论系统思维（六）：重在把握系统的整体涌现性，本文主要内容关键词为：系统论文,思维论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
系统思维强调从整体上认识和解决问题，但反对笼统地谈论整体性。存在两类本质不同的整体和整体性，一类是作为部分之总和的整体，只具有加和的整体性，没有涌现的整体性；另一类是与部分之总和不同的整体，具有非加和的整体性，即整体涌现性。所以，并非只要谈论整体和整体性就一定是系统观点，问题要看你关注的是那类整体性。
1 具有整体涌现性的事物才是系统
所谓加和整体性，指通过部分特性的相加汇总就能得到整体特性，认识了所有部分，汇总起来就能认识整体。所谓整体涌现性，指整体具有而其组成部分以及部分之总和不具有的特性，一旦把整体还原为它的组分，这些特性便不复存在；因而认识了各部分特性，再把它们汇总起来，并不能认识这类整体特性。非系统的整体是部分的总和，也仅仅是总和，它们只具有加和整体性。事物作为系统的根本特征，在于具有整体涌现性；用系统观点看世界，最重要的是把握对象的整体涌现性。
首先应指出，涌现现象的存在是客观的、普遍的，从自然界到人类社会，从天然事物到人工事物，从实体到符号，从物质领域到精神领域，从科学概念体系到文艺形象体系，只要是系统，就呈现出整体涌现性。
大自然中的系统，如河流、山脉、湖泊、大气、生态等，都具有整体涌现性。一些古代河流干涸后它的河床走向仍然保留着，地质工作者勘察过它的各个地段而未能发现，原因在于他们掌握的只是众多局部信息的总和，从中无法认出关于对象的非加和整体性。而人造卫星拍摄到的是包括整个河床在内的大范围地理环境，包含着有关干涸河流整体的特征和走向的信息。苏诗《题西林壁》所说的“庐山真面目”是庐山这个自然系统的整体涌现性，仅仅横、侧、远、近、高、低地分别考察是不能识别的。
社会系统都具有整体涌现性。一群20世纪40年代的冀中农民，在日本鬼子的疯狂侵略面前无能为力；一旦按照八路军的原则、方针、方法组织起来，建立平原游击队，就能够开展地道战、伏击战、袭扰战、攻城略地，在抗日战争中演出一幕幕威武雄壮的活剧，这种作战能力就是平原游击队作为系统的整体涌现性。从家庭、社区、公司到军队、国家、国际组织，都呈现出各自的整体涌现性。
人工事物都具有整体涌现性。一辆宇宙飞船的所有零部件已全部加工完毕，一个螺钉、一根导线都不缺，如果存放在库房里，不过一堆零部件而已，不具备飞船的任何特征；一旦组装成完整飞船，就能够发射升空、遨游苍穹、从事科学研究、收集情报等，这些令人惊异的特性和功能都是其零部件总和不具备的整体涌现性。从手表、自行车到故宫、三峡大坝，它们都显示出各自作为系统的整体涌现性。
科学概念系统都具有整体涌现性。给定三条直线段，都是1维几何现象，它们的集合N代表一个非系统的整体，整体N唯一值得注意的特性是三条线段的总长度，它等于各条线段长度之和，显然是一种加和整体性。如果按照几何规则把三条线段首尾相接，形成一个叫做三角形的几何系统，就呈现出其组分（线段）或组分总和（线段集合N）不具备的整体涌现性：三角形是2维几何对象，把平面划分为没有连通性的内外两个区域，具有面积这种2维几何对象特有的整体特征量，等等。一旦把三角形解构，还原到线段，这些定性特性和定量特性便不复存在。
文艺形象系统都具有整体涌现性。一首诗是由文字编排组织而构成的文学艺术作品，诗歌作为系统，诗意、神韵、境界就是它的整体涌现性。唐人金昌绪的《春怨》云：“打起黄莺儿，莫叫枝上啼。啼时惊妾梦，不得到辽西。”构成这个文学系统的20个元素都是普通汉字，无任何文学性可言。然而，一经作者按照五言绝句的规则和自己独创的艺术手法写成诗，一个情痴似傻、天真可爱的少妇的艺术形象便跃然纸上，不仅抒发了她怀念征夫的感人情思，而且传递出深刻的时代气息。反复吟诵，你就会沉浸在它所创造的美学韵味中；如果还原为元素集合：不、打、到、得、儿、黄、叫、惊、辽、梦、莫、起、妾、上、时、啼、西、莺、枝，这一切便不复存在。
