系统科学——从构成论走向生成论，本文主要内容关键词为：走向论文,科学论文,系统论文，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：N941文献标识码：A
1 科学发展的两条道路
彭加莱在预言20世纪科学革命时曾指出，科学发展有两条路：其一是走向统一与简明，其二是走向变化与复杂。西方经典科学走的是第一条路，它以“心物二分”为前提，形成了以原子论为基础的构成论、机械论研究传统；而二十世纪兴起的系统科学，从整体性和不可逆的时间演化出发，却发现我们的世界是处于变化与不断增加的复杂性之中。当前，系统研究有两条道路：一条是在原子论的基础上，增加辅助性假设——如考虑部分间相互作用，维护构成论研究传统；另一条是从新的自然观出发，建构关于世界生成演化的新的科学研究纲领，在生成论的基础上，探索科学发展的新方向。
笔者认为，从机械论走向机体论，从构成论走向生成论，是人类科学发展的必然趋势。实际上，19世纪下半叶，天文学中的星云说，生物学中的进化论，热力学中的第二定律，就已率先将演化的思潮带进了科学。20世纪宇宙学、基本粒子物理学，乃至深入到纳米层次的研究，则进一步揭示了：我们的世界，从微观、宏观到宇观，都处于生灭的过程中。而分子生物学、现代生理学等，正在进一步揭示世界生成发展的奥秘。显然，经典的原子论研究纲领已无法解决当今科学提出的问题，无法解释世界生成演化的复杂现象。系统科学正是在这样的背景下诞生和发展的。笔者认为，从一开始，它就蕴涵着一种新的世界观，探索着科学研究的新方法，并试图重新选择和构建新的方法论基础。
当年，量子力学的开启者德布罗意根据几何光学与经典力学的相似性，从光的波粒二象性推断应建立具有波动特性的新力学，由此为量子力学的创立开辟了道路。
如今，根据经典科学仅与机械的简单性现象相对应，我们是否可从世界普遍存在生成演化的复杂性现象出发，提出建构“生成科学”的设想呢？笔者认为，这不仅是可能的，而且意义重大。显然，这样一种“生成科学”应与有关生命等复杂现象及各种复杂巨系统问题相适应。简示如下：
世界观的转变是根本的转变，在宇宙生成的大视野中，生成演化才是自然界和人类社会最普遍的现象。“理一分殊”，世界上各种不同的物质系统，其生长演变有相似的过程，其“生”、“灭”存在着共同的规律。我们的宇宙从大爆炸开始，正是遵循着某一相同的生成规律（理），才分化生长成今天万物殊异的复杂世界的。而近代科学为了研究的方便，采用孤立原则，截断联系，让不可逆的时间“凝固”，让活物变成“死物”，由此作“静态的”解剖分析，还原定量，终于使我们了解了各种物质的成分和结构，这显然是一种科学研究的有效方法。但随着科学的发展和人类社会的进步，人们已不满足于这种孤立的静态研究，科学应该更接近世界的真实，必须突破那种将世界看作机器，将万物看作工具的近代理性及其带来的人与社会的异化。
系统科学是从西方近代科学中脱胎而生，尽管今天它还不能不借用经典科学的许多概念与方法，但它从一开始就十分明确“科学应该重新定向”（贝塔朗菲），“需要一个新的、孤立的出发点。”（维纳）而不是在原有基础上修修补补。贝塔朗菲强调：系统概念是为了“代替机器人概念”，[1]而不是为了制造更复杂的机器。随着系统科学的发展，已越来越深刻地证明：探索世界构成抑或生成，是科学发展的两条道路。系统诞生和整体重建的问题可以与系统的物质成分无关，而系统生长的规律亦与系统的物质构成及大小尺度无关。
近代以来，科学发展的两条道路可简示如下：
从上图中可见，系统科学与经典科学的发展道路互相垂直，不仅说明科学关于世界还原构成与整体生成的研究可以互相独立、互斥互补，而且说明作为探索世界生成演化的系统科学应能将经典科学作为一种静态的特例包容在内。
