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标  题: 第三章　详细说明
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年07月16日19:02:39 星期二), 站内信件



　　从实在的实体到关系的实体


　　当代自然科学的注意力已由对个别实体进行描述和分类转移到对形成事件的
有秩序结构的实体的分类进行理论解释。这种转移在物理学和生命科学中都是明
显的。经典物理学依据下述假设进行工作，即需要解释的材料是一些单个的实体
和事件，它们出现在空间和时间的背景下，“均匀地流向无限”。具体的实体，
诸如运动或静止的质量，能够在空间和时间的坐标中测定，并且依据观察到的相
似性进行分类。因而，经典物理学把具体的实体当作这个世界的最终陈设品，而
分类主要用于帮助构建理论以推算其行为。尽管思想家们始终认识到，从来不存
在两个绝对相同的实体，但是，一旦它们对解决手头问题不造成困难，它们之间
的区别就可能被忽略。然而，当代物理学将放弃唯一性的观念。如果可分类的质
量在永恒的空－时背景下运动的话。新物理学着眼于处理各种形成整体的事件的
有序序列，这些有序序列只能被任意地分解成单个的成分，而且在形成精确的定
理方面往往个会成功。这些有序整体的一般概念是场。爱因斯坦在总结经典物理
学和场物理学之间在取向上的变化时说：“在克拉克·麦克斯韦尔之前，人们把
实在的实体——它已被假定为代表了大自然的事件－－想象为物质的点，其变化
完全由运动所组成……在麦克斯韦尔之后，人们认为实在的实体应由连续的场来
描述，而不能用机械论来说明……”爱因斯坦还补充说，“实体概念的这种变化
是自牛顿以来物理学最深刻和最有成效的变比”。

　　场的概念解决了用经典物理学的单个粒子概念所不能解决的问题。普朗克指
出：“除非把物理系统当作一个整体，否则，我们就不可能获得我们所寻找的关
于种种定律的一种恰当的观点。根据现代力学（场论），从某种意义上悦，系统
的单个粒子，在任何一个时间里都同时存在于该系统所占据的空间的每个部分。
这种同时存在不仅适用于环绕它的力场，而巳也适用于它的质量和电荷”。

　　物理现象现在被看作系统，其中的次要事件不是单个的粒子，而是下层系统：
作为研究对象的总体模式中的一些下层模式。例如在场论中，人们不能再说一个
电子在“这里”——经典物理学就是这样假设的——只能合理地推断，在被称为
“原子”的总焦点图式（thetotal pattern of focus）的这个区域里，场强是
最大的，它的概率也是最高的，因而，当仪器和电子相互作用时，人们将会在这
里发现电子。

　　物理学的自然概念——把自然当作由复杂的下层模式构成的有序的场——也
表现在新化学中。在新化学中，分子被看作是由数个原子核所共享的外层电子
（在概念上既可看成是波，又可看成是粒子）组成的一些复杂动态模型。此外与
这些概念相似的概念也在生物学中出现。在生物学中，有机体不再被看成是由某
些相互作用的机械学类型的独立部分所组成的独立实体。新的有机体概念，与其
说是由独立部分（器官、细胞、分子和原子）的机械联系所组成，不如说是构成
了一个系统的整体。在该系统中，人们可以辨认出那些作为并列下层系统的元素，
而这些下层系统的边界由半透面（semi－permeable surfaces）、浓度梯度和能
量转换界面所组成。而且，即使完整的有机体也不再被认为是一种有严格和精确
边界的系统，而被认为是在一系列边界上与环境融合的系统。这些边界不是绝对
的（即绝热的）墙。有机体的边界本身就是允许渗透某些（尽管不是全部）信息、
能量和物质的分界面。结果，在处理多有机体单位（超有机系统）的各种学科中，
我们也获得了有序的整体。而这种超有机系统可被分解成作为它组分的下层系统
的单个有机体；而且，超有机整体还和更大的系统一起组成连续统，该连续统仅
被相对的边界所分开。如大陆生态系统，人类的经济和社会系统这类系统概念就
是这方面的例证。显著的事实是，当代科学实际上已经（尽管主要是以不动声色
的方式）放弃了把孤立的单个实体作为研究对象的观念，它关注的是在基础物理
层次上认识有序的总体，该有序总体组成了场，并在较高的层次上组成了场中的
系统以及场中的系统中的系统，等等。这就是自然界中组织的复杂等级结构。

