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秩边流模型的展开研究

时间:2022-03-28 百科知识 版权反馈
【摘要】:(一)秩边流模型之“秩”1. 秩的提出钱学森把系统思想应用于学科体系研究中,并提出了系统科学的体系结构,其中系统学是属于系统科学的基础理论,也是系统效应认识的基础理论。秩的研究,集中起来就是为了获得秩规——获得系统学原理。秩点是隶属于秩体的组分部分,即是系统的元素。
秩边流模型的展开研究_系统涌生原理

系统科学基本模型是秩边流模型。系统及其演化的统称为秩,事物或对象,即要素,称为秩点。秩点要素看成两部分组成,一是要素边界,二是要素内质;系统中,有两以上要素,两个以上要素的相互关联的要素之外的统一体称为涌生物。系统中,要素是有边界的,边界包裹要素内质称为要素,有多个要素,就有多个边界(它们是不能重合的),多个边界与边界结合成的涌生物,称之为“流”。流,可是边和边之间的统称,可是边和边之间的空间、关系、结构、关联、介质等等。这里主要基于系统科学层次一般秩边流模型的展开研究,即基于秩、边、流的展开研究。

(一)秩边流模型之“秩”

1. 秩的提出

钱学森把系统思想应用于学科体系研究中,并提出了系统科学的体系结构,其中系统学是属于系统科学的基础理论,也是系统效应认识的基础理论。但是,“至今我们希望确立的有一定中国特色的成套系统理论还没有做到。”[1]钱学森系统科学体系思想的巨大指导作用,至今尚未充分发挥出来。虽然在钱学森系统科学体系思想指导下,中国系统科学的发展方向已经指明,但其体系中关键的系统学至今尚未建立起来。在这个方向上,结合系统涌生事物的系统观的提出,进行相关探讨。目前,在系统学研究的方向上,已有相当的材料和内容(特别是非线性动力学和自组织理论),在此基础上,研究系统学逻辑连贯的理论框架是一个重点。理论,是对应研究层次的普遍的最基本研究对象的概念范畴的展开。朱照宣认为系统学已“处于其幼年状态”[2],系统学的部分理论已成雏形,“涌现”作为逻辑连贯系统学的思想已经提出,但系统学独特基本研究对象还没有真正确立。

在进行理论思维的时候,只要一撇开具体问题的研究,首先需要确定的是理论的逻辑出发点,其次才是理论的具体展开。系统学作为系统科学体系的基础层次的理论,不管其具体理论内容如何千差万别,都必须有一个共同的逻辑基石和出发点——而且“这个”必须是系统学自己相对独立的、特有的。从目前系统学研究的科学角度来看,还没有获得系统学独特的最基本研究对象。涌现,并不是这个基石和出发点。它是实现系统学的具体内容逻辑连贯的东西,它是系统学的“神”。“神”必须要有具体的形和物。虽然普遍承认“涌现”能够作为实现系统学整体的逻辑连贯,但目前“涌现”并未能有效实现对系统学的逻辑连贯。归根结底,“涌现”这个“精髓”没有从系统学的根源(独特的最基本研究对象)展开,以获得其应该具有的最高逻辑连贯地位,实现对系统学的统筹。

涌现作为一种机能现象,其产生的条件,必须以“系统”为平台,同时系统必须是“演化”的。“涌现”是系统学的精髓,那么产生涌现的整体平台——“系统及其演化”应当是系统学独特的最基本研究对象。系统学需要充分阐述系统学最基本研究对象与系统学“精髓”之间的融合,即系统学最基本研究对象的开显和展开研究,能够获得以“涌现”为系统学精髓的核心;反过来,以“涌现”为系统学的精髓能够逻辑连贯系统学整个理论框架。

为了方便研究展开,把普遍的“系统及其演化”定义为“秩”。

秩作为系统学的独特研究对象,它的研究和展开可以包括两大方面:一是秩的分解研究,二是秩的整体研究。

在开展研究之前,确立秩研究的相关概念如下:

秩体:秩中的系统主体,即系统实体。

秩点:秩体中的实体组分,即系统的实体组分(元素)。

秩态:秩体呈现的状态,即系统演化过程中所处的状态。

秩网:秩体中的秩点构成的及其动态的网络结构,即系统的结构及其动态结构。

秩轨:秩体运动演化的轨迹,即系统变化、演化发展的轨迹。

秩规:秩体运动变化的规律和原理,即系统存在及运动变化的一般原理。

秩能:秩体的动能和势能、显能和隐能、“还原能”和“统能”的统称,通俗的说,即系统的功能。

秩变:秩体的质变和量变呈现的秩涌现的统称,即系统的变化。

秩向:秩体运动、演化和发展的方向趋势,即系统变化方向。

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系统学研究,是要获得一切系统研究的基础理论。秩的研究,集中起来就是为了获得秩规——获得系统学原理。

2. 秩的分解研究

秩的第一分解是两部分,秩体和秩轨。其中秩体即系统实体,系统实体的研究是重要的。一个秩体是由秩点构成的,秩点的来由可以是生成的,因此,秩体也可以是生成的。秩体的运动变化和演化形成的轨迹,称为秩轨。对一个秩而言,没有秩体的轨迹是不存在的,没有轨迹的秩体也是不可能的。秩的分解研究,核心是秩点的研究。

秩点是隶属于秩体的组分部分,即是系统的元素。秩点,在研究中,具有元素组分的能量、状态、运动、和功能等等,即具有秩点能、秩点态、秩点向和秩点轴等等。秩点态是秩点的状态,分显现状态和隐性状态。秩点向是秩点当下的变化方向和趋势,包括显现的方向和隐性的方向。秩点轴的秩点运动变化的轨迹,包括显现的轨迹和秩点内部成分变化未显现的轨迹。秩点能包括三个方面的内容:秩点显能、秩点隐能、秩点联能。秩点显能,是指秩点显示的能量、功能或机能;秩点隐能是指秩点隐藏具有的能量、功能或机能;秩点联能是指秩点与其他秩点相互联合、相互作用、相互统一趋势的联合控制能量描述。

在独立秩点研究(机械论还原论的组分特性)的基础上,秩点联能的研究是极其重要的。联能是系统秩点独具有的。联能是互供互联的能力和能量,任何绝对独立的秩点(元素)都不能具有显现的联能,但一定具有隐性的联能。任何不绝对独立的秩点(元素或组分事物)都必须展现联能,也是通过联能被认识和作用的,即任何事物都是通过联能而使事物自己获得存在和开显的。

联能,在秩点中是双向相互的;研究中,可以忽略一方,出现单向的研究。联能有大小、方向和主客体之分。秩点在确定的秩体中,同时与其他一切的秩点(来自不同方向、不同种类的秩点)具有联能,“牵一发而动全身”是联能普遍存在的经典现象。因此,在分解研究中,解决秩点与秩点的联能问题,是秩体内秩点研究的核心问题。

秩点具有自己的独立事物还原论特性,也具有秩体中(系统条件)的联能特性。前者,更多作为还原论的研究范畴——这里不多作阐述。秩点之间的联能是相互的,具有互动性。对于两个不同的秩点(A)和秩点(B),它们之间具有联控互动能量,具有联能互动方向,具有联能互动的联点(在秩体中称为统能体),并将显现联能互动的效力和效果。秩点受不同的联能的作用,当然也具有“可还原的独立的事物”具有的作用,需要结合起来考虑和研究;往往还原论和机械论中,把联能的作用忽略了;而系统科学研究中,恰恰发现了这种现象并以其为独特研究对象而确立并发展起来。