生成演化的思想具有深厚的历史渊源。在西方，可上溯至古希腊亚里士多德和赫拉克里特，生成一词，目前英语用generation，含有emergence及creation之意。
在东方，中国几千年的文化与古代科学，原本就是一种彻底的整体论、生成论研究传统。中国先贤了解存在，不是从静态的既存之物(to be)入手，而是从动态的生成过程着眼。整个世界乃呈现为“生生不已”之“大化流行”。
周易所谓“大哉乾元，万物资始。”乾元即创生万物之源，乾元之“元”意味创始，创造；所谓“乾知大始”：即乾“主”“管”生之开始。“至哉坤元，万物资生。”坤元为万物诞生之母。坤元之“元”代表“始生”。因此“坤作成物”：坤承载一物之最终完成。[2]
老子《道德经》将“道生一，一生二，二生三，三生万物。”“天下万物生于有，有生于无。”作为宇宙万物生成的根本法则。此处“生”译为Beget，意思是giving things life。“生于”译为be born from[3]。显然，这里“生”指生命之诞生。庄子说：“其分也，成也；其成也，毁也。”[1]这里“成”则指分化生长直至毁灭。由此，生成亦可理解为生灭。
笔者认为，在建构未来“生成科学”的过程中，中国传统文化与科学不仅能提供重要的形而上学基础，而且能为探索世界生成演变的规律提供重要的范导和智慧启迪。
2 从构成论走向生成论
库恩曾指出：科学革命“是世界观的转变”，“在革命之后，科学家们所面对的是一个不同的世界”，“科学家由一个新范式指引，去采用新工具，注意新领域。甚至更为重要的是，在革命过程中科学家用熟悉的工具去注意以前注意过的地方时，他们会看到新的不同的东西。”[4]
系统科学是科学革命吗？从生成论的角度，系统科学——从系统论到混沌学的发展，无疑是20世纪最大的一次科学革命。因为这次革命不仅是“鸭子”与“兔子”的格式塔转换，而且是关于世界“有生命”与“无生命”、“活”与“死”的格式塔转换。笔者认为，目前系统科学正在从构成论走向生成论。它不仅正在逐渐形成一套新的概念，尝试用新的工具，探索新的领域，而且发现了一系列以往科学未曾发现的关于生成演化的规律，一种新的科学范式正在探索中逐渐生成。作为“最大的一次科学革命”，生成论需要创立不同于构成论的、关于世界生成的本体论预设，认识论与方法论原则，需要探讨和确立与构成论不同的逻辑起点。
近代以来，科学的形而上学基础是原子论，它预设了世界是由最小的不可再分的不生不灭的原子（注：作为近代科学逻辑起点的“原子论”的“原子”，不同于化学中道尔顿的原子。）所构成。“原子”是世界构成的终极因，它是构成一切而自身不被构成者。原子的假设为近代科学提供了一个逻辑起点，其特点是：1、从实体和部分出发，因此“质料因”是最基本的；2、整体由部分构成，因此可分；3、部分与整体同质，因此了解部分即可了解整体；4、变化乃指不变原子的分解与组合，或受力点在空间的运动；5、原子相对不变或稳定的属性是质量，即原子量。由此，近代科学确立了其基本原则：原子性原则：部分可以独立地被研究；外延性原则：真值不变，原子在系统内与在系统外不变；以及相应的实验性原则：孤立性原则，可重复性原则等。显然，既然一切物质皆可还原为相同的基本层次，其研究的基本方法必然是还原分析，而定量研究成为科学研究的基础，一切科学的基本定律必然表达为量的守恒律。微积分不仅成为经典科学的数学工具，而且忠实体现了经典科学的思想与特征。
而从生成论的角度，笔者认为：系统科学的形而上学基础应是“整体论”。“生生之谓易”，在生成论的世界图景中，变化指的是生与灭，世界上唯一不变的是变易本身，由此可说“体用不二”，即在变易背后不存在不生不灭的实体。这里，过程是基本的，实体是暂存的，有条件的。生成万物的终极因，即生成万物而自身不被生成者只能是“无”。从宇宙论的角度，生成是一从无→有（隐，潜在之物）→万物（显，有形之物）的过程。
