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[转帖]论阴阳五行学说的系统科学意义
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作者:
王不留行
时间:
2006-1-29 19:41
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[转帖]论阴阳五行学说的系统科学意义
论阴阳五行学说的系统科学意义
陈雨思
1.从局部到整体的方法的困惑
众所周知,自从文艺复兴以来,西方科学一直采取分析或者还原的方法。这个方法包含着这样的前提:知道了局部,就一定知道整体。如微积分通过“以直代曲”,把极短的直线加和起来,就可以精确描写非常复杂的曲线。
基于这样的前提,人们就根据局部来描述整体。如在系统研究中,人们就首先来研究系统局部的要素和关系,通过局部要素和关系的研究来把握系统整体的结构和功能。这可以概括为“从局部到整体的研究方法”。简单表示就是:1+1=2。
但是,人们在系统研究中发现:整体性质具有非加和性。或者通俗地说:“整体不等于局部的和”。简单表示就是:1+1≠2。
非加和性使“从局部到整体的研究方法”遇到严重困难,主要表现就是非线性方程无法求解。
2.从整体到局部的方法的探寻
怎样来克服系统研究的困惑呢?
既然整体性质具有非加和性,整体不等于局部的和,我们为什么非要从局部出发呢?为什么不可以直接从整体出发呢?
直接从整体出发,就是要把整体当作整体来看待,正如人们要把复杂性当作复杂性来看待一样。
直接从整体出发,不是不考虑局部,而是要从整体到局部,这样,就应该有一个 “从整体到局部的研究方法”。
从整体到局部有什么现成的、具体而实用的好方法呢?我们可以找一找看。途径很多,从古希腊、古罗马的文化中,从西方的近现代哲学思想中,从现代的科学方法中,都可以去找。不过找来找去,却发现在中华文化宝库中,有一个从整体到局部的具体而实用的好办法,这个好办法就包含在中国的阴阳学说当中。
中国人的这个办法看起来很简单。就是把一个系统看成一个整体的大蛋糕,然后把它切开,分阴分阳;再切开,再分阴分阳;再切开……,根据你的需要,你想切多少次就切多少次。《黄帝内经·素问·阴阳离合论》说的:“阴阳者,数之可十、推之可百,数之可千,推之可万,万之大不可胜数,然其要一也。”
也许有人会说,微分不也是这样来把曲线细分吗?的确是这样,但是,微分把曲线细分,得到的是极短的直线,极短的直线具有可加和性,可以积分;中国人把系统细分,得到的是极微小的结构,极微小的结构不具有可加和性,不可以积分。但是,中国人通过分阴分阳,已经把这个微小结构从整体到局部的关系搞得非常清楚了。例如,一个系统有许多人,通过分阴分阳,可以确定所有的人是某国、某省、某县、某乡、某村的人,这就有了所有人的档案,查起来就很容易了。
当然,切系统这个大蛋糕不像建档案那么容易,因为涉及到怎样切的问题。
所谓怎样切,主要就是切的划分标准如何定的问题,阴和阳再加一个划分标准,就是中国人的“含三为一”理论。划分标准涉及事物的性质,古代中国人称为“性”。古代中国人认为,事物的“性”不是从来就有的,而是事物演化过程中形成的,对这个演化过程,《庄子·天地篇》有比较详细的描述。《庄子·天地篇》说:“泰初有无,无有无名;一之所起,有一而未形。物得以生,谓之德;未形者有分,且然无间,谓之命;留动而生物,物成生理、谓之形;形体保神、各有仪则、谓之性。”用现代科学的语言讲,这个“性”的产生过程,就类似于系统出现对称破缺的过程。
所谓对称,是指事物或运动以一定的中介进行某种变换时所保持的不变性。而如果原来对称的东西变得不对称了,或者说对称性减小了,就称为对称破缺。
如果一个系统出现对称破缺,它们就有了“性”的差异,我们就知道怎样去切这个大蛋糕了。例如,世界原来处于混沌状态,各个部分完全是对称的,我们无法去区别它。后来,世界丧失了一些对称性,逐步形成星系、恒星、太阳、地球、生命以至人类社会。这样,我们就可以去区别它的各个部分了。
如果我们根据系统的对称破缺来切系统这个大蛋糕,那么,我们也就对系统的对称破缺进行了描述。
而这样一来,我们也就发现中国阴阳学说的科学意义,即它是对系统对称破缺的刻画。这种刻画是非常形象的,所谓阳爻(-)、阴爻(––),也可以表示为 (0,1)。
对系统对称破缺进行刻画,是一个很重要的问题。例如,近年有一个人研究信息不对称问题,就得了诺贝尔奖。
