试论复杂性理论的精髓，本文主要内容关键词为：复杂性论文,精髓论文,试论论文,理论论文，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。
本文首先考察复杂性研究主流发展的三个阶段——埃德加·莫兰的学说、普利高津的布鲁塞尔学派、圣菲研究所在理论上的异同，从它们共同的或相近的东西中抽绎出复杂性理论的精髓，然后探讨复杂性理论的精髓对于推进我们今天对哲学原理的研究给予了什么有益的启示。
一
可以说，埃德加·莫兰是当代思想史上最先把“复杂性研究”作为课题提出来的人。他通过批判经典科学的方法论所代表的简化的理性主义的弊病，提出建立“复杂方法”、“复杂思想”或“复杂范式”的必要。他在这一方面的代表作是六卷本巨著《方法》。莫兰正式提出“复杂性方法”是在他1973年发表的《迷失的范式：人性研究》（莫兰，1999年）一书中。莫兰是从人文社会科学的领域出发走向复杂性理论的。他起初旨在建立一个关于人性的综合概念，而人类学研究的复杂方法最终驱使他走向一般的复杂性方法。他在建立复杂性方法的过程中又广泛地吸收了现代自然科学各前沿领域的最新研究成果，这使他的《方法》展现了一幅从物理科学到生命科学再到认识论和人文科学的百科全书式的面貌。莫兰复杂性方法的要点包括：批判经典科学方法论把“有序性作为绝对的解释的最高的原则”（同上，2001年，第267页），用“多样性的统一”来纠正经典科学的还原论的认识方法，以能动的自组织的回归的因果性来补充被动的线性的机械因果性，以整体和部分之间相互作用的观念来代替以往系统论中单纯强调整体性效应的观念，等等。在我看来，莫兰复杂性思想的核心是他所说的“来自噪声的有序”的原则。
“来自噪声的有序”原文为order from noise，亦可译为“由噪声产生有序”。它最早是由美国控制论学家冯·弗尔斯特（von Foerster）在1960年提出的，后为莫兰赋予其哲学的方法论的意义，作为他的“复杂范式”的一个基本原则。关于此，我们在莫兰的代表作《方法：天然之天性》①中可以看到明白的表述：
……冯·弗尔斯特提出的有序生自噪声的原理我更想称其为无序的组织作用原理。（同上，2002年，第32页）
严格地说，这一原理在内容上概括了若干科学家（冯·诺依曼、冯·弗尔斯特、亨利·阿特朗）共同的研究成果（参见同上，第20页）。
噪声本是一个信息论的术语，本意指在信道中使被传输的信息发生差错的干扰，因而它表示无序性。莫兰在《方法：天然之天性》一书中引用了冯·弗尔斯特用以说明“由噪声产生有序”的原理的实例，可以简要表述如下：将一些具有磁性的小立方体散乱地搁置在一个盒子里，然后任意摇动这个盒子，最后人们看到盒子中的小立方体在充分运动之后根据磁极的取向互相连接形成一个有序的结构。在这个例子中，任意地摇动盒子是无序的表现，显然单靠它不能导致小立方体形成整体的有序结构。小立方体本身具有磁性，这构成有选择地相互对接排列的可能性，是产生有序性的潜能。但是这个潜能借助了无序因素的辅助或中介而得以实现。在这个原理里，无序性是必要条件而不是充分条件，它必须与已有的有序性因素配合才能产生现实的有序性或更高级的有序性。对此，冯·弗尔斯特说：自组织系统不仅要进食秩序，而且也要进食噪声。系统本身包含某些噪声是有利的，否则它将僵化在一个特殊状态里而不能调整自己以适应异常的形势。（Foerster，pp.31—50）阿特朗则说：自组织系统的有序机制对环境中的噪声因素进行了筛选，把它们改造为组织的因素吸取到自身，通过降低自身的冗余性而增加自身的复杂性。（Atlan，pp.5—33）这条原理打破了有关有序性和无序性相互对立和排斥的传统观念，指出它们在一定条件下可以相互为用，共同促进系统的组织复杂性的增长。这正是莫兰在其书中阐发的复杂性方法的第一条基本原则，它揭示了动态有序的现象的本质。
