起源發(fā)展
系統思想源遠流長(cháng),但作為一門(mén)科學(xué)的系統論,人們公認是美籍奧地利人、理論生物學(xué)家L.V.貝塔朗菲(L.Von.Bertalanffy)創(chuàng )立的。他在1932年提出“開(kāi)放系統理論”,提出了系統論的思想。1937年提出了一般系統論原理,奠定了這門(mén)科學(xué)的理論基礎。但是他的論文《關(guān)于一般系統論》,到1945年才公開(kāi)發(fā)表,他的理論到1948年在美國再次講授“一般系統論”時(shí),才得到學(xué)術(shù)界的重視。確立這門(mén)科學(xué)學(xué)術(shù)地位的是1968年貝塔朗菲發(fā)表的專(zhuān)著(zhù):《一般系統理論:基礎、發(fā)展和應用》(《General System Theory;Foundations,Development, Applications》),該書(shū)被公認為是這門(mén)學(xué)科的代表作。貝塔朗菲臨終前發(fā)表了《一般系統論的歷史與現狀》一文,探討系統研究的未來(lái)發(fā)展。此外,它還與拉維奧萊特(A.Laviolette)合寫(xiě)了《人的系統觀(guān)》一書(shū)。
系統論認為,整體性、關(guān)聯(lián)性,等級結構性、動(dòng)態(tài)平衡性、時(shí)序性等是所有系統的共同的基本特征。這些既是系統所具有的基本思想觀(guān)點(diǎn),而且它也是系統方法的基本原則,表現了系統論不僅是反映客觀(guān)規律的科學(xué)理論,具有科學(xué)方法論的含義,這正是系統論這門(mén)科學(xué)的特點(diǎn)。貝塔朗菲對此曾作過(guò)說(shuō)明,英語(yǔ)System Approach直譯為系統方法,也可譯成系統論,因為它既可代表概念、觀(guān)點(diǎn)、模型,又可表示數學(xué)方法。他說(shuō),我們故意用Approach這樣一個(gè)不太嚴格的詞,正好表明這門(mén)學(xué)科的性質(zhì)特點(diǎn)。

系統理論
隨著(zhù)世界復雜性的發(fā)現。在科學(xué)研究中興起了建立復雜性科學(xué)的熱潮。貝塔朗菲指出,現代技術(shù)和社會(huì )已變得十分復雜,傳統的方法不再適用,“我們被迫在一切知識領(lǐng)域中運用整體或系統概念來(lái)處理復雜性問(wèn)題”。普利高津斷言,現代科學(xué)在一切方面,一切層次上都遇到復雜性,必須“結束現實(shí)世界簡(jiǎn)單性”這一傳統信念,要把復雜性當作復雜性來(lái)處理,建立復雜性科學(xué)。正是在這種背景下,出現了一系列以探索復雜性為己任的學(xué)科,我們可統稱(chēng)為系統科學(xué)。系統科學(xué)的發(fā)展可分為兩個(gè)階段:第一階段以二戰前后控制論、信息論和一般系統論等的出現為標志,主要著(zhù)眼于他組織系統的分析;第二階段以耗散結構論、協(xié)同論、超循環(huán)論等為標志,主要著(zhù)眼于自組織系統的研究。信息學(xué)家魏沃爾指出:19世紀及其之前的科學(xué)是簡(jiǎn)單性科學(xué);20世紀前半葉則發(fā)展起無(wú)組織復雜性的科學(xué),即建立在統計方法上的那些學(xué)科;而20世紀后半葉則發(fā)展起有組織的復雜性的科學(xué),主要是自組織理論。我們可以把復雜性方法論原則概括為以下幾個(gè)方面:
??整體性
系統觀(guān)點(diǎn)的第一個(gè)方面的內容就是整體性原理或者說(shuō)聯(lián)系原理。從哲學(xué)上說(shuō),所謂系統觀(guān)點(diǎn)首先不外表達了這樣一個(gè)基本思想:世界是關(guān)系的集合體,而非實(shí)物的集合體。整體性方法論原則就根據于這種思想。
