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1.科学
严格意义下的科学形成于近代。但追溯它的渊源就有上古代科学和中古代科学之说，以至可以说，科学与技术史几乎和人类史同样的久远。严格地说，技术的发端早于科学。古代科学是在古代技术积累的基础上产生的。
1.1 起源和演化
上古和中古时期的科学，统称古代科学。
在上古时期，即大约从公元前4000年─5世纪，人们只能以原始的研究方式，往往还要依靠思辩和猜测，从宏观上、整体上认识现实世界，从而获得包罗万象的知识，形成古代科学的雏形，称为古代哲学。当时，自然科学未从哲学中分化出来，而只是以自然哲学的形式含在哲学知识总体之中。这种自然哲学主要是哲学，而不是自然科学，在本质上是一种自然观。这表明，古代各种知识之间本来就存着天然的联系。与古代自然科学萌芽的同时，研究社会和思维的科学也开始了，而且也是和哲学混杂在一起的。在古代文明的几个古国，如中国、埃及、巴比伦、希腊和印度，都形成了发达的知识系统。在“希腊时代”（公元前8世纪至4世纪），古希腊的自然哲学发展成为欧洲古代最典型、最发达的知识系统，如亚里士多德(Aristotle)建立了哲学、逻辑学、心理学、伦理学、政治学、历史学、美学、力学、物理学、数学、天文学、气象学、植物学和动物学等方面的庞大的知识系统。在古代的中国，也有着非常丰富的自然哲学思想，主要表现在阴阳学说、五行学说、元气伦，也涉及到对社会的研究，如荀子在《王制》、《富国》篇中就伦及这些内容。
在中古时期，即5-15世纪，史书习惯称为欧洲的“黑暗时代”中世纪，欧洲的哲学、科学还与神学融为一体，而且它们还成为“神学的奴仆”，并为神学服务。这时的社会科学研究也含在神学里，其中有根据人类和社会两方面的观念塑造出来的综合物，即政治、社会地理和人类学的概念。特别是，在6-7世纪的黑暗时期，欧洲的科学发展严重地受到了阻抑。11-14世纪，哲学发展成经院哲学，到15世纪，经院哲学日趋没落，哲学才愈益脱离神学。在中世纪的整整1000年里，欧洲科学发展缓慢，几乎停滞，而在中国、印度和阿拉伯世界，自然科学却在不停地发展着，而且处于遥遥领先的地位。在中国，由传统农学、中医药学、天文学、数学、物理学、化学、地学、动植物学和建筑学等组成的实用科学系统相当发达。
在近代时期（15-19世纪），近代自然科学得到了比较全面的、系统的发展。近代自然科学在欧洲文艺复兴后诞生，极有力地打击了宗教神学观念，并引起一场反对宗教的革命。首先，哥白尼(Koppernigk,N.)发表了《天体运行论》，这既是写给神学的挑战书，也是自然科学采用了实验、观测和数学方法而取得独立的宣言书。后来，牛顿(Newton,I.)建立了经典力学体系，并对其它学科的建立产生了重要的影响。直到19世纪，自然科学以垂直分化的方式，在中观层次(mesocosmic hierarchy)上形成了比较庞大的学科系统。在这一时期的自然科学，主要运用分解、分析的方法，即把复杂的研究对象分离成各个要素，以进行分门别类的研究，从而形成了各种专门化的经典学科。这时还形成了小跨度的一些交叉学科，这可从1670年由法国科学家莱莫瑞(Lemory,N.)首先提出植物化学和矿物化学的时间算起，但真正的发展是在本世纪内。在这一时期的哲学，称为近代哲学。西方近代哲学经历了三个阶段的发展，并在19世纪中叶产生了马克思主义哲学。在17、18世纪，随着社会科学思想的传播，人们对人类经验的复杂性、对人类社会行为的社会和文化特征的认识在逐步地扩大，并形成了社会科学的一些决定性思想。当时，一些社会科学家是想建立一门总体社会科学，但后来发展成为专门化的学科。严格地说，在19世纪才形成了社会科学。
在现代时期（1870年后或19世纪末以后），科学在微观、中观和宏观层次上得到了充分的发展。迄今为止，在中观层次上已发展成约为5550门学科，其中，非交叉学科约为2969门，“交叉科学学科总量已达2581门，占全部学科总数的46.58%”①。这表明，在几千年内积累起来的非交叉学科的基础上，交叉学科仅在100年左右所达到的学科数量就几乎占总学科数量的一半。而且，交叉科学发展到高级阶段，实质上就是综合科学。它通过融合多学科，在整体上形成学科优势互补的格局，从而产生综合效应，加快科学整体化、综合化的进程，使现代科学迅速地发展成为一个层次纷繁、纵横交叉、极端复杂的网络系统。