对系统所有对称破缺进行刻画,我们就得到一个描述系统的数学模型,就可以进行各种研究。
分阴分阳而获得的系统模型,有一个非常重要的特点,就是它恰好适应了“整体性质具有非加和性”这样一个特征,因而使问题的处理变得非常简明、清晰。而正因为如此,当今天的科学家为复杂性和不确定性问题绞尽脑沐的时候,古代的中国人却用十分简明的方法成功地处理了同样的问题,并且在医学这个要求十分苛刻的领域里得心应手地运用它。这已经是很能够说明问题的了。
3.相互作用与系统性状的保持
如果说分阴分阳还是一个看起来比较简单的问题的话,那么,中国人关于系统之间相互作用的理论就是使人非常惊奇的了。
中国人关于系统之间相互作用的描述称为“八卦相荡”。八卦相荡使系统对称破缺发生新的变化,中国人称为“爻变” ,如从阳爻变化为阴爻。《老子说》:“反者道之动”;《系辞》下说:“刚柔相推,变在其中矣”,易“变动不居,周流六虚,上下无常,刚柔相易,不可为典要,唯变所适”。“道有变动,故曰爻。”都是指的这个意思。
不过,“爻变”并不使人惊奇,使人惊奇的是,中国人认为,“八卦相荡”之后,相互作用的各方原有性状并没有消失,而是被新系统所保持,仅仅是地位发生了变化。这个思想就很使人惊奇了。例如,乾、坤两卦的相互作用。乾表示为(1,1,1),坤表示为(0,0,0),相互作用之后,新系统可以出现两种状态,泰卦(0,0,0,1,1,1),否卦(1,1,1,0,0,0)。在这两种状态中,相互作用前各方原有的性状被新系统所保持。因为泰、否两卦中都包含了乾、坤两卦,只是在新系统中的位置不同。
我们知道,在系统相互作用形成新系统后,原有性状被新系统所保持是一个普遍现象。例如外国人和中国人结婚,结婚后他们原有的文化特性并没有被完全改变,而是在新系统中被保持。如果写他们的档案,就表示为(某国,某省,某地;中国,某省,某地)。再如对任何一个企业的员工而言,他们进入企业后,他们原有的文化、心理特性并没有被完全改变,而是在新系统中被保持。如果管理人能够充分考虑这一点,管理起来就容易多了。
系统原有性状被新系统所保持,是系统进化的前提,而中国人的这一学说,实际上已经为系统进化的定量描述提供了理论和方法。
4.系统有序结构存在的基本模式——五行结构
现在还有一个非常核心的问题需要解决。这就是系统的稳定和发展问题。
中国古人怎样解决这个问题的呢?
我们知道,耗散结构理论认为,只有在开放的,并且远离热力学平衡状态的系统中,才会出现宏观有序结构。中国古人则认为, “孤阴不生,独阳不长”,即如果将系统孤立出来,它就不能生长,不能发展。《内经·六微旨大论篇》说:“出入废,则神机化灭;升降息,则气立孤危,故非出入,则无以生长壮老已;非升降,则无以生长化收藏,是以升降出入,无器不有。故器者生化之宇,器散则分之,生化息也。故无不出入,无不升降”。可见,只有在一个开放的系统中,系统本身才能存在和发展。
既然一个系统是开放的,那么,它就有输入和输出。那么,这些输入和输出怎样影响系统呢?
为了考察输入和输出怎样影响系统,就需要考虑系统的定态。所谓系统的定态,就是常态,例如,人体温度37度,就是常态。这个定态或者常态,中国古人称为“阴平阳秘”状态。
假定系统处于某种定态,系统的输入和输出怎样影响系统呢?
根据分阴分阳的办法,系统的所有输入可以作为一个整体,这个整体可以划分为两部分,即生与克。所谓“生”的部分,就是有利于使系统保持在该定态的那些输入;所谓“克”,就是不利于使系统保持在该定态的那些输入。同样,系统的所有输出也可以作为一个整体,这个整体也可以划分为两部分,即生与克。所谓“生”,就是有利于使接受这个输出的系统保持在该定态的那些输出;所谓“克”,就是不利于使接受这个输出的系统保持在该定态的那些输出。
这样,一个系统与其他系统发生相互联系的情况就为四个方面:生我,克我;我生,我克。如图1所示(图略)。
从图论来看,把系统作为顶点,则系统的生克关系就构成“一个顶点连接四条边”的图。
现在来考察一个系统内部的子系统,这些子系统是通过从整体到局部的划分而获得的。因为子系统也是系统,这样,一个子系统与系统内部的其他子系统发生相互联系的情况就同样为四个方面:生我,克我;我生,我克。而把子系统作为顶点,则子系统的生克关系就构成“一个顶点连接四条边”的图。
现在,一个关键问题出来了:与系统、环境之间的关系不同,在一个系统中,子系统之间的输入和输出必须满足这样的条件:有出必有入。即一个子系统的输出必须是另外一个子系统的输入,否则,系统就无法正常运行,更不要说稳定运行了。
