第二節 科學簡單性觀念的缺失與科學復雜性觀念的興起

一 傳統科學簡單性觀念的缺失

正如任何真理都包含了不依賴于人們意志為轉移的客觀內容，都是在一定程度上對客觀事物的正確反映一樣，牛頓的經典力學以及相應簡單性原則也在一定限度內（特別是低速運動狀態）揭示了物體的運動規律，為人們認識世界和改造世界奠定了基礎，而且我們日常接觸到的大量事物和現象也恰恰處于低速狀態。可以說，對世界理解的簡單性觀念是近代科學研究的重要傳統和發展動力之一。簡單性觀念的功績不能否認，在四百年的時間里極大地推動了科學的發展，使人們對自然界從模糊的定性認識轉變為精確的定量分析，人們一直把簡單性觀念作為主導思想，努力探究的是物質構成的簡單性，運動規律的簡單性和科學方法的簡單性，并且在實踐中取得了驚人的成就。20世紀的諾貝爾獎得主，絕大多數就是在這一主導思想下獲得科學發現的。在社會科學領域，哈佛大學卡爾·多伊奇等的一項研究報告，列舉了從1900年到1965年62項社會科學方面的進展和創造性成就，其中，“定量的問題或發現（或者兼有）占全部重大進展的三分之二，占1930年以來重大進展的六分之五”。這個簡單性原則至今仍指導科學家們的科學實踐，并且常常卓有成效，因此我們不能簡單地否定這條原則。從某種程度上講，沒有經典力學就沒有近現代科學，也沒有現代工業革命，更不會帶來生產力的巨大飛躍。

但是，我們也應該認識到，追求簡單性只能是人類認識的一個階段。當簡單性原則在研究中也不斷獲得成功的時候，它的權威性卻逐漸受到了懷疑與挑戰。一般說來，簡單性思維往往與客觀性、因果性、必然性、規律性、可逆性、重復性、平衡性、可量化性、線性等密切相關。由此產生出線性因果觀和還原論的研究思路。然而，在科學的發展中人們卻不得不面對越來越多的與組織性、主觀性、偶然性、突變性、不可逆性、單一性、非平衡性、非線性、混沌性、模糊性等密切相關的現象，而且它們對于萬事萬物的存在和發展起著極為重要的作用。無論是神經信息的產生、保存、傳輸與破譯，微觀世界的探索與解讀，生命的產生與律動，宇宙的起源與演化，還是系統的組織與建構等，都存在著僅按科學簡單性觀念與還原論方法無法解釋的各種各樣的復雜現象。至于在人文社會現象中價值利益的滲透和情感意志的投入所帶來的極為復雜多變的情況等，更是無法用簡單性觀念與還原論方法加以解釋。科學簡單性觀念在面對復雜的現實世界時，逐漸變為人類認識領域的一種幻象。

隨著人類認識水平的提高，科學的迅速發展，簡單性觀念和方法受到了不斷的沖擊。最早對簡單性提出挑戰的是來自宇宙演化和生物領域。按照熱力學第二定律，整個宇宙將越來越走向無序，據此得出了著名的熱寂說。然而，這顯然與宇宙的生成演化的實際情況不一致，也與我們的生機勃勃的現實世界相矛盾。達爾文的生物進化論更是揭示出我們的生物世界是從最簡單的生命開始逐漸演化，通過物競天擇，走向了一個更加有序、更加高級、更加豐富多樣的生物世界。這樣，物理世界的簡單定律與生物世界的規律與現實就顯得格格不入。而用簡單性觀念與還原論方法所構建的分子生物學等雖然將生命現象深入到了分子、原子、原子核甚至更加微觀的層次，但對于生機勃勃的生命現象的解釋卻南轅北轍、漸行漸遠。

