复杂性科学：21世纪的科学，本文主要内容关键词为：科学论文,世纪论文,性科学论文，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。
许多学者倡导多学科交叉，包括自然科学和社会科学的互相渗透。近十几年来，一些物理学者、生物学者、经济学者等相互交流，提出了复杂性科学，成为当前和未来学术研究前沿的一个重要热点。
复杂性科学将是21世纪的科学
大千世界存在着多姿多态的错综复杂现象， 这是人所公知的。 近400年来近代科学有了很大发展，它的基本信念是透过复杂现象， 通过分析、实验和逻辑判断，从中求出规律。从牛顿奠定经典力学开始的整个近代科学，确立了现实世界的简单性的信念。其基本特点是：尽可能地将世界还原成一组基本要素，这些要素具有自己的独立性质，要素之间的作用难以影响到其内在性质，对基本要素的研究就可掌握其整体性质。这种还原论要求将事物从复杂还原到简单，从多元还原为一元。迄今为止，机械论在许多场合下被认为是行之有效的，从而被一些人夸大为唯一普遍适用方法。诺贝尔物理奖获得者普里高津把它称之为简单性假设。他与尼科里斯在《探索复杂性》一书中认为：在本世纪初，物理学家“几乎一致承认宇宙的基本定律是决定性的和可逆性的。那些不适合这一程式的过程被认为是例外，仅仅是人为的产物。”在世纪之末，越来越多的人认为“那许许多多塑造着自然之形的基本过程本来是不可逆的和随机的，而那些描述基本相互作用的决定性和可逆性的定律不可能告诉人们自然界的全部真情。”他们把复杂性作为一个新的科学词汇来应用，而不是日常用语，也不是停留在现象描述时的泛泛概念，而是与不平衡、演变、多样化、不稳定、自组织相联系的具普遍性的一个重要概念。
80年代中叶开始，美国一些科学家有感于常规理论基于简单逻辑，把知识分割成越来越多互不相干的碎片，从而开展了突破这一框框的新方向研究。考温说：“通往诺贝尔奖的堂皇道路通常是由简化论的思维取道的。这就是把世界分解得尽可能小，尽可能简单。你为一系列或多或少理想化了的问题寻找解题的方案，但却因此背离了真实世界。”“造成科学上越来越多的碎裂片”，“传统的简化论的思维已经走进了死胡同。”他们成立了桑塔费研究所，集中了一批高水平研究人员（包括两个诺贝尔物理奖得主和一个诺贝尔经济学奖得主）对物理学、生物学、经济学等一些基本问题进行综合探讨。他们把复杂性研究看成是有序与混沌边缘的科学。他们坚信，老的科学分类正开始解体，一个全新、整合为一体的科学正期待着诞生。将有一个普照自然和人类的新科学——复杂理论。它将成为21世纪科学。
现实世界是复杂的
从复杂性概念看来，世上万事万物虽有重复之处，但不可能永远是一模一样地重复。简单性仅是复杂性的一个特例，从复杂性观念出发，自然、人类社会是永恒变化、互相制约、非线性运动的。人们仅仅是这个万花筒般的世界一部分。人与自然是不可分的。
复杂性在开放的、动态的复杂系统中表现得最为显著。复杂系统是由于许许多多的独立因素，在许多层次，许多条件下进行着相互作用。复杂系统具有自组织、自我调整，也更无秩序，更为活跃，具有把秩序和混沌融入某种平衡的能力。它们与计算机集成电路和雪花的复杂物质有本质上差别。
经济学家阿瑟用万花筒形象地描述他所理解的复杂系统：“整个一组蔓延的，能够自我形成，自我进经，根据外界条件而自我调整的，具有自我连续性的特有形式。万花筒中球子或碎片数量是有限的，但是它们可能产生的图案却是不可胜数的。”
时间与组织