系統科學(xué)的一般理論可簡(jiǎn)單概括如下:所謂系統是指由兩個(gè)或兩個(gè)以上的元素(要素)相互作用而形成的整體。所謂相互作用主要指非線(xiàn)性作用,它是系統存在的內在根據,構成系統全部特性的基礎。系統中當然存在著(zhù)線(xiàn)性關(guān)系,但不構成系統的質(zhì)的規定性。系統的首要特性是整體突現性,即系統作為整體具有部分或部分之和所沒(méi)有的性質(zhì),即整體不等于(大于或小于)部分之和,稱(chēng)之為系統質(zhì)。與此同時(shí),系統組分受到系統整體的約束和限制,其性質(zhì)被屏蔽,獨立性喪失。這種特性可稱(chēng)之為整體突現性原理,也稱(chēng)非加和性原理或非還原性原理。整體突現性來(lái)自于系統的非線(xiàn)性作用。系統存在的各種聯(lián)系方式的總和構成系統的結構。系統結構的直接內容就是系統要素之間的聯(lián)系方式;進(jìn)一步來(lái)看,任何系統要素本身也同樣是一個(gè)系統,要素作為系統構成原系統的子系統,子系統又必然為次子系統構成……如此,則…→次子系統→子系統→系統之間構成一種層次遞進(jìn)關(guān)系。因而,系統結構另一個(gè)方面的重要內容就是系統的層次結構。系統的結構特性可稱(chēng)之為等級層次原理。與一個(gè)系統相關(guān)聯(lián)的、系統的構成關(guān)系不再起作用的外部存在稱(chēng)為系統的環(huán)境。系統相對于環(huán)境的變化稱(chēng)為系統的行為,系統相對于環(huán)境表現出來(lái)的性質(zhì)稱(chēng)為系統的性能。系統行為所引起的環(huán)境變化,稱(chēng)謂系統的功能。系統功能由元素、結構和環(huán)境三者共同決定。相對于環(huán)境而言,系統是封閉性和開(kāi)放性的統一。這使系統在與環(huán)境不停地進(jìn)行物質(zhì)、能量和信息交換中保持自身存在的連續性。系統與環(huán)境的相互作用使二者組成一個(gè)更大的、更高等級的系統。
整體性原則是系統科學(xué)方法論的首要原則。它認為,世界是關(guān)系的集合體,根本不存在所謂不可分析的終極單元;關(guān)系對于關(guān)系物是內在的,而非外在的。因而,近代科學(xué)以分析為手段而進(jìn)行的把關(guān)系向始基的線(xiàn)性還原是不能允許的。整體性原則要求,我們必須從非線(xiàn)性作用的普遍性出發(fā),始終立足于整體,通過(guò)部分之間、整體與部分之間、系統與環(huán)境之間的復雜的相互作用、相互聯(lián)系的考察達到對象的整體把握。具體來(lái)說(shuō),第一,從單因素分析進(jìn)入到多因素分析;第二,模型本身成為認識目的;第三,從功能到結構。
??動(dòng)態(tài)性
系統觀(guān)點(diǎn)的第二個(gè)方面的內容就是動(dòng)態(tài)演化原理或過(guò)程原理。從哲學(xué)上看,這一原理不外是說(shuō):世界是過(guò)程的集合體,而非既成事物的集合體。動(dòng)態(tài)性原則就依據于這一原理。
系統科學(xué)的動(dòng)態(tài)演化原理的基本內容可概括如下:一切實(shí)際系統由于其內外部聯(lián)系復雜的相互作用,總是處于無(wú)序與有序、平衡與非平衡的相互轉化的運動(dòng)變化之中的,任何系統都要經(jīng)歷一個(gè)系統的發(fā)生、系統的維生、系統的消亡的不可逆的演化過(guò)程。也就是說(shuō),系統存在在本質(zhì)上是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程,系統結構不過(guò)是動(dòng)態(tài)過(guò)程的外部表現。而任一系統作為過(guò)程又構成更大過(guò)程的一個(gè)環(huán)節、一個(gè)階段。