因为每一个子系统都有四条边,既然有出就必须有入,则这四条边都必须与其他子系统相连接。要满足这个条件,至少需要几个子系统呢?至少需要五个子系统。
从图论来看,满足“每个顶点有四条边,且这四条边都与其他顶点相连接”的图是一个完全图,这个图必然有五个顶点,十条边。这是可以严格加以证明的。
五个子系统或者五个顶点,中国古人称为五行。因此,五行并不是随便找几个要素“金、木、水、火、土”来附会事物,而是只有形成五行结构,系统才能正常运行,才谈得上稳定和发展。
五行结构像五边形,中间像一个五角星,如图2所示(图略)。中间五角星表示“克”而周边线表示“生”。
由图可见,五行结构的任一顶点与其它顶点都有“生我”、“克我”、“我生”、“我克”四种联系。而且任一顶点的输入:“生我”、“克我”与输出:“我生”、“我克”之间均有通路相联。从任一顶点都可以找到起点和终点重合的圈。整个五行结构形成一个“周而复始,如环无端”的动态结构。
5.五行结构与系统网络结构的关系
五行结构与系统由要素和关系组成的网络结构之间是什么关系呢?五行结构是通过对系统网络结构从整体到局部进行划分而获得。由五行结构,可以获得系统的任意网络结构,而从任意网络结构亦可以抽象出它的五行结构。
首先,五行结构的顶点(子系统)是通过从整体到局部的划分而获得,因此五行中的每个顶点都可能是一个顶点(子系统)的集合;其次,五行结构的边(生、克)也是通过对输入输出从整体到局部进行划分而获得,因此五行结构中每条边(生、克)也都可能是一个边的集合。因而,五行结构中的顶点和边都是可以进一步划分的。另外,按照分阴分阳的办法,也可以将五行结构中的一些顶点和边合并。这样,由五行结构,就可以获得系统的任意网络结构,而任意网络结构亦可以抽象出它的五行结构。
因此,五行结构作为系统稳定性的基本模式具有普遍意义。正如《类经图翼》说的:“五行之中,复有五行,阴根于阳,阳根于阴,阴阳结合,万象乃生”。
6.作为系统内部输入、输出循环图的五行结构
五行结构可以看成系统内部的一个输入输出循环图。因为五行结构是一个“周而复始,如环无端”的动态结构,因而,如果系统内部的输入输出是畅通的,那么,它就必然形成“有出就有入”的五行结构。中医讲“通则不痛,痛则不通”,“通”就形成了“有出就有入”的五行结构,系统就正常运行,就“不痛”;“不通”就没有形成“有出就有入”的五行结构,系统就不能正常运行,就“痛”。其实,城市交通也是“通则不痛,痛则不通”,它也必须形成五行结构。
7.作为系统稳定平衡模式图的五行结构
五行结构也可以看成系统的一个稳定平衡图。如果五行结构在运动中达到五行平衡,系统就稳定了。《内经、气交变大论篇》说:“夫五运之政、犹权衡也,高者抑之,下者举之,化者应之,变者复之。”这就是所谓五行平衡,它包含二方面的内容,一是构成负反馈,即“高者抑之,下者举之,化者应之,变者复之”。二是构成周期性的回复循环,使系统稳定在某一点上,即“周而复始,如环无端”。由此可见,五行平衡是一个动态平衡,是围绕某个平衡点振荡的平衡。
8.作为系统发展模式图的五行结构
五行结构还可以看成系统的一个发展模式图。在一个开放的系统中,外部输入不断地作用于系统。系统亦不断输出作用于外部,在这种内外相互作用之下,系统的五行平衡结构可能发生“太过”、“不及”的振荡变化。《内经·天元纪大论》说:“五行之制、各有太过,不及也”这种太过,不及,使系统稳定性发生变化,当这种振荡发展到极端的时候,就可能发生质的变化,即原有的五行平衡振荡破坏,系统发展到一种新的状态。《内经·天元纪大论》说:“物生谓之化,物极谓之变。”在这里,变化的产生是由于五行平衡振荡“动而不己”的结果,当“动”到“物极”之时,就会发生变化。变化的结果,是形成新的系统。新系统同样有五行结构,只是五行结构的顶点和边发生了变化。
9.作为系统内部平衡调节图的五行结构
五行结构也可以看成系统内部的一个平衡调节图。《类经图翼》说:“造化之机,不可无生、亦不可无制。无生则发育无由,无制则亢而为害”。例如,人体某器官患了病,就需要输入药物去“克制”病菌,否则它就要“亢而为害”,也需要输入营养去增加机体抗病的能力,否则机体就“发育无由”。而五行结构,就提供了进行系统内部平衡调节的依据。
10. 取象比类与系统的进一步划分
五行结构的五个顶点,中国古人分别用木、火、土、金、水来表示它,并且采用“取象比类”的方法,把事物所有的性质、作用与形态,通通归属于木、火、土、金、水,借以阐述系统内部以及系统与环境之间的复杂联系。于是,许多看起来风马牛不相及的东西,就都拉到一起来了。这就往往使人觉得不知所云,并且产生不科学的感觉。
