整体思维与分析思维相结合，本文主要内容关键词为：思维论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：N 94-02文献标识码：A
第2讲第1节关于系统思维是一类整体思维的论断，很容易造成一种误解：系统思维就是整体思维，整体思维就是系统思维。我们在某些文献中确实看到过这种说法。为免除误解，在强调了从整体上认识和解决问题之后，需要立即来讨论系统思维与整体思维之间的联系和区别。
1 系统思维不等于整体思维
系统思维和整体思维之间的原则区别，可以从逻辑、哲学、科学、经验和历史五个方面考察。
1.1 逻辑（概念论）的考察
每一种思维方式的本质特征都是由它的根本概念表征的。按照前两讲的界定，系统思维是运用系统概念识物想事、整理思想的思维方式。类似地，整体思维是运用整体概念识物想事、整理思想的思维方式。在系统思维中，系统是根本概念，整体和部分是阐述它的分概念，只考察整体、不考察部分的思维不是系统思维，同时用整体和部分两个概念识物想事、整理思想的思维方式才是系统思维。在整体思维中，整体是根本概念，部分不在考虑之列。所以，就概念而言，系统包含整体而不等于整体，系统思维包含整体思维而不等于整体思维。
1.2 哲学的考察
辩证法认为，矛盾对立面既相互否定又相互规定，由此而决定了统一体的特性、行为、规律等等。系统是整体与部分的矛盾统一体，系统的特性是由它的整体和组成部分共同决定的。为了认识整体，必须认识部分，通过了解部分来了解整体；为了处理整体问题，必须关注部分，通过组织、使用、发展部分来成就整体。系统思维是在整体与部分的矛盾运动中展开的，主体在思维过程中应像钱学森所说的那样，“要时刻想着局部和整体的关系”[1]，反复进行从整体到部分、再从部分到整体的辩证转化。对于整体思维来说，部分是一个可有可无的术语，整体被视为一种直接的现实，强调从整体到整体直观地把握对象。但在现实情况中，整体只能相对于部分而存在，整体须由部分来规定或限定，离开对部分的精细了解，对整体的领悟就会失之空洞，显得笼统、模糊、肤浅，科学性不足。由于这些缘故，系统思维要比整体思维丰富得多。
1.3 科学的考察
整体思维建立在思维活动的思辨之上，不追求思维过程的可操作性，基本属于经验性思维方式，思维能力来自实践经验的磨练。系统思维属于科学思维方式，强调思维的可操作性，需要通过学习科学和自觉修炼才能建立起来。
1.4经验的考察
假定对象系统为一片森林，你的任务是保护它，或开发利用它，或二者兼而有之。一定的森林依托一定的山水地形，不同的森林中树木的种类、分布和发育状况亦不同；森林是生态系统，林中的奇花异草、飞禽走兽、枯枝败叶等等，都是它的组成部分。如果你不深入进去了解这一切，仅仅停留于直观的整体把握，即绕着它的周边从外部整体地观察，或者在飞机上整体地鸟瞰，凭借这样得到的知识去行动，那你既无法保护它，也无法正确地开发利用它。这表明，“只见树木，不见森林”固然不行，“只见森林，不见树木”同样不行，两者都是非系统思维。现代人在实践中打交道的对象几乎都是这类系统，如果仍然像古代人那样只重视用整体思维识物想事，满足于“只见森林，不见树木”，将无所作为。
1.5 历史的考察
从人类思维方式的发展演变历史看，古代人类，无论东方或西方，都掌握了整体思维，重视整体地认识和处理问题，创建了辉煌的古代文明。比较而言，古代中国的整体思维更发达些，《易经》、《道德经》、《孙子兵法》都是整体思维的不朽经典，至今还能给人们以大智慧；古希腊文明则包含着更多还原论和分析思维的思想资源，德谟克利特的原子论、欧几里德的公理方法、亚里士多德的形式逻辑，为现代科学的产生准备了可贵的基因。这种差异是东西方后来在科学技术以至整个社会发展中出现重大差距的根源之一。在近代西方发展起来、于20世纪达到顶峰的现代科学，其方法论是还原论，居主导地位的思维方式是分析思维，通常被称为还原论科学或分析科学。以这种科学为智力武器建立起来的工业文明，迅速击败在整体思维主导下建立的所有前工业文明，在世界范围取得支配地位，历史地宣告还原论比整体论优越，分析思维比整体思维优越。古代整体思维随着西方科学的兴起而迅速发展已是不可逆转的历史事实。
