现代自然观的新发展

四、现代自然观的新发展

马克思和恩格斯创立的辩证唯物主义自然观，不但丰富了马克思主义哲学体系，而且完善了唯物主义自然观体系，是人类科学发展史上的一次重大革命。伴随着19世纪末20世纪初物理学界的三大发现和两个问题，相对论、量子力学、控制论和系统论等理论的提出，科学革命在宏观、中观和微观层次上形成了多层次的综合体系，现代自然观也实现了新的发展。

（一）现代科学技术的新发展

1.19世纪末20世纪初的物理学革命

1895年，德国实验物理学家伦琴发现了干板底片“跑光”现象。他通过秘密实验，借助克鲁克斯阴极射线，发现了一种从来没有观察到的、具有某种特别强的穿透力的射线。1895年12月28日，伦琴递交了一篇研究通讯《一种新射线——初步报告》给德国维尔兹堡物理和医学学会。因为伦琴当时无法确定这一新射线的本质，所以他使用数学上经常使用的未知数符号X来表示这一新射线，即X射线。

在伦琴发现X射线之后的次年（1896年），亨利·贝克勒尔在检验荧光物质是否会放出X射线的过程中，发现某种铀化物盐经过日光照射，会自动发射出一种性质不明的、性质特殊的不可见的射线。他认为射线是由铀发射产生的，因此得出结论“铀是一种能发射出射线的元素”。在伦琴和贝克勒尔的研究成果指导下，1897年英国物理学家证实了阴阳射线的存在，法国科学家居里夫人一家发现了两个比铀的放射性更强的新元素钋和“镭”。

伴随着X射线、反射性和阴阳射线的出现，物理学领域也出现了“两朵乌云”，即黑体辐射问题和以太问题。这两个问题困扰着当时的物理学家，不但问题没有得到很好的解决，而且还使经典物理学体系陷入全面而彻底的危机。

2.相对论、量子力学和分子生物学

1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，1915年提出广义相对论。在爱因斯坦的狭义相对论体系中，他依据相对性原理的基本假设，提出了时间和空间的相对关系，质量与能量的辩证关系，物质及运动的相对性等全新的概念，全面否定了牛顿的绝对时空观。可见，狭义相对论是探究惯性参照系时空之间的物理定律，而广义相对论讨论的是非惯性系引力场的物理定律。因此，爱因斯坦的相对论是关于时空和引力的基本理论。

相对论被称为是现代物理学的一大基本支柱，同时，量子力学被认为是另一大支柱。量子力学由马克斯·普朗克、尼尔斯·玻尔、沃纳·海森堡、埃尔温·薛定谔、沃尔夫冈·泡利、路易·德布罗意、马克斯·玻恩、恩里科·费米、保罗·狄拉克等科学家创立，是描述微观世界结构、运动与变化规律的物理科学。量子力学揭示了连续性和间断性、波动性和粒子性的辩证统一，沉重打击了机械决定论，是20世纪人类文明发展的一个重大飞跃。

在量子力学把物理学的研究视野扩展到微观世界之后，1935年美国生物学家沃森和英国生物学家克里克和威尔金斯创立分子生物学。分子生物学将生物学的研究水平由细胞深入到分子，通过DNA双螺旋结构，从生物大分子层次上探讨生物界生命现象的结构和功能，并揭示了生命活动的本质。

相对论、量子力学和分子生物学的发展，促使科学技术在物理学和生物学领域取得重大突破，自然的图景也从宏观逐渐深入到微观，从单纯关注自然转变为重视自然中人的力量。

3.系统科学

20世纪40年代到90年代，出现了一类被称为“系统科学和复杂性科学”的科学。这类科学不是将研究局限在某一种学科门类或某种具体对象领域之内，而是将抽象的系统和内外的演化特征视为研究对象。

一般来说，将系统科学的发展分成三个阶段。

1937年贝塔朗菲提出一般系统论原理，奠定了系统科学的理论基础。在一般系统论中，贝塔朗菲提出：“系统是出于一定相互联系中并于环境发生关系的各组成部分的整体。”^[13]可见，在贝塔朗菲的一般系统论中，要素是系统的重要组成部分，系统必须与环境相适应，并形成一个具有层次性、目的性和动态性的整体。继贝塔朗菲之后，维纳提出控制论，香农创立信息论以及运筹学、系统分析等理论的出现，系统科学得到了初步的发展，研究范围从基础研究扩展到应用研究，应用领域也从自然界扩展到人类社会。

