系统科学自诞生以来,伴随着系统科学理论的发展和成熟,对人类的思维观念和思想方法都产生了根本性的影响,并且使之发生了深刻的变革。系统科学的发展现状是,系统科学的理论和方法业已经广泛地渗透到自然科学和社会科学的各个领域。系统思想形成的这股思潮,日益发挥重大而深远的影响。笼统地说,系统论将世界视为系统与系统的集合,认为世界的复杂性就在于系统的复杂性,所以可以说研究世界的任何部分都离不开对于相应的系统与环境关系的探讨和研究。系统科学将研究和处理对象作为一个系统亦即一个整体来对待,在研究过程中注重掌握研究对象的整体性、关联性、等级结构性、动态、平衡性及时序性等基本特征,所以说系统论不仅是反映客观规律的科学理论,也是科学研究思想方法的理论。系统科学理论不仅认识系统的特点和规律,反映系统的层次、结构、演化,更主要的是对于系统结构的整理、对于各要素关系的协调,从而使系统达到优化的目的。系统科学理论的基本思想、基本理论及特点,反映的是现代科学整体化和综合化这一不可避免的发展趋势,同时也为解决现代社会中政治、经济、科学、文化和军事等各种复杂的问题提供了方法论的坚实基础。
一、系统科学的理论特征及其优势
系统科学是以系统为研究对象的一种基础理论以及应用开发的学科所组成 的学科群。它着重考察各种系统的相互关系和属性,以揭示活动规律,探讨有关系统的理论和方法,系统科学作为一种方法论的科学,它的理论和方法正在从自然科学和工程技术向社会科学广泛转移,而将系统科学与哲学相互作用,探讨系统科学的哲学问题,就形成了系统哲学。系统科学以系统思想为中心、综合多门学科的内容而逐渐形成为一个新的综合性科学门类。
系统科学按其发展和现状,它的定义可分为狭义和广义两种。狭义的系统科学一般是指贝塔朗菲的著作《一般系统论:基础、发展和应用》中所提出的将“系统”的科学、数学系统论、系统技术、系统哲学多方面归纳而成的学科体系。广义的系统科学则包括系统理论、信息理论、控制理论、耗散结构理论、协同学、突变论、运筹学、模糊数学、物元分析、泛系方法论、系统动力学、灰色系统论、系统工程学、计算机科学、人工智能学、知识工程学、传播学等一大批学科在内,是20世纪中叶以来发展最快的一大门综合性科学。[①]
系统科学理论按功能可划分为三个方面,即信息论、控制论、系统论,作为一种新兴的科学方法论,系统科学理论把所要研究和所要处理的对象,都看作是一个作为整体的系统,然后分析这个系统的结构和功能,进而研究系统、要素、环境三者的相互关系和变动中存在的规律性,并优化系统观点来对待问题。以系统科学理论的观点看来,世界上的任何事物都可以看成是一个系统,系统也是普遍存在的,大至渺茫的宇宙,小至微观的原子,一粒种子、一群蜜蜂、一台机器、一个工厂、一个学会团体、……都是系统,整个世界就是系统的集合。系统科学理论不仅在于认识系统的特点和规律,更重要地还在于利用这些特点和规律去控制、管理、改造或创造一系统,使它的存在与发展合乎人的目的需要。也就是说,研究系统的目的在于调整系统结构与各要素关系,使系统达到优化这个最终目标。
二、系统科学在中国的理论进展及其价值
近年兴起的相似论、现代概率论、超熵论、奇异吸引学及混沌理论、紊乱学、模糊逻辑学等,也将进入广义系统科学并成为其中的重要内容。系统科学的优势就在于它将众多独立形成、自成理论的新兴学科综合统一起来,具有严密的理论体系,这一点已为内外许多学者所关注和研究。[②]
自贝塔朗菲提出系统科学以来一直到现在,系统科学观念经过很长一段时间的发展演变过程。起初,人们认识到系统整体大于其中的部分之和,即当一些部分组合成一个系统之后,它就会出现一些原先的个体所没有的性质。之后,人们又发现系统是具有层次结构和功能结构的,研究系统的结构时要考虑层次结构和功能结构的重叠和它们之间的相互关系。再然后,还进一步认识到系统是处在不断发展变化之中的,系统是动态的。第四,系统还经常与它的外界环境进行物质、能量和信息的交换。第五,系统即使是在远离平衡的状态下也可以维持稳定的状态。第六,即使是确定性系统仍有其内在的随机性。第七,随机的系统也有其内在的确定性,看似完全随机的系统有自组织的功能,能突现出若干种特殊的结构来。这些新观念不断地冲击经典科学的传统观念,伴随其发展的系统论、信息论、控制论、相变论、耗散结构论、突变论、协同论、混沌论、超循环论等新科学理论也相继诞生。
关于系统科学结构的见解众说纷纭,但是关于系统科学的内容和结构最详尽的理论框架,则是我国著名科学家钱学森提出来的。钱学森写出了享誉国际学术界的《工程控制论》,此书系统详尽的阐述了他的系统科学思想和方法,并在主导中国“两弹一星”的成功实践中,成功地运用、发展了他的思想和方法,继而钱学森还把他的系统科学理论和系统工程实践推广到社会、经济、管理等各个领域,都产生了深远的影响。