2 系统思维并不拒斥分析思维
通过揭露还原论和分析思维的局限性来宣传建立系统论的必要性，阐述系统思维的基本内涵，是贝塔朗菲以来历代系统理论家的惯用做法。历史地看，这样做是完全必要的、不可避免的和合理的，但也带来某些片面性，似乎还原论科学对系统思维的兴起只有反面的激励作用，没有任何正面贡献，以至有人声称系统思维的产生源于科学的失败。较早研究系统思维的温伯格批评了这种观点，认为更准确的说法是因为科学取得了如此成功才需要系统思维[2]。辩证地看，这两种观点都有合理性，又都有片面性，因为还原论科学同时从两个方面推动了系统论和系统思维的产生发展。一方面，这种科学在取得巨大成功的同时，把还原论当成唯一科学的方法论，把分析思维当成唯一科学的思维方式，全盘否定整体思维的价值，从而走向另一极端，历史地导致对自身的质疑和超越；另一方面，还原论科学的巨大成功不仅形成对系统论和系统思维的历史需要，还给建立系统论和系统思维准备了大量可资借鉴的思想、概念和方法，从正面推动了系统论和系统思维的形成。
记得十多年前，一位科学史和科学哲学专家曾对笔者质疑道：你们说系统论超越了还原论，但贝塔朗菲用微分方程组定义他的一般系统，而以微分方程组作为数学模型正是分析科学的一大创造，这该如何解释？这是一个颇有深度的科学和哲学问题。事实上，所有具体科学层次上的系统理论，如控制论、运筹学、系统动力学、耗散结构论、协同学、混沌理论等，都在大量使用分析科学创造的数学工具，特别是各种数学方程；所有著名系统科学家不仅不拒斥分析思维，而且力求从分析科学中寻找可用工具，有人甚至主张像物理学那样把系统科学公理化、定量化、精确化。这看似悖论，实为辩证的相反相成。它启示我们，要深刻了解系统论和系统思维，须深入考察还原论和分析思维。
把对象分解为它的组成部分去研究的做法古已有之，庄子赞扬的疱丁解牛，中医讲的五脏六腑，就是例证。甚至阴阳、五行也是一种分析模式，差别在于五脏六腑是硬分析，把对象分解为实体的组成部分；阴阳、五行是软分析，把对象分解为非实体的要素。这表明，即使古代整体论也不能绝对不讲分析。但无论古中国，还是古希腊等其他古代民族，都没有形成系统的分析方法，更谈不上形成现代还原论这种完整的方法论。
学界常说的还原论和分析思维，是随着近、现代科学的发展而产生、发展、完善起来的。从科学和哲学思想上说，还原论和分析思维的主要奠基者是笛卡尔，他在从事具体科学研究的同时，特别关心科学思维方式和方法论的探索，倡导通过仔细的演绎推理从基本的不可还原的思想中追求真理。因为他相信，存在“所有物体的普遍的质”，科学的目的就是把一切对象都还原为这种“质”[3]。基于这种认识，笛卡尔提出适用于指导人们思维活动的四条原则，相当完整地规定了还原论和分析思维的基本内涵。其中核心为：“第二条原则是把我正在考察的难题分成尽可能多和必要的部分，以便把它最好地加以解决”[3]。就是说，一个理论的或实际的问题摆在面前，如果你觉得它太复杂，无从下手，就把总问题分解为若干子问题，即把整体分解为部分，你把一个个子问题或部分搞清楚了，总问题或整体也就能够搞清楚；如果这些子问题或部分仍然复杂难解，就对它们再行分解，去研究那些更小也更容易理解的对象；如果它们仍然显得复杂，那就继续分解，直到找出那些不再复杂的更小对象为止。简而言之，笛卡尔主张细分问题并逐条分析之。