需要指出，涌现性分为平庸的和非平庸的两种。非平庸的涌现是异质的涌现，整体涌现出部分没有的新东西，即异质的现象、异质的事物、异质的特性、异质的逻辑联系等等，不能与部分作数量的比较。同质的涌现是平庸的涌现，部分与整体具有同质的功能，涌现性只表现于数量的额外增减，整体不等于部分之和。用镰刀割麦子，10个人单干与组织起来集体干，所达到的功效是同质的，差别只在于数量方面：组织得好，集体的功效大于单干的功效之和；组织得不好，集体的功效小于单干的功效之和。此处功效的增减量就是系统在整体层次上涌现的结果。
一些学者不赞同所有系统都具备整体涌现性的观点，理由是线性系统满足叠加原理，属于加和式整体，没有整体涌现性；非线性系统不满足叠加原理，涌现是非线性系统特有的现象。这是一种误解。叠加原理是关于系统定量描述的命题，输入、输出、状态变量之间的关系满足叠加原理，不等于系统的所有特性都满足叠加原理。功能是系统最重要的整体涌现性，一切系统的功能都不满足叠加原理，即使线性系统，它的整体功能也不是各个局部功能的加和，而是一种涌现特性。就功能看，只要是系统，部分与整体的关系就是非线性的，否则便是非系统的整体。当然，线性系统的输入、输出、状态变量满足叠加原理，表明这类系统的整体涌现性具有平庸的一面，涌现的水平低于非线性系统，但和非系统整体有原则的区别。就整体涌现性看，线性系统是平庸的，非线性系统是非平庸的。这是涌现的水平或类型的不同，不是有无涌现的差别。
还要指出，任何系统都有某些加和整体性。一台机器运行所消耗的能量等于各分系统耗能之和，一个单位所发工资的总量等于各部门发放工资额之和，一本书的总字数等于各章字数之和，如此等等，都是系统的加和整体性。任何系统，只要限于考察有关质量、能量或其它广延量的分布或流动问题，所涉及的整体特性必定等于部分之和。自然科学对此已有充分研究，系统思维在此无用武之地。系统思维的特有功能在于把握整体涌现性。
2 整体涌现性的来源和产生机制
涌现现象历来给人以神秘感，导致它长期被排除于科学研究的视野之外。贝塔朗菲最先冲破这一禁忌，把涌现概念引入系统科学，把描述涌现现象作为基本的系统问题。但是，贝氏借亚里士多德的名言把涌现表述为“整体大于部分之和”，[1]霍兰把涌现表述为“多来自少”、“复杂来自简单”，[2]欧阳莹之认定“只有系统的额外特征才有资格为涌现”；[3]这些命题仍带有某些神秘色彩，或多或少使人觉得那些额外涌现出来的东西（定性的或定量的）来路不明，无迹可求，带有“投机致富”（霍兰语）的味道。由于这个缘故，许多人把不可解释性当成涌现的基本特征。特别是那些把还原论当成科学方法论是唯一可能形式的人，至今视涌现一词为非科学术语，拒绝接受。
实际上，涌现现象并非凭空出现的，它具有可以查寻的客观根源和能够用科学揭示的产生机制，因而原则上具有可解释性。消除涌现的神秘性，必须应考察它的现实来源，揭示其产生机制，把涌现论建立在唯物主义基础上，进而给它制定科学的表述形式。
系统的整体涌现性究竟来自何方？概言之，来自系统的组分、结构和环境三方面，构材效应、规模效应、结构效应、环境效应四者共同造就系统的整体涌现性。
构材效应。既然系统是由元素或组分构成的，系统的整体涌现性归根结底来自它的元素或组分。这是涌现论的唯物主义根基。人们常以化学中的同分异构现象来论证整体涌现性与系统的组分无关，却忘记了在组分给定的情况下，单靠改变结构来产生新的化学性质的可能性极其有限。用氢原子和氧原子可以合成水分子，不能合成盐分子；用氯原子和钠原子可以合成盐分子，不能合成水分子，此乃常识。整体涌现特性必定受到组分特性的规定或制约，并非任意选取的组分都可以造就具有特定整体涌现性的系统，这叫做构材效应。用航空母舰的零部件组装不出飞船，没有刘洪等善于飞身趴车的队员，无法组建铁道游击队。另选20个汉字，即使能够写成一首五言绝名，其主旨、意境、艺术感染力也不同于金昌绪的《春怨》。写诗始于一定的题材或本事，围绕《春怨》一诗的题材，无论怎样谋篇布局、遣词造句，也写不出如天风海雨扑面而来的那样的豪放作品。
