复杂性科学的哲学反思赵光武

哲学来自非哲学，科学是哲学的基础；哲学作为科学的理论升华，有方法论功能，是科学的向导。

辩证唯物主义哲学只有随着科学前进，才能指导科学前进。

当今，世界范围的复杂性科学的兴起与高涨，必然从更大范围、更深层次、更复杂的关系上，触及哲学的世界观、本体论、发展观、历史观、认识论等根本性问题，为马克思主义哲学的运用与发展提供了大好机遇。

哲学作为时代精神的精华，应以科学发展的前沿成果当做直接的研究对象，通过对科学成果的哲学反思，反思出哲学。

这样，既可以对哲学进行充实深化，又能进而夯实科学的哲学基础。

一、复杂性科学的兴起
现代科学技术的发展，在高度分化的基础上呈现了高度综合的大趋势，其中蕴含着从简单性科学向复杂性科学的转向。

新技术革命时期的新机器，已发展到由工具机、传动机、动力机和控制机、计算机等几部分组成的机器系统。

现代机器的主要性质与功能是整体性的，比如，信息流、反馈这些性质是整体性的，自调节、自适应的控制功能更是整体性的，只有在动态的相互联系相互作用中，才能存在，才能被把握。

一旦将它分解拆卸，这些性质和功能就不复存在了。

如果说第一次技术革命时代要求人们具有机械观和分析方法，那么新技术革命则要求人们并训练人们具有整体观念和综合方法。

这不仅是客观需要，也有实现的可能。

首先应该看到，电子计算机就特别能帮助人们综合地普遍联系地考虑问题。

从前人们考虑问题受智力条件的限制，不能同时考虑大量的因素，不得不用少数的原因来解释一些现象。

这种方法尚能应付第一次技术革命时期的一些相对简单的问题，但却解决不了当代各种特别复杂的问题。

电子计算机延伸了人脑，它能以敏捷的运算速度、精确的逻辑判断力、巨量的贮存信息和不会遗忘的记忆力，帮助人们“记住”大量的原因，并把它们联系起来加以综合地筛选，提出解决问题的方案。

其次还应看到，新技术特别要求进行跨学科的研究。

对于像制造蒸汽机、汽车、电动机的工业技术，只要受到专门训练的专家、工程师就能驾驭了。

可是解决像航天、环境污染那样复杂的问题就不能不进行跨学科的研究，打破狭隘的专业分工界限。

比如，阿波罗登月飞行计划就是一个十分庞大复杂的系统工程。

正是新技术革命所需要的跨学科综合研究和科学发展的一体化趋势，进一步增强了人们的整体观念，促进了系统科学的发展。

二次世界大战以后，各类系统工程学科犹如雨后春笋迅速发展起来。

这些学科都带有跨学科的性质，都是以一般的系统整体，特别是以开放复杂的巨系统为研究对象的。

在新技术革命的推动下，20世纪70年代左右，面对着各种开放复杂的巨系统，不同国家、不同学科的研究人员，从不同的角度用系统方法在物理、化学、生物、天文、地理、数学、经济等学科领
复杂性科学的哲学反思
赵光武
（北京大学，北京100871）
［摘要］复杂性科学的兴起是当代科学形态转化的必然趋势；自组织是产生复杂性、增殖复杂性的动态过程，是复杂性之源，自组织概念是复杂性科学的基本范畴；自组织动态系统的“系统质”、“稳定态”是以涌现形式呈现出来的，涌现概念是复杂性科学的核心范畴。

［关键词］复杂性科学；自组织；他组织；整体涌现性；还原释放性
［中图分类号］B0［文献标识码］A［文章编号］1672－2426（2012）01－0003－08
［作者简介］赵光武（1931－），男，河北滦县人，北京大学哲学系教授、博士生导师，主要研究方向为复杂性科学与辩证唯物主义哲学。