阿瑟提出：“在物理学中，基本粒子没有历史，没有经验，没有目标，也没有前途担忧和希望。它只是单纯地存在，这就是为什么物理学家可能自由自在地大谈‘宇宙规律’的原因。”但是，在经济学、生命科学中情况却要复杂得多，在经济学中，作为“基本粒子”的人们会提前作出期望和战略考虑。在生命科学中，记忆、学习、预测成为生物的基本功能。这些都是把复杂性与简单区别的一些重要特性。从事人工生命研究的朗顿提出：“生物体的生命力同样也在其软件之中，即存在于分子的组织之中，而不是存在分子本身。”有人引用下列结果：最新的科学研究表明，如果你在发育着的青蛙胚胎早期切下其肢体的雏形，摇散其细胞，然后随意把它放回原外，一条正常的青蛙腿还会发育出来。位于某一位置的细胞并不是注定要成为某一部分，任何细胞都可以依其整体环境而成为腿（但不是眼）的一部分。这一事实对机械论的还原方法提出了质疑，进而说明，复杂性的一个重要性质，即组织或关系网络。”
复杂性理的中心思想之一是强调自然现象中自组现象的客观存在。上面的例子也形象地说明了这种自组织现象。如果，延伸一下，它也表明，把我们与世界作为一个整体的重要性，人类几十万年来演化到现在的状态是由于人与环境协调，如果人类与大自然脱离，则人将不能成为真正的意义的人了。
比喻是研究复杂性的一种重要方法
如上所述，从复杂性概念得出的一个观点是人与自然基本是不可分的。我们是大自然的一部分，并生存于其中，人们是这个相互锁定的网络的一部分。对于一个非线性复杂系统来说，人们不可能通过将它们分解为既定系统或不同方面，从而完整地描述它们。盖尔曼认为，“人们面临的主要挑战是使诸如科学、技术、理论及思想自由之类的普遍化因素，与诸如地方传统和信仰以及资质、职位、地理差异等特殊因素协调起来。”以往的分析法的精髓在于对研究对象的各种因素进行隔离，分别研究其作用。现在研究复杂适应系统采用什么方法呢？阿瑟提出：在真正的复杂系统中，不会存在一模一样的模式，但其中有些共同的主题却是可以辨认出来的。他提倡使用比喻。他认为桑塔费研究所需要做的是对复杂性系统做出充分研究之后，告诉我们有哪些可供观察的模型，有哪些比喻适用于永恒变化、不断发展的复杂系统。
混沌与有序的边缘
复杂性与多样性有密切的联系。一方面，形成复杂性的基础是多样性。多样性的客观存在是促使自然界不断演化的基本原因之一。另一方面，复杂性也增加了多样性。
朗顿在研究中提出了“混沌边缘”的概念，引起了桑塔费研究所许多学者的重视。朗顿认为：“在某种被抽象地称为混沌的边缘”的相变阶段，你会发现复杂现象。在这个层次的行为，该系统的元素从未完全锁定在一处，但也从未解体到骚乱的地步。这样的系统既稳定到足以储存信息，又有快速递信息。这样的系统具有自发性和适应性的有生命的系统，它能够组织复杂的计算，从而对世界作出反应。”混沌的边缘为一个复杂系统中的各种因素从没有真正静止在某一个状态中，但也没有动态到解体的那个区域，混沌的边缘又是一个经常在停滞和无政府两种状态之间变换的地区。即复杂系统能够自发地调整和存活的地带。
“混沌与有序的边缘”意味着具有多样性，即多样的条件，因素、动力，从而造成了各种复杂性，各种层次的多样性及其不断发展，使现实世界的复杂性亦在不断地变化。盖尔曼认为：由简单的规则，在偶然的作用下，可形成复杂性，然后由低层次的的复杂性演化成高层次复杂性。在这样一个系统中的信息包括了来自历史的因素，从而产生的有效复杂性，又由当今存在的多样性所显示。在生物圈历经十分漫长地质时期的演化才积累起来的生物多样性是不应该在短期内被毁掉的。人类社会的文化多样性，与生物多样性类似，也是经过几万年演化才形成的，也不应该被轻易抛弃。他认为：建立一个持续发展的社会，必须要包容文化多样性。人类需要多样性的统一。