1.2 科学的定义
科学一词的含义，在不同时期、不同国家，不尽相同。
英国科学史学家丹皮尔②认为：“拉丁语scientia（scire，学或知）就其广泛意义来说，是学问或知识的意思。但英语词‘science’却是natural science（自然科学）的简称，虽然最接近的德语对应词wissenschaft仍然包括一切有系统的学问，不但包括我们所谓的science（科学），而且包括历史、语言学及哲学。”③
在我国，“science”一词初译为“格致”，后来康有为和严复始译作科学，即关于自然、社会和思维的知识体系。
关于科学究竟是什么，如何定义，存在着种种观点：其一，把科学看作知识系统的观点，即强调科学不是零散的知识，而是这些知识单元的内在逻辑特征和知识单元间的本质联系被揭示后建立起来的一个完整的知识系统。也就是说，科学对事物的反映比生活知识、前科学知识、经验知识更深刻、更抽象，具有普遍性，亦即系统化了的知识。这种观点有其一定的历史地位。但是，人们又指出，这是19世界以来的一种传统观点。随着现代科学的进一步发展，科学是知识体系的静态描述，不足以反映科学的本质特征。其二，把科学看作是探索活动和工具的观点，即认为科学本质上是一种探索活动。此外，科学还常常被解释为是应付外部世界的工具。然而，人们又指出，科学是探索活动的观点，深化了我们对科学本质的认识；而那种工具主义科学观，仅注意到科学的功能而已，并在逻辑上引起混乱，是一种退化的形式。其三，科学是信念和约定的观点，即认为科学定律不是由经验决定的，而是由科学家约定的，是科学家集团的集体信念。然而，人们指出，持这种观点，就会失去评价科学理论的合理性标准，为相对主义解释提供了机会。
美国人类学家怀特认为：“科学一词可以恰当地当作动词使用：某人科学，即某人根据一定的假设和一定的技术处理经验。”④同时，他又认为：“把科学一词当作名词使用也有它正当的理由。诸如化学、生理学、历史学、社会学等名词是合理且有用的。”⑤当然，还有许多科学家、科学哲学家从不同角度给科学作出了种种描述。
我们认为，在严格的意义上，应采用揭示“科学”这一概念内涵的逻辑方法，如内涵定义和实质定义等，由此，语词“科学”表示两种互相联系的含义：一是研究和探索活动，作为一种人类行为和社会活动，它表现为物质的和精神的活动，即系统化的认识；二是研究和探索结果，作为人类认识最完善的结果，它是对现实世界给出正确反映的一种社会意识形式，它表现为概念的和精神的现象，即理论化的知识。概言之，科学是认识和知识相统一的复合体。
2.科学系统的涵义
我们采用系统理论的观点和方法，从普遍存在的种类繁多的系统中抽象出一个极其复杂的、具有独特意义的科学系统，作为讨论的对象。
我们认为，科学系统是由相互联系和相互作用的科学认识要素、知识要素和社会要素有机地结合成特定的结构从而具有不同于各要素独自具有的新功能、向新的有序结构进化的整体。其中，各认识要素形成一个子系统──科学认识系统；各知识要素形成另一个与其密切相关的子系统──科学知识系统；各社会要素形成一个子系统──科学社会系统。科学认识系统是在认识过程中由认识主体、认识中介和认识客体诸要素所构成的系统；科学知识系统是在认识过程中形成的结果或产物──科学概念、科学理论和学科诸要素──所构成的系统；科学社会系统是由在科学认识过程中形成的社会关系并相应地形成的社会建制所构成的特殊系统。
2.1 科学认识系统
在传统认识论中，总把主体与客体、经验与理性截然分开来。今天看来，这些认识论早已过时了，理性主义或唯理论和经验主义或经验论的传统认识论就是这种认识论。在汉森(Hanson,D.)提出“观察渗透着理论”这一命题后，就是在“经验论的背景上深深地打进了一个唯理论的锲子”⑥；而拉卡托斯(Lakatos，I.)提出“数学是拟经验的”论断后，“当然是在唯理论的背景上画上经验论的图画”⑦。概言之，科学认识既包含有经验又含有理性方面，那么，就应在经验论与唯理论之间保持一个必要的张力。这就是说，科学是建立在一种拟经验的基础上的。
皮亚杰(Piaget，J.)在《发生认识论原理》中系统地阐述了人类认识的发生和发展过程，形成了发生认识论，取得了突破性的成就。他认为，认识是不断建构的产物。所谓建构，是指主体和客体的相互作用过程中逐步建立自己的思维结构，然后再运用主体结构去逼近客体结构；每一次建构都把认识提高到一个新的水平，同时，接踵而来的将出现至今未知的其它建构作用。
