5.物质系统的演化讲诉.ppt

何谓蝴蝶效应？ 美国麻省理工学院气象学家洛伦兹（Lorenz）为了预报天气，用计算机求解仿真地球大气的13个方程式。为了更细致地考察结果，他把一个中间解取出，提高精度再送回。而当他喝了杯咖啡以后回来再看时竟大吃一惊：本来很小的差异，结果却偏离了十万八千里！计算机没有毛病，于是，洛伦兹（Lorenz）认定，他发现了新的现象：“对初始值的极端不稳定性”，即：“混沌 ”，又称“蝴蝶效应”，亚洲蝴蝶拍拍翅膀，将使美洲几个月后出现比狂风还厉害的龙卷风！ 演化的诱因条件 演化的三大因素 非平衡------结构 非线性------功能 涨 落------随机 普利高津结构—功能涨落图 （决定论的） 功能 结构 涨落 （随机的） 生命的演化历程 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 等构成生命的主要元素之时起。 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 碳、氢、氧、氮、硫和磷这六种生命元素构成了地球上生物体物质总量的98% ，而这些元素是伴随着宇宙起源和演化过程而产生的。宇宙的状态和宇宙物质运动的基本规律法则的特殊结合造成了生命起源和演化的可能性。 四纪初出现了真正的人类，从而有了人类及其文化、社会形态。 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 二、自然界演化的基本特征与规律 演化的不可逆性 演化的两种分支：进化与退化 演化的根据和条件 演化的不可逆性 自然界的演化是以物质系统的要素、结构、功能等方面的新旧交替为标志的，这种新旧交替有不可完全逆转的性质，且具有普遍性。 一个物质系统从某一状态出发，经过某一过程达到另一状态，如果存在一个反过程，它能够使该物质系统和外界环境完全恢复，即物质系统回到原来状态，同时消除了原来过程对外界环境引起的影响，则原来的过程为可逆过程。 反之，用任何方法都不可能使物质系统和外界环境完全复原，则原来的过程为不可逆过程。 功热转化不可逆 可逆性 刻画过程的概念 两种以上状态构成的过程 刻画过程可复原性的概念 状态及其环境均可复原 逆过程 不可逆不意味其逆过程不存在 逆过程环境以环境变迁为代价 麦克斯韦妖 科学研究没有禁区，总是有人在寻找着热力学第二定律的反例，其中最著名的就是1871年物理学家麦克斯韦设计的一个头脑实验—麦克斯韦妖。他假设了一个密闭的容器，由一个没有摩擦力的隔板分成AB两部分，隔板上有个由妖魔控制的阀门。起初两侧温度相同，当高速分子由A向B运动或慢速分子由B向A运动时，妖魔就打开阀门令其通过，反之，当高速分子由B向A运动或慢速分子由A向B运动时，妖魔就关闭阀门。久而久之，高速分子都跑到了B区，慢速分子都跑到了A区，于是这个封闭系统的有序性大大增加，而熵就大大减少了。这只想象中的妖魔打破了“封闭系统的熵只能增加”的热力学第二定律，若它真的存在，那我们就可以利用温差对外做功了，科学界将这类违背热力学第二定律的热机称为“第二类永动机”。 可逆过程 时间反演对称 过去、现在、未来无差异 没有历史，也无演化 不可逆过程 时间对称破缺 新现象、新结构不断出现 有了真正的历史 “时间之矢” 纵观科学史，热力学第二定律（亦简称熵增定律）占据着非常独特的地位：与其他一切物理学基本规律不同由于它强烈地显示着时间的箭头而被爱丁顿（A·Eddington）称为“时间之矢” 演化的两种分支：进化与退化 自然界的任何物质系统都要经历产生、成长、衰落、毁灭的历史过程。