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域开展了一系列有关复杂性或复杂系统的跨学科交叉研究。

于是一个用系统方法，以复杂性探索为中心内容的复杂性科学应运而生了。

复杂性研究，目前已遍及所有发达国家，以及中国、巴西、俄罗斯等国，成为一种具有世界规模的科学思潮，一种文化运动。

按照钱学森关于现代科学技术体系结构的观点，每门科学都有三个层次（基础科学、技术科学、工程技术）、一座桥梁（科学通向哲学的桥梁）。

到了今天，复杂性研究已不只是某个学科层次的现象，而是从工程技术到技术科学，到基础科学，再到科学通向哲学的桥梁，四个层次都有大量工作。

随着复杂性探索，复杂性科学的产生、发展，人们的学术视野向宇宙的广度、深度大大地拓展了，人们逐步领悟到：在世界上，虽然存在着大量可以用还原论方法认识、解决的简单性问题，但同时更存在着无数不能用还原论方法认识、解决的复杂性问题。

人们面对着世界在演化过程中不断涌现出的日益增多的复杂系统与复杂性问题，即所谓“规模巨大的、组成要素异质性显著的、按照等级层次组织起来的、具有各种非线性相互作用的、对环境开放的动态系统”。

总之，开放的复杂巨系统比比皆是。

诸如，人体系统、人脑系统、经济系统、社会系统、地理系统、天体系统、天地人系统等等。

所以，从根上说，世界是复杂多变的，绝不是恒定简单的。

因此，我们对宇宙的奥秘，越是进行广泛、深入地探索，越是走向科学发展的深处，就会越来越多地发现复杂性问题。

对待复杂性问题，有原则上两种不同的简化方法：一种是把复杂性约化为简单性来处理。

例如，把模糊性约化为清晰性，把非线性约化为线性关系，把混沌性约化为周期运动，把分形对象约化为整形对象。

这是传统科学处理复杂性的还原论方法。

另一种则是把复杂性当做复杂性来处理，即在保留复杂性的本质特征前提下加以简化。

例如，把模糊性当做模糊性来处理，把非线性当做非线性来处理，把混沌当做混沌来处理，把分形当做分形来处理。

这是复杂性研究的方法论原则。

所谓复杂性科学就其外延来说，就是运用系统论的方法，研究各类复杂系统、各种复杂性问题取得的理论成果。

大致包括三个部分：①各学科领域进行复杂性研究取得的理论成果。

②跨学科领域在一定学科范围内进行复杂性研究取得的理论成果。

③关于对复杂性研究的理论方法与技术的探索取得的理论成果。

复杂性科学已形成学派林立、观点纷呈、新见迭出的繁荣局面，代表现代科技发展的一种全局性的新动向。

其主要流派有：欧洲的有包括比利时普里高津的耗散结构论、德国哈肯的协同学和德国艾根的超循环论在内的自组织理论，即所谓欧洲学派；美国的新墨西哥州圣菲研究所，以盖尔曼、霍兰为代表的复杂适应系统（CAS）理论，即所谓美国学派；我国以钱学森院士为代表的开放的复杂巨系统理论，即中国学派。

还有，作为复杂系统的高度抽象（把要素抽象为结点、把关系抽象为边、把结点连边的多少抽象为度）和形式化的描述方法的复杂网络理论，是研究复杂系统的一种新的角度，了解相互作用拓朴结构的一种新的途径。

21世纪科学技术发展的最主要特点是：科学是研究复杂性的科学，技术是调控复杂系统的技术。

复杂性探索、复杂性科学集中体现着现代科学发展的辩证综合的总体特征与发展大趋势。

探索复杂性的价值取向与思维方式已日益渗透进了社会存在与社会意识的方方面面。

正如法国当代著名哲学家、社会学家、复杂性研究思潮的开拓者埃德加·莫兰在《复杂性思想导论》中所说：“复杂性的观念在日常生活的语汇中比在科学的语汇中使用得更普遍，它总是带有一种警告理智，当心作出过于仓促的说明、简化、归纳的含义。

事实上，复杂性也有它首选的地盘（虽然在那里这个词本身没有被使用），那是在哲学中：在某种意义上它是辩证法；在逻辑的层面上，黑格尔辩证法曾是它的领域，既然这个辩证法把矛盾和变化引入了同一性的核心。

