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科学认识 杨 桂 通 |
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提要： 本文主要讨论社会进步和经济发展应遵循什么规律性才是科学的，科学发展规律包括什么内容。文中在系统辩证学理论的基础上，分析讨论了要做到又好又快地全面发展社会主义的经济建设，提高文化科技水平所需要的和谐性条件和科学性条件，说明了系统范式与科学发展的关系，以及只有系统范式才是社会进步与经济建设的科学发展之路。证实了遵循系统辩证学的科学规律性实现科学发展的途径。 文中根据差异的普遍性和特殊性理论以及于系统辩证学思想分析了差异、涨落、自组织和自组织临界性等问题。 总之,本文讨论的重点为:1,试图说明促进社会进步与经济建设需要和谐性条件；2,试图证实差异产生动力；3，讨论差异、涨落、自组织和自组织临界性等问题。
关键词：系统范式， 和谐， 差异， 序参量， 最小作用量原理
1，社会进步和经济发展的和谐性条件 “我们应该理解，和谐思想、和谐社会的提出都具有极其重要的理论与实践意义。”乌杰在其《和谐社会与系统范式》一书中指出：“凡是符合’最小作用量原理’的物质都是和谐的”这一论断包含着系统辩证学的精髓。和谐性条件对于社会进步和经济发展应该是必要和充分的条件。 “最小作用量原理”已在文献中做过介绍，该原理所表达的是事物在发展、运动过程中，总会选择处于最佳的和谐状态。也就是说，乌杰教授的科学论断告诉我们，和谐条件是物质、系统可以处于最佳发展状态的充分条件。当前我们在社会主义建设中，要取得社会进步和经济发展能够总是取最省时又省能量的方式， 就应该争取和谐的社会条件。“和谐”一般理解为对前进事物没有对抗和阻挠，没有因对抗性行为而阻止物质、系统的发展、前进。“和谐”可以理解为事物发展、进步的一种先决条件和动力。正如古希腊自然哲学家Heraclitus (556 B.C.-469 B.C.) 所说：“内在的和谐比表面的一致更为强大。”，“人们不理解事物中分散的量可以协调成为一体，相反的力量可以产生和谐，就像弓和琴一样。”这就是说，在一个复杂大系统中，各子系统间，差异是存在的，差异不是矛盾，不是对抗，按差异协同律进行和谐地相互作用，出现自组织现象，从而按最小作用量原理出现整体优化运动。若没有和谐性条件，社会进步和经济发展是困难的。 从科学意义上讲，“和谐”可理解为在用以描述物质、系统发展、运动过程的数学物理方程中的控制参量可减至最少，即系统内部的子系统之间的合作、协同工作而形成的一种运动模式，控制这一模式的参变量常称为序参量。系统的序参量数目是极少的。尽管系统可能是复杂的大系统，也可以是强非线性的，但序参量很少（或只有一个）。系统能由统一的极少数序参量就可以控制其和谐地按系统辩证学规律运动、发展。 容易理解，和谐是社会进步和经济发展的必要条件。进一步说，产生和谐的条件显然是系统的运动、发展必须遵循系统辩证学的基本规律。
2，社会进步和经济发展的科学性条件 如何做到工业农业、科技教育、经济、文化事业的科学发展，根据什么样的指导思想和思维方式来安排处理有关问题是头等重要的。社会进步和经济发展的轨道是不是符合科学规律，取决于指挥者的指导思想和思维方式是不是科学的，所谓是不是科学的，就是说是不是符合客观事物发展的规律。 系统辩证学认为，系统思维是科学的思维方式，是建立在系统辩证学基本规律的基础上。客观事物、物质、体系、复杂系统的发展、无一例外地服从差异协同律、自组织涌现律、层次转化律、整体优化律等。这样就会出现和谐状态，就会既省时又节能。就是说，服从这些基本规律的发展变化就是科学的，否则，便会失去科学性。 以上是事物科学的演化过程，是发展的科学性条件，对系统的平衡态、近平衡态和远离平衡态都是成立的。概括地说，服从系统思维的发展观，即系统哲学的系统观、过程观、时空观才是科学发展观。
