对系统有序演化机制的再认识_自组织理论论文

对系统有序演化机制的再认识_自组织理论论文

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〔中图分类号〕N94-02 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1000-7326(2004)05-0040-06

系统有序演化机制问题是复杂性研究中的一个核心问题。但是,人们在认识这个问题时,一方面受已有的著名理论和学说的深刻影响,另一方面对已有的著名理论和学说的理解产生了一定的偏差,因而限制了人们对这一问题的进一步认识。这应引起人们的注意。

一、人们讨论系统有序演化时,往往聚焦在“非平衡”上。这固然没有错,问题是对“非平衡”的理解与普里戈金的本意相去甚远

1.非平衡的真正涵义在于开放和流动。

耗散结构论是以普里戈金为代表的布鲁塞尔学派于20世纪60年代提出的一种研究自组织系统不可逆过程有序演化的理论。“非平衡是有序的源泉”(注:伊·普里戈金、伊·斯唐热著,曾庆宏、沈小峰译《从混沌到有序》[M],上海译文出版社1987年版第228页。)是普里戈金支撑耗散结构理论的一个重要观点。它无疑会成为指导人们对自组织系统有序演化进行深入研究的理论依据。但是,一些人在理解普里戈金这句名言时,往往将“非平衡”与“差异”等同起来;把自组织系统的有序演化建立在以差异为重心的非平衡上,以致现实生活中突出强调差异、扩大差异成为一种普遍现象。

首先应该明确非平衡并不等于有序,非平衡只是有序的前提条件,也就是说只有远离平衡态才有可能形成稳定且有序的耗散结构。虽然这在理解上并不困难,但却很容易引导人们因为追寻有序而把着眼点放在以差异为重心的非平衡上。

其实,关于什么是平衡结构什么是非平衡结构,普里戈金已经说得很清楚了。普里戈金认为:“平衡结构可以看作是大量微观粒子(分子、原子)活动的统计抵偿的结果……它们一旦形成,就会被孤立起来并无限地保持下去,而不会与环境进一步发生相互作用。但是,当我们研究一个生物细胞或一个城市时,情况就十分不同了:这些系统不仅是开放的,而且实际上只是因为它们是开放的,它们才得以存在,它们是靠从外界来的物质和能量的流来维持的。我们可以孤立一个晶体,但如果切断城市或细胞与环境的联系,它们就会死掉……它们不能从它们不断在变换着的流中分离出来。”(注:伊·普里戈金、伊·斯唐热著,曾庆宏、沈小峰译《从混沌到有序》[M],上海译文出版社1987年版第171页。)在这里,普里戈金很明确地将平衡结构与非平衡结构的主要涵义概括为:平衡结构是孤立的静止的“死结构”,非平衡结构则是开放的流动的“活结构”。由于平衡与非平衡可以是一种结构,也可以是一种状态,因此,我们可以认为,“非平衡是指任何系统都是开放的、流动的,必须要能同外界不断地进行物质、能量、信息的交换……”。(注:赵凯荣《复杂性哲学》[M],北京:中国社会科学出版社2001年版第63页。)显然,“非平衡是有序的源泉”中的“非平衡”的真正涵义是开放和交换,而不是差异。

所谓差异是指系统中各部分的状态、性质及其物理量所呈现的差别和不同。它是非平衡的重要性质之一。非平衡必然导致差异,但非平衡并不等于差异。有学者认为判断体系远离平衡态的方法是“研究体系各个组成部分是否均匀一致,体系的各部分之间的差异越大,体系离开平衡态就越远。”(注:吴彤《自组织方法论研究》[M],北京:清华大学出版社2001年版第39页。)这种观点值得商榷。

