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许国志、顾基发等人指出：“任何一门学科，只有当它是所处时代的社会生存与发展客观需要的自然产物，同时学科内在逻辑必要的前期预备性条件又已基本就绪时，它才会应运而生，并为世所容所重，得以充分发展。”
系统科学的诞生是符合这样一个历史唯物主义观点的。一直以来，系统科学的研究都分散在物理、生物、化学、工程实践等具体领域，表现为对不同“系统现象和系统机能
”的科学研究，形成控制论、信息论、协同学、突变论、耗散结构理论、超循环理论、混沌理论、分形理论等分支理论。它们（系统机能）是探索“系统本能”的背景资料。
1945年贝塔朗菲建立一般系统论，1948年美国数学家维纳创建控制论以及美国学者香农提出了信息论，它们构成系统科学初级阶段的理论。
（一）系统论
系统论是系统科学机能研究的基础理论。贝塔朗菲在机械论和活力论斗争中提出“机体论”代替它们，并发展起了“系统论”。贝塔朗菲的系统论以及其后的系统科学的研究对象，都主要是面向“机能系统”。
系统都具有机能，表现为它相对于自身要素之和的变化功能。系统论主要研究“机能系统”的基本概念、性质、运动规律及其演化机制等。机能系统是指“相互作用的诸要素的复合体”，体现了系统的多元性、相关性和整体性，指出系统要素是构成系统的基本单元。系统要素之间存在相互作用而形成结构。系统具有要素在空间上相互作用形成的空间结构，也有要素在时间上相互作用形成的时间结构，系统在某一瞬时点各要素之间相互作用形成框架结构，而在时间段内各要素运动状态下相互作用形成运行结构。系统的机构内部具有层次性，高层次具有低层次所不具有的特性，称为机能系统的涌现性。机能系统整体涌现性，被认为是其要素之间相互作用的结构效应。系统是有边界的，除了宇宙之外，任何系统都具有边界，边界之外一切与其相关联的事物的总和，称为机能系统的环境。系统与环境具有物质、能量、信息的交换相互作用关系，开放系统存在这种交换相互作用关系，封闭系统不存在这种交换相互作用关系，现实系统都是开放系统，部分系统与环境交换极其微弱，可忽略视为封闭系统。
系统的机构、状态、特性、行为、功能等都会随着时间的变化而变化，表现出系统机能相对于自身和相对于环境的变化功能。系统功能，即系统机能，它是把要素整合为系统的一种整体特性——整体大于要素之和。系统机能是系统论阐述的核心，它深刻地改变了科学的自然观，即新的自然哲学是机体论。
（二）控制论
20世纪40年代末期，美国数学家维纳等人创立了控制论。控制论是指对机能系统实施控制的具体方法，同时也是一种认识和改造事物的新的思想方法。控制论研究动物（包括人类）和机器中的控制以及通信规律等，也研究对系统的改造问题。
控制论建立了信息、动态系统、控制、反馈、规划、适应、目的、稳定性、可靠性、最优化、模型和算法等基本概念，用来研究一般系统中控制和信息过程的相关规律。其中，“控制”是控制论的最重要概念，它根本地是指驱动系统使之有效地达到预定的目的。控制的目的有两种：一是保持系统原有状态；二是引导系统达到预期新状态。为了实现控制目的，可以预先计算加在被控制系统的控制作用。如果输出量对系统的控制作用没有影响，则称为开环控制；另一种则是闭环控制，反馈是闭环控制的核心概念，维纳称反馈是控制论的灵魂。对于各种工程、生物、经济和社会系统的控制对象，可设置控制装置，进行开环控制或闭环控制。
控制论把研究对象看成是一个系统，不考虑具体的物质结构和能量的过程，研究各个部分之间密切相关而推动整体的情况，研究一切通信和控制系统的共有特点，从控制、信息、反馈多方面揭示了生命、社会和人三种不同形式的共同的控制规律
。控制论的主要方法有信息方法、反馈方法、功能模拟方法、黑箱法等，从全局出发，在局部与全局、事物与系统之间的联系中进行最优化控制。控制论是对具体系统机能目的态的“人为”可控的实践理论，是指导实现“系统机能目的”的系统科学重要理论之一。
（三）信息论
信息论产生于20世纪40年代末的通信领域，于20世纪60年代末70年代初形成信息科学。
世界是物质系统的，物质系统是永恒变化的。信息是物质世界系统的重要组分（内容）之一。信息产生的原因有两个：一是相互作用着的事物产生一定的反映；二是产生反映需要有一定的物质基础，即一定的物质结构和能量变化。
信息的定义有三类：第一类是香农信息论角度的定义，即信息是消除的不确定性；第二类是围绕物质与意识的关系来定义，比如“信息是属于物质的”、“信息是属于意识的”、“信息既是物质又是意识的”等观点；第三类是从广义主体与广义客体的关系来定义，比如“信息是广义主体对广义客体的反映”、“信息是广义主体对广义客体的表征”等观点。信息论中，香农把通信过程作为一个系统来考察，他把统计和概率引入通信理论，认为信息就是负熵，实现了通信科学由定性阶段到定量阶段的飞跃，并且提供了信息获取、传递、加工处理、输出、反馈等揭示对象运动规律的信息方法。
信息论对科学与社会发展具有重大贡献。在机能系统哲学中，“信息”同“物质”和“能量”一起构成系统物质的三大“组分（内容）”，推动了辩证唯物主义哲学的新发展，即推动了“物质观”向“系统物质观”及其相应的“辩证法”的发展。信息，不仅是“系统机能”问题，而且是“系统本能”的重要研究内容之一。
