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中图分类号：G301 文献标识码：A
文章编号：1002 —0241 （2001）01—0007—04
被誉为“21世纪的新科学”的复杂科学是在20世纪80年代被提出来的，是跨越层次的科学，是系统科学发展的新阶段。
一、复杂性的基本特征
1.突变
凡是被认为属于复杂性的事物，都具有突变的特征，突变在这里有两方面含义：其一是复杂性事物整体或某一个层次整体上的涌现属性；其二是复杂性事物内部，或某个层次内部各个近似于可分解部分的突变性变化。
生物的遗传变异被认为是一类典型的复杂性事物。在生物遗传变异当中，突变几乎被视为一个规律。人们发现，一种新的性状或具有新特点的生物体最先总是突然出现在群众当中。突然出现的性状似乎没有任何准备阶段，难以找出某些变化是与其当时当地生活环境直接联系在一起的。这种客观事实无法运用已知的物理、化学知识来推断，所有传统意义上的因果性链条在这里似乎都是断裂开的。这种状况表明我们的视野已经进入了复杂性领域。生物体遗传变异的原因和结果不在同一个层次上，说明它们是跨越两个层次或多个层次的变化。所以，依据任何单一层次上的理论考察，变异事物都呈现突变特征：从微观层次上看，它们属于基因突变；从宏观层次上看，它们属于基因突变；从宏观层次上看，它们是性突变。这种情况可以推广到任何跨越层次的复杂性事物的变化中。
突变是造成复杂系统演化出现分叉的一个重要原因。突变不断增加系统内部的复杂性。当系统内部结构无法承受越来越多的复杂性，这个系统或者解体，或者跃迁为另外一种形式。
2.约束
约束是复杂性的另一重要特征。它是针对复杂性事物的突变特征提出来的一个新概念，它反映呈现复杂性的那些跨层次的变化，是受系统的各个层次、各种因素的制约。复杂性总是自身表现为一种强大的约束。一个各种力量之间的盟主权加在抵触的最适度的条件中间，形成了一种机制，使得系统整体的涌现属性、各个层次和各个部分上的突变都具有一种内在的规定性。突变的自由与不自由的对立统一法则在这里获得了充分的体现。约束造成的系统层次结构之间的那些特定的关系，使突变具有一定的范围和一定的趋向，并由此增加了系统的适应性。离开约束，复杂性就会衰退，系统演化也就不可能继续下去了。
约束特征的阐明，使以往令人费解的复杂性事件中突变与分叉的趋向性问题获得解释。仍以生物的遗传变异为例，以往认为基因突变完全是随机的、不定向的，目前已经知道，至少有五个方面的约束在对基因突变产生规定和限制。约束作用使遗传变异和物种演化选取一定的方向。它在复杂性事物中担当重要的角色。从有机体对于基因突变约束可以看出，各个基因的开与闭都要受到生物体内正常运转的各种机能的制约。没有一定结构的蛋白质或别的什么诱导物，操纵子就不能启动。随着机体新陈代谢方式的改变，已打开的基因也会跟着发生变化。但是无论如何，基因的表达需要维持在一个有机体内协调的基础上。有机体越复杂，对于突变产生的约束能力越强。因为每个基因表达所要牵涉的因素越多，得以表达的机会就越少。突变的出现同有机体的复杂程度成反比。有机体根据其内部的需要抑制某些突变的实现，促进某些突变的形成。有机体内各个部分之间的变异相关性就是有机体对于突变产生系统性约束的结果。破坏了原来机体内部机能协调的基因突变，如果没有同时产生的其它突变与之配合来维持协调的话，它一定不会得到表现。一揽子突变的产生肯定是同有机体内的协调性相一致的。
3.编码
突变与约束共同发展出来的那些跨越层次的相互关系具有特定的方式。这种类型的相互关系不同于在同一层次上发现的那些规律，也不能直接通过同一个层次上的那些原理和定律进行化约或者还原。这是最先由生物系统揭示出来，其后被普遍证明了的复杂性事物的编码特征。
