从经典科学向系统科学的转型
【原文出处】《辽东学院学报:社会科学版》(丹东)
【英文标题】Transformation from Classical Science to Systematic Science
【作者简介】黄顺基(1925-)，男，教授，博士生导师，中国人民大学终身荣誉教授，在逻辑学、自然辩证法和管理学等学科成就斐然，尤为我国自然辩证法事业的繁荣与发展做出了重大贡献，中国人民大学哲学院，北京100872
【关键 词】恩格斯/自然科学/哲学/系统科学/钱学森Engels/natural science/philosophy/systematic science/Qian Xueseng
中图分类号:B017文献标志码:A
一、19世纪自然科学新进展揭开了科学转型期的序幕
恩格斯批判地吸取了黑格尔辩证法的合理内核，从辩证唯物主义的立场上，从事实本身的联系而不是从幻想的联系，来考察自然界中和历史上所显露出来的辩证的发展，因而在19世纪自然科学新进展的基础上，他深刻地预见到:科学的发展从形而上学思维方式向辩证思维转变的时期正在到来。
2.19世纪自然科学取得了一系列重大的进展。
当时自然科学取得了几个十分重大的进展，主要如下:
康德的星云假说“是从哥白尼以来天文学取得的最大进步，认为自然界在时间上没有任何历史的那种观念，第一次被动摇了。”
地质学中赖尔的地球渐变说。
物理学中迈尔与焦耳等的能量守恒和转化定律。
这个定律表明:“自然界中的一切运动都可以归结为一种形式向另一种形式不断转化的过程。”
1859年英国博物学家达尔文(1809-1882)发表《物种起源》，提出了以自然选择为基础的生物进化论，认为“物竞天择，适者生存”，造成生物的不断进化，这是生物界发展的普遍规律，“机体从少数简单形态到今天我们所看到的日益多样化和复杂化的形态一直到人类为止的发展系列，基本上是确定了。”
3.恩格斯预见科学转型时期的到来。
恩格斯正是批判地吸取了黑格尔辩证法思想的合理内核，概括总结了19世纪自然科学的最新成就，指出了科学发展正面临转型时期，提出了新时期指导科学发展的极为重要的思想，主要是:
第一，必须从形而上学自然观回到辩证的自然观。
恩格斯及时地极富远见地指出，自然科学的发展已经进入一个重大的历史转变时期，这一转变过程的特点是:
在这个历史转变过程中，由于自然科学的新发现，使我们对自然过程的相互联系的认识大踏步地前进了，“我们现在不仅能够指出自然界中各个领域内的过程之间的联系，而且总的说来也能指出各个领域之间的联系了。
恩格斯以唯物辩证法的观点为依据，对自然科学进行的分类如下:
现实世界的空间形式和数量关系--数学
机械运动--天文学--固体力学
物理运动--物理学(分子的力学)--力学、热学、电学、磁学、光学
化学运动--化学(原子的物理学)--无机化学--热化学、电化学有机化学
生命运动--生物学(蛋白质的化学)--植物学、动物学、人类学
二、20世纪系统科学在突破机械论、还原论框架中异军突起
从科学发展史看，20世纪系统科学的产生与发展，是19世纪自然科学一系列最新成就的深入发展，它经历了以下几个重要时期:
1.诞生时期
为此，贝特朗菲提出了现代系统研究的第一个理论框架“一般系统论”，它是研究系统的模式、性能、行为和规律的一门科学，为人们认识各种系统提供一般方法论的指导。
系统论在科学观点与科学方法上的根本变革在于提出以下关于研究系统的方法论原则:
第二，结构功能原则。
第三，动态平衡原则。
第四，目的性原则。
第五，最优化原则。
系统论的方法论原则体现了生命科学的有机论观点与整体论方法，这就克服了经典科学的机械论观点与还原论方法所造成的科学技术发展的障碍。
控制论。
控制是主动的、有目的的行为，是认识主体的能动性的表现。
反馈是控制论的基本概念与基本原理。
由此可见，控制的基础是信息，控制过程就是控制信息的传输、变换、加工、处理过程。
控制论在科学研究的观点与方法上的重大突破在于:控制是主动的、有目的的、策略性的行为，是有机体应付环境的一种活动;控制过程是输入与输出的相互转化、即原因与结果的相互转化过程，其中反馈概念起关键作用。
为了正确地认识并有效地控制系统，必须了解和掌握系统的各种信息的流动与交换，信息论为此提供了一般方法论的指导。
关于信息的涵义，可以从三个角度来理解:
(2)从认识论的角度，信息是指认识主体所感知或所表达的事物运动的状态和方式。
(3)从方法论的角度，信息是指研究和控制事物和过程的手段，按照信息传递的事物运动的状态和方式来调整或改变事物原来的运动的状态和方式。
总之，信息虽然不是物质，也不是能量，但它是物质的基本属性。
这极为重要，由于这种可分离性，所以:
(1)人们可以不直接接触某物而获取它的信息;
(2)同一信息可以有不同的载体，可以用不同的系统进行传输、加工、存取;
(3)事物虽然已经不存在，但有关它的某些信息可以长期保存下来;
(4)事物虽然尚未产生，但人们可以用符号系统设计出它的信息形态，然后利用科学技术手段把它建造出来;