社会进步和经济发展过程必须是和谐的。但复杂系统在和谐运转、发展过程中，影响系统运转的因素很多，这些因素统称为参变量，那些快变参变量将逐渐失去控制能力，而只有少数几个慢变参变量（称为序参量）起整体控制作用，形成所谓慢变模，即由序参量控制的运动方程（也称为序参量方程）。慢变量或慢变模式决定着系统的宏观结构（或宏观序）。对于开放系统，它在子系统合作下出现的宏观上的新结构。其外部条件的作用是通过控制参数来调节系统、感应子系统，使之进行合作。这就是说，系统将不可避免地出现自组织涌现，系统转换为不稳定，从而出现层次转化，进而进入新的稳定态和整体优化过程。 以上讨论，对系统的平衡定态、近平衡态和远离平衡态都是成立的。
3，系统范式与科学发展 社会是一个复杂的大系统，各子系统间存在着差异，甚至相反的作用力，但作为一个整体，它们可以协调为一个和谐的整体。构建和谐社会，实际上就是构建一种和谐的大系统，描述这一系统的运动方程是序参量方程，其控制参量减至最少，各子系统有极大的自由度。对我们来说，就是扩大每个人的自由度，约束力越少越好, 以便发挥每个人的独立思考和创新精神，正如恩格斯说“许多人的协作，许多力量融合为一个总的力量，用马克思的话来说，就造成‘新的力量’， 这种力量和它的一个个力量的总和有本质的差别。” 社会的发展、进步所遵循的原则究竟应该怎么考虑，如何做到又好又快的建设有中国特色的、和谐的、繁荣昌盛的社会主义？系统辩证学认为，基于系统辩证学科学规律是最好的范式。乌杰在《和谐社会与系统范式》一书中指出的“人的全面发展，它是人与人之间的和谐、平等、共同繁荣、进步，是人与自然的协调进化，而人与人的和谐是可持续发展的核心和关键。以人为本，全面、协调、可持续发展的发展观就是系统观，就是系统范式。”
还可表述为：凡是和谐的物质、系统都满足最小作用量原理。 不难由系统辩证学的基本规律得知，处在和谐状态的物质、系统一定是处在整体协同运动状态，由整体优化律得知这是最省能量、最省时的状态，即最小作用量所描述的系统所具有的状态。 耗散结构理论研究事物、系统的发展过程时，对于处于不同状态的系统要分别进行研究，对于平衡态和近平衡态的系统要依据热力学定律和局域平衡假定，而对于远离平衡态的系统则需要借助于动力学理论，才可以得到新的耗散结构。 对于处于各种不同状态的事物、系统，无论是平衡态、近平衡态还是远离平衡态都可以由最小作用量原理直接联系到系统辩证学的基本规律。因为由最小作用量原理就可导出热力学定律和动力学方程（参见文献[3]）。 以上说明，一切事物只要遵循系统范式运作，才可以出现科学的发展景象。正如乌杰在《系统范式与和谐社会》一书中指出：“系统思想可以指导我们更好地认识世界，促进人与世界和谐发展、进化。当代世界是一个多样化、复杂化的世界，经济的全球化、政治的多极化、文化的多元化使人类的活动范围大大扩展，世界的联系越来越广泛，科学发展的广度和深度超过了历史上任何一个时代。因此，在今天认识世界、促进人与世界的和谐发展的过程中，如果没有系统、整体、多样化的思维，不仅无法适应这个世界，更难有效地适应人与自然的可持续发展的需要。” 4，遵循系统范式走向科学发展 下面说明，由系统范式走向科学发展之路。这里所说的“系统范式”就是上面多次谈到的系统辩证学的基本规律：差异协同律、层次转化律、整体优化律等等，所谓“科学发展”是指事物在发展过程中既省能量又省时间，就是我们常说的又好、又快地建设社会主义祖国。 科学发展的目的是使开放系统在子系统协同合作下，出现宏观尺度上的新结构。外部条件的作用是通过控制参量来调节、感应子系统，使之进行协调合作，产生自组织。社会、环境是一个大系统，乌杰指出：“系统是进化的，有产生、发展、消亡的历史过程，这个过程是不可逆的，在临界点上有突变的可能性和现象的不可预测性，系统行为轨迹不是绝对的必然的。” 这就是说，差异产生动力，动力促进子系统发展自组织。下面证明这一点。
现在给出数学的说明。 为简化计，设有两个无耦合的、存在差异的两个子系统，其状态矢量分别为q1和q2 ，两子系统的演化方程分别为
设这两个状态的初始态是稳定的定态，它们都不会发生变化。现引入它们之间的耦合，即协同作用，并由函数a和b所描述。这样一来，新系统q1+q2 的运动演化方程就成了联立方程组
或写成下列形式：
设耦合后的系统q 中
而γ1
可大于零,
也可小于零。根据线性稳定分析，可知q2
是渐近稳定的。实际上，若考虑定态dq2
/dt = 0，即
上式表明，模态q2受模态q1的支配。将式（5）代入（2）式中的第一式，可得