例如,对于“木”,《黄帝内经》就把木与东方、风、肝、酸味、筋、目、青色、角音、呼、握、怒等拉到一起来了。其解释是:木主生发,其性柔和,其曰曲直。太阳从东方升起,肝在人体主升发,与木的升发之性相似;风性动摇,肝之阴血不足,筋失所养,可见麻木震颤症状;木日曲直,曲直作酸,酸味之品具有补肝敛肝之效;暴怒可伤肝;目病从肝治;肝经瘀血可见舌边青紫等等。火,土、金、水四行都是按照这个思路来解释的。
这样的“取象比类”方法究竟是科学还是不科学?这还是要根据系统的对称破缺才能理解。当我们去切系统这个大蛋糕的时候,切出的两部分实际上都包含了许多东西。例如,我们把国家划分为中国和外国,这中国就包含了许多东西。在这些东西中,很多东西看起来是风马牛不相及的,但是,它们在“中国”这一点上联系起来了。只要在从整体到局部进行划分的时候,能够根据系统的对称破缺来正确选择划分标准,是可以把很多风马牛不相及的东西归为一类的。
但是,又出现了一个问题,因为中国古人思想很活跃,他们往往“取类之一来表示类”,例如我们去看中医,医生说,你有“火”。我明明是扁桃发炎嘛,那里来的 “火”呢?其实,医生说的“火”不是“自然的火”,而是他把你的扁桃发炎与 “自然的火” 归为一类了,就用这个“火”来表示这个“类”。
然而,这样就引起了大麻烦,西医无论如何也不能理解“火”究竟是个什么意思。而且,科学名词必须确切不移,怎么会有 “东方生风,风生木,木生酸,酸生肝,肝生筋,筋生心,肝主目”这些说法呢?酸怎么能够生肝呢?因此,就造成了中西医沟通的极大困难。
为了中西医的沟通,就必须让西医了解中国古人的思想方法;同时,要发展中医理论,不仅要“取类之一来表示类”,而且要找到 “一类”的代表,使中医与西医在用语上能够达到沟通
11.阴阳五行学说与现代系统科学的比较
阴阳五行学说是中国人在古代创立的,它与现代系统学有何相似和不同?由于内容太多,这里仅就反馈控制模型的推出做一些讨论。
在现代控制论中,最基本的控制模式是反馈控制模式,如图3所示(图略)。
五行结构的五个顶点,可以表示为p1、p2、p3、p4、p5。据图论,如果某图中有一个顶点的集合,集合之外的每一个顶点至少与这个集中的一个顶点相邻接,则这个集就叫做控制集。因此,在图4中,我们把p1做为受控者,p4和p5做为施控者,而将p2和p3做为反馈装置,就有图4(图略)。
若将图4中联线合并,就得到图3的反馈控制模型。从实际操作上讲,被控者所受到的生克两种作用,与被控者输出的生克两个作用间的反馈关联使被控者达到“高者抑之,下者举之”的效果,从而完成控制任务。由此可见,五行结构与反馈控制模式具有内在的一致性。
12.东西融合,推动系统科学的发展
从上面的讨论可以知道,“从局部到整体的研究方法” 相当于从局部开始,去确定系统由要素和关系组成的网络结构的方法;而“从整体到局部的研究方法” 则相当于从整体开始,去对系统网络结构进行整体划分,从而确定系统对称破缺结构的方法。这两种方法其实是可以互补的。只有在系统网络结构较为清楚的前提下,系统对称破缺结构的确定才较为科学可靠,而只有在对系统对称破缺结构进行分析基础上,我们才可能对系统网络结构做出整体的判断和把握。如果能够把两种方法结合起来,就可能使系统科学研究达到一个新的层次。
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王不留行
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2006年01月29日 07:54pm
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在《论阴阳五行学说的系统科学意义》一文中,我们曾经指出了阴阳五行学说所具有的系统科学意义,现在需要进一步讨论的是,在科学层面上,阴阳五行学说与现代系统理论如何沟通;在技术层面上,阴阳五行学说怎样操作和应用。
1“天人合一”与耗散结构
耗散结构理论认为,只有在开放的环境中,远离热力学平衡状态的系统才可能出现宏观有序结构。
在中国古代,则有“天人合一”的思想。它强调天与人的关系紧密相联,不可分割。
不过,虽然大家都在讲“天人合一”,但是,在科学上,怎样来准确描述这个“天人合一”,人们却是不清楚的。因此,有人就说:中国人的“天人合一”仅仅是一种思想,怎么能够称为科学呢?