20世纪70年代前后，系统科学对于非平衡系统的研究，主要产生了耗散结构理论、协同学、超循环理论等，这些理论是探索系统机能的科学性及其复杂性的重要成果。
（一）耗散结构理论
1945年，比利时物理化学家普里戈金发现最小熵产生定理，之后他吸收一般系统理论思想，把非平衡热力学和非平衡统计物理学应用于机能系统的自组织问题研究，于1969年正式创立耗散结构理论。
耗散结构理论是在非平衡热力学和非平衡统计物理学发展过程中出现的一个科学假说。
现实中，机能系统是充满变化的开放系统，都存在物质、能量和信息交换。热力学系统可区分为平衡态系统和非平衡态系统，普里戈金对热力学第二定律进行了新解释，提出重新发现时间，耗散结构产生的必要条件：（1）机能系统必须是一个开放系统；（2）机能系统应当远离平衡态；（3）机能系统内部要素之间存在非线性相互作用；（4）随机涨落使机能系统从无序走向有序演化。平衡态与非平衡态、有序和无序、平衡相变和非平衡相变等成为耗散理论的重要概念。普里戈金论述时间之矢，认为机能系统的一切演化必须按照“时间箭头”方向进行，反时间箭头方向的过程不会自发产生；时间指向的问题，对于生命科学而言构成了进化与退化的问题。
耗散结构理论是对特定系统的机能研究，其解决热力学与进化论的矛盾，对自然科学、生命科学和人文科学的研究具有推动作用，揭示了开放系统的物质能量和信息交换对于物质发展的意义。耗散结构理论是揭示机能系统内外相互关系“现实效用”的科学理论之一。
（二）协同学
协同学起源于德国物理学家哈肯关于激光的研究。他利用统计学和动力学相结合的方法研究激光原理和机制，发现激光是普通光系统在远离平衡态时出现的相变，把激光理论模型应用到生态学、气象过程、星云演化等，发现系统内部子系统都具有竞争、协同的特性，称之为协同学。
现实系统内部的要素组分（或子系统）之间，都具有竞争与协同的关系。竞争是机能系统中要素组分“各自”表现的动力现象，而协同是机能系统中要素组分“联合作用”表现的共同动力现象。哈肯借助“序参量”和“伺服”概念来描述机能系统中“联合作用”的协同，这两个概念是协同学的核心概念，也是“机能系统”连通“本能系统”的重要桥梁。系统不管在无序还是有序状态下，都是永恒运动的，当系统内部要素组分联合作用耦合，出现系统宏观量偏离平均值得形成起伏波动的现象，称为涨落。涨落与序参量支配系统是紧密联系的。哈肯从热力学借用绝热方法研究协同学，提出伺服原理，对绝热消去方法进一步研究，提出了支配原理。研究认为，系统从无序状态转变为具有一定有序的状态，或从有序状态转变为新的有序状态，是在一定的环境条件下由系统内部自身组织起来，且通过信息反馈来控制和强化这种组织结果，可称为自组织。
协同学揭示了机能系统现象中有序结构形成的共同规律特点，但是，协同学的运用，特别是寻找序参量时，在临界区域和非临界区域去运用协同学寻找序参量时是有差别的，而不能到处套用自组织动力学的方法。
可见，协同学仍然局限于“机能系统”的自组织的研究，尚未拆除“机能”的脚手架，还未能达到真正的“本能系统”高度（这将是本书研究的重点之一）。
（三）超循环理论
1970年艾根提出了超循环思想，他从实验和理论两个方面，对生命起源探索，认为生命起源和发展的化学进化中，存在从反应循环到催化循环再到超循环的由低到高的循环组织。
超循环是一个自然的自组织原理，它使一组功能上耦合的自复制体整合起来并一起进化。其中，自复制体为选择而竞争，且稳定的野生型信息量是有限的，筛选的竞争通过相互依赖的简单形式被联结在一起。超循环作为自复制元素中有组织的全体，把长度有限的自复制体整合到某种新的稳定序之中，实现具有相关性的进化：（1）为了保存它们的信息，要在每一自复制体的野生型分布中保存竞争；（2）允许几种（除了竞争的）实体及其突变体分布共存；（3）把这些实体统一成某个相关的进化单元，其中每一个体的优势都能够被所有成员加以利用，而且这个单元在此作为一个整体，在与任何可选择的组分单元的激烈竞争中都得以继续存在。
超循环理论提出循环、反应循环、催化循环、超循环、拟种和突变等概念，其中的“循环”是指由循环的亚单元之间的相互作用构成的循环，循环发展之间存在竞争与协同。超循环是由循环组成的循环，是较高等级的循环。
物质系统的超循环发展，其进化中有大量的随机事件即自复制误差和突变，组织正是利用这种误差之机，利用突变扩大循环组织并增加信息容量而向更高复杂性进化。在这一进化进程中，必然性通过大量的偶然性表现自己，并为自己开辟着道路。
整个自然世界通过循环的循环进化，由低级循环向高级循环发展。达尔文在19世纪中叶建立的生物进化论，艾根的超循环理论在分子水平上把竞争与协同结合起来，解决生命起源问题，发展了生物进化理论。在机能系统研究中，超循环理论适用于整个自然世界的演化（对其进行本能系统角度的哲学研究探讨将是本书研究的重点之一）。
系统科学的分形理论、混沌理论是密切联系的，它们在解释系统存在的普遍现象方面具有深刻的意义，表明了系统机能的普遍存在性，为系统本能的研究提供了重要的科学资料。突变论在系统结构质变方面提供了认识原则，揭示了系统分形与混沌普遍现象的演化的关键环节。
（一）突变论
1968年法国数学家勒内·托姆提出突变论后，于1972年在《结构稳定性和形态发生学》中进行了阐述。突变论是研究自然和人类社会中连续的渐变如何引起突变，以及以统一的数学模型来描述、预测和控制突变的问题。