规模效应。整体涌现性还与系统的规模有关，规模大小不同是造成不同整体涌现性的原因之一，称为规模效应。钱学森把系统划分为小系统、大系统、巨系统、复杂巨系统几类，逻辑前提是对规模影响整体涌现性这一命题的确认。特别是从大系统到巨系统的变化，规模不同对整体涌现性的影响十分鲜明。例如，小系统和一般大系统都不会呈现自组织行为，而“巨系统统计理论说明巨系统中会出现简单系统中没有的现象，如自组织现象”。[4]所有复杂性研究家都承认足够的系统规模是产生复杂性的必要条件，组分不够多就无法由简单性涌现出复杂性。
结构效应。组分的基质、材料、特性是产生整体涌现性的实在基础，但也仅仅提供了产生涌现的客观可能性，只有使不同组分相互作用、相互激发、相互制约、相互补充，才能够把可能性变为现实性。在组分一定的情况下，组分之间不同方式的相互作用、相互激发、相互制约、相互补充，将产生不同的整体涌现性，这叫做结构效应。不同结构产生不同整体涌现性的事例比比皆是。化学的同分异构现象，物理学的超导现象，是自然界的两类典型事例，组分没有增减，仅仅改变原子或电子的微观组织方式，就呈现出截然不同的宏观整体特性。社会生活中这类事例也数不胜数。一个濒临破产的企业，改换领导班子，改变经营理念和管理方式，就可能起死回生，变成赢利大户。这类事例很容易诱使人们在研究涌现问题时重结构、轻组分。“涌现特性更多的是属于系统结构方面而不是系统材料方面的性质。”[3]欧阳莹之的这个论断几乎为学界一致赞同，却隐藏着不可忽视的片面性。这就如同说，粮食更多的产生于庄稼的枝叶而不是根须，下游的水更多来自中游而不是上游，割裂了根须和枝叶、上游和中游、材料和结构的一体性，颇有点形而上学味道。组分和结构对于形成整体涌现性缺一不可，无所谓孰轻孰重、孰主孰次。一方面，整体涌现性是组分按照一定结构模式进行整合的结果，没有一定特征和数量的组分，再高明的结构也是虚幻的；另一方面，组分的作用要通过结构才能体现出来，相同的构材按照不同结构整合而成的系统，常有十分不同的整体涌现性。
环境效应。整体涌现性还与系统的环境有关，所谓环境塑造系统，指的就是塑造系统的整体涌现性，而非塑造那些加和整体性。系统在跟环境的相互作用中获取资源，开拓生存空间，形成边界，建立同环境交换物质、能量、信息的渠道和方式，适应环境的约束，提高抗干扰能力，等等，这些运作的结果都归结为形成系统特有的整体涌现性。由于这个缘故，系统的整体涌现性总是带有环境的深刻烙印。
涌现现象的神秘色彩，还在于人们怀疑它违背了物质不灭，能量守恒原理。其实，信息的不守恒性（既可创生，亦可消失），才是涌现最后的根源和机制之所在。涌现现象的产生和消失不可能使现实世界的物质能量有所增减，却能够使这个世界产生新的信息，或消除原有信息。把诸多部分整合成一定系统所改变的只是事物之间联系的方式和紧密程度，也就是改变信息的类型和数量。我们曾经指出，涌现现象和信息运动是同一问题的两个不同方面，[5]系统凭借信息运动来决定如何通过整合或组织它的部分以产生涌现，涌现的结果总是产生新质的信息，改变事物的信息结构，增加世界的信息总量。