贝塔朗菲(Bertallanffy，L.)在系统哲学中，引出了系统认识论。他认为：“逻辑实证主义的认识论是物理主义、原子论的思想和知识的‘摄影理论’所决定的。”经典科学的分析程序把分解了的组成要素和单向的即线性的因果关系作为基本范畴：与此不同，研究许多变量的有组织整体则要求新的范畴，如相互作用、交感作用、组织、目的论等，这就对认识论，数学模型和技巧提出许多问题。”⑧他提倡把科学看作一种“透视”的理论。“透视”，这里意指不只是盯住一点，不及其余，而是既看到前景又看到远景的一种正确的观察事物的观点。”⑨因此，要反对那种只主张通过简单地还原为组成部分来研究对象的认识论。
在科学认识系统中，认识主体是在同认识客体发生相互作用中获得其规定性的。在整个认识过程中，认识主体始终处于主导的地位。在广义上，整个人类就是一般认识主体；在狭义上，科学共同体⑩，即从人类群体中抽取出来的从事科学活动的特殊群体，就是科学认识主体。科学认识主体本身既具有自然属性，同时还具有社会性和历史性。这表明，科学认识主体只能在一定的社会和历史条件下产生其认识，因此，它们是分别地从空间和时间来说明的。
在科学认识系统中，认识客体同样是在与认识主体发生相互作用中获得其规定性的。这表明，主体与客体是相互规定的。科学认识客体不同于唯物主义哲学本体论中的物质、客观物质世界或客观实在，而只是当客观事物进入主体认识范围，被纳入科学认识结构之中，并成为科学认识所指向的对象时，才能成为科学认识客体──一般认识客体的一部分。科学认识客体具有客观性、自身的能动性，并随时间而变化。科学认识客体既可以是物质性客体，也可以是精神性客体。后者所指的是人的意识活动及其产物：各种意识活动就是心理学和思维科学所指向的认识客体，即波普尔(Popper,K.R.)在“三个世界”理论中(11)的“世界2”──主观精神世界或精神状态的世界；而主体意识活动的结果或产物──各种形式的符号所表征的思想、情感、概念、命题、理论等，即“世界3”──客观精神或客观知识，即思想的客观内容的世界，为“世界2”所创造的世界，实际上是人类精神产物的世界。此外，由于科学认识客体的极端复杂性，从而对科学认识主体产生着制约作用，对认识中介也产生着深刻的影响。
在科学认识系统中，认识中介是使主客体发生相互作用的媒介，即全部手段，包括“硬件”和“软件”。硬件以实物形态表现出主体的效应器官、感觉器官和思维器官的延长，是物化的知识力量，能强化科学认识；软件则以观念形态表现为各类科学方法，是科学认识的产物，反过来又转化为新认识的中介。中介普遍存在，它在不同事物或同一事物内部不同要素之间起居间联系作用，并在事物的转化或发展序列中起中间环节作用。同样地，在科学认识系统中，只有通过认识中介的作用，才能把主体和客体要素联系起来，并形成认识运动。而且，在认识过程中，硬件和软件交织在一起，使认识中介日益多样化和复杂化。
2.2 科学知识系统
科学知识系统是人类认识而产生的成果──科学概念、科学定律、科学理论、学科等所构成的一个整体。
人类认识的结果在深刻性、系统性和抽象性的程度上有着差异，从而可分为常识和科学知识两类。科学知识系统是文化系统中最精致的子系统，属于概念系统，是人类认识的结晶。
在波普尔的“三个世界”理论中，阐明了“世界3”是在宇宙进化的更高层次上突然显现的人类精神的产物，科学知识就是“世界3”客体。他把知识分为主观知识和客观知识两类：前者主要是“世界2”客体，主观愿望的世界，一个人固有的意向、感觉，与人类个体共存亡；而后者是没有认识主体的具有自主性的客观知识，只有它自己的发展逻辑，即由说出、写出、印出的各种陈述所组成。科学知识就是由科学理论等组成的这种“世界3”客体，从而具有客观性和自主性。可从世界1，2，3的相互作用的存在性，阐明其实在性，并能为人类所认识和利用。因此，在认识论和知识论上，他突出精神性客体有着重要的意义。
在科学知识系统中，存在着极其纷繁的不同层次的知识要素，其中包含最基本的知识要素，并在它们之间发生相互作用（一般地是非线性相互作用），从而形成层次纷繁的知识大厦──科学知识系统。
