系统科学的基本原理

第八章系统科学的基本原理系统科学的哲学依据，归根到底是唯物辩证法。

唯物辩证法的核心是对立统一、质变量变、变化发展，用之于系统研究，就是强调整体论与还原论、分析与综合、定性描述与定量描述、局部描述与整体描述、确定性描述与不确定性描述、静态描述与动态描述、理论方法与经验方法等的结合，这些结合是系统科学的精髓所在。

涌现性、层次性、开放性、目的性、稳定性、突变性、自组织性和相似性，是种种系统的八种基本特性，每种基本特性是系统的一个基本方面，将他们进行概括、归纳，形成了系统科学的八条基本原理。

1．涌现性原理涌现性原理指的是，系统是由若干要素组成的具有一定新功能的有机整体，各个要素一旦组成系统整体，就具有独立要素所不具有的性质和功能，形成了新的系统质的规定性，从而表现出整体的性质和功能不等于各个要素的性质和功能的简单加和。

整体和部分系统的整体和部分之间，实际上存在三种关系，即：整体大于部分和——“三个臭裨将，顶个诸葛亮”；整体等于部分和——机械的加和，一堆沙子，一筐水果，全部员工工资的加和；整体小于部分和——“一个和尚挑水喝，两个和尚抬水喝，三个和尚没水喝”。

部分和是否等于整体，其实质就在于部分之间是否存在协同作用。

部分之间如果具有协同作用，那么对于由协同作用所决定的性质而言，整体就会大于部分和；部分之间没有协同作用，实际上是不存在相互作用，各个部分仍然是各自独立的，那么就这种互不相关的性质而言，部分和就等于整体。

部分之间如果也存在着相互作用，但这种相互作用不是协同的相互作用，他们没有造成所论方面的整体的优势，三个和尚互相扯皮就反而没有了水喝，其结果可以表述为整体小于部分和。

例，方向各异的矢量求和。

注意整体与部分是有区别的，但这种区别是有条件的、相对的，在一定的情况下可以发生转变。

分析和综合分析把整体分解为部分来加以认识，认识部分是分析的主要任务。

科学研究是离不开分析的，离开了分析就不可能深入事物的内部，就不能剖析事物的细节，分析是认识走向深化的前提。

综合则与此相反，它是把部分综合为整体来加以认识，认识整体是综合的主要任务。

综合揭示系统的部分所不具有的整体性质，发现全新的系统整体才具有的性质。

科学研究离不开综合，离开了综合就不可能认识系统整体，也不可能认识对象整体内部的部分、要素、各方面之间的本质的、统一的联系。

所以，综合是分析的深入，也是分析的归宿。

当代科学研究范式从分析走向综合、从分门别类研究走向系统综合研究，是科学思想的革命和进步。

系统的涌现性原理，赞成的是在分析基础之上的综合，在综合之中的分析。

片面强调某一方面，导致方法论的错误。

例，传统的原子论，片面地强调分析，把整体等同于部分的简单加和。

原子论的分析观，是一种只见树木不见森林的片面观点。

系统自组织理论研究中使用的中观方法，其实质就是试图以此来吸取整体论和原子论之长，并避免两者的不足。

中观方法，在耗散结构理论或简单巨系统熵的研究中体现为局域平衡假设（一个处在非平衡状态的系统，熵等于其各个局部分别处在各自平衡态上的熵之和）。

对于一个非平衡系统，将系统划分为宏观上足够小、微观上足够大的单元（例，对于一个1分米3的系统，局部取为1毫米3，叠加106，而对于其要素分子要进行1023求和。

），从而勾通宏观与微观、整体与部分。

2. 层次性原理由于组成系统的诸要素的种种差异以及结合方式上的差异，从而使系统在地位与作用、结构与功能上表现出等级秩序性，形成了具有质的差异的系统等级。

层次性按照今天的认识，从观测宇宙——总星系、星系、恒星、地球、地面物体、分子、原子、质子、中子到电子，以及在20世纪陆续发现的300多种基本粒子乃至更深层次的物质结构，就是按照空间尺度或质量大小划分的客观世界的最一般的系统层次。