”
复杂性科学的兴起，意味着科学的发展，从古代的直观思辨，经近代的经验分析进入现代的辩证综合阶段之后，在当今正沿着辩证综合的方向蓬勃发展，呈现着既高度分化又高度综合，而以高度综合为主的一体化趋势。

在整个科学发展进程中，都贯穿着科学研究方法论的演化。

所谓科学研究方法论是指一切具体科学的研究共同遵循的方向与路线，既不同于各门具体科学从事研究活动的具体方法，又不同于对理论与实践有普遍指导意义的更高层次的哲学方法，它是哲学方法与具体科学的具体研究方法的中介层次，内在于整个科学发展过程之中，随着科学前进并直接制约着科学前进。

在古代的直观思辨阶段，由于科学尚未与哲学分化开来，通常与不同哲学派别的自然哲学掺和在一起，用哲学思辨方法整理直观经验，所以在它对现象知识的经验总结中常常渗透着猜测性思辨，用逻辑推理的思辨的方法，来弥补具体知识之
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不足，因而具有直观思辨的特点。

这时科学与哲学混在一起作为“爱智慧”的内容，直接受哲学的影响，其探索自然的主导方法是整体论的，基本思路是强调对自然现象的比较笼统的整体把握，是直观的朴素的，没能把整体把握建立在对部分的精细了解上，特别是对部分之间相互关系的精确了解上，既没有精密的科学实验，又未形成严密的逻辑体系。

科学发展从古代直观思辨进入近代的经验分析阶段之后，随着以还原论作为方法论基础的近代实验科学的兴起，这种直观笼统的整体论就被超越了。

近代的还原论否定了古代的整体论（从肯定到否定），还原论对于认识解决复杂性问题又无能为力了，不灵了。

怎么办？系统科学则在揭露、克服还原论的片面性、局限性过程中，应运而生了。

众所周知，在生物学的发展中，曾一度出现过机械论（还原论）和活力论。

机械论力图用分析的方法，把生物运动简化、还原为机械运动、物理运动和化学运动，用物理和化学原理来说明生命的生理现象和心理现象。

它虽然正确地指出了要搞清生命现象的奥秘，必须研究生命现象赖以发生的机械的、物理的、化学的过程，但是把生命现象归结为机械的、物理的、化学的过程则是错误的。

恩格斯在《自然辩证法》中曾经指出：“终有一天我们可以用实验的方法把思维‘归结’为脑子中的分子的和化学的运动；但是难道这样一来就把思维的本质包括无遗了吗？”［1］意识和思维是人类大脑这个开放的复杂巨系统的整体涌现性，不是物质原子、分子本身固有的，它是物质的一种组织特性。

贝塔朗菲（一般系统论的创始人）早在1924年至1928年，为了反对当时在生物学理论和研究中的机械论方法，就强调应当把生物机体当做一个整体或系统来考察。

上世纪30年代，他进而提出了机体系统论概念以及用数学和模型来研究生物学的方法。

这就是他的一般系统论萌芽。

到40年代贝塔朗菲把他的萌芽思想推而广之，有意识地把系统作为研究对象，运用类比同构的方法，对于各种现实系统，如社会集团、个人、技术结构等等进行全面考察和比较研究，提出了“适用于综合系统或子系统的模式、原则和规律”［2］并借助数学和逻辑工具把系统的因素、层次以及系统与系统之间的综合复杂联系定量化、精确化、模型化，从而创立了一门称之为一般系统论的新学科。

这就是他的一般系统论由萌芽到诞生。

自贝塔朗菲创立并倡导系统论以来，已有几十年的历史。

期间，由于研究者们各自的出发点不同，建立理论的目的与方法不同，解决问题的深度不同，先后形成了几种一般系统论。

20世纪40年代以后贝塔朗菲针对当时生物学理论和研究中存在的还原论方法，认为只有把生命当做有机整体（系统）来考察，才能正确解释生命现象，他说：“我们被迫在一切知识领域运用‘整体’或‘系统’概念来处理复杂性问题。

