系统观思维方式及其基本特点

一．系统科学的兴起及系统观思维方式的形成半个世纪以来，系统工程、运筹学、一般系统论、电子计算机与控制论、信息论等新兴学科逐步形成和完善；近20年间，耗散结构理论、协同学、突变论、超循环论、生命系统论等非平衡自组织理论又逐步产生和发展。意味着一种不同于传统科学技术的系统科学正在形成。一般系统论的创始人贝塔朗菲在其《一般系统论——基础、发展、应用》一书中，对系统科学做了较经典的论述。他认为，系统科学是一个总称，它包括下面三个主要方面：第一个方面是有关系统的科学，“即探索各种科学（例如物理、生物、心理学、社会科学）中的‘系统'的理论和科学。”贝塔朗菲针对古典科学的分析方法，指出仅仅把整体还原为它的元素是不够的，还需要探索宇宙中各个系统的性质和特征。此外，还存在一般性问题，如“系统”所共有的对应性和同形性。为处理这些问题发展出许多新的概念、模型和数学，如动态系统理论、控制论、自动装置理论，以及用集论、网络理论、图论作工具的系统分析等。第二个方面是系统技术，“即现代技术和社会产生的问题，包括两个方面：计算机、自动调节机械等的‘硬件'和新的理论成果及学科的‘软件'”。由于现代技术和社会很复杂，传统的方法和手段已经不够用了，需要用系统的方法来解决“系统”中有关大量“变量”的相互关系的问题。这也适用于产业、商业和战备之类的目标。技术上的要求导致出现新概念和新学科，例如信息论、对策论、回路理论与排队论等。第三个方面是系统哲学，“即由于将‘系统'作为一个新的科学范例引进以后（与古典科学的分析、机械、单向因果关系的范例不同），思想和世界观要重新定向”。系统哲学包括三个部分：一是“系统”本体论——说明“系统”是什么意思，各种系统在被考究的各个不同层次上是怎样实现的等。二是“系统”认识论——与古典科学中运用分解为组成要素的分析方法以及线性因果关系的基本范畴相比，对许多变量组织成的整体的考察要求有新的范畴：相互作用、处理、自组织、目的论等，还有认识论、数学模型与技术带来的许多问题。三是“系统”的价值论——涉及人和世界的关系即所谓价值，由于现实是一个有组织的整体的递阶体系，因而在物理世界与人类社会、自然科学与人文科学之间应该能够架起桥梁。贝塔朗菲设想的是一个包括哲学、科学、技术在内的系统科学体系，尽管此说比较笼统，细节方面比较模糊，并且混同了哲学和科学，但他的思想是很有启发力的。现在，人们一般认为系统科学包括以下三个层面：——系统哲学或系统观。这是有关系统的基本要领或范畴、基本规律或原则、基本观点或信念的知识体现。贝塔朗菲的一般系统论，似应看作属于这个层面。它不同于一般哲学，因为它时刻不离开具体的系统理论；它也不同于具体的系统理论，因为它尚没有精确化、数学化和实证化。——系统理论。这是有关系统的专门学科或具体理论，可以大致分为四种类型：控制论及其分支、信息论及其分支、运筹学及其分支、以各传统学科为背景的系统理论。例如控制论，既包括维纳创立的经典控制论，也包括它后来发展出的各个分支：工程控制论、生物控制论、神经控制论、经济控制论、社会控制论等等。信息论中既有申农创立的通信的数学理论，又有它在工程技术方面应用所形成的分支：信号理论、编码理论、检测判决与估计理论、噪声理论、滤波器理论、抗干扰理论、图象识别理论等等。运筹学是第二次世界大战后发展起来的决策方法，实质上是一种应用数学，它的分支包括线性规划、博弈论、排队论、非线性规划、动态规划、图论、库存论、决策论等等。