事物系统演化存在渐变和突变两种方式。突变与渐变的本质区别在于，渐变是原来变化的延续，而突变是原来变化的“不连续”性质产生的间断。微积分等数学对于渐变的处理是有效的，但对于突变处理则出现困难。托姆把突变区分为两类，第一类是系统遭受不可逆转的破坏让位于另一系统，即旧系统消失新系统出现的普通意义的突变；第二类是系统不消失情况下，系统脱离通常特征状态的突变，即突变论意义的突变。初等突变论研究的是有势系统，提出了平凡点、奇点、吸引子等概念。势是指系统具有采取某种趋势的能力，是由系统各个组成部分的相对关系、相互作用以及系统与环境的相对关系决定的。系统势可以通过系统行为变量和外部控制参量描述系统行为，因此，可以在行为变量构成的空间和控制变量构成的空间中研究突变，研究突变论采用的方法有：（1）转换时间维度为空间结构的方法；（2）反向分析方法；（3）类比于结构化的定性方法；（4）崇尚冲突与斗争的变化方法论。托姆初等突变论基本突变表的初等突变类型有折叠、尖顶、燕尾、蝴蝶、双曲脐点、椭圆脐点或毛发和抛物脐点，另外，它可区分为冲突型和分支型两种基本类型。
突变论对于系统结构质变问题提供了原则。哲学上对于结构质变的形式存在两种认识倾向：一种是飞跃论，认为一种质态向另一种质态是以不连续的飞跃方式转化的，包括爆发式飞跃和非爆发式飞跃；另一种是渐进论，认为在任何两种质态之间不存在着什么绝对分明和固定不变的界限，两者转化是以连续的渐变方式完成的。突变理论从稳定性理论出发，对飞跃进行了科学界定，揭示了事物质态转化的模型，对于判断飞跃提供了一条原则，推动了人类对于系统结构功能的认识。突变论研究的“系统结构”质变问题，是归属于系统超循环整体过程的某些具体系统机能环节的变化问题，即本能系统普遍联系和发展的具体机能环节的研究。
（二）混沌理论
1963年，美国气象学家洛伦兹发表《确定性的非周期流》一文，第一次明确地从确定性方程得到随机性的结构。他的数值天气预报方程是确定的和非线性的，当初始值出现微小误差时，方程的解出现非周期性振荡，即产生随机性。它是一种非环境噪声影响的、非原于无穷多个自由度相互作用的、非原于量子力学不确定性造就的，而是系统内在的随机性。洛伦兹把这种现象比喻为蝴蝶效应。
人们把在某些确定性非线性系统，不需要附加任何随机因素，由于其系统内部存在着非线性的相互作用所产生的类随机现象称为“混沌”、“自发混沌”、“动力学随机性”、“内在随机性”等。“混沌”一词是由李天岩（LiTY）和约克（J. A. York）在1975年首先提出的，迄今为止，其还没有一个公认的普遍适用的数学定义。
混沌是一种貌似无规则的运动，它有两个主要特征：（1）对于某些参量值，在几乎所有的初始条件下，都将产生非周期动力学过程；（2）随着时间的推移，任意靠近的各个初始条件将表现出各自独立的时间演化，即存在对初始条件的敏感依赖性。物理学家认为，混沌理论是自相对论和量子力学以后对人类知识体系的又一次巨大冲击。“混沌研究的进展，无疑是非线性科学最重要的成就之一。它正在消除对统一的自然界的决定论和概率论两大对立描述体系间的鸿沟，使复杂系统的理论开始建立在‘有限性’这个更符合客观实际的基础上。跨越学科界限，是混沌研究的重要特点。普适性、标度律、自相似性、分形几何学、符号动力学、重整化群等概念和方法，正在超越原来数里学科的狭窄背景，……这也许是20世纪后半叶数理科学所做的意义最为深远的贡献。”
在动力学系统中，系统作确定的有规律的运动是极其个别的，而绝大部分可能是作混沌运动的。自洛伦兹以来，非线性科学获得巨大发展。混沌学家认为，混沌是自然世界的一种普遍运动形式，它具有确定性、非线性、非周期性和对初始条件的极端敏感依赖性。混沌理论揭示了自然界和社会存在混沌的客观现实，指导人们认识混沌，实现面对混沌不“混沌”的目的。混沌理论研究的是自然界系统内在的非线性自组织的普遍现象，是本能系统的内部自组织运动的普遍现象。它应当透过系统机能的现象揭示，融合于“分形理论”共同指向系统本能的揭示。
（三）分形理论
1967年法国数学家曼德勃罗发表了讨论分形的论文《英国海岸线有多长？》，1975年出版《分形：形、机遇和维数》一书，创造了fractus（即分形）一词，1985年出版《大自然的分形几何》一书宣告分形理论诞生。
混沌理论与分形理论关系密切，目前尚未完全阐明它们之间的关系。自然界有无数的分形现象，比如海岸线、山脉、河流等。它们不能用传统几何学描述，比如山脉分叉出支脉，大支脉嵌套小支脉，大山头上隆起小山头，山的表面既非平面，也非光滑的曲面，属于分形曲面。分形几何“是研究自然界中没有特征长度而又具有自相似的形状和现象。古代的几何学在希腊曾大放异彩，但它研究的图形只是用圆规和规尺画的简单图形，这样的图形全都是平滑的。自牛顿以后，由于微积分学与几何学的结合，才能表现更为复杂的形状，但这些形状的重要特种是具有特征长度，是平滑的，可微分的。分数维研究的图形是更为复杂的图形，是不平滑的，不可微分的。从这个意义上来说，分数维否定微分，这是一个划时代的革命，将建立在一个全新的理论体系上”。
分形在数学上可以通过极为简单的规则生成，分形的部分与整体具有自相似性，分形的结构在整体上都是一种破碎的非规则的形体。日本分形物理学家高安秀树认为，分形几何可能为物理学研究宏观现象提供一种数学方法，就像精神分析学给解析人类心理带来有力线索那样，希望分数维观也能成为解析中等大小复杂现象的关键。
