全面时代呼唤建立以系统思维为基础的跨学科研究方法_科学论文

全面时代呼唤建立以系统思维为基础的跨学科研究方法_科学论文

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现代科学体系,呈现出一幅较之以往任何时代都更为复杂的图景。学科之间彼此隔绝、相互分立并列的状态已成为历史陈迹,而且彼此联系的方式日益复杂而多样,由线性联系走向多维联系,从而为横断学科、边缘学科和综合学科的发展提供了沃土,跨学科的课题研究可谓方兴未艾。事实上,我们正在从分析的时代迈向系统综合的时代。

在这系统综合的时代,“不只用一种,而是几种科学方法研究特定的对象,成为当前科学发展最有前途的方向。”[1]研究方法对新学科的形成起着重要作用,这就很有必要提出以系统思维为指导,建立跨学科研究方法论的艰巨任务。

1 系统综合是现代科学发展的主要趋势

现代科学发展的重要特征之一仍然是学科的高度分化。不过,现代科学的高度分化和高度综合是同时进行的。在当代科学发展中,这两种趋势更为明显,而且高度分化与高度综合的趋向、过程互相联系,互相补充。统观科学发展的全貌,系统化综合化趋势不断增长,科学知识整体化的趋势成了主要趋势,学科的继续分化实际上已经是系统综合化趋势的一种表现。这一趋势不仅表现在自然科学的不同学科之间或社会科学的各门不同学科之间,而且更加突出地表现在自然科学和社会科学这两大门类之间的相互影响、相互渗透,日益形成一个新的系统的跨学科学群,一个统一的、完整的跨学科体系。

现代科学发展的综合化趋势日益加强,多门学科共同的语言、概念和方法正在形成,一门学科所取得的成果及方法可以迅速地转移到其他学科之中,以及每一门学科都是在与整个科学体系的密切联系中向前发展,单科独进的孤立发展已经是愈来愈困难,甚至是越来越不可能。

值得一提的是,学术界有一种流行的观点,认为现代科学的系统化综合化是指科学学科交叉和综合,所得到的结果是某些跨学科的研究领域或新的学科。我们认为,这样的认识是重要的,但如果只停留在这个层面,又是很不够的。实际上,正如某些研究者注意到的[2],现代科学系统化综合化的根本之处在于,通过学体化变革,使科学知识世界进入一个更高层次,即由学科结构层次到学体结构层次。正是这种科学技术结构上的实质变化,才使科学总体领导获得了实体内容,成为建立在科学学体及其综合物之上的科学总体领导,而不是停留在对多学科松散集合的处理上。而且只有建立了科学学体变革的观念,才能了解科学总体领导的真实意义,制定科学总体领导的有效措施,从而加深对系统的跨学科研究的认识。

按照现代科学学体化变革的观点,在科学发展任何一个大阶段上,都存在科学基本结构,它在思想上支配着科学的运动和变革。现代科学基本结构是科学统架结构,即是物质世界的高度普遍属性或以特大系统过程为基础构成的主题模式,它可以把有关的科学知识与技术完整地综合起来,形成一个大系统。这种结构不是一个简单的静止骨架,而是一种动力源,推动科学家去收集与重组有关的现成知识与技术,使之包罗的内容越来越丰富,开拓的外延越来越广泛。比如,物质科学统架结构是关于各个层次物质结构的构成、性质、制备、资源与利用的主题模式;能量科学统架结构是关于能量转化规律、资源、生产、运输与使用的主题模式;信息科学统架结构是关于信息的本质、产生、传递、处理与使用等的主题模式;系统科学统架结构是关于系统的结构、动态规律、设计、分析、组织与管理的主题模式;环境科学统架结构是关于人类环境的构成要素、物理过程、化学过程、生态平衡、社会影响以及技术文化等的作用的主题模式;人体科学统架结构是关于人体的生物结构与功能、心理活动规律、人一机关系以及人体各种生物与意识能力的主题模式;计算机科学统架结构是关于信息加工过程规律、方法、手段、可行性、有效性和复杂性以及各种具体信息加工技术的主题模式;数理科学统架结构是关于物质世界各种纯粹数量结构与规律以及在多个领域的应用技术的主题模式;物理科学统架结构是关于物理变化基本规律及其在各种物质运动形态中的作用与表现和各种工程应用的主题模式,等等。从而能够解决复杂和综合的实际问题,使科学认识不断进入新的深度和广度。

