1.1 系統、聯系與復雜性根源

1.1.1 系統與分類

雖然學者們一般將貝塔朗菲提出的“一般系統論”作為近現代系統科學的發端，但遑論數千年以來中國傳統文化中堅持的天人合一的樸素系統論思想，馬克思與恩格斯在關于社會科學與自然科學的論述中，就明確提出了系統論中的整體、聯系與有機的觀點。貝塔朗菲自己也認為，系統觀念的歷史，應當追溯到馬克思與黑格爾的辯證法，西方學者也承認，馬克思率先把系統方法應用于社會歷史研究，是“社會科學中現代系統方法的始祖”。恩格斯也認為，整個世界是一個有機聯系起來的復雜系統，正是相互聯系、相互作用構成了運動，因而這就是一個自發運動、自我組織的復雜系統，而且永遠處于運動、變化和發展之中。馬克思與恩格斯的系統論觀點為我們認識客觀世界提供了原則指導，隨著人類對自己所處的自然世界與社會認識的不斷加深，系統論的思想越發深入人心，并自發地運用整體與聯系的觀點去思考與研究，這也使得人們不得不直接去面對那個潛藏在系統之中的，讓人為之惱火的本質屬性——復雜性。

在研究系統的復雜性之前，首先讓我們靜下心來，閉上眼睛，放開神識，思考一下我們所處的是一個怎樣的世界。人們居住在城市與鄉村，工廠產出工業產品，農田產出食物與經濟作物，野外的山川地形各異，動物和植物和諧共處，這是我們的地球家園。地球之外的共地軌道上，天宮太空艙里宇航員們正漂浮在艙內忙碌著科學實驗，再往宇宙深處，有我們地球的衛星——月球和地球所處的太陽系，太陽系之外是銀河系以及更為浩瀚的宇宙，地球對于整個宇宙來說，只是非常渺小的存在，這就是我們人類生存的客觀世界。

認識世界的本源一直是研究者們孜孜以求的主題。無論是古希臘文明的土、氣、水、火“四元素說”，還是中華文明中的金、木、水、火、土五行理論，都帶有臆想虛構的成分，直到近現代物理學的發展才讓人們對于世界的本原有了逐漸深入的認識，從原子到組成原子的質子、中子與電子，再到組成上述三類基本粒子的更小單元夸克，直到“上帝粒子”希格斯玻色子的發現，從粒子層面解決了物質質量來源之謎，人類認識世界本原的進程才算暫時告一段落。這些都屬于微觀層級，雖然世界上的物質都是由上述基本粒子組成的，但人們日常生活中只能看到物質宏觀層級的外在表現。

錢學森將客觀世界按尺度大小劃分為渺觀、微觀、宏觀、宇觀和脹觀五個層級[3]，每個層級間的跨度是1019。在微觀層級，夸克等基本粒子組成了電子、質子與中子，后者又組成了元素周期表中各類元素的原子與分子。在宏觀層級，原子與分子組成了我們生存環境中的大千世界。而系統是否具有生命特性又將宏觀世界分為有機系統與無機系統兩大類。無機系統包括人們生存的地球環境中的河流、山川、巖石、土壤、大氣等物理系統與化學系統。有機系統則包括由動物與植物構成的自然生態系統。人作為具有思想和精神世界的高等生物，從動物系統中分化出來，并且組成了人類社會，形成了更為復雜的社會系統。在無機系統與有機系統之間，還存在一類與人的社會系統緊密相關的系統，稱作人造工程系統。人造工程系統的特殊之處在于，它既有無機系統的成分，因為人造工程系統的原材料都來源于無機系統，哪怕是人造工程系統組元中最尖端的計算機芯片，也來源于自然界的二氧化硅；同時它也具有有機系統的成分，因為人造工程系統的使用者是人，人造工程系統功能的正常執行，既離不開作為驅動動作執行的人的生理系統，也離不開實施決策過程的人的精神系統。人造工程系統中還有一類特殊的系統，那就是信息系統。不同于實體物質系統具有物質守恒特性，信息系統中信息的傳播是不守恒的，人們通過復雜網絡理論來描述信息系統中信息的傳播關系。

至于微觀之下是否還存在更低層次還只是猜測，也許希格斯玻色子并不是終極答案，錢學森將其稱為渺觀層級。在這一層級里，物理學家們提出了超弦理論猜想，一種將物理世界里所有力和所有物理現象都能解釋的統一理論框架。對于宏觀之外的宇觀，隨著愛因斯坦相對論的提出和天體物理科學的不斷發展，人們對宇觀層級的認識不斷深入，但仍有大量的謎團留待揭秘，至于更高層級的，錢學森稱之為脹觀。其中又有什么規律，那是人類遙遠的未來需要去探索的任務。以上分析了系統的層次與類型，如圖1-1所示，而這些系統應該都歸于廣義的系統動力學考慮的范疇。

圖1-1只是客觀世界中系統類型組成的一張快照，在垂直于這張快照的時間軸上，客觀世界中的系統無時無刻不處在動態演化過程中。無機系統中物理與化學的演變，造就了元素周期表中豐富的元素以及它們之間的化合物。有機生命系統從最初的蛋白質大分子，質變到單細胞生物，再逐級進化，形成了多姿多彩的植物和動物，乃至最高級的生命系統——人。個體的人聚集在一起交流與協作，逐漸形成了文化、道德乃至整個人類社會。而人區別于其他動物的主要特征是能夠制造工具和勞動，人類為了改造客觀世界，有目的性地制造了大量的工具，并依據工具建造了大量的人造工程，因此在無機系統與有機系統之間還存在著一類特殊的系統，即人造工程系統。在此過程中，人們不斷地認識和總結自然規律，形成科學，科學又反作用于指導技術的發展和工程的建造，從而形成了科學、技術與工程三者之間的無首尾邏輯循環，如圖1-2所示。

圖1-1 復雜系統的層次與系統類型[4]

圖1-2 工程、技術、科學的無首尾邏輯