分形方法是观察无穷的有形思维方法，是理解各学科内在复杂性的新语言和新工具，比如递归、嵌套和自相似等。
分形作为一种哲学思维方法，应当跳出数学及其脚手架束缚：（1）不仅要能够解决没有特征长度而又具有自相似的形状和现象，也要能够解决有特征长度的形状和现象；（2）不仅要能够解决物理学中等大小物体的复杂现象，也要能同时解决宇观、宏观和微观的物理学现象。总地看，分形研究不仅要能够解决当前分形理论与混沌理论的关系问题，也要能为其他一切的“系统机能”科学研究提供本体论（比如动因、来源等）；不仅要突出系统科学哲学研究，也要融合进入辩证唯物哲学——综合提出“分形是世界物质的本原动因”。
贝塔郎菲系统论的基本观点认为：一切有机体都是一个整体（系统），它们与环境不断地进行物质、能量和信息的交换；各种有机体都按严格的等级组织起来，表现出有序性、目的性、同型性、中心化原理等。
魏宏森和曾国屏在《系统论——系统科学哲学》（广义系统论）一书中认为：自然界任一客体都是由诸要素以一定结构组成的具有相应功能的整体，都是一个动态的开放系统；整个自然界是以系统的形式存在着的有机整体，是由不同层次的等级结构组成的、处于永不停息的自组织运动之中的，同时提出了整体性原理、层次性原理、开放性原理、目的性原理、突变性原理、稳定性原理、自组织性原理和相似性原理等八大基本原理。这里，把以涌现为核心的系统机能归结为如下特性：（1）系统机能的整体性，（2）系统机能的内部强关联性，（3）系统机能的稳态与失稳态循环演化特性，（4）系统机能的涌现特性。
整体论一词公认是由英国在南非联邦的统治者施穆滋于1926年创造的。上海辞书出版社的《辞海》中指出施穆滋对整体论的释义是：“它把宇宙看作神秘的‘整体系统’，强调并宣称‘整体’不能归结为它的组成部分。它认为英国是某种高级的‘整体’，把它的组成部分说成是‘整体’的‘部分’，宣称‘部分’应绝对服从‘整体’并为之服务。”
许多哲学家的理论中都体现有整体性思想，比如黑格尔曾指出：“割下来的手就失去了它的独立存在，就不像原来长在身体上那样。它的灵活性、运动、形状、颜色等等都改变了，而且它就腐烂起来了，丧失它的整个存在了。只有作为有机体的一部分，手才获得它的地位。”马克思和恩格斯也多次对系统的整体性作过精辟的论述，认为：“许多人协作……就造成了一种‘新的力量’，这种力量和它的一个个力量的总和有着本质的差别。”这种“新的力量”就是整体的力量。哲学家偏爱整体性思想，而把哲学的整体性思想引入科学范畴，要归功于贝塔朗菲。
贝塔朗菲曾经把亚里士多德的“整体大于它的各部分的总和”这一命题作为一般系统论的基本原理，其本质是：整体不等于部分之和。系统科学的研究与发展就是从突破“事物的部分与整体的关系”的传统处理方法开始的。整体性思想的核心是整体与部分和的不相等关系。整体性思想分为两类：一类是不具有涌现性的整体思想，一类是具有涌现性的整体思想。不具有涌现性的整体又称为加和性整体，其整体效应称为加和效应；具有涌现性的整体称为非加和性整体，其整体效应称为非加和效应。加和效应是一种整体效应，它是系统效应的机械研究部分；非加和效应是系统效应的活的灵魂，系统效应是指诸多组分一旦按照某种方式整合为系统就会显现出来，一旦分解为独立的组分便不复存在的整体效应。例如，在中国流传着两个脍炙人口的成语故事，即“三个臭皮匠顶个诸葛亮”和“三个和尚没水喝”。前一个故事反映了“整体大于部分之和”，后一个故事说明了“整体小于部分之和”。
整体性是指各个要素一旦组成系统整体，就具有孤立要素所不具有的性质和功能——由于涌现的存在，导致整体的性质和功能不等于各个要素的性质和功能相加。整体性是系统论最基本的原理。首先，整个自然界是以系统的形式存在着的有机整体，内部的任何研究划分，都是特殊的子系统，即自然界任一事物都是由诸要素以一定结构组成的具有相应功能的整体；其次，自然界任一事物都是一个动态的开放系统（整体），它在环境的整合中融入整个自然界。整个自然界内部划分为不同的子系统，内部不同的子系统整合为整个自然界，这两个方向都是允许的，其中的核心环节是系统的动态开放性。动态开放性，使整体可以在研究条件下划分为“由诸要素以一定结构组成的具有相应功能的子整体”，也可以使“子整体”通过环境整合成为整体。因为，动态开放是系统整体存在和继续存在的条件，即系统与环境相互联系、相互开放、相互交换的条件。现实研究中，“任何系统只有把自己保持在不断地与外界进行物质、能量、信息交换的状态下，才能具有保持自身动态稳定性的能力。”
严格地说，绝对不具有涌现性的整体是不存在的，通常说的整体不具有涌现性，是指从某个研究角度涌现性微弱甚至可以忽略，但从另外某些角度看涌现性是显现的。
世界事物是普遍联系的、相互作用的。“研究”事物普遍相互作用的“关联关系”，对系统而言，依据“研究内部关联关系的强度大小”，区分两类：一是弱关联关系，二是强关联关系。系统中的弱关联关系，是指组分事物相互作用的涌现可以忽略，即可以把事物进行机械论和还原论处理；系统中的强关联关系，是指组分事物相互作用不可忽略，并应当进行具有涌现现象和效应的系统研究。传统科学侧重于弱关联关系的事物之间的机械论和还原论研究，系统科学侧重对具有内部强关联关系的诸事物的整体性研究。
