[转帖]复杂性：当代科学思维方式的变革

王不留行

科学革命，其实质是科学思维方式的变革。科学思维方式，在一定意义上是指思维主体的认识定势和认识运行模式。它不仅表现为思维倾向、思维运作的“逻辑”等诸多“精神定向”的方面，而且还表现为对一定历史时期的科学活动起引导和规范作用，包括为科学研究活动提供一套科学信念、基本原理、理论模式和操作方法等，因而它是一定历史时期科学活动和科学理论的思维基础和逻辑前提。
　　科学思维方式的本质决定了它不可能脱离科学活动和科学发展而孤立存在，二者是一个双向互动的过程。科学发展的深层本质即是科学思维方式的变革，或者说科学革命是科学思维方式变革的结果。
　　复杂性探索和复杂性范式的兴起，必然引起当代科学思维方式的变革，因而应当成为当代科学革命研究的重要课题。
　　2、复杂性研究的兴起
　　现代电子计算机之父冯·诺依曼曾经指出，就像19世纪的熵和能量概念一样，阐明复杂性和复杂化概念应当是20世纪科学的任务。现在看来，20世纪的科学并没有很好的完成这个任务,从而把它留给了新的世纪。
　　难怪以研究复杂性著称的已成为全美最优秀的5大研究所之一的美国圣菲研究所（Senta Fe Institute，简称SFI）的研究者们十分明确地将复杂性科学列为21世纪的科学。他们对此踌躇满志，圣菲成员、计算机仿真专家约翰·L·卡斯蒂（John L·Casti）认为：当今复杂系统的理论家们正处在与伽利略时代的物理学家们相近的位置上。正是伽利略的努力，为牛顿建立简单系统的理论铺平了道路。不幸的是，复杂系统理论仍在等待它们的“牛顿”。这种判断固然过于乐观，但也反映了当今科学发展的现状和趋势。
　　经过数十年的努力，人们在这一领域确实取得了一定的成就，建立起一批相对成熟的理论。目前国外对复杂系统研究的学者和成果越来越多，并初步形成了混沌学派、系统动力学学派、结构复杂性学派、复杂适应系统学派和后现代学派等不同的学派。我国以钱学森先生为首的学者对开放复杂巨系统的研究，似可以称为“综合集成学派”。
　　复杂性研究引发科学思维方式的变革。科学思维方式变革的内容一般包括观念成分和方法成分两部分。观念成分指出科学认识对象所具有的特征，它决定了科学研究的出发点和科学活动的目标、信念等；方法成分表明科学认识如何展开或对认识对象如何操作，它为科学研究进行“精神定向”，决定科学研究的程序模式，包括思维倾向和思维运作等。
　　复杂性探索和复杂性范式所引起的思维方式的变革，既体现在观念层面，揭示了科学研究对象新的事实和特征，提供了新的科学理念，部分改变了科学的世界图景；也体现在方法层面，为超越分析还原论而力图提供一种新的科学思维方式。本文仅就后者即复杂性思维作一初步探讨。
　　3、贝塔朗菲的遗憾
　　贝塔朗菲在《一般系统论》中曾指出：“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”。这一思想的深刻意义，远远超过一般系统论本身。但究竟如何用“整体”和“系统”来处理复杂性问题，包括贝塔朗菲本人在内及以后的系统科学均未得到很好的解决。贝塔朗菲虽然意识到了经典科学的局限性，但他并没有打算和能够从根本上否定经典科学的范式，而是力图以一种新的理论即一般系统论来充实和修正经典科学。事实表明，系统研究并不能等同于复杂性研究。贝塔朗菲的遗憾：思维方式的根本转换。
　　莫兰（Edgar Morin）尖锐地指出，系统论只揭示了系统的普遍性，而没有揭示系统的“内蕴”。系统的普遍性不足以形成认识的“范式”水平。
　　贝塔朗菲的主旨在于：一般系统论就是对“整体”和“整体性”的科学探索，系统论的本质即整体论。并以其系统论的“整体论”与机械论的“还原论”相对立，试图以划时代的品格来转换人们的思维方式。但深层次分析，“整体论”和“还原论”在逻辑上并不能构成一对对偶的范畴，“整体论”与它所反对的“还原论”一样，属于同一思维方式。还原论的基本原则是简化原则。当整体论者把一切归结为“整体”的时候，如同还原论者把一切归结为“部分”一样，它在思维方式上就重新堕入了它所反对的还原论。贝塔朗菲的“整体论”还未能超越“还原论”，有人干脆把贝塔朗菲的一般系统论归为“宏观简单性科学”。因此迄今为止，通往诺贝尔奖的辉煌殿堂通常还是由还原论的思维所取道的。（考温）