其實不僅是生物界，自然界經過億萬年的進化發展，也是一個從低級到高級、從簡單到復雜的永不停息的過程，人類社會也是一個經歷了從低級到高級、從簡單到復雜的不斷發展序列。顯而易見，當今的自然界和人類社會無不具有復雜性，這就決定了人的認識也必須以復雜性為研究對象，這是探索復雜性的本體論依據。從本體論的角度來講，我們認為復雜性是客觀而且普遍存在的，是這個世界的客觀本質屬性。從認識論的角度來講，事物既可能是簡單的又可能是復雜的，具有相對的意義，從人類的認識史看也是先探索簡單性，而后才有可能探索復雜性。但是我們也應該認識到，追求簡單性只能是人類認識的一個階段。萬事萬物畢竟不都是同質的、均勻的、孤立的，而是相互聯系、紛繁復雜的，把所有現象描繪為鐘表式的重復循環，抑或是一個軌道的永無發展的靜態世界都嚴重歪曲了客觀世界的本來面目。隨著人類認識水平的提高，簡單性觀念和還原論方法受到了不斷的沖擊，人類認識已經慢慢進入到一個全新的階段：簡單性雖然仍是我們應追求的目標，但已不是唯一的目標，它僅僅是復雜性海洋中的一個個孤島而已。

二 現代科學復雜性觀念的興起

人類思想領域對復雜性的關注其實由來已久，早期希臘哲學家猜測過混沌到有序的歷程；笛卡爾提出過復雜性的渦旋宇宙演化模型；斯賓塞哲學地提出過生命由復雜性增長的結構進化決定的觀點；柏格森提出時間的復雜性演化與創造性問題；彭加勒從對三體問題研究得到了非線性結論；等等。但這些僅僅是人類思想史中注意到復雜性現象的那些鳳毛麟角的典型。科學上從“三大發現”（生物進化論、能量轉化守恒定律、細胞學說）到法約爾關于工廠管理的新思想、懷特海的過程哲學、格式塔心理學，等等，作為傳統科學簡單性觀念和還原方法論的反叛逐漸發展起來。此外，在諸如醫學、經濟學、歷史學等其他許多學科領域內，機械論也碰到了嚴重的困難，這股潮流最終把復雜性思想推上了科學舞臺。

進入20世紀，人類隨著科學實踐活動的廣度與深度的巨幅增長，現代社會不得不面臨來自各領域“整體”的挑戰，整體論與還原論的論爭是那個時期重要的哲學論題。到40年代前后興起的老三論（系統論、控制論、信息論）以及運籌學、博弈論、系統工程等面向技術和工程的復雜性問題的組織理論，為復雜性科學的正式問世拉開序幕。

貝塔朗菲于1937年在芝加哥一次學術會議上最早提出一般系統論的概念，于1945年發表了《關于一般系統論》論文，概括出了系統的一般性特征，如整體性、關聯性、動態性及終級性等。1968年出版的《一般系統論的基礎、發展和應用》是貝塔朗菲研究的全面總結，1972年貝塔朗菲發表了《一般系統論的歷史和現狀》。一般系統論以系統等抽象概念超越了物理、生物、經濟等具體領域特征，開創出在純粹系統意義上進行研究的新思路。貝塔朗菲曾言，我們“被迫在一切知識領域中運用‘整體’或‘系統’概念來處理復雜性問題”。這句話道出了系統論作為一種復雜性研究的時代必然性。當美國圣菲研究所首任所長考溫在回顧復雜性科學的發展史之時認為，1928年貝塔朗菲在維也納完成他的關于生物有機體的系統描述的畢業論文，由此喚醒了科學對復雜性的現代興趣。