至于以各传统学科为背景的系统理论则分几种：突变论、模糊系统理论、一般数学系统理论，是以数学为背景；耗散结构理论、协同学，是以物理科学为背景；一般生命系统理论、超循环理论，是以生命科学为背景，等等。总的说来，系统理论是形形色色的，不胜枚举，但它们有一个共同性，即都是以系统为对象，并形成可以定量的科学理论。——系统工程。这属于工程技术，是组织管理的技术，用于解决工程活动的全过程，并且具有普遍适用性。系统工程是系统科学的应用学科，它以系统为对象，把要组织和管理的事物，通过系统理论的运用，转化为某种系统模型，进而求得最优化的结果。值得特别指出的是，系统工程作为组织管理的技术，其关键在于把传统的组织管理工作总结成科学技术，并使之定量化，以便能够运用数学方法和一系列系统理论。另外，系统工程是一大类工程技术的总称而不是单一的一个学科，因而它可以广泛运用于武器系统、军事指挥系统、空间技术系统、能源系统、水利系统、交通系统、通信系统、农业发展系统、科学研究系统和社会管理系统等，发挥日益增大的效益。系统科学与传统科学不同，传统科学研究的是各个特定的物质系统：天体系统、非生命的物质系统、生命系统、社会系统等等，系统科学不研究特定形态的具体系统，而是撇开系统的个体形态，研究一般的系统，研究有关系统的思想、理论和运用。系统科学所提供的一整套概念和范畴，如系统、信息、熵、控制、反馈、组织、自组织、稳态、涨落等，是人们对系统中各种关系认识的结晶，是对系统各方面的本质所作的概括和反映。各个具体的系统理论，实质上也都是关于方法的理论，这些理论中所包含的方法，如控制论中的反馈控制方法，信息论的信息方法，运筹学中的各种数学工具，都是作为一种思维方法而提出的，因此，系统科学除具有横断科学的性质外，更重要的是其理论基础——系统观，具有强烈的方法论性质，在此基础上形成的现代科学思维方式极大地改变着人们的思维习惯。现代科学思维方式是以系统观为主导的。那些以分析特定类型的系统为己任的新兴学科和分支得到异乎寻常的快速发展；在许多学科中都涌现出这类研究方向，并且成为当代科学发展的前沿。二．系统观的基本观点1．组织性通常用的是整体性这一概念，组织性可以看做整体性的实质。系统观用相互联系和整体的观点来看待世界。系统一旦集合成集体，其特性便不能为部分的特性的总和。强调整体性也就是强调有机性。任何有机体都是组织起来的系统，从最小的细菌到人类。一切系统都在某种意义上像有机体一样具有组织性，它们特定的结构，来源于其组织的相互作用和相互依赖。系统的活动牵涉到一个交往的过程——这就是在众多的部分之间发出同时的、互相依存的活动。系统一旦拆开成为孤立的元件，无论是物质的，还是理论上的，系统特性就消失了。虽然我们能弄清楚系统中的任何元件，但整体在本质上不等于元件之和。组织性是系统观的核心。它的意义包括：不可还原性、自我保持性、变异革新性和层次性。第一，不可还原性。系统是这样的整体，它并不是各部分的简单总和。以最简单的情况——由两个相互交流的部分组成的系统为例，这个系统已经具备某种定型的结构，表现出超越各部分性质简单相加的新性质，因而不能还原为两个部分。两个朋友和两个恋人并不能分解为各自对对方的友谊或爱情，此外，还有他们的友谊或爱情，这是超出他们俩的某种东西。又如辩证法，按照柏拉图的说法，通过互相质问和对答，两个人就更能接近真理；他们当中的任何一个，通过自己的单独努力，都不可能达到这种程度。论辩的结果，不仅是两个人的知识加在一起，并且形成了原来他们俩谁也不知道的知识。群体的行为往往取决于群体的结构，而不取决于群体成员的个性。