第4讲 物质联系的系统方式

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1. 第四讲物质联系的系统方式系统的概念系统的要素与功能系统的特性自组织系统走向复杂性
2. 系统是由若干个相互联系、相互作用、相互制约、相互依存的要素组成的有特定功能的有机整体。一、系统的概念钱学森
3. （1）要素：方面、环节。（4）功能：整体性质。（2）结构：要素的相互作用。（3）环境：与系统发生作用而不属于系统本身的条件等。系统论的基本思想，把所研究的对象当作为一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律。
4. 系统是普遍存在的。可分为：自然系统、人工系统(按人类干预情况) 自然系统、社会系统、思维系统（学科领域）平衡系统、非平衡系统、近平衡系统、远平衡系统（按状态划分）开放系统、封闭系统、孤立系统（与环境关系）
5. 二、如何理解系统系统的简单加和关系，即1+1=2。重点研究系统的非加和性（不可还原）。非加和性是由于要素之间的相干性造成的。
6. 三、系统的要素与功能 1.铁钉、马掌、战马、骑手、战斗、战役、帝国 ——要素与系统、部分与整体的关系
7. 不管一个系统基本要素的数量是多还是少，要素之间的相互联系是极其复杂的，万事万物按照一种复杂的奉献和索取的关系彼此适应着。
8. 蝴蝶效应：20世纪60年代早期，气象学家爱德华·劳伦兹，尝试用计算机来制作全球天气模型。这个模型用某些以真实数据为基础的初始条件编制成程序，然后用以预测天气状况。
9. 最后，初始条件的看似不重要的细微变动（尤其从全球的角度来看），却导致全球气候模式的剧烈变化。这一现象成为蝴蝶效应。蝴蝶效应：亚马逊盆地一只蝴蝶翅膀的扇动能够改变南美的气流，进而改变太平洋上空的云层结构，这又会引起俄罗斯的降雪-----所有这些只是因为亚马逊的一只蝴蝶扇动了一下翅膀。
10. 启示：全球是由某种力量已某种方式联系在一起，无论在是世界的哪个角落都是如此。一些表面看似不重要的东西可能会引起连锁反应，从而产生重大后果。
11. 丁渭工程北宋真宗时期，东京汴梁（今开封）皇宫失火，大臣丁渭主持修复工程：烧砖无土，大型建筑材料无法运输、清虚无处排放。挖沟取土放水入沟废砖回填取土运输清虚排放 Examples 1
12. 汉高祖刘邦得天下之后，在一次聚会时，问众卿：“皆言其情，吾所以有天下者何？项氏所以失天下者何？” 高起、王陵对曰：“陛下使人攻城略地，所降下者，因以与之，与天下同利也。项羽妒贤嫉能，有功者害之，贤者疑之，战胜而不与人功，得地而不与人利，此其所以失天下也。”Examples 2
13. 刘邦总结说：“运筹帷幄之中，决胜于千里之外，我不如子房；镇国家，抚百姓，给饷馈，不绝粮道，吾不如萧何；连百万之众，战必胜，攻必取，吾不如韩信。三人皆人杰，吾能用之，此吾所以取天下也。项羽有一范增而不能用，此所以为我擒也。” —— “合异生物”
14. 2.“三项全能”项目——行军30公里，潜水15米，爬绳数米。 ——人类的优势在于综合。综合是一种新的力量。 3.剪裤子的故事 ——协同在整合各种性质的资源从而达到系统的最优化运作具有重要作用。
15. “不管一个人对一门学科（艺术、经济、宗教、政治、科学等）掌握多少，人们总能看到这样令人惊讶的事实，即这些学科集中在一起可以形成某种别的东西（新质突现）。事实是，整体大于原来个体加在一起的总和，其性质不能从部分中预测到，这才是事实的关键所在。 —罗伯特 · 鲁特伯恩斯坦
16. 四、系统的特性1、系统的开放性孤立系统：与环境之间无物质和能量交换。开放系统：有物质和能量交换。封闭系统：无物质交换，有能量交换。
17. 普里高津：“事实上，一个真实世界的系统自然不会在时间的推移中永远停留于单一的状态。首先，大多数系统同复杂的、甚至是不可预料的环境联系在一起。这个环境持续不断地同系统进行微量的物质、能量的交流。” ——开放系统具有更大的普遍性。