一般系統論標志著整體論思想由哲學向科學的重要發展，奠定了系統理論的基本理念，但它主要停留在哲學與科學的邊緣處。控制論與信息論建立了嚴格的科學理論，系統工程則在社會實踐中得到廣泛的應用。控制論與信息論在這一時期發揮著承上啟下的作用，承上方面它部分實現了一般系統論的科學理想，啟下方面它找到了跨越不同復雜系統的可操作性。由控制論所衍生或催生的一些有關自動機、人工智能、人腦與神經系統、計算機等方面的研究都成為后來復雜性研究的重要先導或影響因素。這些發展使“目的”、“行為”、“控制”等科學之外的概念有了科學的表述和可操作化的技術內涵。

控制論的創立者就是著名的美國數學家維納，他于1945年發表了《控制論——關于在動物和機器中控制和通訊》著作。控制論揭示出包括生物系統和人工系統極為廣泛的一大類系統的共性和規律，即不同系統都可表現為一種不斷趨向目標的行為。控制論提出了目的、行為、通信、輸入、輸出、反饋等基本概念，建立了具有廣泛普適意義和可操作性的系統模型，即輸入—輸出反饋控制模型，取得系統理論的重大突破。

信息論的創立者為維納的學生申農。1948年，申農發表了著名的《通訊的數學理論》，次年又發表了《噪聲下的通信》。申農首次在理論上闡明了通信的基本問題，提出了通信系統的模型，給出了信息量的數學表達式。信息論也解決了信道容量、信源統計特性、信源編碼、信道編碼等有關精確地傳送通信符號的基本技術問題，提煉出包括信源、信宿、信道等基本概念。信息論還賦予通信這一概念以普適性，認為原則上一切對象之間的相互作用、相互關聯都可視作某種形式的通信。事實上，控制在一定程度上就是信息的傳遞，信息論的發展深化了我們對控制的理解。

系統工程是系統科學思想在工程實踐中的一種運用，它于20世紀中期開始興起。美國貝爾電話公司在20世紀40年代末首先使用了“系統工程”這一名稱來稱呼設計新系統的科學方法。第二次世界大戰后，美國蘭德公司倡導采用“系統分析”方法來解決大型社會經濟系統中的復雜問題，推進了系統工程的研究。系統分析方法強調要對若干可供選擇的系統方案進行詳細的分析和比較，通過綜合的考慮與計算來確定最優解決路徑。系統工程的主要理論基礎是運籌學，包括線性規劃論、非線性規劃論、博弈論、排隊論、搜索論、決策論等。

復雜性研究興起于對系統問題在科學領域的廣泛關注，系統科學所強調的整體非加和原則對傳統科學的批判是深刻的。在很短的時間內，系統、信息、控制、反饋等這些這一階段所提出的重要概念席卷了整個科學界，無論是自然科學、社會科學以及思維科學都廣泛地引入和使用了這些概念。但是這一階段僅僅只能看作是揭開了復雜性思想自覺的序幕，在科學與哲學的相關研究中卻有著把這一階段成果絕對化的傾向。確實，這一時期對世界的本體解釋給人以耳目一新的感覺，用“系統”、“整體”的概念取代了“物體”的概念，試圖用“整體觀”去批判近代科學的分析還原的簡單化思路。但這會導致另外一種簡單化傾向，就是“只見森林，不見樹木”，因為“系統”、“整體”已開始就內在一種矛盾，因為任一系統整體同時又是它所屬更大系統整體的一部分。所以，“無論是整體派還是簡化派，二者的解釋都是對統一的復雜性的簡化。它們一個把整體簡約為孤立部分的屬性；另一個則把部分的屬性簡約成同樣孤立的整體。這兩種互不相容的解釋屬于同一范式”。在這里我們必須注意整體與部分的內在辯證統一的關系，而不能用其中之一否定另外一個或把其中一個簡化為對方。在這個意義上“老三論”不是發現了“整體”，而是發現了“整體的重要性”，而由于它的存在，世界一下變得復雜起來。所以系統科學的創立并不是解決了復雜性問題，而更多的是發現了復雜性問題，其自身如果抱著把問題一攬子解決的簡單性思想原則，那么自身也必將會回到追求簡單性的老路上去。