实际上,五行结构已经提供了一个“天人合一”的科学模型。
现在我们来考虑人与环境构成的系统。显然,人类—环境系统是一个由许多要素和关系组成的复杂网络结构。在《论阴阳五行学说的系统科学意义》一文中已经指出,从任意网络结构都可以抽象出它的五行结构。因此,按照“从整体到局部的研究方法”,原则上可以抽象出人类—环境系统的五行结构。
在人类—环境系统的五行结构中,人处于什么位置呢?人处于五行结构中一个顶点的位置,当然,人这个顶点是很复杂的,是一个顶点集合。既然人处于五行结构中一个顶点的位置,那么,他就不是孤立的,他就与五行结构的其他四个顶点保持着生、克联系。
在人类—环境系统的五行结构中,“天”又 处于什么位置呢?“天” 处于五行结构中其余四个顶点的位置,四个顶点通过边而相互联系,并且与人相互联系。因为人与“天” 处于同一个五行结构中,形成了一个“周而复始,如环无端”的动态结构,因而必然就是“天人合一”的。
因为天人是合一的,所以,天的变化就要影响人。例如,《黄帝内经》认为,在正常的时令中,风寒暑湿燥火称为六气,它是万物生长化收藏不可缺少的条件。可是一旦六气异常,就会转变为致病的六淫,导致人生病。这表现为五行平衡结构中天的部分发生“太过”、“不及”的振荡变化,从而影响到人。
因为天人是合一的,所以,人的变化也要影响天。今天,人类的活动对于自然生态的影响,已经反过来影响人类自己的生存了。这表现为五行平衡结构中人的部分发生“太过”、“不及”的振荡变化,从而影响到天,并且反过来又影响人。
应用五行结构来分析人与环境的关系,可以做得很细致,因为从整体到局部的划分可以做得很细致。五行之中,复有五行,通过对于五行结构进行研究,就能够对人与环境系统进行精细描述。
对人类—环境系统进行精细的五行描述,同时就为人类—环境系统的调节与控制提供了依据。
人类—环境系统的五行动态平衡状态,就是调节与控制的目标。确立这样一个调节目标,将是人类的一大进步。过去,人仅仅以自身为目标。现在我们发现,人仅仅是五行结构的一个顶点。人不仅应该以自身为目标,而且应该以环境为目标,即以地壳(地核、地幔)圈、大气圈、水圈、土壤圈、生物圈、农业圈、工业圈和信息圈为目标,因为它们共同构成一个五行结构。
通过五行结构分析,就可以找到调节与控制的具体方法。例如,2003年春夏,中国和世界一些地区曾经发生过非典型性肺炎。 “非典”是怎么来的呢?有两个答案,一是“非典”病毒本来就存在于大自然中,但仅寄生于动物体内,并能与宿主共存,相安无事。但由于有些人喜欢吃野生动物,就使原本仅寄生于动物身上的“非典”病毒,传染到了人身上。另一种推测是:由于病毒基因的变异,使本身对人体毒性不大的冠状病毒发展成为杀伤力极强的新型病毒,从而影响到人。
究竟哪种答案对,可以通过五行结构来做全面分析。从“五行之中复有五行”的观点来考察,则病毒与寄主、病毒与病毒、寄主与寄主、人与其他寄主、人与病毒之间构成一个五行结构,过去,这个五行结构是处于动态平衡状态的,没有影响到人;现在,这个动态平衡状态被打破了,所以导致“非典”病毒传播。如果通过五行结构来分析,找到五行结构的动态平衡状态是在什么地方被打破的,打破后是如何传变的,就能够找到问题的原因,从而找到调节与控制的具体方法。
五行结构的各个顶点和边,就是调节与控制的作用点。例如,“非典”的传播和流行必须具备3个环节,即传染源、传播途径及易感性(被传染者对这种病原体无免疫力)。而在五行结构中,传染源、易感者属于顶点,传播途径属于边,若能通过顶点和边的分析,找出“非典”传染环节中的薄弱环节加以切断,消除3个环节中的任何一个,就可以控制它的传播和流行。因此,技术层面的问题也是容易解决的。
现在我们可以把阴阳五行学说与耗散结构理论做一个比较。
从理论上讲,虽然阴阳五行学说与耗散结构理论都强调系统的开放(中国人叫出入),但是,在对复杂系统的描述、调节与控制上,阴阳五行学说与耗散结构理论是不一样的,中国人(包括中国人今天的发展)的阴阳五行学说有自己独特的理论和方法。
从应用上讲,我们知道,耗散结构理论遇到了求解非线性微分方程的困难。对于充满复杂和不确定性的生命、社会、思维等领域,其理论与方法失效。而中国人的理论和方法,不需要求解非线性微分方程,就能够非常简单而有效地应用于生命、社会、思维等领域。当然,中国人的理论和方法也还需要进一步发展、完善和应用。
2“高抑下举”与反馈控制