社会系统也是一个多层次系统。

个体、团队、单位、社区，直到省市、国家，就是这个系统中的一个层次序列。

历史上官分八品，爵分五等，现代学校分为小学、中学和大学，也都是社会系统中的不同层次。

精神系统也有其层次性，人的认识有感觉、感知、悟性、理性的不同认识层次。

系统的层次性犹如套箱，层层嵌套。

层次的相对性一系统被称之为系统，实际上只是相对于它的子系统即要素而言的，而它自身则是上级系统的子系统即要素。

中观方法中的局域平衡假设（宏观1立方分米，局域1立方毫米，微观分子），这样的局域相对于微观是充分大的，相对于宏观则是充分小的，从而就可以作为相对于微观来说是系统，相对于宏观来说当作质点加以处理，实际上把系统划分为宏观、中观和微观三个层次，在三个层次上建立不同形式的方程进行讨论，从而建立起研究简单巨系统的统一的模型。

层次的相对性很普遍，例大脑系统、人体系统、社会系统、地理环境系统和星系系统。

客观世界是无限的，因此系统层次也是不可穷尽的。

人们对于系统层次性的认识，无论在深度上，还是广度上，都是没有尽头的。

层次的关联性系统的层次划分是相对的，相对区分的不同层次之间又是相互联系的，不仅是相邻上下层之间受到相互影响、相互制约，而且是多个层次之间发生着相互联系、相互作用，有时甚至是多个层次之间的协同作用。