有序性是有差别的。后来普利高津的理论就指出存在着两种不同的有序结构：一种是平衡有序的“死”结构，如晶体、雪花、铁磁体等，它们在热平衡条件下形成，不要与环境交换能量加以维持，虽在空间上展现一定的规则性但不会进化，而只能随着时间的流逝根据热力学第二定律逐步退化；另一种是非平衡有序的“活”结构，譬如生命体，它在热非平衡条件下形成，通过与环境交换物质、能量而维持和发展，包含着向前演化的巨大潜力。我们所谈的在生物进化、社会发展或某个组织进步中不断增加的“有序性”，涉及的都是后一种有序性而不是前一种有序性。这表明我们不应抽象地认为凡有序性就是好，凡无序性就是不好（这实际上是经典科学的传统观念）。我们也不宜抽象地说有序性愈多愈好，愈强愈好。单纯的、过分的有序性代表绝对的束缚，实际上生物、人类只是在宇宙无序化的背景下才能生存。生命虽然是与无序性相反的，但它却是以无序性的存在为前提的，因为生命正是在与无序化潮流的抗争中产生的，并一直表现为与后者斗争的自组织活动。总之，只有“静态有序”是排斥无序性的，而“动态有序”一定要有无序性的参与来构成，它实质上就是莫兰所说的“组织”。
有序与无序的互为条件、互相凭借不局限于生物体。莫兰谈到了宇宙的演化运动。他说宇宙是在自我瓦解中自我组织的：原初的“大爆炸”引起的宇宙的四分五裂的膨胀是一个符合热力学第二定律的热扩散的退化的过程，但这个总体的退化过程又创造了条件使局部有序化的世界得以形成——由于宇宙各处不均衡的降温导致通过能量的凝聚形成各种基本粒子、原子、分子以至星体和各个星系，还使得人类可以在地球上出现。莫兰主张考察宇宙范围内的物质运动必须立足于如下的四元联立的程式：
有序
无序互动（或相互作用）组织（参见莫兰，2002年，第36—38页）
这是“关于宇宙的复杂性原理”（同上，第49页）。在经典物理学里，“有序的观念压倒一切，也压碎了组织观念”。而“组织若要自我组织和进行组织就必须在自身内包含有序与无序的关系”。（同上，第84、129—130页）在宇宙局域的进化过程中，一方面，“有序越来越多样化、复杂化”；另一方面，“有序和组织化越是向前发展就越是复杂，越能容忍、利用甚至迫切需要无序”。（同上，第63、37页）对于生命等高级的自组织形式的本质，莫兰提出理解它们的如下的完整模式：
自主的——依靠环境的——反复进行的——组织（参见同上，2001年，第214页）
“生物组织不仅能够承受一定程度的无序而且产生再生的反过程，从而从内部退化和衰变的过程中得到自我更新的好处。”（莫兰，2001年，第173页）“解体因素与重组因素是互补的、竞争的和对抗的，活组织的复杂性就建立在它们不间断的结合上。”（同上，2002年，第115页）正是生物组织的这种兼有建设因素和解体因素的特点，使它具有活体的柔韧性，能够进化和对复杂多变的环境作出适应。
比莫兰稍晚，普利高津在他与斯唐热于1979年出版的法文版《新的联盟》一书中提出了“复杂性科学”的概念（此书的英文版改名为《从混沌到有序》）。在他那里，复杂性科学是作为经典科学的对立物和超越者被提出来的。他说：“在经典物理学中，基本的过程被认为是决定论的和可逆的。”（普里戈金、斯唐热，第42页）今天，“我们发现我们自己处在一个可逆性和决定论只适用于有限的简单情况，而不可逆性和随机性却占统治地位的世界之中”（同上，第40页）。因此，“物理科学正在从决定论的可逆过程走向随机的和不可逆的过程”（同上，第224页）。普利高津紧紧抓住的核心问题就是经典物理学在它的静态的、简化的研究方式中从不考虑“时间”这个参量的作用，从而把物理过程看成是可逆的。