钱学森认为系统科学与自然科学和社会科学这三者之间的地位是相同的,详尽的阐明他的理论思想,他把系统科学的体系结构分为四个层次:第一层次是系统工程、自动化技术、通信技术等,这是直接改造自然界的工程技术层次;第二层有运筹学、系统理论、控制论、信息论等,是系统工程的直接理论,属技术科学层次;第三层次是系统学,它是系统科学的基本理论;最高一层将是系统观,这是系统的哲学和方法论的观点,是系统科学通向马克思主义哲学的桥梁和中介。
更让人钦佩的是,钱学森没有把自己的思维仅仅囿于某一个单独的领域,而是用系统的眼光去研究社会、军事、信息、农业、人才、经济、环境、法治和哲学,把自然科学和社会科学,物质世界和精神世界,客观和主观,全部有机地囊括于他的研究视野。钱学森把自然科学、社会科学等现代科学技术诸多领域综合集成进行系统科学理论研究,并在实践上推广系统工程和总体设计部建设以加强国家层面的科学决策。
系统科学发端于20世纪20年代,奥地利著名生物学家贝塔朗菲倡导的机体论是一般系统论的萌芽,与此同时,英国军事部门的科学家研究和解决雷达系统的应用问题,提出了运筹学,这是系统工程的萌芽。20世纪40年代,美国贝尔电话公司在发展通信技术时,也使用了系统工程的方法。同样,美国研制原子弹的曼哈顿工程,是系统工程的成功实践。美国国防部设立的系统分析部,在军事决策方面运用了系统方法。20世纪50年代,系统科学的理论研究和教学工作全面展开。20世纪60年代,系统科学不论在西方还是在苏联都得到了广泛的传播和应用。系统的理论研究取得了重要的成果,贝塔朗菲发表了《一般系统论——基础、发展、应用》的著作,使系统工程的应用取得了明显的效果。美国阿波罗登月计划的实现,就是一个突出的范例。20世纪70至80年代,系统科学更是广泛应用于经济、政治、军事、外交、文化教育、生态环境、医疗保健、行政管理等部门,并取得了令人满意的结果。
近年兴起的相似论、现代概率论、超熵论、奇异吸引学及混沌理论、紊乱学、模糊逻辑学等,也将进入广义系统科学并成为其中的重要内容。系统科学的优势就在于它将众多独立形成、自成理论的新兴学科综合统一起来,具有严密的理论体系,这一点已为内外许多学者所关注和研究。[③]
自贝塔朗菲提出系统科学以来一直到现在,系统科学观念经过很长一段时间的发展演变过程。起初,人们认识到系统整体大于其中的部分之和,即当一些部分组合成一个系统之后,它就会出现一些原先的个体所没有的性质。之后,人们又发现系统是具有层次结构和功能结构的,研究系统的结构时要考虑层次结构和功能结构的重叠和它们之间的相互关系。再然后,还进一步认识到系统是处在不断发展变化之中的,系统是动态的。第四,系统还经常与它的外界环境进行物质、能量和信息的交换。第五,系统即使是在远离平衡的状态下也可以维持稳定的状态。第六,即使是确定性系统仍有其内在的随机性。第七,随机的系统也有其内在的确定性,看似完全随机的系统有自组织的功能,能突现出若干种特殊的结构来。这些新观念不断地冲击经典科学的传统观念,伴随其发展的系统论、信息论、控制论、相变论、耗散结构论、突变论、协同论、混沌论、超循环论等新科学理论也相继诞生。
关于系统科学结构的见解众说纷纭,但是关于系统科学的内容和结构最详尽的理论框架,则是我国著名科学家钱学森提出来的。钱学森写出了享誉国际学术界的《工程控制论》,此书系统详尽的阐述了他的系统科学思想和方法,并在主导中国“两弹一星”的成功实践中,成功地运用、发展了他的思想和方法,继而钱学森还把他的系统科学理论和系统工程实践推广到社会、经济、管理等各个领域,都产生了深远的影响。
钱学森认为系统科学与自然科学和社会科学这三者之间的地位是相同的,详尽的阐明他的理论思想,他把系统科学的体系结构分为四个层次:第一层次是系统工程、自动化技术、通信技术等,这是直接改造自然界的工程技术层次;第二层有运筹学、系统理论、控制论、信息论等,是系统工程的直接理论,属技术科学层次;第三层次是系统学,它是系统科学的基本理论;最高一层将是系统观,这是系统的哲学和方法论的观点,是系统科学通向马克思主义哲学的桥梁和中介。
更让人钦佩的是,钱学森没有把自己的思维仅仅囿于某一个单独的领域,而是用系统的眼光去研究社会、军事、信息、农业、人才、经济、环境、法治和哲学,把自然科学和社会科学,物质世界和精神世界,客观和主观,全部有机地囊括于他的研究视野。钱学森把自然科学、社会科学等现代科学技术诸多领域综合集成进行系统科学理论研究,并在实践上推广系统工程和总体设计部建设以加强国家层面的科学决策。
时至今日,从现代科学技术的发展轨迹看来,其中一方面是已有学科不断分化,并且呈现越分越细的状态,新学科、新领域也不断产生,呈现出高度分化的特点;另一方面是不同学科、不同领域之间相互交叉、结合与融合,向综合性、整体化的方向发展,呈现出高度综合的趋势。而系统科学在这种发展趋势中所最具有的理论价值和指导意义是不可小觑的。
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