第四講自然界的演化圖景自然界演化的歷史性自然界演化的規律性自然界演化的方向性世界萬物的運動變化如季節交替永無休止一、自然界演化的歷史性（一）宇宙的演化1.有關宇宙的認識：20世紀前—靜態宇宙（思辨和猜測）。亞里思多德、牛頓、愛因斯坦。20世紀以來—動態宇宙。弗里德曼、哈勃定律、伽莫夫、霍金。2.宇宙動態演化的理論基礎：伽莫夫的大爆炸理論及隨后發展的暴脹宇宙論。3.演化過程：宇宙開端—奇點。（宇宙時為零）超大統一力場支配的階段。（宇宙時0~10-43秒，溫度為1030k.）混沌場及量子力學真空漲落階段（宇宙時為10-43~10-35秒，溫度為1028k）伽莫夫霍金宇宙的暴脹階段（宇宙時為10-35~10-32秒），此時，每隔10-34秒宇宙體積便增大一倍，到宇宙時10-10秒時，溫度為1015k，暴脹的結果產生大量的基本粒子和四種力，從此，宇宙進入形成階段。基本粒子形成階段（宇宙時為1秒），各類正反強子的成對生成—湮滅—光子。輻射階段或核合成階段（宇宙時1~3分鐘）特點：輻射占優勢，實物占次要地位；溫度為109k時，開始核反應形成化學元素。實物階段（宇宙演化時為104年,溫度為105k)，此時自由電子被原子核俘獲形成原子，進入實物階段；70萬年時，形成原始星系；50億年時，形成第一代恒星。4.支持大爆炸理論的事實根據：河外星系的普遍紅移宇宙中普遍存在的氦豐度約為30%3k微波背景輻射被證明是大爆炸的遺跡哈勃彭奇亞斯威爾遜微波背景輻射(二)恒星的起源和演化原始星云

引力收縮階段

主序星階段中子星白矮星超新星爆發

1.理論基礎：彌漫說2.過程：引力收縮階段—幼年期，時間大約幾萬年到幾億年，主要能源是引力勢能。主序性階段—成年期，幾百萬年至上百億年，輻射壓力與引力均衡。紅巨星階段—老年期，幾千萬年至10多億年。高密恒星階段—衰亡期，核反應停止，能源枯竭。3.恒星歸宿：質量小于太陽8倍及與太陽相當的恒星的變為白矮星質量大于太陽8倍的變為超新星質量比太陽8倍更大的恒星塌縮為黑洞還有一些轉化為星云物質，開始新一輪的演化。（三）地球的起源和演化1.演化觀點:彌漫說赫頓?地球理論?：“隆起說”鮑曼“收縮說”放射性元素大陸漂移學說、海底擴張學說、板塊構造學說2.地球形成的兩大階段：天文時期，包括從地球誕生到原始地殼的形成，形成自身圈層結構、大氣圈、水圈。地質時期，包括從原始地殼的形成到現在，此時，發生了地殼運動、海陸變遷、氣候冷暖交替、出現生物生存的條件。地球的演化史

地球已經是一個46億歲的老壽星了，她起源于原始太陽星云。地胎形成時溫度比較低，也沒有分層結構。后來由于隕石轟擊、放射性衰變發熱和地球的內部重力收縮，才使地球溫度逐漸增加。隨著溫度的升高，地球內部物質也越來越具有可塑性，而且局部熔融現象。這時，在重力作用下，地球外部較重的物質逐漸下沉，內部較輕的物質上升。液態的鐵等重元素沉到了地球中心，形成地核。而后，由于地球內部的對流和化學分離，就逐漸形成了地殼、地幅、地核等層次。地球形成初期，原始大氣全部跑到了宇宙空間。后來，隨著地球內部物質的重新組合，加上溫度升高，使地球內部氣體上升到地面，形成第二代地球大氣。生命出現以后，由于綠色植物的光合作用，進一步發展為現代的大氣。隨著溫度的升高，地球內部的結晶水汽化，進入大氣層。后來溫度降低，氣態的水便凝結、降雨，落到了地面，形成了海洋。約在30----40億年前，地球開始出現單細胞生命，后來漸進化，出現了各種生物。

