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中医学的文化基础与理论体系研究纲要(七)——科学继承与发展：传统复杂系统理论问题研究（上）蔡子微牡丹江医学院病理生理教研室、中西医结合研究所（157011）前文[1]我们曾谈到框架理论中包涵着两个重要的内容，即传统可拓理论和传统复杂系统理论。笔者认为，传统复杂系统理论是框架理论的核心，传统可拓理论是传统复杂系统理论应用与拓展的理论工具。那么，在框架理论中作为传统复杂系统理论的基本形式和原理是什么？自贝塔朗菲一般系统论提出后，系统科学有了长足的发展，使今日之科学步入了系统科学时代。复杂系统理论，特别是复杂适应系统（CAS）理论的提出，为研究和认识传统复杂系统理论提供了重要的理论基础。由于传统复杂系统理论的研究对于中医基础理论体系构建原理的认识具有重要的作用和意义，本文拟就传统复杂系统理论的某些问题进行探讨并与CAS理论进行比较，以期对传统复杂系统理论有初步的认识。1系统科学与复杂系统问题研究概述1.1系统科学1.1.1系统科学的概念系统科学以这样一个基本命题为前提：系统是一切事物的存在方式之一，因而都可以用系统观点来考察，用系统方法来描述。[2]因此，对系统科学可以这样来描述，系统科学是一门研究事物整体的学科,是一门从事物整体性的角度观察世界、研究事物、认识事物的学问。[3]简单的讲，系统科学是以系统作为研究对象的科学。系统科学与经典科学（还原论科学）在方法论上有着本质的区别。系统科学的方法论是整体方法论，还原论科学的方法论是还原论。还原论方法有以下三个主要特征：（1）本体层面，认为事物有组织结构和层次。（2）认识层面，认为能从关于部分（或低层次）的概念、定律、理论和科学中推导出关于整体（或较高层次）的概念、定律、理论和科学。（3）方法层面，对事物进行研究时，把整体分解为部分，或把较高层次的物质结构分解为较低层次的物质结构。[4]还原论科学虽得到了巨大成功，推动了科学和技术的迅猛发展，但正是由于科学和技术的迅猛发展使他在处理生命系统、生态系统和社会系统等复杂问题时遇到了难以克服的困难。这使还原方法论和简单性思想受到了严峻的冲击。系统科学的出现为科学的发展提供了一个运用“整体”或“系统”来研究和认识事物的新方向，避免了还原论科学的局限性。系统科学使现代科学发生了重大的变化，主要体现在三个方面：（1）从追求简单性到探索复杂系。（2）从对存在的研究转向对演化的研究。（3）从主要研究线性相互作用转向重点研究非线性相互作用。[2]1.1.2系统科学的发展自贝塔朗菲于上世纪40年代提出系统论至今已走过了60多年的发展历程，系统科学有了很大的发展，可大致将其发展分为以下两个阶段。第一阶段，一般系统论阶段。20世纪20年代关于生命现象的简化论与活力论之争促使了现代系统论的产生。现代系统论创始人奥地利生物学家贝塔朗菲（L.Bertalanffy）在1925-1926年建立了一般系统论的早期框架，提出了生物学的机体概念，并在《现代发展论》（1928年）和《理论生物学》（1932年）进一步发展成生物学的一般理论，进而合乎逻辑地发展为机体系统论即一般系统论。1937年贝氏在芝加哥大学查尔斯哲学研讨班上首次提出了一般系统论，1945年正式发表了《关于一般系统论》一文，宣告了现代系统论的诞生。一般系统论的诞生标志着一种新的方法论、世界观的出现，这在认识论上具有划时代的意义。正如贝氏所言“我们将被迫在知识的一切领域中运用‘整体’或者‘系统’来处理复杂性问题，这将是对科学思维的一个根本改造。”[5]这一时期，与系统论有关的还有维纳的《控制论》（1948年），申农的《信息论》（1948年），以及麦卡洛克和匹茨提出了人工智能等。第二阶段，复杂系统论阶段。复杂系统是系统科学研究的主攻方向。这个阶段可以分为两个时期，同时也形成了两个方向：（1）复杂系统特征研究。20世纪60年代以来，一批复杂系统理论相继问世，主要有普里高津的耗散结构理论（1969年）、艾根的超循环理论（1971年）、托姆的突变论（1971年）、哈肯的协同学（1976年）以及混沌理论、分形理论等。