”［3］认为系统科学本质上是研究复杂性的科学。

“20世纪60年代以来，随着科学转向复杂多变量系统的深入研究，各种关于非线性复杂系统的研究才取得了实质性进展。

耗散结构理论探索了远离平衡态系统的非线性相互作用的自组织特性；协同学研究了系统从一种组态向另一种组态转化过程中各组成部分协同行为的规律性；超循环理论研究了类似生物催化循环的自催化系统的非线性模型；分形论从非线性的角度探讨了多样化与统一性的关系问题；突变论研究了各种系统出现突变的众多非线性模型；混沌学则将决定性与非决定性在非线性关系中统一起来。

最近的研究表明，在自然、社会、思维中更为普遍存在的是非线性。

”［4］
系统科学是通过揭露和克服还原论的片面性和局限性而产生发展起来的。

而朴素的整体论没有，也不可能产生现代科学方法，但是它包含着还原论所缺乏的从整体上认识和处理问题的方法论思想。

理论研究表明，随着科学越来越深入到更小尺度的微观层次，我们对物质系统的认识越来越精细，但对整体的认识反而越来越模糊。

而社会实践越来越大型化、复杂化，特别是一系列全球问题的形成，也突出强调要从整体上认识和处理问题。

可见，实践与科学的发展迫切需要超越还原论，发展整体论，把还原论与整体论结合起来。

系统科学的产生发展表明：“不要还原论不行，只要还原论也不行；不要整体论不行，只要整体论也不行。

不还原到元素层次，不了解局部的精细结构，我们对系统整体的认识只能是直观的、猜测性的、笼统的，缺乏科学性。

没有整体观点，我们对事物的认识只能是零碎的，只见树木，不见森林，不能从整体上把握事物，解决问题。

科学的态度是把还原论与整体论结合起来。

”［5］系统科学的使命在于超越还原论，发展整体论，实现还原论与整体论的统一。

按钱学森的说法，“系统论是还原论和整体论的辩证统一”。

辩证统一，绝不是两者的机械相加，而是在对两者实行“辩证否定”基础上的有机结合。

所谓辩证否定，用黑格尔的说法叫
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“扬弃”，就是既克服又保留，所谓对还原论、整体论实行辩证否定基础上的有机结合，就是在克服抛弃它们的片面的消极的东西的同时，保留和发扬它们的有益的积极的东西，并把这些积极的东西在新的形态（系统论）中有机地统一起来。

可见，系统论超越了还原论，发展了整体论，实现了还原论与整体论的有机结合与内在统一。

这就是：从古代的朴素整体论到近代的还原论（从肯定到否定），从近代的还原论到现代系统论（从否定到否定之否定），正、反、合，在更高基础上回到了原来的出发点，螺旋式上升。

任何事物的发展都不是直线前进的，也不是首尾衔接团团转的，而是螺旋式上升的，或称作波浪式前进的。

由肯定、否定、否定之否定所表示的螺旋式上升运动，是自然界、人类社会和思维发展的普遍规律，即唯物辩证法所揭示的“否定之否定”规律。

我们通过对整个科学发展过程中，科学形态演化的正、反、合，以及科研方法论演化的正、反、合的哲学反思，不难发现，现代科学技术的飞速发展所凸显的从简单性科学向复杂性科学的转向，直接体现着客观世界辩证发展的普遍规律的作用，是不依人们的主观意志为转移的。

二、自组织与他组织（或称被组织）
自组织是描述动态系统由于其内部组成部分之间相互作用而产生的一种有序状态，是复杂性科学的一个基本范畴。

他组织是自组织的对应范畴，在内容、特点上与自组织是彼此规定相互照应的。

自组织作为复杂性科学的基本范畴，它的产生绝不是偶然的，而是在实践经验、理论思维经验积累到一定程度的基础上，在一定的科学技术背景下形成的。

对此，吴彤、曾国屏在《自组织思想：观念演变、方法和问题》一文中进行了考察和论述。

就实践经验与理论思维经验的准备来说，该文指出：近代最重要的德国哲学家康德首先在哲学上提出了“自组织”的概念，从自组织观点看，康德理论的现代意义之一，就是其中蕴含的自组织思想。