实际上，时间箭头在宇宙结构中是一个重要因子，任何物理过程都是不可逆的：在封闭系统和开放系统近平衡态的情况下，由于热力学第二定律的作用，物理过程趋向退化；而在开放系统、远离平衡态又有内部组分的非线性相互作用机制的情况下，过程趋于进化。普利高津没有提出一个明确的“复杂性”的定义。他提出的关于复杂性的理论就是不可逆过程的物理学的理论，其中主要是揭示物质进化过程的理化机制的耗散结构理论。普利高津说这个理论研究了物理、化学中的“导致复杂过程的自组织现象”（尼科里斯、普里高津，第23页）。因此我们可以揣测普利高津所说的“复杂性”就是不可逆的进化的物理过程所导致的那些现象的总体：在热力学分岔点出现的多种发展可能性和不确定性，动态有序结构的增长和多样化，等等。耗散结构理论中的“经过涨落的有序”的原理揭示了体现了无序性中的偶然性的涨落事件对有序性的形成和发展所起的积极作用，与“来自噪声的有序”的原理有异曲同工之妙。
二
1984年美国的圣菲研究所成立，它接过了“复杂性科学”的口号。该研究所有各学科的第一流精英参与，有若干诺贝尔奖金获得者领头，又受到美国公私财政机构的大力资助，实力雄厚，影响巨大，被视为世界复杂性问题研究的中枢。圣菲研究所的复杂性观念与前两家的复杂性观念有很大的区别。莫兰和普利高津都认为：“自然界没有简单的事物，只有被简化的事物”（莫兰，2001年，第137页），反对“把现实的复杂性约化为一种隐藏的简单性”（普里戈金、斯唐热，第56页），而圣菲研究所的观念却是简单性和复杂性都是存在的，而且复杂性来自简单性。莫兰和普利高津提出的基本上是复杂性方法，而圣菲研究所——至少就其有代表性的学术骨干约翰·霍兰（Holland）来说，则是提出了关于复杂性现象的理论，而他运用的却是简单性方法（他做的是“找到由简单规则控制的模型来解释复杂现象”）①。圣菲研究所成员众多，观点各异。如霍兰是一个根本的还原论者，企图建立复杂系统的“一元化理论”；而诺贝尔奖获得者安德森（P.Anderson）是一个反还原论者，他认为“区别更重要”。圣菲研究所的学术领头人盖尔曼（M.Gell-mann）则是一个有条件的还原论者，他提出的目标看来可以比较公允地代表圣菲研究所的研究宗旨：
现代科学的一个重大挑战是沿着阶梯从基本粒子物理学和宇宙学到复杂系统领域，探索兼具简单性与复杂性、规律性与随机性、有序与无序的混合性事件。同时我们也需要了解，随着时间的推移，早期宇宙的简单性、规律性及有序性怎样导致后期宇宙中许多地方有序与无序之间的中间条件的形成，从而使得诸如生物这样的复杂适应系统及其他一些事物的存在成为可能。（盖尔曼，第119页）
虽然盖尔曼也说圣菲研究所的活动是“研究复杂系统及复杂性怎样产生于简单的基本定律”（同上，第341页），但他没有像霍兰那样仅仅通过抓住简单模型蕴含的有序性、规律性去推导出一个系统的全部可能的复杂行为，而是认为为了了解复杂的具体事物，在掌握最基本的普遍的物理定律（这构成简单性）的基础上还必须加入特殊领域内的偶然事件提供的附加信息。这表明他认为存在着不能被还原的东西。盖尔曼指出：“在研究任何复杂适应系统的进化时，最重要的是要分清这三个问题：基本规则、被冻结的偶然事件以及对适应进行的选择。”（同上，第291页）“被冻结的偶然事件”是指一些在物质世界发展的历史过程中其后果被固定下来并演变为较高级层次上的特殊规律的事件，这些派生的规律包含着历史特定条件和偶然因素的影响。盖尔曼说：事物的有效复杂性只受基本规律少许影响，大部分影响来自“冻结的偶然事件引出的大量规律性”（同上，第134页）。“通过被冻结偶然事件的累加，出现了更多复杂的形式。”（同上，第224页）圣菲研究所所研究的复杂性还涉及到“适应”，它提出“适应性造就复杂性”，这表明它主要研究的是系统在适应环境的过程中于自身中产生的复杂的性质。因此它研究的焦点不是客体的或环境的复杂性，而是主体自身的复杂性——主体复杂的应变能力以及与之相应的复杂的结构。它探讨系统的结构和行为方式经由自组织从简单到复杂的演化机制。总之，在盖尔曼那里，简单性代表有序性、规律性、必然性，而复杂性是有序性与无序性、规律性与随机性、必然性与偶然性相结合的产物，它导致特殊性、具体性、个体性。
