系統思想的發展與內容
資料整理
2002, 6, 21 吳文成

  系統性、非線性與複雜性是自然科學與社會科學都關注的熱門話題,也是最激動人心的認識觀點,同時被認為是二十一世紀主要的發展領域,它不僅涉及到物理學、化學、氣象學、生物學、醫學、認知科學、計算機科學、工程學、社會學與經濟學的研究進路,也對哲學與後現代文化思潮產生了影響,我們可以說,它引入了一種跨學科的認識論與方法論,讓人們以新的視角來看待自己、社會與自然界,與彼此之間的關係。

  二十世紀初期,科學研究向專業發展,科學分化有越來越細的傾向,不同學科的科學家在各自的領域探索,但是到了三O年代以後,不同領域的科學家與思想家們發現,現代科學有許多帶有普遍意義的思想與方法,越是到了二十世紀中葉,各科學學科的綜合與交會是越來越明顯,科學家們聚在一起交流與合作,現代系統思想便是在這樣的土壤上發芽。在一九四八年前後,首先是由奧地利生物學家 Bertalanffy( Ludeig von Bertalanffy, 1901-1972 )提出了一般系統論,同一時期由於技術應用與問題解決的需求,運籌學、控制論、信息論就相繼創立了,系統思想就這樣由生物學擴大到軍事、工程與社會各方面,逐步形成廣義的系統科學;在理論科學的部分,突變論、耗散結構理論、協同學、超循環理論……等的提出更加深刻地解釋了系統創生與演化的原理,讓得系統思想成為理論科學中的顯學,七O、八O年代發展起來的非線性科學(廣義的說法是複雜性科學)又使系統理論的自然圖象更加精細、深刻,也更能解釋真實的世界。近年來,甚至是許多政治家也開始廣泛地引用系統科學的概念、理論方法與語言去處理政治問題,出現了所謂的政治系統論。

  我們可以說,系統科學是以系統思想為中心的一類新興的科學群,是關於「
整體」的一般科學,也是二十世紀中葉以來發展最快的一大類綜合性科學,它是分別在不同的學科領域中誕生與發展起來的,這些原本獨立形成的科學理論,互相滲透,緊密聯繫,最後形成一個統一而嚴密的科學體系。本篇文章主要在從不同的角度來把握系統思想的內涵,並且討論系統思想的概念、特徵、理論發展、應用與相關的研究內容。而關於非線性與複雜性科學的部分,筆者將會在另一篇文章中加以討論

系統概念與特徵

  什麼是系統?系統就是「由相互作用與相互依賴的若干組成部分,結合成的具有特定功能的有機整體,而且這個系統本身又是它所從屬的一個更大系統的組成部分」。小到分子、原子、基本粒子……大到地球、太陽系、銀河系等等,人們觀察所及的尺度,都是系統,有自然系統、人工系統,還有自然系統與人工系統相結合的複雜系統。系統的定義強調了事物的整體性,以及構成系統的部分之間,系統與環境的相互作用。用這樣的觀點去看事物就是系統思想,或者叫做系統觀。一個完整的系統,都具有以下的特徵:

1.系統是由多個部分所組成的。也就是說,一個系統至少包含兩個或兩個以上
  的要素,反之,單一的、孤立的事物不能稱之為系統。系統本身也是其它更
  大系統的子系統,這種系統與部分的相對性就決定了系統具有層次性。

2.系統是一個有機的整體,所有構成系統的部分都處於特定而動態的相互作用
  與相互依賴之中。由於這些相互關係包含了非加和性或非線性,也包含了控
  制與反饋的效應,所以系統的整體與整體特性不能通過元素的簡單加和來得
  到,也不能把系統分解成孤立的單個元素。

3.系統整體在時間上與空間上都是有限的,在時間上的有限性表現為有始有終
  ,有一個演化的過程;在空間上的有限性表現為有內有外,有一個確定的系
  統邊界,這個邊界劃分出了系統與環境的差異。系統對於環境具有開放性,
  環境與系統之間相互交流,環境是制約系統性質的重要因素,系統狀態的變
  化也會導致環境的變化。

4.系統的整體具有不同於組成部分的特定屬性、功能與價值,它們是在與其它
  系統的聯繫之中體現出來的。其中,系統對實現某種目標的作用與有用性稱
  為系統的功能,系統的功能是由系統的結構以及系統與外部環境的相互作用
  所決定的,系統功能的實現具有秩序性、協調性與目的性。而它對於人們的
  效用就是它的價值。