首先,判断体系是否远离平衡态的主要依据是看体系是否是开放的、流动的。非平衡意味着“对外开放”(交换)和“对内搞活”(流动)。非平衡是体系的开放和流动形成的,并不是因为体系的各部分存在着差异。虽然在非平衡中存在着差异,但这个差异是非平衡导致的,或者说是流动造成了差异。这其中非平衡是原因,差异只是结果。因此不能把差异当成描述非平衡的直接因素,自然也不能把差异程度的大小与远离平衡态的程度等同起来。其次,存在差异的系统并不一定是非平衡系统。这是显然的。譬如,许多孤立系统和封闭系统就存在差异,但它们显然不是非平衡系统,因为孤立系统和封闭系统不是开放的并流动的。即使在同一开放系统内,也往往出现这样的情形,虽然通常情况下,由于系统存在着交换与流动而使系统处于非平衡态,但有时也会因为子系统间不确定性的阻塞作用而使系统丧失交换与流动,这时系统内虽然存在差异已不再是非平衡系统了。如动植物因病猝死后的不长时间里。可见,把非平衡理解为差异是欠妥的。非平衡是对系统宏观状态的热力学表征,差异则是对系统各部分的物理学表述。

2.不能把“非平衡是有序的源泉”理解成“差异是有序的源泉”。

非平衡的主要涵义是开放和流动,这是普里戈金的本意。我们可以将“非平衡是有序的源泉”表述为开放和流动是有序的源泉,但是我们不能用“差异是有序的源泉”来替代它。

如前所述,所谓差异是指系统中各部分的状态、性质及其物理量所呈现的差别和不同。一方面,由于涵义不同,决定了非平衡与差异之间不能互相替换。另一方面,从它们的关系来看,在非平衡系统中,或者在非平衡状态下,系统中存在着差异这是毫无疑问的,但是这种差异是非平衡导致的。也不能否认,差异产生后会作为非平衡的条件,或者说作为开放和流动的条件,但是由于差异不一定导致开放和流动,而开放和流动必然导致差异,所以开放和流动能够导致有序,差异则不一定导致有序。

序或有序一般指客观事物或系统构成要素之间有规则的联系、运动和转化。(注:武杰、李润珍《非线性作用是事物的终极原因吗?》[J],太原:《科学技术与辩证法》2001年第6期第15-19页。)这个定义强调了两点,一是规则;二是联系、运动和转化。由定义分析可知,仅有差异是不能导致有序的,只有非平衡才能导致有序。在非平衡状态下,系统能够保持开放和流动,这样就能促成子系统间的相互联系、运动和转化,也就能使系统运动呈现出相应的规则。而即使存在差异的系统也不一定是开放和流动的系统,(注:如孤立系统和封闭系统,一方面在环境和系统之间,可毫无疑问存在着差异,另一方面在系统内也往往存在着差异,却显然不同时存在开放和流动的可能性。)开放和流动必然导致差异,差异却不一定导致开放和流动。所以,仅有差异存在的系统其演化不一定就有序。

人们看重有序,追求有序,是因为有序代表合理性,无序代表随机性和偶然性。所以埃德加·莫兰说:“如果说有序使我们可能预见从而可能控制,那么无序则带来面对不可控制、不可预见、不可判定的东西的不确定性所引起的焦虑。”(注:[法]埃德加·莫兰著,陈一壮译《复杂思想:自觉的科学》[M],北京大学出版社2001年版第166页。)但是,我们不能漠视无序的作用。一方面有序和无序是不可分离的,没有绝对的有序,也没有绝对的无序;另一方面,有序是从无序中走出来的,无序能使有序的层次提升,通过涨落达到的有序就是一种从无序中走出来的有序。这是一种新的有序,一种经过提升了的有序。

尽管如此,人们仍然把有序作为追求的目标。虽然也认识无序,但其目的则是为了从另一个方面认识有序进而追寻有序。因为有序才能使系统各要素发挥各自的张力,使系统在和谐中运行,并释放出最大的能量。特别是进入知识经济时期后,人们为了解决工业化时期遗留下来的许多问题,对有序的认识和追寻就表现得尤为强烈。人们提出可持续发展战略是因为人们意识到了人与自然系统的运行所表现的无序已严重影响到了人类今后的发展,要解决人类的可持续发展问题就必须促成人与自然系统的运行由无序状态向有序状态转化。人们为此做出了积极的努力。但这只是现实中的一个方面。在另一个方面,人们享有的资源和财富严重不均,贫富差距越来越大,这又严重影响了人类的可持续发展。

