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中图分类号：N031 文献标志码：A 文章编号：1000-8934(2010)07-0107-05
人是一种高级生命体结构，源自哪里，引导人们走向寻找解释万物统一的理论。宇宙万物能否用一个统一的理论解释，至今仍是一个没有确定答案的问题，尽管这样，人类的智力活动还是预设，哲学和科学知识体系的建构与发展有望实现这一梦想。
1 结构存在和形成的数学阐释
数学是人类在长期进化历程中，创造的简化思维、认识世界的高效符号体系。科学技术进步，揭示出世界的结构特征。数学理论必然发展为，说明结构存在与形成的高效思维工具，这是数学之功能决定的。
结构表述构成整体的各个部分和结合方式。采数学之法，思考结构，始于最简单、最逻辑化的结构。将部分简化为，没有物质内涵的结构要素，即数学意义上的点，将结合方式简化为没有物质内涵的关系，即数学意义上的线。点线的连接，成数学意义上的逻辑结构。两点连一线，线是不是结构，是需思之问题。三点可连成闭合线图形，显示结构特征。结构需内外之分，有内外之分，才具有功能特征，功能是整体意义之所在，也是结构之所在。三个点可形成最简单结构，三角形。在欧氏几何中，三角形内角和为180°，外角和为360°。三个点增加到四个，四点可形成闭合的四边形结构，四边形的外角和与内角和均为360°。以此类推，五个点元素，五边形，外角和360°，内角和540°……。由此归纳，多边形外角和为360°，内角和为(n-2)*180°。
多边形外角和，随其结构变化，不发生变化，内角和，随其结构变化，发生变化，变化意义由边数变量赋予。变量与意义给出了：结构存在与形成的自然哲学数学基础。将多边形一边，用圆弧替代，作圆弧切线，计算内外角和，具有圆弧的多边形外角和，可推演出仍为360°，内角和变为不确定量。更进一步，将多边形所有边，用圆弧替代，使多边形变为圆，采作切线之法，可推演圆的外角和为360°，内角和完全不确定。将两圆连为“8”型，推演其外角和仍为360°，将几个“8”字叠起来，形成不规则边界线，对边界线推演外角和也为360°。多边形外角和等于360°，一个非常好的定理，体现了数学之美。内角和随边界线变化，出现复杂化变化，数学意义上，一个不体现数学美感和标准的不好的定理（顾沛）。
进一步推演，将内外角和定理，推广到所有形状的闭合曲线，其结论，无论形状如何，外角和均为360°，内角和随形状变化而变化，形状趋于复杂，变化概率趋于变大。数学推演具有边界的结构，遵循内变外不变的数学原理，是决定结构存在与形成的基本规律。由要素或子结构构成的结构，边界外发生变化影响结构的概率，远小于边界内发生变化，对结构影响的概率。内外角和定理，既反映了数学美的标准，也反映了大自然结构美的标准。美的标准是相对的，数学家认为简单稳定是数学美的基本标准，符合人类文化内蕴的美学标准，自然不会遵循文化的价值取向，内角和是自然美的基本标准，是产生万美之源，外角和的不变美，源自内角和的变化。人是自然界进化的高级美结构，充分展示着结构的内外角和规律，人体界面简化为二维闭合曲线，曲线外维持一种稳定，生存基本要求，曲线内蕴含众多变化，生存之根本。
多8字图形结构，内外角变化趋势，在某种程度上，反映了结构存在和形成的基本原理，但只是极其简单的逻辑模式。自然界以结构形式存在的事物，不会出现在二维空间，只能存在于三维空间，描述其边界，不能完全用点和线，需要三维空间中的面。数学可以将线扩充为面，将多边形组合为封闭的空间，形成多面体，以多面体为边界的结构，可以根据多边形内外角和，推演其变化几率内隐在界面内。有部分细胞界面结构，以似多面体形式出现，界面之内的变化概率远远大于界面之外，决定着生命体结构的遗传与变异过程。大部分细胞界面似规则形球面体，将8字形曲线旋转，形成一种球面体，根据上面多边形和曲线的内外角推演，曲线内的变化概率远大于多边形内角和的变化，似球面体界面的细胞，比似多面体界面的细胞具有更多的变化和适应性，更易于进化，形成更高级结构。现实中的大多数细胞的界面，不完全是多面体，也不完全是规则形球面体，而是具有破缺的曲面，结构形成，通过破缺界面，将内部变化信息传出，形成选择原则，与外界结构结合，形成新结构。界面规则化增强，内部结构信息外传概率变小，形成新结构的可能性，随之降低。界面规则性与新结构形成、结构与结构连接，成反比关系。