倘若人体系统中的个体人人都具有环保意识，则地理环境系统会相对良好。

层次的多样性按照多个标准划分系统，“历史上官分八品”，即依据职位高低分类，又可以分为文官武官、清官贪官等等。

3. 开放性原理系统具有不断地与外界环境进行物质、能量、信息交换的性质和功能。

系统向环境开放是系统得以向上发展的基础，也是系统得以稳定存在的条件。

在系统科学中，将完全没有物质能量交换的系统称为封闭系统。

开放性系统的开放，通常说的是向环境的开放。

由于系统的层次性，向环境的开放即意味着系统的低层次向高一层次的开放。

正如系统的层次具有相对性，系统的环境也就具有相对性。

系统的开放，同时也指系统向自己内部的开放。

系统向高层开放，使得系统可以与环境发生相互作用，可以发生与环境之间的既竞争又合作。

而系统向低层开放，使得系统内部可能发生多层次、多水平的在差异之中的协同作用，更好地发挥系统的整体功能。

我国在改革开放中坚持的对外开放、对内搞活原则，实际上正是反映了这样的开放。

系统与环境系统向环境开放，使得内因与外因联系起来，才有了内因和外因之间的辩证关系。

唯物辩证法告诉我们，内因是变化的根据，外因是变化的条件，外因通过内因而起作用。

为使外因通过内因而起作用，需要系统与环境之间发生相互联系和相互作用，看不到系统根据作用不行，看不到环境的条件作用也不行，仅仅只强调其中的任何一个方面都是片面的。

开放度系统的开放有一个开放程度问题。

开放程度为零，系统与环境隔绝起来、没有任何交换，这就成了封闭系统。

反之，如果系统全然向外开放，开放程度是百分之百，系统没有相对于环境的边界，对于与外界的交换毫无过滤和选择，那么，系统与环境融为一体，系统本身也就不复存在了。

因此，对于环境，系统既不能完全封闭，也不能完全开放。

充分开放，是在系统得以稳定发展基础上的充分，并非是系统的完全开放，而是系统的适度开放——有条件地、有选择地、有过滤地向环境开放。

如果是不加选择地对外开放，那么这样的系统最终就会被其它系统取而代之，自己就消亡了。

我们今天的改革开放，坚持的是独立自主与对外开放相统一的原则，是在独立自主基础上的对内搞活、对外开放。

4. 目的性原理系统在与环境的相互作用中，在一定的范围内其发展变化不受或少受条件变化或途径经历的影响，坚持表现出某种趋向预先确定状态的特性。

目的性系统目的可以通过系统的活动来实现，即系统行为保证了系统目的的实现。

而在这个过程中，目的——被看作是预先确定的目标，引导着系统的行为。

系统的目的性，在系统的发展变化之中表现出来，因此必定与系统的开放性相联系。

一个合目的的运动系统，必定是一个开放系统。

由于系统是开放的，通过系统与环境的物质、能量、信息的交换，使得系统受到环境的影响，从而该系统得以影响环境，并在一定意义上主体识别环境即针对环境的实际情况做出反应、做出调整、做出选择。

这样一来，系统对于环境的输入必须做出反应，而且又要把自己对于环境的反应输出给环境、从而影响环境，进而系统又要对于受到影响后发生了改变的环境的输入做出新的反应，于是，在这种周而复始的开放、交换之中，系统的潜在的发展能力得以表现，所谓的目的性也就表现于其中了。

而且，所谓系统潜在的发展能力并非某种超自然的神秘力量，正如系统理论所指出的，是系统内部复杂的反馈机制在发挥作用。

目的的阶段性和规律性从系统的发展变化来看，系统的目的性一方面表现为系统发展的阶段性。

对于开放的自组织演化系统而言，无论它是物理的、化学的还是生物的乃至社会的，都是既有稳定保持又有在此基础上的发展，稳定恰恰是由于系统中存在着负反馈机制，从而必定是具有一定的目的性、表现出一定合目的行为的系统。

这样的目的性表现出两种形式，一种形式是稳定地存在，似乎系统的这种稳定性就是系统发展的目的，达到了这样的稳定态，就达到了相应的目的，并且还要借助自己的稳定机制而尽量保持处于这样的稳定态。

另一种是系统的发展采取所谓的会聚式的循环层次增加，向更高的复杂性增长，即逐次地向更高的循环层次跃迁，而且也只有采取这样的循环增长的形式，才可能有稳定的发展。

由此可见，所谓的目的性，实际上与系统发展趋向于更稳定状态相联系。

系统的目的性另一方面表现为系统发展的规律性。

合乎某种目的的发展，也必然合乎一定规律并按照一定的逻辑发展。

也可以说，正因为系统的发展是合乎规律、合乎逻辑的，所以才在一定阶段表现为是有目的的。

实际上，只讲系统的目的性是系统发展的阶段性还不是真正的系统目的性；同样，只讲系统发展的规律性也不是真正的系统的目的性。

只讲阶段性，就把目的性混同于系统发展的阶段性、不连续性；而只讲规律性，则同样体现不出系统的目的性，而且往往会把系统发展看作笔直向前的。

唯物辩证法指出：事物发展道路是曲折的，前途是光明的。

系统在一定条件下必定要向系统指定的方向发展，诸如相空间中的吸引子、混沌现象之中的奇怪吸引子等等。

系统的目的性，实际上是系统发展变化的阶段性与规律性的统一。

没有发展阶段性的目的性，即等于说有某种终极的目的性，这样一来就变成了某种不可思议的神秘的目的性，最终必然成为某种神秘的超自然的目的性。

而没有发展规律性，无论怎样发展都行，目的性也就不存在了，因此毫无规律的目的性同样是不可思议的。

目的确定性与不确定性系统的内在非线性相互作用所带来的发展变化的确定性是系统的发展变化的规律性与阶段性的统一基础上的确定性。

（1）确定性：在一定的发展阶段，在一定的范围之内，无论环境条件怎样改变，系统总是要朝向某种确定的方向发展，异因同果，具有等终结性；或者是系统出现适应性行为，根据具体环境进行了调节和选择，出现了新的行为方式，从而适应发生了变化的环境，完成了一个发展阶段。