在《论阴阳五行学说的系统科学意义》一文中已经指出,从五行结构可以得到反馈控制模型。也许有人会说,别人发现了一个东西,就去附会,说自己早就有了,似乎有点阿Q的味道:“我们先前—比你阔多了!你算是什么东西!”其实并不是这样。
诚然,维纳的反馈控制模型不仅仅是说了几句反馈控制的话,画了一个反馈控制图,而是在这个反馈控制模型后面,有一个庞大的科学技术群来做支撑。反馈控制技术是在把自动调节、通讯工程、计算机和计算技术以及神经生理学和病理学等等学科以数学为纽带联系在一起,在相互渗透的基础上才形成的。
不过,维纳的反馈控制模型并不是一般地研究一切系统,而只研究可控系统。这虽然是它的优点,但也是它的缺点。其缺点表现在三个方面:
(1)维纳反馈控制模型讲的是信息的反馈,而没有讲一般的物质、能量和信息的反馈。
(2)维纳反馈控制模型能够描述系统围绕控制目标的稳定,但是,不能描述复杂系统的发展。
(3)维纳反馈控制模型不能解决求解非线性微分方程的困难。
因此,虽然反馈控制模型在系统控制中获得广泛应用,维纳也把反馈控制概念推广到生命机体和人类社会,并分析了反馈与目的性的关系,但是,维纳并没有解决反馈控制概念应用到生命机体和人类社会等复杂系统的技术性问题,而仅仅是提供了一个概念,更没有解决系统的自组织等进一步的问题。
而中国人(包括中国人今天的发展)的阴阳五行学说不仅可以从五行结构模型得到反馈控制模型。而且可以解决维纳的反馈控制模型不能解决的几个问题。
(1)五行结构模型的顶点和边,传递和运动着的不仅有信息,而且也有物质和能量,因此,在五行结构模型中,不仅信息的传递构成反馈,而且物质和能量的传递也构成反馈。
(2)五行结构模型能够描述围绕控制目标的稳定,而且这个目标是明确的,这就是五行动态平衡状态。五行结构模型还能够描述系统的发展。五行结构模型表明,系统的发展表现为五行结构模型顶点和边的压缩和突现,如果对这种压缩和突现进行分析,就能够准确地描述系统的发展。因此,根据五行结构模型,可以对达尔文的生物进化论给出系统学解释。
(3)五行结构模型中的物质、能量和信息反馈,不是人为的,而是系统本身在相互作用中形成的,因此,这种反馈导致的系统变化是自组织的,而不是它组织的。这一点具有重要意义,因为它使得五行结构模型成为系统自组织的基本模式。
(4)应用五行结构模型来解决问题,不需要求解非线性微分方程。
另外,五行结构模型也有自己的科学技术支撑,这就是中医药学。如果说反馈控制模型的技术对象是人工系统的话,那么,五行结构模型的技术对象则是人体之类的复杂系统,
当然,如果能够把反馈控制模型的理论与技术与五行结构模型的理论与技术结合起来,则它的科学和技术意义就更大。
3“阴守阳使” 与序参量
序参量这个术语,是协同学的创始人哈肯发明的(是否哈肯首先提出这一概念,这一点我没有做过仔细考证)。哈肯提出序参量问题,也有一个庞大的科学技术群来做支撑。
哈肯原来是搞激光的。它提出序参量问题,实际上是有感于前面讲的求解微分方程的困难。
通常系统变量数目非常多,因此描述系统运动的微分方程组也非常多,求解这种微分方程非常困难。怎么办呢?哈肯在进行激光理论研究时发现,虽然系统变量数目众多,但通常大多数变量是快变量,很快达到平衡,对系统演化不起主导作用。而对系统演化起主导作用的是慢变量,慢变量数目很少,而且慢变量支配着快变量的运动。因此,在求解微分方程时,可采用绝热消去法消去快变量,得到慢变量方程或序参量方程。然后求解序参量方程,从而对系统演化进行描述。
哈肯发现的这个原理,叫伺服原理。又叫支配原理。
伺服原理的意思是说快变量的运动服从于慢变量的运动;支配原理的意思是说慢变量支配着快变量的运动,两种意思都是一样的。
中国古人没有研究过微分方程,因此也就没有用过序参量这个术语,但是,中国古人却有相当深刻的支配原理的思想,而且五行结构模型已经提供了一个支配原理的科学模型。
当然,中国古人用的术语也不是“伺服”或者“支配”,而是用的“役使”。《内经、阴阳应象大论篇》说:“阴在内、阳之守也;阳在外、阴之使也。”据王冰的解释,“守是镇守之意,”阴静、故为阳之镇守。”而使、即是役使之意,“阳动,故为阴之役使”。全句的意思是,阴阳是互相为用的,阴在内,为阳之镇守;阳在外,为阴之役使。中医就是根据这一理论来解释气血津液关系的。
因此,中国古人的支配原理就表述为:“阴静、故为阳之镇守;阳动,故为阴之役使。”