與系統變化發(fā)展相關(guān)的重要概念,除了我們前面已經(jīng)討論過(guò)的可逆與不可逆、確定性與隨機性之外,有序與無(wú)序也是刻畫(huà)系統演化形態(tài)特征的重要范疇。熱力學(xué)、協(xié)同學(xué)、控制論和信息論分別用熵、序參量和信息量來(lái)刻畫(huà)有序與無(wú)序。在數學(xué)上,一般以對稱(chēng)破缺來(lái)定量刻畫(huà)。通俗地說(shuō),所謂有序是指有規則的聯(lián)系,無(wú)序是指無(wú)規則的聯(lián)系。系統秩序的有序性首先是指結構有序。例如,類(lèi)似雪花的晶體點(diǎn)陣、貝納德花樣、電子的殼層分布、激光、自激振蕩等空間有序,行星繞日旋轉等各種周期運動(dòng)為時(shí)間有序。結構無(wú)序是指組分的無(wú)規則堆積。例如,一盤(pán)散沙、滿(mǎn)天亂云、垃圾堆等空間無(wú)序。原子分子的熱運動(dòng)、分子的布朗運動(dòng)、混沌等各種隨機運動(dòng)為時(shí)間無(wú)序。此外系統秩序還包括行為和功能的有序與無(wú)序。平衡態(tài)與非平衡態(tài)則是刻畫(huà)系統狀態(tài)的概念。平衡態(tài)意味著(zhù)差異的消除、運動(dòng)能力的喪失。非平衡意味著(zhù)分布的不均勻、差異的存在,從而意味著(zhù)運動(dòng)變化能力的保持。與此相聯(lián)系,有序可分為平衡有序與非平衡有序。平衡有序指有序一旦形成,就不再變化,如晶體。它往往是指微觀(guān)范圍內的有序。非平衡有序是指有序結構必須通過(guò)與外部環(huán)境的物質(zhì)、能量和信息的交換才能得以維持,并不斷隨之轉化更新。它往往是呈現于宏觀(guān)范圍內的有序。
二十世紀下半葉出現的自組織理論從多方面探討了有序與無(wú)序相互轉化的機制和條件、不可逆過(guò)程所導致的結果,即進(jìn)化和退化及其關(guān)系問(wèn)題,著(zhù)重研究了系統從無(wú)序向有序、從低序向高序轉化也即進(jìn)化的可能性和途徑問(wèn)題。
1969年,普利高津提出耗散結構論,這一理論從時(shí)間不可逆性出發(fā),采用薛定諤最早提出的“負熵流”概念,使得在不違反熱力學(xué)第二定律的條件下,得出這樣的結論:遠平衡開(kāi)放系統可以通過(guò)負熵流來(lái)減少總熵,自發(fā)地達到一種新的穩定的有序狀態(tài),即耗散結構狀態(tài)。耗散系統形成以遠離平衡態(tài)的開(kāi)放系統和系統內非線(xiàn)性機制為條件。非穩定性即漲落是建立在非平衡態(tài)基礎上的耗散結構穩定性的杠桿。在平衡態(tài)沒(méi)有漲落的發(fā)生;在近平衡態(tài)的線(xiàn)性非平衡區,漲落只會(huì )使系統狀態(tài)發(fā)生暫時(shí)的偏離,而這種偏離將不斷衰減直至消失;而在遠平衡的非線(xiàn)性區,任何一個(gè)微小的漲落都會(huì )通過(guò)相干作用而得到放大,成為宏觀(guān)的、整體的“巨漲落”,使系統進(jìn)入不穩定狀態(tài),從而又躍遷到新的穩定態(tài)。
1976年德國理論物理學(xué)家赫爾曼·哈肯出版了《協(xié)同學(xué)導論》一書(shū),1978年第二版增加了“混沌態(tài)”一章,建立了協(xié)同學(xué)理論的基本框架。協(xié)同學(xué)以信息論、控制論、突變論為基礎,并吸取了耗散結構論的成果,繼耗散結構理論之后進(jìn)一步具體考察了非線(xiàn)性作用如何能夠造成系統的自組織。協(xié)同學(xué)認為,系統從無(wú)序向有序轉化的關(guān)鍵并不在于系統是否和在多大程度上處于非平衡態(tài),只要是一個(gè)由大量子系統構成的系統,在一定條件下,它的子系統之間通過(guò)非線(xiàn)性的相互作用就能產(chǎn)生協(xié)同和相干效應,從也就能夠自發(fā)產(chǎn)生宏觀(guān)的時(shí)空結構,形成具有一定功能的自組織結構,表現出新的有序狀態(tài)。