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。