伟大老子与“系统论”及“天之道”和“人之道”的系统论意义
探索者
一、现代系统论的发展史概要
1948年,美国数学家、生理学家、控制论创始人维纳的《控制论:或关于在动物或机器中控制或通讯的科学》一书的问世,为科学开辟了一个崭新的研究领域,即现代控制论。它的核心思想是关于“反馈”的原理,即一个系统将输出值与目标值进行比较,然后据此来调整系统的行为,改变输出,以减小差值。生物和人类的一切有目的的活动过程,实际上都是反馈过程。然而,却是维纳第一次真正发现了它,并给它以普遍的表示形式,从而使神秘的“目的性”观念得到了一种机制上的解释。
1956年,维纳又发表了《人当作人来使用(控制论与社会)》,进而开了社会控制论之先河。
源于古代西方哲学中的“整体大于部分”的思想到二十世纪的三十年代也开始有突飞猛进地发展,而创造了现代系统论。美籍奥地利生物学家、一般系统论主要创始人贝塔朗菲发表了一系列著作,其中主要有:《现代发展理论》(1934)、《生命问题》(1952)、《一般系统论的历史和现状》(1971)等,他认为,机械论和生机论都不能提供正确的模式以认识有机现象,因此必须用机体论的观点取而代之。他的机体论主张系统的即整体的观点、生命动态的观点和组织等级的观点。这种模式把有机体描绘成一个整体或系统,它具有独特的系统属性并遵循不能简化的系统规律。有机结构是由极其复杂的格式的诸多过程能动地组成的。生物完全不是被动的机械的东西,而是具有高度主动性的活动中心。生物学上的系统是分层次的,从活的分子到多细胞的个体,再到超个体的聚合体,层次分明,等级森严。整个自然界就犹如一个巨大的建筑物,其中各层系统逐级地联合起来,成为越来越高级和越来越大的系统。这种生物机体论的观点是一般系统论的基本思想的直接来源。
1952年,贝塔朗菲又提出了“开放系统”的概念。开放系统指的是能不断从外界摄取物质和能量,同时又不断将自身产物输出给外界环境的系统。在这样的系统中,组成系统的物质材料处于不断地更新流动的过程中,构成该系统实质性存在的只是系统的功能和结构。
二十世纪,人们在研究德国物理学家克劳修斯的热力学第二定律所描绘的宇宙不断向“热寂状态”退化和达尔文所描绘的不断地从低级向高级进化的生物界的矛盾中,发现了新的真理,创立了新的科学。这就是自组织理论、耗散结构论和协同学。
1949年,量子力学创始人之一艾温·薛定锷发表了《生命是什么》,他指出,存在着两类有序的结构:第一类是晶体组织,它的有序是在低温下粒子按玻尔兹曼统计规律分布在不同能级中造成的有序。这种死寂的、静态的有序是因粒子的能量不足,无法打破既定的能级分布所致。一旦获得能量,发生粒子大规模的能级跃迁,这种有序即被破坏。另一类有序组织是生命有机体,而它的所有成分都处于不断的更新流动之中,有序机体是通过与外界进行物质和能量的交换来生长出和维持着它的有序的结构的。因此生命体为避免自己衰退,“唯一的方法就是从循环里不断汲取负熵,有机体是依赖负熵为生的。”他还指出:作为生命有机体有序结构的基础之遗传密码的载体是非周期性的晶体,属于第一类有序结构,它决定了生命这种第二类有序结构。
而真正给出第二类有序结构的系统理论的科学家首先要数比利时的普利高津及其布鲁塞尔学派。经过从1947年到1967年二十年的艰苦努力,他们创立了第三热力学,即非线性非平衡态热力学,又称“耗散结构理论”。
所谓非平衡态,是指系统中各部分都处在不断流动的状态,而其中的“流”即指“热力学流”,如温度流、质量流、能量流等。非平衡态的有序稳定结构是在流动中保持和发展的结构,它的各组成部分都处于不断地更新过程中。因此,系统必须从周围环境中吸取物质和能量,同时又把自身的产物排出系统之外,方能保持其涓涓不息。这种与外界环境进行物质能量交换的结构就称之为耗散结构。从理论上讲,耗散结构的熵等于系统自身产生的熵加上外界环境给于的熵,如果其总数大于零,则系统的有序程度将衰退;而等于零,则系统的有序程度不定;小于零,则系统有序度将增长。这正是艾温·薛定锷提出的观点。
