从贝塔朗菲提出的一般系统论来看,系统论的核心思想是系统模型思想及其针对实际工作的意义。他强调:一般系统论是一种实际工作的假设;作为做实际工作的科学家,我看到了理论模型对说明、预测和控制迄今未被探索的现象的重要作用……过早地认为理论模型已经完备和确定了是危险的。 显然,系统观念的具体形式即系统模型,并非一开始就是完备的,而是需要不断发展和完善的。为构建直观模型同系统动态意义有机结合的一般系统模型,通过研究系统科学模型情况,初步认为:系统科学基础模型,应以系统原型为根本,以最简单的框图模型和图论模型为基础、框图模型的通用性、突出图论模型的拓扑性以及可以充分赋予的本质系统意义,结合系统概念研究,构建系统科学基础模型。
苗东升认为:“两个以上事物或对象相互关联而形成的统一体,叫作系统。” 如果把相互关联而被包含在系统中的那些事物或对象叫作组分,则任何一个原型系统,除了组分,就是“组分之间”——包括组分之间的空间、组分之间的逻辑、组分之间的关系、组分之间的信息、组分之间的能量以及组分之间的其他一切。系统与环境是通过边界分隔开来的,系统内部的组分与组分之间也是通过边界使组分与组分得到区分的。很显然,对于任意一个原型系统来说,“组分”“边界”“组分之间”是必不可少的。系统科学的本质系统意义体现于两点:一是把传统科学中忽视或弱化研究的“组分之间”的部分提升到同“组分”同等的研究高度;二是把“组分之间”对于“组分”整合形成统一体带来的“涌现”作为研究核心。
遵循充分体现系统意义的思路,著者把动态演化的系统称为秩 (因为动态演化的系统才能产生涌现);把动态演化系统的内部组分称为秩点;把系统的环境边界和内部组分边界统称为“边”;把“组分之间”称为“流”(因为“组分之间”作为被传统科学忽视的事物,恰恰是最具有系统意义的根本性事物)。在最简单框图模型和图论模型的基础上,探讨并提出系统学“秩边流模型”如图2-4:
图2-4 系统的秩边流模型
秩边流模型有秩点参数、流参数、边参数三个基本参数,表现如下:一方面,“秩点”囊括了一切组分的研究信息,展开可获得组分、元素、要素、子系统、部分等;另一方面,“边”是系统与环境的分隔,也是秩点与秩点的分隔,它展开可以获得边界的实体性、渗透性、通道性、承载性等一切边界具有的属性和信息;再一方面,“流”定义为秩点与秩点的相互关联的存在,包括了流的内质(比如介质实体),也包括了秩点之间的信息、能量、结构、层次、关系、序度、熵,等等。
“秩”的定义,作为系统学的独特的研究对象,它包括了对象实体、运动和关系,完全符合“科学”的研究标准,重要的是:它把科学研究的实体、运动和关系,作为一个囫囵的整体研究对象——显示了坚决而彻底的系统精神,这在任何科学中都尚未出现。但这恰恰是系统学需要创新而独树的根本特点——它是与“涌现”的精髓相符合的需要。秩概念的定义——“系统及其演化”包括两个方面:一是系统及其生成,是指“从无到有生成系统的过程及系统”的统一的普遍的研究对象抽象概念;二是系统及其演化,是指系统已经存在,系统及其演化进程统一的普遍的研究对象抽象概念。这两个方面并不矛盾,是相统一的,两方面综合起来,秩的定义可以直接是描述普遍的“系统及其演化”统称的抽象范畴。秩,作为抽象范畴,在科学研究中,又必须是具体的,可以直接作为系统学的独特的最基本研究对象。
秩边流模型的边,要同系统科学的边界联系起来,同时要同网络模型中的边区别开来。网络模型中的边,指节点与节点之间的联系用线段表示。系统学认为,把系统与它的外部环境分隔开来的,称为系统的边界;把系统内部秩点组分与秩点组分分隔开来的,称为秩点的边界,它们统称为“边”。“边”一身二任,表现在两个方面:一方面,它把系统内部与外部分隔开来,同时又把系统内部与外部联系起来,其重要特点是:边界不管以何维度、何质存在,边界上总有各种各样的、显在的或者隐性的、直接的或间接的“口岸”“毛孔”“间隙”“通道”等使系统内外的物质、信息、能量通连起来,具有通道性和渗透性。一个系统处于环境中,环境中其他系统变化,引起环境变化,环境变化通过边进而影响系统,使系统与环境具有互动性。另一方面,系统内部秩点的边,把系统内部的不同秩点分隔开来,其重要特点是:秩的边,把系统内部的秩点和流分隔开来,同时又把它们联系起来,并且直接决定了“流”的形成;内部“边”不仅具有渗透特性和互动特性,而且这类特性异常地紧密和高效——使它们能够向外部呈现为一个整体,而以系统的形式来进行研究。边是客观存在的。系统的客观性和环境的客观性,决定了把二者分隔开来的“边”具有客观性。凡系统原则上都有“边”。有些系统“边”是可以直接观测的,特别是有些地理的或物理的空间中划分出边界的系统;有些系统不能直接观察到边界,但不等同于它没有边界。以书作为系统,物理空间边界是封皮和书厚,但思想边界是其表达的一定范围的思想的东西。环境不是空集,则表明系统存在范围的限制;有限制就有边界,可从几何上、直观上、思想上、物质上、信息上、能量上等区分。系统边包括系统环境边和系统秩点组分边,包括物质边、能量边和信息边,可划分为隐性边界和显性边界、硬边界和软边界,而隐性边、信息边、软边等是系统科学边研究的重点。科学研究都涉及边界问题,但没有任何一门学科把边界问题作为自己学科一个基础范畴来研究,只有系统科学要把边问题作为基础性研究之一,因为边是系统的守护者。《界壳论精要及其应用》 中的有些研究可以作为关于系统“边”研究的一些具体例证。
