试论系统科学中的认识论模式及其意义

时间：2022-11-28 理论教育版权反馈

【摘要】：为此，有必要对系统科学体系中的一些问题进行探讨。本文在阐发系统科学理论与系统方法的基础上，讨论了系统科学中的认识论模式及其蕴含的意义。由上述可知，系统科学是一般系统范畴上的科学技术体系。现在系统科学的基本概念、理论和方法已成为很多现代科学的基础。因此，控制论可以被看作是系统论的分支，它研究系统的功能方面。

试论系统科学中的认识论模式及其意义

张　莉　邢冬梅

自然科学和社会科学的汇流，科学与技术、各门学科之间的相互渗透密切相关，导致了以系统综合为标志的学科大发展时代的来临。为此，有必要对系统科学体系中的一些问题进行探讨。本文在阐发系统科学理论与系统方法的基础上，讨论了系统科学中的认识论模式及其蕴含的意义。

一、系统科学理论与系统方法

就客观世界来说，系统是“无时不有，无处不在”的。小至一个细胞可以视为一个系统，大至整个宇宙世界也可以视为一个系统。一个人，一个单位，一个国家都可以视为一个一个的系统。当然这里所说的系统，其具体表现形式还不是系统的科学概念。所谓系统的科学概念指系统是由若干互相联系、互相作用的要素所组成的具有特定功能的有机整体。用“一般系统论”的创始人贝塔朗菲(L．V．Be talungphi)的话说，系统应该是“相互作用诸要素的整体”。由此可见，系统的整体性便是系统科学的中心，系统科学的主要任务是以系统为研究对象，从整体出发来研究系统整体和组成系统整体的各要素之间的相互联系，从本质上说明其形式、结构、功能、行为和动态，以把握系统整体，达到稳定、优化的目的。

而控制论、系统论、信息论是当今世界上新兴的三大学科，它们之间具有不可分割的关系，因其若干基本概念、基本思想、基本方法都是类同的，从而形成为系统范畴研究的一组科学技术学科。

当前，“三论”正在走向趋同，形成更高层次的系统科学。它们的研究对象是一切具有系统性质的整体事物、过程、问题和技术。它们揭示一般系统的性质、规律和特征，研究这些理论在各具体学科中的普遍适合性意义和科学技术方法论上的同一性原则，并在最高层次上为哲学世界观和方法论进行概括和总结。

由上述可知，系统科学是一般系统范畴上的科学技术体系。按照钱学森教授的观点，它应包括工程技术、技术科学、基础科学和哲学四个层次上的所有以系统方法为方法论指导、以系统对象为研究目的的系统科学体系。^[1]

无论从事科学研究，还是从事其他各种实践，方法都是特别重要的。众所周知，系统科学也是一种重要的方法论，但它具有与其他科学认识类型和形式不同的特殊属性，它抛弃了片面的、局部的分析，也扬弃了线性因果关系的研究方法的弊端，而把重点放在分析对象的综合属性上，放在揭示其多种多样的联系与结构上。

现在系统科学的基本概念、理论和方法已成为很多现代科学的基础。各个学科，包括自然科学、社会科学都在讲系统论、控制论、信息论，并希望系统科学能够对解决复杂系统、巨系统中的问题提供指导性理论和方法。

在中国掀起的关于控制论、信息论、系统论这“三论”的热潮，就说明了上述研究方法已经引起我国学者们的广泛关注。事实上，“三论”的核心是一个系统问题，它只能说是统一的系统方法的几个不同侧面。由于系统论侧重于研究结构方面的问题，而结构将会产生功能，从而产生控制问题。因此，控制论可以被看作是系统论的分支，它研究系统的功能方面。由于控制必然涉及到信息的搜集与传递，控制论又与信息论有着密切的关系。