这种状况的出现,与人们对“非平衡是有序之源”的理解出现偏差有关。在许多情形下,人们干脆把“非平衡”当作“差异”来理解,于是,过分强调差异,肯定差异、制造差异的情形随处可见:实际享有的权利差距巨大;获得机遇的差距巨大;收入差距巨大;以及把激励机制建立在差异的基础上等。人们模糊了“非平衡”的主要涵义是开放和流动,在寻求有序的措施和方法时很少围绕开放和流动这个根本去思考去操作。其结果不会是促成有序的演化而是促成无序的演化。

系统的独特的有序性可以设想为它的组织结构。非平衡是形成这种独特的有序结构的基本条件之一。非平衡之所以能够导致有序与非平衡的几个重要性质有关。一是对称破缺。非平衡必然导致对称破缺,而对称破缺是一切事物发展演化的基本前提。正是因为时间的不可逆性、空间的对称破缺,世界才能产生有序性,非线性关系才能创造多元化。二是涨落。涨落是达到有序的途径和方式。体系内永恒存在的确定性的内涨落是系统有序演化的内在基础。开放和流动(即非平衡)是系统有序演化的动力学保证。三是非线性相干作用。体系的开放和流动决定了系统要素之间具有非线性相干作用,而非线性相干作用是系统从无序向有序演化的决定性因素。差异虽然也作为非平衡的性质之一,但差异的存在不一定形成涨落,也不一定产生非线性相干作用,所以,差异不一定导致有序。

二、在探讨系统有序演化的诸多理论中,耗散结构理论和协同学是杰出的,但应看到这些理论仍在进一步完善中

耗散结构理论和协同学的共同任务是探讨开放系统如何从无序状态向有序状态的演化。前者运用热力学方法,后者运用动力学方法。两者途径不同,得出的结果却惊人地相似。但是不能否认,耗散结构理论和协同学都存在着某种缺陷。

1.非平衡是有序之源,同样也是无序的潜在原因。

非平衡是有序之源是耗散结构理论的一个基本观点。这个观点是成立的。问题在于,非平衡仅仅是有序之源吗?如果是,把它作为一个观点单独出来是有价值的;如果不是,那么其价值就要大打折扣了。依笔者所见,非平衡不仅是有序之源,而且也是导致无序(注:此处的无序是指非平衡系统中要素相互作用所呈现的一种状况,它仍然可以视为“活结构”,与平衡系统中的无序不同,那是一个“死”结构,两者有根本区别。)的根本原因。

首先,有序存在于非平衡系统中,无序也照样存在于非平衡系统中。埃德加·莫兰在提醒我们认识有序和无序时至少要看三眼,这样才能对有序和无序有一个清醒地认识。(注:[法]埃德加·莫兰著,陈一壮译《复杂思想:自觉的科学》[M],北京大学出版社2001年版第153页。)人们在观察不同的系统时,每一眼所见到的情形往往不同。第一眼看宇宙系统时,布满繁星的夜空呈现出纷乱无序的情形;第二眼看到的是永恒的夜空中每颗恒星总是在它固定的位置上遵循着恒定的运动周期,所呈现的又是一幅有序的图景;第三眼看到了惊人的无序被注入到有序中来:宇宙处于膨胀、扩散中,恒星在不断产生、爆炸和死亡。这又是一幅有序和无序相互交织的图景。在生物系统中,我们第一眼看到了物种的固定性,同一种类的繁殖在不变的秩序中重复着。第二眼我们看到了因偶然性的插入、偶然的基因突变、不测变故、地球气候和生态环境的扰动所导致的进化和变异。第三眼我们看到的是生物的组织和进化与有序性及无序性的必然的难解的交织和对抗的关系。在社会系统和经济系统中,我们同样可以看到有序和无序出现的情形。不论宇宙系统与生物系统,还是社会系统与经济系统,它们毫无疑问地属于非平衡系统。上述提到的种种情形说明:在非平衡系统中,不仅存在有序,也存在无序,而且有序与无序往往是交织在一起的。