上式（6）称为序参量方程。它描述了自组织系统的宏观行为。因为对于定态，式（6）化为
其解为 由式（7）可见，
则根据式（5），有
以上讨论可以方便地推广到N个子系统的情况。 这说明，当系统处于自组织状态后，由于涨落，系统的状态将不可避免地出现分岔,通过选择，即将进入一种全新的状态，从而可以出现耗散结构。
5，差异协同作用与自组织涌现过程 关于自组织临界性的讨论 乌杰指出：“差异是自然界人类社会的根本动力，是一切动力之源。没有差异就没有涨落，没有自组织、没有演化，没有系统，没有生命。”[3] 就是说，系统的内外差异，必将导致系统的自组织发生。自组织发展到临界状态必将涌现出新的结构，这是人们特别关注的问题。乌杰最近详细论述了差异的普遍性和特殊性，指出了在传统理论中的关于差异与矛盾认识的误区（详见文献[3]）。 巴克(Bak,P.)和汤超(Tang, C.)等人（1988）提出了称为“自组织临界性”(Self-Organized Criticality)的新概念,并举出了沙丘崩溃(Sandpile metaphor)现象和地震震级与发生的次数的相关现象的例子,（如某个时间内大约有1000个里氏4级的地震发生，有100个5级的地震发生，有10个6级的地震发生，即强度低一级，次数增加10倍，等现象。认为可以把地壳运动过程看作一类非稳定平衡系统缓慢运动过程中出现的自组织临界性的典型例子。）提出了关于复杂系统的自组织临界状态规律，即系统的流、关联尺度和其他参数都服从幂函数律的新理论。从而引起了学术界的广泛关注（见,例如文献[4,5,6,7]）。 我们现在根据系统辩证学原理来考察这一物理现象。实际上，任何复杂系统在运动、发展、进步的过程中必然遵循系统辩证学的科学规律发生变化，在差异协同作用下，必将涌现出自组织过程。 自组织表现为涨落，涨落可理解为线性热力学过程，自组织临界点就是系统由线性向非线性发展的转戾点，就是线性热力学过程走向非线性动力学过程的分叉点。系统的这一发展过程尽管不能依靠单纯热力学方法来确定，但从热力学理论还是可以得到一些关于过程的发展趋向，可以由热力学涨落理论得出临界性的特征和相关数据。 统辩证学认为[1]：“产生涌现的重要过程、模式机制是系统的自主的适应性学习、探索、创立寻找新的涌现—这是超循环以及超大循环的内核。自组织涌现律是宇宙系统最普遍的最广泛的规律，是宇宙系统第一规律,它涵盖了宇宙演化的整体.” 。由于差异引发涨落，这种变化不一定是连续的，有时大有时小，且具有随机性。系统变化的特征是系统能量的变化，也就是说，出现大小涨落的概率p取决于系统的热力学量，即熵的变化。由爱因斯坦公式得涨落应服从下列公式：
或用熵的二级偏离表示，即
其中△S是因涨落引起的熵变。 式（9）及(10)所表达的是△S（或δ2S）越小概率越大，反之，△S（或δ2S）越大则概率越小的现象。容易理解, △S的大小代表了涨落的大小,或即系统状态变化的大小。以上结果是根据了系统辩证学原理得到的。我们得到的是按指数函数变化的规律。显然，与“幂次定律”的结果不同。值得深入分析研究。 S. A. Levin 对自组织临界性存有保留部分 [6], 特别是，巴克-汤理论与公认的以协同进化为特征的盖娅 (Gaia) 假说难相吻合。 现在我们仍用地震发生的概率的实例来进一步说明自组织临界性服从什么规律。 上世纪60年代瑞典乌普萨拉（Uppsala）地震研究所的学者S.J.Duda对近半个世纪的地震资料做了分析，他给出了震级M < 7.0的地震的以下数据[8]：
M（震级） N（发生次数/10年） E(释放能（1023）/10年） 8.3-8.9 3 156 8.0-8.4 11 113 7.5-7.9 31 80 7.0-7.4 149 58 6.5-6.9 560 41 6.0-6.4 2100 30 以上数据的数学表达式为一指数函数 N = exp(a- bM) 或 N = eM 或 logN = a- bM 或 logN = M 根据以上1918-1964的资料可取a= 10.40, b=1.15 (M的误差为0.05)。如下图所示. K.Khristensen(2005)给出的资料也支持这一结论[7]
图1, 地震次数与地震震级成指数关系