3. 秩的整体研究

秩整体的研究是非常复杂的。秩点的研究,其核心是秩点联能的研究;而对于秩整体来说,核心是秩统能的研究。所谓秩统能是一切秩体内的秩点联能的总合的统称。秩统能包括两类,即显统能(涌现机能现象显现对应的统能)和隐统能(涌现尚未显现对应的统能)。统能是在“还原能”(秩点独立可还原事物的能力和特性的总称)的基础上显现的系统特有的能量(但是它不是目前科学的一般意义的能量)。秩整体的研究,主要是秩的规律和原理的研究,其核心是“涌现”的研究。

秩统能和秩点能的关系。一方面,涌现的秩点能(秩点还原能和联能)可以主导秩统能。统能是秩体内秩点联能的总合,某一秩点能的涌现,可决定整个联能的态势和发展方向,从而主导统能。另一方面,秩统能可以使秩点能(包括还原能和联能)由显能状态转入隐能状态,也可以使秩点能(包括还原能和联能)由隐能状态转入显能状态,甚至使秩点发生质变。

秩统能与秩网的关系。这是非常重要的。秩网,包括系统实体的网络结构,也包括系统动态的网络结构。秩统能,静态中,它由秩体的秩点联能构成,并形成秩网,即系统实体结构;动态中,可以通过使秩点联能变化而改变秩网(改变系统结构),甚至进而作用于秩点,使秩点改变——大大地改变秩网(系统结构)。静态的秩网呈现一个秩的基本的秩统能,即具体系统实体有一个相对固定的系统结构,系统结构决定一个系统的基本的秩统能。秩网决定秩统能情况,相同数目和种类的秩点,在不同的秩网条件下,其秩统能是不一样的——直接导致秩功能是不一样的。

秩统能与秩变的关系。在这里,秩统能要区分为两种,一种是纯粹的秩统能,另一种是通俗的秩统能(包括纯粹秩统能和秩点还原能),这里的研究通常取后者。秩变,也包括两种情况,一是秩体的变化,另一个是秩整体的变化。秩体的变化是指秩内部的系统的变化;秩整体的变化是指“秩体(系统)及演化”的整体的变化。秩体的变化,其内部主要是在秩统能的作用下,秩体内的秩点将受此作用而改变自己的状态——整体呈现统一的方向或者符合秩统能的方向变化,这称为“系统的组织”。在系统组织中,在秩体内秩点的运动中,呈现的秩网的有序情况——称为“系统的秩序”。秩整体的变化,是“秩体(系统)及演化”的整体的变化,秩体整体的变化,向外体现为系统的“行为和功能”——秩体由于受秩统能的作用,作为一个整体将对它的环境作出适当的变化。这种变化,不同于还原性事物与事物之间的机械作用和变化。

4. 秩和涌现的关系

涌现和秩,对于系统学来说,是“神”和“形”的统一。

秩是“系统及其过程”的统称,是一个系统学独特的研究对象。“涌现”是“整体不等于部分和”的表述,是构成系统的同时,系统的机能的表述。乍一看,它们不相干,其实它们是统一的。可以说,涌现是秩基础上的普遍的机能原理。

涌现是秩研究中,以“秩统能为核心的机能”的研究表述。系统科学研究中,可得到一个基本结论:若干事物按照某种方式相互联系而形成系统,就会产生它的组分及组分总和所没有的新性质,即系统质或整体质。这种新性质只能在系统整体中表现出来,一旦把整体还原为它的组成部分便不复存在。这部分及其总和没有而系统整体具有的性质,叫做整体涌现性。

在秩这个研究对象中,整体涌现性,是秩体的秩点联能组成的秩统能的体现。在系统科学中,系统的整体特性既包括定性方面,即系统质;也包括定量方面,即系统量,如单个分子聚集起来形成热力系统涌现出温度和压强等整体特征量。在系统科学中,系统量在组分层次上是无法理解的,甚至不可能发现,但它们可以描述系统的整体性质和运行演变过程。秩的秩体中,秩点包括了独立秩点可还原能的研究和秩点联能的研究,可还原能的研究,就是系统科学中的组分层次的用机械论和还原可理解可研究的实体组分研究。而“不可理解的系统量”是指秩体的秩点的联能“聚集”起来的秩统能的显现。

在系统科学研究中,组分层次上的所谓不可理解的、甚至不可发现的“特征量”,在秩的研究中,必须是完全可以研究的。不管是在组分层次,还是在“聚集”层次,都必须是可研究的,并且是连贯一体的。简单的说,就是秩点联能“聚集”到秩统能的体系研究。涌现不仅仅要研究系统量,也要研究系统质,也就是说,秩点不仅要研究秩点的联能和秩体的统能,还要研究秩体中秩点的可还原能量和性质特征。

涌现是秩变的一个精髓现象的机能表述。涌现虽然也可以作为独立研究对象,尽管对系统学具有支柱作用、统筹作用,但作为系统学的最基本的独特研究对象是不妥的。秩是以系统为平台的,涌现应当是以秩为平台的。整个系统科学体系是以系统为最基本研究对象的,系统学是以系统基础上的秩为自己独特的最基本研究对象的,涌现只是秩研究中获得的普遍的机能现象和原理——它是由研究对象展开而获得的,并不是“最直接的”就是研究对象。

系统学,为了在系统科学对这些组分、部分、元素、要素、因素等提炼和概括,并考虑它们的动态情况,统称为秩点。区分为要素秩点、因素秩点、元素(部分)秩点等,也区分硬秩点、软秩点,区分为构材秩点、连接秩点。秩点是一个宽泛的范畴,它从可忽略的元素、因素、部分,到要紧的元素、因素、组分,到子系统,包括一切硬的组分、要素、部分、因素等和一切软的组分、要素、因素、部分等。

5. 秩与流的关系

我们通常把系统内部的组分、元素和要素统称为秩点。具体来说,秩点包括系统内部的元素,根据元素在系统的重要程度,又区分为要素和非要素。系统内部的组分通常是一个相对独立的实体事物或虚体事物,可做相对的划分或分解而获得研究独立,包括子系统。重要的一点,广义的秩点包括了系统的部分,即部分也称为系统的秩点,只是这种秩点不具备研究系统的机能意义。

系统的内部实体秩点,由大到小,由高到低,通常包括一级子系统、二级子系统……直至组分(部分)、要素、元素等。对应这种划分,系统中的涌生物流,区分为一级流、二级流……也可划分为超级流,大型流、中型流、小型流、微型流等。

整个世界是不断运动发展的,如何将事物或秩点或系统从世界中划分出来?对于一个确定的研究系统,如何划分其内部的秩点,划分其内部的流? 现实系统的涌生物通常是以流为直接承载,以信息微核为引导,以层次结构为具体表现形态,以秩点组分为根本载体并服务于组分——支撑组分、协同组分、组织整体。

例如城市系统的交通流。城市系统中,秩点是家庭、商场、单位、场点等,流是以这些为载体的、位于它们之间且联系它们的道路中的车辆、人群的混合体。在这个混合体中,流与单位是相互作用关系,并且不同的单位边上的道路具有不同的信息,蕴涵了来自单位的相关的特性;流内的车辆与道路是相互作用关系,流内的车辆与车辆是相互作用关系,流内的车辆与人员是相互作用关系,流内的人员与人员是相互作用关系,流内的人员与车辆也是相互作用关系。道路流内的车辆、人员,之所以这样或者那样的流动,是以信息微核为引导的,比如人员要上班、购物、旅游,货物要运输,能量要交换等等。道路流在城市中会以道路的层次和结构形式表现。道路流并不能独立存在,而是要以道路周边事物为载体,并以服务于城市各个秩点为目的:一方面,它要把流边子系统的事物(包括信息和能量)带入流并送到其他地方,它也要把来自其他地方的事物送入需要的子系统,比如将人员从家庭带入流送到单位上班;总的来说,就是起耗散结构作用,把子系统需要的事物带来,把组分不需要的事物带走。另一方面协同组分,子系统或组分超越了流的承载能力或者阻碍占据了流的空间,那么流将减少对该子系统的服务,减少对其输入或者输出,使该子系统向减少或降低超越流承载能力的方向发展,使子系统与其他子系统之间在流的作用下得到协调和协同。再一方面,通过流使子系统之间的关系密切,并成为了一种以流信息为引导、结构层次支撑、连通环境的整体,这个整体就是系统。