系统是以强关联关系为主导（包括弱关联关系）的有机整体。弱关联关系对应“加和”关系，强关联关系对应“非加和”关系；系统科学侧重研究其内部的一般性的强关联关系，主要体现为系统的局部与整体的层次结构关系。系统至少存在两个层次，即组分层次与整体层次。如果只有两个层次的系统相对比较简单，一般系统都具有诸多层次，在组分层次与整体层次之间还有很多的层次，这些称为中间层次。通常，具有组分层次、中间层次、子系统、整体层次的系统称为具有层次结构的系统。现实存在的系统几乎都具有层次结构，比如在生物系统中也存在非常明显的层次结构，即生物大分子、细胞器、细胞、组织、器官、生理系统、个体、群体、群落、生物圈。
内部强关联联系，是指系统内部具有的丰富的、相对稳定的、意义明显的关联和联系。这些丰富的联系体现为子系统与子系统的关系、组分与组分的联系、要素与要素之间的联系、元素与元素之间的联系……它们使整个系统内呈现有效而相对稳定的关联特性。贝塔朗菲认为：“一个元素在系统内部的行为不同于它在孤立状态中的行为，你不能从各个孤立部分概括出整体的行为；为了理解各个部分的行为，你必须把各种从属系统和它们的上级系统之间的关系考虑进去。”系统内部元素的关联关系研究，要融入层次结构分析，系统内部强关联性主要包括以下内容：
1.有序性。系统内部的强关联性，主要表现为一种非直接物质的联系特性。这种由元素、要素、组分、子系统等不同层次结构勾勒出的有效的系统内部的强关联的联系链条，可称为“序”。系统是由对应的某种（或某些）序生成的。序，可指系统内部“横向”层次同层级的组分之间的联系链条，也可指系统内部“纵向”层次不同级别组分之间的联系链条，更多的是具有横向和纵向综合的“网链”。序是系统内部的层次结构同元素、组分或子系统的具有某种相对研究关联关系的统称；在系统中，更多的是指表现为可重复的序列，越复杂结构越严谨，则越体现序性，比如社会系统中社会结构越复杂，分工越细，则社会越有序。有序是系统内部关联关系研究的基本前提和保障，没有序，则系统内部关联关系是杂乱无章的，难以进行有效研究。世界中存在各种各样的序，人们通过认识把握各种各样序链条整体及其各个环节，在实践中调控序链条的部分环节或组成事物，达成认识和改造世界。因此，有序性是系统强关联性的基础内容。
2.强相互作用性。强相互作用是系统内部强关联性的核心。系统内部组分强相互作用，防止系统内部相互作用沦落到加和整体性的弱相互作用，从而直接产生强关联性。若干“松散”的“组分”中，只有“部分”“组分”相互作用“强大”从而“脱离于”其他组分，只有强大相互作用的组分才能生成一个相对独立的整体（系统），也就是说，系统内部的组分与内部组分之间的相互作用，在作用效果、作用时间和作用空间、作用意义上表现出强烈的整体意义。强相互作用是系统存在的前提，强相互作用性是系统整体性的标志。系统内部的相互作用研究可划分为两类：一类是单向的作用，另一类是双向的作用。任何作用都是相互的，所谓的单向作用，其本质也是相互作用，是一种具有典型系统特质研究意义的单向作用——这种单向作用体现为系统内部的对组分具有约束力的意义，或者组分对系统整体的推动力的意义。典型系统特质的单向作用突出了系统效用的指向——诸多相互作用汇聚成“沿着这个方向上”的作用，称为单向作用。双向的作用是指对于系统特质和效应的研究意义而言是相互的，这种相互作用，类似物理学中的相互作用力，比较容易理解。总的来说，在系统中，有一个“约束度”参数可以用来研究研究和描述系统的相互作用强度。系统内部的联系程度或有序度可以通过约束度进行定量的处理和研究。系统的约束度等于系统的可能性状态空间与现实状态空间之比的对数的负数。
系统的约束度是系统强关联性的度量之一。
3.结构功能性。“相互作用”是普遍联系的基本动力，“强相互作用”是普遍联系自组织为“有效系统显现”的内部基本力量。系统内部组分之间强相互作用关系，在研究中可区分出：组分与组分之间的“线段”关系，多组分之间的“链条”关系，多“链条”横向组成的“面”关系，多“链条”及多“层面”纵向组成的立体“层次”关系……这些关系综合起来就是系统的层次结构，即“强关联性”使系统整体的内部组分表现出层次与结构。不同的层次结构具有不同的功能，系统的具体结构对功能的影响表现为：系统空间性结构的影响、系统时间性结构的影响、系统比例结构的影响、系统次序结构的影响等。系统内部关联呈现的总体结构变化而引起的系统内部强关联性的变化，这种引起变化是敏感的。结构功能是系统内部强关联性的效应和表现。系统内部的强关联关系支撑着该系统的结构功能，而一定的结构功能决定了系统内部强关联关系可能在哪个范畴而不能在哪个范畴。
系统的演化是指对系统整体的、总概的存在形式形态的运动描述。恩格斯曾说：“运动，就最一般的意义来说，就它被理解为存在的方式”，一切物质都是运动的，系统也是运动的，系统的一切机能和特性都在系统演化中显现。
系统在演化过程中也会表现出一定的稳定性，包括静态稳定和动态稳定。静态稳定是指环境的变化不致对系统的状态发生影响，例如各要素之间有固定的相对位置的晶体系统。动态稳定是指环境的干扰即使能使系统偏离某一状态，但干扰消除后，系统仍能恢复到这一状态，例如生物自适应系统。系统演化的动力来源于系统内部，又受系统环境的影响。自然界中系统的动态演化具有一定的方向性，系统从无序走向有序，是系统的进化；反之，系统从有序走向无序性是系统的退化。