首先,这种科学统架结构具有明显的统化作用。它给出了物质高度普遍属性与特大系统过程的一般概念,使它具有很大的统化力,当传统科学学科材料接触它之后,在它的作用下从一种新观点作出解释,获得新的意义,被溶解、进入主题模式中去。例如,如果我们头脑中形成了能量科学统架结构的主题模式,那末物理学、化学、生物学以及天文物理学中有关能量的知识与技术,便会吸收消化,成为能量科学技术体系的内容。

其次,科学统架结构有创新作用,可以激励人们去创新,建立前所未有的观念与发展新的定律。把各种有关的知识纳入主题模式所确定的框架后,就可以看到这个框架中有哪些残缺之处,进行新的研究,找出新的联系。特别是在统化过程中,不仅使现存知识取得新的意义,而且这个知识熔炉中各种材料相互作用将产生新的结构。例如,如果把反映论知识纳入到信息科学统架结构所确定的知识体系中,信息概念便会与反映概念相互结合产生信息反应概念。

再次,科学统架结构作为一种主题模式,对科学研究可以起指导作用,它指示出科学研究的方向、内容、范围和意义。由于对科学研究活动的约束程度不同,可以把科学统架结构看成研究规范、研究纲领和研究路线。例如,把系统科学统架结构视为研究规范的人,便努力在不同领域中发现系统,分析系统和设计系统,所取得的成果反过来又丰富和充实了系统科学体系。

2 不同研究领域间的联系加强

一个多世纪以前,马克思在探讨未来科学发展时,就作过这样的预测,科学将沿着逐步克服自然科学与社会科学之间相互对立的趋向发展,从而把两大知识领域的对象和方法高度综合起来,形成一门统一的学科。“正象关于人的科学将包括自然科学一样,自然科学往后也将包括关于人的科学:这将是一门科学。”[3]德国物理学家普朗克也曾指出:科学乃是统一的整体。将科学划分为若干不同领域,这与其说是由事物本身的性质决定的,还不如说是由人类认识能力的局限性造成的。其实,从物理学和化学,通过生物学和人类学直到社会科学,这中间存在着连续不断的环节。这些环节无论在哪一处都不可能被割裂,难道非得人为地把它们割裂开来吗?

今天,上述认识不再是预测或信仰,而是科学发展的一种客观趋势。1971年2月初,哈佛大学的卡尔·多伊奇和两个同事在《科学》上发表了一项研究报告[4],列举了1900-1965年的62项“社会科学方面的进展”,无一不是跨学科的研究课题。例如,社会不平等的理论与计量、相关分析与社会理论、革新在社会经济变革中的作用、社会计量学与社会图解学、大规模的非暴力政治行动、中央经济计划、战争的定量数学研究、生态系统理论、因子分析、经济倾向、就业与财政经济、结构语言学、对策论、社会研究中的大规模取样、国民收入计算、投入——产出分析、线性规划、统计决策理论、运筹学与系统分析、民族主义和一体化的定量模型、计算机、与社会理论有关的多变量分析、计量经济学、分级的计算机决策模型、成本——利益分析(有计划地编制规划和预算)、社会和政治体系的计算机模型、冲突理论和不同和数的对策、社会过程的随机模型,等等。

值得重视的是,卡尔·多伊奇等人在上述所提62项社会科学的“创造性成就”中,还列举了一般系统论、信息论、控制论,还有罗素和怀特海在1905-1914年期间完成的“逻辑与数学的统一”,以及石利克、卡尔纳普、诺伊拉特、弗兰克、维特根斯坦、赖辛巴赫、莫里斯等人在二十年代初到五十年代末从事的“逻辑经验论与科学的统一”。

他们在仔细分析后发现,这62项成果中,定量的问题或发现(或者兼有)占全部重大进展的三分之二,占1930年以来重大进展的六分之五。完全非定量的文献,即认识新的模式但没有任何明确的定量问题的含义,在整个时期中是稀少的,而自1930年以来特别稀少,并得出了如下结论:

一是社会科学成就与社会发明这类事情是有的,它们几乎与技术成就和发明同样有明确的定义并行之有效。

二是这些成就通常是一些个人或小组在少数跨学科中心对某些特殊问题致力于有意识的和系统研究与发展的成果。

三是这些成就在惊人的短时期内得到广泛承认,同重大工艺发明得到广泛承认所需中等时期差不多。

随着研究方法的不断更新,尖端技术的急剧进展,尤其是电子计算机作为现代化的研究工具被引进以后,社会科学的理论不再仅仅是一些观念或辞藻,而是一些可用经验和检验形式加以阐述的命题。社会科学正在变成象自然科学一样的“硬”科学。