(二)秩边流模型之“边”

日常生活中,边通常理解为物体的周围部分的边缘或者地域交界处的边界。在物理学中,摩擦力的研究要考虑物体边情况;在数学中,收敛问题的研究也常常涉及边界;在当前系统科学中,边是指点到点之间的连线。而作为系统科学秩边流模型研究的基本概念之一,边是指系统中要素区别于别的要素之所以成为要素的抽象划分,在具体系统中转化为具体划分。要素分自然要素和认识要素,自然要素,即自然物之所以成为特定的自然物的自然划分;认识要素,是指事物在认识中,之所以是此事物而非彼事物的认识划分。边有确定边和模糊边的区别,有些要素的边是确定的,有些要素的边是不确定的。不管是自然边界还是认识边界,不管是确定边界还是非确定边界,在系统模型研究中统称为边界。对于系统边而言,边外是环境,边内是系统;对于系统内秩点边而言,边外是流,边内是秩点;前者称为外边,后者称为内边。比如中华人民共和国疆土系统的外边是国际边,而系统内的省与省之间的边是内边。

秩边流模型中的边,既是组分周围的边缘又是组分同组分交接相互作用的边界,作为一般模型通常指抽象的边。科学研究中,通常涉及边界问题,但没有任何一门学科把边界问题作为自己学科一个主要的重要范畴来开展研究。系统科学把“边”问题作为自己的一个基础性研究概念,与它本身的横断科学性质是相适应的。

1.“边力”

边是划分秩点的一种存在,它直接由系统内质的规定性决定,是区别系统内质和系统环境之间相互作用的一种存在。作为一种存在,边具有边力,即作为一种存在的自我显现的一种本能属性所表现的同它物之间的相互作用。

边力的大小,来源三个方面,一是承载边的内质作用力,二是边作为一种存在自我相对独立的自分形力,三是来自外环境对边的作用力。因此,边力=内质作用边力(承载边的内质提供的力) +边质力(边作为一种相对独立存在的自分形力) +外环境作用边力(环境作用于边的力)。通常而言,边作为一种存在具有其自身的分形力,即边作为物质本身具有的力,称为边质力。边作为秩点的边缘部分,它承载和传递来自秩点的性质或某些相互作用并通过边表现出来,体现了内质作用的边力,称为内边力。边作为系统连接外部环境的地方,与来自环境事物相互作用表现出来,体现外环境作用的边力,称为外边力。边力的方向,是由边质力、内边力和外边力共同决定的:一、在边质力和外边里可忽略情况下,或者边质力主要受内质控制同时外边力可忽略情况下,边力的方向主要由内边力决定;二、当内边力和外边力可忽略情况下,边力主要由边质力方向决定;三、当内边力和边质力共同比较平稳的情况下,边力干扰方向主要由外边力决定。

通常的,相对独立的质边力比较小,边力方向主要由承载边的内质(秩组分)决定,边力方向与秩组分的分形力方向是同向的,在秩组分分形力涨落生长到一定阶段,边力方向与分形力方向是反向的:当内秩组分分形力突破秩组分边力束缚,“原边质”受到破坏,新边质形成并产生新边力;当内秩分形力无法突破秩组分边力束缚,则内秩分形力受秩边力束缚。这种束缚表现为两种形式:一种是直接束缚,分形力保持最大值,但一直被边力束缚,形成一种平衡状态;另一种,分形力达到最大(冲刺)被边力束缚后,放缓(物质的分形力特性决定),分形力减小,回到趋近原点,蓄势,并进行第二次分形力冲刺……如此循环形成边力范围内的分形振荡。

在一个系统中,系统内部某边的内边力是指承载该边的秩所表现出来的边力,也称为秩边力;也就是说,某一边的内边力一定是某一秩点(秩点群)自分形作用于边产生的力;系统内部某边的外边力,通常也是指系统内部流对其产生的相互作用力。系统整体外边的内边力是指系统整体内部秩点组分整体自分形力;而外边力是指来自系统环境的相互作用力。任何系统都有环境,任何边都有环境,通常边既有来自秩点的秩边力(内边力),也有来自环境的外边力。

由于边质自身的存在通过质自身分形而作用显现的力,使边具有来自身内在规定性的力量,称为边质力。不同的质,将具有不同的质边力。边本身作为一种存在具有的分形力而对内、对外产生的相互作用力,简称为边质力。在边质力的研究中,内边力是边力对应内部秩质的边力,外边力是环境带来的相互作用的边力。边质力在一定的内边力(质边力)和外边力条件下,边质不同,边质力不同,则边力不同,比如同一环境下同一形态的边,用金属作为边的内质和用木材作为其内质,其边力是不同的。

边作为一种存在,是一种物质。边作为一种存在,包括边的物质性、能量性和信息性。边作为一种存在并发生作用,是指物质边力、信息边力和能量边力不可分割的整体作用。根据边自身的变化发展、边对内部秩点的意义、边对环境的影响、边对秩点与环境交换通道的研究区分,边力具体可有侧重的表现为边的约束力、边的承受力、边的影响力等。边的约束力包括两个方面,一是对来自内部秩组分的分形力的约束,称为边的对内约束力,也叫抗内变约束力;二是对来自环境影响变化的控制约束,称为边的外约束力,也叫抗干扰约束力。边的承受力对应着边的约束力,约束力的极限称为边的承受力,包括:一方面,边对来自内部秩点自分形的维持形变和性质不变的承受力,实际上是边对内部秩点相互作用的承受;另一方面,边对来自环境影响和干扰条件下保持边的形变和性质不变的承受力,实际上是边对环境的抵御和承受。边的影响力是边对内对外的综合影响,包括两个方面,一是对内部秩点的存在和发展的影响;二是对环境状态的存在和发展的影响。

2.“边”的分类

作为组分与组分相互作用的边界,硬边界通常比较好划分,而软边界有时候比较难以划分。系统外边是指包裹系统的边,主要由处于系统与环境接触的那一部分秩点的边,及与环境相接触的流道边,形成的一个所谓闭合的“边包圆”。系统内边是系统内所有秩点的边的总合;系统边包括系统内边和系统外边。系统是物质、能量和信息的系统,秩点是同时具有物质、能量和信息的系统组分事物,因此,秩点边包括了该秩点的物质边、信息边和能量边。据此可以相应的把系统秩边流模型的边分为三类,既物质边、能量边和信息边。

物质边是指我们自然物质和客观事物(通常为可作“硬事物”或实体事物认定)的时间、空间及属性划分的边。物质的形态边、状态边、硬属性范围等都属于物质边。人们的日常生活中,通常都有这样直观的和感性的认识:物质边是指物质之所以称为该物质,而不是他事物的“硬”划分。物理学对物质的研究划分的“根据”通常认为是典型的物质边。

