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第六节
系统本能的亚物质涌生假说

从亚里士多德的“整体大于部分之和”观点开始就彰显了人们对于自然世界系统认识的神秘色彩和复杂信息。“一般来说,人类的认识由浅入深,由简单到复杂,由有组织(有序)到无组织(无序),由决定性到几率性,由确定性到模糊性,由线性到非线性……与此相适应而形成的许多科学门类,从各个不同的角度揭示客观事物的运动规律。” 为了更好地研究“整体大于部分之和”的“那部分内容”,这里假设“涌生事物亚物质”是对“该部分功能”的直接承载,进而提出了系统本能的亚物质涌生假说理论。

一、系统本能的“亚物质”涌生假说

(一)涌现的涌生事物亚物质假说

贝塔朗菲最先把涌现概念引入系统科学,提出了“涌现的特征”,借用亚里士多德的命题“整体大于部分之和”来直观地表述这种涌现性,并获得广泛认可。它简化的说法可以是:1+1>2(传统的数学思维或者机械论还原论思维1+1=2)。苗东升认为,这种直观形象的理论是不严谨的,整体涌现性固然有定量描述,但它首先是指定性特征,整体具有组分之和没有的新质,即新的定性特征。如何探讨这种定量描述背后的定性问题?又如何将它们逻辑连贯呢?

科学研究可区分传统科学研究和系统科学研究,传统科学是机械论和还原论研究,是线性的,则有:

1+1=2(传统科学机械论和还原论研究描述)(1. 1)

系统科学研究是非线性的,可用1+1>2简单表示,将“1+1>2”的这个结果用2S表示,且为了将“1+1>2”与“1+1=2”的“1+1”区别,将“1+1>2”中的“1+1”表示为“1+X+1”,则有:

1+X+1=2 S (系统科学的世界本质的描述)(1. 2)

综上可见,传统科学与系统科学的区别描述可用X表示。

如果我们用(1. 2)式进行分析,如果事物是可还原的,是机械的,X=0,则(1. 2)变为:1+0+1=2 S =2。如果,X>0,直观的我们可以获得,1+X+1=2 S >2。系统是世界的普遍存在性,则,X是一定存在的。从存在上来讲,X是大于零的,任何存在都大于零,但是,如果X存在的作用对传统科学划分的可还原的秩点的影响是减小的,1+X+1=2 S < 2,反之,1+X+1=2 S >2。

X是什么?它就是“涌现”,是具有层次结构和关系承载的涌现。“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。” 我们可以发现,典型系统中,组分不直接具有整体的特性,整体性的组分发生改变甚至可能丧失其独自组分的特性,组分自己难以解释这种转变。

为了方便研究,假定:

可以把“组分与组分相互作用之间的总合”定义为一种新的事物——承载涌现的“非整体非部分、亦整体亦部分”特性的、具有系统层次结构和关系的事物,称为涌生事物。涌生事物是一种亚物质。

涌生事物亚物质假说(简称涌生假说),是来源于组分,基于“机体论”基础上提出的在机体中相对独立于组分的一种解释性和工作性的假说概念。涌生事物亚物质是“非整体非部分、亦整体亦部分”特性的具有层次结构和关系具体形态的综合流,是系统中对于组分事物的研究相对独立事物。 它具有整体的特性可以使系统整体呈现涌现,但又不直接是整体;它可能具有部分或组分的某些特性,也可能束缚组分使其丧失独立组分的特性(比如食盐中的被束缚的钠特性),但又不直接是部分或组分。“非整体非部分、亦整体亦部分”的事物一旦在不同组分之间形成,则这些组分整体上升到高一层次;反之,“非整体非部分、亦整体亦部分”特性事物一旦解体,则高层次的事物还原为低层次的事物。低层次组分的性质及其组合并不能直接解释高层次的性质,但高层次性质确是由低层次组分的组合而产生。它们区别在于,是否有“非整体非部分、亦整体亦部分”特性事物生成。简单的“1+1”组合如果没有“非整体非部分、亦整体亦部分”特性事物生成(不可分割特性弱,可忽视),则等于2;如果有,则不等于2,比如化合物的组合特性,不是其组成元素之特征的加和。