哈肯給出了決定論的動(dòng)力學(xué)方程,并同時(shí)引入二分支概念。從而提供了系統由一個(gè)質(zhì)態(tài)躍遷到另一質(zhì)態(tài)的說(shuō)明方法。當系統某個(gè)參數在域值范圍之外,系統處于穩定平衡位置;當系統參數進(jìn)入域值范圍,系統就成為非穩定的,同時(shí)又要形成新的平衡位置。自組織系統形成的兩個(gè)基本條件是:開(kāi)放系統和漲落的存在。由穩定平衡到非穩定平衡起作用的是外部條件,由非穩定平衡到新的穩定平衡其作用的是系統漲落。哈肯的理論較好地說(shuō)明了物理學(xué)中的自組織現象,如激光、細胞繁殖等。但用它說(shuō)明生物和社會(huì )系統有一定困難。
1971年德國生物學(xué)家愛(ài)肯正式提出了超循環(huán)論。其中心思想是在生命起源和發(fā)展中,從化學(xué)階段到生物進(jìn)化之間有一個(gè)分子的自組織過(guò)程。這個(gè)進(jìn)化階段的結果是形成了人們當前所見(jiàn)的具有統一遺傳密碼的細胞結構。這種遺傳密碼的形成有賴(lài)于超循環(huán)組織,這種組織具有“一旦建立就永遠存在下去”的選擇機制??傊?,愛(ài)肯認為,“進(jìn)化原理可理解為分子水平上的自組織”,以最終“從物質(zhì)的已知性質(zhì)來(lái)導出達爾文的原理”。(《控制論、信息論、系統科學(xué)與哲學(xué)》,中國人民大學(xué)出版社,1986年版,471頁(yè))
觀(guān)點(diǎn)演化
內在動(dòng)力系統要素之間的相互作用是系統存在的內在依據,同時(shí)也構成系統演化的根本動(dòng)力。系統內的相互作用空間來(lái)看就是系統的結構、聯(lián)系方式,從時(shí)間來(lái)看就是系統的運動(dòng)變化,使相互作用中的各方力量總是處于此消彼長(cháng)的變化之中,從而導致系統整體的變化。作為系統演化的根據。系統內的相互作用規定了系統演化的方向和趨勢。系統演化的基本方向和趨勢有二:首先,從無(wú)序到有序、從簡(jiǎn)單到復雜從低級到高級的前進(jìn)的、上升的運動(dòng),即進(jìn)化。產(chǎn)生進(jìn)化的基本根據是非線(xiàn)性作用及其對系統的正效應在系統中居于主導地位。在這一條件下,非線(xiàn)性作用進(jìn)一步規定了什么樣的有序結構可能出現并成為穩定吸引子,同時(shí)規定了系統演化可能的分支。其次,從有序到無(wú)序、從高級到低級、從復雜到簡(jiǎn)單的倒退的、下降的方向,也即退化。熱力學(xué)第二定律已經(jīng)表明,在孤立或封閉系統內,這一演化趨勢是不可避免的。普利高津指出,對于一個(gè)處于熱力學(xué)平衡態(tài)或近(線(xiàn)性)平衡態(tài)的開(kāi)放系統,其運動(dòng)由玻耳茲曼原理決定,其運動(dòng)方向總是趨于無(wú)序。從相互作用上來(lái)理解,退化主要基于非線(xiàn)性相互作用對系統的負效應占有了支配地位。
外部條件從抽象意義上來(lái)理解,任何現實(shí)系統都是封閉性和開(kāi)放性的統一。環(huán)境構成了系統內相互作用的場(chǎng)所,同時(shí)又限定了系統內相互作用的范圍和方式,系統內相互作用以系統與環(huán)境的相互作用為前提,二者又總是相互轉化的。在這個(gè)意義上,系統內的相互作用是以系統的外部環(huán)境為條件的。
