试论复杂性科学对于可持续发展的意义，本文主要内容关键词为：可持续发展论文,试论论文,意义论文,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。
中图分类号：N941.4 文献标识码：A 文章编号：1009-2854(2001)03-0016-04
正如系统科学所揭示的，非线性系统是永恒的惊奇、永恒的出人意料，人类社会及其各大子系统都是极其复杂的非线性系统，也随时发生着令人惊奇的出人意料的事件。人类社会在经历了一个空前的持续高速发展期后，于20世纪70年代闪现出“增长的极限”的警示；恰在这时，在80年代又诞生了可持续发展的思想。对于支撑和推动整个现代文明的科学技术系统，在冲过一个急浪险滩、取得一个个辉煌成就之后，在20世纪末却激荡出“科学的终结”之叹息；其实，科学并没有在这种叹息声中终结，反而，未来的新型科学正在孕育。我们姑且依照普利高津称这种新型科学为复杂性科学，它的意义远未广为人知，它的魅力远未被人感受。可以说，复杂性科学将是科学技术自身及整个人类社会可持续发展的根本动力。
一、复杂性科学突破传统科学的机械论局限，将科学整体上带入有机论科学这种具有持续发展潜能的广阔境界
自经典科学诞生发展到今天，这种传统科学的基本特征是机械性。基于这种机械论世界观，传统科学总是把研究对象划分为一个个部件，采用分析方法，认识其各个部分，因而，其认识领域是线性的，科学研究总体上都是简单性问题，同时形成了一种形而上学的思维方式，如完全的确定论。虽然这种机械论科学的局限在19世纪已露端倪，并被恩格斯等揭示，但它仍以极强的势头发展，并取得极大成就，如20世纪中前期的相对论、量子论、基因论等，导致一系列科学革命。
然而，20世纪中叶以来，这种机械性科学似乎面临着真正的扬弃。一方面，人们按机械思维开展的科学研究，遇到了前所未有的障碍。人们按分析的思路探寻世界的基元难获实质性突破，呈现出“夸克禁闭”；超弦理论式的描述被霍甘称为“反讽的”科学，以致叹息“科学的极限”、“科学的终结”。同时，机械论科学在分析过程中割舍的东西却显示出日益重要的作用，而其作用规律是机械论科学难以把握的。另一方面，近几十年系统科学的发展，在自然科学内部正孕育着新生的活力。贝塔朗菲、维纳、普利高津等人的研究，都在极大程度上突破了机械论科学的孤立性、片面性、静止性等局限。特别是普利高津以新兴的非平衡态统计物理学和现代动力学为基础，开始建立起一种真正摆脱机械模型的、具有强烈有机论科学特点的自理组织理论，被认为对传统科学观念批判是最深刻的。普利高津还力图引导科学“重新考虑过去以机械论世界观的名义被排斥在外在的东西”[1]。于是，矢量时间、熵、不可逆性、偶然性、不稳定性、突现性、复杂性等大量新概念被赋予特定科学含义切实运用到科学研究之中；众多非线性现象、混沌现象及各种复杂巨系统被纳入科学视野，使人们看到了一个更为丰富和真实的世界。
从简单性的机械论科学，经系统科学，走向复杂性的有机论科学，也许目前是万里长征走了第一步。但复杂性科学的魅力却是无穷的。它是科学终结论的切实回应，是推动科学实现亘古未有的转型、走向可持续发展轨道的内在动力。
二、复杂性科学弥补还原论的缺陷，力图还原论与整体论的有机结合，并为科学研究的内容赋予整体持续演化的色彩
尽管复杂性及复杂性科学目前尚无普遍认可的确切定义，但人们对其内涵已有一定程度的把握并进行各种概括性表述。可以认为，复杂性（客观复杂性）是客观事物某种运动或性态跨越层次后整合的不可还原的新性态和相互关系；复杂性科学（认识复杂性）是对客观复杂性的有效理解及其表达[2]。这表明复杂性科学力图在研究那些不可还原的整合性的东西。