圣菲研究所迄今的目的是找到认识和处理“复杂适应系统”的跨学科方法。什么是“复杂适应系统”？盖尔曼说：“在宇宙的自然演化过程中，引力现象使物质形成类银河系，并进而演化形成恒星和包括地球在内的行星。从形成的时候起，这些天体就显示出复杂性、多样性和个性。但是随着复杂适应系统的出现，那些性质就有了新的意义。地球上的这种发展与地球生命的起源以及与产生了如此丰富多样的物种的生物进化过程结合在一起。”（同上，第17页）由此看来，复杂适应系统属于生物层次以上的高级复杂系统。盖尔曼随后还指出了复杂适应系统的“共同特征”：它们能够通过处理信息从经验中提取有关客观世界的规律性的东西作为自己行为方式的参照，并通过实践活动中的反馈来改进自己对世界的规律性的认识从而改善自己的行为方式。（参见同上）这实际上是能动的系统。这个能动性就表现在该系统不是被动地接受环境的影响，它们有自身独立于环境的目的并据以施加作用于环境；它们的行为是结合环境的刺激和本身的目的而发的，通过摸索、掌握环境的规律性，争取采取在适应于环境规律性的范围内的最佳行为方式来实现自己的目的；它们因此是能够“学习”和“适应”的。看来复杂性理论有一个共同的研究对象，那就是事物的自组织的机制，亦即逆反于热力学第二定律的时间之矢标示的退化方向的从简单性趋向复杂性的进化过程的内部机制。普利高津的布鲁塞尔学派和圣菲研究所的区别就在于前者研究的是自发的自组织的机制，它涉及的是物理—化学系统的进化过程，系统中的组分是无意识的、盲目的原子、分子；而后者研究的是能动的自组织的机制，它所涉及的生物系统、社会系统、精神系统中的组元都是有意识、有目的的。两种系统运作的根本区别在于后者含有一个信息的贮存和处理过程，而前者没有。总之，复杂性理论的研究对象是自组织的能动的主体。在这一方面，莫兰在他的学说中也在中心地位强调恢复被经典科学抹杀的“主体”的概念，要求建立“关于自主性的科学”。
那么，圣菲研究所关于自组织现象的复杂性理论的核心概念是什么？其成员中有的认为是“涌现”，有的认为是“秩序和混沌的边缘”。霍兰是前一倾向的代表，而盖尔曼属于后一倾向，他强调指出：“复杂适应系统的运作需要有介于有序和无序之间的条件。”（盖尔曼，第115页）“位于有序与无序之间的条件不仅是能产生生命的环境的特点，也是具有高度有效复杂性与极大深度的生命自身的特点。”（同上，第116页）什么是“混沌的边缘”？它是由圣菲研究所的朗顿（C.Langton）和帕卡德（N.Packard）提出的概念，他们在用元胞自动机进行的实验中发现：一个系统的计算能力——即它贮存和处理信息的能力——在它的状态介于高度的周期性和混沌性行为之间的一个狭小区域内达到顶峰。实际上这个概念还蕴含着更一般的意义，即动态有序的事物的自组织只有在把规律性与随机性、有序性与无序性彼此适中地结合起来的条件下才能最佳地进行。沃尔德罗普在他报导圣菲研究所的研究活动的《复杂》一书中作了如下的陈述：科学家法默认为“只是谈论‘涌现’还远远不够”，因为“涌现”只能说明比如银河、云彩和雪花这类静态有序的事物，还不能说明像生命和心智这样的动态有序的东西的成因；是朗顿发现了“使生命和心智起源的这个神秘的‘东西’，就是介于有序之力与无序之力之间的某种平衡”。（沃尔德罗普，第410—411页）当然，我们也可以在拓广的概念中来理解“涌现”，使“涌现”包含动态有序的事物在宏观上产生的新性质，但是在这种情况下也是“混沌的边缘”揭示了“涌现”机制的本质因素。盖尔曼指出，能动系统的有效复杂性“只能在极端有序与极端无序之间的中间状态达到最大值”（盖尔曼，第58页），这表明它们在这种条件下具有最大的应变和进化的能力。盖尔曼没有明确定义何谓“有效复杂性”，我想这是指能为能动主体把握其规律性和加以利用的复杂性。
