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导论一“自组织”系统演化的动力、条件和基本途径概述本世纪70年代以来，当代科学前沿出现了一大批像“耗散结构理论”、“协同学”、“混沌理论”、“分形理论”这样的新兴学科，它们研究的对象都是非线性的复杂系统。在这类复杂系统中，自组织系统尤为引人注目。自组织系统无需外界指令而能自行组织、自行创生、自行演化，即能自主地从无序走向有序。自组织系统不仅极为普遍，而且与人类关系密切。由于这些新兴学科的出现，人们现在对自组织系统发展的动力、条件、途径已经有了比较科学的认识，甚至可以加以科学的刻画。此外，在自然界和人类社会，也存在着与自组织系统性质完全相反的另一类系统，它不能自行组织、自行创生、自行演化，即不能自主地从无序走向有序，而只能在外界指令的推动下组织和演化，从而被动地从无序走向有序，这类系统我们称之为“他组织系统”。举例来说，包办婚姻是“他组织”，而自由恋爱则是“自组织”；工人在工头的命令下劳动是“他组织”，工人自愿结合地劳动则是“自组织”。“自组织”系统演化的动力在系统内部。协同学创始人H.哈肯指出：“如果系统在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定干预，我们便说系统是自组织的。”（H.哈肯：《信息与自组织》，四川教育出版社1988年版第29页）这表明系统的演化动力在系统内部而不在系统外部。按照哈肯的观点，系统演化的动力是系统内部各个子系统之间的竞争和协同，而不是外部指令，只有如此的系统才是自组织的系统。他指出，系统内部各个子系统通过竞争而协同，从而使竞争中的一种或几种趋势优势化（自组织科学理论称之为形成“序参量”的过程），并因此支配整个系统从无序走向有序，即自组织起来。举例来说，假如有许多人在一个有限的舞池中跳舞，也没有人指挥大家怎样跳舞，一开始舞池中的次序肯定是混乱的，大家会你碰我我碰你。然而，在跳舞的过程中有些舞对就会发现，只要与他们旁边一对舞伴（或别人）跳舞的方向一致就不会发生碰撞。这种行为会像滚雪球一样逐渐扩大。于是，舞池中的秩序逐渐形成：大家都按某一方向绕舞池的中心旋转。当然，也会有个别舞对反方向跳舞，但是他们很快就会发现逆潮流的问题，而不得不改正过来。这也正如大江东去中的水分子一样，一方面存在着热运动，另一方面又都融汇在东去的大潮流之中，即融合在“序参量”支配下的总的运动模式之中。换言之，自组织系统演化的动力来自系统内部的两种相互作用：竞争和协同。子系统的竞争使系统趋于非平衡，而这正是系统自组织的首要条件；子系统之间的协同则在非平衡条件下使子系统中的某些运动趋势联合起来并加以放大，从而使之占据优势地位，支配系统整体的演化。辩证法认为，事物发展的根本原因在于事物内部的矛盾。然而，系统内部存在着各种各样的矛盾，何种矛盾才构成推动事物自组织发展演化的动力呢？当代自组织科学理论丰富和发展了唯物辩证法关于事物发展的根本原因在于事物内部的矛盾的观点。在自组织科学理论中，系统内部各个子系统的竞争和协同，必须是一种非线性的相互作用，只有如此，这种竞争和协同才能成为系统自组织演化的动力。这正是自组织理论的创始者们把“非线性”称之为“有序之源”的缘故。我们知道，相互作用就是矛盾双方的排斥、吸引，在线性相互作用下，作用双方的质量相当，各种作用之间很少发生关联，因此系统内部各个要素或子系统之间很少协同甚至根本没有协同。与此相反，在非线性相互作用下，各种作用相互关联起来，形成协同，因此系统才能产生整体行为，才形成一种你中有我、我中有你的不可分割的关系，并使系统局部的小涨落得到放大，从而引起系统的从稳到非稳再到新的稳定的跃迁式演化。在实际系统中，现在不仅在物理、化学、生物系统的自组织演化过程中证明了非线性相互作用下的竞争和协同是系统演化的动力，而且人文社会系统的自组织演化过程亦同样可以说明这一原理的正确性和适用性。例如，在科学史上就充满了竞争和协同推动科学研究发展进步的案例。