系統的進(jìn)化尤其依賴(lài)于外部環(huán)境。系統的相干作用是在系統內存在差異的情況下表現出來(lái)的。沒(méi)有溫度梯度就不會(huì )有熱傳導,沒(méi)有化學(xué)勢梯度也不會(huì )有質(zhì)量擴散。但熱力學(xué)第二定律指出,系統內在差異總是在自發(fā)的不可逆過(guò)程中傾向于被削平,導致系統向無(wú)序的平衡態(tài)演化。因此,必須不斷從外部環(huán)境獲得足夠的物質(zhì)和能量才能使系統差異得以建立和恢復,維持遠平衡狀態(tài),使非線(xiàn)性作用實(shí)現出來(lái)。因此系統必須對環(huán)境保持開(kāi)放,才能進(jìn)化。但開(kāi)放性只是進(jìn)化的必要條件,而非充分條件。普利高津的耗散結構論指出,孤立系統沒(méi)有熵流(即系統與外界交換物質(zhì)和能量而引起的熵),而任一系統內部自發(fā)產(chǎn)生的熵總是大于或等于零的(當平衡時(shí)等于0)因此孤立系統的總熵大于零。它總是趨向于熵增,無(wú)序度增大。當一個(gè)系統的熵流不等于零時(shí),即保持開(kāi)放性時(shí),有三種情況;第一種情況是熱力學(xué)平衡態(tài),此種系統中,熵流是大于零的,因此物質(zhì)和能量的涌入大大增加了系統的總熵,加速了系統向平衡態(tài)的運動(dòng)。第二種情況是線(xiàn)性平衡態(tài)。它是近平衡態(tài)。其熵流約等于零。這種系統一般開(kāi)始時(shí)有一些有序結構,但最終無(wú)法抵抗系統內自發(fā)產(chǎn)生的熵的破壞而趨平衡態(tài)。第三種情況大為不同,這種系統遠離平衡態(tài),即熵流小于零,因此物質(zhì)和能量給系統帶來(lái)的是負熵,結果使系統有序性的增加大于無(wú)序性的增加,新的組織結構就能從中形成,這就是耗散結構。例如生命系統、社會(huì )系統等。
直接誘因穩定與漲落是刻畫(huà)系統演化的重要概念。由于系統的內外相互作用,使系統要素性能會(huì )有偶然改變,耦合關(guān)系會(huì )有偶然起伏、環(huán)境會(huì )帶來(lái)隨機干擾。系統整體的宏觀(guān)量很難保持在某一平均值上。漲落就是系統宏觀(guān)量對平均值的偏離。按照對漲落的不同反應,可把穩定態(tài)分為三種:恒穩態(tài),對任何漲落保持不變;亞穩態(tài),對一定范圍內的漲落保持不變;不穩態(tài),在任何微小漲落下會(huì )消失。對于穩定態(tài)而言,漲落將被系統收斂平息,表現為向某種狀態(tài)的回歸。在熱力學(xué)平衡態(tài)中,不論何種原因造成的溫度、密度、電磁屬性等的差異,最終都將被消除以至于平衡態(tài)。
但對于遠平衡態(tài),如果系統中存在著(zhù)正反饋機制,那么,漲落就會(huì )被放大,導致系統失穩,從而把系統推到臨界點(diǎn)上。系統在臨界點(diǎn)上的行為有多種可能性,究竟走向哪一個(gè)分支,是不確定的。是走向進(jìn)化,還是走向退化,是走向這一分支,還是走向那一分支。漲落在其中起著(zhù)重要的選擇作用。達爾文的生物進(jìn)化論證明,生物物種的偶然變異的積累可以改變物種原有的遺傳特性,導致新物種的出現。耗散結構論和協(xié)同學(xué)則定量地證明,隨著(zhù)外界控制參量的變化,原有的穩態(tài)會(huì )失穩,并在失穩的臨界點(diǎn)上出現新的演化分支。一個(gè)激光器,僅僅因為外界泵浦功率的改變,就可以穩定地發(fā)出自然光、激光或脈沖光,乃至混沌的紊光。
由此可見(jiàn),穩定態(tài)對漲落的獨立性是相對的,超出一定范圍,例如在上述條件下,漲落將支配系統行為。如果漲落被加以鞏固,那就意味著(zhù)新穩態(tài)的形成。漲落在系統演化中的重要作用說(shuō)明,系統演化是必然性與偶然性的辨證統一。普利高津指出,“遠離平衡條件下的自組織過(guò)程相當于偶然性與必然性之間、漲落和決定論法則之間的一個(gè)微妙的相互作用”。(普利高津《從混沌到有序》,上海譯文出版社,1987年版,223頁(yè))從存在到演化,這是科學(xué)發(fā)展的必然。普利高津可以說(shuō)是這一發(fā)展趨勢的理論代言人。