(二)系统本能的“涌生假说模型”

贝塔朗菲提出科学的系统概念后,由于科学家们从不同领域考察系统,因而系统概念的定义也是众说纷纭。贝塔朗菲在1971年认为,系统可定义为处于相互关系中并与环境有相互关系的诸要素的集合。韦氏大辞典把系统解释为“有组织的或被组织化的全体”。中国学者钱学森认为系统就是“由相互作用和相互联系的若干组成部分结合而成的具有特定功能的整体,而且这个系统本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分”。苗东升在《系统科学大学讲稿》中以贝塔朗菲的系统说法为基础,提出系统的基本定义:两个以上事物或对象相互关联而形成的统一体;因相互关联而被包含在系统中的那些事物或对象,叫做系统的组成部分,简称组分(其中,事物、对象、统一体是不加定义的元概念)。

标志系统特征的专门直接承载涌现的一类事物,称为“涌生事物亚物质”,而直接承载涌生事物亚物质的称为“组分物”(所谓的一般事物)。因此,从系统的科学的抽象共同逻辑起点角度描述,系统可定义为:系统是由两个或两个以上“组分物构成——涌生事物亚物质生成”的整体。

该定义以涌生事物亚物质假说解释系统涌现,并将其与组分事物连贯起来,揭示涌生事物亚物质承载涌现,组分物承载涌生事物亚物质的整体行为。系统定义中包含组分物和涌生事物亚物质两大基本成分,这两个概念都是一般抽象的。组分物容易理解,它可以在系统中分离出来,甚至还原出来。涌生事物亚物质,是组分与组分之间的相互联系相互作用的、具有层次结构和关系具体形态的涌生事物亚物质,它不能以组分物那种“独立方式”存在,不能被还原。系统中的组分与组分具有物理学的构成关系,系统中的涌生事物亚物质一定是组分与组分相互作用的生成关系;因此,系统中的涌生事物亚物质与涌生事物亚物质之间“不具备构成关系”——不能直接以构成关系进行研究。

系统的直接基础是组分物,间接基础是涌生事物亚物质。对组分物的研究,可以有构成关系,也可以有生成关系,当然这两种关系在一定条件下可以相互转化,在系统中占据的比例不同时将呈现出系统科学的构成论和生成论的区别,比如受精卵从无到有侧重生成,房屋系统侧重构成。“组分构成”和“涌生事物亚物质生成”是一体的,没有不生产“涌生事物亚物质”的组分与组分,同样没有“组分”的“涌生事物亚物质”是不存在的。任何两个或以上的组分都一定生产出相应的“涌生事物亚物质”,任何涌生事物亚物质都必须依托组分且以组分为载体,“涌生事物亚物质和组分物”是一个整体——“组分物构成”和“涌生事物亚物质生成”是一个整体,是同一系统的两个方面。认识系统的核心就是“组分物构成——涌生事物亚物质生成”的一体性和整体性,如下图。

