贝塔朗菲对于系统的定义及特征

1、一般系统论的历史背景系统的存在是客观事实，但人类对系统的认识却经历了漫长的岁月，对简单系统研究得 较多，而对复杂系统则研究得较少。直到20世纪30年代前后才逐渐形成一般系统论。一般系统论来源于生物学中的机体论， 是在研究复杂的生命系统中诞生的。1925年英国数理逻辑学家和哲学家阿弗烈诺夫怀海德在科学与近代世界一文 中提出用机体论代替机械决定论，认为只有把生命体看成是一个有机整体，才能解释复杂的 生命现象。系统思维最早出现在1921年建立的格式塔心理学，还在工业心理学研究中1958 年Parry J.B.提出了系统心理学(system psychology)的词汇与概念。1925年美国学者A.J

2、.洛特卡发表的物理生物学原理和1927年德国学者可.克勒发表 的论调节问题中先后提出了一般系统论的思想。19241928年奥地利理论生物学家L.von贝塔朗菲多次发表文章表达一般系统论的思 想,提出生物学中有机体的概念，强调必须把有机体当作一个整体或系统来研究，才能发现 不同层次上的组织原理。他在1932年发表的理论生物学和1934年发表的现代发展理 论中提出用数学模型来研究生物学的方法和机体系统论的概念，把协调、有序、目的性等 概念用于研究有机体，形成研究生命体的三个基本观点，即系统观点、动态观点和层次观点。1937年贝塔朗菲在芝加哥大学的一次哲学讨论会上第一次提出一般系统论的概念。但 由于

3、当时生物学界的压力，没有正式发表。1945年他发表关于一般系统论的文章，但不 久毁于战火,没有引起人们的注意。19471948年贝塔朗菲在美国讲学和参加专题讨论会时 进一步阐明了一般系统论的思想，指出不论系统的具体种类、组成部分的性质和它们之间的 关系如何，存在着适用于综合系统或子系统的一般模式、原则和规律，并于1954年发起成 立一般系统论学会(后改名为一般系统论研究会)，促进一般系统论的发展，出版行为科学 杂志和一般系统年鉴。虽然一般系统论几乎是与控制论、信息论同时出现的，但直到60 70年代才受到人们的重视。1968年贝塔朗菲的专著一般系统论一一基础、发展和应用总结了一般系统论的概 念、

4、方法和应用。1972年他发表一般系统论的历史和现状，试图重新定义一般系统论。 贝塔朗菲认为，把一般系统论局限于技术方面当作一种数学理论来看是不适宜的，因为有许 多系统问题不能用现代数学概念表达。一般系统论这一术语有更广泛的内容，包括极广泛的研究领域，其中有三个主要的方面。 关于系统的科学：又称数学系统论。这是用精确的数学语言来描述系统，研究适用于一切 系统的根本学说。系统技术：又称系统工程。这是用系统思想和系统方法来研究工程系统、 生命系统、经济系统和社会系统等复杂系统。系统哲学:它研究一般系统论的科学方法论 的性质，并把它上升到哲学方法论的地位。贝塔朗菲企图把一般系统论扩展到系统科学的范 畴

5、，几乎把系统科学的三个层次都包括进去了。但是现代一般系统论的主要研究内容尚局限 于系统思想、系统同构、开放系统和系统哲学等方面。而系统工程专门研究复杂系统的组织 管理的技术，成为一门独立的学科，并不包括在一般系统论的研究范围内。编辑一般系统论的要点1贝塔朗菲一般系统论的要点如下：系统的整体性系统是若干事物的集合，系统反映了客观事物的整体性，但又不简单地等同于整体。因 为系统除了反映客观事物的整体之外，它还反映整体与部分、整体与层次、整体与结构、整 体与环境的关系。这就是说，系统是从整体与其要素、层次、结构、环境的关系上来揭示其 整体性特征的。要素的无组织的综合也可以成为整体，但是无组织状态不能