生物進化過程（四）生命的起源和生物的進化1.理論基礎：達爾文進化論、米勒實驗、得克薩斯大學實驗、超循環理論2.演化階段：從無機分子到有機分子從有機小分子到生物大分子從生物大分子到原始生命從非細胞到細胞從單細胞到多細胞從低等生物到高等生物

二、自然界演化的規律性（一）演化的不可逆性1.三種時間觀：牛頓不變時間觀、熱力學退化時間觀、達爾文進化時間觀。2.兩種沖突：可逆與不可逆沖突、進化與退化沖突。3.自組織理論解決了進化與退化的矛盾。

1）自組織概念理論：耗散結構理論(I.Prigogine)、協同學(H.Haken)、突變論(R.Thom)、超循環理論(M.Eigen)等。自組織定義：“如果一個系統在獲得空間的、時間的或功能的結構過程中，沒有外界的特定干涉，我們便說該系統是自組織的。”自組織理論解決了物理、化學的退化與生物的進化矛盾。自組織現象是世界的一種的普遍現象。哈肯牛津上空的云街2）自組織的條件開放系統：與環境交換物質、能量、信息的系統。系統熵變公式：ds=dis+des,其中，ds表示系統的總熵；dis表示系統內部所產生的熵，叫做熵產生，根據熱力學第二定律dis>0；des表示系統與環境交換的熵，叫做熵流，可正可負。普里高津第一種情況孤立系統當des=0時，ds=dis>0無序第二種情況開放系統當des>0時,ds=dis+des>0

無序第三種情況開放系統當des<0時且|des|<dis時，ds=dis+des>0無序第四種情況開放系統當des<0時,且|des|＝dis時，ds＝0宏觀結構不變第五種情況開放系統當des<0時,且|des|>dis時，ds=dis+des<0有序系統狀態分析圖表注意：系統的開放度

系統與環境的邊界遠離平衡態：平衡態處處均勻，無序；近平衡態有一定的差異，最終會趨向無序；趨使系統遠離平衡狀態依靠開放及內在因素。正反饋：起著放大系統內部差異的作用，非線性作用恩格斯：“相互作用是事物的真正的終極原因”相互作用有線性和非線性之分，應該說非線性是事物存在和發展的終極原因普里高津：“對于耗散結構所必須的另一個基本特征是在系統的各個元素中存在著一種非線性機制。”非線性三個特點：相干性、非加和性、多重選擇性線性特點：獨立性、疊加性、單一性楊子之鄰人亡羊,既率其黨;又請楊子之豎追之.楊子曰:"嘻!亡一羊,何追者之眾"鄰人曰:"多歧路."既反,問:"獲羊乎"曰:"亡之矣."曰:"奚亡之"曰:"歧路之中又有歧焉,吾不知所之,所以反也."<<列子·說符

>>巨漲落孤立系統和開放系統中的漲落其表現不同：孤立系統—忽略不計，開放系統—巨漲落。分叉點上系統有序結構的重新形成取決于在外部環境影響下系統內部快速增長的巨漲落。漲落導致有序（普利高津）舉例：貝納德對流、激光系統意義：自組織理論揭示了自然界系統演化的統一性

4.自組織規律：協同規律、突變規律、對稱性破缺規律。（二）自然界演化發展的周期性1.普遍性2.多樣性：質的多樣性、長短多樣性、環節與階段多樣性。3.開放性艾根(三）自然界演化發展的動力1.非生命界演化發展的動力是吸引與排斥的矛盾2.生物進化的動力是動物與環境的相互作用3.協同學對自然界矛盾動力的豐富和深化。三、自然界演化的方向性（一）兩種方向—進化和退化進化指物質系統在演化中從無序到有序、從低序到高序的過程