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中图分类号：N941文献标识码：A文章编号：1005-6408(2009)01-0001-05
在2001年1月北京大学现代科学与哲学研究中心举办的第一次复杂性研讨会上，笔者的发言把世界复杂性研究划分为三大学派[1]。本文将分别就此三家在复杂性研究中的成就和困惑进一步作些考察。
1.欧洲学派复杂性研究的成就与困惑
1.1欧洲学派复杂性研究概况
所谓欧洲学派，实为多个学派的总称，主要包括普利高津(比)的耗散结构论、哈肯(德)的协同学、艾根(德)的超循环论、托姆(法)的突变论、切克兰德(英)的软系统方法论、巴克(丹)的自组织临界态理论，以及莫兰(法)的复杂思想论等。巴克的影响较小，只有几篇文章译成中文，普、哈、艾、托、切、莫各家的主要著作都已译为中文，在国内学界都有追随者。其中，普利高津和哈肯对中国复杂性研究产生的影响最为广泛而持久。
欧洲学派复杂性研究有三个特点。(1)大多是在基础科学层次上探索复杂性(切氏、莫氏除外)，理论视角高。普、哈、艾、托、巴等人都是理论自然科学家，他们的复杂性研究都建立在物理学、化学和生物学现代成果之上，追求精确数学模型，注重揭示复杂性形成和演变的内在机制。(2)自组织理论是他们共同的学术旗帜，强调自组织产生复杂性。(3)重视从哲学高度审视复杂性，提出大量深刻的思想。最突出的是普利高津，他把自己的研究明确划归复杂性科学，本文将重点谈这个学派。
1.2普利高津学派的主要贡献
1.2.1就目前接触到的文献看，最早把复杂性研究称为复杂性科学，并对之作出系统论述的，是普利高津学派[2]。这可见证于1984年问世的英文版《从混沌到有序》，对复杂性科学的历史、目标、基本问题、方法、意义、产生的文化环境等都有独到的论述。本书原名《新的联盟》，1979年出法文版，估计他们在1970年代就已开始倡导建立复杂性科学。
1.2.2扩展了对复杂性的理解。传统见解认为，复杂性只存在于生命以上层次，物理化学领域谈不上复杂性。普利高津从理论上证明，复杂性是客观世界普遍具有的，即使物理层次也存在，只不过不同层次的复杂性有显著差别。他说的物理层次的复杂性即物理耗散结构，属于“最低复杂性”[2]。这一发现的意义不仅在于揭示出物理化学领域开展复杂性研究的客观依据，而且有助于沟通无生命和生命两大领域。有了物理层次的最低复杂性，进一步演化出生命层次的复杂性就是合乎逻辑的事了。传统观点还认为，复杂性只存在于宏观层次，微观世界是简单的。普利高津则指出，微观世界同样存在复杂性。
1.2.3坚持在基础科学层次上探索复杂性。1940年代提倡复杂性研究的那批学者大多在技术科学层次上工作。理论生物学家贝塔朗菲是个例外，但受限于生物学当时的水平，自身又不善于应用数学模型，他的复杂性探索还够不上复杂性科学。普氏则不同，他是基础科学层次上复杂性研究的主要开拓者，至少表现在三方面。(1)他提出了复杂性研究的大量深层次问题，如复杂性的诞生，复杂性的普遍性，复杂性的动力学基础，复杂现象的随机特征，复杂性的识别等。(2)以非线性动力学和非平衡态物理学为基础，用不稳定性、多定态、分叉、对称破缺选择、长程秩序等概念刻画复杂性。(3)提出一系列属于基础科学层次的观点，如自组织使人可以设想复杂性如何在自然中出现；当具有适当条件时，复杂性是物理学规律的一个必然结果；可积系统不可能是复杂性的发祥之地；复杂性的起源只有通过不可逆性才能理解，等等。这一类内容，在同一时期复杂性研究的其他代表人物那里基本看不到。
1.2.4第一次梳理复杂性科学的概念体系，也称为“复杂性词汇”[3]，包括：非线性、非平衡、近平衡、远平衡、稳定性、自发性、不可逆性、有序、无序、反馈、突变、涨落、自组织、耗散结构、信息等。自组织是生物学早已使用的概念，哲学家如康德也讨论过自组织。把自组织引入系统科学是控制论学者的贡献，但控制论本质上是技术科学层次上的他组织理论，在其理论框架内论述自组织十分受限制。经过普、哈、托、艾等人的努力，自组织理论才上升到基础科学层次，成为复杂性研究的强有力的理论武器。