6、成为系统，系统 所具有的整体性是在一定组织结构基础上的整体性，要素以一定方式相互联系、相互作用而 形成一定的结构，才具备系统的整体性。整体性概念是一般系统论的核心。系统的有机关联性系统的性质不是要素性质的总和，系统的性质为要素所无；系统所遵循的规律既不同于 要素所遵循的规律，也不是要素所遵循的规律的总和。不过系统与它的要素又是统一的，系 统的性质以要素的性质为基础，系统的规律也必定要通过要素之间的关系(系统的结构)体现 出来。存在于整体中的要素，都必定具有构成整体的相互关联的内在根据，所以要素只有在 整体中才能体现其要素的意义，一旦失去构成整体的根据它就不成其为这个系统的要素。归 结为一句话就

7、是：系统是要素的有机的集合。系统的动态性系统的有机关联不是静态的而是动态的。系统的动态性包含两方面的意思，其一是系统 内部的结构状况是随时间而变化的；其二是系统必定与外部环境存在着物质、能量和信息的 交换。比如生物体保持体内平衡的重要基础就是新陈代谢，如果新陈代谢停止就意味着生物 体的死亡，这个作为生物体的系统就不复存在。贝塔朗菲认为，实际存在的系统都是开放系 统，动态是开放系统的必然表现。系统的有序性系统的结构、层次及其动态的方向性都表明系统具有有序性的特征。系统的存在必然表 现为某种有序状态，系统越是趋向有序，它的组织程度越高，稳定性也越好。系统从有序走 向无序，它的稳定性便随之降低。完全

8、无序的状态就是系统的解体。系统的目的性为了避免误解(主要是避免与古人的“目的论”混同)，也有人把它称为“预决性”。贝 塔朗菲认为，系统的有序性是有一定方向的，即一个系统的发展方向不仅取决于偶然的实际 状态，还取决于它自身所具有的、必然的方向性，这就是系统的目的性。他强调系统的这种 性质的普遍性，认为无论在机械系统或其他任何类型系统中它都普遍存在。编辑一般系统理论的趋势及特点系统理论目前已经显现出几个值得注意的趋势和特点。第一，系统论与控制论、信息论，运筹学、系统工程、电子计算机和现代通讯技术等新 兴学科相互渗透、紧密结合的趋势；第二，系统论、控制论、信息论，正朝着三归一”的方向发展，现已明确系

9、统论是其它两论的基础；第三，耗散结构论、协同学、突变论、模糊系统理论等等新的科学理论，从各方面丰富 发展了系统论的内容，有必要概括出一门系统学一一作为系统科学的基础科学理论；第四，系统科学的哲学和方法论问题日益引起人们的重视。在系统科学的这些发展形势 下，国内外许多学者致力于综合各种系统理论的研究，探索建立统一的系统科学体系的途径。 一般系统论创始人贝塔朗菲，就把他的系统论两部分。他的狭义系统论与广义系统论两部分。 他的狭义系统论着重对系统本身进行分析研究；而他的广义系统论则是对一类相关的系统科 学来理行分析研究。其中包括三个方面的内容：1.系统的科学、数学系统论；2.系统技术，涉及到控制论、

10、 信息论、运筹学和系统工程等领域；3.系统哲学，包括系统的本体论、认识论、价值论等方 面的内容。有人提出试用信息、能量、物质和时间作为体基本概念建立新的统一理论。瑞典勘探德 哥尔摩大学萨缪尔教授1976年一般系统论年会上发表了将系统论。控制论、信息论综合成 一门新学科的设想。在这种情况下，美国的系统工程杂志也改称为系统科学杂志。 我国有的学者认为系统科学应包括”系统概念、一般系统理论、系统理论分论、系统方法论（系 统工程和系统分析包括在内）和系统方法的应用”等五个部分。我国著名科学家钱学森教授。 多年致力于系统工程的研究，十分重视建立统一的系统科学体系的问题自1979年以来，多 次发表文章表达