既然非平衡系统各部分都处于流动状态,而这种流自然总得由某种原因(力)引起的,如分布不均匀而造成的扩散力(温度扩散、质量扩散等),物质间的化学亲和力等。因此,非平衡态的动力学方程就是热力学流与各种热力学之间函数关系的方程。假如其流等于各个力独立无关地起作用而引起的各个流的总和,那么该系统便是线性非平衡系统。在平衡态附近的非平衡系统,可以近似地认为是线性的。然而远离平衡态以后,则却是另外一番情况。各个力不只是单独起作用,而是所有力和流彼此相干,整体地作用,产生出系统内部的热力学流来。这时描写流与力关系的系统动力学方程是非线性方程。根据微分方程理论可以知道,这种系统有稳定态和不稳定态。这意味着系统可以从不稳定态发展到稳定态,使耗散结构有了产生和维持平衡的可能。因此,“非平衡是有序之源”。非平衡是使系统从一种稳态向另一种稳态发展的原因。
要使这种可能性转化为现实,需要有一定的条件。非线性系统中各种力和流的强烈相互作用,使得它产生一种正反馈过程:甲物产生了乙物,而乙物又反过来产生甲物。普利高津称此为“交叉催化”。在无机界、有机界和人类社会中常常发生这种过程。这种过程意味着某些偶尔产生的微小因素,“涨落”,可能被“放大”,使整个系统产生某种飞跃、突变,而发展成为某种新的稳态结构。
涨落是导致耗散结构产生向更高层次的有序、组织的稳态发展、跃变的“种子”。因为系统处在某一稳态时,总会在局部有产生破坏其稳定的某些称之为“涨落”的起伏。在一般情况下,这种涨落往往总是被衰减掉,而不影响原稳态继续保持下去。然而,当涨落达到某一临界点时,在非线性正反馈机制的作用下,这种涨落会迅速地增长起来,形成宏观的巨涨落,从而使系统向产生新的宏观之有序结构飞跃。这就是说,耗散结构是已经增长起来的巨涨落,即通过“涨落达到有序”。
系统在失稳之后,总是面临着好几个可能的新的稳态。至于系统实际上将选择哪个分支,一方面取决于各分支的稳定度,另一方面还决定于涨落的具体形式。系统在不稳定之后出现的宏观有序是由最快增长着的涨落决定的,因而具有随机性。系统选择某一稳态之后,如果再次远离平衡态,它又会失稳,而面临着新的数种可能稳态,然后又由其各分支的稳定度和涨落形式随机地选择其中一种。这就是系统进化的分支现象。数学家托姆发明的“突变论”所研究的正是这种分支进化的数学机制。
耗散结构论是科学史上第一个关于自组织物理理论。布鲁塞尔学派用它来解释生态组织、生物组织甚至社会组织的形成和进化,已取得了一些成就。但这种理论只能说明有序过程的可能性,并不能告诉人们系统将出现什么样的有序结构。另外,在临界点附近,系统的熵变化很小,常在测量误差之内,系统结构功能却发生了巨大改变。熵的概念显得太粗糙。这就要求寻求新的概念和建立新的自组织理论。因而应运而产生了西德物理学家哈肯的以“序参量”概念为基础的协同学。通过求解序参量方程,就可以得到系统远离平衡态后所形成的宏观有序结构和这种有序结构的进化情况。
二、“天之道”和“人之道”的系统论意义
在二千五百年之前,老子所阐发的:“天之道,其犹张弓欤!高者抑之,下者举之;有余者损之,不足者补之。天之道,损有余而补不足。人之道则不然,损不足以奉有余。”(《老子·第七十七章》)“大制不割”(《老子·第二十八》),就是一个系统论问题。
在这里它不仅是把天地和人间都作为一般的大系统来研究,而且还把它们作为两个自组织系统来研究的;不仅一般地、形象地、概括地总结出它们各自的规律和其差异,而且还明确地指出“大制不割”,人类社会是天地的不可分割的一部分,即人类社会只不过是天地这个大系统中的一个“子系统”,其规律的“人之道”也应服从于天地整体规律的“天之道”之“人法地,地法天,天法道,道法自然”(《老子·第二十五章》)的科学命题;不仅提出了“反馈”的一般概念,还明确地提出了“正反馈”和“负反馈”的概念。
在阐明天地这个大系统的特点时,他言简意赅、形象逼真地描述道:“天之道,其犹张弓欤!高者抑之,下者举之;有余者损之,不足者补之。”他说天地像一个“不倒翁”,是一个负反馈系统,它有一种使其能保持自身稳定发展的机制。回顾宇宙、地球和生命的进化史,这个论断基本上,从整体上来说是正确的,它正确地概括了宇宙起源和发育,以及由于地质均变而在遗传变异和自然选择下进化的生物界,现在的天地正是具有负反馈机制的远古天地的自然发展结果。但从其局部来看,其中也有许多突变、飞跃。这也是他的局限性。在我们历史的世界和现实的世界中,也充斥着许多无序、不稳、混乱、突变、飞跃的过程,它是一个丰富多采的沸腾世界。“天之道”的“损有余而补不足”实际上是“道”的“反弱”之“反者,道之动;弱者,道之用”(《老子·第四十章》))对立统一螺旋发展特性在自然界中所呈现的一种整体效果。