1.2.5普利高津的贡献还在于对复杂性研究的哲学思考，其思想之丰富、深刻为其它学派难以匹敌。(1)科学哲学方面，普氏最先就科学整体的历史演化考察复杂性研究，断言以往的科学是机械论科学，科学作为系统正处于历史的重要转折点上，复杂性科学作为科学系统新的历史形态正在产生中。(2)基于非平衡物理学和复杂性科学的成就，探索物质观、时空观、规律观、运动观等深层次哲学问题，得出一系列极为深入的见解，对复杂性研究提供了强有力的哲学支持。普氏堪称20世纪复杂性研究的首席思想家。从历史的大尺度看，他关于复杂性研究的哲学思想或许比他关于复杂性的具体科学结论更有价值。
总之，通过欧洲(特别是普利高津和哈肯)学派的努力，复杂性研究上了一大台阶，复杂性科学初步形成，基础科学层次复杂性研究的一条进路初步开拓出来了。
1.3普利高津学派复杂性研究的局限与困惑
1.3.1过分依赖物理学。耗散结构理论主要是一种物理学自组织理论，带有强烈的物理学特征。耗散结构可以成为系统科学概念，超熵之类概念对于耗散结构论是不可缺少的，却不可能进入系统科学。系统观点、系统思想、系统思维在耗散结构论中体现得还不够。耗散结构论要经过提炼和改造才能成为系统科学的组成部分。
1.3.2把复杂性探索建立在动力学和物理学理论之上，还原论色彩必然浓厚。普利高津既承认存在最低复杂性与高级复杂性的不同，又相信物理-化学系统可以对其它系统起典型作用，认为通过两个步骤即可把耗散结构论的原理和方法应用于解决生命和社会等高级复杂性问题[3]，实际证明这是行不通的。耗散结构论给人的感觉是，宏观看很受启发，具体应用于人文社会现象又感到很难。
1.3.3欧洲学派复杂性科学的概念体系有两大缺憾：一是没有抓住信息与复杂性关系的要害。不可否认，普利高津提出信息是“复杂性世界的新客”[3]，试图从分子之间的通信和识别来解释自组织，把信息与不可逆过程联系起来，视对称破缺为信息产生的机制，都是很深刻的思想。但具体描述还停留在拟人化水平，很难被科学界接受。哈肯有专著《信息与自组织》，提出研究语义信息自创生的问题，思想相当新颖、深刻；但并未抓住信息的本质，比照申农语法信息来度量语义信息缺乏根据。他们的信息理论研究对深化复杂性研究的推动不大。二是没有涌现概念(耗散结构论的概念体系中没有涌现的位置)，理论视角提不高。虽然90年代以后普利高津与哈肯接受了涌现概念，但只是偶尔使用，并未作为各自理论体系的有机组成部分。涌现和信息是建立复杂性科学的核心概念，缺乏对它们的深刻阐释，复杂性科学就难以深入。
1.3.4普利高津是站在历史的高度、用历史大尺度思考复杂性研究的，在这一点上迄今其他学派都无法比拟。也正因为尺度太大，过程的大量细节被过滤掉，对当前的复杂性研究反倒看不真切，容易使人感到空洞。
最早提出把复杂性作为科学研究对象的主要是美国科学家韦弗，使复杂性研究提升发展为复杂性科学的主要功劳则应归于欧洲学派。这一点足以从整体上表明欧洲学派的贡献。
2.美国学派复杂性研究的成就与困惑
2.1美国复杂性研究概况
按照沃菲尔德的概括，美国的复杂性研究包括五个主要流派，即系统动力学、混沌理论、复杂适应系统理论、结构基础学派和暧昧学派[4]。他的概括并不完全。如果混沌理论算一派，分形理论也应算一派，因为分形理论除了给描述混沌提供相空间的几何工具外，还是描述现实空间复杂性的重要几何工具，有大量实际应用。札德的模糊理论也应是一个重要流派，沃菲尔德至今仍然对模糊理论持否定态度，不可取。司马贺关于人工系统复杂性探索是复杂性研究的重要进路，同样未进入沃菲尔德的视线。