与哈肯的支配原理比较,“阴静”是比较稳定的东西,容易达到平衡,故它对应于快变量;“阳动”是比较不稳定的东西,它不容易达到平衡,故它对应于慢变量。由此可见,中国古人的支配原理与哈肯的支配原理是一致的。
中国古人的支配原理也有自己的科学技术支撑,这就是中医药学。
从五行结构模型上来看,五行结构有五个顶点,这些顶点是按照系统对称破缺情况,通过从整体到局部的划分而获得的。因此,五个顶点的动和静的情况是不一样的,它们之间通过“边”而存在“役使”或者“支配”关系。例如人体的气血津液可以通过划分而分属五行。中医理论指出:气属阳、血属阴,“气为血之帅”,“血为气之母”,“气主煦之,血主濡之”。气对于血的“役使”或“统帅”作用表现在气能生血,气能行血,气能摄血三方面。而血为气之母则表现在血是气的载体,并给气以充分的营养。可见,气血津液的五行结构存在着“役使”或者“支配”关系。
虽然中国古人的支配原理与哈肯的支配原理是一致的,但是,也存在明显的区别:
(1)哈肯的支配原理是建立微分方程之后,通过绝热消去,以简化运算而求得结果。而中国古人的支配原理则不需要建立微分方程,是通过对实际系统从整体到局部的划分,获得其五行结构模型,然后通过对五行结构进行分析来求得结果。这就不仅使问题更加直观和简化,而且避免了求解微分方程的困难。
(2)哈肯的支配原理强调慢变量对快变量的支配,而中国古人的支配原理不仅强调“阳动”对“阴静”的役使,而且更强调“阴静” 对“阳动”的“制约”、“镇守”作用。强调动静相互作用达到的五行动态平衡及其自组织演化。
(3)对哈肯的支配原理而言,在微分方程确立之后,其慢变量就确定了,从而序参量也就确定了。而对中国古人的支配原理而言,因为五行结构形成了一个“周而复始,如环无端”的动态结构,因而,五行结构的“阳动”、“阴静”情况是变化的,因而“阴守阳使” 情况也是变化的,也就是说,在特定情况下处于支配地位的东西,可以在另外情况下转变为处于被支配地位的东西,反之亦然。这样,中国古人的支配原理就可以描述所谓“役使的脉动”情况。这一点非常重要,因为它可以解释生命节律等等复杂系统的现象。
当然,如果能够把哈肯的支配原理与中国古人的支配原理结合起来,则它的科学和技术意义就更大。
4“五行振荡” 与“涌现”
涌现(emergence)是美国圣菲学派的一个基本概念。圣菲学派把涌现作为“圣菲观念”的基本成分之一,强调要发现新的科学基本定律(他们称为新的第二定律)以便对涌现做出严谨的解释。圣菲学派目前仍在做这个工作。
科学界对涌现也是非常重视的,苗东升认为,由欧洲文艺复兴滥觞、到20世纪中叶达到巅峰的现代科学,是科学作为系统的一种历史形态,可以粗略地称为还原论科学。现在正在孕育的是科学系统的一种新的历史形态,可以粗略地称为涌现论科学。
关于涌现概念,有两种翻译,一是翻译成突现,一是翻译成涌现。同态学研究表明,把emergence译为突现比较确当一些,而且这样翻译还具有重要科学意义。为尊重大家的习惯,则把emergence表述为涌现(突现)。
应该说,中国古人并没有提出涌现(突现)论之类的东西,但是,老子有一句著名的话,叫“一生二,二生三,三生万物”,这有点类似于涌现(突现)的意思。不过,仅仅凭这一句话,就说中国人有涌现(突现)的思想,倒真给人一种牵强附会的感觉。
这样看来,似乎中国人(包括中国人今天的发展)的阴阳五行学说与涌现论无缘了。
其实恰恰相反,不是中国人的学说与涌现论无缘,而是涌现论本身发展不足。涌现论需要在基本思想上向中国人的学说靠近,才能达到两者的一致。
问题出现在什么地方呢?问题在于:圣菲学派在强调系统的涌现(突现)时,却对于系统在涌现(突现)时伴随着的压缩现象注意不够。同态学研究发现,系统的任何涌现(突现)必然伴随系统原有属性、特征、行为和功能的压缩,而且往往要在压缩的前提下,涌现(突现)才能产生。整体之所以不等于局部之和,其根本原因是系统局部的属性、特征、行为和功能在涌现(突现)过程中被压缩,只有部分属性、特征、行为和功能在涌现(突现)过程中被突现,这些被突现的属性、特征、行为和功能在过程中被组织起来,使整体产生新的性质。
如果既考虑系统的涌现(突现),又考虑系统的压缩,那么,现代涌现论就与中国人(包括中国人今天的发展)的阴阳五行学说一致起来了,而五行结构模型,就提供了描述压缩—涌现(突现)的科学模型。