第二,非平衡能够导致有序,也能够导致无序。非平衡导致有序是显然的,这是普里戈金在系统科学研究方面取得的重要成果。至于非平衡能否导致无序,回答照样是肯定的。埃德加·莫兰曾用大量事实说明无序的普遍性和客观性。他认为无序充满了宇宙,虽然无序没有完全代替有序,但是宇宙中没有一部分不存在无序。无序存在于能量中(表现为热);存在于亚原子结构中;存在于宇宙的偶然起源中;还存在于恒星的烈焰熊熊的核心中和宇宙的进化中。(注:[法]埃德加·莫兰著,陈一壮译《复杂思想:自觉的科学》[M],北京大学出版社2001年版第157页。)不仅如此,在社会系统和经济系统中,同样存在着无序。总之,无序无处不在。无序的普遍性和客观性是对非平衡系统能够导致无序的肯定。非平衡系统之所以能够导致无序,同样与非平衡系统的开放性和流动性有关。由于开放和流动,系统要素间必然会出现竞争和协同。当这种竞争和协同不能导致系统产生巨涨落的情形或者说不能满足有序的条件时,系统就处于无序中。事实上,系统中一个新的有序结构的形成大都要经过无序这个环节。可以说,是无序孕育了有序。

第三,有序结构只是非平衡结构的一种。也就是说,非平衡结构除了包含有序结构,还包含无序结构。所谓非平衡结构是对内部存在宏观流、状态随时间变化的结构,或者说内部存在宏观差别,以致对称性发生破缺的结构的统称。耗散结构是有序结构,它的宏观特征表现为非平衡,因此耗散结构自然是一种非平衡结构。在非平衡系统内的无序结构,由于受开放和流动的影响,内部同样存在宏差别以致对称性发生破缺的情形,只是与有序结构相对而言程度不同而已,因此无序结构也是一种非平衡结构。既然无序结构是一种非平衡结构,那么这就从根本上表明它与非平衡关系密切。其实,它就是在非平衡条件下产生的,只是在无序状况下,系统要素之间还没有形成有规则的联系、运动和转化。这就使得我们有理由相信,非平衡不仅是有序之源,还是无序产生的基础。

明确这一点意义重大。它告诉我们,在非平衡系统中,有序与无序往往是交织在一起的,埃德加·莫兰认为有序与无序是不可分离的,其实,不仅仅如此,无序还作为有序形成的过程,当系统试图达到新的有序时,往往要经历无序这个过程。这启示人们,为实现有序,就要对无序进行调控,在这当中,有序是作为一个标准,一个目标,而无序是作为一个过程,一种手段。

2.涨落放大并非越大越好。

普里戈金认为,通过涨落达到有序。涨落是有序形成的方式,它在有序形成的过程中起着极其重要的作用。通过涨落达到有序是有条件的,一是在远离平衡态的非线性区的涨落,二是扩展到整个系统的涨落即巨涨落,这样的涨落才能对系统全局的演化具有决定性作用。巨涨落是形成新的有序结构的触发剂和动力。但是,是不是涨落越大越有利于形成新的有序呢,这是人们应该予以关心的问题。

首先,涨落过大,系统产生的新质不稳定。涨落指的是“对本征的偏离”。本征指系统的宏观状态,涨落则是对这一既定宏观状态的局部偏离。(注:赵凯荣《复杂性哲学》[M],北京:中国社会科学出版社2001年版第77页。)涨落之所以能够导致有序结构的形成,普里戈金作了如下的解释:“……在非平衡过程中,我们可能发现刚好相反的情形,涨落决定全局的结果。我们可以说,涨落在此时并不是平均值的校正值,而是改变了这些均值。这是一种情形。由于这个原因,我们愿引入一个新词,把由涨落得出的情形称为‘通过涨落达到有序’。”涨落以既是干扰者、破坏者,又是引导者、建设者的身份,改变了系统均值,从而导致了系统新的有序结构的形成。但又不是所有的涨落都能产生新的有序结构。普里戈金说:“热力学导出了能够摆脱支配着平衡态的那种类型的秩序的系统有关的最初一般结论。这些系统一定是‘远离平衡态’的。在不稳定可能存在的情形,我们必须确定一个阈值,即与平衡态的距离,在该阈值上涨落可能引出新的状态,不同于那作为平衡态或近平衡态系统之特征的‘正常’稳定状态。”体系的外界输入需达到一定阈值,这种条件下涨落才可能不断放大而达到巨涨落,进而导致新的有序结构的形成。但也往往出现这样的情形:体系的外界输入不仅达到了这个阈值,且因继续输入而超过这个阈值。这种情况下,新的有序结构能够形成吗?这一追问,笔者认为是有意义的。按照目前的观点,当体系的外界输入达到一定阈值,体系会出现巨涨落而形成新的有序结构,这种新有序结构能够通过对能量的耗散而使自身稳定下来,但是如果当这种耗散作用不能抵偿外界的输入而使已经达到的巨涨落进一步放大时,新的有序结构是不可能稳定的,或者说是很难形成的。当然,也可能出现这样的情形:跳跃。笔者所说的跳跃是指新的有序结构越过相邻层次的有序结构而直接进入一个更高层次的有序结构。这种情形是存在的。比如社会系统的演化。但是通过这种跳跃形成的更高层次的新的有序结构,其内部的有序往往需要经过较长的时间才能实现,这需要外界的大量输入和内部的大量耗散,以强化系统结构。