不同观点的争论、同时的发现、发现前后的奋斗和竞赛，有谁能说它们没有推动科学的进步呢？科学社会学家H.朱克曼经过对1901年—1972年间286位诺贝尔奖金获得者的调查研究发现，那种认为优秀科学家都是单干者的观点，或认为科学贡献都是个体思维的产物的观点，纯属陈腐观念。她发现，其中185人即占获奖人总数64.7％的人是因与他人合作研究而获奖的（参见［美］H.朱克曼：《科学界的精英》，商务印书馆，1982年版，第243—244页）。这表明，从19、20世纪之交起，合作研究与从事合作研究的科学家分别正在成为科学研究的主要方式和主要力量。而这种变化既不是外加的也不是人为的，而是自然而然地自组织起来的。再如对技术创新经济学的研究表明，在市场经济条件下，完全竞争或完全垄断的经济结构都不利于技术创新，而既有垄断又有竞争的市场结构才最有利于技术创新（参见厉以宁：“技术创新经济学——它的由来和当前研究的问题”，《科技导报》，1990年第2期，第3—8、11页）。虽然垄断并不完全等于协同，但是垄断总是一些大企业的联合行为，其间又包含着竞争行为。因此，这种发现既竞争又协同对技术创新有巨大推动作用的研究所表明的事实，不也恰恰印证了当代自组织科学理论关于系统自组织演化的动力的基本观点吗？在系统演化的过程中，自组织科学理论还特别强调“涨落”对于系统自组织演化的动力作用。什么是涨落呢？从系统的存在状态看，涨落是对系统稳定的平均状态的偏差；从系统的演化看，涨落这种偏差则是系统演化过程中的随机性非平衡因素。任何一个系统都必然存在着涨落，涨落的这种无处不在无时不在的特性是由运动的不灭性造成的，涨落的发生又是不确定的，是无法精确预见的。涨落的这种随机特征，不是人们的认识反映不精确造成的，而是系统演化的客观特性。自组织理论（如混沌理论）揭示，完全确定的系统，即可以用确定论方程描述的系统，在自己的进一步演化中也会出现不确定性，使系统演化结果变得不可预料，其原因就是系统中存在着“涨落”。所以，系统自身的涨落实际是一种内在随机性。在如何看待涨落作用的问题上，传统思维一般把它仅作为不利于系统稳定的干扰、噪声来对待；而在自组织理论中，涨落被赋予新的意义，“‘通过涨落达到有序”，则是当代自组织理论的基本结论。自组织理论认为，涨落是系统进化到更有序状态的诱因，涨落驱动了系统中各个子系统在获取物质、能量和信息方面的非平衡过程。因此也可以把涨落视为是与必然性的非线性作用动力不同的另一类自组织演化动力，即随机性动力。例如，在有机界，微小变异的随机涨落（包括基因随机漂移）最终会导致物种的进化；科学上的意外发现，有时则会带来突变式的“科学革命”。一个系统要想成为“自组织”系统，也需要一些基本条件。从系统内部来说，组成系统的要素必须大于三，即至少需要三个要素以上。这是保证系统内部存在非线性相互作用的前提，而非线性相互作用又是“自组织”系统演化的基本动力。从系统外部来说，“自组织”系统并不是不需要与外部环境相互交换物质、能量与信息，恰恰相反，只有当外部环境向系统输入的物质、能量和信息达到一定阈值时，系统的自组织才能发生。换言之，系统必须是开放系统。所以闭关锁国不行，改革开放才对。但是，外界向系统的输入不能是特定的“干预”，不能只给予系统中的某一要素或某一部分，特别是作为系统的外部控制参量不能向系统内部输入特定的“指令”。否则，系统的演化就变成了“他组织”的了。关于“开放”这一条件，我们经过研究（参见《自组织的哲学——一种新的自然观和科学观》）发现，这里有两点需要注意，第一，输入阈值的存在表明，有一个最小开放度，低于这个开放度，系统将不能自组织，或是自组织起来了也会坍塌下去；同样，系统也不能百分之百开放，开放度等于100％，意味着系统与它的环境之间不再存在边界，意味着系统已经解体。令开放度为K，对应输入阈值的开放度为Kc，则Kc≤K＜1。此外从系统与环境的关系上看，开放意味着系统与环境之间既存在着边界也存在着跨界线的部分。按照系统理论，边界对输入输出起着过滤、隔离和标准化的作用；而跨界线的部分则在系统和环境之间缓冲着它们的输入和输出。