流的本质是亚物质,是亚物质格物。我们在系统内部的事物与事物之间,会发现一些介质、空间、结构、关系等显在的间隙,也会发现一些我们不直接感觉到的东西,比如信息、能量、隐性结构、隐性关系和逻辑等充斥在系统内部事物之间。这些是系统内部把秩点与秩点分隔开来的边与边(包括硬边、软边、能量边、信息边、物质边、逻辑边等)之间的存在,统称为“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(包括介质间隙、时空间隙、能量间隙、信息间隙和逻辑间隙等),它们之间既不是等同直接连接的,也不是真空的,间隙是边与边之间的存在。传统科学对此研究是忽视的,要么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,要么把事物之间的部分作为介质(介质明显的情况下)来研究,这是传统科学认识的机械论、还原论观点产生的原因。
系统科学,打破机械论和还原论的束缚,把系统内秩点组分与秩点组分之间的间隙存在称为流。流,就是涌生事物,并把涌生事物提升到与组分事物具有同等重要意义的研究高度。 秩点和流,是通过边分隔开来的,同时在系统中存在于边的两侧,它们的地位在传统科学中和系统科学中截然不同:传统科学中,秩点组分事物受到重视,流被忽视;而系统科学赋予它们同等重要的地位。在系统研究模型中,流之所以称为流,是因为非边闭合包裹体的流相对于系统内部的边闭合包裹体稳定的秩点而言,具有更多的相对运动特性,尤为呈现流态特性,故称为流。在系统中,秩点被流的海洋包围着。流和秩的关系是密不可分的,没有秩,就没有流;没有流,秩也无从生存。
流是复杂的,包括了具有介质(实体事物)的流,也包括了纯粹涌生事物的信息的、能量的、结构关系的非实体的流,更多的是也包括了它们的综合体。流整体对系统中的秩点(组分、元素等)具有整合作用、约束作用、组织和控制作用。流的研究,包括流道、流边界、流介质、流动力等问题的研究,核心的是流动力、流效益和流涌现的研究。目前系统科学研究中的系统动力学把“流”作为三个核心概念之一,虽然系统动力学的“流”与秩边流模型的“流”在实际研究中会有一些相通之处,但它们是相互区别的。流,是系统内的非自身闭合稳定的涌生事物,它是系统内的血液和神经。因此,系统学动力学应在秩边流模型基础上,立足系统学本质应当不断开展创新研究。关于“流”的交换方面的研究,比如袁宏建在《系统交换引论》中认为:“系统不论大小,不分类别,欲要描述系统的发达程度,均可用系统与外界的交换程度(信息、物质、能量、思想等方面的强度、频度、广度和深度)来比较和描述。”
边流效应的核心是涌现。边流效应的基础是子秩点(系统内部秩点),子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。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。苗东升认为,涌现的来源有四种效应: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。
第一类,边流效应之组分效应。对于系统科学来说,组分是重要的,钻石项链系统和玻璃项链系统是有重大区别的。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” 。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——通常是具有多元和异质的组分基础的。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,直观性和经验性在于具有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。
第二类,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。(1)不成为系统,也是不具有涌现性的。这就是是没有规模的。(2)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。
第三类,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,从而整体地影响系统的涌生物,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。
第四类,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。系统科学把结构定义为组分或要素之间关联方式的总和。这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,就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,比如链式结构、环形结构、树状结构、嵌套结构、塔式结构、网络结构,等等。
在某一确定系统中,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,即有时候需要合理地分解系统,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。