无论在自然科学还是在社会科学以及在其它科学中，经过人们的认识而积累起来的各种科学观察、调查所发现的经验事实，以及由此上升的理论事实，成为最低级的或最基本的知识形态，并表现为一项陈述。普遍性论断的全称陈述，则出现普遍概念；个别性论断的单称陈述，则出现个别概念。科学概念是在更深层次上认识客体的一般属性和本质属性的思维形式，不同于日常生活中产生的概念。科学概念又蕴含一些基本概念和导出概念，基本概念起着核心的作用，而导出概念则由基本概念来定义。
在微观层次上，科学知识系统是理论系统。它是由科学基本概念和对之有效的基本定律，以及用逻辑推理而得到的结论所构成的系统。科学定律是表述事物联系的一种理论形式，总是表现为一些具有普遍性的陈述，其语言陈述的逻辑形式存在着两类：一类是用全称的必然陈述，表达必然性定律（决定论定律）；另一类用或然性陈述，表达概率性定律（统计性定律）。基本定律是在事物发生、发展的全过程中都起作用并且规定和影响其他定律的定律。逻辑结论是以已知的基本定律为前提，经逻辑推理而引出来与客观内容相符合的新判断。一个科学理论越抽象，越具有普遍性，则蕴含着更多的信息量。
在中观层次上，科学知识系统是学科系统。它是由众多的科学理论形成的系统。可以认为，非交叉学科就是由同类的理论簇所构成的；交叉学科就是由远缘的理论簇所构成的。
在宏观层次上的科学知识系统就是科学整体。它是由众多的非交叉学科和交叉学科构成的庞大系统。自然科学是由众多同类学科及其同系统各层次（同级和跨级）的多元交叉学科所构成的；社会科学是由众多同类学科及其同系统各层次（同级和跨级）的多元交叉学科所构成的；交叉科学当演化到高级阶段就是综合科学，是由众多跨系统的交叉学科所构成的。而且，也可以认为，现代哲学就是在时空跨度不断增大和层次更高的交叉中主要表现为更普遍的科学规范、信念和观点等科学精神的渗透、抽象和升华而形成的一门科学。
2.3 科学社会系统
科学社会系统是人类在科学认识或知识生产中产生特定的社会关系而形成建制化的小社会系统。这个小社会是在抽象意义上的特殊的人类“社区”，是由有特定目标、结构和行为规范的科学家所组成的社会群体──有功能目标、关系结构、价值标准和由各种规范组成的独特精神气质的科学共同体。科学共同体还分为不同的层次，如在科学共同体之下的学科专业共同体及其之下层次的若干子集团。而且，在科学共同体内部也存在着社会分层现象，并形成金字塔式的结构。科学认识是一种社会活动，它使认识主体产生合作，并演变成社会化的不同形式的结构：从近代科学时期以来，已由学会式结构进入到专业式结构；在现代科学时期，特别是在本世纪中叶后，又由专业式结构转向中心式结构。在科学认识主体内部，既存在着有形的正式的结构，同时又存在着地理上分散的、非正式的学术交流网“无形学院”。
3.科学系统的特性
哈肯(Haken,H.)认为：“自组织系统是在没有外界环境的特定干预下产生其结构或功能的。”(12)他在《信息与自组织》中，进一步指出：“如果系统在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定干预，我们便说系统是自组织的。这里的‘特定’一词指那种结构或功能并非外界强加给系统的，而且外界是以非特定的方式作用于系统。”科学系统可视为一个开放的、复杂的自组织系统。这样，我们可基于自组织理论描述科学系统的各种特性。
3.1 自组织性
在科学系统内部，由于认识系统与知识系统两个子系统、各要素都是积极而主动的，即彼此之间相互作用、互为因果、相互响应，使整个系统处于一定有序的运动之中。同时，基于自组织和自调节，又能与社会环境系统保持自主适应状态。这样，科学系统就能实现其自身的结构化、组织化、有序化和系统化，并不断地自主地从低级组织水平向高级组织水平进化。科学系统的等级组织是进化的一系列日益复杂结构的结果。这种不同层次组织的存在与不稳定性序列的关系表明，已存在的复杂性的状态具有过去不稳定性的“记忆力”，每一不稳定性可促使一个新特性的形成。
在认识系统中，认识主体──科学共同体起着主导作用。类似地，我们可以把科学共同体视为生态系统，从而建立两者之间主要性质的对应关系。布拉克波恩(Blackburn,T.R.)认为：“科学共同体产生、建构和交换信息正如生态系统产生、建构和交换生物量一样”。(13)科学共同体含有“物理”结构、社会结构和智力结构，而且这三种结构基本上是耗散的，科学基金、装备和其它物质资源起着能通量的作用，新范式能吸引全体成员，限制因素会约束其增长，并影响科学知识的增长；而生态系统则视为共同获得能源和通过食物链、信息通量彼此相关的一群活机体，也因食物（能量）流入量的有限而引起物种较大的发散。
