自然界的存在与化学元素多样性与统一性相关

第一节　自然界的存在

自然界是由物质组成的，表现为自然物质形态的多样性与统一性。自然物与自然物的相互联系构成系统，自然界的联系方式是系统方式，自然界的联系形式是层次结构。

一、自然界的物质存在

从系统思考方式和系统的观念看，自然界，指的是整个宇宙，包括非生命世界和生命世界两个系统。生命世界包括非人类生物界和人类生物界两个子系统，社会是人类生物界特有的系统，它是自然界中有限时空中的组成部分。

自然界是由什么组成的？它是由物质组成的。物质是万物的本原和基础，意识是物质高度发展的产物，是人脑的属性和机能。人是有意识的，正因为有意识，才能是人。意识是在人出生后慢慢地觉醒起来，有时在临终前已经结束，死亡前已经糊涂了。人死亡的尸体，不过是物质的集合体，已经没有使其形成有机体并赋予生机的生命活动了，有机体已经彻底分解到尸体中，当然就没有意识。什么是物质？物质是标志着客观实在的哲学范畴。这个客观实在从现代科学研究看，是以各种物质形态表现出来的；物质形态具有多样性和统一性。自然界的客观存在不依赖于我们的感觉而存在，又通过我们的感觉而感知、反映。前者反映了自然界的物质客观实在，通过本体论来反映，后者反映了人的认识能力，通过认识论来反映。

自然界的物质形态多样性，从非生命世界的物质形态看，最简单的物质形态是基本粒子，人类认识、已发现的基本粒子有400多种。由基本粒子构成原子核，原子核和电子构成原子即化学元素。目前已发现的化学元素有107种，各种化学元素组成单质或化合物，目前已知道的无机化合物有100多万种。原子组成分子，分子组成各种不同的宏观物质，组成各种天体和天体系统。

在生命世界里的非人类生物界，可分为植物、动物和微生物三大类。生物界的物质形态具有多样性，种类繁多，现在生存的植物大约有30多万种；现今已知的动物大约有150多万种；已知的微生物有8万种到9万种。有专家估计，没有发现的生物可能比已知的还多10倍。

在生命世界里的人类生物界，人种、人类形态也是多种多样的，世上没有完全相同的人。根据体质形态区分，全世界人类可分三大人种，即蒙古人种、尼格罗人种、欧罗巴人种。从肤色特征区分可把人类分成黄色人种、黑色人种、白色人种和棕色人种。人类以近60亿的数量分布在7大洲，190个国家和地区。据专家估计，21世纪人口将翻一番，大约在120亿左右。

第一，自然物质形态统一性。宇宙万物包括人类，在化学元素上具有统一性。人们通过光谱的分析，对太阳系的天体，包括太阳、行星、彗星进行分析发现，组成这些天体的化学元素与地球上的化学元素基本上是一致的。近30年，由于射电望远镜、人工发射宇宙望远镜和红外观测等新技术运用于天文观测，发现太阳系以外的天体与地球的物质组成基本上是相同的。人们还对生命的物质基础——原生质中的物质组成进行了化学分析，原生质中含有多种元素，没有一种是只为生命物质所特有，而为无机自然界所没有，说明生物界和非生物界具有物质同一性。

第二，质量守恒定律和能量守恒与转化定律，进一步证明了自然界中的物质形态统一性。物质和运动既不能创造也不能消灭，只能是一种物质形态和运动形式，转化为另一种物质形态和运动形式。自然界的一切现象都连接成一个统一的、相互联系和相互转化的、物质和运动的链条。其中，没有任何一种物质和运动形式可以由“非物质”或虚无中产生。此外，动量守恒定律，角动量守恒定律，电荷守恒定律，宇称守恒定律，重子数守恒定律等，也从不同侧面、不同程度证明了自然界物质形态的统一性。