那么，作为科学研究，系统科学应以什么为其基本的逻辑起点呢？笔者在此试提出“生成元”这一概念作为系统科学不同于经典科学“构成论”的逻辑起点，并将“生成元”定义为“未分化的整体”，这里，“元”取周易“乾坤二元”，及“元、亨、利、贞”中“元”之意义，“元”，始也。万物借助乾阳的作用开始有生命，而借助坤阴的作用得以出生。乾是主动的，“自强不息”，代表生生不已的生命力；坤是从动的，“厚德载物”，代表保证万物生命得以实现的载体。
注意，生成元与“原子”的差别在于：
1、生成元首先透显的是“动力因”和“目的因”，而不是“质料因”；
2、生成元不是既存的，而是生成的，因此生成元可生可灭，本质上是过程；
3、生成元是整体，不是部分；部分由分化生长而成，具有整体性与分形性。
4、生成元相对不变或稳定的属性是生成规则（中国文化中所谓“理”或“道”），而实体则是不断生长变化的；
5、决定生成元生长的是信息，而不是载体的原子质量。
由此，生成过程可简示如下：
从生成元出发，可为科学研究提供不同于机械论的研究方法、思路与解释。
笔者认为，目前作为宇宙大爆炸起点的原始火球，生物的遗传基因，动物胚胎以及分形理论中的分形元等，皆可看作生成元。
而中国古代，太极可谓生成元，太极是阴阳尚未分化的整体，象征最根本、最普遍的生成规则与过程——“一阴一阳之谓道。”
值得一提的是，系统论创始人贝塔朗菲已经注意到了构成与生成的根本差异，他说：“一般说来，物理的整体组织，诸如原子、分子以及晶体，来源于先存要素的联合。反之，生物的整体组织则是由原始整体的分化（即分离为部分）而逐渐建立起来的。胚胎发育的定型就是一例。它由原始整体经过渐进分异和渐进中心化而成为新的整体。”这里，渐进分异指系统的原始统一状态逐渐地分裂为各自独立的因果链。而渐进中心化即渐进个体化，指生物体的某些部分获得支配作用，主导整体的行为，而“生长发育中的生物体通过渐进中心化愈来愈统一、‘愈不可分’”。[5]但贝塔朗菲尚无明确的生成论思想。他将渐进分异看作是走向可分和机械化的过程。
笔者认为，如果坚持彻底的生成论立场，则万物都是生成的，从生成元开始生长、分化、发育而成新的整体，生成的整个过程都是整体行为，生成物从生到成皆具有整体不可分性。因此，世界在原则上是不可分的。分，只是为了研究的方便，分的同时必须明确，分的方法是片面的，它以破坏对象的整体性为代价。在这个意义上，我们可以说，经典科学是以精确的语言极不精确地描述了这个世界。
综上所述，从不同的本体论预设和逻辑起点出发，可推出构成论或生成论的不同体系，它们各自是逻辑自洽的。与构成论不同，生成论是先有整体，后有部分，不是部分通过相互作用构成整体，而是整体通过信息反馈、复制与转换生长出部分。物质不是既成的，部分不是已知的。生成的过程是信息指导物质的生成，（如基因指导蛋白质的生成），是新事物不断出现的过程。对于生成，重要的不是物质的空间运动，而是信息和能量的跨层次传送和转换，由此生成整体必然具有突现性、多层次性、不可分性和不可还原性。与此相应，研究作为生成整体的基本方法，不是将系统分解还原为基本层次，而是探索贯穿所有层次的普遍规律和层次间跃迁的共同规律。其关注的重点，不是系统的基本物质组成，而是系统整体突现的特性。因此，生成科学寻找的，主要不是量的守恒律，而是质的相似律。它的使命在于：如何突破还原分析的传统方法，找到整体作为整体，非平衡作为非平衡，非线性作为非线性的新的研究方法，而不满足于在构成的基础上附加考虑相互作用，在局域平衡的基础上附加考虑子系统间的不同情况，或考虑如何将非线性问题转化为线性处理。