笛卡尔的上述方法论思想经过从牛顿到爱因斯坦历代科学大师的补充和发展，特别是经过四百年科学实践的检验和锤炼而不断完善，终于形成还原论和分析思维在现代科学中全方位的支配地位。按照切克兰德的概括，现代还原论包含三个方面，即实验的还原论、解释的还原论和思维的还原论[3]。这是很有见地的看法，但却忽略了同等重要的另一方面，即描述的还原论。而对于系统论和系统思维来说，考察描述的还原论尤其必要，因为系统科学向现有科学知识借鉴最多也最成功的方面，都与描述的还原论密切相关。
笛卡尔的四条原则都没有明确提出定量化问题。然而，如果我们仅仅把对象的整体分解为部分，却不能给出相应的定量描述，不能获得数量结果，我们对整体的认识就不可能是深刻的；没有关于整体的定量知识，我们也做不到从整体上科学地解决问题。19世纪大物理学家开尔文说得好：“在物理科学中，学习任何论题的关键的第一步是寻找它的数值计算原理和与之有关的一些性质的测量方法。我常说，要懂得一点东西，你就必须设法把这件东西测量出来并且把它表达为数字。相反，当你不能把它测量出来又无法把它表达为数字时，你对这件东西的知识是贫乏而又不充分的：知识可能开始在你的头脑中出现，但无论如何，你的思想还未进入科学的境界。”[4]这一方法论思想已在19世纪的物理学中得到全面贯彻，更在20世纪的自然科学中得到全方位的推广。
把整体分成部分作精细的研究，把定性特征转换为定量特征来描述，这两者之间有深刻的内在联系，没有定量分析就谈不上精细的研究。定量描述的第一步是完成以下操作：对于给定的对象，找出一组能够表示其行为特性而可观测的数量特征
，称为对象的性态量，以它们为坐标轴撑起一个k维空间，称为对象的性态空间，一个有序数组（）代表对象的一个性态，对应于性态空间的一个点，对象的一种整体行为或特性对应于该空间的一个特定点集合。通过这样处理，就把定性问题转换成定量问题，为应用数学工具描述对象开辟了道路。对照笛卡尔的第二原则不难看出，这套操作实质是从量的方面把整体还原分解为部分，差别只在于不是把作为实体的整体分解为作为实体的多个部分，而是把对象整体的行为特性分解为多个特征量，从而把整体的行为特性这种“质”还原为一组特征量这种“量”。此外，笛卡尔主张的把整体分成“尽可能多”的部分，在定量描述中表现为特征量的选择应满足完备性要求：至少要有k个，少一个也不行；笛卡尔主张的把整体分成“必要的部分”，在定量描述中表现为特征量的选择应满足独立性要求：只能有k个，多一个也不行。鉴于这套描述方法完整地体现了笛卡尔方法论的第二条原则，我们把它称为定量描述的还原论。
由于系统是由相互作用的多个部分组成的整体，当人们在把整体分解为部分时，必然会遇到这些部分之间的相互联系，只有了解这些联系才能懂得如何把整体分解为部分，以及如何把部分再整合为整体。所以，还原论科学欲将对整体的了解建立在对部分精细了解的基础上，就必须解决如何把部分整合为整体这个基本系统问题。定量描述的第二步恰好就是在性态空间中对分析结果进行综合，用适当的数学形式把性态量之间的相互联系表示出来。各种数学方程、尤其联立方程组表现的正是对象作为系统的内外联系的数量关系，用作描述对象系统整体存续和运行情况的数学模型是很自然的。还原论和分析思维在自身发展中遭遇自己的对立面，创造出描述系统整体的概念、方法、工具，乃是科学认识自身的辩证运动使然。有鉴于此，贝塔朗菲用微分方程组定义一般系统论，运筹学、协同学等以方程组作为系统的数学模型，完全合乎逻辑。
系统科学主要是为适应20世纪社会实践需要而产生的，“社会实践活动的大型化和复杂化，要求系统思想方法不仅能定性，而且能定量。”[5]充分吸收和借鉴还原论科学在三百多年中发展起来的分析思维、数学理论和“能够定量处理系统各组成部分联系关系的科学方法”，是保证系统思想完成“从经验到哲学到科学、从思辨到定性到定量”的发展不可或缺的条件[5]。
3 在整体观照下分析系统