他认为，自组织的自然等物具有这样一些特征：它的各部分既是由其他部分的作用而存在，又是为了其他部分、为了整体而存在；各部分交互作用，彼此产生，并由于它们间的因果联结而产生整体。

只有在这样条件下而且按照这样规定，一个产物才能是一个有组织的并且是自组织的物，而作为这样的物，才称为一个自然目的。

他比较准确地界定了自组织的性质，对自组织的理解与现代意义的自组织理解几乎一样。

康德晓得自组织所带来的自然演化过程中的趋向目的性，在自组织中，他特别指出一个系统内部的各个部分的相互依存性，它们通过相互作用而存在、成长，又通过相互作用而联结成整体。

这里，他虽然没有使用“无序”、“有序”这样词汇，但是自发地由无序转化为有序的思想已经呼之欲出。

从康德之后，一些哲学家对自组织问题虽然没有像康德那样准确的说法，但是认识关于如何发生、如何演变的问题一直就是哲学家思考的重要问题。

关于实践经验的准备问题，文中着重阐述了工程技术科学的自组织控制概念问题。

维纳1948年创立控制论时，自动控制已经成为控制中最重要的问题；其中，根据目标或对象的运动进行反馈，从而调节控制系统的反馈过程已经包含了一定意义上的自组织思想。

与此同时，阿希贝在1948年出版了一部著作名曰《自组织原理》，因此现代意义的自组织概念似乎可以追溯到阿希贝这里。

控制科学界大致在20世纪50－60年代开展了自组织控制的研究。

现在计算机科学领域中特别是智能研究领域的“自复制”、“自适应”、“自学习”等概念与“自组织”概念具有较大的关联。

现在在计算机科学领域，自组织已经成为使用频率最高的词汇之一。

关于自组织范畴形成的科学技术背景，该文作了这样阐述：［6］历史进入20世纪70年代，当代科学前沿出现了一大批研究演化的科学理论，如“耗散结构理论”、“协同学”、“超循环理论”、“突变论”、“混沌理论”、“分形理论”。

由于这些演化理论的诞生，研究演化的科学家队伍一下子壮大起来。

通过这些理论的卓越研究，“一种新的统一性正在显露出来；在所有层次上不可逆性都是有序的源泉”。

这使得我们的自然观……在过去几十年这相对说来较短的时间间隔里就发生了如此根本的转变。

“经典科学不承认演化和自然界的多样性”，而现代科学正发生“向非永恒性、向多样性过渡的根本性转变。

”现在，物理学或自然科学关于自然界的观念已经发生了根本变革，演化的观念正在成为新物理学或新自然科学的主流观念。

在这种科学技术背景下，对具有非线性的复杂系统的研究，使人们更深刻地认识到在这类复杂系统中尤其引人注目的是自组织系统及其特性。

自组织系统无需外界指令而能自行组织、自行创生、自行演化，即能自主地从无序走向有序。

自组织系统不仅极为普遍，而且与人类关系密切。

于
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是，复杂性科学的自组织理论就应运而生了。

通常讲的复杂性科学的自组织理论，一般包括比利时普里高津的耗散结构论、德国哈肯的协同学和德国艾根的超循论，即所谓欧洲学派。

普里高津探索了远离平衡态系统的非线性相互作用的自组织特性。

它准确地反映了如贝纳尔流、B－Z化学波和化学振荡反应以及生物演化周期等自发出现有序结构的本质。

哈肯的自组思想主要源于对激光理论的研究。

他发现诸多相互独立发光的原子及其所产生的光电场在一定的约束条件下，能产生出相位和方向都协调一致的单色光——
—激光。

进而把激光研究中得到的一般原理，运用于解释其他自组织现象。

通过与其他的物理学、生态学、经济学、社会学中的典型现象的类比分析，发现了完全不同的系统之间的惊人的类似性，认识到自组织系统从无序到有序的演化，不论它们属于什么系统，都是大量子系统之间协同作用的结果，都可以用类似的理论方案和某几种数学模型进行处理。