可喜的是，系统科学已经和正在创建一系列与近代科学不同的新的科学方法论原则，如整体性原则、相似性原则、开放性原则等。而适于系统整体性的研究方法，诸如模型方法、类比方法、功能模拟方法日显重要，一系列新的研究整体生成的定性数学方法亦先后创建，如突变论、拓扑学、分形理论等。与以往解方程方法不同，如今分形、混沌理论已能充分运用计算机技术，采用迭代方程方法，生动而形象地描述出生成过程及其动态图象。由此，与经典科学不同，方程不再仅仅是描述一个物体的空间运动，而是给出一种生成法则，即生成信息。如今，从系统论到混沌学，一种新的生成科学体系正在成长，其发展趋势亦越来越清晰。
3 超越达尔文进化论
当代生成论与十九世纪演化论有何不同呢？特别是生成论与达尔文进化论有何不同呢？
首先，两者的科学背景不同，十九世纪演化论是在经典科学背景下提出的，当时的科学只能研究渐变问题，因此，十九世纪的科学进化论都是渐变论，达尔文的名言是：“自然界无飞跃”。如果说，达尔文进化论还仅仅是生物学领域的唯象描述，那么，当代生成论则基于二十世纪科学，特别是系统科学的发展，它所关注的恰恰是演化中具有突变特性的生成问题，或者说是具有突变点的系统进化问题。[6]并旨在架设人、生物、机器之间的桥梁，打破生命与非生命之间的鸿沟，探索世界从微观、宏观到宇观的普遍的生成进化规律。以下试就生成论与达尔文进化论作一大略之比较：
达尔文进化论简示如下：
达尔文进化论以个体研究为基础，核心是自然选择。
系统科学以群体研究为基础，揭示系统作为整体的进化律。其中自组织理论揭示了系统新生，即系统在突变点上新结构诞生的条件和机制。为便于比较，笔者简示如下：
必要条件：系统开放，远离平衡（非线性非平衡）。
根据自组织理论，突变点上系统进化的问题，实际上是系统的整体重建问题。其机制是各子系统通过自组织形成超循环，并实现内在的价值选择，关键在保证代表进化的某种“生成元”在突变点上诞生并迅速生长，完成进化。如果说，贯穿整个机械过程的基本规律是能量的形式转换与守恒，那么贯穿整个生成过程的基本机制则是信息的反馈、复制与转换。
目前，系统科学的最新发展——非线性科学，特别是分形与混沌理论则进一步揭示了系统生长的形态学与动力学机制。分形几何学揭示了系统形态生长的普遍的数学规律，并进而涉及能量、信息与功能的分布等规律，而混沌理论则发现了奇怪吸引子——世界生成过程中信息创生及跨层次传递信息和能量的重要机制和渠道。
以上不难看出当代生成论与达尔文进化论的区别，显然，生成论不仅已远远超越近代机械论，而且也已超越了达尔文进化论，人类正在一步步破译并接近宇宙、生命、人类生成演化的奥秘和真实。
无可讳言，“当范式变化时，通常决定问题和解答的正当性的标准，也会发生重大改变。”[4]既然生成论者眼中的世界已与构成论者不同，两者的思趣与评判事物的标准自然亦不同。
笔者认为：变化与复杂性，尤其生成演变造就的复杂性，是生命的典型现象。系统科学兴起，标志着科学正在将失落已久的生命再次还给大自然。而整个人类科学或许将遵循以下否定之否定的规律而发展：
中国古典生成论→西方近现代构成论→世界后现代生成论。
近年来，关于生成论科学思想的研究，已有金吾仑教授的《生成哲学》与董光璧教授的有关论著。董光璧教授明确提出：“从构成论向生成论转变的趋势已成定局”，科学的关注点正在从原子——物理世界转向比特——信息世界和基因——生命世界。[7]并将现代科学的基础转移简明表述为：从构成论到生成论，从公理化到模型化，从原子到比特。
笔者的文章得益于两位教授的启发与支持，并衷心希望越来越多的学者和科学家对当代科学，特别是系统科学的这一研究进路感到兴趣。
收稿日期：2003-08-19