任何一个系统都具有组分物的参数、涌生事物亚物质的参数、组分物和涌生事物亚物质相互参数,这三者共同构成了普遍系统的描述。任何系统都存在涌生事物亚物质,但区分强涌生事物亚物质效能和弱涌生事物亚物质效能,强涌生事物亚物质效能主要是指典型的系统,而弱涌生事物亚物质效能系统,就是机械论的“堆”。弱涌生事物亚物质效能的系统(即所谓非系统)主要包括两类,一是没有组分的囫囵整体,二是组分之间没有关联性的多元集合,即没有涌生事物亚物质的多元集合,没有标志系统的特性的根本事物的有效机能显现。但,世界上不存在绝对的非系统。认识事物,从一个角度看不是系统,从别的角度看可以把它看作系统,因为没有绝对不存在组分的事物,也没有绝对不相互作用的组分(即没有绝对不生产“涌生事物亚物质”的组分),我们通常选择做一种“适可而止”的处理:相对于系统的组分性(组分效能)明显、组分关联性(涌生事物亚物质效能)明显的系统,组分性(组分效能)微弱的甚至可以忽略的“囫囵整体”和组分关联性(涌生事物亚物质效能)微弱甚至可以忽略的“堆”,我们称之为非系统。系统科学承认系统是事物普遍的存在形式,又承认世界上也存在非系统,这是辩证的。非系统与系统是相比较而区分的,人们需要在与非系统的比较中认识系统。根据涌生事物亚物质效能显现的强弱(可忽略与否),相对区别出了传统机械论科学和典型系统科学,这种区分是相对,因为它们是相互联系且不可分割的,“传统科学和系统科学”在本能物质系统中是辩证统一的。

二、系统本能的亚物质涌生认知框架模型

(一)钱学森科学体系框架与复杂性思想

钱学森在系统科学研究中坚持马克思辩证唯物主义的指导地位。他认为,人类在知道系统思想之前,就已经在进行辩证的系统思维了;辩证唯物主义体现的物质世界普遍联系及其整体性的思想,也就是系统思想;在实践中,他坚持以马克思主义哲学指导系统科学研究,在关于运筹学和事理学、关于系统工程、关于控制论、关于系统学、关于开放复杂巨系统理论等都有论述。对于系统科学研究,钱学森提出了相应的科学体系框架,苗东升在《系统科学大学讲稿》中描述如下图

钱学森提出了开放复杂巨系统理论及系统功能研讨厅方法等,对系统科学在复杂性方面的研究具有积极意义。随着系统科学的发展,复杂性思想凸显出来。吴彤认为:“复杂性思想的提出是一种会聚的过程,就像百川归海一样。有两个图示可以说明这种会聚。第一,涌现概念的提出,实际上来自多种学科。第二个例子是复杂性学科研究的会聚,它们通常来自于四个方面:系统科学(系统科学传统和自组织理论簇,其中也有以钱学森为代表的中国科学界的贡献);非线性科学;数学和计算机科学(博弈论和技术复杂性理论);遗传算法和人工生命研究。” (如下图)

复杂性思想源于对简单加和观点的打破,这场革命正在不断地深入。人类的认识总是由简单到复杂、由容易到困难。科学技术史表明,科学技术的发展水平与人类认识事物水平是密切一致的,人类发展经历的每一个世纪都有自己的技术特征和思想特征。比如19世纪具有电气技术特征和机械自然观思想特征,20世纪具有电子信息技术特征和非牛顿经典科学革命思想特征,正在行进中的21世纪技术特征是复杂的、思想特征也将是复杂性思想。魏宏森从系统的角度、结合科学技术史,按照认识对象的组织性和复杂性提出:“假如我们以组织性和复杂性作为分类标准,那么整个世界的事物可以分为四类” 。(如下图)

图中可知:人们对于第四象限有组织简单系统的问题认识最深、解决得最好,人们最早对此类事物进行运动规律的总结,比如牛顿经典力学。即使复杂事物的物理现象,也要把它分解为简单地来认识,这就是机械论和还原论产生的自然科学背景。第三象限的无组织简单系统问题,人们对其认识并相应发展起来有统计力学、分子物理学和概率论等。第二象限的无组织复杂系统问题,人们对其运动规律没有形成一门独立的科学,但人们对于混沌、湍流、凝聚态现象的浓厚兴趣推动其相关研究进展。第一象限的有组织复杂系统问题,人们打破把它们化为有组织简单系统的处理方法,打破动态问题静态化和联系问题孤立化,从20世纪40年代以来,逐步发展起来系统理论与系统科学。

(二)系统科学描述的“统一体”世界

人们对于世界的各种科学认识,自从现代系统科学的出现,使得经历了近两个世纪的各种科学材料,从原来互相孤立的不同领域相互联系起来,使科学描绘的自然界呈现出一个连续统一体的图式,如下图

