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第4章 系统科学总论(2)

系统论是研究系统的一般模式、结构和规律的学问,它研究各种系统的共同特征,用数学方法定量地描述其功能,寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。系统的思想源远流长,但作为一门科学的系统论,人们公认是美籍奥地利人、理论生物学家贝塔朗菲创立的。他在20世纪20年代最先提出系统论的思想,20世纪50年代提出一般系统论原理,奠定了这门科学的理论基础。主要论文是《关于一般系统论》。其著作《一般系统理论——基础、发展和应用》被公认是这门学科的代表作。在这部著作中,他运用类比同构的方法和许多关于系统的范畴,研究自然系统、人工系统、社会系统、符号系统等,提出了生命现象的组织性、有序性、目的性,并给出有机体的开放系统模型。此后,许多国家都出现了系统理论研究的热潮。系统论的基本思想方法就是把所研究和处理的对象当作一个系统,并分析此系统的结构和功能,研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性。用系统的观点看问题,世界上任何事物都可以看成是一个系统,系统是普遍存在的。大至茫茫天宇、小至粒子夸克等都是系统,整个世界就是系统的结合。系统论的出现,使人们的思维方式发生了深刻的变化,以前,人们研究和解决问题时,总是把问题分解成若干部分,抽象出最简单的因素来,然后再以部分事物的性质来说明复杂的事物。但是这种方法只能解决简单的问题,而不能应用于复杂问题的研究。在现代科学的整体化和高度综合化的发展趋势下,人类面临的问题规模巨大、关系复杂、参数众多,用此种方法显然无能为力。而此时系统分析的方法却能别开生面地为这些复杂问题的解决提供了有效的思维方式。系统论、信息论、控制论等横断科学为人类的思维开拓了新的思路,它们作为现代科学的新潮流,促进着各门科学的迅速发展!

一般系统论把生命现象的有序性、目的性同复杂系统的稳定性联系起来。为了搞清稳定性的机制,普里高津(I.Prigogine)在研究系统的非平衡态热力学的基础上,发现了远离平衡态的稳定结构,即耗散结构。这就使一般系统论所描述的有序结构的稳定性有了严密的理论依据。耗散结构是指远离平衡态的复杂系统在外界能量流或物质流的维持下通过自组织形成的一种新的有序结构。

“耗散”原意为消散,这里强调与外界有能量和物质交流这一特性。耗散结构理论就是一门研究远离平衡态的开放系统从无序到有序的演化规律的一种理论。可概括为:一个远离平衡态的非线性开放系统(无论是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统)通过不断地和外界交换物质和能量,在系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时,通过涨落,系统可能发生突变即非平衡相变,由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的宏观有序结构,由于需要不断与外界交换物质和能量才能维持,因此称之为“耗散结构”。

协同学又称协同论,它是20世纪60年代孕育,20世纪70年代发展并建立起来的富有时代特色的新兴学科。协同学是指系统在构成它的各部分之间协调运转之下出现的有序。1971年,联邦德国斯图加特大学教授、著名物理学家哈肯提出了“协同”的概念,1976年他系统地论述了协同理论,发表了《协同学导论》和《高等协同学》等。协同学认为,千差万别的系统,尽管其属性各不相同,但在整个环境中,各个系统之间存在着相互影响而又相互合作的关系。在管理科学中,有些经济学家就通过研究人的行为及人与人之间的协调来提高生产率。如不同单位间的相互配合与协作,部门之间的关系的协调,企业之间相互竞争的作用等。当然,协同学的应用范围远不止这些,它在物理学、化学、生物学、天文学、社会学和经济学等许多方面都取得了重要的应用成果。