认识系统的物质、能量和信息输入主要靠外环境系统，才使其存在和发展。在认识系统内部，认识主体通过中介对认识客体进行观察、调查、实验等过程，获得非组织化的信息，然后经过信息处理、转换，即思维加工，形成概念和理论系统，转变为组织化的信息，最后输出科学成果──知识系统。这表明，认识系统起着“非线性转换器的作用”。这些已组织化了的知识，作为背景知识，再以正、负反馈的形式输入认识系统，使得科学认识表现为自重组和自稳定两种基本过程。这样，在两个子系统之间通过输入、输出而产生相互作用、相互影响，形成一个复杂的因果链，构成一种循环。
在知识系统中，进化呈现出非线性的特性。知识系统的进化表现出两个相联系的过程，即保持稳定性和暂时的扰动。在稳定状态时，意味着系统具有抑制干扰的能力，一般性的涨落会被系统本身所吸收，使涨落回归，即借助补偿作用来恢复。科学哲学家库恩认为，科学知识遵循常规科学与科学革命交替发展的模式。按简化模型，就可以描述在库恩的科学进化概念与普里戈金(Prigogine,I.)的远离平衡的开放系统发展模型之间的类似性：在常规科学时期，科学系统处于稳态，这时科学出现在一个范式（后改称专业基质）框架内，直到这个范式的耗尽为止；然而，若出现不适应范式的偶然发现或反常规现象，如出现各种新观点、新事实等，即科学系统中的涨落，当其这些随机的涨落通过非线性相干作用不断地增大成巨涨落，则会导致科学系统的危机，产生各式各样的竞争假说；最后，触发科学革命，危机终结，形成新的范式，新的常规科学再次开始，科学系统进入新的稳态。雅布隆斯基指出：“实际上，就可把常规科学解释为定态；而把范式解释为这些定态的特性，类似普里戈金系统中熵的特性；在危机点，范式发生变化（系统的涨落不稳定性），相应于系统从一个定态转变到另一个更远离平衡的定态（更高级的组织化）。最后，新范式的扩展，‘解释’能力对应于进化的开放系统的低熵和高级组织化”。(14)
3.2 整体性
科学系统是一个有机的整体，这是最本质的特性之一。科学系统正是由认识系统和知识系统及其各要素发生非线性相互作用，从而表现出结构性或组合性(constitutive)特性，产生整体效应和协同效应。
科学系统作为一个整体，其结构、功能和行为等均不满足累加性，即线性迭加，因而必须经过强相互作用才能形成具有新质的整体。从系统方法上，要用“整体不同于部分和”这一命题或判断来简要地描述整体性原理。从数学方法上，内蕴着一种整体性的形式特性，即描述强相互作用形成的整体的数学方程是非线性的，其解不等于解的迭加。所以，科学系统的复杂性就在于这些非线性相互作用，以及整体向部分的不可还原性；系统的整体结构、功能、行为均不同于其部分的简单的线性总和。
科学系统的整体性与系统性实质上是同一特性。这种整体性表现在空间上，就是通过各要素的非线性相互作用造成的整体区别于系统外的事物；在时间上，就是系统具有特定的整体存续和进化的过程。
在认识系统中，三个要素之间只有通过非线性相互作用，才能形成认识结构，产生认识功能，建构知识系统。
在知识系统中，众多概念之间、理论之间、学科之间，也只有通过非线性相互作用，才能形成微观层次、中观层次和宏观层次的知识系统。而且，还要以符号系统作为载体，才能实现。只有符号相互作用，才能达到信息交换，如进行科学概念、原理和方法等因素的相互移植，以及更为普遍的交叉、渗透和融合。符号相互作用是人类通过符号而发生的相互作用。怀特在建立文化进化论中提出：“符号是全部人类行为和文明的基本单位。全部人类行为起源于符号的使用。”(15)正是通过符号的相互作用，才使文化系统、知识系统得以产生和永存。
3.3 相关性
科学系统的相关性是指构成系统的各要素、要素与系统、系统与环境之间都是相互依存和制约的。任何科学要素发生变化，都会影响其它要素乃至科学系统整体的变化。科学发展就是许多科学概念变革的过程。贝尔纳(Bernal,J.D.)认为：“许多科学观念的改变就总合成为一场科学革命……”(16)在认识系统和知识系统之间，通过反馈环或多重反馈环，不断地容纳更多的信息，把两个子系统关联起来，使科学系统向更复杂的组织性层次运动。