群体的性质不可能还原成它的各个成员的性质，也不可能还原成它的成员的性质再加上成员之间关系的性质。由于它是某种特定的群体，它就表现出它作为群体所具有的那种特征。即使它所有的成员都换了，它也能保持这些特征，因而我们仍然可以把它作为那类群体来研究。第二，自我保持性。任何孤立（封闭）系统，随着其内部储存的可用于其组成部分组织化的能量一旦消耗尽，系统就相应地走向解体。这是自然界最基本的规律之一。但存在着不遵守这条法则的例外，而且这种例外在封闭系统内部就能找到。就其整体而言，封闭系统肯定在走向衰败，但它的某些部分却在损害其余部分的情况下逐渐增加组织化的程度。一个自我保持和自我修复的系统，维持着一种稳定状态。它不断从外界吸取能量，以保持各部分之间的关系，使其组织性不致因衰败而丧失。这种具有自我保持性的系统必定是开放的，它持续不断地吸收和排出物质、能量、信息，同时经历着在其各部分中缓慢发生的不可避免的变换。第三，变异革新性。系统不仅维持自己已有的组织性，以保持现状，而且随时有可能发生革新或变异，以实现进化。尽管变异在哪里产生，在哪个时刻产生，这是偶然的，但是变异必定会产生，可能是成功的也可能是不成功的，却必然会涌现出来。持续的发展显示出，那些成功的革新性变异得到了优化，而那些不怎么成功的则被排除掉。在这个过程中，混乱逐渐减少，慢慢浮现出清晰可辨的秩序。自然界具有多样性。虽然任何封闭系统都满足熵增原理，但它容许局部区域熵值减小而其他地方熵值普遍增大这种情况出现。由此将发展出无数的形式，发展出多种多样的行为构型和组织结构，并且从偶然产生的这些形式、行为构型和组织结构只能感进行选择。进化是有计划的，但不是一种预定性计划。这计划指示出总的方向，剩下的则让机遇来起作用。第四，层次性。组织性的维持和发展，有赖于一个连续的等级结构。美国著名管理学家赫伯特•西蒙已经从数学上证明，从已有的等级结构的组成部分再向上发展出更高一个层次的系统要快得多，而如果从拥有同样数目元件的非等级结构系统出发，则要慢得多。复杂系统都是按等级结构组织起来的，容易存活下来的正是那些按等级结构组织起来的系统。因为当等级系统解体时，它们变成较低层次上的若干子系统，所有的组织结构并不因此就全部瓦解；相反，当非等级系统发生动荡时，它们就松散开，分解成基本的组成部分——若干元件。总之，组织性是系统观的灵魂、注意的焦点。着眼于对象内部可能存在的组织性，从方法论发展的角度看，它至少和牛顿以后着眼于对象的可还原性具有同样的普遍意义。组织性同某些无机物、一切有机物以及大多数社会事物都有关系。通过组织性这个观念，我们可以揭示出包括人在内的诸多事物都有的特点，可能解决依靠还原原则无法解决的问题。2．过程性也就是系统的动态性或历时性。系统不是静态的死结构，它必然随着时间流动而演化，大至星系，小至亚原子，都有一个产生和消灭的过程，都经历着实在的历史。所以，系统的思想是过程的思想，它的形式不是僵死的结构，而是基本过程的既易变又稳定的显现。系统的自组织原则也表现为过程性或动态性。高度的不平衡是自组织所绝对必需的，自组织系统的稳定性是十足动态的，一定不能跟平衡相混淆。它维护这个整体的结构，而不管部分的替换和连续不断变化。人的机体就是这样，除脑的细胞外，我们的几年间要换掉我们所有的脑细胞，但即使经过很长的时间，我们还是能够辨认我们过去的熟人。这就是自组织系统的动态稳定性。3．或然性。即概率统计性，是一种与严格决定性相对立的特点。在量子理论中，每一件事物并不总是具有非常确定的原因。