系统科学方法也称为系统方法，它普遍适用于自然科学、技术科学和社会科学。所以，它是属于如同数学方法、逻辑方法等具有跨学科适用性的一般科学方法。

所谓系统方法，就是按照事物本身的系统性，把对象放在系统的形式中加以科学考察的一种方法。也就是说，它的认识方法是从系统科学的观点出发，综合地、精确地考察对象，着重于整体与部分(要素)，部分与部分之间，以及整体与外部环境之间的相互制约关系。其显著特点是它的整体性、综合性和最优化性，^[2]如变结构控制理论就是一种控制系统的综合方法，此法的优点是变结构控制(VSC)易于实现，且其滑动模态对加给系统的干扰和系统的摄动具有完全的自适应性，此法对任何非线性系统都适用。^[3]带有滞后变的变结构控制是针对滑动运动中由于切换装置有惯性和时延(滞后)而提出的。状态变量滑动时，控制量以有限的频率在切换曲面(切换流形)附近来回切换及其滞后影响而产生抖动现象，这就需要研究滞后变结构控制系统的综合。这一新兴学科是近七八年内才提出来的。^[4]

系统的性质，在于它的整体性(如整体稳定性)，这体现在它的功能、行为和结构等几个主要方面。系统的性质并不是它构成要素性质的简单总和，而是系统机制的特性。我们认为，系统机制是在系统结构基础上的功能联系机制和行为规定，因而，它也决定了系统与环境的特定关系或相互作用关系。所以，系统要素中每一项要素的变化或要素间相互关系的改变，都可能造成系统性质的改变，甚至出现另一种系统的新性质。

“系统的外部环境相互联系和相互作用过程的秩序和能力，称为系统的功能。”换句话说，系统的功能具体表现为系统对物质、能量、信息的转换能力和对环境的作用方式，即它在不同环境发生相互作用时表现出来的规定性。系统功能反应表现了系统的行为特征。按照N·维纳等人的观点，“行为就是一个实体相对于它的环境做出的任何变化”。^[5]换句话说，系统行为就是系统功能的外在表现。因此，系统结构是系统机制的基础，系统机制决定了系统功能的特征，从而也决定了系统的行为方式。

二、系统科学中的认识论模式

20世纪以来，牛顿的经典力学体系无论在宇观、微观还是宏观世界都遇到了难以解释和无法克服的障碍，其局限性日益暴露，同时近代科学文明也带来了西方的文化危机，这一切使20世纪成为科学革命的世纪。相对论、量子力学与系统科学相继兴起，彻底改变了科学的基础和面貌。其中非线性科学正以全新的科学概念、科学规律和科学方法，全方位超越以往的线性科学。

系统科学的发展主要包括以下三个阶段:

20世纪40—60年代，系统论、信息论、控制论可以看作系统科学的理论奠基; 60—80年代，以耗散结构理论、协同学、超循环和突变论为代表的自组织理论先后兴起。“自组织理论是对传统理性的超越，它代表了科学试图从原子和机械向生命和人性的回归”。自组织理论第一次将生命性、演化、历史和选择等概念引入科学，从而在更根本的意义上架设了生命与非生命之间、物理学与生物学之间、科学与人文之间的桥梁;80—90年代分形、混沌、孤立子理论迅速发展起来，形成了系统科学发展的第三个阶段。

如果说近代科学的奠基者是从批判亚里士多德开始的，那么系统科学的创始人则是从批判经典科学机械论起步的。与经典科学孤立地研究局部、运动及其简单性相反，系统科学是探索整体、演化及其复杂性的科学。同时科学语言及范式正在进行新的全面转换。

建立在系统科学基础上的、体现系统科学基本理解方式的复杂范式，其基本原则包括:

整体论原则。当今天追寻复杂性科学的源头时，我们就必须要回顾一下一般系统论的创始人贝塔朗菲。他是第一个全面批判还原论、提倡整体论的人。当贝塔朗菲做他的生物学博士论文时就认识到，用还原论的方法所构建的分子生物学等虽然将生命现象深入到了分子、原子、原子核，甚至更加微观的层次，但却无法真正理解生机勃勃的生命现象。因此，机械自然观和方法论在生物学领域遇到了有力的挑战。整体性原则认为事物是有机的系统整体，具有其组成要素在各种孤立状态下所不具有的性质。事物内部各组成部分间的作用是非线性的，这种非线性相互作用会使许多新的特性涌现出来。涌现性是指高层次有而低层次无的特性。在高层次时具有的特性一旦还原到低层次就不复存在。因此，不能直接用组成要素在孤立状态下的性质和规律去解释系统整体的性质和规律。

不可逆原则。时间问题是20世纪科学革命的突破口。可以说第一次突破是爱因斯坦完成的，从绝对性到相对性的突破;第二次突破是从普里高津开始的，从外部到内部，从存在到演化。其实质是从物理性到生命性。系统时空观与经典时空观的最大差别不仅在于相对性，更在于生命性。包括在物理学中，如热力学第二定律、不可逆现象的热力学;在生物学中，如个体发育、种系发展及进化等。其实在任何组织的问题中，正如普利高津所说，“人们只能根据其历史和过程来理解一个复杂系统。”莫兰认为让历史和事件参与到任何说明和解释中去具有不可回避的必然性。

耗散结构理论的创始人普里高津认为，时间是我们存在的基本维度，否定时间就意味着否定实在、否定现实世界。事物的运动过程是不可逆的。事物不仅以系统的方式存在着，而且还在生成着和消逝着;事物不仅具有空间展开的多样性，而且有其时间上的历史。

非线性原则。事物各组成部分间存在着复杂的非线性关系。部分之间相互关联，每一部分的变化都会受到其他部分的影响，同时也影响其他部分的变化。事物的变化服从复杂因果性原则，包括互相关联的因果性、相互反馈、协同作用等。系统具有变无序为有序的自组织能力，它能够在随机涨落的机遇中把偶然性和必然性统一起来。有人说:“1900年世界是统计性的，1910年是相对性的，1930年是量子化的，1980年是非线性的。”^[6]

远离平衡态下的稳态。在经典热力学中，系统只有平衡才可能稳定，那是一种静态平衡状态下的稳定有序结构，如晶体和液体等。而系统科学研究的则是在动态开放系统中的平衡，如耗散结构理论，研究的就是在远离平衡态的稳定的“活结构”。耗散结构理论的提出，使人们认识了自然界一大类动态的“活”的有序结构，使我们认识到一切有生命的系统与无生命系统的一个重大差别是:生命系统稳定和发展的条件恰恰在于非平衡，而不是平衡。布鲁塞尔学派的名言就是“非平衡是有序之源”。

人类学原则。科学认识主体认识任何物理组织，都要认识它和它的环境的相互作用，认识任何生物组织都要求认识它和它的生态系统的相互作用。观察者与被观察对象之间相互关联的原则。把观察或实验的器械或装置等引入任何物理的观察或实验的领域，把处于文化上、社会上、历史上的一定时间和空间的人类主体引入任何人类学或社会学的研究范围中。

除此之外，复杂范式还包括组织原则、复杂因果性原则、形式逻辑的限度问题等等。这些原则不但在自然科学领域，而且在社会科学领域的应用中都有相通或相似性。因为对某些物理存在、生物存在和人类——社会存在来说，组织问题和自组织问题都是不可避免的“复杂性比简单性更基本，可能性比现实性更基本，演化比存在更基本。今天的科学精神，不是以现实来限制可能，而是从可能中选择现实;不是以既存实体来确定演化，而是在演化中认识和把握实体。”^[7]其实，系统科学的复杂范式既不“产生”也不“确定”具体的理解方式，它只是促使研究主体运用智能和制订方案来考察被研究的问题的复杂性。它促使在作出区分之后再进行沟通，而不是仅仅限于孤立和分离，承认现象的特殊的、独特的、历史的特点，而不是单纯把它们与普遍的规定性或规律联系起来，认识任何实体的统一性和多样性，而不是把它异质化为分离的范畴或同质化为清一色的整体。它强调的是一种整体的协同。它促使理解任何被研究的现实的多方面的特点。

