意义与价值包含于自然整体的自组织进化过程中。这种整体论的观点有一定的道理。科学的最新发展表明了这一点。,三、当代科学突破与自然观的新探索,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,世界的决定性和非决定性,机械论自然观是决定论的自然观。法国数学家和天文学家拉普拉斯看到牛顿力学不仅把天上和地上的物体的运动统一

21、到力学原理之中，而且根据力学大量地数学地推导出其他自然现象，因此，他认为，可以“用相同的分析表达式去理解宇宙系统的过去状态和未来状态。把同一方法应用于某些其他的知识对象，它可能将观察到的现象归结为一般规律，并且预见到在给定的条件下应当产生的结果”。在他看来，一切事物的运动变化都存在着确定的、必然的联系，都服从某种规律。,三、当代科学突破与自然观的新探索,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,对机械决定论冲击最大的是混沌学。它表明，混沌运动具有内在随机性、对初值的敏感依赖性和奇异性。内在随机性是指混沌的产生既不是因为系统中存在的随机力或受环境外噪声源的影响，也不是由于无穷多自由度的

22、相互作用，更不是与量子力学不确定性有关，而是来自确定性系统内部的随机性。对初始值的敏感依赖性是指当初始值出现微小偏差时，便引起轨道按指数速度分离，“蝴蝶效应”就是其生动体现。奇异性是指从整体看，系统是稳定的，但从局部看，吸引子内部的运动又是不稳定的；混沌吸引子具有无穷层次的自相似结构；它的空间图形具有分形的几何结构，其综合利用数一般是非整数维。,三、当代科学突破与自然观的新探索,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,牛顿力学是确定性的，即只要知道构成系统的一些因素之间的相互关系和初始条件，就可以确定系统运动的状态。可是混沌学表明，非线性确定论方程存在着内在随机性，或者说必然性中潜

23、藏着偶然性；由于混沌运动具有对初始条件的敏感性，所以使得预测变得不可能。这就从根本上动摇了机械决定论的理论基础。它表明拉普拉斯机械决定论只能适用于日常生活和线性科学。,关键术语,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,史前神话自然观 古希腊自然观 神学自然观 机械论 构成论 自然的简单性 自然的复杂性,复习思考题,自然辩证法概论 普通高校硕士生马克思主义理论课教材,1.史前神话自然观的主要内涵是什么？2.古希腊自然观的主要内涵是什么？3.中世纪神学自然观的主要内容是什么？4.古希腊自然观与近代科学的兴起有什么关联？5.机械论自然观的主要内涵是什么？6.机械论自然观与近代科学革命的发生有何关联？7.牛顿自然哲学与18、19世纪科学发展有何关联？8.科学的进一步发展是如何冲击机械论自然观的？9.新自然观的主要内涵怎样？对此有何评价?,