系统在自身演化过程中实际上做着一种编码工作。这一推测首先在生物遗传系统中获得证实。科学家发现了生物在漫长的演化过程中发展出来的一套完善的遗传密码系统，包括遗传信息的编码、贮存、传递、转录和转译等多种机制，同时涉及到从宏观表现型到微观遗传物质结构等一系列不同层次结构的变化，跨越物质层次结构的相互关系。比如，表现型的传递和遗传信息的传递，离开密码概念便无法得到解释。密码的存在表明复杂性不是由特定直接的因果性关系组织起来的联系，而是一种在普遍综合条件下组织起来的联系。重复这些相互联系需要有一些特殊的规定。这些规定随机产生，并且在演化历程中随机地被固定下来。除了随机产生的一级规定，还存在着随机产生的二级规定，即规定的规定，或更高一级的规定。
在复杂性事物中，直接的因果关系均受到编码，所以整体和各个层次上的属性表现为涌现和突变。生物对于非生物是一种编码，意识对于大脑的生物学功能也是一种编码。突变分叉是自然编码过程的一个环节，由此造成系统的进化。我们认为，揭开生命及意识奥秘的是发现自然中编码的那些普遍形式。这一点同目前探索复杂性科学所追求的目标是一致的。
4.组织
跨越层次的那些相互关系维护系统层次结构的稳定。一旦稳定性衰退了，系统原有的层次结构也就随之消失了。这种维护自身有序的特征，在复杂性科学中我们称之为组织。
为什么系统层次结构的稳定必须由跨层次的相互关系而不是同一层次上的相互关系来维持呢？目前我们已经获得比较充分的证据：跨越层次的相互关系，即促使系统成为远离平衡状态的那些因素，能够随时调整各个层次上的使得各个层次相互保持在一种协调的状态下；而同一个层次上的那些相互关系，总是不断消耗自由能，使系统趋向平衡和退化。复杂性能够吸入各个层次上的各种不同的变化，在需要的时候将其释放出来，它们不断更新各个层次上的相互关系，并激活这些关系，使得同一层次上由于时间因子渗入而增加的熵得到克服。自然辩证法的创始者恩格斯曾提出：“放射到宇宙空间中去的热一定有可能通过某种途径（指明这一途径将是以后某个时候自然科学研究的课题）转变为另一种运动形式，在这种运动形式中，它能够重新集结和活动起来。”事实上，一百多年来，科学家确实一直在为热力学第二定律与生物进化论之间的矛盾问题寻找答案。然而，只是到了今天，探索复杂性科学在各个领域取得的丰硕成果，复杂性的组织特征得到了阐明，问题才算得到了解决。热能重新集结和活动起来的途径就是跨越物质层次的相互关系所引起的组织效应。组织使系统各层次上的有序性不断增加，各层次有序性的增加反过来又促成新的跨越层次的相互关系，复杂性在一个系统中的地位就越来越重要。
组织既是复杂性的一种外在表现形式，也是复杂性存在的内在依据。具有复杂性的系统即有组织的系统，复杂的有序即组织的有序。通过组织，系统实现自调节、自适应——呈现复杂性状态。远离平衡状态的化学结构、生物有机体、社会系统、经济系统等，这些复杂性系统无一例外都是高度的组织系统。发生在各个层次结构之间的组织效应，有效地调节和控制着物质、能量和信息在各个不同层次上的流动，由此产生了系统的稳定与进化。
突变、约束、编码和组织是复杂性的基本特征，同时也代表了复杂性过程的基本机制。
二、复杂科学的发展趋势
关于复杂科学的研究一般认为是在20世纪80年代中期开始的。1984年，在诺贝尔物理学奖获得者盖尔曼、安德逊和经济学奖获得者阿若等人的支持下，聚集了一批从事物理、经济、理论生物、计算机等学科的研究人员，组织了桑塔费研究所（SFI），专门从事复杂科学的研究， 试图由此找到一条通过学科间的融合来解决复杂性问题的道路。在此前进中，还有一些学者在进行复杂性与复杂性系统方面的探索。据乔治·梅森大学的沃菲尔德教授的介绍，目前仅在美国就已形成了五种学派。其主要学术观点及研究方向如下：
学派名称代表人物 理论工具
系统动力学派Forrester,MeadoMS.Senge 常微分方程
等以MiT为基础的学者
适应性系统学派 Cowen,Kauffman,Holland
偏微分方程
Arthur,Casti等以Sfi为基础
的学派
混沌学派一些分散的小组,例如Eos
非线性常微分方程