世界系统连续统一体,可分为四个不同的基本领域:无机领域、有机领域、社会领域和文化领域。这四个领域在19世纪时的科学理论界中还被视为是决然割裂的、互不联系的,而20世纪飞速发展的科学材料把各个领域之间的鸿沟填补并使它们共同显现出了不同领域、不同层次事物的系统统一性。现代科学所描述的世界系统连续统一整体,展现了系统科学研究的无限生机和强大生命力。

然而,庞大世界系统连续统一整体的内在逻辑是什么呢?

它归根结底是指:物质世界具有“自分形(大前提)——整形(小前提)——博弈妥协系统(结论)”的自我辩证逻辑。

(三)系统本能的亚物质涌生认知体系框架模型

物质世界具有“自分形(大前提)——整形(小前提)——博弈妥协系统(结论)”的自我辩证逻辑具有“本能形态”、“机能形态”及“它们之间的过渡形态”三种 。辩证法是物质自我辩证逻辑的具体方法,是研究世界的普遍联系和发展的科学。系统科学是研究系统(具有紧密关系的多事物整体)相互作用、相互联系和发展的科学。这里认为,传统辩证法和系统辩证法,都是研究“普遍联系和发展”的,它们具有共同的自我辩证内在逻辑贯通性——传统辩证法侧重“单个环节”的联系和发展的本质研究,是根本规律;系统科学侧重“多个环节”的联系和发展的现实研究,是机能理论。世界系统连续统一整体是一个“从本能到机能”的超级巨大复杂系统,根据系统涌生原理,在系统组分物质和系统涌生事物亚物质是自然世界系统物质的两个平等概念范畴的基础上,贯彻钱学森的科学层次体系思想,按照魏宏森等的大系统观思维,借鉴吴彤的复杂性学科会聚研究,以系统为核心思想(即以涌生效应生成为线索),将“唯物辩证哲学”至“系统实践”贯通起来,揭示“世界系统连续统一整体”的亚物质涌生认知体系如下图:

物质世界的研究,必须以马克思辩证唯物哲学为总指导,“本能系统辩证唯物论”是马克思辩证唯物哲学的丰富和发展的具体形态,而“系统辩证哲学”的本能系统辩证唯物论的“现实机能形态”。整个自然世界系统涌生研究的学科框架体系,坚持辩证法和系统的统一性认识,其以自然世界系统中涌生事物亚物质效用及其显现为框架体系线索,以自然世界系统中的事物的相互作用(博弈)为基本形式,贯穿分形原理和整形原理,探讨了复杂性科学和系统科学、传统科学与系统科学,在“世界系统连续统一整体”的内在逻辑统一。

三、系统本能亚物质涌生假说的意义

20世纪晚期,在反对还原论基础上兴起了系统论学说,提倡系统哲学观,同时掀开复杂性研究。部分之和大于整体,是指整体之功能不能完全解析为各个部分的功能之和。这是对还原论观念和哲学提出的批判,它是继20世纪初物理学经理革命之后,经典科学遭遇到的再次严重挑战。系统论和复杂性科学,提供了对已经得到其他科学理论解释的现象一种新的解释,体现了哲学上的新意,但还远未见得颠覆了传统的还原论。评价的标准之一是系统科学基础科学(系统学)尚未建立,即系统科学尚未形成“概念、逻辑和形式”的体系,且未能按照牛顿的要求,可进行预言并使之证实。 这里试图创建一个能够对传统科学进行有力挑战的系统科学哲学的“概念、逻辑和形式”体系。