这些理论从不同的领域和角度研究和揭示了复杂系统的本质特征，如自组织、非线性以及涌现等特征，为复杂系统的深入研究奠定了理论基础、提供了一些方法，同时也形成了系统科学的分支学科。（2）复杂系统建模。20世纪80年代以来，复杂系统研究的另一个领域就是复杂系统的建模。主要有复杂系统的数学模型和针对实际系统的模型。复杂系统的数学模型，如诺意曼的元胞自动机模型（20世纪50年代诺意曼提出，1984年由于S.Wolfram的工作得到重视和研究）和金子邦彦的耦合映像格子模型（1983年）等。人们针对一些实际的系统建立相应的模型，这已经成为系统科学研究的一个重要的方向。最具代表性的是美国圣菲研究所（SantaFeinstitute,SFI）霍兰（JohnH.Holland）于1994年提出的“复杂适应系统”（complexadaptivesystems,CAS）理论和模型。CAS模型的原型主要有生命系统、生态系统和社会系统等复杂系统。20世纪80年代以来，非线性科学和复杂性研究的兴起对系统科学的发展起了很大的积极推动作用。有科学家把21世纪的科学称为“系统科学的新时代”，把复杂性科学称为21世纪的科学。有学者以系统观的不同认为，系统科学的发展经历了第3个阶段。[6]第一代系统观阶段。这一时期所能认识和操作的系统是以机器为背景的，部分是完全被动的、死的个体，其作用仅限于接收中央控制指令，完成指定的工作。这保证了它在工程领域成功，但也决定了他在生物、生态、经济、社会这类以“活”的个体为部分的系统中必然遇到困难。第二代系统观阶段。以普里高津的耗散结构理论（1969年）与哈肯的协同学（1976年）等复杂系统理论为代表。其“系统”有两个新特征：（1）元素数量极大，致使“我推你动”的控制和管理方式称为不可能。（2）元素具有自身的、另一层次的、独立的运动，使整个系统不可避免地具有统计性和随机性。其探讨自组织涨落、相变等新的概念，对系统的理解进一步深入，其所说的“系统”是某种热力学意义下的系统。然而，这种系统思想仍不能有效地应用于生物、生态、经济、社会等领域的系统。原因在于尽管个体的运动在一定条件下对整个系统的进化起着积极的作用，但这种运动仍然是盲目的、随机的，个体的行为在系统中的作用仍然没有得到深入地认识。第三代系统观阶段。20世纪90年代以来，学者们注意到了个体的行为，把注意力集中到个体与环境的互动作用上。由此形成了第三代系统思想，核心是强调个体的主动性，承认个体有其自身的目标、取向，能够在与环境的交流和互动中，有目的、有方向地改变自己的行为方式和结构，达到适应环境的合理状态。在这方面，以美国圣菲研究所为中心的、关于复杂适应系统研究，是一个十分引人注目的方向。1.1.3系统科学的研究对象和问题作为一门横断科学，系统科学并不以某一类具体事物为研究对象，而是以所有事物的整体性为研究对象。整体性是事物的普遍属性，而事物的整体性就成为系统科学的核心问题。人们要以定性方法来回答以下四个基本问题：系统是由什么构成的？系统内部各元素和要素的关系是什么，它具有怎样的整体结构？系统是怎样发展、演化的，它的运动变化有什么规律？系统的价值如何体现和实现，它对研究者、使用者以及人类社会有何功能与价值？系统的定量描述总是建立在定性和简化这两个前提之上的，是对定性描述的四个方面基本性质进行量、形、关系的精确刻画，而对系统进行定量描述的一个重要而关键的问题是如何进行简化。[2]虽然系统科学的硬件对象是所有的系统，但复杂系统确是当今系统科学的主题和重点研究的内容。1.2.4系统科学的体系系统科学是一个包含了多个学科的学科群，各学科相互联系构成了一个学科体系。根据贝塔朗菲的研究纲领，系统研究被分为系统科学、系统技术和系统哲学三个层次。[7]这种对系统科学体系的层次划分具有重要的意义。目前，通常把系统科学划分为系统哲学、系统理论、系统技术和系统工程四个基本层次，这种划分与贝塔朗菲的思路是一致的。