　　今天，一个真正的科学突破来临了，用杰勒德的话说：“在这个时候，有人
有了足够的创造想象力——并且有勇气穷追不舍，这也许是最重要的——大声疾
呼，‘让我们用一些新的实体、新的单位、或者用那些实际上殊途同归的单位结
令的新方式看世界’吧；因为各种单位的结合在超坐标层次上给予一种新的单
位”。而且，如果某人不是从原子论的角度，而是从组织－功能－系统——它们
靠不同层次间的“纵向”相互作用及本层次内的“横向”相互作用互相联系——
的角度去看世界的话，除不久前已经发生的许多突破外，不久后很可能还会来临
新的突破。


　　微观等级体系和宏观等级体系


　　经验科学新近的突破为经验世界的新的一般理论奠定了基础。各种专门科学
的单元现在大半被重新概念化为动态系统，而我们则发现我们自己和一组系统结
合在一起。这组系统含糊不清地相互联系，不同的学科对它们提出了假设，它们
位于自然组织的不同层次。因此，我们可以尝试把这些外在相联的系统模型描绘
成为一个二级秩序的一般模型，把物理学、化学、生物学、生态学、社会学、甚
至政治的现象概念化为带有不变结构和性质的系统，这不需要对现存科学语言进
行根本的改造，因为系统方法正独立地在大多数科学中向前发展。所以，我们首
先需要的是把这些独立形成的系统模型在一般系统论里协调起来。

　　然而，在当前的经验研究阶段，即使对于高度一般比的探究也有必要强加一
些限制。对于任何称为科学基础的理论，完全真实也许是一种过分夸张的想法。
这样，问题就变成为建构系统理论选择宇宙的最一般的区分。选择也许由下面的
理由来支配。

　　动态系统的层次是在两个不同的水准和依据两种不同方式的过程中进化的。
在一个层次上，我们看到了天文实体：星系团、星系、星团、恒星、行星和它们
的附属体。在另一层次，有物理学、化学、生物学、生态学、社会学、甚至还有
国际关系方面的实体：原子、分子、分子化合物、晶体、细胞、多细胞生物和生
物群落。宇宙论所辖的是前者；而几乎所有其余的自然和社会科学探究后者。除
了知道万有引力在天体演化中起主要作用外；除了知道电磁力和其它次要的力在
微小物质到有机体层次的进化过程中起作用以及当符号通讯伴随能量相互作用时，
认知因素在有机体层次起作用外，几乎没有人清楚地了解两者中的任何一个领域
里的层次结构的纵向组合法则。当前宇宙学确实处于一种初期发展阶段。诸如哈
利森这样一些科学家也承认，虽然它是一门“关于作为一个有组织的整体的宇宙”
的一门学科，但是“没有人会有片刻时间在其健全的心灵中梦想：几乎实现了即
使是初步的想法，这个想法就是把宇宙作为一个有组织的整体。”他指出，宇宙
学还不能用一般术语成功地解释为什么宇宙分裂成为行星、恒星和星系——它既
不了解星系如何演化，也不了解哪些初始条件决定了它们目前在性质和结构上的
差异。这种情况与从微观物理学到社会学范围中的层次结构组合的流行情况适成
对照。关于那一点，问题是去发现一般发展规律，这种规律能够将巨大宝库中的
有关资料相互协调一致，而不是揭示基本资料本身。科学宇宙学的初浅认识与微
观进化的科学阐述的初浅认识之间的差异是容易理解的：宇宙学必须依据以往事
件在当前过程中的重新分布的基础上重建过去事件；而微观进化的所有（或几乎
所有）阶段对于以这种或那种形式进行的研究仍然是有用的。然而，宇宙学方面
的这种困难阻止了把天体发展过程包括在一般系统论内：一般系统论不从事发展
科学定律和理论的工作，而只是把已经存在的科学定律和理论转化为二级秩序模
型。而且宇宙学的现存理论和定律还很不确定，以至于不能够构建具有任何经验
意义和精确度的一般系统论。因此，那种理论的范围必须限于有组织的复杂现象。
这种现象是从原子构成才开始的，此后以等级的形式进化，经过分子、细胞、有
机体、多有机体的形式，直到越来越大的社会和生态超系统。

　　因此，现在也许有人持这种观点，一般系统论只限于典型的地球现象，它很
少谈到自然界或者宇宙这一类事物，即使谈的话，也是微不足道。虽然上述限定
是一个明确和重要的限定，但它仍然不可能把一般系统论仅仅束缚于地球现象。
首先，在地球生物里逐渐形成的复杂等级在形式上也许是唯一的，但在类型上可
能不是唯一的。根据自然统一性的假设，可以认为，在宇宙的所有部分，同样的
状态会产生同样的现象。甚至连怀疑论者的预测也承认宇宙中可能存在着相当多
的类似我们生物圈的等级体系，那就是，等级体系也会以某种形式逐渐形成生命、
社会和生态系统。就某种特定的形式而言，我们也许是唯一的；但就复杂的、等
级组织化的自然系统而言，情况就不是如此。尽管我们同前还没有外星生命的证
据，但很显然，这并不意味着不存在这种现象。因为即使外星生命存在，我们现
在的记录仪器还不可能显示其任何踪迹。然而，随着对散落陨石的化学分析以及
最终由于星际空间航行和通讯技术的扩展，人类将拥有至少可对自然统一性假说
进行有限检验的方法和工具。然而，当前，事实足以表明，没有任何理由能够使
我们排除这种假设：物理学和天文学在其自身的基础上成功地预言了一些现象，
而且没有任何一个以前的异议能被用来阻止人们将其有效性扩展到其它自然科学
领域。