其次,微涨落同样存在导致新的有序结构形成的可能。微涨落是指那些被束缚于某些局域中的涨落。如果扩展这个概念,微涨落还应包括波及到整个系统但强度没有达到巨涨落的涨落。笔者认为,微涨落同样能够导致新的有序结构的形成,只要它发生在远离平衡态的非线性区。这很好理解。因为涨落的本质是非线性的,非线性作用由于不连续性性质必然产生新质,所以一定程度的涨落也可以促使系统的演化由低极向高级发展,也即产生新的有序结构。微涨落与巨涨落是外界输入强度不同所导致的结果,它们都属于内涨落的范畴,其性质也一样,只是其发生的范围和程度不同而已。微涨落与巨涨落导致新的有序结构的方式不同。巨涨落由于外界输入强大而剧烈扰动系统于是通过突变的方式产生新的有序结构。微涨落其外界输入则表现得较为温和,对体系的扰动也表现得相对温和一些,于是往往选择渐变的方式形成新的有序结构。尽管通过突变方式产生的新的有序结构与通过渐变方式产生的有序结构有所不同,前者是在彻底地破坏了某种结构的基础上而建立起来的一种新的有序结构,后者则既是一种新的有序结构而又凸现了前面的某种结构的性质的结构,但不可否认它们都是具有某种新质的层次更高的有序结构。当然,不是所有的微涨落都能产生新的有序结构,原因在于通过微涨落产生新的有序结构同通过巨涨落产生新的有序结构相比,其难度往往要大一些,故实现的可能性就小一些,但这并不能构成对微涨落能够产生新的有序结构的否定。

3.序参量是对系统演化宏观状态的一种描述,这种描述随意性较大,外在性较强,若从系统演化的本质来解读有序显得有些牵强。

序参量是协同学的一个重要概念。哈肯创造这个概念的目的是借以解释系统有序演化的过程和机制。哈肯写道:“我们将遇到一种为所有自组织现象共有的对自然规律的非常惊人的一致性。我们将认识到,单个组元好像由一只无形之手促成的那样自行安排起来,但相反正是这些单个组元通过它们的协作才转而创造出这只无形之手。我们称这只使一切事物有条不紊地组织起来的无形之手为序参数……序参数由单个部分的协作而产生,反过来,序参数又支配各部分的行为……序参数好似一个木偶戏的牵线人,他让木偶们跳起舞来,而木偶们反过来也对他起影响,制约着他。”(注:[德]赫尔曼·哈肯著,凌复华译《协同学——大自然构成的奥秘》[M],上海译文出版社2001年版第7页。)在哈肯看来,如果某个参量在系统演化过程中从无到有地变化,并且指示新结构的形成,反映新结构的有序程度,它就是序参量。它不是系统中某个占据支配地位的子系统,而是大量子系统集体运动的宏观整体模式的有序程度的参量。它一方面是系统内部大量子系统相互竞争和协同的产物,另一方面又起着支配或役使各子系统的作用,主宰着系统整体的演化过程。哈肯在协同学中引入序参量的最大成功在于将同一系统中各子系统在某一状况的相互竞争和协同的程度通过一个参量表现出来,这无疑有利于人们对系统有序演化的程度进行量化的判别。但从哈肯的论述中发现,这其中似乎带有一定的随意性和外在性。