人们在认识客观事物时，既要深入认识它的部分，又要认识事物的整体。长期以来的传统科学一直认为，认识了部分的性质，总和起来就还原成整体的性质，基本上采取单纯的还原论方法。系统科学创始人贝塔朗菲认为，整体分非系统整体与系统整体两类。前者具有累加性，只要认识了组成部分，把部分特性加起来就能得到整体特性。后者是整体大于部分之和，部分按一定方式相互关联起来形成系统，就会产生整体具有而部分及其总和没有的特性；一旦把系统整体分解为它的部分，这些特性便不复存在。这种整体特性被称为涌现性。传统科学基本上把事物看作非系统整体，相信一切问题最终都可还原到一个基本物质层次加以说明。而不能认识系统整体的涌现性，当人类认识涉及日益复杂的系统整体时，传统科学对其复杂的涌现性不知所措，陷入绝境，科学似乎再也难以按其固有逻辑持续发展了。
复杂性科学对涌现性认识的步步深入，已为面临绝境的还原论科学带来可持续发展的生机。人们正力图探寻描述复杂系统整体涌现性的有效方法，如自组织理论采用统计综合方法，尽管还有带有浓厚的还原论色彩，却在一定程度上揭示出耗散结构、序参量、超循环等所反应的整体涌现性。目前人们正试图创造以系统论为指导的建立在整体现在科技基础上的把握复杂涌现性的可操作性方法[3]，其动力是无穷的，道路是久远的。
在对还原论的超越中，托姆的思想具有方法论意义。动力学家托姆采用开放的、动态的、历史的观点看系统，把整体形态的发生归结为系统的持续演化。同时，托姆也肯定还原论应有的意义，强调对系统的整体把握要建立在对事物的局部有真切的了解之上。这对促进还原论与整体论的有机结合有重要意义，也为复杂性科学研究的对象赋予了持续演化的色彩。
三、复杂性科学将科学研究的中心由物的实在导向关系实在，极大地扩展了科学持续发展的视野和空间
传统科学主要研究各个不同层次的客观物质的性质和状态、焦点聚集在实物上。这种探索已达到某种相对极限，微观已达亚基本粒子，宇观已探到总星系。这种物的相对极限似乎使科学显得一时难有大的作为，没有多少持续发展的余地。复杂性科学另辟蹊径，把研究的焦点由客观实物转向客观关系，着重研究复杂的涌现性，则将科学研究活动引入持续发展的广阔空间，科学发展出现“柳暗花明又一村”。
广义地讲，世界是普遍联系的，系统是世界普遍联系的方式。一定层次的实物等要素按一定方式相互联系起来，就形成较高层次的系统整体，从而确定了一种特定的客观关系，这种客观关系正是产生整体涌现性的根源之一（涌现性也许还与系统的要素及环境有关）。客观关系比客观实物具有更丰富、更复杂的内容。
客观关系与信息有着密切联系。信息表征着特定物质系统的成分、结构、状态、行为、功能、属性、演化趋势等内容，其中大部分内容都是由除要素（成分）之外的关系所体现的。维纳由此断言：信息是熵，是系统组织程度的度量。通过信息认识这些关系是极为复杂的过程，从信息活动角度讲，它涉及语法、语义、语用三大领域的内容，这些都是未来科学大有可为的重要方向。复杂性科学要研究的整体涌现性，就是通过对部分的组织整合而产生的信息增殖、信息创生的结果，是通过整合而产生的结构特性和组织特性。传统科学正是进行不适当的简化，把一些根本上复杂性问题转换成简单性问题，同时失去了有意义的信息，就不能获得对特定客观关系的确切性认识。复杂性科学就要通过搜索那些失去的重要信息，全面认识和把握特定的关系，极大扩展了科学持续发展的境界。
四、复杂性科学开展生态复杂巨系统研究，为人类摆脱资源、环境、生态困境提供科学依据，有利于人与自然走向可持续发展的轨道
传统科学的发展受机械论的工具理性支配，在目标上单纯追求人活动的线性效率，极端地追求单位时间资源的开采、加工和利用率，没有把环境、生态因素纳入生产活动系统中，带来了严重的资源耗竭、环境污染、生态失衡等全球性问题，使人类直接陷入可持续发展的困境。复杂性科学在探求资源开发利用的同时，更注重资源的养护与再生，而且将环境及生态因素纳入整个生产活动的复杂巨系统中，注重研究各种清洁生产、生态工程等方面的科学原理，并力图探求人与自然生态环境可持续发展途径。
复杂性科学中具有非线性特征的逻辑斯蒂曲线，揭示了包括生态系统在内的许多事物生长发育的饱和规律。该曲线表明两相关变量曲线存在一拐点，在拐点之前某一变量加速上升，在拐点之后转为减速上升，逐步逼近饱和线。这为描述系统演化的持续度提供了有效方法。在生态系统中存在一种周期性稳定态自组织现象。对于特定生态系统，随着草食动物规模增大，肉食动物的规模也增大，导致草食动物减少，然后肉食动物也减少，又导致草食动物再次增大，如此往复。这些复杂性研究成果在一定程度上揭示了自然生态可持续发展的规律。