能量边是指物质携带的能量在时空中运动分布划分的边。能量边,是蕴涵在实体事物的时空分布和运动分布之中的能量研究的表现识别,比如能量的重力势能,是实体事物同地球之间一定范围内距离空间分布的研究表现标识;弱相互作用能量和强相互作用能量,电子和原子的相互作用能量,它们都可以在时空距离上被研究表现出来;热能、动能、机械能等,则主要在实体事物的运动中被研究表现出来。从哲学上来看,时空和运动是一体的。能量边,是通过时空和运动等相关参数描述的一个具有反映事物存在状态的能力及潜在能力的描述范围。能量边,区分为方面能量边和综合能量边。方面能量边,是某一具体研究方向显现的能量描述,比如热能描述、势能描述等;综合能量边,是实体事物的各种能量的整体描述。

信息边是指事物的部分的或整体的具有“研究等价意义”的反映或建构事物及其属性的标识范畴。信息的定义是复杂的,因为信息尚且无法有效的定义,因此信息边的研究是复杂的。信息包括了系统状态、功能、属性的描述。信息边的第一要义是依托物质的信息的存在,它具有本原信息载体(信息源)的抽象规范,它不能直接超越信息源的规定性。信息从本源相对独立(被获取或者复制散发)以后,信息在信息通道中传递和存在——这个传输通道也一定是依托载体的,载体可以是实体物质、符号及混合体等。因此,信息边包括了本原信息边和载体信息边。在本原信息边中,因信息来自信息源,具有一致性和准确性的模式标识意义;在载体信息边中,信息模式受载体支配,可以放大、缩小、变形、复制、共享等,信息边因载体支配该信息模式的变化而变化。但是,本原信息边和载体信息边之间,由于受信息模式研究等价意义的内在逻辑一致性约束,而具有相应的变化转换关系。也就是说,载体信息边构建的信息模式所反映的对象和本原信息边构建的信息模式所反映的对象在研究意义上是等价的——指向同一事物。

在系统的物质、能量和信息的基础上,也可在实际研究中区分硬边和软边。社会系统中,实体组分的以实体质地划分的边称为硬边界,而人与人之间的边规定性、事物与事物之间的边规定性、人与事物之间的边规定性以及它们统合起来的侧重标志关系以非实体质地划分的边称为软边界。软边界通常是指达成或标志由此及彼关系的相互关联的信息模式或过渡信息模式的范围。

关于硬边界。从系统组分实体构成论角度来看,硬边界的研究就是边和结构的研究。人们在对边界的研究中,常见的是硬物质或者系统硬组成和结构的边界的研究;比如说海边、河边、国界、地界。因此,在具有空间的硬参数指标对应的物质的边界划分;比如具有空间的距离、长短、高低的坐标的连续物质点形成的边线、边平面或者立体边,等等,称为硬边界。硬边界的特点是边界体是硬物质。比如说国界,边是实际的坐标点对应的土地或海洋物质;比如桌子边,是桌子物质最外层的、与边对应的那部分隶属于桌子的物质。在物理学中,研究摩擦力,通常要研究部分边问题,但摩擦力主要是研究边与边近距离相互作用所产生的直观现象问题,其主要是从外边对其研究。

关于软边界。软边界的研究,核心的是边和关系的问题研究。人们在对软边界的研究和认识中,比如伦理边界、道德底线、法律法规、规章制度等等,它们与我们的生活息息相关。软性事物区别于其他软性事物的划分的涌生事物(信息模式相对独立)称为软边界。生活中并没有明确地提出软边界问题,但对事物的软性关系的研究比较常见,也是软边界研究的重要内容。

3.“边”和涌现

我们时刻都在同身边的人和事物打交道,我们直接的首先都是同这些人和事的“边”打交道,适应边、改变边、研究边、制定边、运行边……这些成为生活实践和改造世界的第一直接内容,其次才是认识和改变边包裹着的那些“人和事秩点”。边,一方面连接流,另一方面连着自己包裹着的秩内质;系统边,一方面连接环境,另一方面连接、包裹和约束着系统内部组分。人类的研究对象事物,从系统科学来看,一类是作为相对囫囵整体的秩点(系统),另一类是具有诸多组分形成层次结构的系统;如果对囫囵整体的秩点进行精细而深入的划分,其内部可以有不同的边,划分出不同微小层次和结构,即转换成为了一般系统认识。

边把系统内部组分通过内部流连接在一起,边把系统同环境通过边境流联系在一起,简单说,边把秩点、流、系统、环境连接成为一个整体,又同时使它们相互区别。在研究中,系统边的划分,使系统成为该系统而非别的什么系统;系统内部边的区分,使系统内部组分相互区别又相互联系,系统整体涌现机能与边是密切相关的。

涌现是一种机能变化现象,假定T1状态系统机能为A,在T2状态系统机能为A’,而这两种状态系统的组分没有发生“质和量”的改变,A’-A=△A称为涌现现象。如果期间系统的组分发生了质或量的改变,组分改变量和△A之间的关系是非线性的,这种现象也称为涌现现象。

涌现是以边的改变为基础的,包括量变和质变。边的改变,才能引起流的改变,才能有效地生成新的涌生事物,获得新的涌现机能。涌现,要有来自边内、边外或边界体自身的变化,使原来边界体的边力改变形成新的边力,或者使原来边界体改变生成新边界体而形成新的边力;新边界体或新边力的形成,直接影响“流”的形态、状态和机能——生成新涌生物——必然承载新涌现机能(涌现)。

系统科学研究的具有涌现的系统,通常是显现涌现机能的典型系统。在典型系统中,组分A和组分B的状态边发生形变,决定流形成涌生物“形变”;这种形变,有时候是强烈的,有时候是微弱的,也可能随着系统的演化,时而强时而弱。当两个组分事物相互作用时,组分A的处于“独立状态”的边(没有绝对独立的边,未进入系统相对于进入系统而言,称为独立状态组分)在组分B的作用下,发生形变化;相应的组分B的处于“独立状态”的边在组分A的作用下,也发生形变。当这种形变微弱的时候,没有发生研究上的“形变”和“质变”,认为涌现还没有显著显现。严格地说,涌现是一定生成的,因为,系统中的其他组分改变了该组分的边力,影响流的状态机能,即涌生物承载的涌现。有时,系统组分与组分之间的边的区分已经模糊,互为你我了,形成共同边界体。

系统同环境存在物质、能量和信息的交换,这个交换过程一定得通过边的环节;被交换的物质、能量和信息,一定先得进入到系统通道的综合流,成为流的内容后再发生交换。它们一定在瞬时或一段时间要成广义涌生物的一部分,它们要么从系统中在边力改变情况下脱离出来进入涌生物(流),进而排泄到环境;要么从环境中融入流进到系统并相对独立于流被系统吸收成为系统的成分。没有边就没有环境。通常的系统都是有边的系统,即都是处于环境之中的系统。研究系统作为子系统在更大的系统中,其边是更大系统的内边,即研究系统的边外环境是更大系统内部的流。涌生物作用系统中的组分,体现对系统的整合力,可以时而强时而弱,也可以强烈到使组分发生质变,或者使组分淘汰出系统,也可以弱到让组分自由地生长和发挥作用。

(三)秩边流模型之“流”

在一个系统中,笼统的来看,流就是涌生物;因为它是承载涌现现象的核心原因。从系统构成论来看,系统中划分为系统组分和层次结构,“层次结构”与“组分”作为研究对象,存在一个研究级别问题,在这里认为它们是同等研究高度、同等研究级别的事物,层次结构属于流的范畴。从系统生成论来看,系统中分为组分和系统涌现的机能,这里假定系统涌现机能的直接承载者是流(相关内容后面将详细阐述)。