11、他形成是与自然科学、社会科学等相并列的一大门类科学，系统科学象自然 科学一样也区分为系统的工程技术（包括系统工程、自动化技术和通讯技术）；系统的技术科 学（包括支筹学、控制论、巨系统理论、信息论）；系统的基础科学，（即系统学）；系统观（即 系统的哲学和方法论部分，是系统科学与马克思主义的哲学连接的桥梁四个层次）。这些研 究表明，不久的将来系统论将以崭新的整面貌矗立于科学之林。编辑一般系统论的发展趋势贝塔朗菲创立的一般系统论，从理论生物学的角度总结了人类的系统思想，运用类比和 同构的方法，建立开放系统的一般系统理论。他创立的一般系统论属于类比型一般系统论， 对系统的有序性和目的性并没有作出满意的

12、解答。苏联学者A.H,乌耶莫夫提出参量型一般系统论。他认为贝塔朗菲的一般系统论是用同 构和同态等类比形式创立的，在实际运用中受到一定的限制。人们已经发现50多种独立的 类比形式，其中许多可以用于发展类比型一般系统论，因此这种理论还可以得到发展。但对 不同的系统进行类比，不是建立一般系统论的唯一途径。参量型一般系统论是用系统参量来 表达系统的原始信息，再用电子计算机建立系统参量之间的联系，从而确定系统的一般规律。一般系统论发展中出现的另一个重要领域是数学系统论或一般系统的数学理论。其代表 人物有M.D.梅萨罗维茨、A.W.怀莫尔和GJ.克利尔。我国学者林福永教授1988年提出和发表了一种新的一般

13、系统论，称为一般系统结构理 论。一般系统结构理论从数学上提出了一个新的一般系统概念体系，特别是揭示系统组成部 分之间的关联的新概念，如关系、关系环、系统结构等；在此基础上，抓住了系统环境、系 统结构和系统行为以及它们之间的关系及规律这些一切系统都具有的共性问题，从数学上证 明了，系统环境、系统结构和系统行为之间存在固有的关系及规律，在给定的系统环境中， 系统行为由系统基层次上的系统结构决定和支配。这一结论为系统研究提供了精确的理论基 础。在这一结论的基础上，一般系统结构理论从理论上揭示了一系列的一般系统原理与规律， 解决了一系列的一般系统问题，如系统基层次的存在性及特性问题，是否存在从简单到复

14、杂 的自然法则的问题，以及什么是复杂性根源的问题等，从而把一般系统论发展到了具有精确 的理论内容并且能够有效解决实际系统问题的高度。一些物理学家、生物学家和化学家还在各自的领域中沿着贝塔朗菲开创的开放系统理论 深入研究一般系统论，并得到了关于复杂系统的一系列重要规律。其中最著名的有：I.普里 戈金的耗散结构理论，M.艾根的超循环理论和H.哈肯的协同学，拉兹洛的广义进化论等， 以及中国学者曾邦哲的结构论-泛进化论、邓聚龙的灰色系统论、吴学谋的泛系论、张颖清 的全息生物学等系统理论。编辑一般系统论与复杂适应系统理论的区别2贝塔朗菲的一般系统论是在20世纪40年代提出来的。这一理论建立的背景是经典科

15、学 的两个分支的基本观念在科学思想的领域内占据统治地位。一个是牛顿力学，它的机械决定 论的世界观和线性的思维方式使它倡导对事物作分解的还原式的研究。另一个是热力学，当 然还是平衡态的或近平衡态的热力学，因为它注目于热力学第二定律引起的世界的无序化、 离散化的趋向，导致局限于对事物的大数的统计的认识。因此贝塔朗菲在其代表作一般系 统论中说：当时确立了 “严格机械决定论的自然观“它指出，宇宙是建立在随机地、无 秩序地运动着的无个性粒子活动的基础上的。这些粒子由于数量极大，才产生了统计性的秩 序和规则”。这“迫使我们几乎把所研究的每样东西都当作由分离的、零散的部分或因素所 组成”。贝塔朗菲是个理论生