上述两种结果，即幂函数表达式和指数函数表达式在某些情况下，可能差别不是很大，但后者是建立在科学的理论基础之上得到的结果。 结束语 这就是说，在复杂的大系统中存在着许多类型的差异，有差异就有涨落、演化、和子系统之间的协同工作，遵循系统辩证学的基本规律，出现自组织行为，进行层次转化、整体优化等等，从而可以出现新的结构。系统辩证学的这些基本规律的整体构成了系统范式。 “总之，系统范式为我们认识问题和解决问题提供了一种与传统的分析方式大相径庭的全新的思路和方法。“这就是，由系统范式可顺利走向科学发展的途径。 正如乌杰指出：“差异不是矛盾，矛盾也不是差异，矛盾只是差异的一个特殊激化的阶段；也不是每一差异都必然演化发生的一个阶段。矛盾没有普遍性，而恰恰相反，差异具有普遍性的品格。”“诸差异的特殊性、协同`性、普遍性，生成了世界。系统事物的差异法则是系统辩证学的根本法则。” 总之，只有系统范式才是社会进步与经济建设的科学发展之路，只有遵循系统辩证学的科学规律才能顺利地走上科学发展的途径。
参考文献 1， 乌杰著，系统辩证学，（第五版），中国财政经济出版社，2005 2， 乌杰著，和谐社会与系统范式，社会科学文献出版社，2006 3， 乌杰，关于差异的哲学概念，系统科学学报。Vol.10, No.2, 2008 4， 李士勇，非线性科学与复杂性科学，哈尔滨工业大学出版社，2006 5， 严泽贤、范冬萍、张华夏，系统科学导论-----复杂性探索，人民出版社，2006 6， 莱文著，脆弱的领地，复杂性与公有域，吴彤等译，上海科教出版社，2006 7， Christensen K. Complexity and Criticality, (2005), 复杂性和临界状态，复旦大学影印出版, 2006 8， Markus Bath, Introduction to Seismology，Basel and Stuttgart, Birkhauser， Verlag. 1973 9， 吴彤，三生万物--自组织复杂性与科学实践，清华大学科技哲学文丛，内蒙古人民出版社，2006 10，苗东升，系统科学精要，北京，中国人民大学出版社，2006 11，朴昌根，系统学基础，上海，上海辞书出版社，2005 12，常绍舜，系统科学方法概论，北京，中国政法大学出版社，2004 13，许国志主编，系统科学，上海，上海科技教育出版社，2000 14，黄欣荣，复杂性科学与哲学，北京编译出版社，2007 15，乌杰，系统哲学，北京，人民出版社，2008
A Note of Discussion of the Social Progressive and Economic Development According to the Theory of Systemic Dialectics Yang Guitong Taiyuan University of Technology Abstract: Based on the theory of systemic dialectics discussed the problems about how to get a situation making the society progress and economic develop in harmonic and scientific state. We prove the only way is according to the principles of theory of systemic dialectics (That is the Law of discrepancy synergism, Law of self-organization emergence, Law of hierarchic transition, and Law of holistic optimization) and the principle of least action. Key Words: Discrepancy, Self-organization, Social progressive, Economic development.
2008-9-4 |
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