体对环境表现特定的功能,功能之所以为整体所具有,是由于功能以结构为载体,并在系统诸要素的功能耦合中突现出来。 (2)系统是自然界物质存在的普遍方式:
①不仅要把整个自然界看做一个系统,而且要认识到自然界中的所有物质客体都自成系统。②自然界的一切物质客体不仅自成系统,而且又互成系统。③系统与要素的规定是相对的。 (3)系统的特点:①开放性
依据系统与外界环境之间是否存在物质、能量和信息的交换,可以将其区分为孤立系统、封闭系统和开放系统。自然界的物质系统都是与环境存在相互作用的开放系统。②动态性
现实的自然系统都是开放系统,都有物流、能流、信息流的不断运动,任何自然系统的这种运动、发展、变化过程,就是它的动态性。③整体性 整体性是自然系统最突出、最基本的特征。系统的整体性是指系统的各个要素按一定的方式组成有机整体,系统是诸要素的有机集合而不是各要素的简单机械相加。因此,系统具有各要素所不具有的性质和功能。④层次性 系统的层次性是指一方面系统由一定的要素组成,这些要素是由更小一层次的要素组成的子系统,另一方面系统自身又是更大系统的组成要素。 2.3何谓演化与进化?怎么样来理解自然的进化方式?
答:进化:是一种具有特定方向的演化。是指事物的上升的、从无序到有序、从低序到高序的不可逆过程或复杂性和多样性的增长。通常指演化内容的第一部分,它是开放系统通过物质、能量和信息的交换,以及其子系统与要家的协同作用和环境的相互作用,经过渐变与突变而发生远离平衡态的复杂化和有序化的过程。
演化:是一种具有不可逆性的运动形态。除了指事物的‘进化’之外,还包括了事物的下降的、从有序到无序、从高序到低序的过程即“退化”和从宏观有序态到远离平衡的“混纯态”以及不同远离平衡态的“混纯态”之间的更替。 自然界的进化:有序化和对称性破缺 (1)有序化
“序”的基本词义为“排列”,可引申为一种规则的状态,在现代科学中,序的概念不仅表现为空间结构的某种规则性,而且反映了时间演化过程的某种规律性。出此,广义的序应该是指时空结构的规则性,这种规则性既可以用来描述自然系统的状态,也可以用来反映自然系统演化的过程。
任何系统都是有序与无序的不同程度的辩证统一,这种统一的不同程度,就构成丁系统的一定秩序,即有序度。事物或状态不同的有序度构成一系列的阶梯。如果系统向有序化发展,我们就说它的有序度愈来愈高:反之,如
- 9 -
果系统向无序化发展,我们就说它的有序度愈来愈低。 (2)对称性破缺
所谓对称,是指在一定变换下的席变性。如可逆性过程的时间反演对称性(时间对称)、空间对称(结构对称)和功能对称等。
破缺是指在一定变换下所表现的可变性,或对称性的降低。它实际上是对应着系统的有浮状态。复杂性和层次结构正是起源于某种对称性的破缺。自然界的有序化是对称性破缺的结果,正是由于对称性破缺才使系统向有序化、组织化和复杂化演化。
由此可见,自然界的进化就是一个不断发生对称性破缺的过程;自然界每发展到一个新的里程碑,都必有一个基本的物质的或相互作用的、时间的或空间的对称性破缺与之相适应:高度有浮化、复杂化和组织化的系统,即是对称性逐步破缺过程的产物。
2.4 、阐述自组织的概念,以及自然系统演化的自组织机制、基本条件。 自组织是自然界物质系统自发地或自主地有序化、组织化和系统化的过程。 开放性、远离平衡态、非线性相互作用和涨落,是自然系统演化的自组织机制。
①开放性、远离平衡态
一 个远离平衡态的开放系统,通过与外界环境交换物质、能量和信息,就能够从原来混乱无序的状态,转变为一种在时间、空间或功能上有序的结构。无序与增熵是封 闭系统运行的唯一方向,这是由封闭系统所决定的,而对抗这种决定的运动路线的关键就是开放。所谓开放,就是借助外部环境输入的抗熵克服,抵消系统内部的增 熵。因此开放式系统自组织得以形成的必要条件。
远离平衡态也是系统实现自组织的必要条件。因为在近乎平衡态的情况下,即使系统开放,它也会返回平衡态的。“非平衡是有序之源”,只有非平衡态才能