普利高津首先指出,近代經(jīng)典科學(xué)乃至現代的相對論和量子力學(xué)都是關(guān)于存在的科學(xué),機械論自然觀(guān)統治著(zhù)近代西方世界的科學(xué)觀(guān)。他說(shuō):“對于經(jīng)典科學(xué)的大多數奠基者甚至愛(ài)因斯坦來(lái)說(shuō),科學(xué)乃是一種嘗試,它要越過(guò)表面的世界,達到一個(gè)極其合理的沒(méi)有時(shí)間的世界”?!敖?jīng)典科學(xué)不承認演化和自然界的多樣性”因而,長(cháng)期以來(lái),時(shí)間成為一個(gè)“被遺忘的維數”。而機械論自然觀(guān)則認為“宇宙是單一的、無(wú)限的、不動(dòng)的它不產(chǎn)生自身它是不可毀滅的它是不可改變的”
普利高津進(jìn)而指出,現代科學(xué)正發(fā)生著(zhù)根本性的改變。他說(shuō),“經(jīng)典科學(xué),簡(jiǎn)單被動(dòng)世界的神話(huà)科學(xué),已屬于過(guò)去,它沒(méi)有被哲學(xué)批判或經(jīng)驗主義的拋棄所扼殺,但卻被科學(xué)自身的內部發(fā)展所滅亡”?!耙环N新的統一性正現露出來(lái):在所有層次上不可逆性都是有序性的源泉”。正是依據這一思想,普利高津以耗散結構論在熱力學(xué)第二定律的框架中解決了生物進(jìn)化和熱力學(xué)退化的矛盾。而在1980年出版的《從存在到演化:自然科學(xué)中的時(shí)間和復雜性》一書(shū)中,普利高津總結和闡發(fā)了他建立演化科學(xué)的綱領(lǐng)?!耙苍S有一種更為精妙的現實(shí)形式,它既包括定律,也包括博弈,即包括時(shí)間,又包括永恒性” (以上引言轉引自《自然辯證法參考讀物》清華大學(xué)出版社,2003年版,119—120頁(yè))。這里,普利高津試圖通過(guò)對時(shí)間的再理解,為存在和演化之間架起一座橋梁。
耗散結構理論建立為自然科學(xué)發(fā)展開(kāi)辟了新的方向,協(xié)同學(xué)、超循環(huán)論、混沌理論乃至突變論可以說(shuō)都是這一理論的繼續。自組織理論的發(fā)展使我們對自然演化的前提條件、動(dòng)力根據、誘因途徑、組織形式和發(fā)展前途等已能夠加以較為具體的刻畫(huà),對多樣性和統一性、質(zhì)變和量變、肯定和否定、原因與結果、必然性與偶然性、可能性和現實(shí)性、進(jìn)化和退化等的辨證統一關(guān)系進(jìn)一步從科學(xué)上得到了說(shuō)明,從而建立起真正的關(guān)于演化的科學(xué)。自組織理論的出現和發(fā)展影響是重大的,它前承早期的生物進(jìn)化論、熱力學(xué),后連大爆炸宇宙論、暴漲宇宙論以及C—P聯(lián)合變換不守恒規則,并與它們一起,展示了20世紀演化科學(xué)的時(shí)代。
最終確立系統演化原理的提出,最終確立了現代科學(xué)在方法論上的動(dòng)態(tài)性原則。這一原則也可稱(chēng)為歷時(shí)性原則。這一原則要求:不能把系統看作“死系統”,即已經(jīng)完成的、靜止的、永恒的東西,不能僅滿(mǎn)足于靜態(tài)還原,雖然在研究中我們常常被迫采用理想的“孤立系統”、“封閉系統”的概念,但應始終牢記任何實(shí)際系統都是動(dòng)態(tài)的“活系統”。熱力學(xué)第三定律指出,絕對零度永遠不可達到。而量子力學(xué)也已證明,即使在絕對零度,還有“零點(diǎn)能”的存在。因此我們必須克服靜止的形而上學(xué)的思維方式,從系統的動(dòng)態(tài)過(guò)程中來(lái)把握對象。要從對要素的靜態(tài)分析上升為要素之間的相互作用、要素在系統整體中的變化的動(dòng)態(tài)把握;從對結構的靜態(tài)分析上升為對內外相互作用、結構態(tài)的形成、保持和轉化的動(dòng)態(tài)把握;要從對系統整體的靜態(tài)分析上升為對系統的發(fā)生、發(fā)展和消亡的總體過(guò)程的動(dòng)態(tài)把握。