系统只有与环境进行不断的物质、能量和信息交换，才能从外界输入负熵流，并抵消系统内部的熵增加，从而使系统从无序走向有序；反之，如果系统从环境中孤立出来，随着系统内部不断地增熵过程，系统就会从有序走向无序，直到最终瓦解。一个系统从一种有序模式演化成另一种有序模式，本质上是系统内部组分协同模式从一种演化过渡到另一种，这种演化表现为协同学的不稳定性序列，如下：
系统的一种有序模式，是指系统中某一涌现模式获得支配地位，具有一定的目的态，并朝之演化发展抵达稳态所表现的系统有序模式。由于系统组分的永恒自分形运动，系统内部的微小因素或者系统外部环境的微小干扰，都有可能形成涨落，放大，形成“新涌现模式”将取代“旧涌现模式”的支配地位的局面——系统旧稳态失衡，向新的目的态演化发展，并抵达新稳态……系统演化，反映了系统状态与时间的相关性，随着时间的推移，系统由一种状态转化为另一种状态。在系统演化进程中，系统具有整体序列结构的稳定状态对应着演化的稳定环节，系统事物整体序列结构的非稳定状态对应着演化的失稳定环节，系统的演化是从稳定到失稳到新稳定的循环演化。
系统的不稳定序列的演化发展，对一般系统运动具有普遍的描述意义。系统的一个稳定序列到另一个稳定序列是一个循环演化环，无数连续的循环演化环生成了系统的否定之否定的永恒发展链条。因此，系统的循环演化思想，描述了系统整体普遍联系和运动的一般演化，具体表现为系统的不稳定序列的否定之否定的循环永恒发展模式。在这个演化性链条中，主要包括系统的动态性和开放性、系统的等终局性和目的性等具体内容。
1.系统的动态性和开放性。宇宙中的一切系统都是在运动变化着的，系统的某一存在形式只是系统整个运动过程中的一个环节（即是事物否定之否定发展链条上的一个环节）。一般系统都是环境中的系统，不断地进行物质、能量和信息交换的耗散平衡以获得系统的存在。系统运动研究，内部考察包含着系统内部联系的形成、变化和发展，外部考察主要包括系统同环境之间的物质、能量和信息的交换。在系统内部整体运动和开放性的外部环境中运动中，系统从内部看，具有自组织功能；从外部看，具有从一种稳定状态向另一种稳定状态跃迁而发生质变的功能，即突变功能。系统的动态性是永恒的和开放的，是不断由低到高自组织“有序”的，“在数目众多的要素组成的开放系统中，由于要素之间协同和竞争的矛盾运动，会出现某些偏离系统稳定状态的涨落，有的涨落会在一定的外界条件和系统内部非线性机制的作用下得到放大，使要素在更大范围内产生协同运动，使系统从无序到有序，从低级有序到高级有序。”
2.系统的等终局性和目的性。等终局性是指系统在初始条件不同的情况下可能达到相同的最终结果的系统运动规律性。终局性是指某一系统演化序列具有相同的目的态度，即序列从微小涨落，到生长放大，到稳定支配系统，该序列过程受某一涌现模式支配而达到共同的系统稳定目的态的性质。这个演化序列是具有时间特性的，在该序列上，即使系统在不同的初始条件，只要不影响某一涌现模式获得并支配系统，那么它们的最终结果也是相同的。从机械论角度来看，事物运动的初始条件如果不同，那么所达到的最后结局就会有差异，而且往往会差异很大。系统论却不一样，比如，在生命系统中，生物体的部分损伤，可以得到修复，获得同等的结局性的结果（健康生物体）；另一方面，生物种类在生态系统中的数量不能是无穷的，总是束缚在一定的数量，少了会增加，多了会减少；这体现了多种涌现模式共同支配系统的等终局性（平衡状态）。系统的终局性，即目的性：“系统内部要素和外部环境相互作用中，具有趋向于某种预先确定状态的特性。”
事物演化的目的有两种状态，一种是以某一涌现模式为基本核心的最系统的整体控制的序列模式，称为中心化模式，比如生物体对损伤部分修复的绝对控制；另一种是多个涌现模式均衡控制系统整体的序列模式，称为制度化模式，比如生态系统事物链条相互制约模式。“系统内部的发展总体来说是一个有序化的过程，从简单到复杂，从低级到高级。但是有序的过程中有两种基本趋势，一种是向着一个其核心作用子系统集中的中心化趋势，另一种是向着多个子系统共同其作用的机制化趋势。”
涌现特性来源于整体性，是以“涌现说明”整体性为核心的表现特性。在《自然辩证法百科全书》中由生物哲学研究学者胡文耕所撰写的“整体论”条目认为：“自然界的事物是由各部分或各种要素组成的，但各部分不是孤立的，而是一个有机整体的理论。整体的性质大于其组成部分性质的总和，整体的规律不能归结为其组成部分的规律。”整体与部分的机能关系可通过“涌现”联系起来，“整体规律”与“部分规律”的相互关系是系统科学的核心内容，涌现性是系统整体性的核心特性。
系统涌现性是指系统非加和的机能特性。从哲学角度看，涌现作为系统整体机能，是由内部不同层次结构、不同子系统共同相互作用而涌现出来的，可区分为高级涌现机能、中介涌现机能和低级涌现机能。低级涌现机能，来源于系统内部组分直接相互作用的基础涌现模式，也称为基础涌现机能。高级涌现机能，是指达到研究目的或系统目的的整体的涌现模式（群体作用）的涌现机能，也称为目的态涌现机能。中介涌现机能，是指介于目的涌现机能与基础涌现机能之间的涌现机能。不同层级涌现机能的关系具有如下特点：