在社会科学逐渐变为象自然科学一样的“硬”科学的同时,自然科学也正在变成象社会科学一样的与社会经济问题联系在一起的“软”科学。自然科学和社会科学在不断地向对方提出挑战的同时,彼此奔向对方,促进了二者的结合或有机联系。日本著名学者玉野井芳甚至认为,自然科学可称为“自然的社会科学”,社会科学可称为:“社会的自然科学”[5]这确实是值得重视的见解。这主要表现在:自然科学某些学科大量引入社会科学的理论和方法,形成以自然科学为主体基调的包括有社会科学的内容的系统的跨学科研究领域。如历史自然地理学、计算机语言学等;反过来,形成以社会科学为主体内容的包括自然科学成份的新的研究领域,如生态经济学,技术经济学等。

至于综合性地包括自然科学和社会科学两者在内的科学部门,更是包罗万象。例如,环境科学、城市科学、地球学,等等,这些学科或科学部门的出现,要求把自然科学和社会环境当成一个整体完整系统来研究,使自然科学与社会科学统一于一门完整的学科或科学体系之中。

3 不同学科认识原理的同型性

一般系统论的创始人冯·贝塔朗菲曾一再声称,他建立一般系统论的基本方法就在于确立不同的学科领域起作用的同型性。甚至早在1949年,他在自己的著作《生物世界图景》一书中就建立了现象描述不同等级的理论[6],按照这种理论,描述的第一级是确立类似性,即确立被研究客体属性的外部相似性。第二级在于揭示逻辑同调(同型性),即确定形式上相同的定律,这些规律制约着不同物质现象的功能。只有第二级才是专门的解释,即指出各种现象发展的条件和专门的规律性,而这些过程则是根据这些规律性进行的。在对类似性具有重大的科学价值持保留态度甚至否定态度的同时,贝塔朗菲坚持同型性的重大科学意义。

在创立一般系统论的过程中,贝塔朗菲非常推崇这样一种观点,即确立不同研究领域的科学认识规律的同型性将有可能揭示应用于系统的一般原则。一般系统论的目的不在于揭示不太确定的类似性,而是确立适用于解释那些在通常的传统学科中未予以注意的现象的原则。一般系统论的任务是在揭示不同现实域的规律的同型性基础上,为现代科学知识的综合创造基础。

从更一般的层次上说,贝塔朗菲在大量的例子中特别提到了“不同领域一般认识原理的相似性”[7]即“不仅是不同学科在一般方面和观点上相似,而且往往在不同的领域里可以发现形式上相同的定律即同型的定律。在许多情况下,同型的定律适用于某些级种类或亚类的‘系统’,而不考虑有关实体的性质。这表明一般系统定律是存在的,这些定律可用于一定类型的任何系统,而不考虑系统的特殊性质和多个元素的特性。”[8]事实上,相似的概念、模型和定律经常出现在相去很远的各种领域中,它们都是独立的并以完全不同的事实为基础的领域。有许多这样的事例:重复发现同样的原理。这是因为一个研究领域的工作者不知道他所需要的理论结构已经在其他某个领域发现了。”[9]

一般系统特性表现为不同领域的结构相似性或同型性,支配各种行为的原理具有一致性。这是我们探讨跨学科研究方法论时应予高度重视的,它与传统的单学科研究遵循不同的指导原则。经典科学的各门学科,如化学、生物学、心理学和社会科学,力图从可观察宇宙中分离出要素——化学分子和酶、细胞、基本感觉、自由竞争的个人等等,指望在概念上把它们放在一起就会产生并能够理解整体或系统——细胞、心理和社会。用系统科学的观点来看,则不然,要理解一个事物,不仅要知道它的要素,而且还要知道要素间的相互联系,例如细胞中各种酶的相互作用,许多有意识和无意识心理过程的相互作用,社会系统的结构和动力学,等等。这就要求我们在可观察宇宙中,探索各种系统的本来面目和特性。因为“系统”有共同的一般方面、对应性和共同性。在其他方面完全不同的许多“系统”呈现出相似性和同型性,有时甚至是惊人的相似,这也是不足为怪的。