　　4、求解“整体”与“部分”之谜
　　问题的症结：求解古老的“整体”与“部分”关系之谜。从亚里士多德到贝塔朗菲，再到后现代景观下的复杂性探索，无不关注并力求解决这一问题。以研究复杂性著称的美国圣菲学派提出的首要问题就是，“整体大于部分之和究竟是什么意思？”
　　后现代主义与整体性和复杂性有不解之缘。以格里芬（David Ray Griffin）为首的一批学者最近掀起了以“整体有机论”为核心内容的建设性后现代科学思潮，他们批判现代科学给世界塑造了三种形象，即“完善机器”、“终极粒子”、“纯粹客体”，用以批判机械论、还原主义和客观主义。提出了“完整的整体观”或“流动的整体观”，阐明整体包含于部分之中，部分展开为整体。
　　莫兰在批判“简化范式”时，提出了他的“复杂范式”。他认为简化范式所遵循的是普遍原则、还原原则和分离原则。在复杂范式下，“系统”不是整体的一个主导词，而只是复杂性的一个基础词。整体与部分的关系在反馈中寻求两者的相互解释。在此意义上，部分即整体，整体即部分。部分已不是整体单纯的构成要素。
　　霍兰（John Holland）在对复杂适应系统（CAS）的研究中，提出了“适应性主体”的概念，在解决部分与整体的关系上有实质性突破。并真正把整体性和复杂性内在的联系起来。任何系统包括复杂适应系统都是由大量元素组成的，“部分”、“要素”、“个体”等都不足以成为整体的核心概念。霍兰认为它们应该是主动的元素，于是引入了“适应性主体”概念。从“部分”到“主体”，具有范式意义的观念突破！适应性主体概念既有效地解释了部分与整体之间的有机关系，又把复杂适应系统组成单元的主动性提高到了复杂性产生的机制和复杂系统进化的基本动因的重要位置。
　　5、探索复杂性思维
　　美国《科学》杂志1999年第284期出版复杂性研究专辑时，编者前言所用的标题是“超越还原论”，道出了复杂性研究的基本宗旨在于思维方式的变革，其目的是探索一种复杂性思维方式用以超越还原论思维方式。
　　复杂性思维究竟是一种什么样的思维？目前似无统一定论，尚在探索之中。从思维方式变革的意义上，突现论（emergence），或曰涌现论似有可能成为一种复杂性思维方式而超越还原论思维方式。
　　在一定意义上可以说，复杂性探索实质上就是涌现性探索。圣菲研究所（SFI）在提出“整体大于部分和究竟是什么意思？”的时候，将其主要方向集中于涌现性探索。“他们似乎都感到‘涌现的整合’真正意味着科学的重组”。（沃尔德罗普）故旗帜鲜明地把涌现作为“圣菲主题”之一加以强调。
　　涌现是用以描述复杂系统层级结构间整体宏观动态现象的概念。涌现性是指那些高层次具有而还原到低层次就不复存在的属性、特征、行为和功能。也就是说，涌现是在复杂系统中的行为主体，根据各自行为规则进行相互作用所产生的没有事先计划但实际却发生了的一种行为模式。即整体行为模式不能根据其个体行为规则进行预测，或整体模式不能还原为其个体行为。涌现即新质或整体质的产生，是整体有而部分无的特性。在这个意义上，涌现论作为一种新的思维方式，的确超越了还原论。而“超越”并不等于“反对”，作为两种不同的思维方式，并不是说涌现论一定全盘否定还原论。
　　复杂适应系统理论引进“适应性主体”或“行为主体”概念，为探索涌现性机理提供了一条有效的思路。由于行为主体具有内在的智能性和创造性，才使得涌现具有永恒的新奇性。每一行为主体不仅和同一组织层次上的行为主体进行相互作用，而且还和处于不同组织层次上的其他行为主体发生相互作用，这种跨越层次的相互作用，出现涌现的新奇性，导致系统的复杂性。　
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