動(dòng)態(tài)系統理論是系統科學(xué)的核心,突出地表現了系統科學(xué)的動(dòng)態(tài)性原則。動(dòng)態(tài)系統理論是關(guān)于系統狀態(tài)轉移的動(dòng)力學(xué)過(guò)程的理論,其中心課題是把握系統的演變規律。其數學(xué)模型通常為動(dòng)力學(xué)方程,或稱(chēng)為演化方程。它以狀態(tài)變量表示系統狀態(tài)、把系統所有可能狀態(tài)的集合稱(chēng)為狀態(tài)空間,以控制向量表示環(huán)境對系統的制約;以穩定性理論、吸引子理論、分叉理論刻畫(huà)系統的演化。在動(dòng)力學(xué)方程中,一般以微分、差分、積分等表示動(dòng)態(tài)特性的量,來(lái)描述動(dòng)態(tài)過(guò)程中諸變量之間的關(guān)系。在動(dòng)態(tài)系統理論看來(lái),所謂靜態(tài)系統只能是一種靜態(tài)假設,它基于這樣一種假設:即系統狀態(tài)遷移可以瞬間完成。這意味著(zhù)系統必須有無(wú)限儲能可資利用。但任一實(shí)際系統總是有限的,因而狀態(tài)轉移不可能瞬間完成。動(dòng)態(tài)性原則可以說(shuō)貫穿于系統科學(xué)及其方法的每一個(gè)具體內容中。各種具體的系統科學(xué)方法無(wú)不體現出動(dòng)態(tài)性特征。
基本內容
一般系統論創(chuàng )始人貝塔朗菲,就把他的系統論分為兩部分:狹義系統論與廣義系統論。他的狹義系統論著(zhù)重對系統本身進(jìn)行分析研究;而他的廣義系統論則是對一類(lèi)相關(guān)的系統科學(xué)來(lái)理行分析研究。其中包括四個(gè)方面的內容:
1.計算機系統與應用,主要研究計算機技術(shù)領(lǐng)域系統及應用發(fā)展。
2.應用數學(xué),主要研究系統的科學(xué)、數學(xué)系統論。
3.管理工程,主要研究系統的本體論、認識論、價(jià)值論等方面的內容。
4.控制理論,主要研究控制論、信息論、運籌學(xué)和系統工程等領(lǐng)域。
思想方法
核心思想系統論的核心思想是系統的整體觀(guān)念。貝塔朗菲強調,任何系統都是一個(gè)有機的整體,它不是各個(gè)部分的機械組合或簡(jiǎn)單相加,系統的整體工功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒(méi)有的新質(zhì)。他用亞里斯多德的“整體大于部分之和”的名言來(lái)說(shuō)明系統的整體性,反對那種認為要素性能好,整體性能一定好,以局部說(shuō)明整體的機械論的觀(guān)點(diǎn)。同時(shí)認為,系統中各要素不是孤立地存在著(zhù),每個(gè)要素在系統中都處于一定的位置上,起著(zhù)特定的作用。要素之間相互關(guān)聯(lián),構成了一個(gè)不可分割的整體。要素是整體中的要素,如果將要素從系統整體中割離出來(lái),它將失去要素的作用。正象人手在人體中它是勞動(dòng)的器官,一旦將手從人體中砍下來(lái),那時(shí)它將不再是勞動(dòng)的器官了一樣。
基本思想系統論的基本思想就是把所研究和處理的對象,當作一個(gè)系統,分析系統的結構和功能,研究系統、要素、環(huán)境三者的相互關(guān)系和變動(dòng)的規律性,并優(yōu)化系統觀(guān)點(diǎn)看問(wèn)題,世界上任何事物都可以看成是一個(gè)系統,系統是普遍存在的。大至渺茫的宇宙,小至微觀(guān)的原子都是系統,整個(gè)世界就是系統的集合。
趨勢特點(diǎn)
1、系統論與控制論、信息論,運籌學(xué)、系統工程、電子計算機和現代通訊技術(shù)等新興學(xué)科相互滲透、緊密結合的趨勢。
