系统论还原论在机械中的应用

自然辩证法大作业题目：系统论还原论在机械中的应用

系统论还原论在机械中的应用

摘要：系统论与还原论究竟孰优孰略一直以来都是一个很有争议的问题。本文先分析了系统论与还原论思想在机械若干领域的应用，并指出其在分析问题时的优缺点，进而指出在实际应用时往往是应用两者相结合的思想，才能得到更好的结果。

关键词：系统论还原论机械

系统论和还原论是自然辩证法中两大相对立又相互统一的观点，两者相辅相成，不可分割，不能简单地从狭隘的一方面去论证两者之一的优越性，任何观点的成立都是有一定的前提的，并且不同的观点往往是可以相互转化的。这种思想同样适用于机械学科，本文将从机械的观点去理解系统论与还原论。

系统论，亦称“机体论”。用系统的、整体的观点考察有机界的理论,由贝塔朗菲所创立[1]。系统论的基本思想方法，就是把所研究和处理的对象，当作一个系统，分析系统的结构和功能，研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动的规律性，并优化系统观点看问题，世界上任何事物都可以看成是一个系统，系统是普遍存在的。大至渺茫的宇宙，小至微观的原子，一本书，一个工厂，一台机器，甚至整个地球等都是系统，整个世界就是系统的集合。

在机械系统中就是认为整体不等于部分之和[2]，即整体的部分之间不是线性关系，不满足线性叠加原理，各个部分之间有耦合作用。在机械中最典型的就是黑箱模型，黑箱模型又称系统辨识。例如，我们知道可以将一个振动系统简化为惯性原件、弹性元件和阻尼元件的组合，利用理论方法可以求得其固有频率或者各阶次的模态，但是当系统比较复杂时，或者简化的假设不成立时，就只能利用系统论的方法。通过对整个系统激励，进而得到它的响应，从响应和激励的关系可以建立传递函数，如果下次想要得到某个特定的响应，则可以根据响应值和传递函数推导出所需要施加的激励，同理如果施加特定的激励，也可以求得此时的输出。在此过程中不关心系统中某个部分有什么特性，只是从整体考虑，不考虑内部结构，将系统看作是一个暗箱，这种优点是还原论所不能企及的。在信号处理中，全息谱，全矢谱等都是利用全信息对系统的故障进行诊断，利用信息融合技术，综合考虑各个方向上的信息，而不是从某个方向去考虑，能够更好地把握整体特性。

随着设备日趋大型化和复杂化，系统论起的了加快的发展，反映了现代科学发展的趋势，反映了现代社会化大生产的特点，反映了现代社会生活的复杂性，所以它的理论和方法能够得到广泛地应用。系统论不仅为现代科学的发展提供了理论和方法，而且也为解决现代社会中的政治、经济、军事、科学、文化等等方面的各种复杂问题提供了方法论的基础，系统观念正渗透到每个领域。

还原论认为复杂的事物均有简单的事物构成并可分解为简单的事物[3]，复杂的系统、事务、现象可以通过将其化解为各部分之组合的方法，加以理解和描述，它主张把高级运动形式还原为低级运动形式的一种哲学观点。它认为现实生活中的每一种现象都可看成是更低级、更基本的现象的集合体或组成物，因而可以用低级运动形式的规律代替高级运动形式的规律。还原论派生出来的方法论手段就是对研究对象不断进行分析，恢复其最原始的状态，化复杂为简单。

笛卡尔在《谈谈方法》中谈到要把每一个考察的难题分析为细小部分，知道可以适当地、圆满解决的程度为止。按照顺序，从最简单、最容易认识的对象开

始，一点一点地上升到对复杂对象的认识。

一个大的机械系统在设计时，往往是被分成若干个部分，各个部分之间构成相互独立的模块，例如一架飞机可以分成机翼、机身、尾翼、起落装置、操纵系统和动力装置等六个部分组成。如果将不同的系统组合设计，将造成系统过于复杂，而且一旦出现故障，不容易及时排查。而每个部分又可以分为若干个小部分，一层一层分下去，直到最后氛围一个个小螺钉或者一块板等。

然而，对事物自身来说，部分一定是整体的部分，整体也一定是部分的整体。系统论主张要从整体上看问题，但实际上这是不可能的。一个原因是，既然是“看”，那就永远是从某个特定角度看到的东西，这样的一个角度看到的东西怎么可能是整体呢？而且，整体具有无限的性质，否则便不是整体，无论多么小的整体我们都不能得到它的边界。同样还原论所分割成的部分同样也是一个整体，除非分成不能再分的如原子、质子、中子等，那么对于一台机床而言，研究组成其结构的原子又是没有任何意义的。例如在进行结构的受力分析时，往往都是先用整体的思想，此时各个部件之间的作用力作为系统的内力，可以简化分析过程，等到求出系统的外力以后，再将系统分成各个不同的部分进行内力分析，进而求的各部件之间的力，这是一个很好的将系统论与还原论思想融合的例子。两者都有其局限性，而两者相结合有时却能得到意想不到的结果，因而分析问题是不能自从一方面考虑，要兼顾系统论和还原论。

参考文献：

[1] 高剑平. 近代的机械论与辨证论：一般系统论思想形成的逻辑环节[J]. 河北学刊, 2008,

28 (1):235-237.

[2] 常绍舜. 从经典系统论到现代系统论[J]. 系统科学学报, 2011, 19 (3):1-4.

[3] 李庆平，刘明海. 还原论的论证与核心理念[J]. 自然辩证法研究, 2009, 25 (1):31-36.