18. 2、系统的稳定性物质系统在一定环境条件下能够保持某种状态的特性。涨落：宏观变量对平均值的偏离或起伏。系统的稳定性通过涨落来衡量。对涨落的不变性就是系统的稳定性。
19. 系统分恒稳态、亚稳态、不稳定态。稳定态：在偶然微扰因素作用下不会离开原先状态的系统状态或在微扰作用之后能够自行回到原先状态的系统状态。不稳定态：在偶然微扰因素作用下最终离开原先状态的系统状态。系统演化的一般规律是：非稳定态自发地向稳定态演化。
20. 耗散结构：在远离平衡情况下形成的新的有序结构。耗散结构理论：讨论的是一个远离平衡的开放系统，在非线性涨落作用下形成稳定有序结构的条件。旧三论：信息论、系统论、控制论新三论：耗散结构、协同学、突变论
21. 3、层次性 (1)层次性含义：即系统的等级性。物质世界的任何一类物质系统都包含着与自身有质的区别的另一类物质系统。
22. 招生调剂服务系统
23. 招投标管理教学实验系统
24. 高一层级的系统总由低一层级的系统作为组成要素，它本身又是更高层级系统的组成要素。形成纵向的层级结构。系统子系统子系统子系统要素要素要素要素要素要素
25. 层次性在自然界中普遍存在。系统中诸多要素间的关系并不是简单并列的，不同要素在系统中所处的地位和所起的作用并不完全等同。
26. a.要素相同，结构不同，则功能不同。 b.系统分层次有利于功能的实现。 c.低层向高层体现进化。（两条线索） d.层次之间具有相干性。 e.层次之间结合度递减。(2)层次性的表现（204）
27. 五、自组织系统概念：依靠系统内在因素实现从无序到有序转变并维持有序的物质系统。（从无序到有序并维持有序的过程中，系统内部因素贡献大于外界环境贡献的物质系统。）
28. 自组织现象是世界的一种的普遍现象。银河系、太阳系、星际分子、有机生命的产生，都是自然界按照自身规律自组织形成的。
29. 自组织理论包括耗散结构理论、协同学、超循环理论等。意义：自组织理论可能是理解宇宙、生命等起源的钥匙，也是理解有序与无序、物理、化学的退化与生物的进化矛盾、研究激光技术和生物工程、了解某些生物行为，探索很多复杂性问题的工具和手段。
30. 熵：表示系统的无序度。（无序、有序）协同学：（德H哈肯）研究系统要素之间的联合作用如何超出各自要素的模式，产生系统的宏观模式，以作为适用于物理、生物、社会及认识系统的系统理论，为各种类型的系统从无序走向有序的自组织转变建立一套数学模型。相关的两个概念
31. 一是协同学的研究对象是许多子系统的联合作用，以产生宏观尺度上结构和功能。二是协同学试图沟通数学、物理、生物甚至社会科学来说明自然界及社会领域的有序现象，即有许多不同学科合作，探求自组织系统的一般原理。
32. 科学中的系统思想简单事物：系统观念不必要。复杂而无组织事物：系统观念不可少；复杂而有组织事物：系统观念充分展开。
33. 系统思维要求人们用系统眼光从结构于功能的角度重新审视多样化的世界，把被形而上学地分割了的现象世界重新整合，将单个要素和切片放在系统中实现“新的综合”，以实现“整体大于部分的简单总和”的效应。结论
34. 理性的结晶—现代数学科学进化的逻辑—现代系统科学石破天惊的发现—现代物理科学我们来自何处—现代宇宙学生命的奥秘—现代生命科学模仿智慧—现代计算机科学技术—科学的延伸科学问题—未来科学的走向参考书目：《当代科学前沿概况》：郝宁湘著，中国社会科学出版社目录：
35. 作业与探讨：概念：系统、涨落、熵、自组织 1. 结合自身实际，谈谈系统思维在武警部队教学、科研或者管理、训练等方面的应用。 2. 从自然界物质系统性的角度谈谈如何转变自己的思维方式？
36. 清华大学：吴彤教授讲座《超越简单与还原—复杂性范式的兴起》理论前沿1.谈谈复杂性思维及对于科学研究的意义？ 2.谈谈复杂性思维及启示。
37. 复杂性的概念：众多因素共同作用的一种状态，交织起来的相互作用。肇始于20世纪初，贝塔朗菲。复杂性研究的领域：算法复杂性、计算复杂性、生物复杂性、生态复杂性、经济复杂性、社会复杂性等。复杂性研究的机构：圣菲研究所。关于简单与复杂：（奥卡姆剃刀）六、走向复杂性