尽管序参量是由单个组元通过竞争和协同形成的“无形之手”,这只“无形之手”却具有外在性意义,用这只具有外在性意义的“无形之手”在系统演化过程中所表现出的随意性难以解释系统的有序演化。在任何自组织系统中,子系统间的相互竞争和协同是必然的,永恒的。从这个角度审视系统演化,便不难找到子系统相互竞争和协同的内在性和主体性。不可否认,竞争与协同的结果或状况受一系列因素的影响,一是各子系统参与竞争与协同的目的。应该说,系统中任何一个参与竞争与协同的子系统其行为都有明确的目的性,各子系统是怀着各自的目的参与竞争与协同的。在初始状态下,各子系统参与竞争与协同的目的必定存在差异,这种差异构成了子系统间相互竞争与协同的基本前提。这种目的的确立在很大程度上取决于该子系统今后的收益,虽然是自主的,但也受子系统所具备的能力以及其所处的环境的影响。各子系统参与竞争与协同的目的在竞争与协同过程中随时都有调整也是必然的。也就是说,初始状态时各子系统参与竞争与协同的目的可以不同,并力图将竞争与协同所导致的系统演化的方向朝着符合各自目的的方向发展,但系统整体的竞争和协同往往迫使某些子系统改变原先的目的,于是有些子系统的目的可能趋同一致,当这种趋同达到某个临界值时便表现为系统整体的演化方向。二是各子系统参与竞争与协同所具备的能量。各子系统能够用于竞争与协同的能力并非对等,也并非恒定不变。在竞争与协同过程中它们所处的地位也往往各不相同。一般来说,能量大的子系统在竞争与协同的过程中容易处于优势,即对系统的演化具有先入的主导作用。但也不排除这种情况,某些子系统即使竞争与协同的初始能量较弱,但出于对今后各自收益的考虑,或联合,或归顺,以致参与系统竞争与协同的能量状况发生改变,从而使系统演化的方向也发生变化。此外,由于非线性动力学系统对初始条件的极端敏感依赖性,也会改变各子系统竞争与协同的状况,而导致系统演化方向的剧烈变化。(注:洛仑兹称这种现象为“蝴蝶效应”,见[美]J·布里格斯、F·D·皮特著,刘华杰、潘涛译《湍鉴》[M],北京:商务印书馆1998年版第115-116页。)三是自组织系统的自组织性。当因各子系统的相互竞争与协同形成的系统一旦成立,就具有了这种自组织能力。自组织系统的自组织性具有制约各子系统竞争与协同的功能,正是这种自组织性,系统内各子系统才有了相互竞争与协同的可能。所以系统的自组织性对系统整体的演化方向具有不可替代的影响。四是环境的影响。环境为系统内各子系统的相互竞争与协同提供物质流、能量流和信息流,故必然影响系统的演化。环境流的输入具有平权化特征,即不针对体系的特定部分,但子系统对环境流的吸收是具有强弱之分的。有些子系统能够充分吸收环境流而增强自身参与竞争与协同的能力,有些则弱一些,也因此而影响系统整体的演化。

尽管竞争与协同的结果或状况受上述因素的影响,但起主导作用的也是表现为各子系统相互竞争与协同共性的则是其主体性和主体性作用。各子系统在相互竞争与协同的过程中,其主体性和主体性作用贯穿始终。即使在自组织作用的影响下,各子系统也没有丢失自我,仍是在主体性和主体性作用充分体现的基础上的一种从系统整体演化大局出发的服从。这种大局不容置疑地体现了各子系统的意志。