科学史表明，任何认识活动总是相关的，由此产生的众多科学概念、科学理论、各门学科也总是呈现出相关发展的规律性，即任何一个要素或子系统是不能孤立地发展的。各要素彼此互为存在的条件，依存关系导致了制约的关系。各类联系之间的界限，具有相对性，这就使得未知的关系向已知的联系转化，以至形成已知的系统。由于科学系统中各要素的相关发展，使得许多知识要素联系起来了，如在宇宙学中，关于宇宙起源最早的知识，与在粒子物理学中关于追究组成物质世界最小的单元的知识，竟显现出一种共生关系。这表明，“关于最早的知识与关于最小的知识紧密的依赖着。”(17)对于许多科学概念、科学理论，原来看来互不联系，并不构成某一学科，但在相关发展的过程中，可能成为密切联系的要素，乃至形成某一学科或交叉学科。整个科学系统的存在和发展是各要素存在和发展的前提，而社会环境系统、文化系统又是科学系统存在和发展的前提。
3.4 动态性
科学系统的动态性是指系统在时空上的相互关系，即系统的状态与时间的变化的密切关系。各类系统的动态特性或进化特性是普遍存在的。所有系统的进化过程就是一种秩序的展开过程，它可用体积、组织层次、结合能量和复杂程度来描述。科学系统的进化表现为组织层次、总体结构、功能和复杂性都在递增着的一种不可逆过程。
在各类系统中，涨落的存在具有普遍性，而且，涨落又与新的宏观有序结构具有同构性，因而涨落对于系统进化起着积极的作用。一般地，在系统的进化中，层次性、复杂性都在不断地增加着，其共同的进化的机制都归因于非线性相互作用和超循环的存在。
在任何系统中，只要在大量要素之间发生非线性相互作用，而不论其要素的性质，都产生非独立相干性、非零时空均匀和多体的非对称性，导致相干效应（协同或合作效应）和临界效应，最终形成系统进化的内在动力。我们把科学系统视为一个自组织系统，其进化的内在动力也正是非线性相互作用。甚至可以说，非线性相互作用是一切运动的终极原因。而且，能促使系统不断地向高层次方向进化，其主要机制则归之为超循环的存在。因为普遍存在的非线性反馈作用，联锁成超循环，从而使系统实现从无序到有序乃至到混沌态。
在科学系统内部，宏观层次的动态特性：在认识系统中，主客体的非线性相互作用形成认识运动；在知识系统中，这种作用则表现为众多科学概念、理论、学科之间的协同与竞争，如相互影响、借鉴、启发、促进、批评、诘难、辩论、交叉、渗透、融合等。这样，才使得科学系统向高层次方向进化。
在科学系统中，微观层次或中观层次的动态特性，如围绕着同一个问题域(problemarea)进行研究的科学共同体规模（一般限制为100-200个学者）与信息流输入、知识输出三者之间随时间变化，可以建立数学模型进行动力学描述。
3.5 开放性
科学系统的开放性是指：在外部与社会环境系统进行着物质、能量和信息交换，即与其发生相互作用；在内部是各层次不断地发生相互作用，进行更迭代谢。我们把科学系统视为一个自组织系统，因而它必须是开放的。科学系统正是与外部环境系统发生相互作用，才形成自身的结构、功能和向目的进化。与科学系统最密切的外环境系统莫过于文化系统，因而应称其为母系统。它对科学系统的生存、进化直接起着决定性的作用。由于文化背景具有时空特性，形成不同的“文化层面”和“文化模式”，相应地就伴随着产生不同形态、不同模式的科学。薛定谔说：“有一种倾向，忘记了整个科学是与总的人类文化紧密相联的，忘记了科学发现，哪怕那些在当时是最先进的、深奥的和难以掌握的发现，离开了它们在文化中的前因后果也都是毫无意义的。”(18)由于科学社会系统是嵌在社会系统之中的小社会系统，因而社会系统及其众多要素都对科学社会系统产生作用。未来学家托夫勒(Toffler,A.)指出：“科学不是一个‘独立变量’。它是嵌在社会中的一个开放系统，由非常稠密的反馈环与社会连接起来。”(19)外环境系统的作用总是表现为一种动态和整体的效应。
由于系统层次具有相对性，在科学系统内部各级系统的开放性也是相对的，即低级系统的开放性表现为与更大的系统或高级系统、同级系统的相互作用。在认识系统中，专业科学共体与共同体、其它专业科学共同体的相互作用；在知识系统中，科学理论与学科、其它科学理论的相互作用，特别是，科学系统的开放性还表现为与密切相关的技术系统发生强相互作用。正是科学系统内部各层次具有开放性，发生相互交叉、渗透，才使交叉学科、交叉科学、综合科学、横断科学等得以形成。