20世纪60年代到80年代，系统科学提出的耗散结构理论、协同论、超循环论和突变论，推动了系统科学新一轮研究热潮的出现。这一轮研究热潮的侧重点是系统的演化而非系统的存在。如耗散结构理论研究的重点是系统从无序到有序的演化；协同论研究的重心放在系统组织化过程的动力；突变论则重点研究系统演化的途径；超循环论的重点是系统演化的超循环组织方式。因此，伴随着20世纪60年代到80年代的系统演化，系统科学进入到“自组织系统科学”阶段，提出了系统走向组织化有序结构的动力、方式和途径。

20世纪80年代后，系统科学出现混沌理论、分形理论、孤立子理论等等，促使系统科学走上了非线性科学和复杂性研究的道路。系统科学的迅猛发展，为当代自然观的新发展提供了丰富的养料，系统科学中的联系、适应和演化的观点促进了系统自然观和和谐自然观的出现。

（二）系统自然观

科学技术的进步，促进人类改造自然的步伐，但是人类在改造自然的同时，也面临着各种问题，如自然资源枯竭的前提下如何实现人类的可持续发展，在经济发展的基础上如何实现社会公共服务的均等化，在不损害国家利益的情况下如何实现地区之间的协同发展等等。以系统科学为理论依据的系统自然观可以很好地回答并解决这些重大的难题。

系统自然观是辩证唯物主义自然观吸收现代自然科学成果，在系统的基础上发展而成的一种现代形式，系统自然观的主要思想有：

1.物质观

系统自然观秉承了辩证唯物主义自然观中万物本原为物质的特性，并将研究对象界定为复杂性事物，不仅研究复杂事物的内部结构，而且寻求复杂事物之间的联系和演化。系统自然观中的物质观，能从系统的方式考量自然界中事物的内部相关性和事物与环境之间的适应性，丰富了辩证唯物主义自然观中的物质观，推动了人类认识的发展。

2.时空观

系统自然观认为物质和时空是相互联系的，并明确复杂事物与时空的辩证统一。系统整体在时间上和空间上都是有限的。在时间上表现为一个有始有终的演化过程，在空间上表现为一个有内有外的系统边界。因此，借助系统分析方法，可以明确事物占据时空的特性，也可以揭示复杂事物和时空的关联。

3.演化观

系统科学中的耗散结构理论、协同论、超循环论和突变论都突出表明了事物的演化过程和途径。系统自然观中的演化观，一方面表明物质系统是出于不断的运动和变化之中，另一方面也表明事物之间通过发展、演变存在着转化关系。

4.生命观

系统科学在系统演化过程中，提出了“自组织系统科学”这一概念，并认为事物可以借助自组织运行机制从非生命状态转化为生命状态。生命系统特有的形态是生命运动，生命运动的形式表现为同化、异化、遗传、变异等变化和过程。生命观搭建了非生命和生命界的自然演化的科学桥梁，也丰富了运动形式的多样性的内涵。

5.环境条件观

系统的一个主要特征是强调系统内部要素、系统和外部环境的相互关系。系统的内部要素的相互作用，使得系统表现出一定的结构，而系统与外部环境的相互作用，使得系统表现出一定的功能。系统的结构和功能，组成了一个完整的物质系统。物质系统的不断演化和发展，导致事物不断走向复杂，不断推动着世界的发展变化。

6.系统观

系统科学研究的根本出发点和落脚点均为系统。系统具备整体性、目的性、层次性和动态性的特征。系统的整体性，意味着系统具备它的组成元素所没有的功能和性质；系统的目的性，表明任何一个物质系统的成立是以一定的目标为前提的，系统的层次性，是指系统内部要素排列方式的差异；系统的动态性意味着系统要依据环境的变化而变化。系统观承认世界或自然界是一个系统，重视物质的内部与外部的联系，局部和整体的关联，不同层次的辩证统一。

总之，系统自然观继承了辩证唯物主义的物质观和时空观，并提出了独具特色的演化观、环境条件观和系统观，是辩证唯物主义自然观在当代的新发展。