几何学研究是支撑结构研究的重要数学基础。欧氏几何学研究点、线、面之间的结构关系，其对认识宏观、简单事物，成功有效，但对更为复杂的结构起源和发展，其功效就显露出许多局限性。几何学进入18世纪出现革命性变化，微分几何学诞生。该几何学运用数学分析理论，研究一般曲线和曲面在“极小范围”的性质变化，提供了现实世界事物结合方式更为精致的语言。数学逻辑是现实问题研究的直接反映，曲面与结构的关系问题是未来科学研究的重大问题，对曲面的研究能够解决结构单元之间的结合方式。微分几何学作为一种空间的逻辑结构设计语言，正在逐步成为结构存在与形成的自然哲学数学基础。
2 结构存在与形成的科学阐释
人对结构的认识，起源于人的视觉影像和思维表意。视觉影像能力的扩展，强化了人对世界结构性特征的认识，思维表意能力和方法的进步，支持和加速了人类创造知识的发展。
望远镜和显微镜不断提高人们的视觉影像获取能力。人眼是获取视觉影像的基本器官，通过接受被观察物体的反射光和透射光，在视网膜上成像，形成对物体的影像认识，但人眼成像受到很大限制。早期的光学显微镜，通过透镜改变光线传播方向，扩大对小物体的分辨率，提高人眼的观察范围，给出从动植物的微小器官到细胞的视觉影像，细胞加深了人们对生物体结构特征的认识。随着光学显微镜的发展，人们发现光学显微镜的放大倍率和光的波长成反比，波长越短，放大倍率越大，但到了紫外光，玻璃强烈的吸收，使光学显微镜失效。科学家发明了电子显微镜，将人们的视觉影像带入了细胞内部世界和大分子世界，细胞虽小，但它呈现给人们的是一个复杂的结构世界。电子显微镜利用波长极短的电子波，提高了放大倍率，其局限性也从它的成功之处表现出来，电子能量极高，对被观察物体产生极大的干扰和损伤，用于生物体和极其微小物体的观察，无法产生清晰的影像。问题催生了扫描隧道显微镜的诞生，该显微镜通过对探针的改进和设计，使人们的视觉影像深入到原子世界。
望远镜通过透镜接收和改变来自遥远空间的光线，增大对遥远物体的分辨率，扩大人们的空间视觉影像范围。这些影像给我们的也是物体的结构性特征，从太阳系出发，太阳系是由恒星、行星和行星的卫星构成的一个复杂的恒星系结构系统，走出太阳系，银河系由类似太阳系的大量恒星系，构成更大一级的结构，走出银河系，许多类似于银河系的星系，构成更大的星系结构。在光学望远镜基础上，发展起来的射电天文望远镜，正在将影像范围引向更大的空间，在这些空间看到的一切物质性存在影像，都是以结构的方式存在着。
望远镜和显微镜以人的视觉影像能力为基础，以人的视觉系统为基点，向两个不同的方向，扩展视觉影像范围。望远镜向大空间方向扩展，显微镜向小空间方向扩展。无论扩展到什么程度，提供给人们的仍然是一个结构性物质世界的影像。影像与人类创造的语言文字符号结合，形成自然科学知识体系。科学知识的进展必然进一步揭示世界的结构特征。空间上的物质结构特征，必然引发时间意义上的结构形成特征思考。
进化论是支撑人们思考生物物种起源的基本表意思维。早期人们认为人是神创造的，布丰、拉马克通过植物和动物分类研究，提出物种源自自然界长期进化的观点，达尔文在环球考察后，在大量的物种地理分布和动植物化石资料基础上，提出生存斗争和自然选择的物种进化机理。进化论与现代科学技术结合，给我们提供了这样的自然结构演化表意图景。
宇宙源自一次巨大的爆炸，爆炸后的高温物质向宇宙空间扩散，其后果是温度降低，占有空间扩大，时间流逝，基本粒子结构形成。随着时间流逝，轻核离子出现，原子出现，星云形成，恒星系形成，太阳系在这个时段形成，随着恒星系的演化，重核元素形成，行星形成，地球在这个时段产生，地球大约形成于45亿年前，地球和别的行星一样，经过剧烈的地质变化，演化出了90多种元素，随机分布，其中某些元素成为生命体结构的基元。生命基元必须相遇才能形成结构，地球通过气循环，推动水循环，水循环驱动不同元素相遇，相遇提供了不同元素结合为结构的选择机会。经过长时间的自然选择，生命基元结构出现，在气和水的循环推动下，继续相遇，继续选择，形成更大结构的生命体。生命体是自然选择的结果，也在自然选择规律支配下进化。