3.6 层次性
科学系统内部各要素是按照等级而有机地组织起来的，因而表现出纷繁的多层状态──等级系列，构筑成一个复杂系统。
层次性是一切系统具有的普遍特性之一。系统各要素在系统结构中具有层次性表现了系统本身的规定性，即反映了系统从简单到复杂、从低级到高级的发展过程。层次不同，其属性、结构、功能、行为等均不同；层次愈高，则愈复杂。系统作为一个整体与个体有一定的相似性；系统的整体性愈强，就愈像一个似乎无结构的个体。所以，在一定条件下，一个系统常作为一个要素进入更大的更高级的系统的运动过程中。层次序列的存在反映了系统的空间延展和时间延续。在认识系统中，主体与客体的相互作用存在着从简单到复杂发展的阶梯，从而表现在知识系统中，大体上就是从力学到物理学、到化学、到生物学，乃至到社会科学的发展阶段，以及从科学概念到科学理论、到各门学科，乃至到门类科学的逐级会聚，构筑成巨大的知识大厦。概言之，层次越高、越复杂的学科，在空间上得到广延，在时间上出现得越晚。
4.科学系统观
正如世界观是对世界的基本的、总的观点一样，科学观也是对科学的基本的、总的观点，而且，两者还有着密切联系和相互影响。
科学观是对科学的反思，或称之为科学的“自我认识”。这种认识应是理论化、系统化的高度抽象，是认识的“升华”。
随着科学的进化，与之相伴的科学观也在发展和变化。在历史的进程中，确实出现了各种科学观，而且它们都濡染上了各种世界观的色彩。
我们基于现代主要的科学思维方式（模式、图式），即系统思维方式，并运用现代系统理论，对科学本身进行再认识，从而形成为一种崭新的科学观，即科学系统观。它踞科学之颠，鸟瞰一幅科学的全景图；它通过多维度的、立体的思维，展现出一幅科学系统的“透视”图。
科学系统观，也是一种整体性的科学观，它区别以往各种传统的、片面的科学观，尽管它们也含有许多合理的因素。
迄今，出现了许多对科学本身进行认真反思的学科，如科学史、科学社会学、科学哲学和科学心理学等。科学史，无论是自然科学史还是社会科学史，都是从整体上正确地反映人类文明和科学进步的历史，科学观必须基于科学史。科学哲学渊源流长，早在亚里士多德的著作中就论及到科学本身，但真正形成为一门学科还在本世纪20年代以后；它是对科学本身进行的哲学反思，主要局限于从科学内部揭示其发展的内在逻辑机制，包括实验与理论、各理论之间、新旧理论之间的矛盾等；这样，它基本上不涉及科学与社会系统诸多要素之间的错综复杂的关系和相互作用。科学社会学是对科学本身进行社会学反思，主要局限于从科学外部作社会分析，包括科学发展需要怎样的社会环境，科学共同体如何形成和演变，科学对社会系统产生什么影响等；这样，它基本上不涉及科学内部的矛盾运动。必须强调，上述几门学科的具体研究，并非全部涉及科学观，但作为学科的整体，它们又必然把焦点集中在科学观上。
科学系统观就是科学观与系统观的融合，或者说是系统观透入科学观而形成的全部观点。有的学者还提出“科学的系统观”(20)，也有合理之处。但是，我们还是称为科学系统观，而且还与其有着重要的区别。我们把科学视为一个系统，专门抽象出这一特殊系统，并命名为“科学系统”。“科学系统观”是对于“科学系统”的基本观点。特别强调，我们持这种观点，就是把科学社会系统置于更大的社会环境系统之中，并始终不渝地从众多的系统要素之间的非线性相互作用来纵览一切。
只要把科学视为一个自组织系统，它的基本特性，如整体性、相关性、动态性、开放性、层次性，就能充分地显现出来。而且，只有把科学作为一个自组织系统，才能深刻地理解它如何实现自组织化，如有机地形成复杂的结构、同时呈现出种种功能、随时间之矢逐级地向高级有序态进化，以及展现出科学发展的模式。
只要把科学知识系统置于文化系统、把科学社会系统置于社会系统，就能揭示出科学与文化、社会的相互依存关系。而且，只有把科学系统放到外环境系统中从一个更为广阔的文化和社会历史背景来进行考察，才能弄清文化系统和社会系统对科学系统的控制、选择和调节作用，以及科学共同体如何受到社会环境的制约作用等。
我们确立科学系统观，就必须把审视的目光集中到科学系统内部子系统之间、各要素之间，以及科学系统与外部环境系统之间的非线性相互作用上。正是在它们之间存在着这种作用才使得科学系统具有复杂的结构、表现出特定的功能、向高层进化，以及能自主地适应外环境的变化。正是这样，才不囿于传统的认识论和方法论，从而形成为系统认识论和方法论。