还原论科学的分析思维有两条不同的应用途径。一条途径是揭示事物的还原释放性，特别是寻找物质世界的最小组成单元，发现它们独立存在时的特性。所谓还原释放性，指系统组成部分的这样一类属性：如果部分被整合、组织在整体中，它们就被屏蔽起来，整体地考察系统无法了解这类属性；如果解构系统，把部分从整体中分离出来成为独立存在的对象，这些属性就会释放出来，可以为人们直接考察。例如，氢原子有易燃性，氧原子有助燃性，当它们被整合到水分子内时，这种易燃性和助燃性就被屏蔽起来，只有解构水分子的整体，才能把它们释放出来。原子能、遗传密码等的发现表明，宇宙的许多重大奥秘要靠研究这种还原释放性才能揭示出来。沿着这条径路的分析思维不是为了认识整体而搞还原，思维的行程以考察部分为目标，还原到部分后不再考虑回到整体的问题。系统论和系统思维的形成发展与这条途径没有直接关系。
另一条途径即按照笛卡尔第二条原则进行的还原分析，原本就是为了认识整体而进行的，思维的行程不以还原到部分为终点，必须从部分再回到整体。沿此路径展开的分析思维是研究整体的一种思路，还原论科学由此制定的研究方法原则上都可以吸收到系统科学中。系统科学与分析科学的内在联系就是从这里生发出来的。但系统论并非简单地移植照搬还原论的分析思维，而是经过必要的改造，形成自己的特点。对还原论而言，思维活动成败的关键在于对系统的分析是否合理、科学，分析是第一位的，分析后的重新整合是第二位的。
笛卡尔原理就只讲分解不讲综合，不提回到整体，反映出分析和综合在他的方法论中占据显然不同的地位。受其影响，传统的理论自然科学几乎都只讲分析，很少提到综合，只有工程科学才强调综合。相反，对系统论而言，思维活动成败的关键是分解后如何再回到整体，即把分析所得结果综合起来去描述系统的整体特性，综合是第一位的，分析是第二位的。系统思维的行程从提出对象的整体性问题开始，并在起点上已具有一种虽然笼统却是整体性的认识。系统思维又以整体的认识和解决问题为终点，分析是为了综合，二者都是从起点的整体认识上升到终点的整体认识的手段和桥梁。在从起点到终点的整个过程中，思维的运作始终是在整体观照下展开的。
定量描述方法的第三步是通过处理数学模型来研究对象。我们再就两种数学模型的应用来说明系统论的分析思维是如何体现整体观照的。
代数方程组作为模型，以规划论为例来讨论。所谓规划，是把有限资源合理地分配给多项活动，目标是追求整体的功效，手段是分配资源。设有k种资源和n项活动，
资源对规划的限制用k个代数不等式表示，称为约束条件。由目标函数和约束条件构成的代数联立方程组就是数学模型。存在不同的分配方案，对应不同的整体功效，各项活动都希望自己得到最多的资源，取得最佳效益，但单项活动最佳不等于整个系统最佳，这就产生了整体和部分的矛盾。规划论以追求整体功效最佳为原则解决这一矛盾。通过前两步操作，把解规划问题变成在满足约束条件下寻求目标函数最优值的数学问题，第三步则是以优化系统整体目标为准绳求解数学模型，分析各种可行解，从中找出最优解。显然，定量描述的三大步都是在整体观照下进行的。
微分方程组作为模型。还原论科学本质上是关于存在的科学，尽管大量使用微分方程描述物理系统，如牛顿方程（力学）、麦克斯韦方程（电磁理论）和薛定谔方程（量子论）等，但只限于在状态空间研究问题，考察的是单个稳态点和一条条具体轨道，无须强调整体观照。这时微分方程定量理论无法充当描述事物演化的数学工具。以彭家勒的微分方程定性理论为起点发展起来的非线性动力学改变了这种局面。在微分方程定量理论中被当成常数的那些系数，实际都是变量，把它们作为控制参量组成的空间，称为控制空间。在控制空间中，微分方程描述的不是一个系统，而是所有可能系统构成的系统族；动力学分析关注的不是单个稳态或是单条轨道，而是所有稳态和全部轨道在空间中的分布，称为系统相图。相图代表的是动态系统的整体定性特征，控制参量的改变可能导致相图的改变，即从稳态在空间中的一种分布转变为另一种性质不同的分布。控制参量变化是量变，相图改变是质变，控制参量的量变引起系统相图这种定性性质的改变，就是系统的整体演化。这样一来，微分方程组（更一般的说是动力学模型）就成为在控制空间中研究系统整体演化的有效工具。贝塔朗菲曾试图用此法研究他的一般系统，思路对头，但成效不大；真正的成功是在突变论、耗散结构论、协同学、混沌理论等系统理论中取得的，它们极好地体现了系统思维如何在整体观照下分析系统。