总之，从“来自噪声的有序”中经“经过涨落的有序”直到“混沌的边缘”，我们发现复杂性研究的三个学派不谋而合地在它们的核心思想中探讨动态有序的事物的自组织的机理，并共同认为能动系统只有在有序性和无序性并存的条件下才能进行自组织。
三
当代的复杂性理论研究能动的自组织现象的内在机制，其成果对于完善哲学上关于实践主体的能动性机制的理论可以带来有益的启示。
为什么主体和能动的系统只有在有序性和无序性彼此适中地结合的环境中才能很好地生存和运作，并且它本身也以这种方式构成为佳？能动性与有序性、无序性的关系是怎样的？看来这些关系是复杂的、辩证的。先来看能动性与有序性的关系。有序性表现为世界事物运动的规律性。以往我们讲认识了世界的规律之后自觉地遵循它，这就是获得了自由。其实实际情况远比这复杂。规律性对主体起两种作用：一是限制它，二是加强它。这在主体的行为中分别表现为“遵循（或顺从）规律”和“利用规律”。世界上的众多规律可以分为不同层次上的。有一些基本的起普遍作用的规律支配着主体本身的生存，因而主体只有遵循它们，即使自己的行为方式与它们运行的轨道一致，如四季运行的规律、新陈代谢的规律等等。但是如果世界上只有这种规律，主体的能动性就无从发挥。还有一些规律是不那么基本的、起局部作用的，主体可以有选择地使它们发挥作用来促进实现自身特有的目的，如钻木取火、采取轮作或休耕制来保持土壤肥力、利用电磁波传输信号实行远程通讯等。这些规律构成人类改造世界的手段和依据，懂得并利用它们放大了人类的实践能力。再来看能动性与无序性的关系。无序性对主体本身有瓦解作用，事物运动发展的纷乱无序的方面也扰乱着主体指向一定目的的行动计划。但无序性又给主体带来自由的可能。正是在世界范围内无序性与有序性的交混存在，使主体没有在存在的每一层次每一方面都被束缚于织造出秩序之网的各种规律的链条中。偶然性使事物的发展具有在一定范围内的多种可能性（包括出乎意料的有利机遇），主体从而能够进行选择，而“自由”和能动性便建立在选择的基础上。有序性和无序性都是主体发挥能动性的必要条件（但同时也是限制条件。下面我们将看到这决定了它们彼此配合的最佳比例）。
从对主体适宜的运作环境逆推上去，影响到我们对宇宙构成的看法。这里根本的问题是要打破完全的决定论的宇宙观。莫兰说：“一个严格的决定论的宇宙是一个只有有序性的宇宙，在那里没有变化，没有革新，没有创造。而一个只有无序性的宇宙将不能形成任何组织，因此将不能保持新生事物，从而也不适于进化和发展。一个绝对被决定的世界和一个绝对随机的世界都是片面的和残缺的，前者不能进化而后者甚至不能产生。”（莫兰，2001年，第159页）有序性和无序性相互结合的环境构成一个复杂的环境，正是在这个环境里产生了生物、人类。
什么是复杂性？我想在哲学的层面上提出一个简单的定义：复杂性是有序性和无序性的统一。这一观念在莫兰和盖尔曼那里都有它的依据。（参见盖尔曼，第58页）在这个复杂的世界里，由于有序性和无序性相互凌驾，规律与事件、必然性与偶然性可以相互支配（这表现为宇宙中决定论因素和非决定论因素的并存）。莫兰指出：“宇宙的事件性和个别性是普遍规律的泉源。”（莫兰，2002年，第30页）在他的观察宇宙演化运动的四联式“有序无序相互作用组织”中，“相互作用构成有序性和无序性的莫测和难解的结。相遇是随机的，而这些发生在确定的元素身上和确定的环境中的相遇的结果却变成必然的，它们建立了‘规律’的秩序。”（同上，第31页）莫兰用碳原子的例子说明世界上许多规律的形成和发生作用都以一些个别事件的具备构成前提条件。正是在某些情况下事件可以决定规律这一事实，使得能动主体有可能根据自身的目的选择性地利用客观规律。