系统演化中各子系统相互竞争和协同的主体性和主体性作用表明了系统演化的内在性和自主性。各子系统是有确定目的的竞争与协同。尽管目的的确定性与结果的不确定性常常相伴而生,这只能表明系统演化的复杂性,而不能构成对于系统相互竞争与协同的主体性和主体性作用的否定。因此,由那只“无形之手”随意地安排单个组元的情形似乎不太令人信服;那些被当作“木偶”的子系统被那个“牵线人”任意摆布的情形似乎也不会存在。(注:洛仑兹称这种现象为“蝴蝶效应”,见[美]J·布里格斯、F·D·皮特著,刘华杰、潘涛译《湍鉴》[M],北京:商务印书馆1998年版第115-116页。)此外,按哈肯的说法,序参量是这些单个组元通过协作而创造的“无形之手”。但由于它成为这只“无形之手”后,已演变成为一个衡量系统有序演化程度的综合参量,从而赋予它以外在性,因此再把它作为系统有序演化的内在根据似乎也缺乏说服力。

三、自组织系统有序演化的普遍规则是动态平衡

这个思想的主要涵义有二:一是自组织系统的有序演化取决于系统内务要素的相互不断的作用能否形成动态平衡态势;二是动态平衡态势是对系统内各要素的相互不断的作用所呈现的和谐状态的统计性描述。

1.非平衡是有序的源泉,动态平衡态势是有序的普遍规则。

按照普里戈金“非平衡是有序之源”的观点,非平衡是系统有序演化的前提条件。显然,它并不等于有序。怎样才能导致系统有序,普里戈金的回答是“通过涨落达到有序”。但这仍然只回答了系统从无序到有序或从一种有序到另一种有序的方式,而没有回答在何种状态下能使系统有序。协同学的创立人哈肯从动力学的角度解读了系统有序演化的过程和机制。他认为:在开放系统中,系统演化的动力是系统内部各个子系统之间的竞争和协同,系统内各个子系统通过竞争而协同,从而使竞争中的一种或几种趋势优势化(即出现序参量),并因此支配整个系统从无序走向有序。(注:[德]赫尔曼·哈肯著,凌复华译《协同学——大自然构成的奥秘》[M],上海译文出版社2001年版第9页。)然而,在许多开放系统中,尽管要素之间存在着协同和竞争,系统仍然处于无序,或者干脆从有序到无序,谁也不能否认,处于无序的系统就不存在着协同和竞争。这不得不引起人们对系统有序演化的进一步追问:系统处于何种状态才能呈现有序?系统有序演化的普遍规则是什么?笔者以为,动态平衡态势是自组织系统有序演化遵循的普遍规则。它是系统有序演化的内在基础,也是系统有序演化判别的标准。

动态平衡态势是指自组织系统在非线性相干作用条件下,系统要素的有效伸缩或涨落,使系统形成有序结构的一种和谐状态和机制。这个定义有四点非常重要。一是自组织系统。只有自组织系统内的要素才有有效伸缩的可能,它组织系统要素出现有效伸缩的可能性极小,甚至不可能。二是非线性相干作用。动态平衡态势只有在非线性相干作用下才能出现,非线性相干作用是导致动态平衡态势形成的根本因素。三是有效伸缩。有效伸缩是指系统要素相互作用时,一方面所形成的合力处于一个灵敏的区间,另一方面其中任何一个要素的作用又不构成对其它要素的压抑。或者说,各要素对系统的作用都能表现为最佳。所谓“最佳”就是能使系统运行处于最佳状态,即动态平衡态势状态。有效伸缩不仅是一种效应,还是系统要素的自主性的表现。正是这种自主性使系统要素的行为在系统中表现为自行推动。四是有序结构。动态平衡态势的形成以系统内有序结构的形成为内因。有序结构是系统要素处于有效伸缩状态时系统运动处于最佳的内在依据。动态平衡态势是自组织系统有序演化的普遍规则。这可以从具有普遍性意义的生物系统找到确证。任何单个生物系统都是自组织系统。生物系统具有的开放性和流动性的非平衡性质使系统有序成为可能。只是生物系统能否有序运行最终取决于系统内部各种器官的协同以及由各种器官分担的各种代谢能否形成动态平衡态势。这种代谢包括生理代谢和生化代谢,并最终表现为物质和能量的代谢、转化与积累。各种代谢表现为一个综合的指数。每种生物及其个体具有不同的指数要求,并且随生长发育阶段的变化而变化。当这种代谢的综合指数位于一个最佳的区域时,生物的生长发育就处于良性状态。如果位于最佳区域之外,则表明该生物的生长发育的某个环节出现滞障。如果远离最佳区域,则表明生物整体代谢出现严重失调。社会系统的有序运行也取决于组成社会系统各子系统间的相互作用能否形成动态平衡态势。经济系统的有序运行同样如此。动态平衡态势对系统有序运行具有普遍意义。