流是非组分、非环境的边外事物的统称。研究流的系统包括两类典型系统,一是假定系统只有组分A和组分B,且两组分属于同一级别,该类系统的流包括了时间流、空间流、属性流、暗物质流等;二是假定系统中有组分A、组分B和组分C,且组分A组分B属于同一研究级别,而组分C则在研究级别上可以被忽略,该类系统的流主要介质流(以C物质为介质的流)以及时间流、空间流、属性流、暗物质流、物质流的混合流。

事物与事物通过边界得到区分和划分,但是在事物与事物之间,存在间隙(时空间隙和逻辑间隙等),它们之间既不是直接等同连接的,也不是真空的;传统科学对事物与事物之间的研究,通常忽略了,或者把事物之间的部分作为真空(如果事物之间介质不明显的情况下)来研究,或者把事物之间的部分作为介质(介质明显的情况下)来研究,这些研究和认识是孤立的,机械的。从系统科学角度看,事物与事物的“边之间的”统称为流。流之所以称为流,是因为流相对于系统内部的秩点具有相对运动性,称为流。秩点被流的海洋包围着。同质边闭合的包裹称为秩点;而不同质边之间生成的非组分事物、非系统的统称为流。

1.“流”

人们观念里的流,首先想到的是水流、河流、物流等。一条河流,承载河水流动的载体,称为河道;河道的两个岸边和河底所在的平面,可称为河边;两个河岸边和河底边构成河道。对于一个系统来说,构成流道的面称为流边,承载流的通道称为流道,通常流道由多个流边构成。可见,流由流边包裹着,流边来源于组分物质的边面,但是在实际研究中,并不是所有的物质边面都是流的边,有些组分的一部分边成为流的边,而其他则并不成为流的边(它仅仅是子系统的内部边,比如三个秩点生成的子系统,其中一个秩点只有一个边面是流的边面,而其他边面与另两秩点紧紧生成和体子系统)。在系统科学研究中,流边与流边构成的统称为流道,流边与流边之间(流道)承载的统称为流。流通常指边与边之间存在一定的一般抽象“间隙”(物质的、信息的、能量的或逻辑的间隙),使相应的物质、能量或信息能够在其中流动,具有流动特性。这里,在流道中运行的相应的物质、能量和信息称为流,也称为流体。根据系统流道承载运行事物的不同,可区分物质流、能量流、信息流和综合流。

物质流,是指事物边与边之间充斥着物质为主的流,比如电容器之间的介质,马路上的车流、人流,等等。这里物质流,从系统中看来,它要低于组分秩点物质的研究地位,也低于系统整体的研究地位。因此,低于组分秩点物质研究意义、介于组分秩点之间运动的物质,可称为介质流。介质流主要体现三方面特点,一是指存在系统中处于低于研究意义的组分物质的范畴;二是指介质相对于组分有明显的运动意义,即流动状态;三是介质流为系统内的组分物质提供交换服务,或为系统同环境提供交换服务,包括介质物质自身被交换,也包括介质携带的信息和能量被交换。一般研究的系统都存在明显的物质流。

能量流,是指事物边与边之间充斥着能量为主的流,比如热空气流,电流等。在系统内部组分秩点与组分秩点之间,存在相对独立的动态能量体——它可以由物质流承载,也可以有条件的相对独立;它可以来自不同的组分秩点,也可以来自环境。能量流通常依托流道在流道中运行,通过相应的边,为系统内不同秩点组分提供能量交换,或者通过系统与环境的通道形成系统与环境的能量交换。

信息流,是指流道中以介质为依托、以能量为动力、以信息模式为核心的传递、复制、共享和加工处理运行的流,比如模拟信号流、数字信号流、文字信息流、语言信息流,等等。信息流在系统中不能绝对独立存在,不存在裸信息;信息流必须有介质载体和能量动力,通常的必须有流道依托和能量保障;信息的传递、复制和处理,必须在能量动力的保障下才能进行,必须在物质载体或介质载体(流道体也可以作为一种物质提供给信息栖息)上才能进行。信息流是为系统内不同秩点组分提供信息交换的地方,也为系统与环境提供信息交换活动。信息流,不是裸信息流,即使是通信信号的信息流也不是纯粹信息流,它们必然要么有有线介质和能量,要么有无线波和能量为承载。

在研究中,通常的流都不是单一的,都是综合流。综合流是指物质、能量和信息的综合流。根据研究需要可能存在侧重,流体中物质对系统的支撑交换作用明显,而能量和信息特性在研究中不明显的时候,可以侧重称该流为物质流,比如城市系统中的人流;流体中能量对系统的支撑作用明显,而物质和信息特性在研究中不明显,可以侧重称该流为能量流,比如取暖的热流、获取热量的食物流等;流体中信息对系统的支撑作用明显,而物质和能量特性在研究中不明显,可以侧重称该流为信息流,比如通信流、互联网信息流等。

2.“流力”及其分类

流力,包括物理力和相互交换力。流通过边与秩点发生相互作用具有流力;或者说秩点通过边对流进行相互作用而产生的流力,这都属于物理力。流力具有大小,具有方向;比如人体系统从口进食的食物流,在口腔细胞秩点及其边的作用下,进入食道;在食道细胞秩点及其边的作用下,进入胃;在胃细胞秩点及其边作用下,进入肠道,直至排出人体系统外。从食物流的运动来看,不仅存在物理流力,而且更重要的是存在相互交换力。如果仅仅研究事物流对牙齿、食道、肠胃的相互作用的挤压物理力是没有意义的,因为那不能让人系统生存和发展。流力中的相互交换力,是一种描述性定义的力,是指系统中具有物质、能量和信息相互交换功能的广义相互作用。显然,食物流中的物质吸收、能量吸收、相关食物信息的获取帮助人体系统生存和发展,同时人体中相应的消化酶(帮助消化吸收)、人体的部分废弃物质(包括能量和信息)交换到尾端的食物流以粪便形式排出体外也是帮助人体系统生存和发展。

我们知道吃草根和吃白米饭,食物流的相互交换力是不同的,即满足生命需要程度是不同的。这里需要研究一个流质力,即流体内质能够提供相互交换的功能及其程度所表现的满足系统的能力。此流体区别与彼流体满足系统相互交换作用的内在规定性所表现的能力,称为流质力。同一流质体在不同的系统表现不同的流质力,不同的流质体在同一系统通常表现不同的流质力。通常,在同一系统中为了获得相同的流质力,需要不同流质体的不同的量;比如,某个人吃1公斤牛肉获得的流质力(热量)约等于吃若干公斤的蔬菜获得的流质力。

1公斤牛肉可以提供一定的热量,但在个体甲系统可能吸收60%,而在个体乙系统可能吸收80%;1公斤牛肉的流质力是相同的,相互交换的结果不同,说明不同系统能够提供的相互交换力不同。

流力中,流的物理力、相互交换力和流质力等综合起来的功能描述,可称为整形力。流的物理力是与流成分(流质)的形变有关,流质形变越大则流物理力越大。流质体,作为秩点来研究,具有分形力,影响相互交换力。流力和边力是紧密联系的,它们之间的研究比较复杂。