两者都对系统演化的稳定性、持续性有着重要作用。一般而言，“自组织”系统的演化要优于“他组织”系统的演化。当然也有例外，只有当“他组织”系统的外部指令系统能够接收内、外全部信息，并能对其全部加以处理时，“他组织”系统的演化可以优于“自组织”系统。“包办婚姻”偶尔也会比“自由恋爱”更符合当事人的长远利益，但其前提是包办者相当于一个全能的“神”。“自组织”系统的演化之所以要优于“他组织”系统的演化，关键在于“自组织”系统的演化动力在系统内部，是系统内部子系统的相互作用推动了系统的演化，因此，系统整体和内部各个子系统都具有活力。相反，“他组织”系统的动力来自于系统外部，系统整体的活力依赖于外部控制参量，外部控制参量是个“拉普拉斯妖”（即全能的神），系统整体可以向理想状态逼近。外部控制参量是个“孬种”，系统运转就会失灵。此外，无论哪种情况，系统的子系统都是缺乏活力的，都是被推动的。自组织现象纷繁复杂、丰富多采。然而，无论无机、有机系统还是人文社会系统的自组织过程都存在着内在统一性，即它们都采取了“循环”的演化形式。什么是循环呢？如果一个系统是由A、B两个子系统组成，其中存在着A作用B、B又作用A的作用链，那么就构成了一种最简单的“循环”。由这种简单的反应循环作为环节再构成的更复杂的循环在自组织理论中被称之为“催化循环”；而再由催化循环作为环节所构成的更为复杂的循环就是所谓“超循环”（Hypercycle）了。上述的“反应循环一催化循环一超循环”链，实际就是系统自组织演化的层次跃迁与复杂性增长的过程链。反过来看，系统在其自组织演化过程中只有采取这些“循环”耦合的组织形式，才能有效地聚合、利用能量，促进系统内部非线性的竞争和协同的整合，自我复制、交互复制，分叉、选择，突变，从而促使系统增长复杂性，即更加有序。一般而言，系统自组织演化的途径有三种：第一种，经过“临界”状态的突变途径；第二种，不经过“临界”状态的突变途径；第三种，渐变途径。其中，经过“临界”状态突变途径的自组织演化过程最为新奇，引人注目。例如，在“临界”状态下即系统经过“临界点”时，系统突变前的状态与突变后的状态变得无法区分，此时，系统的状态是极不稳定的，系统突变前的状态与突变后的状态是你中有我我中有你，相互胶织缠绕在一起。严格地说，此时系统的状态，既非系统突变前的状态也非突变后的状态，此时系统演化的微观图景呈现为一种有着系统突变前状态花纹与突变后状态花纹、你中有我我中有你、相互胶织缠绕且动态演化的样子。（参见于渌、郝柏林：《相变和临界现象》，科学出版社，1988年版）而不经过“临界”状态的突变途径则没有这般复杂，在此时系统演化的微观图景中，系统突变前的状态与突变后的状态是可以区分的。在演化早期，系统以突变前的状态为主要状态，而突变后的状态是以一种“晶核”的形式含在系统突变前的状态中的；而后，系统的这种“晶核”（即突变后的状态）愈益发展，最终变为系统的占据支配地位的状态。在第一种演化途径中，突变的是系统的某些关键性演化性质，系统的整体状态并未突变；而在第二种演化途径中，突变的是系统的整体状态，系统的某些关键性演化性质并未突变。由于自组织系统演化存在着途径的多样性，所以在自组织系统演化的现象上往往表现出一种丰富多采的“分叉”行为来，使系统的演化呈现出一种“树形”结构，一种从简单到复杂、从少到多的不断的分叉图景。对于这种图景的描述和解释，是自组织理论群中的“分形”（Fractal）理论与混沌（Chaos）理论。传统上，“混沌”常常被当做乱七八糟、混乱无序的同义词。热力学平衡态的混沌的确如此。中国古代寓言中的“混沌”也是如此，给它凿开七窍，让它转变为秩序，它就会“死寂”。（见《庄子·应帝王》）。平衡态的混沌，即系统宏观没有演化而微观（内部）演化毫无规律，而混沌理论中的非平衡态的混沌则表现为系统宏观演化无规律而微观（内部）演化有规律。从时间上看，这种规律表现为长时段不可预测，其精确的定义为：确定论系统中的内在随机性。从空间上看，混沌状态是系统自