本文仍然聚焦于圣塔菲学派，它被誉为世界复杂性研究的中枢，产生了广泛影响。它有两大特点：这是一个以圣塔菲为平台的流动的研究集体，吸引了全世界学者参与；这是一个复杂性研究成果的综合集成地，大量成果早在70年代前后即已产生，圣塔菲给他们提供了交流、融合、升华的机会。圣塔菲本身就是科学前沿涌现出来的一个复杂适应系统。
2.2圣塔菲学派对复杂性研究的主要贡献
2.2.1发展了复杂性研究的自组织论进路。圣塔菲的学术旗帜是复杂适应系统(CAS)
其理论是一种新的自组织理论。它有三个主要特点。其一，与控制论、耗散结构论、协同学等相比，以具有主动性、适应性的行动者(agent)作为系统组分。其二，增加了涌现、行动者、学习、适应性、混沌边缘、报酬递增、人工生命、复杂适应系统等新概念，提出适应性造就复杂性这一基本命题(假设)[5]，形成颇具特色的圣塔菲理念，丰富了复杂性科学的概念体系。其三，把自组织理论从物理化学领域推广到生物、生态、经济、文化、社会领域。
2.2.2扩展了复杂性研究的信息论进路。无论整个CAS，还是作为组分的适应性行动者agent，它们同环境的关系被规定为一系列的刺激-响应关系，行动者被描述为一组消息处理规则，接受环境的刺激信息，经过加工处理，转变为对环境作出反应的行为信息，完全不涉及物质能量问题。盖尔曼给这一套做法以理论概括：“研究复杂适应系统，我们通常关注系统对信息的处理”；更简洁的表述是“集中研究信息”[6]。他还把这一过程中的信息流程式化，以寻找数据流(信息流)中的规律性为目标，CAS从接收数据流开始，建构试探性的行为图式(推测性规律)，依据这种图式作出预言，付诸行动，然后观察这种行动对现实世界产生的影响，再依据行动结果(经验)中检验图式，再修正图式，再作进一步的描述、预言、行动，在不断反复中使系统达到对环境的适应。对照毛泽东的《实践论》，这一套描述很符合人类认识的辩证运动规律。
2.2.3丰富了复杂性研究的生成论进路。控制论、运筹学、耗散结构论、协同学等本质上都是构成论的复杂性研究，钱学森亦然。艾根的《超循环论》属于生成论，只限于第一个活细胞的起源问题，缺乏普适性。圣塔菲的生成论思想比较明显，他们探索的是复杂性如何从简单性中产生出来，初步给出一些复杂性如何生成之内在机制的描述。
2.2.4拓展了复杂性研究的计算机模拟进路。圣塔菲的干将大多是电脑游戏高手，对复杂性的许多妙悟和洞见是在玩电脑过程中获得的，他们的努力对于奠定借助计算机模拟研究复杂性的方法论有重要推动。
2.2.5开辟了复杂性研究的涌现论道路。涌现概念是贝塔朗菲首先引入系统科学的，艾什比和切克兰德作了进一步阐述，但只有经过圣塔菲的科学论证和系统阐述，长期披着神秘外衣的涌现一词才获得了现代科学的内涵，成为系统科学和复杂性研究的基本概念，并为世界其他学派(包括普利高津、哈肯等)广泛接受。圣塔菲指明，复杂性是从简单性中涌现出来的，复杂性并不存在于系统的组分中，而是存在于系统的组织结构中，简单事物经过整合组织而涌现出复杂性[7]。
圣塔菲的工作还促进了复杂性研究不同派别的融合，涌现概念被广泛接受就是证明。
2.3圣塔菲学派复杂性研究的局限和困惑
2.3.1跟软系统方法论、结构基础学派等比较圣塔菲的复杂性研究更有理论性；但很大程度上仍然是一种唯象研究，基于经验假设建立模型，算不上基础科学层次上的复杂性研究。
2.3.2圣塔菲的初衷是建立关于复杂性的一元化理论，有人声称21世纪初就可能实现此目标，显然是空想。后来改为建立CAS理论，比较切合实际，并取得很大成绩。但无论从五条进路中的哪一条看，现有的CAS理论都是很初步的，理论上并不深刻。以信息论进路为例，系统信息运作的关键被视为行动者具有可以修正的内部模型，依据此模型预测未来，采取适应性行为。这是基于生命特征而提出的一个经验性假设，只适用于生物以上层次，与物理化学系统无关；而且这种信息运作最后又被归结为“如果…，则…”的条件语句，把系统当做黑箱，属于功能模拟的行为主义方法，局限性很大。