第三，实物和场的统一性。实物，是以间断形式存在的物质形态；场，是以连续形式存在的物质形态。实物和场是两种基本的物质形态，尽管存在形式不同，形态各异，但它们也是相互联系、相互转化的。它们的相互联系表现在：任何场都是某种事物之间的相互作用，只要实物是静止质量，它周围都存在着引力场，会对周围的任何其他事物具有引力。同样，带电体之间通过电场或电磁场相互作用着，核子间存在着介子场。事物间在一定条件下的相互转化表现在：例如，电子和正电子相遇而“湮灭”，转化为光子，转化为电磁场。反之，在核子场中光子的能量足够大时，光子也可以转化为正、负电子对。其他实物粒子与场之间，也存在着类似的转化关系。

自然界的物质性是可以认知的。自然界的物质可知性是通过科学认识来实现的。科学认识是相对于日常生活中的常识性认识，以及高度抽象的哲理性认识而言的。科学认识具有实证性，它能提供具体确定的知识，其结论比较明确，可以验证；科学认识具有深刻性，它不是停留在表面现象上，而是力求揭示现象背后的本质，阐明其内部机理；科学认识具有创造性，即在实践的基础上进行抽象思维，创建科学理论。科学认识的成果是精神生产的产品，科学认识是通过中介——所用的仪器，工具、符号、语言等，去认识客体。构成认识与被认识的关系，是相互联系，互相作用的。

人类对自然界物质深度和广度的认识，是从文艺复兴开始的。伽利略发明了望远镜以后，技术先于科学使天文学步入正轨，推动了天文学的发展。进入20世纪，特别是第二次世界大战后，开始使用射电望远镜，物理学以爱因斯坦的相对论以及后来的量子力学和素粒子论的发展为基础，技术与科学的紧密结合，使天文学从太阳系到银河系，实际上逐渐以全宇宙为研究对象，推动了人类对物质世界的认识。随着科学技术的发展，人类对自然界物质的认识，会更深入，更广泛。

二、自然界的联系方式(www.xing528.com)

用系统的观念看自然界，所有的自然物都成为系统或处于系统之中。系统是一种联系方式，自然物与自然物的相互联系构成系统，所有的具体自然物不是一个系统就是某一个系统的组成部分，自然界的联系方式就是系统方式。

自然界是由非生命世界和生命世界组成的，非生命世界和生命世界又相互联系，相互作用，构成了整个自然界的大系统。非生命世界中，基本粒子就是非生命世界的要素，要素与要素之间的相互联系，构成原子核与核外电子，构成原子等等，逐步构成非生命世界的系统。在生命世界里的非人类生物界，是由植物、动物、微生物相互联系、相互作用而构成了非人类生物界。在人类生物界，每个人是基本要素，人与人相互作用，相互联系构成家庭。家庭与家庭的相互联系、相互作用构成村落，村落与村落相互联系、相互作用构成乡、县……国家与国家的相互联系、相互作用，构成了整个人类世界的系统。

对同一自然系统可以从不同的角度进行分析，划归不同的类型。从人类对自然界认识的知识范围讲，可将自然界的系统区分为：（1）环境知识系统。包括有关理解、控制，以及改造周围环境的知识系统，这类知识主要包括在自然科学研究系统中。（2）人的知识系统。包括有关理解、控制、改变个人、团体，以及社会的知识，这类知识主要包括在社会科学、思维科学、行为科学和生命科学研究的系统中。（3）管理知识系统。是有关如何运用，如何进一步扩展属于环境知识系统和人的知识的研究系统。

从系统对环境的关系进行分析，可将自然界的系统区分为：（1）孤立系统；（2）封闭系统；（3）开放系统。从人对自然物的参与程度分析，可以把自然界中的系统区分为：（1）天然系统；（2）人工系统；（3）复合系统。从系统内各要素相互作用的特点分析可以把自然界中的系统区分为：（1）线性系统，指系统中的要素是线性的；（2）非线性系统，指系统中存在着自组织正反馈之类的非线性的相互联系、相互作用。