Alamos非线性研究中心
结构基础学派Warfield.Vickers.Piece
西方形式逻辑， 包
Polany.Piaget等人括集合论、 关系论
、图论、点阵论、
希尔方法
暧昧学派一些独立研究的学者
科学交互或后现代
主义方法
学派名称 复杂性所在主要研究方向
系统动力学派 系统中组织理论,特别是学习型组织
适应性系统学派系统中经济、生物、认知等系统
混沌学派 系统中物理、经济等系统
结构基础学派 人脑中管理理论,特别是交叉式管理
暧昧学派 不明确社会、科学、语言等系统
美国的复杂科学研究者相当重视在经济和管理方面的应用，比较著名的作者有沃菲尔德的《交互式管理》、盛活的《第五项修炼》、阿琴的《经济中的递增回报与路径依存》等。
我国科学家钱学森、许国志、宋健、于景元、戴汝为等于1990年提出了开放的复杂巨系统的概念，并认为复杂性问题实际上是开放复杂巨系统的动力不特性问题。1992年他们又提出从定性到定量综合集成讨论体系，实现人机结合的大成智慧。也派人去桑塔费研究所参观访问，并于1997年8月在北京举办了复杂系统讨论会。 第十届系统工程学术会议也专门研讨复杂性。
三、复杂科学在管理中的应用
一些学者运用复杂科学研究企业管理与宏观经济管理问题，以新的思维方式思考问题，提出了一些颇有新意的观点。
1.群体决策问题
在社会、经济、科学技术迅速发展的今天，决策者面临着错综复杂、瞬息万变的环境，要想尽可能作出正确的决策，除了改进决策技术之外，还必须依靠群众的智慧，通过群体决策，实现集成法。
2.海峡两岸关系问题
海峡两岸关系问题，虽然是中国国内事物，但是牵动着一些国家。尤其是中美关系、中日关系甚至中澳关系，稍有风吹草动，世界一些国家就有反应，这也是复杂系统，值得我们按照党中央政策，按照党中央的“新八条”进行深入研究，得出一个科学的决策，早日实现祖国统一。
3.技术创新问题
在从工业社会向信息社会转变的过程中，企业没有创新就难以生存。复杂科学将创新看作是已有的知识和组元重新组合而造成的突现现象。复杂科学家研究了如何通过企业职工（组元）之间的相互作用而产生知识、创新、创造性和智能，创造让全体职工通过联系与交流关心企业全局的条件，而不取决于个别职工突出的聪明才智。创新并不是个别天才人物的灵机一动，而是系统为适应环境变化所作出的调整。
4.农业现代化问题
农业现代化是一个系统工程，也是复杂科学。从学科部门讲，它涉及到生物学、化学、物理学、地理学、气象学、生态学、经济学、社会学等诸多自然科学部门和社会科学部门；从产生部门讲，它又涉及到农业的产前部门、产中部门和产后部门，涉及到农业生产、工业制造、商业流通、金融服务等诸多产业部门。笔者认为农业现代化实质是现代集约化和现代高度商品化农业的结晶。
现代化农业是在市场经济高度发达的基础上产生和发展的农业，一切围绕市场经济进行调控。以色列经济学家拉萨·魏茨把农业发展过程分为两个阶段，即自给农业和市场农业。
5.经济发展问题
复杂科学对传统的经济理论提出了挑战，它不再将经济看成是市场稳定和供求均衡的结果，而是可看成是由许多相互的个体在不稳定的状况下彼此不断调整关系的结果。每一个体都根据它对未来的预测及其个体的反映来采取行动，并且不断地学习和适应。由此突现出新的经济结构和模式，而组成经济的机构、行为及技术等因素也会不断地形成和重组。经济的某些部分可能会达到暂时的平衡，而另一些部分则可能会不断地演化。
复杂科学对传统经济学挑战是从阿瑟在一些日常经济现象中发现递增回报开始的。阿瑟还提出经济发展是路径依存的，就像下棋一样，当采取了某一步骤之后，就会影响到以后所采取的若干步骤及其后果。目前杜尔劳夫等人正在桑塔费研究所建立一个庞大的模型，包括教育程度和种族等特性不同的个人和家庭、社区、学校、工作单位、少数民族团体等群体，以及这些组元的决策规则和它们之间各种相互作用的规则，希望能通过计算机模拟来发现某些整体的规律，以及政府经济政策改变所引起的后果。