流的整形力是系统研究的核心。流体作为系统的一个部分,具有对各个边的约束、控制和调节的相互作用,进而该作用力对系统内部秩点组分产生相应的束缚、控制和调节功能,整个相互作用的核心是通过相互作用演化为相互交换的过程,这种包括相互作用力和相互交换力等的综合力对系统具有整体控制的意义的描述性力,称为整形力。系统内,所有的流组成的流整体具有的力,最明显的是整形力。它对系统内各个秩点的运动变化、结构关系、功能、性质等具有整合控制作用。流的整形力表现为两个方面,一是流的组织力,另一个是流的突破力。流的组织力:受某一综合流力的作用,不同秩点在系统中将按照流力的要求作适当的调整,形成一个流力协调下的整体,此时流力可称为系统中的协同力。流的突破力:流力在对个别秩点边的相互作用中,可能直接突破该秩点组分的边力,进而对秩点组分的内质产生巨大影响甚至使其发生质变,从表现功能上讲,这种力可称为流的突破力。流的整形力不管具体表现为组织力、控制力、约束力还是突破力,都是流体的物质、能量和信息运动使相应边发生物质、能量和信息的形变,进而对相应边条件下的秩点进行规整、控制、调整甚至改变(包括破坏性改变或改良改变)。从外在的机能表现看来,流的整形力可以表现为对组分进行束缚、改造、筛选、扶植、放大和淘汰等行为。

3.“流”的层次结构形态特性

流是系统产生涌现的根本来源。流和涌现的关系是复杂的,简单地来说,流承载着涌现。在研究流的层次结构形态之前,首先要把握系统研究中组分、元素、要素的关系。系统内部的属于系统、但小于系统的对象或者部分,称为广义系统的组分。从结构意义上区分,组分一定是部分,但部分未必都是组分,因为部分不一定具有结构意义,而组分一定是具有结构意义的,对系统作任何划分,都将得到部分,而只有对系统沿结构分解方向的划分的部分才具有结构意义,才称为组分。比如,打碎的瓷器碎片不具有结构意义不是组分,而人体的器官等是人体系统的组分。相对于元素概念讲要素,要紧的元素,次要的元素通常忽略不计,有些系统的元素是否为要紧、是否可忽略难以划分,可从影响系统行为特性的因素考察,比如文章作为系统,素材、词句等是实在性要素,思想、文风、文采等是非实在性要素。组分或要素一般有两种:构材件和连接件,比如房子系统的砖、瓦、木、石是构材件,灰泥、钉子是联结件;螺栓、螺母、焊锡等通常是连接件。系统也区分硬要素和软要素,社会系统的人、城市、经济是硬要素,文化、思想、精神等是软要素。文章的材料、布局、用词是硬要素,文心、悟性等是软要素。在广义的研究环境下,这里把系统的部分、组分、元素和要素都归结为秩点——作为非严格意义的系统构成或系统生成的组分(本文中没有特别说明,组分都指该种组分)。

在系统内,组分之外的统称为流。流是系统的内环境,准确的说又是系统内组分(子系统、元素、要素、部分)的外环境。在系统中,流呈现的形态就是层次结构形态。在当前系统科学研究中,可认为结构和关系是系统科学的核心内容。结构和关系,作为脱离“组分”的相对独立研究对象,它是作为流的形态表现出来的。层次结构和关系是流的系统形态。层次结构是指系统中秩点组分的相互时空分布的描述,关系是系统中秩点组分的相互作用的描述。层次结构和关系等参数对系统的描述,都是以系统内外部的物质、信息和能量的相互交换为核心的综合描述。

苗东升认为,“结构是由系统元素相对稳定的关联所形成的整体构架”的定义虽然有助于理解结构的丰富内涵,但也有值得商榷之处。构架是越来越流行而尚无统一理解的用语,有些文献讲的构架就是结构;用含义不甚明确的概念来定义另一概念,逻辑上不合理。[3]这里认为,广义组分的相互作用所形成的流表现的形态就是结构。结构就是要素之间互动互应方式的总和。[4]组分之间互动互应的总和(不包括组分),本质上是流的描述;而这种总和(流)的表现方式和表现形态就是结构。一个系统的结构常常包含多方面的内涵,需要从多个视角去考察;可以从硬元素来划分硬结构,也可以从关系角度来划分软结构;结构作为流的形态是外在现象,反过来说结构这种现象的内在本质载体直接的是流。

结构是由系统边相对稳定的关联所形成的流整体的生成与构成性描述。首先,结构是流整体的存在形态描述,是一种存在。其次,结构才能被从多个角度去考察和研究。准确地说,结构是流的某些形态描述,但不是全部形态描述;因为任何一种描述都不可能是穷尽的,流结构是对流的适可而止的需要性描述,具体表现如下:

第一,流结构的存在性。没有秩点就没有边,没有边就没有流,没有流就无法承载结构。系统组分事物边之间的统称为流。组分秩点“边”之间,不是真空,是包括了物质、能量和信息的混合体,它自然是一种存在。所谓的空结构,仅仅是流的结构形态的信息模式在研究条件下没有获得而已(换一个角度不为“空”),并不直接可认为结构本身是空的,更不能直接等同认为流是空的。流结构具有存在性,这是流结构形态能够展开丰富研究的基础和前提。

第二,流结构的时空特性。流具有对应空间的特性。不同的秩点在不同的空间整合的系统的流的结构描述是不同的,如上下、左右、前后等。秩点之间的相互支撑、相互制约的流的空间结构关系,称为流的空间特性。流在不同的时间,不同的阶段,具有不同的动作,这些不同时期、阶段的运动关联、衔接、过渡的方式,形成流的时间结构描述;比如抗日战争的三大阶段。

第三,流结构的动态特性。根据系统学的要求,秩是动态的,秩点也是动态的。流作为秩点边与边之间的总合,它也是动态的。因此,流的结构描述也是具有动态性的。流的静态形式的结构描述,称为框架结构,体现的是组分之间、秩点之间固定的连接方式和关系的流的状态描述。流,在动态情况下,根据流的动态特性,系统在其工作运行中显示出来的组分互动、秩点互动方式及关系的流的动态状态描述,称为流结构的运行结构。汽车的固定结构是框架结构,汽车运行时的流的状态描述,是汽车的运行结构。文章的章、节、段落是框架结构,文章的作者文思及文章安排是运行结构。

第四,流结构的软硬特性。根据系统的秩点的物质、能量和信息的组合,物质方面的流的状态描述是系统的硬结构,能量和信息方面,尤其是信息方面的流的状态描述称为系统的软结构。从另一角度说,显在的、容易把握的、具有普适性把握的“硬性的”结构称为硬结构,难以把握的、潜在的、因人或参考坐标不同而把握不同的“软性的”结构称为软结构。电脑硬件连接方式,是硬结构,软件则是软结构;社会系统中,职务关系、行政关系、财政关系等属于相对硬结构,而思想、感情、文化等方面则属于相对软结构。硬结构的问题,通常容易解决,而软结构的问题通常难以解决。系统科学的研究,应该重视软结构,而流结构的研究重点是软结构行为及特性的研究。

第五,流结构的形式和方式性。系统科学把结构定义为组分或要素之间关联方式的总和。说明结构具有方式性,组分与组分之间不同的关联方式,具有不同的结构。本质上讲,不同的关联方式,即是边的不同相互作用的方式。通常而言,系统的关联方式是多种多样的,穷尽研究一切关联方式是不可能的,有些关联方式是主要的,有些关联方式是次要的,有些关联方式是可以忽略的。根据人的研究需要,人们总是选择一部分合适的形式和方式来研究系统。