4 在整体思维和分析思维之间架设桥梁
依靠这套分析方法，系统科学在1940年代以后的近半个世纪中取得一系列重要成果，特别是在技术科学层次上用线性方程描述系统的理论，以及在基础科学层次上用一些简单非线性方程描述自组织现象的理论。但其后的发展表明，这些系统理论之所以成功的原因在于，它们处理的问题都属于钱学森所说的简单系统和简单巨系统。当系统研究的对象进入所谓复杂巨系统领域时，这套分析方法的局限性就暴露无遗，迫使人们对还原论和分析思维作更深入的思考。
笛卡尔方法论原则的背后隐藏着若干重要假定：其一，世界本质上是简单的，复杂性不过是假象，只要方法得当，就可以把它还原为简单性；其二，部分比整体简单，无从下手的整体问题，适当地分解为部分后就可以找到解决办法；其三，把一个整体中的组分分开考察时与它们在整体中发挥作用时完全相同；第四，依据拆分解构出来的部分（零件）能够重新组装、整合为整体。科学发展400年的历史证明，这些假设都在一定条件下成立，其中，无生命的物理系统和简单的事理系统一般都近似成立，力学、机械系统特别适用。然而，对于生命现象和复杂事理问题，特别是开放复杂巨系统，这些假设一般不再成立，相应的那套分析方法一般不再适用。
定量描述的还原论背后也隐藏着若干假设。从哲学上看，所谓定量描述的还原论就是把事物的“质”还原为它的“量”，把对象的定性特征还原为它的定量特征。用柯伊莱的话说，科学把我们生活在其中的那个“质的和感知的世界”代之以“另一个量的世界”[6]。这意味着采取了以下假设：第一，对象具有一组能够明确定义、因而可以精确测量的特征量；第二，特征量之间的关系可以用明确的数学形式表示出来；第三，对象行为特性这种“质”包含在特征量的相互关系中，因而定性描述能够归结为定量描述。这几个假设同样是非常强的，它们在一般物理系统和简单（结构良好）的事理系统中近似成立，在力学的、机械的系统中最为适用。然而，一经用以处理复杂的、有生命的、人的因素起重要作用的问题，即结构不良的系统，这几个假设的可信度就要大打折扣。如果没有明确定义的特征量，特征量之间的关联和变化规律无法用现有的数学工具表示，无法建立可信的数学模型，定量描述方法便失去用武之地。运筹学、控制论、协同学等在后期碰到的困难，原因概出于此。这一事实迫使人们对定量描述的还原论提出质疑。札德的模糊理论、圣塔菲的复杂适应系统理论、钱学森的开放复杂巨系统理论，都是为突破这种困境而提出来的。
由此得出的结论是：不要整体论不行，只要整体论也不行；不要还原论不行，只要还原论也不行，正确的做法是把整体论与还原论结合起来。或者说，不要整体思维不行，只要整体思维也不行；不要分析思维不行，只要分析思维也不行，正确的做法是把整体思维和分析思维结合起来。用哈肯的话来说，需要“在纯粹分析思维与整体思维之间架起一座桥梁”[7]即建立系统思维。如何实现之？就科学思维层面看，系统思维要求把分析思维和综合思维结合起来，在整体观照下分析，在整体观照下综合，在分析与综合的矛盾运动中实现从整体上认识和解决问题。就哲学层面看，系统思维要求把直观的整体领悟与科学的逻辑推理结合起来，把抽象思维和形象思维结合起来。还需把这两方面结合起来，把科学方法的可操作性和哲学的思辨性结合起来。
收稿日期：2004-09-01
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