1.整体机能涌现的非加和特性。高级涌现机能不能由低级涌现机能简单累加获得，低级涌现机能不能由高级涌现机能简单还原获得。一个单位、一个集体、一个国家，作为一个整体的涌现机能，不能由内部的个体人和物质的机能简单累加获得，即高级涌现机能不能由低级涌现机能简单累加获得。同样，低级涌现机能也不能由高级涌现机能简单还原获得。比如，拿破仑写道：“两个马木留克兵绝对能打赢三个法国兵……一百个法国兵与一百个马木留克兵势均力敌，三百个法国兵大都能战胜三百个马木留克兵，而一千个法国兵则总能打败一千五百个马木留克兵。”其中“三百个法国兵”系统涌现机能强过“三百个马木留克兵”系统，并不意味着可以把这个高级涌现机能简单还原到组分——单个法国兵涌现机能强过单个马木留克兵涌现机能。
2.系统高级涌现机能从低级涌现机能生成的方法，通常具有同层级相类性和不可逆特性。“在自然界，涌现现象是一种关联不同层次的事物的现象，比如为什么结合成为食盐的两个组分——氯和钠不具有食盐的特性，并且丧失了其组分的特性？人的大脑是物质的，却产生出了精神性的思维，思维并不在大脑的任何组分之中。”
低层次事物涌现特性在高层次事物涌现特性中不一定保留，高层次涌现特性从低层次涌现特性发展而来，但在低层次涌现特性中看不到高层次涌现特性的直接存在。涌现生成的方法具有同层相类性，是指生成相同层次涌生机能的方法相类似，比如羚羊和斑马作为同层级动物，具有动物意识机能涌现生成方法（食草动物）的相类似性；人与人，具有人类意识机能涌现生成方法（教育、学习、实践社会性动物）的相类似性。系统高级涌现机能从低级涌现机能生成的方法，具有不同层级的不可逆性，比如人体系统的最高级机能（意识）涌现模式，可以部分推广到灵长类动物（比如黑猩猩），但不能逆转到更低层级的植物、矿物层次。
3.思维涌现机能具有自组织无限能动性和人脑约束性。思维是人脑的涌现机能，当人脑思维能够“自觉到思维的本质本性”时，思维近似到“本性”，即具有“涌现机能”的“无限可能性”——这是人类思维无限能动性的根源。在人的大脑中，思维能够作为一般涌现“信息等价中介模式”而对一切的世界事物进行信息反映、模拟和建构；因此，思维涌现中介模式是可反映任意事物的无限方向的一般等价信息意义。涌现机能思维不能绝对脱离脑细胞组分事物而存在，它具有自身的层级性和环境性。思维涌现机能有限性和无限性问题，一方面，思维是人脑系统涌现的产物，能够作为一般等价涌现中介模式而具有“认识无限”的意义，即世界是可以认识的；另一方面，思维自身具有主体的层级和环境，根据主体所具有的思维涌现中介级别和主体所在环境，限定了对象及其属性所在思维系统的涌现级别和层次，而区别了涌现机能思想的思维方法级别。通常地，思维涌现机能的层级性和环境性不同，对于同一对象进行匹配认识的结果不同。高层次的涌现机能思维由低层次的涌现机能思维生成，低层次涌现机能思维不能直接适用于高层次涌现机能系统，高级涌现意义思维方法可以“指导”低级涌现意义思维方法，但应当遵循系统科学涌现规律，需要遵循其可以进行直接指导和间接指导的内在逻辑一致性，否则可能造成认识误差或错误；比如，用人类系统中的精神相对独立的高级涌现机能思维方法，全盘将“精神”加载到“研究矿物甚至抽象的世界本原”低级涌现机能系统，就容易产生涌现的意识亚物质自由放纵——唯心主义就是在这种思维亚物质涌现放纵下盛开的美丽之花。
系统科学自身尚未能够“系统”，主要受限于各种“系统机能”理论的“脚手架”。一切物质系统形态中，其根本是“本能物质”，其核心是“亚物质”，其现实是“机能物质”。机能物质是指来源于本能物质的、包含亚物质的现实物质系统，是指具有“功能和现象”的“物质体”
。根据物质的自我辩证逻辑
，研究物质系统的物质本能系统与系统本能、物质机能系统和系统机能。
（一）物质本能系统
世界是物质的，物质是系统的。严格地说，物质是指物质本能系统及其展开。物质本能系统及其展开，是指贯穿具有“本能系统自我辩证逻辑”的物质本能系统，即物质世界是指具有“自分形（大前提）——整形（小前提）——博弈妥协系统（结论）”的物质本能系统。
（二）本能系统的自我辩证逻辑
“本能系统的自我辩证逻辑”是指物质的“自分形（大前提）——整形（小前提）——博弈妥协系统（结论）”的辩证逻辑，具体如下：
（1）大前提：物质具有本能自我分形最大化动因；
（2）小前提：“物质本能自我分形之间”自组织协同涌现出“自我相互作用”的亚物质整形支配力；
（3）结论：物质既是本能自我分形自动的，又是受自分形不均匀性之间的自我相互整形支配力约束的，它们博弈妥协呈现出“物质表现着自己”的物质体。
物质是“一”，物质表现者（物质体）是“不一”；物质通过自分形本能表现自己，物质自分形之间通过亚物质整形力自组织为整体——表现为物质体。自分形不均匀性必然涌现产生的亚物质差异（即整形力差异）使物质自分形呈现出“不一”的物质体，例如天底下没有两片完全相同的树叶。
（三）来源于“本能系统自我辩证逻辑”的系统本能
根据“本能系统的自我辩证逻辑”，可发现物质本能系统中的系统本能，即一般物质具有自组织的系统本能——自分形本能、整形本能、自组织涌现本能，具体如下：
一是，自分形本能是一般物质的内在根本动因，是宇宙世界的第一推动因，是运动的根本来源；
二是，整形本能是一般物质相互作用和普遍联系涌现生成的亚物质的系统抽象动力；是普遍联系和相互作用的根本；
三是，自组织涌现本能是一般现实世界的普遍联系、发展和演化的系统内在整体性标志。