这不仅指出了系统科学体系所具有的科学理论、应用技术以及方法论和哲学基础，同时也指出了系统科学研究、应用和影响的基本层面，它向人们展示了现代系统思想和系统科学技术时代的到来。就系统方法而言，凡是用系统观点来认识和处理问题的方法，也即把对象当作系统来认识和处理的方法，不管是理论的或是经验的，定性的或是定量的，数学的或是非数学的，精确的或是近似的，都叫做系统方法。系统科学是适应科学方法的变革而产生的新学科，系统研究的方法论是新型科学的方法论，其哲学依据，归根到底是唯物辩证法。唯物辩证法的核心是对立统一，用于系统研究，就是强调还原论方法和整体论方法的结合，分析方法与综合方法的结合，定性描述与定量描述的结合，局部描述与整体描述的结合，理论方法与经验方法的结合，精确方法与近似方法的结合，科学理性与艺术直觉的结合。这些结合是系统方法之精髓所在。[3]1.2.5系统科学的特点有学者[2]总结了系统科学的四大特点：（1）基础性:是指能为其他学科提供一般的研究思路、理论、观点和方法，成为它们研究的出发点和理论基础。系统科学把事物的整体性作为自己的研究对象，而世界上所有事物无不具有自己的整体性，如此，世界上所有的事物就都成为系统科学研究的对象。它的理论、观点、思路和方法就成了所有学科的基础和出发点。（2）前沿性:自然、生命和社会系统的复杂性问题是系统科学研究和认识的核心和重点问题，而这些问题正是当今发展需要研究和认识的前沿问题。这就将系统科学推向了当今科学的前沿，使其成为前沿性的学科。（3）综合性:有三层含义：一是系统科学不是一个单一的学科，而是由多门学科所组成的一个相对完整的学科体系；二是对自然、生物和社会系统的各种复杂性问题的研究和认识是系统科学的特长，而这要求其学科群中的各分支学科相互配合，形成一个有机的整体；三是系统科学在研究内容上的横断性，即研究一切事物所具有的整体性。（4）实用性:系统科学的实用性一是来自它对整体价值的关注，它追求实效和价值，求得最优；二是表现在它对方法、方法论的特殊关注和影响，可以把系统科学看成是一门关于方法和方法论的学科。方法本来就是理论见之于实践的东西，方法的不同就会带来效果的不同。而“运用‘整体’或者‘系统’来处理复杂性问题，这将是对科学思维的一个根本改造。”[5]1.2系统的概念、特征和分类1.2.1系统的概念按贝塔朗菲定义，系统是“相互作用的诸元素的复合体，即相互联系的诸元素的复合体。”贝氏定义包含两个逻辑义项，可表述为：如果一个对象集合至少有两个可以区分的对象，所有对象按照可以辨认的特有方式相互联系在一起，就称该集合为一个系统。集合中包含的对象称为系统的组分，最小的即不需要再细分的组分称为系统的元素或要素。定义中义项1规定系统的第一个特点是多元性，系统是多样性的统一、差异性的统一；定义中义项2规定系统的第二个特点是相关性或相干性，系统中不存在与其他元素无关的孤立元素或组分，系统必须具有内在的相关性或相干性，这也是系统“生命力”的重要源泉，差异而不相关的事物构不成系统。这两个特点又决定了系统的另一个更重要的特点：整体性，系统是由它的所有组分构成的统一整体，具有整体的结构、特性、状态、行为和功能等。系统是整和起来的多样性，兼具多样性和统一性两个特点。[3]历经60多年，系统论已经取得了长足的发展，提出了许多重要的理论，从最初的一般系统论发展到当今的系统科学，人们对系统有了更为深入的认识。由于系统的多样性和复杂性，一个基本的、普适性的系统定义则是非常必要的，贝塔朗菲对系统的定义正是如此。考虑到系统的功能，还可这样定义，“系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的，具有特定功能的有机整体。”（钱学森）1.2.2系统的特征一般认为，系统的特征可归纳为以下几个方面：（1）组分的多元性：从组分（元素）的数量看，系统由多种（个）组分所组成。（2）结构的有序性：从组分间的关系性质看，系统存在一个整体的有序结构。（3）整体的涌现性：从整体与部分的性质来看，系统具