系統思想的發展

  系統思想作為自然觀的一部份,其起源可以追溯到古希臘時期,早在公元前六世紀,西方辯證法的奠基人赫拉克利特( Herakleitos )就提出「世界是包含一切的整體」;公元前五世紀原子論的創始人德謨克利特( Demokritos )寫了一本題為《宇宙大系統》的書,以系統的角度來研究宇宙;柏拉圖的學生亞里斯多德後來進一步地提出了「整體不同於它各部分的總和」的著名命題,以致於整體何以不同於其部分的總和成為了系統科學史上的重要問題;在古代東方,系統觀點則是十分普遍的,例如《易經》闡述了中國古代的系統模式的動態架構,墨家則論及了系統思想的方法論,最後最具有代表性的是道家對於系統生成的看法,其中包括老子強調了自然界的統一性。我們可以說,用自發的系統概念來考察自然現象,是希臘哲學與古代中國思想的一個共同特徵。

  古代樸素的系統思想雖然強調對自然界整體性與統一性的認識,但是缺乏對其各部分的各個細節的認識,因此後來就不得不屈服於另一個觀點,就是隨著近代自然科學的興起,在對自然界分門別類的研究中,所發展起來的以分析為主的研究方法。這種方法雖然對科學的發展有過巨大的功績,但是久而久之,卻逐漸形成了不同於古代的觀點——非系統觀點,即把整體分割成一塊塊互不聯繫、孤立、靜止的組成部分的觀點。這就是與系統思想相對立的形上學自然觀。

  在當代,隨著自然科學的進一步發展,在深入分析與研究自然界的一個個局部之後,這一個個局部之間的聯繫,局部與整體的聯繫,使得自然界的系統特性在新的層次上又頑強地反映到人們的頭腦中來。現代系統科學的發展同時使得現代系統思想的內容更加充實,與古代樸素的系統思想相比,現代系統思想具有以下的幾個特點:

1.現代系統思想去掉了古代樸素觀點中模糊與猜測的成分,加進了精確與實際
  的內容。例如現代系統思想特別強調系統內部結構的有序性,還給秩序性質
  提供了有效的測度與計算方法。除了對於量的精確性要求,還有對於質的重
  視,例如我們常說的「整體大於其部分的總和」不僅僅理解在量的差異,也
  強調在質的差異,現代系統思想強調整體與部分具有不同的質,是不能只用
  量的差異來刻劃的。

2.現代系統科學特別注重對於複雜系統的研究,也就是要求將系統與非線性問
  題聯繫起來,認為只有三個或三個以上元素發生非線性相干時才能組成複雜
  系統,並且對複雜系統的性質、複雜性的測量與描述提供了有效的方法。這
  使得系統思想不僅對於大量自然與社會現象提出了有解釋,而且對系統為什
  麼具有這些特殊性質作了合理的回答。

3.現代系統思想指出了系統創生與演化的機制,這是以往的系統思想所有沒明
  確的內容。現代系統思想認為系統的創生是源於與環境交流過程中,總熵遞
  減或信息量累積而將系統組織自發地拖向相空間的某些穩定態的結果,其後
  續的演化是具有不可逆性的動力型態,在系統的演化過程中會表現出控制與
  反饋、自組織與自適應的特徵,這些機制反過來使得系統更加結構化與秩序
  化,這是複雜系統的特殊屬性。

4.現代系統思想特別強調了系統的價值。嚴格意義上,價值是指系統對於實現
  人們某個特定目的所起的效用,這些效用是需要用一定的代價或成本來換取
  的,所以價值與一般的屬性與功能不同。這就把系統與系統最優化、性能價
  格化以及人的目的等等較深層次的問題給聯繫了起來。

5.作為上一點的進一步說明,現代系統思想還突出了其應面層面與方法論性質
  ,現代系統思想與方法是幫助人們做科學決策與問題解決的最佳利器。任何
  決策都是為了達到某一既定目標,在給定條件下,挑選出達到最佳目標的方
  案,然後付諸實施,以期作到對於問題的解決。現代系統思想的嚴密化、邏
  輯化、精確化與程序化更加幫助人們從系統觀點去發現問題,制定方案,對
  於方案進行系統分析,作出分析評價,對於方案的試驗與實施能夠藉著系統
  的反饋機制得以調整方案與追蹤決策的成效。這突顯了現代系統思想的價值
  ,使得人們在近半個世紀的工程技術與應用有了最大的成果。


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