在一个复杂系统中,其五行结构存在复杂的相互作用,它不是静止的,而是运动和变化的。即所谓“变动不居,周流六虚”(周易·系辞),“循环迭至,聚散相荡,升降相求,絪緼相揉。盖相兼相制,欲一而不能。”(张载《正蒙·参两篇》),“与刚韧卷舒兮,与阴阳俛仰兮”《淮南子·原道训》,这些复杂的相互作用和运动、变化,导致五行结构的顶点和边发生剧烈的重组和变化,当达到某个临界状态的时候,就发生所谓“反者道之动” 的“爻变” ,于是,压缩—涌现(突现)就产生了。
涌现(突现)产生于什么地方呢?它往往产生于五行结构模型的某个顶点,这个顶点在由其他几个顶点组成的环境的作用下,出现新的对称破缺,从而导致新的五行结构。
压缩产生于什么地方呢?压缩产生于原来的五行结构,由于新的五行结构不断发展,其功能在系统中愈来愈重要,而原来的五行结构则退居次要地位,其属性、特征、行为和功能被逐步压缩。
但是,原来的五行结构并没有消失,而是作为新五行结构的一个顶点(或者顶点的一个部分)而存在。
特别值得注意的是,原来的五行结构并没有因为压缩而失去作用,它作为新五行结构的一个顶点(或者顶点的一个部分),将继续在新五行结构中发挥作用,并且极大地影响着新五行结构的稳定和发展。原来的五行结构构成新五行结构的历史,它是一种遗传;而新五行结构,则是一种变异。因而,系统的压缩和涌现(突现),就导致了系统的遗传和变异。由此可见,五行结构模型实际上就是一个系统进化的科学模型。五行结构模型不仅能够对达尔文的生物进化论做出系统学解释,而且能够描述一般的系统进化问题。
5“五行结构”—涌现论的卡诺循环
在这里,我们需要从系统遗传和变异的角度,特别来说明一下五行结构作为系统进化模型的科学意义。
我们要说的系统,就是系统科学研究系统。系统科学发展到今天,出现了涌现论科学,关于涌现论科学的研究,人类现在究竟处于什么位置呢?SFI学派的估计相当乐观。霍兰认为他们正走到某个中间站。其他学者喜欢把目前的状态比作牛顿之前的物理学,或卡诺之前的热力学,似乎涌现论的牛顿或卡诺已经呼之欲出。苗东升则认为,在建立涌现论科学的漫长道路上,人类目前还处于起步阶段,任重而道远。“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,应成为全世界系统科学家共同的箴言。
如果人们把今天的涌现论研究看成卡诺之前的热力学的话,那么,我需要郑重告诉大家的是:如果卡诺循环是热力学第二定律的基础的话,那么,五行结构模型就是涌现论的卡诺循环。
6“五行结构模型”与同态学
在《同态学的思想渊源》一文中,我们曾经指出,同态学从三方面的科学思想中吸取营养,其中一个方面就是中国古代科学。
同态学的运动学有一个基本原理,叫互适应多层次压缩自组织原理,该原理指出,系统的发展是一个互适应多层次压缩自组织过程。
一般系统的互适应多层次压缩自组织过程是,系统的某些部分的相近同态之间产生相互联系和相互作用( 存在性干涉 ),出现存在振荡,达到动态平衡,形成稳定结构。稳定结构的形成使参与相互联系和相互作用 ( 存在性干涉 ) 的、系统某些部分的、相近同态的某些性质得以突现,成为新层次;而系统各部分的其它性质被压缩而成为新层次的混沌背景 ( 存在性分裂 );新层次结构的不断发生(复制),使新层次由特例变成常例。
从前面的讨论中,可以看到:五行结构模型实际上为互适应多层次压缩自组织原理提供了一个绝妙的注脚。由于内容比较多,此处不准备多说。
7从系统工程到系统进化工程
既然五行结构模型是一个系统进化模型,它能够对达尔文的生物进化论以及一般的系统进化问题做出系统学解释,那么,它就提供了一个工程上的基础,从而使我们建立一门与系统工程相对应,并且作为它的发展的系统进化工程。
8历史是你的一个顶点
现在,我们要说一说阴阳五行学说的文化意义。
阴阳五行学说作为中华文化的重要组成部分,已经在几千年时间内形成了一个巨大的文化系统;而今天,这个巨大的文化系统还在不断地进行着压缩和涌现(突现),进行着自组织,这已经使人有一种波澜壮阔的印象了;而更直接的是,我们将从五行结构模型中,发现我们短暂人生的重要意义。因此,我最想告诉你的,是从五行结构模型中感悟到的这样一句话:
历史是你的一个顶点,你不要试图去消灭它,而只能去压缩它,突现它,创造它。
9我们想做什么
上面写了这么多,是想做什么呢?我们想做的工作,就是要把阴阳五行学说从《系统科学原理》教科书的绪言:第一节 古代朴素的系统思想,转移到《系统科学原理》教科书的正文:第一章 中国原理。
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