复杂性科学的某些重要概念和原理，在维护自然生态环境的可持续发展实践中得以应用。薛定谔把熵的概念和原理引入生态学，提出生物靠负熵喂养的观点，指明维护生物有序的内在根据。进而，人们在各种不同层次的生态系统中应用耗散结构论，通过控制熵变，促进可持续演化。当然，正如复杂性科学还处于最初级阶段，它在可持续发展中的应用也处于极低水平，但有光辉前景。
五、复杂性科学开展社会复杂巨系统的研究，为人类走出经济、文化、社会发展的危机提供重要支撑，有利于人类社会可持续发展
可持续发展是以人为中心的包括自然和社会中各要素的复杂巨系统的问题。社会系统是人类已知的最为复杂的开放巨系统，它包含政治、经济、文化等多种因素。经济的不可持续发展与不合理的政治制度、文化观念和科技发展模式等密切相关，又危及政治、文化和整个社会的可持续发展。
社会系统是高度复杂的巨系统，从根本上讲，传统的科学是不能描述和把握它的。现代科学技术推动了经济的高速发展，但对深层次的经济问题基本上没有办法。解决社会复杂巨系统的可持续发展问题只有依赖复杂性科学的发展。1984年成立的美国圣塔菲研究所(SFI)在这方面的工作最引人注目。它专门针对生命、经济、组织管理、全球危机、军备竞赛直至可持续发展等当今世界重大问题，开展空前规模的跨学科研究，并试图建立关于复杂性系统的基本理论，尽管未有根本性突破，但意义是重要而深远的。
作为世界上系统科学三大学派之一的中国学派，则直接把中国社会的建设和发展问题作为复杂巨系统来研究，具有积极意义。钱学森在提出“巨系统”概念时，指出社会系统工程是“巨系统”，是包括整个社会的系统。进而强调，社会系统是具有高度复杂性的巨系统，称为复杂巨系统。由于复杂巨系统实际都是开放的，中国系统科学家则直接探究在国际环境中当今中国社会的改革开放问题。而且，在实际工作中创立了综合集成方法，则以专家经验、统计数据和信息资料、计算机技术三者的有机结合，构成一个以人为主的高度智能化的人—机结合系统，发挥系统的整体优势，以人类积累的全部知识和技能为基础，去解决问题。这种方法尽管仍有很大局限性，目前却切实可行，为解决社会复杂巨系统可持续发展问题提供了科技支撑。
六、复杂性科学自身将演化出一套“一旦—永存”的超循环机制，使科学技术和整个人类社会在某种终极意义上真正走向可持续发展
从本质意义上讲，复杂性科学作为科学的一种新兴型态，目前以至未来相当长时期内仍处于萌芽状态中。复杂性科学面临破土之难。号称世界复杂性研究“中枢”的圣塔菲研究所，开展了一系列积极探索之后，面对其基本理论突破的困境，又发出了从“复杂性到困惑”的感叹。中国系统科学家也深深地感受到复杂性研究中涌现性及其方法论难题，对复杂巨系统学的建立亦感到路途相当遥远[3]。因此，从某种终极意义上讲，科学技术自身的发展前程以及整个人类社会可持续发展问题仍然是悬而未决的。
然而，复杂性科学既然已经萌芽，就孕育着生机与希望，复杂性科学研究中的已有成果——超循环理论已给我们作出了这种昭示。艾根的超循环论揭示出，在有机分子向活细胞进化过程（即分子进化阶段）中出现“拟种”是必然的；有了这种“拟种”，一旦发展了组分之间的相互作用，不论多么微弱，超循环必然产生；超循环一旦产生，必然通过突变方式向更高的复杂性生长。这种机制被艾根称为“一旦建立则永存下去的选择”[4]。这种“一旦—永存”机制是开放复杂系统自身持续演化的内在根据。由此可以设想，在现有科学系统中，通过复杂性科学新的某些“拟种”产生类似的超循环机制，创生出真正意义的新型复杂性科学，可使科学系统整体上得以持续发展；同时也可想象，在现有的社会系统中，也会出现某种超循环机制，使整个人类社会走上可持续发展轨道。实际上，人类社会正处于一种不稳定的转型期，科技、文化、制度等都发生着频繁的解构与重构的激烈作用，已涌现众多的类似于“绿色科技”、“生态文明”这样的“拟种”，我们所期望的那种由超循环机制驱动的可持续发展态势是能够出现的。
收稿日期：2001-02-19