16、物学出身的学者，他说他痛感到“当时流行的机械论方法所忽 视的并起劲地加以否定的，正是生命现象中最基本的那些东西”。而生命的基本特征是组织， 这表明它的各个部分相互作用，构成一个密不可分的整体，即生命有机体。“机械论世界观 把物质粒子活动当作最高实在”，所以有机体的概念完全处于它的视域之外。贝塔朗菲断言： “经典物理学在无组织的复杂事物的理论发展上是非常成功的。这种无组织的复杂事物 的理论最终归结为随机和概率定律以及热力学第二定律。相反，今天的基本问题是有组织的 复杂事物”。在新生的生命科学、行为科学和社会科学的发展中到处都冒出了有机体和组织 性的问题，“因此现代科学提出的一个基本问题是关于组织

17、的一般理论”。贝塔朗菲认为一般 系统论的建立能够满足这种需要。但是系统论据以提出的思想背景（或语境）也制约了它的基本观念：用机体论的模式来代 替机械论，将生物系统中组成部分之间动态相互作用的规律性概括为一般系统的规律性。贝 塔朗菲说：“我曾提出一种生物学的机体论概念，它强调把有机体作为一个整体或系统来考 虑”，他所做的“不妨简称为机体论革命，它的核心是系统的观念”。总之，贝塔朗菲把整 体性作为系统的核心性质，而他把生物体的机体性视为这种整体性的典范。他对生物整体性 作了如下的论述。物理的组织是由先已存在的分离的要素如原子、分子等发生的联合，而生 物的整体则是由原来未分的原始整体分化为在结构和功

18、能上彼此分异的各个专门化部分然 后再产生它们的协作。他说：“只有从还未分化的整体状态转化到各组成部分的分化状态上 才可能有进步，但这就意味着各组成部分被固定在某种机能上。因此，渐进分异也就是渐进 机构化。”“机构化”使生物系统的组成部分发生了分离化的趋向。“然而，在生物学领域中， 机构化决不是完全的。虽然有机体部分地机构化了，但仍保持为一个统一系统。”这是因为“中心化原理在生物学领域中有特殊重要的意义。渐进分异往往与渐进中心化相联系”。这 两种看来相互矛盾的现象的联系是怎样实现的呢?这是因为在渐进机构化的过程中，所形成 的各部分之间“存在着等级秩序”，“某些部分获得支配作用而决定整体的行为”，

19、这样“统 治部分和下面的从属部分发生了”，如生物体“受神经系统最高中心支配和统辖”。这种中心 化保证了系统的整体性不变。“同时，渐进中心化原理就是渐进个体化的原理。个体可以 定义为中心化的系统。严格地说，在生物学领域这是一种极限情况，只是在个体发育上和种 系发育上近似地接近这种状况，生长发育中的生物体通过渐进中心化愈来愈统一、愈不可 分”。由于中心化可以提高系统的整体性，所在贝塔朗菲的心目中中心化愈强的系统就是愈 高级的系统，在生物界中也是中心化愈高的物种是进化程度愈高的物种，如他所说：“沿着 进化的阶梯上升，中心化不断增强”。看来“个体”构成了贝塔朗菲系统观的最高境界，它 实质上就是实现了集

20、中统一控制的系统。根据这个观点，贝塔朗菲说：一群乌合之众 是没有个体性的，为了使一个社会结构同另一个区别开来，必须围绕某一个体结合起来。 根据这个重要理由，一个象湖泊或森林那样的生物群落就不是有机体。因为个体有机体 往往要在不同程度上形成中心。”在这一点上我们将在下面看到圣菲研究所与贝塔朗菲背道 而驰，它研究的正好是多个体或说多主体的、无中心的系统，如生态系统（包含被贝塔朗菲 视为非系统的生物群落）。另一方面我们看到贝塔朗菲由于用系统论的机体来对抗机械论的粒子，过分强调了整体 性、有序性和统一性的观念，而完全否定了局部性、无序性和分散性的观念。而由于他实质 上把整体性、组织性的概念等同于“有序