控制论的创始人之一维纳,在谈到建立控制论时就作过这样的说明:他用“控制论”这个词来标识这个问题领域是出自一种简单的原因,他在生物科学和工程科学的研究过程中,发现了许多相似的东西,因而力图使用这样的词汇,把不同的东西的相似性表示和指明出来。否则在这一领域进行的工作就会混杂不齐并缺少对问题最基本的共同性的理解。他的目的是想把各个科学领域中进行的努力联合起来,使它们都致力于相似问题的划一的解决。

协同学的创始人哈肯在谈到他创立协同学的动机时,也表达了同样的心情:“近年来,越来越清楚地看到,物理系统和化学系统中存在大量的例子:具有充分组织性的空间结构,时序结构或时空结构从混沌状态产生出来。……这些结构是自发的发展起来的,它们是自组织的。使许多科学家惊奇的是,当大量的这类系统从无序状态变为有序状态时,它们的行为显示出引人注目的相似性。这一点有力地表明,这类系统的功能作用遵循同样的基本原理。”[10]“当发现原来完全不同的系统也有完全类似的特征时,对很多科学家来说,这是一件惊奇的事。在这些系统中有远离热平衡的物理系统,或者甚至很多非物理系统,而且这些相变又可以归纳。它们中的一些与热平衡中的相变或类似相变的现象严格地对应着,所出现的一些新类型,则可以看作是旧类型的自然推广。……我希望通过这种方法,对于是否存在一些支配着系统的自组织和宏观结构或功能演变的一般原理或机制的问题,也提出新的看法。”[11]

突变论的创始人托姆从数学研究的角度也深深感到了不同学科的认识原理间存在同型性的问题。托姆认为,现在科学精神急切地感到有必要理解事物稳定性内部的调节机理。我们需要懂得关于控制和调节的一般理论,因为这种理论将使我们有可能掌握自然系统和人工系统在稳定化过程中的相似性,也只有这种理论才能使我们真正开展多学科间的对话,而不是进行实际上会捆住我们手脚的那种彬彬有礼的社会对峙。“归根到底,我倾向于认为多学科综合研究的首要任务是建立一种理论,它使我们能在每个学科中说明成因系统受到的时—空制约,并对这些制约加以相互比较。是否存在万有系统或原型,一切东西都可还原到这些系统(如在旧机械论中的原子碰撞那样)?实证主义者步奥古斯特·孔德的后尘,总是强调每个学科专业的概念特征,很可能他们将认为不存在万有系统。但如果我们希望科学为我们提供明白易懂的关于宇宙的观念,我们就不能有这样的绝对,无论如何,必须满足使基础结构具体化的需要,这是可能的。”[12]

其实,认识不同事物间的相似与同型,是中国传统智慧的一个重要组成部分。《易经》(系辞)中说:“与天地相似,故不违。知周乎万物而道济天下,故不过。旁行而不流,乐天知命,故不忧。”中医经典《黄帝内经》告诫世人:“智者求同,愚者求异,智者有余而愚者不足。”这些思想是相当深刻的。

现代科学“异乎寻常的发展带来了西方科学的基本概念和中国古典的自然观的更紧密的结合。……它将把强调实验及定量表述的西方传统和以‘自发的自组织世界’这一观点为中心的中国传统结合起来。”[13]

4 应该重视研究在系统思想基础上建立跨学科研究的方法论

美国著名未来学家阿尔温·托夫勒曾以其记者和学者的双重身份深刻地指出:对于现代社会复杂的跨学科课题的研究,走直线式的研究方法是不可取的。“有些人无非是搞直线推断。在技术、经济、能源、资源、人口等方面,他们先想弄清世界上现有的趋势,然后稍加推断;实际上,他们断定:不管今天变化过程、什么体制,明天还是这些,只是数量上有增有减。……从表面看,把今天的趋势直线延长下去好象很保险,很科学,其实不然。直线推断在稳定时期很有用,拿到当前这样的大变动时期,就不灵了。”[14]今天,“我们正处于新的综合时代的边缘。在所有知识领域内,特别是经济学,将恢复广泛的思考和全面的理论。对今后事物的态度,是寻求震撼我们生活变化的涓涓细流,揭示它们之间潜在的联系。”[15]

在现代社会,科技、经济和社会发展中的许多问题的解决,借助单学科的分析方法确实是无能为力的。我们必须把看问题的视角转移到在系统思维基础上建立的跨学科的多角度、全方位的研究方法上来。

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