系统本能在现实的具体系统中，表现为“不一”的具体形式和内容，使得各种科学学科相对独立出来，例如物理学从混沌的哲学中相对脱离独立出来，形成了丰富的人类科学知识体系。
（一）物质机能系统
物质机能系统，是指来源于“本能系统的自我辩证逻辑”的“物质本能系统”的现实“表现”。物质机能系统和物质本能系统归根结底统一于物质本能系统。作为现实世界物质的物质机能系统，是指具有“自分形（大前提）——整形（小前提）——博弈妥协系统（结论）”自我辩证逻辑的“现实”物质系统。
（二）物质机能系统的自我辩证逻辑
“物质机能系统的自我辩证逻辑”来源于“物质本能系统的自我辩证逻辑”，前者是后者的具体化和现实化，具体如下：
（1）大前提：任何机能物质事物都具有来源于本能物质的自分形最大化动因；
（2）小前提：不同机能事物本能自分形最大化行为之间，自组织协同涌现出新系统亚物质整形支配力；
（3）结论：机能事物是来源于本能物质而分形自动的，又是受所在系统约束的，博弈契约性妥协是它们各自最大化演化共存的现实系统。
机能事物即物质体，机能事物作为物质之“是”的携带者（即是者），它表现自己的根本方式来自于“是”的“自分形”，机能事物相互表现自己的方式是新系统亚物质的整形。现实系统物质的“是者”，通常是指包括自分形、自整形和他整形的统一的物质体，某一“是者”作为更大的统一体（物质体）通常包括了诸多要素“（基质组分）是者”。因此，机能系统的研究，即当前系统科学研究，主要是指以“适可而止”的组分、机构、功能的统一体（现实系统）为研究对象的系统科学研究，它通常具有现实的效用意义。
（三）来源于“物质机能系统自我辩证逻辑”的系统机能
根据“物质机能系统自我辩证逻辑”，一般物质机能系统的“现实”系统机能包括“分形机能、整形机能、自组织涌现机能”三个方面，具体如下：
一是，分形机能是机能系统内部组分要素运动演化发展的基本动因；
二是，整形机能是机能系统中诸要素相互作用涌现生成亚物质整形而具有“系统意义”问题的核心动力；
三是，在机能系统中，亚物质支配差异协同自组织演化发展指向整体优化目的态，即自组织涌现机能揭示了机能系统具体存在演化的形态。
系统机能的核心可以归结为自组织涌现机能，其研究主要表现为系统科学的控制论、信息论、协同学、突变论、耗散结构理论、超循环理论、混沌理论、分形理论，等等。
立足系统哲学与辩证唯物主义哲学综合构建哲学思想实验，可发现：辩证物质是普遍存在的，是运动的、普遍联系的；一般物质具有本能自我辩证逻辑，在自然界，矿物、植物、动物和人类等物质“系统本能”表现的现实“机能系统”。它们具有“表现各自存在”的系统机能，这种不同在于“涌现”机能不同。
人类系统与石头、植物和动物等系统一样，遵守内在共同的一般系统物质的“涌生”规律，只是涌生机能的层级、性质和强弱不同而已。石头具有低层级基质及其相应的弱系统涌现机能（矿物特性），植物相具有略高于石头层级的基质及其相应的略高级系统涌现机能（植物本能），动物具有高于植物层级的基质及其相应的较高系统涌现机能（动物意识），人类具有脱离动物的人类基质及其相应的最高级系统涌现机能（人类思想）。
物质的系统机能与系统本能是统一的，一方面是指由机能系统向本能系统的“收敛”统一，另一方面是指由本能系统向机能系统的“展开”统一。物质本能（机能）系统自我辩证逻辑的表述形式是一致性，即具有“自分形（大前提）——整形（小前提）——博弈妥协系统（结论）”的系统统一形式。所不同的是，它们在同一表述形式下拥有不同的具体表述内容（范畴），决定了一个是本质（本能）内容，一个是现象（机能）内容。系统本能对应的本能系统，是“唯一的”和“抽象的”，且没有外在他物；系统机能对应的机能系统，是“多样的”和“现实的”，它与他物为环境共生。
1.系统本能对应的本能系统的基本物质模型如下图：
2.本能系统的基本物质模型，在现实中通常表现为具体的机能系统，即系统机能对应的机能系统的物质模型，如下图：
3.本能物质、亚物质、机能（基质）物质三者统一于“物质”。本能物质是绝对抽象的；机能（基质）物质是本能物质展开的“现实”；亚物质是连接机能（基质）物质与本能物质的桥梁与纽带，既包含抽象部分，也包含现实内容。本能物质除了具备“自分形开显特性”外没有任何其他特性，本能物质自分形不均匀性，在分形前质和分形后质之间“涌现”出“（自间物质）亚物质”——本能物质与亚物质构成基质物质系统，不同的基质物质及其相互“（他间物质）亚物质”共同构成机能物质系统。系统哲学的研究对象（物质机能系统），通常是具有明显亚物质效应（系统效应和系统意义）的机能物质系统——把组分的机能物质的机能，与整体的机能物质系统的机能关系，作为系统哲学的核心。
系统本能和系统机能统一于物质本能系统的自我辩证逻辑，机能是收敛统一于本能的机能，本能是表现机能的本能。物质系统，不管是亚物质还是机能物质，归根结底收敛于本能物质。没有本能物质，就没有亚物质，更谈不上“整体的”、“现实的”机能物质。现实物质系统中，世界的物质系统模型主要是指机能物质系统，其中，低级的、小的机能物质在高级的、大的机能物质系统中，前者可以作为后者的组分（基质）；因此，“本能物质、亚物质、机能物质”的自我辩证逻辑是指“本能物质（与各种基质物质）、亚物质（与各种涌生事物）、机能物质（与各种新机能物质）”分形整形博弈的相互统一。