19世纪末、20世纪初,经典自然科学特别是物理学遭遇到前所未有的困难:(1)关于科学研究基础的经验问题。物理学的海森堡关系的意义在于,它似乎为人类的经验形为划定了不可逾越的界限,经典科学一直默认人的经验不存在着极限。(2)关于形式化的问题。人们对人类理智及其创造物形式化体系的自信问题。古典数学大师大卫·希尔伯特相信,在逻辑架构中和形式化体系中,没有不能解决的数学问题,也没有不能解决的科学问题。然而,哥德尔不完全定理,指出形式化系统本身不可能是完备的。形式系统存在的不完备性也等于指出了逻辑系统的根本缺陷,这意味着我们的思维方式本身就是有缺陷的。(3)关于来自人类思维基本层面的概念问题。其一是,来自尼尔斯·波尔的所谓“互补原理”。比如量子物理学对微观客体进行描述时,必须要使用物理学概念。这些概念只能来自人们已经熟知的经典物理学,人们对这些概念的意义有“先入为主”的清晰理解;因此,当使用这些概念描述微观物体时,它并不能准确表达量子物理学家的意图,这是一个概念困境。其二是,这种概念困境不仅来自于新物理学现象与旧物理学概念的关系,在根本上来自于“人与自然的关系”,即爱因斯坦的“科学理论的完备性”问题:本质是指人类对于自然界的概念把握是否能够最终实现主客观之间的统一。

“人类对于自然界的概念把握是否能够最终实现主客观之间的统一”问题,并不仅仅是科学问题,本质上是“哲学”问题。回答“该问题”,必须妥善把握“思维自觉到思维本质”的问题,思维到“思维”同“客观事物”的同一(物质),即揭示思维逻辑及客观逻辑的同一,这对于解决“该问题”具有哲学指导意义。任何学科问题都是自然世界系统的相对独立,它受两个方面的制约和影响:一是学科研究对象、技术层面和理念层面的影响;另一是受哲学世界观(本体论)和科学观方面的影响。著者在《系统涌生原理》 中,立足“1+1构成——X涌现生成”系统模型,思考从系统2到系统2 S 产生的原因、动力及其演化发展与辩证法规律的关系,提出世界系统研究的分形原理、整形原理和超循环螺旋原理,它们综合起来,就是以系统的形式,从系统的角度,揭示世界的一般存在、联系、发展和演化规律,为人们描绘一幅系统科学思想下的世界画卷。这里立足《辩证唯物主义原理》 和《系统哲学基本原理》 等主要参照资料,利用“思维自觉到思维本性”这一哲学思维基本“钥匙”,运用“哲学思想试验”的方法,试图把握“人类对于自然界的概念把握是否能够最终实现主客观之间的统一”的问题,并进而把握人与世界的“物质系统”统一问题。

在忽略涌生事物亚物质的近代经典科学中,科学方法以及其中的物理学方法可以进行独立讨论;但是在涌生事物亚物质不可忽略的20世纪以后,物理学方法变得模糊,它逐渐被笼罩在物理学的哲学问题中。实际上,近代以来,无论是物理学还是哲学,其进步无一不是得益于新的方法或手段的利用——就目前来看,“最可能”受益于系统科学方法和手段。系统本能的涌现假说及其认知体系,它来源于彻底的系统科学思维和方法,从哲学角度对于科学和哲学的统一提供了一种假说模型。苏珊·郎格在《哲学新视野》中说:“某些观念有时会以惊人的力量给知识状况带来巨大的冲击。由于这些观念能一下子解决许多问题,所以,它们似乎将有希望解决所有基本问题,澄清所有不明了的疑点。每个人都想迅速地抓住它们,作为进入某种新实证科学的法宝,作为可以用来构建一个综合分析体系的概念轴心。” 苏珊·郎格是在表达对当时“存在主义”和“精神分析法”的万能概念的善意批评,而在这里,作为“系统(包括组分事物和涌生事物亚物质)”及“本能系统的物质(包括‘本能物质、亚物质、机能物质’的‘质道旋’体系)”正试图追寻其作为“物质”这一“万能概念”的轴心——并为接受“一切”的“批评”而进行自我展示。 Ia+SY4vnYle4u2avLdZx7QmiZfkfDjrfyAE4JIdAfDbvB6IBSXA53/w+BiZymibj

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