自然界有一个漫长的演化历史，无论哪个层次上的结构，都有自己的形成和发展历史，都有自己的组成规律，都是从低层次的结构转换而来的。结构本身是一种转换系统，物理学、化学所揭示的客观规律，在一定意义上，反映结构的转换规律。复杂的结构是由简单结构转换来的，最简单的可以称为终极结构的结构，起源于“局域对称性”[1]，局域对称性自发破缺是结构和结构要素之间相互作用的本原，局域对称性来源于真空的相变，真空并不空，只是结构以潜在的形式存在着，物理学家正在试图探索真空的结构，来揭示粒子内部的结构起源。研究表明，一切都是从简单的结构出发，经过时间的历练，走向复杂结构，结构是自然的起源形式，也是自然的归宿形式。自然界的本质是结构的转换和存在，转换是绝对的，存在仅仅是转换的空间形式。
进化论从时间意义上，给出结构起源和变化的理论，显微镜从空间意义上，给出更小空间结构存在的影像。当二者在思维中统一，形成了关于结构的自然哲学思维和知识，这种知识逐渐变为支配人类思维和创造新知识的基础性框架，人类建构知识的基本制度。
3 结构存在与形成的哲学阐释
结构是一个与理解相连的非常缜密的概念。结构从部分和整体关系中，获得意义，既指构成整体的各个部分，也指部分结合为整体的方式。部分和整体是自然物存在和变化的基本关系形式，无法直接感知，需要一个展示过程，才能被认识。客观存在的关系形式越展示，部分与整体的结构关系越被人理解。部分表现整体，整体决定部分的意义，结构蕴于部分和整体关系的无穷变化中。结构反映关系形式，关系体现事物的联系和变化，联系和变化反映事物之间的转化规律，结构展示转化规律的意义。基于这样推理，瑞士著名儿童心理学家皮亚杰认为：“结构是由种种转换规律组成的体系”[2]。转换规律组成的体系形成结构自主转化活力。
以结构展示的关系，体现一种活力，活力源自种种转换规律形成的体系，体系表现为各种转换规律和自我连接、自我适应，而形成的功能结构。结构是存在的实体，是转换的实体，是“形成、消失、竞争、协作或组成更大的结构”[3]的过程。自然物存在和演化的基本特征：结构与结构化。不管是哪个层次上的结构，不管是简单的，还是复杂的，都具有否定自身和转换自身的客观属性。质子、中子是迄今发现的，称得上基本的存在结构，由夸克所构造，不能单独存在，只要存在，就会转化，构成原子核，原子核也不能单独存在，存在了，就与电子结合，转化为原子，原子世界的结构转化，是一种强转化，突现强结构性，弱化要素的独立存在。原子世界的结构转化，弱选择，强结构。在某种程度上，可以说是非选择的，即中子质子不选择与自己形成原子核的对象，原子核也无需选择电子，随遇而安。原子是一种转化存在的实体，独立的原子存在必然要转化为新的结构，即分子和更高层次上的结构，只是转化结构的强度在递减，转化的选择性在增强。结构越复杂其转化强度越弱，对与它结合的对象选择会强化、变少，选择强化，结构增强相互适应、相互协调的结合方式。自然界以结构形成和转化方式，产生各种各样，具有五个特征的结构存在体：客观性、整体性、转换性、自身调整性、自主选择性和自然选择性。中间三个特征来自皮亚杰的总结，第一个特征是必备的，最后两个特征，为说明结构的形成机理，而设定。
自然物以结构方式存在，以结构转换方式演化，必然反映到人的思维和知识里，使它们带有结构特征。结构作为客体存在特征，进入主体和知识是自然的，但进入方式需要探究。西方结构主义者对这一点，作了一个预设：结构可以形式化。客体中的结构，被直接感知很困难，无法感知的东西，进入思维，需要形式化。所谓形式化，指运用人类创造的符号，将无法感知的意义，表达出来，结构形式化，指用数理逻辑方程式，将其关系意义，清晰表达为可知意义。结构独立于人存在，需要人对其解构赋意，才能进入思维领域。结构探究，通过形式化表意，使结构及结构关系范畴进入思维，这一过程是知识存在和形成的根本所在。结构是统领客体、主体和知识的核心，是理解客体、主体和知识特征的钥匙。