21、性”的概念，以致使系统论与机械论的对立几乎变 成了有序性观念与无序性观念的对立，如他说：“物理学上的规律是无序的规律 ”；“在 19世纪和20世纪上半叶，世界被设想为无序的”，“现在我们正在寻求关于世界的另一个基 本观点一一世界是组织”。无序性确实起消极的破坏的作用，但它也具有积极的促进重建的 作用。以后埃德加莫兰正确地指出组织性作为重组、发展的有序性实际上是有序性和无序 性的统一。他特别强调“从噪声产生有序”的原理。实际上普里高津在他1969年发表的“耗 散结构”理论中已包含无序性（随机性）的积极作用的观念，但贝塔朗菲在他的一般系统论 的修订版中吸取了普里高津的“开放系统”思想而未接受这一观

22、念。这里的关键问题在于要 深刻地运用辩证法观点（即莫兰所说的“两重性逻辑”的原则）来把握有序性和无序性各自具 有的两面效用。生物不能产生于绝对有序的环境里，所以我说过生物既因热力学第二定律而 死，也因热力学第二定律而生。当然，从总的认识发展的历史过程来看，贝塔朗菲这种认识 局限性也是可以理解的。在经典力学和经典热力学统治科学思想领域的时期，宜于先用组织 的有序性的观念来反对机械的无序性的观念；但在科学思想进一步发展的过程中，认识应当 从有序性和无序性根本对立的方面过渡到它们对立统一的方面。这符合认识的辩证法的正、 反、合的发展过程。圣菲研究所研究的系统与贝塔朗菲研究的系统大异其趣，这一点从霍兰

23、在他的著作隐 秩序一开篇所提示的现象中就可以看出，形形色色的纽约人每天消耗着大量的各种 食品，全然不必担心供应可能会断档。并非只有纽约人这样生活着，巴黎、德里、上海、东 京的居民也都是如此。真是不可思议，他们都认为这是理所当然的。但是，这些城市既没有 一个什么中央计划委员会之类的机构，来安排和解决购买和配售的问题，也没有保持大量的 储备来发挥缓冲作用，以便对付市场波动。如果日常货物的运输被切断的话，这些城市的食 品维持不了一两个星期。日复一日，年复一年，这些城市是如何在短缺和过剩之间，巧妙地 避免了具有破坏性的波动的呢?我们再一次提出前面的问题：是什么使得城市能够在灾 害不断而且缺乏中央规划的

24、情况下保持协调运行。”作为圣菲研究所主要研究对象的复杂适 应系统是非个体性系统，如社会系统、经济系统、生态系统、神经系统等。而且霍兰说他们 的系统模型“描述单个自由主体怎样演化成多主体，又怎样从单个种子多主体变成有若干个 多主体构成的特定的聚集体”。他说“由聚集形成的主体是一个关键特征，纽约市这个 复杂适应系统，可以用这些主体不断进行的相互作用很好地加以描述。尽管纽约呈现出 多样性、不断变化、缺乏中央指挥，但无论是从短期看还是从长期看，它都保持了协调性， 这是CAS（即复杂适应系统一一引者）之谜的典型特征”。多个体的系统被圣菲研究所称为多 主体的系统，因为其中的个体都是独立决策的行为主体，不受

25、一个系统中枢的指挥。这个系 统因此可以被称为是多中心的，甚至由于自为中心的主体是如此之多以致可以被称为“无中 心”的。但是它们并不因此是“一群乌合之众”，众多独立个体在相互作用的交往活动中却 能彼此协调，保持一种宏观秩序，如在市场经济中众多商品生产者自发遵循价值法则活动所 造成的现象。对复杂适应系统的研究就是要发现在群体活动中隐藏的秩序或说产生宏观秩序 的隐藏的机制。在单独个体的行为活动中行为秩序是由指挥中枢发布的命令决定的，因而它 是被意识到的、明显的。而在无中心的多主体大系统的运行中，秩序在多主体相互作用的关 系中无意识地自发地实现，因而被称为“隐藏”的。圣菲研究所的复杂适应系统理论是在2