系统的有序在横向演化和纵向演化过程中本质上完全一样。从横向看,系统的有序运行是系统内动态平衡态势形成的结果。这是在同阶段系统要素相互作用所形成的最佳状态。从纵向看,动态平衡态势则呈现出在不同阶段由较低层次向较高层次的演化。整个过程表现为动态平衡态势由低层次向高层次的提升。也就是说,是动态平衡态势的层次提升使整个演化过程得以延续,系统因此发展。生物系统由低等向高等的进化是动态平衡态势层次提升的表现。社会系统由原始社会到奴隶社会到封建社会再到资本主义社会的逐步演化照样是动态平衡态势层次提升的结果。由动态平衡态势层次提升的必然趋势可以预言,共产主义社会将是人类社会发展的必然结局。

2.动态平衡态势具有的网络结构是系统有序演化的根本。

动态平衡态势的网络结构是系统内各相关要素的相互作用处于最佳合力区域时由相关要素充当的结点因有效伸缩或涨落而构成的具有整体性质的类似于横向震荡中的网状物的统计性表达。每一种动态平衡态势都对应着一种网络结构。

网络结构的形成是一个非常复杂的过程。构成网络结构的基本材料是系统内的各个要素,这些要素因其相关性而成为网络结构上的各个结点,又因为彼此的相互作用而将各个结点连接成一个具有相对稳定性的整体,这些结点(即各个相关要素)在系统中的有效伸缩或涨落导致了动态平衡态势的网络结构的形成。结点的有效伸缩导致由结点构成的网络结构的频频震动。这种频频震动一方面表明系统运动是一个动态过程,另一方面由于频频震动是在一定的范围内,所以还表明系统已经处于一个相对稳定的状态。也就是说,当结点的有效伸缩导致由结点构成的网络结构频频震动时,表明系统内的动态平衡态势已经形成。严格地说,网络结构只是系统运行的一种统计规律的表达,它不是规则的网络图案,各个结点不是均匀而规则地分布,其联系作用也不仅限于对四周相邻的结点,各结点震动的幅度和频率也不尽相同。通常情况下,它被限定在一定的范围内。因此网络结构只是根据统计规律而进行的一种思维设定。这种思维设定是以客观性为基础,通过不断地消除主观随意性,而达到描述系统运动规律的一种模糊方法。

网络结构是结点的相互作用和系统对结点的调控作用整合的结果。网络结构与系统有序化运行有密切的联系。它的形成使系统运行进入了有序化状态。首先,网络结构的稳定性是系统有序化运行的基础。网络结构是作为结点的各相关要素通过相互作用而构成的一种稳定性整体。在网络结构中,各结点已成为网络结构的一部分融入了系统整体,各结点的作用作为系统作用的一部分既受结点的相互作用又受系统整体的调控。这种情形下,结点的运动和作用是稳定的,系统运行也是稳定的。这就为系统的有序化运行奠定了基础。同时,网络结构中各结点的有效伸缩是系统有序化运行的必要条件。系统运行的有序化是组成系统的各个要素相互作用而形成的一种和谐状态。这种和谐状态要求各个要素的相互作用在强度、方式和范围方面能体现各个要素的个性特点,并有利于系统的稳定和发展。网络结构中各结点的有效伸缩能合理发挥各结点的作用。这就表明,各个结点的活力被充分激发起来了,各个部分的活力也因此被激发起来。这样,就能形成系统的有序运行所要求的和谐状态,系统的有序运行就成为可能。另外,结点的频频震动是系统有序化运行的保证。网络结构中的各个结点时刻处于频频震动中。结点通过相互作用和震动,将环境中的物质流、能量流和信息流进行采集、传递、消化和贮藏。这对于系统的稳定和有序至关重要。只有在环境流的参与下,系统才能进入有序化运行,并呈现稳定状态,否则系统是不能进入有序化运行的,系统也不可能稳定。

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对系统有序演化机制的再认识_自组织理论论文
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