四
在自组织现象的研究领域内，“可能性”是一个极其重要的范畴，可能性是能动性（莫兰称为“自主性”，而在圣菲研究所的理论中被称为“适应性”）的基础或条件。可能性把严格决定论关于事物发展只有唯一的必然的结果的观念相对化了。普利高津指出耗散结构系统在热力学分岔点上面临若干发展的可能性。盖尔曼说：宇宙具有量子力学性质，它只允许理论作出概率性的预言。（盖尔曼，第25、131页）可能性首先是一个把必然性与偶然性结合起来的概念。它作为必然性，划定了可能实现的事件和不可能实现的事件之间的界限；作为偶然性，则显示了在可能性的范围内存在着不能预决的多个可能实现的事件。它因此也是规则和自由的结合，因为它既为积极活动的主体规定了必须接受的约束，又为他划出了可以发挥主观创造力的空间。究其实质，它也是有序性和无序性的统一的产物。这种统一造成了事物发展的多种可能性。无机的事物面对发展的多种可能性任由偶然性来决定它的命运，而自组织系统面对发展的多种可能性正好提供了它发挥其主观能动性来争取实现最接近它的目的的可能。为什么有序性与无序性彼此适中的结合对于能动主体的运作最佳？其原因就是我们在上文所说的，有序性太多则可选择性太少，而无序性太多则缺乏可依循性（缺少可利用的规律性）。两者彼此适中的结合所导致的最大有效复杂性意味着有最多的可以把握的可能性、最多的可供实现的选择机会，既以自由又以规律为基础的能动性在此可以进行充分的选择以实现把客观世界的规律与主体的目的最佳地协调起来的发展。总之，复杂系统的主体自身处于混沌的边缘将使它有最大的主体应变能力，而客观环境处于混沌的边缘将使主体有尽可能多的可利用的条件（不是约束太死，也不是混乱得难以施为）。这样的环境最适于造就复杂的主体，而这样的主体也最能够对付复杂的环境。
可能性包含了不确定性，比如在热力学分岔点上出现了不止一个发展前途，哪一个实现是不可预知的。主体在这种情况下的活动具有莫兰所说的博弈特征，即制订灵活应变的“策略”，立足于准备最坏的可能性的发生（制订相应的补救措施），但创造一切条件争取实现最好的可能性。在现实生活的环境中有多种因素相互作用，发展具有多种可能性。这些可能性往往不是完全不可预知的，而是部分不可预知的。如果人们根据经验知道各种可能性实现的依赖条件，在人为干预的过程中创造条件促使在自然发生过程中可几性小的事件实现了，人们就说这是主体在实践活动中发挥了能动性导致的结果。
关于可以预知的可能性和不可预知的可能性构成了一个可能性世界。如果我们掌握尽量多的关于客观世界的规律并以之为基础，再辅以逻辑规则进行推导，在原则上就可能得到这个合乎规律的但又不是现存的世界。我们的现实世界只构成这个可能性世界的特殊情况，亦即是被实现了的那一部分可能性。普利高津说：“我们周围的宇宙只是许多‘可能’世界中的一个。”“‘可能’的确比‘实在’更丰富。”（普利高津，第46、57页）盖尔曼也说：“我们可以用‘多宇宙’代表整个宇宙总体，在这总体中我们熟悉的宇宙只是其中一员。”（盖尔曼，第206—207页）开发这个可能性世界表现为掌握导致不同的可能性事件实现的规律，运用对这种规律的认识设置条件以促成各种对人类生存有利的可能性事件的实现，比如人类合成了自然界中本不存在的更结实、轻巧、廉价的材料，制造出自然界本不会自动产生的汽车、火车、飞机这些高效的旅行、运输工具。可以说整个人工自然的出现都是开发可能性世界获得的结果。而最重要的是，我们可以通过探索可能性世界，促进一个更加合理的现实世界的实现。