我们推崇科学系统观，就在于它使我们能拓展视野，探索更高程度的普适性概念，把一系列科学概念重新概念化，乃至对一系列哲学、科学范畴的认识深化，如消除确定论和概率论之间的鸿沟，把必然性和偶然性重新“装”在一起，在主体性和客体性之间保持“必要的张力”，在因果之间形成相互作用的链条，实现有序和无序的统一，如此等等，不一而足。
科学系统观反映了现代科学精神。它虽然显得年轻，但是，它不仅强烈地冲击着传统的科学观，包括传统的科学哲学观和科学社会观，并且也必然影响着传统的世界观。由于科学观的变革，就使我们能在基本观念中划出一条新的巨大的“分界线”。
确立崭新的科学观，充分体现了人类的科学的价值观念。一个缺乏科学精神和科学价值观的国家、民族是必定要衰落的。科学系统在未来的社会系统中将主宰一切，成为权力的象征。未来学家托夫勒在《权力的转移(Powershift)》中，精湛地阐述了知识在权力三要素──暴力、财富和知识中的轴心地位。他指出，权力──一种有目的的支配他人的力量以知识为基础，知识就是财富；它在不断地升值，是一种符号财富，具有无限的延伸性，可同时使用，取之不尽；它可代替资本，代替种种形式的资源；整个知识系统，或者说是高技术世界的“信息层”(info-sphere)，正在进行重组和综合……(21)我们认为，这些观点十分新颖，也是从总体上揭示科学知识系统的特性，及其在未来社会系统中的极端重要的功能。可以说，这些观点具有深邃的洞察力，从未来社会学的角度对科学进行“先思”，或称之为前瞻性，更是富有预见性的科学观。因此，我们可以把它视为是一种未来科学观。
总之，科学观，特别是科学系统观尤如科学系统的“序参量”或“序变量”一样，它标志着科学系统的有序程度，并主宰着科学系统整体的进化过程。
注释：
①吴维民，科学的整体化趋势，四川人民出版社，1989年，第184页。
②Dampier,W.C.
③W.C.丹皮尔，科学史，商务印书馆出版，1979年，第9页。
④莱斯莉·A·怀特，文化科学──人和文明研究，曹锦清等译，浙江人民出版社，1988年，第3页。
⑤莱斯莉·A·怀特，文化科学──人和文明研究，曹锦清等译，浙江人民出版社，1988年，第3页。
⑥黄顺基等，科学的哲学反思，中国人民大学出版社，1987年，第60页。
⑦黄顺基等，科学的哲学反思，中国人民大学出版社，1987年，第65页。
⑧L.V.贝塔朗菲，一般系统论：基础、发展和应用（修订版序言），清华大学出版社，1987年，第5-6页。
⑨L.V.贝塔朗菲，A.拉威奥莱特，人的系统观，华夏出版社，1989年，第91页。
⑩M·坡兰依在《科学的自治》中首次引入了这个抽象的概念。
(11)波普尔，科学知识进化论（波普尔科学哲学选集），纪树立编译，三联书店出版，1987年，第309页。
(12)H.哈肯，高等协同学，科学出版社，1989年，第iii页。
(13)A.I.Yablonsky，The Development of Science as an Open System，Systems Research，Pergamon Press，1984，216.
(14)A.I.Yablonsky,The Development of Science as an Open System,Systems Research,Pergamon Press,1984,214。
(15)莱斯莉A.怀特，文化科学──人和文明研究，浙江人民出版社，1988年，第21，37页。
(16)贝尔纳，历史上的科学，伍况甫等译，科学出版社，1983年，第210页。
(17)汪克林等，近代物理学展望，中国科技大学出版社，1988年，第72页。
(18)I.普里戈金，I.斯唐热，从混沌到有序，沈小峰译，上海译文出版社，1987年，第53页。
(19)I.普里戈金，I.斯唐热，从混沌到有序，沈小峰译，上海译文出版社，1987年，第53页。
(20)沈铭贤，新科学观，江苏科学技术出版社，1988年，第267页。
(21)A·托夫勒，权力的转移，刘江等译，中共中央党校出版社，1991年，第2,20,21,70,96,99,443页。
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