26、0世纪90年代提出来的。这时的学术思想背景与 20世纪中叶相比已经有很大的不同。普里高津的“耗散结构”理论已被提出，说明了耗散 系统进化的随机性（不可预测，涨落导致有序）。混沌理论也已被提出，指出在具有非线性作 用机制的决定论系统中也会产生内在的随机性、即无序性。在贝塔朗菲的时代，热力学第二 定律导致的无序性只会引起人们的恶感，而现在人们看到无序性与有序性必然相关，它还在 事物的进化过程中发挥必要的作用。这时圣菲研究所立意研究庞大的复杂的能动系统在适应 环境的过程中利用各种可能性发生进化的自组织的机制，它认识到正是无序性的存在才造成 世界的复杂性。根据圣菲研究所的学术领导人、诺贝尔物理学奖获得

27、者盖尔曼的看法，世界的有序性首 先来自基本的物理定律，其次还来自在宇宙的发展进程中所发生的被固定化的偶然事件所造 成的规律（如在物理定律作用基础上附加特殊条件所形成的化学、生物学等的规律）。而世界 的无序性则来源于基本定律所具有的“量子力学不确定性”和我们上面讲到的混沌现象。 他说：“宇宙具有量子力学性质，这就是说，即使知道初始状态和物质的基本规律，我们也 只能计算出一组宇宙各种可能历史存在的概率。且量子力学不确定性被相应地忽略不 计，也仍然存在着普遍的混沌现象，这里力学过程的结果受初始条件如此大的影响，以至于 初始状态的微小变化会导致最后结果显著的不同。”圣菲研究所提出了著名的“混沌的边缘”

28、 的概念，混沌的边缘“结合混沌和秩序”，是“介于有序之力与无序之力之间的某种平衡”。 盖尔曼指出：“位于有序与无序之间的条件不仅是产生生命的环境的特点，也是具有高度有 效性与极大深度的生命自身的特点。”这表明复杂适应系统不仅产生于“混沌的边缘”，而 且只有在“混沌的边缘”才能有效地运作。“外界环境必须显示出足够的规律性，以供系统 用于学习或适应，但同时又不能有太多的规律性，以致什么事情都不发生（即一切按规律进 行，系统没有发挥其能动性的余地，导致进化、创新不能发生一一引者）。” “复杂适应系统 在有序与无序之间的一个中间状态运作得最好。它们探寻由半经典领域中近似决定论所决定 的规律性，同时从不

29、确定性（）中获益，这种不确定性在寻找更好图式的过程中能够 提供很大的帮助。适应性的概念能将更好一词具体化”。总之，环境中有序性和无 序性的结合使事物发展具有多种可能性，主体本身组织中有序性和无序性的结合使得主体的 行为结构可以适应环境灵活变化，这两种条件的联合保证了适应系统可以在多种可能的行为 方式中选择“较好的”行为方式来实现自己的目的，从而不断进步。这种情况体现了圣菲研究所复杂性理论的基本命题：“适应性造就复杂性”。复杂适应系统在适应生存环境的过程中 在结构和功能上变得日益复杂，如盖尔曼所说：“复杂适应系统在形成之后它们倾向于 探测出大量的可能性，开辟出高层次的复杂性与新型的复杂适应系统。”普里高津提出的“复 杂性科学，实即他提出的用以代替作为“存在的物理学，的经典科学的“演化的物理学，。 但普里高津的演化的物理学只是用耗散结构理论揭示了物理一一化学系统的进化机制，而圣 菲研究所则欲图用他们的“复杂适应系统理论”来揭示生物层次以上的高级系统的进化机制。现在我们看到虽然贝塔朗菲的理论和圣菲研究所的理论都指向对系统的