在形式的选择上,根据不同秩点在某一共同参数或是秩性下的变化情况,形成的系统的形式,可区分为:1. 链式结构,哲学讲因果链,某一结果的获得,与前一秩点的相关参数变化的关系是因果关系,即具有决定性关系;比如,生态系统的食物链,生态系统的不同物种秩点以食物参数发生相互联系形成的链状结构;经济系统的产业链、商业的供应链、质量管理的质量链等等;2. 环形结构。物质、信息、能量流或者其中之一的流的参数为研究对象形成的秩点首尾相接的系统形式,称为环形系统结构,如循环,生死轮回,大气环流,环型交通等。环结构,分二维环结构,也就是同一平面的环结构系统,比如环形交通;也分三维环结构,也就是在立体中的环结构,比如大气环流(非全包裹立体环),鸡蛋的弹壳立体环(全包裹立体环);还分四维环,在动态系统中,空间三维加上时间维,比如生死轮回,还有甚至有加上逻辑维的五维形式,甚至有其它维度的更高、更多维度的环结构。3. 树状结构。在复杂系统中,子系统划分和层次划分总是同时存在,相互结合、相互影响,其中最简单的一种结合方式是树状结构。树由根、杆、枝、叶四个大层次的子系统组成,整系统为树根,分叉出两个以上的一级子树,一级子树再分叉为二级子树,一直到末级子树分叉出树叶。该结构的特点是,系统的组分之间或者子系统之间是界限分明的,没有交叉、粘连,没有闭合回路,层次与层次之间是分叉的链状结构。4. 嵌套结构。多层次结构的系统有可能采取内外嵌套的形式,称为嵌套结构。有两种形式,立足维系统研究,多个环形系统的以某一中心点平行展开的多层次系统,比如北京的二环、三环、四环、五环、六环构成的多层次系统;另一种是,从三维来看,多个立体环结构以某一中心点球形向外展开的多层次系统,比如鸡蛋是由蛋黄、蛋清、蛋壳形成的立体系统。5. 塔式结构。在多层次结构的系统中,不同层次的连接方法多种多样,在空间上,下层承载上层,比如塔;在抽象形态空间或逻辑上,底层次承载高层次,比如权利系统。塔式结构,如果把立体嵌套结构打开,可以看作是立体嵌套系统的挖切部分结构。6. 网络结构。网络结构是最复杂的,包含了多个链式结构、环形结构(多维度)、树状结构,因此,也必然的可能包含着嵌套结构和塔式结构。网络结构的最大特点是有回路,并且不仅仅是一条回路,比如公路网络系统、互联网络系统等。网络系统结构,是系统结构的常态。

第六,流结构的关系性。系统科学的结构,是边相对稳定的关联所形成的流整体的描述,是组分与组分之间的关联方式的描述。在关联方式“关联”的同时形成了关系。组分与组分之间的关系是复杂的,要素之间的关联本质上是双向的。相互联系、相互作用、相互制约、互动互应,系统中一个要素变化,原则上其他任何要素都要受影响——同时影响的变化反馈作用要素的变化——形成对要素变化的回应。但这种互动、反馈、回应的关系,有时候在一个方向作用强,在另一个方向作用弱,甚至可以把弱方向的作用忽略,作为单方向来考虑。这跟相互作用力是相区别的。具有决定意义的关系是生成关系,这是考察系统结构时应注意的。区别生成关系和非生成关系,学校系统中,同学之间的同乡关系、恋爱关系等是生成关系;而学校老师与校长之间由于侧重职务安排因此可以认为是相对构成关系,即非生成关系。流结构,作为系统的边相对稳定的关联所形成的流整体的结合与构成性描述,如果系统内的秩点与秩点的相对稳定关联形成的流整体的结合性关系描述,则称为流结构的关系。

通常的来说,流结构的关系,在人与人之间的研究是流结构研究的一个重点。有时候,流的关系与流的结构会提高到同等的高度,称为结构和关系。流结构的关系研究,重点研究的是秩点与秩点之间的相互联系,物质层面的直接作用包括传统科学的机械论和还原论的研究,这方面已经比较透彻;另一方面,包括流条件下的边与边之间的研究,这是系统科学需要重点深入展开的——这里包括了物质层面的边与边之间通过流的相互作用关系研究、能量层面的边与边之间通过流的相互作用关系的研究、信息层面的边与边之间通过流的相互作用关系的研究以及物质、能量、信息混合的相互作用关系研究,这些研究都是在秩点的自我运动的基础进行的。

第七,流结构的层次网络特性。由于系统的边的不同,边与边组成子系统的不同,在一个系统中,流的不同部分可以区分为层次;另外,流,由于秩点的立体排列与组合,边之间的总合形成秩点间隙的网络状态及其表现的性质,即流的网络特性。系统的层次理论中,只要是系统,至少有两个层次,即组分层次和整体层次;但只有两个层次进行整合,无须先形成子系统,不具有中间层次,通常不称其为层次结构系统。“我爱你”“斧头装上柄”等没有子系统,也没有中间层次,这类系统太平庸,无须作为系统科学的重点研究对象。包括三个层次以上的系统,存在介于组分和系统整体之间的中间层次,才称其为层次结构系统。学生个人、班、年级、系、院、学校组成的大学系统,是具有多层次的系统。通常的系统都具有层次结构,层次结构是系统的常态。层次是一个重要的结构研究概念,但层次是一个难以准确定义的概念,从贝塔朗菲把层次理论作为系统科学的基本内容之一,到现在深刻而系统的层次理论仍然没有建立起来。[5]从系统学角度认为,层次是系统中边相对稳定的子关联所形成的子流整体在系统整体中的具有结合与构成性地位的形态描述。这里,首先层次是系统内部,同时并不是任意的系统内部,而具有子关联的边形成的子流整体,即子系统。只要有子系统的划分,就有中间层次的划分,只要有中间层次的划分,就有子系统划分。[6]这仅仅说明层次与子系统的关系,把子系统或者各个中间层次,在系统整体中具有的结合与构成地位的形态方式描述出来,这就是层次。因为子系统的划分是复杂的,可以按照不同的方式划分,但层次通常按照同一种方式经过多次整合,从最基础做起,由较低层次逐层整合出较高层次,最终到系统层次;假设K层的系统,即最小的组分层次是K层,则K层整合到K-1层,再整合到K-2层,一直到系统整体。另外,系统从整体向下分解也是可以的,假设K层整体系统,向下分解还原到一级子系统,在到二级子系统,直到K-1级子系统及K层组分。但向下划分的时候,通常是到“适可而止”的子系统的。

从系统学研究看,把不同级别的子流整体在流整体中的位置态势描述,就是层次结构。很显然,大子流体具有的某些特性,小子流体不具有,因为大子流体相对小子流体,具有流质的不同,也具有流质的量的增加或减少区别。在系统科学层次理论中,认为高层次具有低层次不具有的特性,即高层次观测到的属性,一旦还原到低层次就不复存在,这样的特性也是涌现性。多层次的各层次涌现性构成系统的涌现性集合,而最高层次的整体涌现是系统的整体涌现性。系统的整体涌现性与子层次的涌现有关系,但并不相同。这是非常重要的,有时候,我们需要的特性在系统整体涌现中不具有,而在系统的子层次涌现中能具有,即有时候需要合理的分解系统,而取系统的某一个层次,获取它的层次涌现性,即子涌现性。子涌现性与整体涌现性,并不是子系统与整体的那种关系,它们只是依托了子系统与整体的关系作为产生联系的基础,但它们本身不可能具有直接的相同的关系和联系。如果把一种方式划分的层次与另一种方式划分的层次甚至多种方式划分的层次综合起来,则这个层次具有多种方式的边,它们构成层次的网络,任何一个层次其内部都可以表现出网络性,因此,网络结构也是系统的常态。网络结构的研究,通常是把其分解为不同维度的层次结构来展开的。多种方式层次综合(即网络)比单一方式层次的系统,其涌现性研究要复杂得多。秩点只是产生涌现性的实在基础,但秩点齐备只是形成整体涌现性的必要条件,仅仅把秩点汇集起来不会产生整体涌现性。因为,这种汇集不是系统。秩点边的相互关联、相互作用、相互制约、相互激发的整合,不断地形成流、生成流,并使流发生质变或量变,也使秩点通过边发生质变(或者微小质变)或者使秩边发生形变,它们在流的整合中组织为共同体,形成整体的同时会出现涌现。

