第二章 现代科学技术与自然观的发展

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、1920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。,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 1905年德国科学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”。,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： 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，是系统科学研究的第一批成果。 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； 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。 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： 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。 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,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。,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。,这些都为生态自然观的确立奠定了坚实的理论基础。 1972年6月5日，第一次国际环保大会联合国人类环境会议在瑞典斯德哥尔摩举行，会议通过了联合国人类环境会议宣言(The Stockholm Declaration on Human Environment)，宣告了人类对环境的传统观念的终结，达成了“只有一个地球”的共识，是人类环境保护史上的第一座里程碑。,四、生态自然观的基本思想,生态自然观是对马克思、恩格斯生态思想的继承和发展，是在人类反思全球性“生态危机”的过程中和现代生态科学的最新思想成果的基础上形成的。,