2、系統論、控制論、信息論,正朝著(zhù)“三歸一”的方向發(fā)展,現已明確系統論是其它兩論的基礎。
3、耗散結構論、協(xié)同學(xué)、突變論、模糊系統理論等等新的科學(xué)理論,從各方面豐富發(fā)展了系統論的內容,有必要概括出一門(mén)系統學(xué)作為系統科學(xué)的基礎科學(xué)理論。
4、系統科學(xué)的哲學(xué)和方法論問(wèn)題日益引起人們的重視。在系統科學(xué)的這些發(fā)展形勢下,國內外許多學(xué)者致力于綜合各種系統理論的研究,探索建立統一的系統科學(xué)體系的途徑。
系統分類(lèi)
系統是多種多樣的,可以根據不同的原則和情況來(lái)劃分系統的類(lèi)型。
1、按人類(lèi)干預的情況可劃分自然系統、人工系統。
2、按學(xué)科領(lǐng)域就可分成自然系統、社會(huì )系統和思維系統。
3、按范圍劃妥則有宏觀(guān)系統、微觀(guān)系統。
4、按與環(huán)境的關(guān)系劃分就有開(kāi)放系統、封閉系統、孤立系統。
5、按狀態(tài)劃分就有平衡系統、非平衡系統、近平衡系統、遠平衡系統等等。
任務(wù)目的
系統論的任務(wù),不僅在于認識系統的特點(diǎn)和規律,更重要地還在于利用這些特點(diǎn)和規律去控制、管理、改造或創(chuàng )造一系統,使它的存在與發(fā)展合乎人的目的需要。也就是說(shuō),研究系統的目的在于調整系統結構,各要素關(guān)系,使系統達到優(yōu)化目標。
系統論的出現,使人類(lèi)的思維方式發(fā)生了深刻地變化。以往研究問(wèn)題,一般是把事物分解成若干部分,抽象出最簡(jiǎn)單的因素來(lái),然后再以部分的性質(zhì)去說(shuō)明復雜事物。這是勒內·笛卡爾(Rene Descartes)奠定理論基礎的分析方法。這種方法的著(zhù)眼點(diǎn)在局部或要素,遵循的是單項因果決定論,雖然這是幾百年來(lái)在特定范圍內行之有效、人們最熟悉的思維方法。但是它不能如實(shí)地說(shuō)明事的的整體性,不能反映事物之間的聯(lián)系和相互作用,它只適應認識較為簡(jiǎn)單的事物,而不勝任于對復雜問(wèn)題的研究。在現代科學(xué)的整體化和商度綜合化發(fā)展的趨勢下,在人類(lèi)面臨許多規模巨大、關(guān)系復雜、參數眾多的復雜問(wèn)題面前,就顯得無(wú)能為力子。正當傳統分析方法束手無(wú)策的時(shí)候,系統分析方法卻能站在時(shí)代前列,高屋建瓴,綜觀(guān)全局,別開(kāi)生面地為現代復雜問(wèn)題提供了有效的思維方式。所以系統論,連同控制論、信息論等其他橫斷科學(xué)一起所提供的新思路和新方法,為人類(lèi)的思維開(kāi)拓新路,它們作為現代科學(xué)的新潮流,促進(jìn)著(zhù)各門(mén)科學(xué)的發(fā)展。
系統論反映了現代科學(xué)發(fā)展的趨勢,反映了現代社會(huì )化大生產(chǎn)的特點(diǎn),反映了現代社會(huì )生活的復雜性,所以它的理論和方法能夠得到廣泛地應用。系統論不僅為現代科學(xué)的發(fā)展提供了理論和方法,而且也為解決現代社會(huì )中的政治、經(jīng)濟、軍事、科學(xué)、文化等等方面的各種復雜問(wèn)題提供了方法論的基礎,系統觀(guān)念正滲透到每個(gè)領(lǐng)域。
當前系統論發(fā)展的趨勢和方向是朝著(zhù)統一各種各樣的系統理論,建立統一的系統科學(xué)體系的目標前進(jìn)著(zhù)。有的學(xué)者認為,“隨著(zhù)系統運動(dòng)而產(chǎn)生的各種各樣的系統(理)論,而這些系統(理)論的統一業(yè)已成為重大的科學(xué)問(wèn)題和哲學(xué)問(wèn)題?!?/p>