结构作为一个概念，与哲学、科学有几乎相同的漫长历史，但作为一种影响巨大的思维范式理论，形成于二十世纪后。结构之所以能主导人的思维，与哲学、科学知识演化的历史相关。科学知识源自人与自然的互动，其功能是标示、表征自然和心灵，为人类获取延续生存的物质资料，提供思维工具。自然与心灵是人类知识研究的主要对象，人类早期知识的重要功能，认识自然。复杂的自然存在方式，超越了人的认识能力，为了认识自然，需对自然分类、简化、标示，论证自然存在，表征和标示自然物属性，创造表征和标示的方法，成为知识的主要内容。通过表征和标示，形成以概念为基本要素的知识，随着概念数目增加，理解和推理概念关系，推进了知识成长，强化了创造知识的心灵功能。心灵功能也是复杂的，研究也需简化、标示，经过笛卡尔、洛克、贝克莱、康德等人的工作，西方社会形成了，被罗蒂称之为“镜式的”传统哲学，把心灵功能表述为：“作为一面巨镜的心理图画”[4]。心理图画是知识的主要内容，源自对本体的基本预设。美国分析哲学家塞尔，将基本预设总结为五个命题：1)实在世界存在，2)通过感官，可直接进入实在世界，3)语言中的词语，可指称和谈论实在世界的真实对象，4)陈述为真或假，取决于是否和世界上的事实符合，(5)因果性是实在世界，对象之间、事件之间的真实关系。[5]五个命题成为人类建构知识体系的基本命题。
十九世纪末二十世纪初，西方哲学家，对传统哲学建构知识的五大预设命题，进行了深入反思。反思知识的结果，形成了众多哲学流派，支持了结构范式的形成。知识的来源、形成和结果，无处不体现着结构的特征。针对这些特征，国内外形成以结构为核心的知识建构学说，如“本体结构实在论(OSR)”、“认识结构实在论(ESR)”[6]、经验建构论[7]、语境主义世界观[8]、实践建构论科学观[9]等，揭示了从自然到知识过程中，不同阶段的结构特征。
哲学与科学进步，正在为自然哲学建立结构与结构化的哲理基础。自然界存在着大量的、链式连接的结构，通过自主选择和自然选择，将各个层次的结构，连接为更复杂、功能更强大的结构。对结构链的思考，引发追溯结构起源和终极结构的思考，对后者的思考皮亚杰提出“母结构”，近期西方学者提出“共享结构”[10]。对这两者的思考，迄今不过是一种哲学推理，离实证理论的要求还有很大差距，但对建立一种高度理性化的宇宙统一模式，具有重大意义。
自然存在的本质是结构，结构决定了自然的多样性。结构起源于一种无选择或选择性很弱的结合，结合了就具有了选择性，选择性产生了，结构就产生了，结构经选择走向复杂，复杂了，选择的潜在可能性增大，但可选择的对象减少，结构按照自己潜在的结合方式，通过适应将其变为现实的结构，继续寻找着新的结合方式，形成更适应生存的结构形式，世界由于结构存在而丰富多彩。
4 结论：结构多元阐释的意义
古希腊人的聪明在于提出了，丰富多彩的世界是由一些简单的实体元素所支配的，这一基本的信念引导人们探索、寻找这些实体，经过两千多年的探寻，古希腊人的梦想成为了现实。科学证明万物都是由简单的实体粒子构成的，但令我们失望的是这些实物粒子无法说明万物具有的不同功能和属性。万物所具有的不同功能和属性由实体粒子之间的构造关系所决定，结构正在逐步替代解释万物功能和属性的实体粒子本原。
进化论揭示了生物进化是结构不断转化和形成的结果。地球上的生命结构，是无机界结构转化来的，无机界的结构是大自然中的结构转化来的。由此推断，宇宙万物以结构的方式存在和演化，结构是存在的本质和特征。我们的感官和通过科学仪器所观察的事物影像也展示了事物的结构特征。
自然界的万物以结构的方式存在，以自然为源泉的知识也必然以结构的方式存在。西方现代哲学对各学科知识的结构分析，像语言、神话、哲学、宗教、科学等，正好说明了结构在人类知识建构中的重要性，结构分析方法已成为分析各类事物和知识的基本思维。现代科学技术最前沿的活动和创新无不渗透着结构的理念，从知识创新、知识理解到知识运用，结构都在逐渐成为一种基本的思维。
收稿日期：2010-03-10