突变论由法国数学家雷内托姆创立于20世纪70年代,它是运用拓扑学、奇点、微分方程定性理论或稳定性数学理论去研究客观世界中的各种形态、结构和社会经济活动的非连续性突然变化现象的一门新兴科学。在客观世界,除了渐变的和连续稳定的变化现象外,还存在着大量的突然变化和跃迁现象,如水的沸腾、桥梁的崩塌、火山爆发、细胞分裂、基因突变、人的发疯、情绪的波动、战争、经济危机等。突变论方法正是试图用数学方程描述这种过程。简言之,突变论就是研究从一种稳定组态跃迁到另一种稳定组态的现象和规律。突变论与耗散结构论、协同论一起,在有序与无序的转化机制上把系统的形成、结构和发展联系起来,成为推动系统科学发展的重要学科之一。运用突变论,我们能解说和预测客观世界的突然现象,它在数学、生物学、化学、物理学、工程技术、社会科学等方面有着广阔的应用前景。突变论自创立以来已经得到了迅速的发展和应用,引起了科学界的广泛重视。在许多领域,它已经取得了重要的应用成果。随着研究的继续深入,它的范围将会不断地扩大,只要我们能正确地运用突变论,相信它会在我国的经济建设中发挥重大的作用。

此外,随着科学理论的发展,又出现了超循环理论、微分动力学、混沌理论等,这些理论都进一步深化了系统科学的内容,为系统科学的研究提供了新的领域。系统科学的发展也代表了当代科学技术发展的新潮流。

4.一个全新的视野——系统科学与社会发展

系统科学的发展日益深得人心,在观念领域引起了一场革命。如今,系统的观念已成为人们看待自然与社会的基本观念。系统科学的本体、本质、其基础理论之间的关系等等成为哲学研究的新课题,也引起了人们的哲学反思。在自然领域,从宇宙、星系、地球到基本粒子、从单细胞生物、植物、动物到人类,无不是一个系统;在社会领域,经济、政治、文化、军事、教育、法律、伦理等等,也无不是一个系统。系统科学发展到今天,已经成为一个庞大的学科体系,对社会经济、文化政治、管理科学等方面都产生了广泛而深刻的影响。系统科学对社会的影响,表现在社会生活的各个层面。

4.1为人们认识自然与社会提供了新的角度

系统概念和知识日益被更多的人所认识和接受,已经成为当今社会最普遍的概念之一。运用系统的概念来看待自然、经济与社会,把人们认识和改造的对象都看作是一个系统,这大大地深化了人们对自然、经济和社会的认识,而且对于生态环保、调节经济和促使社会和谐发展都起到了重要的作用。

在过去很长一段历史时期内,人们对自然与社会进行研究时,只是就事论事,而不重视从整体关系上来研究。在科学研究中,人们注重的只是分析的方法。每当人们研究一个事物的性质时,人们总是力求找到决定事物性质的物质基础。系统方法则把一切研究对象都看成是一个系统,更加重视事物之间的相互联系,这从一个新的角度大大地帮助人们更好地认识自然和社会,也开阔了人们的研究视野。

我们就拿控制论和信息论来说,控制论揭示了控制系统的运动变化的一般规律,与我们生活密切相关的社会中的各种研究对象,都可以看成是一个控制论系统,因而也就可以采用控制论的方法进行研究。

如现代经济控制论,它的一个主要内容,就是将控制论与数量经济学、管理学、经济系统学、运筹学等学科相结合,对具体的经济过程实现控制与管理。这类经济控制论问题把人和物及各种参数均视为被动的受控对象。典型的应用包括:宏观经济的最优控制、最佳消费投资比例、建立最优经济增长模型、有价证券选择、最佳广告费用、金融市场最优控制、基本建设投资优化问题等。还有人口控制论,由于人口的激增已给全世界带来了直接或间接的社会经济问题,目前,贫穷、疾病、灾害、愚昧、暴力、犯罪依然严重威胁着世界上大多数国家。而控制论、系统工程和电子计算机等现代高新技术的出现和结合,为研究人口控制问题提供了有效的理论基础和技术手段。我们可以用定量分析的方法来研究人口系统的状态并预测其变化规律,研究在不同社会结构情况下如何调节和控制妇女生育率,改变人口结构和发展趋势,以使人口系统的繁衍过程朝着最优化方向发展,达到人类自己掌握自己的命运这一宏伟目标。尤其是对于我们这样一个世界第一人口大国来说,无疑是十分必要的。

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