电子轨道的跃迁，或者亚原子粒子的解体，可以是自然而然发生的，没有任何一个事件引起它。放射性元素的衰变就是非常有说服力的例子。我们不能预料哪些原子会发生蜕变，如何蜕变，我们只能预料发生蜕变的或然率。这并不意味着，原子事件的发生完全是随意的，而只是表明它们并不是由某些原因必然产生的。一般而言，人们只能根据概率统计方法，掌握大多数现象的变化趋势，至于个别特定现象的变化，则认为它们遵从偶然性。三．系统观思维对旧思维方式的变革“思维方式，是人类运用思维规律，思维方法进行思维活动的综合现形式，是人类进行思维的具体形式。”⑸p72人类历史表明，随着人类思维的发展，思维方式亦不是固定不变的，它是随着人类社会为断变化的，是随着科学技术的进行，社会生产方式的变革而变化的。现代科学的发展不仅仅意味着对旧科学所形成的世界图景的改变，同时也意味着对旧科学所形成的思维方式的超越。20世纪初发生的物理学革命，以及20世纪中叶风靡全球的系统科学潮流，从整体上导致了机械观的衰落和系统观的兴起。这是当代认识论中最重要的变化之一。在系统科学背景下形成的系统观思维，对系统科学形成以前的以机械主义的分析、还原为主要特点的思维方式的超越主要体现在以下几个方面：（一） 从线性思维到非线性思维在以牛顿力学为代表的线性科学中，“自然界是一种以简单的线性关系为基本特征的对象集合，没有间断和突变，自然的运动过程是连续的、平滑的、单一决定论的"©pg。这样的宇宙是一个没有演化历史的宇宙，过去和未来都是一样的。随着现代科学特别是非线性科学的发展，越来越揭示自然界大量存在的相互作用是非线性的，线性作用其实只不过是非线性作用在一定条件下的近似，而世界在本质上是非线性的。因此我们就需要在认识的不同的层次、不同的角度将问题提出来，既不能掩饰事物演化的复杂性，又不能陷入无数的杂乱之中。与以往相比较而言，现代社会是一个以高度结构组织复杂性情和依靠网络连接为特征的社会，尤其是一个国家的经济越来越受到各种各异的因素的影响和冲击。这些都是系统非线性思维大有用武的地方，是我们需要进一步研究的地方。（二） 从分析性思维到整体性思维从总体上看，近代，在科学的哲学的各个领域，主流都是分析性的、机械性的，这种思想将自然现象分解为机械运动。然而并不是整体就是各个层次各个物质组成的综合，有时部分包含的比整体还要多。爱因斯坦的理论让我们耳目一新，让我们明白了自然界的各种纷繁复杂、千差万别的现象背后的内在和谐统一。部分之间相互联系相互作用，系统的整体就显示出各个组成部分没有的新特征，系统方法就是直接诉诸于整体，通过研究整体的性质和结构来获取对整体的认识。部分存在于整体之中，整体也存在于部分之中，不认识部分就不能了解整体，不认识整体也就无法真正理解部分，就如我们人体基因包含了人的整体特征，我们还要从认识基因的研究中寻求理解人体整体运动特征的信息，就很好的反映了整体思维的复杂性。（三） 从实体性思维到关系思维传统思维对事物的考察总是从一实体性的事物出发的，但事实上，发展的实体并不是孤立存在的，而是由实体和其周围的环境因素共同构成的一个组织模式，因此我闪在很多情况下必须以联系的思维来进行考察脞科学史来看，20世纪的相对论通过揭示事物的时空性质对于参考系的依赖性，打破了立足于性质的独立性的客观概念，使之成为相对的概念。人类对世界、宇宙的认识不可避免的被限制在一个具有无数条件的范围内，如果说机械性的思维立场是分为主客观的并强调他们的相互独立，那么关系思维则更偏向于个体必须在他的环境、背景下才可以具有实在的意义，部分不能离开整体而独立存在。