三、系统科学中的认识论模式的意义

系统科学中的认识论在哲学认识论领域所引起的震撼，可能是上世纪哲学革命每每发生格式塔转换中最具根本性的转换，也是上世纪下半叶哲学认识论变革中的最后一次变革，从那以后，人们在哲学中，尤其在认识论中，不仅考虑问题的方式变了，而且从语言到内容都变了。正如贝塔朗菲所说:“我们详细一般系统论的未来发展将是走向科学统一的重要一步。它在未来科学中注定要起类似亚里士多德的逻辑在古代科学中所起的作用”。^[8]它的意义主要表现在以下几个方面:

(1)极力主张的对对象或系统的整体透视。如果说在认识论传统中曾经以分析的方法为主导所形成的众多认识论思想和学派，在长达几个世纪中极大地影响和促进了人类对外在世界的认识，那么，在分析的方法已不能有效运用于高度发展了的科学探索活动时，整体透视的艺术恰巧是最基本的认识手段了。当然，这种透视的艺术仍然以分析的方法为基础，并以它的有效运用为最终解决问题的工具。

整体透视作为一种认识事物的构架，其根本意旨在于从系统整体出发，首先把握系统的整体存在、性质、结构、关联方式、归并模式、演化进程和目的性走向，进而用某种一般的系统模式来解释和处理对象，从质的规定性把握系统的规律，并把分析的手段有效地应用于模型或方程的建构与推演中。对事物的这种认识方式，能够有效排除传统认识论中一直纠缠不清的关于主体与客体之间究竟是如何关联在一起的问题，使人们的认识从一开始就立足于整体把握对象的高度。

(2)结构分析的方法论。系统认识论意味着结构分析的方法论，原因在于系统科学把任何系统都看成是有组织的系统，有组织就是有结构，有结构就需要进行结构分析，从结构的真实存在而言，结构的要素可能千差万别，对此，没有什么方法能够消解。但要素的多样性并不意味着结构的非同一性，恰好相反，系统科学正是从要素的根本的不一致寻找结构的根本的一致。正如贝朗塔菲所说，系统科学就是关于同行性的科学，而最根本的同行性就是结构同行。由于结构分析教导人们所关注的是如何处理结构的问题，所以它所具有的最重要功能在认识的方法论上。如同著名发生认识论学家皮亚杰所说，结构分析可以出现在各种类型的结构主义学说中，但结构主义不是一种学说或哲学，而主要地是一种方法。^[9]结构分析方法的有效性在于它的技术性、强制性、科学性和系统性。

(3)相干进化的系统刻划理论。主要是指存在于诸如耗散结构理论、协同学、突变理论和超循环论等系统自组织理论中的相变理论。当由众多的非耦合要素在特定条件下形成相干的耦合效应时，系统从原本的一种稳定状态飞跃到一种新的稳定状态，这有助于解释在认识论研究中人们一直讲不清楚的顿悟、直觉、灵感、非理性、潜意识和心灵场等颇为神秘的现象，而对认识的进化过程作出某种系统刻划的表达。

(4)信息控制的认识程序模式。在拉兹洛的系统哲学分析中，他认识到，如果说系统科学的发展在认识论上确有教益的话，那主要在于它给人们提供了一种能够借助于信息流程的控制系统模型，从而使人们有效地处理人类经验，这种经验包括对自然、社会、宗教及各式各样的文化。

(5)长程关联的认识动力学。关于认识的动力问题，在认识论的书库中存在着难以计数的论著，但人们一直不能对此达成共识，随着系统科学的出现，这一认识论难题有望得到较理想的解决，其模式在于用自组织系统理论中长程关联的理论给出说明，即把认识系统中导入的某种刺激因子看作认识发生的动力源，而认识系统的知识产生却是自身自组织的一种结果，长程关联即体现在从动力因到结果以知识系统在受激状态的自组织行为为转移。