从人对自然界的认识程度分析，可以把自然界的系统区分为：（1）黑系统，指人们对要素和结构一无所知的系统；（2）白系统，指人们对系统的要素和结构知道得很清楚的系统；（3）灰系统，指人们对其要素和结构认识若明若暗的系统。

从系统所处的状态分析，可以把自然界的系统区分为：（1）处于平衡态的系统，指内部无差异（温度处处相同，压力处处相同，电磁属性处处相同，化学势和化学推动力处处相同等）的系统；（2）处于近平衡态的系统，指内部有差异，但这种差异只能使线性的相互联系、相互作用表现出来的系统；（3）远离平衡态的系统，指内部差异显著，从而使非线性相互联系、相互作用表现出来的系统。

三、自然界的物质层次结构

自然界的联系形式是层次结构。自然系统的层次性是指，一方面，系统由一定的要素组成，这些要素由更小一层次的要素组成的系统，另一方面，系统自身又是更大系统的组成要素。系统的要素通常也是一类系统（子系统），系统的环境和系统，又构成更大的系统。系统的观念、内存包含着层次观念，一般认为，自然界的物质层次主要指：自然界的物质系统的纵向联系的体现，它揭示了物质系统之间纵向的或垂直的有序结构。它包括两个方面，一是系统在某一等级上又可以分为多侧面的层次，即同一级的复杂系统，可以从横向上分为若干互相联系、互相制约，又相互独立的平等层次。二是一个高度复杂的自然界物质系统，以纵向层次和横向层次为基础，可以构成纵横交错的立体网络系统。

根据系统的层次特征，从目前人类对自然的认识程度看，可以把自然界物质基本层次划分为：在非生命世界中可分为微观领域、宏观领域和宇观领域。在微观领域，若干个夸克结合在一起，可以构成粒子（强子）；若干个基本粒子（主要是质子和中子）构成原子核；原子核与电子构成原子。在宏观领域，分子和分子结合起来而构成分子体系，形成凝聚态物体，形成卫星、小行星等。在宇观领域，行星、卫星和恒星构成行星系；星系和星系构成星系团；星系团和星系团构成总星系。

在生命世界里，最简单的生命现象是蛋白质和核酸结合成分子体系；生物大分子构成细胞，这是生命活动的基本单位；细胞逐步分化形成组织；组织与组织合成器官；器官与器官合成某个组织系统，不同的组织系统合成个体；个体联合而成为种群，它是物种存在和繁殖的基本单位；生活在一定区域的不同的生物种群，形成生物群落；生物群落与其生活环境又构成生态系统；地球上所有的生物和它们的物理环境组合起来，构成生物圈，它有部分跨入非生命世界。

自然系统的结构，是指自然系统的诸组成要素之间相互关系的总和，它表现为系统内部的组织形式、联系方式或秩序。自然系统的功能，是指系统与外部环境相互作用而表现出来的性质、能力和功效。自然系统的功能，体现在系统与外部环境之间物质、能量、信息的输入与输出的交换关系上。自然系统的结构与功能之间，存在着一定的联系。对于一个自然系统来说，结构是功能的内在根据，功能是结构的外在表现。没有内部的联系，就不会形成系统的结构；而没有外部的联系，也不会有系统的功能。

自然系统有两种基本的结构形式。其一，同时态相对稳定的空间结构，即系统诸要素在空间上的联系与组合秩序。其二，历时性的运动演化的时间结构，即系统随着时间的延伸，而呈现的流动性、变动性秩序。

自然界物质结构与相互作用的关系。根据现代科学的认识，自然界中的各种物质系统的结构，主要是由引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用构成的。巨大的天体系统之间，由于引力相互作用而构成星系团的结构、恒星系的结构、行星系的结构。原子内部的电子与原子核、电子之间，由于电磁相互作用，才构成了原子结构、分子结构、物体的凝聚体结构。而原子内部的核结构、强子结构等，则主要是电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用的综合结果的具体表现。自然界的基本相互作用，是一切物质系统结构的本质与根源，而自然界的各种系统的结构，则是这些相互作用的具体表现形式和实际方式。