复杂系统科学.docx

第一章 导论第一节 系统科学系统科学是关于系统的类型、一般性质和运动规律的科学，它是以信息论、控制论、系统工程、一般系统论、耗散结构理论（普利高津）、协同学（哈肯）、突变论（托姆），以及人工智能、系统分析技术等为内容的一类综合性学科。世界上的一切事物都是相互联系的，这种联系性通常表现为系统性。系统科学形成的历史背景统计数学和热力学与统计物理为系统科学的形成提供了理论前提。近代科学诞生的初期，机械力学处于重要的地位，处理机械运动的数学工具也得心应手，人们习惯于机械的、拉普拉斯式的决定论。大量的偶然性事件则被拒于科学之外。19世纪末、20世纪初，概率论开始形成为有独立体系的、内容宽广而深入的学科，研究随机事件和随机过程，探寻偶然性事件背后的必然规定的数学方法具备了。系统科学改变了人们的思维方式近代科学的出现孕育和支持了分析-归纳的思维方式，这种思维方式首要特点是研究认识事物之始，将该事物从其周围的联系中剥离出来。在系统思维方式看来，系统是具有不可还原的性质的整体。事物整体的性质不仅不能还原为它的组成部分的性质，也不可能还原为它的部分的性质加上部分相互之间关系的性质。系统思维方式的特点：一是承认事物是相互联系的整体，对事物的研究和认识从总体出发，不再把单个的事物孤立、封闭起来，不切断一事物与他事物的联系。二是思维关注的对象发生了转移，由注意实体到注意各种相互关系组成的集合。结构-功能、行为-价值、部分-整体的关系等。三是对某一具体系统的研究侧重于无序、不稳定、多样性、不平衡、非线性作用等方面，这与传统的千方百计将系统简化为稳定、有序、均匀、平衡、线性作用的思维方式有很大差别。这使得对事物的认识更符合实际，更深入地揭示事物现实的运动、变化过程。系统思维方式并不否定分析-归纳的思维方式，只是恰当地指出其局限性，划出了它的适用范围。复杂的词义包括两个方面：本体论方面，它指事物的组成多且杂；认识论方面，它指难于理解和解释，不容易处理，不清楚。复杂性就是指复杂的性质或状态。复杂性科学的研究对象：复杂系统表1：简单性范式与复杂性范式的内涵对比类别序号简单性范式复杂性范式主客关系原则1客体性原则主客体统一原则2对象环境相分离原则对象环境一体化原则3摒弃目的性原则兼容目的论原则客体原则4普遍性原则统一性与多样性共存原则5决定论原则非决定论原则6线性因果原则非线性因果原则7时间可逆性原则时间不可逆性原则8构成性原则生成性（过程性）原则逻辑方法原则9还原论原则——把对总体或系统的认识还原为对组成它们简单部分或基本单元的认识。涌现性原则——认识到把物理世界中简单的基本单元加以孤立是不可能的；把元素或部分的认识与对它们组成的总体或系统的认识连接起来是必要的。10形式化和数量化原则——通过量化和形式化消除具体的存在物和存在活动。有限形式化和有限数量化原则——从自我产生和自我组织的理论出发，在物理学和生物学中（更不用说在人类学中）引进和确认存在物和存在活动的范畴是可能的，并需要探索非形式化和非数量化等新的科学原则。11单值逻辑原则两重性或多值逻辑原则——法国埃德加·莫兰（2001）表2：经典科学、复杂性科学与后现代主义特征比较层面牛顿的/实证的科学复杂性科学后现代主义/后结构主义本体论实在的存在论决定论离散的实体和事件线性因果普遍规律总体可预测实在的本体论决定论和非决定论共存作为涌现的本体非线性关系有限的普遍性或复杂性的规律有限的可预测性简单与复杂变得模糊相变自组织协同进化名义的本体论和实在论本体的消解认识论实证主义认识论主客体相分客观知识真理符合论事实-价值相分普遍的法则工具主义后实证主义的认识论主客体相分知识的内生（语境）本性工具主义主客体区分的消解失去客观的本体或知识知识是一种语言游戏没有任何知识具有认识论特权方法论还原论、分析模型演绎主义定量优先整体方法（仿真）利用某些分析和演绎方法定性和定量的方法解构——莫尔科尔（2001）图1：复杂性科学的理论构成示意图我们对世界的理解正由客观的、完全可预言的、决定论的、装配式的世界向涌现的、非决定论的、自主性的世界转变；我们对世界的应对也正由局限于层次内的、自上而下的几种控制式的指令拓展到层次间的自下而上的、非中心——多中心的自组织；科学逻辑将由“不是——就是”的单极性思考向能包容矛盾的多极性、非线性思维转变；语言不仅仅是陈述的工具，更像是我们存在的家园。传统理性的、独断式的范式开始衰微，取而代之的是正在兴起的复杂性的科学范式。从哲学上说，复杂性范式的特征就是它对还原论的反动，还复杂世界以本来的复杂面目，把复杂的事物当作复杂性来处理。新三论对复杂性科学的重要贡献普里高津认为形成耗散结构的条件是：系统必须开放、远离平衡态、非线性相互作用和涨落现象。耗散结构理论是解决自组织出现的条件环境问题。协同学是解决自组织的动力