2.3.3现有的理论成果都建立在计算机模拟实验上，鉴于电脑的局限性，基于计算机模拟实验总结提炼出来的规律和原理在多大程度上能与真实世界相符合，尚待历史检验。
3.中国学派的贡献与困惑
3.1中国复杂性研究概况
整体地看，中国学界复杂性研究的队伍庞杂，凡国外复杂性研究的重要流派，中国都有人跟踪。1990年代中期以前大多追随欧洲学派，特别是普利高津和哈肯。90年代中期以来，大多跟踪圣塔菲。世纪之交以来，一批人致力于复杂网络理论研究。这样的复杂性研究无疑是必要的，但形不成自己的学派。所谓复杂性研究的中国学派，核心是钱学森领军的研究集体，及其外围追随者。钱翁是中国复杂性研究的开创者，最先注意到国际上涌动的复杂性研究潮流，1987年转向复杂性研究，提出独到的概念和理论框架。他的影响几乎辐射到所有从事复杂性研究的中国学人，包括对他的基本思想持有异议者。我们这个集体(由参与北京大学现代科学与哲学研究中心举办的复杂性研究活动的学者组成)也是在他的影响下形成的，属于钱学森学派的外围。
3.2钱学森学派复杂性研究的主要贡献
3.2.1从系统科学走向复杂性研究，把复杂性作为一种系统属性，强调用系统观点研究复杂性。学术旗帜是开放复杂巨系统(OCGS)理论。独特的新概念为：事理，巨系统，简单巨系统，复杂巨系统，开放复杂巨系统，事理学，系统学，开放复杂巨系统理论，从定性到定量综合集成法，研讨厅体系，大成智慧等。一个显著特点是特别重视联系中国的建设和改革大业，强调实际应用。
3.2.2方法论贡献：提出从定性到定量综合集成法。应从三个层次上理解它的适用范围：其一，如果把从定性到定量综合集成法的最后成果规定为获得具体数据，这一方法可用于OCGS的预测和决策。就此而言，钱学森认为这是目前解决OCGS问题唯一可行的方法，此言不差。其二，如果把“从定性到定量”理解为运用数学工具，把定性认识以数学语言表述出来，它也是建立科学理论的普适方法，牛顿力学、麦克斯韦电磁理论等都是这种从定性到定量综合集成的产物。其三，如果把“从定性到定量”这个限定词去掉，上升到方法论层次上看，像钱学森所说的那样，“所谓综合集成，是说我们要把很多很多的论文，研究成果，书籍中的一得之见等等，把它综合起来”[8]，那么，综合集成法是认知领域的普适方法论，一切成体系的知识、学说、理论、文学作品都是综合集成的结果。
3.2.3给出复杂性的系统科学定义。复杂性是这样一类系统的动力学特性，其特点是开放的、巨型的、组分异质的、层次结构的、非线性的。换言之，开放性、巨型性、组分异质性、结构层次性、非线性、动态性整合起来，就是复杂性。
3.3钱学森学派复杂性研究的局限和困惑
3.3.1从定性到定量综合集成法用于OCGS问题预测决策的局限。其一，解的存在性问题，有时可能不存在群体专家都认可的答案，如三峡工程至今仍有反对者。其二，OCGS都是非线性系统，用线性模型或线性逼近法求解并非普遍有效，当出现间断、跳跃、非连续转折等本质非线性时，这种方法自身构成一个悖论。其三，如钱学森所说，当OCGS自身发展不充分，尚未积累足够的专家经验时，此法适用的前提不具备。
3.3.2理论缺陷。一是它的基本概念要么属于工程技术或技术科学层次，要么属于哲学层次，没有一个是从基础科学层次上揭示OCGS运行机制的，依靠这些概念无法建立作为基础理论的系统学，即使从技术科学层次上阐述OCGS特性和规律也不够用。二是没有自己独特的建模理论和方法。