还原论、整体论、涌现论讲的都是部分与整体的关系。从信息观点看，它们代表关于部分信息和整体信息之关系的三种不同理论。还原论认定整体信息是局部信息之和，整体论拒绝通过局部信息了解整体信息。惟有涌现论揭示了整体信息与局部信息的辩证关系：整体信息不等于局部信息之和，而是在整合局部信息的基础上涌现出具有新质的信息，消除那些不合时宜的旧信息；另一方面，整体的新信息一经涌现出来，就会在每个局部中有所反映，使得处于整体中的局部不同于游离于整体之外的局部。所以局部必定包含整体的信息，了解局部有助于了解整体。但涌现论又不同于宇宙全息论，不接受“部分包含整体的全部信息”的命题。全息照相的局部近乎包含整体的全部信息，但它只是特例，而一般事物都是非全息体，局部远不可能包含整体的全部信息。涌现论还认为，所谓部分包含整体的信息，并非指把整体信息简单分配给部分，整体信息多半是以各个特殊的方式曲折地反映于不同局部的，因而把部分信息加起来不可能得到整体信息。
贝塔朗菲在把涌现概念引入系统科学时，曾以系统构成过程是渐变的还是突变的来区分加和整体与非加和整体。[1]这导致他的后继者强调涌现现象形成的突然性，早期中文文献把emergence翻译成“突现”就反映这种理解。但是，把涌现的产生当成突变现象是片面的，因为现实世界整体涌现性的形成方式各色各样，有突变，也有渐变，不可一概而论。在自然界，临界相变导致的是突变式涌现，非临界相变导致的是渐变式涌现。一切社会历史事件都是一种过程，即使以历史大尺度看，也只有那些疾风暴雨式的革命带来的涌现可以粗略地视为突变；若以个人的寿命为尺度，即使疾风暴雨式的革命也是一种过程，它所造就的整体涌现性是逐步形成的。新中国建立使社会气象一新，却并非突变，而是至少28年漫长奋斗的结果。实际生活中的涌现现象几乎都不是瞬间突然形成的。自行车的整体涌现性是随着组装（生成）过程的展开而逐步呈现出来的，即使还缺轮罩，甚至缺几个螺帽，生成过程尚未完结，但交通工具这种整体涌现性已经具备。一句话作为一个系统，所要表达的意思是其整体涌现性，但常常话未说完听者已经明白，并非要待说出最后一个字才突然形成。人工系统的整体涌现性一般都不是突然形成的，人们可以目睹它从初具规模（即整体涌现性已基本形成）到最后完成的渐进过程。总之，突然性并非涌现的必要特征。基于这一点，为避免跟突变概念相混淆，宜将emergence译成涌现，而不是突现。
应当看到，系统在整体上涌现出新性质是需要付出代价的。部分在独立状态下呈现的许多特征，当它们整合进系统以后就被屏蔽起来，在系统整体中是看不见的，只有解构系统，把它还原为部分，才能释放出来，组分的还原释放性受到屏蔽就是产生涌现性付出的代价，有所屏蔽，才能有所涌现。
3 按照涌现论识物想事
把涌现现象作为关注的中心，有意识地以涌现概念整理思想，揭示和阐释涌现的特征、来源、意义、形成机理、演变规律、利用途径等，力求把握对象的整体涌现性，如此形成的一套新颖独特的理念、思路、方法，称之为涌现论。通常把整体论和还原论视为一对矛盾范畴，其实并不准确，将涌现论和还原论对举才是更科学的说法。系统思维就是遵循涌现论识物想事的思维方式。
科学理论的根本功能是揭示宇宙奥秘，给那些直观上披着神秘色彩的现象以合乎逻辑的解释，进而为利用它们造福人类打开通路。科学迄今揭示的宇宙奥秘主要属于微观世界的还原释放性，把宏观物体还原到分子、原子、基本粒子，把生命体还原到细胞、基因，极大深化了我们对微观世界的认识，进而开发出原子能利用、纳米技术、基因工程等高技术。但是，科学发展的这条路快要走到尽头，更多更激动人心的宇宙奥秘要靠涌现论来揭示：且惟有涌现论科学有了长足进展，还原论进路才能获得新的生机。
在表现形式无穷无尽的种种涌现现象中，最令人费解也最具理论诱惑力的是生命、社会、意识的奥秘，我们略加讨论。分子生物学和基因理论使人们对生命现象的微观机制有了深刻认识，但生命的起源和本质等重大宏观问题依然无法解答。破解生命奥秘要求科学沿着相反的方向探索。生命的出现并未创造出新的基本粒子和原子，没有改变宇宙的物能总量，它改变的只是基本粒子或原子的组织形式，生命意味着新的物质组织形式和能量运动形式的创生，新的信息种类和信息量的创生。生命产生是在化学进化准备了核苷酸、氨基酸之类化学大分子后才成为可能的。“无论核苷酸、氨基酸或碳链分子都不是活的，但是，只要以正确的方式把它们聚集起来，由它们的相互作用涌现出来的动力学行为就是被我们称为生命的东西。”[6]生命不是直接整合基本粒子的结果，而是以核苷酸、氨基酸、碳链分子为构材按照全新的方式整合、组织而产生的细胞这种系统的整体涌现性。