人本身是自然的一部分，也只有以大的自然的眼光来分析考察事物、自然。（四） 从静态逻辑思维到过程思维相对论和量子力学所揭示的客体与环境整体的关系；粒子物理和场论所揭示的基本粒子的不稳定性和生灭性；非平衡态热力学所揭示的系统在开放和远离平衡态条件下借以形成新的稳定的宏观有序结构的自组织性，都说明了世界、自然、事物都是在不断地在混沌中自我发展演化着的。现实世界本身就是过程、是发展、是演化、是变化，这个变化着的过程实实在在的，现实的生成本身就是现实的存在。人们不能将连续的事物演化轨迹人为的分割为静止的孤立的部分，忽视了时间的作用，用静态的逻辑思维来处理问题。过程思维就是要在理解了事物的空间上的性质的同时考虑其时间上的性质，考虑事物所存在的时空环境，成为一个动态的思维方式。他可能目标方向并不确定，是一个开放的启发性的过程。（五）从决定性思维到非决定性思维严格决定性是机械思维方式的主要特点。在严格决定性理论中，所有的概念和联系都被认为属于同一层次中的东西，都可以精确表述它们之间的关系。整个世界，无论巨细，乃是一部如同钟表一般的机器。但是，微观现象和其他大多数的规律性不能按经典的严格决定性模式来加以分析，这种认识是科学的极其重要的进程，并在原则上提出了一种新的逻辑要求；对它们来说，机械观的严格决定性思维方式是有很大的局限性的，因此需要用概率统计性作为其逻辑本质的模式来进行描述。正如著名物理学家约尔旦所说：“的确，在镭原子巨大集合中，蜕变的平均过程却是必然的预先决定好了的。但这里的自然规律是一种统计规律；这种规律对单个情形没有作出任何规定。现代物理学的这种奇特的论点，即认为我们不可能用任何方法说出单个原子何时会发生蜕变，根本就不应该归咎于我们知识的不完备，而是按照自然规律，决定论具有客观的不完备性。”概率统计性思维方式的重要意义，还在于它为研究某个整体内部的层次性提供了严密的科学方法。统计规律可以刻画整体的趋向，但是不能严格决定整体中个别因素的状况。层次思想赋予有关理论体系以一定的内在灵活性，人们因而有可能揭示相当复杂的系统的结构和功能。控制论中的“黑箱”概念，就是把具有同样反馈作用的不同客体当做同态的东西来研究，但它们的内部在实际上可能是完全不同质的。从严格决定性到概率统计性的转变，意味着单个的、精确的函数关系不再是完美标志，因而新的数学工具，如群、不变性和对称性等观念不断上升，它们为解决复杂客体系统的定量问题提供了可能。有些系统的不确定性不仅仅是随机性，而且是模糊性。模糊数学使一部分模糊系统数学化、形式化，从而得以用概率统计性的数学工具加以描述。这种工具特别为不易处理的经济和社会系统的研究开辟了新路。当然，系统观思维方式的兴起，并不意味着旧思维方式的彻底退出历史舞台，二者之间并不是简单的替代关系。它仅仅意味着当我们用系统的眼光探索外部世界时，仅仅一种观点或一个角度是不够的。以复杂性为根本特征的外部巨系统意味着要求我们思维的方式决不能简单化。三．系统科学体系的结构与性质1．系统科学体系的结构系统科学是一种根据系统概念、系统的性质和关系，把现有的发现有机地组织起来的模型。系统科学的产生和迅速发展是20世纪的重大事件，它们为系统思想提供了坚实的科学基础，使现代系统成为人们认识世界和改造世界的富有成效的新工具。系统科学是一个有层次的科学群，它们各有自己的特殊内容，但又构成相互联系的知识体系。半个世纪以来，系统工程、运筹学、一般系统论、电子计算机与控制论、信息论等新兴学科逐步形成和完善；近20年间，耗散结构理论、协同学、突变论、超循环论、生命系统论等非平衡自组织理论又逐步产生和发展。