3.3.3最大的困惑是系统学没有建立起来。1980年代初的钱学森认为，把控制论、运筹学、耗散结构论、协同学等融会贯通，综合起来，即可写出系统学这本大书。1987年之后，他认识到系统学应分为简单巨系统学和复杂巨系统学，原来要写的只是简单巨系统学，决定暂时停笔，集中精力建立开放复杂巨(OCGS)系统学。事情进展得如何？要说技术科学层次上的OCGS理论有了第一步，我赞同。但钱学森说：“‘开放复杂巨系统学’有了第一步了”[9]，我以为过分乐观。迄今拿出来的主要著作有二。一是王寿云等著的《开放的复杂巨系统》(1996)，共6章，除了第2章，谈的是信息网络建设、第五次产业革命、智能系统、地理系统、社会系统、国防系统，都不属于系统科学的内容。此书总体上属于OCGS理论的应用，而非系统科学中技术科学层次的OCGS理论，更谈不上基础理论系统学。二是钱翁的《创建系统学》，收入的是作者的演讲、文章和书信，尽管提出大量关于建立系统学的深刻思想，但也不能算作系统学诞生的标志，从中看不到开放复杂巨系统学的概念体系和理论框架，不少篇幅与系统学完全无关。从提出建立系统学至今已过去四分之一世纪，如何建立系统学反而模糊了，学界谈论系统学的热情也大大消退了。
系统学未能建立的原因何在？主要在于任务本身的难度，条件不成熟，上述其他学派的困惑[10]也说明这一点。就中国学派自身检讨，至少有两点可言。一是过分强调实际应用。钱翁明确地把系统学界定为系统科学的基础科学，强调划清基础科学和技术科学的界限。但在建立系统学的实践中，他近乎鄙视纯理论研究，几乎念念不忘实际应用，极想把自己的才智尽快贡献给中国的建设事业，立竿见影，而且年愈老心愈切，令人肃然起敬。但在这种心态下提出的新概念、新设想、新命题必然带有强烈的应用色彩，工程技术味浓，基础理论味淡，不重视对OCGS内在机制和运行规律的揭示。二是国内学界的学术风气问题。就学派内部看，缺乏争论是大问题。跟随钱翁研究复杂性的学者没有人敢于公开跟自己的导师作学术争鸣，基本上是跟着钱翁说，以钱学森思想的公布者和解释者自许。身边没有学术思想的挑战者，既不能帮助钱翁激发思维，也无法培养出他真正的学术继承人。原因是复杂的，跟中国传统文化中的消极因素和当前中国学术大环境中的歪风邪气有关。就外部环境看，中国学术界存在两种极端，有人总想给OCGS理论扣上伪科学帽子，置之于死地而后快；有人则不允许对钱学森学术观点提出质疑，动辄给人扣上“歪曲钱老思想”的帽子；另一些人背后议论多，却不从正面质疑、商榷。在这样的氛围中，理论创新的星星之火难以放大为燎原之火。随着钱翁步入耄耋之年，十年来已近乎停顿。
4.小结
现实世界本质上是非线性的。非线性有单调式和波动式两种不同形态，后者又分周期性波动和非周期波动两种。每一具体学科以及科学整体的发展都是非单调非线性系统，不可能沿着笔直的大道一往无前，总是有高峰，也有低谷，有快速发展期，也有缓慢积累期。复杂性研究中成就与困惑并存是正常现象，没有困惑，一路高歌猛进，倒是不正常的。
复杂性研究构成科学大河中的一大浪潮，至今已经历了两个阶段，越过两个波峰。第一波始于1920年代末，高峰出现在1950年前后，结束于1960年代。到1960年代末，在关于“结构良好”的系统问题的线性理论走向成熟后，面对“结构不良”的、非线性的系统问题，控制论和运筹学出现了“向哪里去？”的困惑，一般系统论也无法深入下去。第二波从1970年代到现在，随着耗散结构论、协同学、混沌理论、软系统理论等的出现掀起新的一波，继而出现SFI和OCGS理论，在1990年前后达到这一波的高峰。1990年代中期以来，圣塔菲首先感到困惑，科学终结论的鼓吹者霍甘讥讽圣塔菲“从复杂性走向困惑”[9]，尽管意图不端，却也讲出了部分实情；而且不止圣塔菲学派，全世界的复杂性研究都在走向困惑，钱学森学派亦然。到世纪之交，人们明显感到这一波的高峰已过。
困惑使我们回忆起毛泽东的教导：前途是光明的，道路是曲折的。复杂性科学的发展必定是非线性动态过程，永恒的新奇性、未来的不可预见性是其固有的属性。复杂性研究的第三波何时开始？何时走出困惑，取得突破？如何突破？目前尚无法预料。科学发展又一次遭遇“雾失楼台，月迷津渡”的境地，如果停下脚步，似乎前路茫茫，没有过来人可以指点迷津；如果硬着头皮往前走，新的良辰美景总有一天会“路转溪桥忽见”。朋友，继续前进吧。敢问路在何方？路在脚下。
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