信息论对机械论的突破，集中体现在两点上:第一，它用统计决定论取代机械决定论，突破了经典自然科学中因果决定论思想的统治地位;第二，信息的可分离属性，为阐明“物质变精神，精神变物质”的马克思主义认识论原理，提供了科学的依据。
运筹学是运用科学的数量方法(主要是数学模型)研究对人力、物力与财力进行合理筹划和运用，寻找管理及决策最优化的综合性学科。
运筹学的应用领域十分广阔，它已渗透到诸如服务、库存、搜索、人口、对抗、控制、时间表、资源分配、厂址定位、能源、设计、生产、可靠性等各个方面。
由于所处理的问题不同，运筹学中形成了几个分支学科，如:数学规划(又包含线性规划、非线性规划、整数规划、组合规划等)、图论、网络流、决策分析、排队论、可靠性数学理论、库存论、对策论、搜索论、模拟等等。
从辩证法的观点看来，运筹学是实现统筹兼顾、全面规划、局部服从整体等原则的科学理论。
在这个意义上运筹学是处理事理问题的最优化理论。
3.深化时期
从不同的角度对系统的研究朝着两个方向发展。
在这个基础上提出了“系统科学”作为新的科学门类，它整合和统一这些新兴学科。
新的、基础的系统理论主要有:
普里高津在研究了诸多远离平衡态的现象后，认识到系统在远离平衡态时，其热力学性质可能与平衡态、近平衡态有重大原则差别。
耗散结构理论可概括为:在远离平衡态的条件下，非线性的开放系统通过不断地与外界交换物质和能量，当系统内部某个参量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变(即非平衡相变)，由原来的混沌无序状态转变为一种有序状态。
普里高津和他的同事在建立“耗散结构”理论时准确地抓住了如贝纳尔流、B-Z化学波和化学振荡反应以及生物学演化周期等自发出现有序结构的本质，提出了“自组织”的概念，并用它来描述那些自发形成有序结构的过程。
在研究了大量系统的自组织过程以后，普里高津总结出系统形成有序结构所需要的条件:
(2)系统要远离平衡态。
(3)子系统之间存在着非线性相互作用。
(4)系统偏离稳定状态。
这样，耗散结构理论就第一次明确划分了“存在的物理学”和“演化的物理学”之间的区别①，从自然观、物质观、时空观、规律观、科学观等方面，深刻地揭示了机械论的局限性，并且通过系统自组织能力，填平了“物理世界演化”与“生物世界演化”之间的鸿沟，从而在两种文化(科学文化与人文文化)之间构架了一座沟通的桥梁。
协同学。
哈肯就是从系统论与自组织理论出发，研究系统在外参量的驱动下和在子系统之间的相互作用下，以自组织的方式在宏观尺度上形成空间、时间或功能有序结构的条件、特点及其演化规律。
为此，协同学使用了几个基本概念:1.状态参量，它描述系统的状态。
协同学的主要内容就是用序参量的演化方程来研究协同系统的各种非平衡定态和不稳定性(又称非平衡相变)。
协同学与耗散结构理论及一般系统论是相互联系的、相互区别与相互补充的:一般系统论提出了有序性、目的性和系统稳定性之间的关系，但没有回答稳定性如何形成的具体机制;耗散结构论则从系统的开放性的角度回答了这个问题，指出与外部环境不断交换物质、能量与信息的条件下，非平衡态可成为有序之源;协同学虽然与耗散结构论同是来源于非平衡态系统有序结构的研究，但它摆脱了经典热力学的限制，从组成部分的相互作用进一步明确了系统稳定性和目的性的具体机制，协同学的概念和方法为建立系统学奠定了初步的基础。
超循环理论。
1971年西德生物学家艾根(Eigen，1927-)等人，在考察了生物化学中各种循环现象之后，提出超循环理论，它是关于非平衡态系统的自组织现象的理论，用以解释生命起源的机制。
从化学分子到生命细胞是一个多步进化的过程，需要有等级层次的系统机制、特别是多层次循环耦合机制来保证，艾根根据循环的组织程度，将循环依次划分为以下三种:
2)催化循环。
催化循环是比反应循环高一级的组织形式。
3)超循环。
艾根的超循环理论和贝塔朗菲、普利高津及哈肯的等系统自组织理论的建立，深入地揭示了“系统”的“复杂性”的重要特征，如开放性、规模的巨型性、组分的异质性、结构的层次性、关系的非线性、行为的动态性、内外的不确定性等，把一般系统的研究推向复杂性系统的研究。
突变论。
在自然界和人类社会中，存在着两种相互区别、相互联系的变化过程:一种是渐变的和连续的变化。
从突变论的奠基著作可以看出它的基本要点和发展方向，可简要概括如下:
突变论研究的问题:从生物学切入，研究生物形态渐变导致突变的机制。
突变论研究的方法:突变论的基本概念是静态模型，它把形态按结构稳定特征分类。
突变论与耗散结构论、协同论一起，在有序与无序的转化机制上，把系统的形成、结构和发展联系起来，成为推动系统科学发展的重要学科之一。
系统科学从诞生到发展，再到深入，经过了半个多世纪，表明了科学发展的转型时期已经到来，必须在认识论与方法论上，进行伟大的革新，这一任务落在正在进行社会主义现代化建设的中国学者的身上。
马克思恩格斯全集.20卷.北京:人民出版社，1971.
马克思恩格斯选集.第四卷.北京:人民出版社，1977:242.
许国志.论事理//系统工程论文集.北京:科学出版社，1981.
哈肯.协同学--自然成功的奥秘.上海:上海科学普及出版社，1988.