数不胜数的个人通过数不胜数的人际关系联系起来，形成一种特殊复杂的巨型网络，涌现出社会系统特有的整体涌现性，不能用还原到个人的方法去把握。从股民身上无法预测股市的整体走向，从厮杀在伊拉克的美军士兵身上无法判断美国对伊作战是否合理合法，社会系统的整体涌现性只有从整体上认识。社会系统的整体涌现性必然折射到每个社会个体上。盛唐诗人的作品呈现出不同于晚唐诗人、更不同于宋代诗人的昂扬奋发的气象，但盛唐气象绝不是李白、杜甫、王维等人特点或气质的加和，而是那个时代中国社会的整体涌现性。整体涌现性是一个价值中性的概念，实际的涌现效应有正负之分，应当趋利而避害。要掌管好中国和平崛起的航向，顺利驶达目的地，必须将中华民族作为一个整体，放在21世纪特定的世界大环境中，把握历史机遇，直面风险和困难，优化战略战术，避免不利的整体涌现性，铸就有利的整体涌现性。
最神奇的现象莫过于思维（精神、意识），尽管脑科学的微观研究已有很大成就，但这种奥秘远未揭开。原因就在于思维（精神、意识）是脑神经系统的整体涌现性，虽然在脑神经细胞上有所表现，弄清其微观机制是必要的，但不可能把意识或思维还原到神经元。意识作为一种整体涌现性需要整体地把握，微观解释只起辅助作用。实际情况是这样的，客观世界的信息经过人体感觉器官的转化而涌现为以感觉信号为载体的各种感觉信息，输送到脑系统，经过脑神经网络加工改造，涌现出以脑系统的生化状态或神经信号为载体的信息新形态，即所谓潜意识或潜思维；再经过正常人头脑中早已涌现出来的那个自我自觉地用语言文字为载体进一步加工提炼，给以编码表达，涌现出更高形态的信息，即所谓显意识或显思维。科学地描述这三个层次的信息涌现，特别是由潜思维到思维的涌现，才能最终揭示思维的奥秘。
涌现论的核心问题是如何发现或预测涌现性，如何描述涌现性，如何创造人类需要的涌现性。认定涌现完全不可预测或完全可以预测都是片面的。不论自组织还是他组织，在每一种具体情况下，整体涌现性都是系统各种内外因素趋势相互合作、相互竞争的结果，是各种相关力量反复互动后达成的系统均衡态的表现形式，因而都是具体的历史的。卡斯蒂强调涌现现象的令人惊奇性，提倡建立惊奇的科学。[7]的确，涌现现象往往显得出人意料，却并非不可认识和驾驭。涌现现象的发现归根结底要靠实践，生产活动、社会活动、科学实验是发现涌现的基本途径。人们在实践中经历得多了，就能领悟到在一定的环境条件下，哪些组分按照哪种结构模式整合组织成为系统，将呈现哪种涌现现象，把条件和结果联系起来，即可建立唯象理论。唯象认识积累得多了，再进一步揭示深层的机制和规律，建立关于涌现的科学理论。
系统科学通过综合、改进、发展现有科学成果（即我们在《系统思维之三》中谈论的还原论的第二条进路），已经创造出若干描述涌现的理论方法如控制论和运筹学的直接综合法，动力学关于系统定态的理论（定态特别是稳定定态是动力学系统最关键的整体涌现性），自组织理论（自组织是一大类系统呈现的最激动人心的整体涌现性）关于简单巨系统的统计综合法，CAS理论基于受限生成过程概念对复杂适应系统的描述，钱学森的从定性到定量综合集成法等。当然，每一种都算不上霍兰所说的关于涌现的普适理论，但都对走向这种普适理论做出贡献。理论的普适性总是相对的，人类只能在不断试错中发展前进，通过试错发现新的涌现，通过试错创造新涌现。作为科学方法论的涌现论刚刚起步，正有待于科学界和学术界开拓创新。