并于1976年，第一次在科学意义上提出了“自组织”概念，用一个通俗的例子解释了自组织与组织的区别。

他说：比如说有一群工人，如果每一个工人都是在工头发出的外部命令下按完全确定的方式行动，我们称之为组织，或更严格一点称它为有组织的行为，如果没有外部命令，而是靠某种相互默契，工人们协同工作，各尽各的职责来生产产品，我们就把这种过程称为自组织。

艾根研究了生命系统的自组织问题，1971年提出了超循环理论。

他认为在化学演化与生物演化之间存在着一个分子自我组织阶段，通过生物大分子自组织，建立起超循环组织并过渡到原始的有细胞结构的生命。

自组织范畴是与自组织理论同时形成的。

“经过协同学、耗散结构理论创始人们的努力，‘自组织’概念定义和内涵已比较清晰，哈肯的定义在自组织科学共同体内获得了公认。

”这就是“如果一个体系在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定干涉，我们便说该体系是自组织的。

这里‘特定’一词是指那种结构或功能并非外界强加给体系的，而且外界是以非特定的方式作用于体系的。

”［7］换句话说：自组织，是指事物朝向空间时间上或功能上的有序结构的演化过程，即事物自发自主走向组织的一种方式。

“在系统整合其组分的过程中，如果无法明确区分组织者与被组织者，即没有出现专职的组织指挥者，所有组分都在行动，发挥的作用大体相同，处于基本相同的地位，……不同组分在地位和作用上没有发生对称性破缺，那就是自组织。

人得了病而不去看医生，未经打针吃药过一段时间却痊愈了，就是人体系统自组织战胜了疾病，医学上称为自愈，属于一种生物学自组织。

”［8］
组织与复杂性有天然联系，组织当做动词用时就是自组织，或称“组织化”。

组织化意味着事物从无序、混乱朝有序结构方向演化，或从有序程度低向有序高演化。

包含着三类过程：第一过程，是从非组织到组织，从混乱无序状态到有序状态的演化，它意味着组织的起源。

第二过程，是一个组织层次跃升的过程。

第三过程，是同一组织层次中或同一组织水平上复杂性的增长。

这三个过程形成了组织化的连续统一体。

可见，自组织演化过程就是一个产生复杂性、增殖复杂性的过程，是复杂性之源，经过长期研究科学家已经认同自组织是复杂性的特性之一，自组织概念是复杂性科学的一个基本范畴。

他组织与自组织是对立统一：内容特点，彼此规定、相互照应；运动变化，相互依存、相互制约。

从自然界到人类社会，从物质实体到观念形态，从人造机器到人造符号系统，他组织无处不在。

系统与环境、内部与外部是相对划分出来的，一个系统能够从它的环境中产生出来，乃是环境大系统对称破缺的结果。

一切系统都在一定的环境中生长、运行、演变，环境对系统的生成、存续、演化起着一种特殊的组织作用。

环境是组织者，系统是被组织者，两者的地位显然不对称，环境是系统外在的他组织者。

“一般地说，外部环境给系统施加的制约作用都代表一定的组织力，一种关于系统整体行为的指令信息，而且常常是必须接受的强制性组织力，没有环境的约束限制这种他组织作用，任何自组织都不可能发生。

贝纳德花纹，固体激光器，没有特定结构的仪器设备这种外在条件，就不可能产生内在的自组织运动。

有人反对这种说法，认为生命系统的组织力完全来自内部基因，地理环境之类外因不能起组织者的作用……
古语云：橘生淮北为枳。

同样的橘树基因，长在淮南为橘树，长在淮北就变成枳树，原因何在？单靠基因理论不能给出答案。

从树苗到大树的成长是一种组织过程，既然基因相同，组织力的不同只能源于不同的地理环境，环境会引起基因的某些变化。

当然不同系统所承受的环境他组织力的种类、模式、性质和强弱程度很不相同，却不可简单化；但环境因素作为一类他组织力，其存在是普遍的必然的。

外在约束、压迫也是导致系统内部对
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