(四)秩边流模型之“边流效应”

边流效应的核心是涌现。在系统科学研究中,人们认识事物从侧重分析研究转变到侧重整体研究。在传统科学中,可还原的组分加和在一起的整体,是可以通过传统科学线性关系得到把握的;这类整体称为加和性整体,即整体是各个孤立元素的总和。这些元素,不论是在系统之中,还是在系统之外,它的特征都是一样的,比如事物的物理重量。系统科学侧重非加和性整体性研究,即整体非等于各个孤立元素的总和。元素在系统中与在系统外的特性是不同的,比如活人体的心脏和肺,与脱离活人体的心脏和肺,它们的功能和特性是不同的。在系统科学中,把系统组合时具有的非加和性称为涌现性,它是系统整体具有而其他的元素或组分或其总和不具有的特性。根据秩边流模型,把流与秩点整合所具有的系统的整体的非加和性,称为涌现性。它是系统具有而秩点或秩点总和不具有的特性。秩点具有秩点的特性和功能,秩点总和具有秩点总和的特性和功能,而系统中的“边流”使两者的特性和功能得到贯通——外在表现为“涌现”使两者获得解释说明。如果边流呈现的层次结构形态不具备了,则涌现现象也将消失,比如系统中的组分秩点被还原了,分解为了单个独立的秩点,必然是层次结构瓦解了,系统整体涌现消失了。

系统,只有两大类组成,一类是秩点,一类是流(边流统称为广义的流,即通俗的涌生事物)。边流效应的基础是秩点,秩点决定系统的性质,但,不同的秩点在同一抽象流的约束下,达到同一目的却不具备同一的性质。比如,钢铁秩点,在汽车抽象流结构下,整合成为汽车;木头秩点,在汽车抽象流结构下,整合为“木头汽车模型”;两者都达到“汽车抽象流结构”目的,但它们性质相差巨大:钢铁汽车的每一个秩点的功能都作为钢铁汽车流的内容,而木头汽车的每一个秩点的功能也都作为木头汽车流的内容,显然,钢铁汽车流和木头汽车流是不相同的——它们是汽车抽象流结构下的具体,表现出具体性质不同。又比如,真花与塑料花具有相同的抽象流结构,但具体性质内容是不同的。另外,系统中,相同的秩点在不同的边流结构形态下将具有不同的性质、功能和意义,通常对于相同秩点群来说,优秀的边流结构形态决定涌现的效能。比如,同样的一万个汉字,不同的人安排它们形成不同的边流结构形态,形成小说、散文、戏曲等。又比如,一个工厂,同样是10个人,优秀的边流结构系统形态可能比非优秀的边流结构系统形态产生的经济效益高很多。而对于一个具体系统,我们必须研究它的边流结构形态才能真正开展有效研究,比如曹雪芹把文字安排形成《红楼梦》系统,如果我们要懂得红楼梦的真谛,就必须弄清它内部复杂的非线性流结构,弄清层次,梳理网络,获取它的各种涌现性思想。

边流效应核心表现为涌现效应。然而,涌现效应的准确理解应当是秩边流效应;因为,涌现的基础是秩点组分为根本,边流结构和关系为直接承载,信息为牵引,微小涨落为动因。没有秩点组分承载的边流结构是无法具体存在的。总的看来,系统的边流效应研究跟系统的组分质料、组分数量、组分边流结构具体形态和环境都有关系。苗东升认为,涌现来源于四种效应:组分效应、规模效应、结构效应、环境效应。参照之,可把系统的“边流效应”也划分为四类。

1. 边流效应之组分效应。对于系统科学来说,组分是重要的,例如钻石项链系统和玻璃项链系统是重大区别的。巧妇难为无米之炊,给一堆沙子,神仙也难以造出可口的食物。很显然,组分(系统学称秩点)的基质、特点、长处和短处等是造就系统整体特性的实在基础,或者说是唯物论基础,它决定了系统只可能是什么,而不可能是什么。同秩边闭合体就是秩点,同秩闭合边包囊的基质的不同,就是不同的秩点,就是不同的组分。在系统研究中,重视不同秩点组合成系统的研究,即系统有两个要点:多元和异质。苗东升认为“二者对系统整体涌现性的形成都是不可或缺的”[7],浅以为,多元同质的系统,也是有可能产生涌现的,比如同一水分子系统的液、气、固化涌现现象。系统涌现产生,满足边流效应就必然产生涌现,边流效应的大小——能够达到适可而止研究的地步——通常是由多元和异质的组分基础决定的。人本身是一个复杂体,是异质的系统,对于系统涌现的认识和需求,直观性和经验性认识贯穿于多元和异质的系统涌现。比如,单调不成音乐,单一动作不成舞蹈,美丽涌现在于多元和异质的有机涌现。

2. 边流效应之规模效应。流的不同质边的多少,决定流的组成和性能,也决定流在系统中的作用。因此,系统的规模大小的不同可能对系统的属性和行为产生不可忽视的影响。这就是系统的规模效应。它的本质是边的规模形成的流的规模对流的属性变化,进而产生对系统整体的属性和行为、功能的影响。规模是形成系统整体涌现性的必要根据。一是不成为系统,也是不具有涌现性的,因为其没有规模。二个以上的事物及其对应流的统一体才称为系统。人多势众,众人拾柴火焰高,是直观的规模效应体现。但是,我们研究系统,是为了认识和改造系统,落脚点是实践,因此,研究系统规模并非越大越好,适可而止。

3. 边流效应之环境效应。一般系统都是开放系统,都存在环境效应。环境对于系统的秩点以及流的边、边的流影响都很大,如果系统环境中的事物,突破系统边力,通过流道进入系统,影响系统的物质、能量和信息,如果在流边力的控制范围内还好,如果超出了流边力的控制范围,可能突破流边进而影响秩点,从而整体的影响系统的涌生物,进而直接影响系统,甚至导致系统崩溃。当然,系统的正常的物质、能量和信息需求是通过流的吸引力或系统的能动力,将环境中的负熵吸收进系统,通过流道输送和分配给不同的部分——通过边渗透提供给秩点,进而维持秩点的自我发展变化的相对稳定性——从而使系统整体涌生物相对稳定,即系统相对稳定。在吸收负熵的同时,秩点也将正熵通过边渗透到流,由流输送到系统环境之中。

4. 边流效应之结构效应。边流效应的结构效应研究是最为复杂的,也是系统科学的重点。流的层次结构形态是边流效应之结构效应的具体表现,这在上节已经有详细讨论。

[1] 《中国系统工程学会成立十五周年纪念特辑》,1995年,第4页

[2] 朱照宣:《系统学和非线性动力学. 复杂性研究》,科学出版社,1993年第12页

[3] 苗东升:《系统科学大学讲稿》,中国人民大学出版社,2007年,第29页

[4] 苗东升:《系统科学大学讲稿》,中国人民大学出版社,2007年,第31页

[5] 苗东升:《系统科学大学讲稿》中国人民大学出版社,2007年,第35页

[6] 苗东升:《系统科学大学讲稿》中国人民大学出版社,2007年,第37页

[7] 苗东升:《系统科学大学讲稿》,中国人民大学出版社,2007年,第23页

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