老子在揭示人类社会中的不公平的本质时,一针见血地指出:“人之道则不然,损不足以奉有余。”他说,现人类社会中的机制是:高者举之,下者仰之;有余者奉之,不足者损之。不仅社会本身存在着财产的不均和分配的不公,而且还存在着促使它更加不均、不公的机制。这种机制是一种正反馈机制。这种机制带来的整体效果必然是使社会不稳,其中充满突变和飞跃。这无疑也是正确的。但要完全认为它与“天之道”相悖,也有其局限性。因为,“每一历史时代主要的经济生产方式与交换方式以及必然由此产生的社会结构,是该时代政治和精神的历史所赖以确立的基础,并且只有从这一基础出发,这一历史才能得到说明。”(《共产党宣言》)实际上,人类社会现存的不均不公,以及促使其更加不均不公的机制也是一种自然现象,其产生和存在是与人类社会的一定发展阶段相适应的,它也是应“天地”而自然产生的,将来也会应“天地”而自然消亡的。私有制、财产的不均和分配之不公和“损不足以奉有余”的社会机制不仅有给人类造成深重的灾难,给人类造成愚昧和落后的黑暗的一面,也有推动人类社会不断向前发展和进步的光明的一面。它在历史上除了祸害之外,也曾起到过非常革命的作用,推动了科学,经济和社会的进步。正是因为这种正反馈机制,才有人类社会与自然界相比更迅速的发展和进步。在自有史记载以来的数千年的历史中,自然界中的天还基本上是那个天,地还是那个地,但人类的社会以及人类的本身却发生了由茹毛饮血到信息时代的翻天覆地的变化。
人类社会中现存的“损不足以奉有余”机制的产生和存在不仅是由于人类的私欲,而且更重要的原因还在于不平衡条件下的社会内部相互作用的结果。例如,一窝蚂蚁中分为两类:一类是勤劳的工蚁,另一类是懒惰的寄生蚁。人们可能把这种现象误认为只是某种遗传基因的原因。但最新研究发现:如果把它们彼此分开,分成相互严格隔离的勤劳的和懒惰的两群,那么,在每一群中又将分出自己勤劳工蚁和懒惰寄生蚁两个子群来。有相当多的原来的懒惰的寄生蚁会一下子被“改造”成勤奋的“斯达汉诺夫”工;也有相当多的原先是勤奋的工蚁会一下子“堕落”为大腹便便的“新贵”(I·Prigogine,I·Stengers:《ORDER OUT OF CHAOS》)。这就像人类历史上的改朝换代,农民的起义造反打倒了压迫剥削他们的旧皇帝和旧贵族,而又从自身中产生出新皇帝和一批新贵族;原来的旧皇帝、旧贵族中的一些则不得不洗心革面而自食其力一样。人类社会是一个非线性非平衡系统,要使其稳定,并朝着预定目标发展,就必须不断地提供给它能量,时刻调整它的状态,即提供给它“负熵”,否则它必定会偏离预定目标。它与一般非线性非平衡系统的不同在于,维持其平衡和发展的负熵,要由其自身提供。
马克思和恩格斯说得好:“过去一切阶级在争得统治之后,总是使整个社会服从于它们发财致富的条件,企图以此来巩固它们已经获得的生活地位。”(《共产党宣言》)
这其中所说的“使整个社会服从于它们发财致富的条件”实际上就是老子所说的“损不足以奉有余”的社会机制。
当然人类社会最终会在自己的社会结构中采取”损有余而补不足”的机制。然而到那时,“每个人的自由发展是一切人自由发展的条件”(马克思、恩格斯:《共产党宣言》),由于社会中的贫富、贵贱的差别已经消失,因而也就没有必要人为有意识地去形成它和实行它。
从根本上来说,只有彻底铲除“损不足以奉有余”的社会机制而代之以“损有余而补不足”的社会机制,才会最终消除社会的极端不均不公,而使社会长治久安。
现在重要的问题是:在人类社会还没有自然地把“损有余而补不足”作为自己的机制之前,人类是否能象老子所讲的那样自觉能动地以“损有余而补不足”的社会机制来代替“损不足以奉有余”的社会机制,或者采取某种手段来限制、仰制“损不足以奉有余”的社会机制所造成的极端不均不公的强度,使社会避免动乱而有一个较稳定的发展环境?
磨难即菩提。人类对自己的理想、行为有一个实践和认识过程。私有制给人类带来的欢乐和苦难、福祥和灾祸,就可能是使其顿悟的菩提。
(请进入《研读四书 评说孔孟》,其网址:http://blog.sina.com.cn/juerenqiyiminfuxiaoti)
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