它们大都经历了一个从经典理论到现代理论的进化过程，在不同层次、不同领域取得了极其丰硕的成果。特别是由于社会和生产发展的需要，系统工程与各个系统科学分支理论相互渗透、相互结合，得到广泛的应用，发挥了很大的效益。例如，在60年代和70年代，系统工程与工程控制论中的大系统理论共同运用于从技术系统到社会系统的广泛领域，对社会生产和社会管理的变革起到了关键作用。人们公认，一种不同于传统科学技术的系统科学正在形成。贝塔朗菲关于系统科学体系的设想一般系统论的创始人贝塔朗菲在他的重要著作《一般系统论——基础、发展、应用》中，对系统科学的各个方面有精辟的论述，实际上提出了一个有关科学体系的设想。他认为，系统科学是一个总称，它包括下面三个主要方面：第一个方面是有关系统的科学，“即探索各种科学（例如物理、生物、心理学、社会科学）中的‘系统'的理论和科学。”贝塔朗菲针对古典科学的分析方法，指出仅仅把整体还原为它的元素是不够的，还需要探索宇宙中各个系统的性质和特征。此外，还存在一般性问题，如“系统”所共有的对应性和同形性。为处理这些问题发展出许多新的概念、模型和数学，如动态系统理论、控制论、自动装置理论，以及用集论、网络理论、图论作工具的系统分析等。第二个方面是系统技术，“即现代技术和社会产生的问题，包括两个方面：计算机、自动调节机械等的‘硬件'和新的理论成果及学科的‘软件'”。由于现代技术和社会很复杂，传统的方法和手段已经不够用了，需要用系统的方法来解决“系统”中有关大量“变量”的相互关系的问题。这也适用于产业、商业和战备之类的目标。技术上的要求导致出现新概念和新学科，例如信息论、对策论、回路理论与排队论等。第三个方面是系统哲学，“即由于将‘系统'作为一个新的科学范例引进以后（与古典科学的分析、机械、单向因果关系的范例不同），思想和世界观要重新定向”。系统哲学包括三个部分：一是“系统”本体论——说明“系统”是什么意思，各种系统在被考究的各个不同层次上是怎样实现的等。二是“系统”认识论——与古典科学中运用分解为组成要素的分析方法以及线性因果关系的基本范畴相比，对许多变量组织成的整体的考察要求有新的范畴：相互作用、处理、自组织、目的论等，还有认识论、数学模型与技术带来的许多问题。三是“系统”的价值论——涉及人和世界的关系即所谓价值，由于现实是一个有组织的整体的递阶体系，因而在物理世界与人类社会、自然科学与人文科学之间应该能够架起桥梁。贝塔朗菲设想的是一个包括哲学、科学、技术在内的系统科学体系，尽管此说比较笼统，细节方面比较模糊，并且混同了哲学和科学，但他的思想是很有启发力的。现在，一般认为系统科学包括以下三个层面。——系统哲学或系统观。这是有关系统的基本要领或范畴、基本规律或原则、基本观点或信念的知识体现。贝塔朗菲的一般系统论，似应看作属于这个层面。它不同于一般哲学，因为它时刻不离开具体的系统理论；它也不同于具体的系统理论，因为它尚没有精确化、数学化和实证化。——系统理论。这是有关系统的专门学科或具体理论，可以大致分为四种类型：控制论及其分支、信息论及其分支、运筹学及其分支、以各传统学科为背景的系统理论。例如控制论，既包括维纳创立的经典控制论，也包括它后来发展出的各个分支：工程控制论、生物控制论、神经控制论、经济控制论、社会控制论等等。信息论中既有申农创立的通信的数学理论，又有它在工程技术方面应用所形成的分支：信号理论、编码理论、检测判决与估计理论、噪声理论、滤波器理论、抗干扰理论、