　　其次，由于两类等级体系共有的特性，一般系统论也不是特别地被限制于地
球上的（并因而是任意选定的）现象。如果各种条件允许讨论中的构件进一步复
杂化，那么宇宙等级体系中系统复杂性的某一给定层次就能起地球类型的等级体
系的基本层次的作用。那些共同的构件是原子，但它们决不是宇宙等级体系的基
础构件，因为它们是由电子和原子核组成的。而电子和原子核很可能由某种更加
简单的单元（如夸克）所组成，这些东西也许可被认为是最初始的结（knots）、
凝块、或者是基本时空簇（space－time manifold）中的临界张力。因此，原子
是自然宇宙等级体系中相对高层次的构件，而且它们在宇宙中是（或被认为是）
无处不在的：既出现在相对稀疏的星际空间，也出现在所有种类的星体中。但是，
原子也以其它形式出现：作为地球类型等级体系的基本砌块。（尽管也许有人会
争辩说，粒子、夸克或时空簇可以起这种基本砌块的作用，对此我们总能回答，
粒子、夸克或时空簇很容易被概念化为原子的下层系统或原子的初始成分。）在
给定的特殊条件下（用温度、化学环境、密度、引力场和电场等定义），某些种
类的原子经历共同的结构重组，最终成为分子和结晶体。然后，这些东西在一种
更加严格限定的条件下结合成聚合物以及各种大分子（色括蛋白质在内）。后者
构成（在各种进一步的限定条件下）细胞，细胞依次又形成多细胞的有机体，直
至最后的社会系统和生态系统。尽管形成这种超级协调结构的力或推动都无法从
研究组成它的下层系统的形态学中得到解释，但是，事实仍然是，存在着一个层
次上的结构整体，在它后面是一个把一个层次较高的第二层次加在第一层次上面
的结构。所以，进化的记录我们从原子带到了多原子的分子和晶体，并且一步一
步地踏入某种行星范围的动态自我维持系统。而中枢点——也就是宇宙天文等级
体系和地球等级体系的交汇点——是在原子层次上。虽然提出大量的使自然等级
组织概念化的不同方法无疑是可能的，但是这个交汇点却是最可能被保存下来的。
图2提供了这样一种概念化的方法，它是这种议论的图示，而不是一种完成了的
理论产品。

　　为了减少这种解释的术语的复杂性，我把地球类型的从原子到生态学的等级
体系叫做微观等级体系，而把从时空领域延伸到总星系范围的天文学等级体系叫
做宏观等级体系。使用这种术语，我们就可以说，一般系统论与微观等级体系有
关，并在原子层次上和宏观等级体系相交。它记焦点集中于组织复杂性过程，这
种过程在适宜的行星条件下的原子层次上附带发生，并因此介入宏观等级体系从
原子到星体客体的部分－整体的联系之中。换句话说，在能量条件不适宜分子－
多分子类的多原子结构的宇宙区域，这种理论就不起什么作用了（除了由大量原
子构成巨星体外）。但是，在条件允许多原子结构产生的地方，在原子－星星、
部分－整体的联系之间插入了一个完整系列的惊人复杂现象，它们为科学和哲学
的探究提供了广泛的领域。


　　自然系统


　　我认为，我们的任务是发展概念的范畴，因为在此范畴内，通过对微观等级
体系中组织的一般规律和原则的承认，许多专门科学的发现能够获得新的意义。
我认为，通过把科学探究的单位想象为具有某些可定义的不变性质的系统，这项
任务能够最富有成果地完成。这些性质适用于定义环境中各种系统的行为，包括
它们与其他系统的关系。在提出一般系统论（以后将被作为系统哲学的基础来探
究）时，我将假定这些性质，并以专门科学搜集的有关材料对它们进行判断。

　　所提出的自然系统概念代替了微观等级体系中自然实体的许多会令人误解的
分离性名称——诸如“原子”、“分子”、“晶体”、“细胞”、“病毒”、
“有机体”、“生态”和“社会”等等。这些实体的每一个都被重新概念化为自
然系统的一种。对于“自然系统”，我认为它有时候是指具体的系统，即“在物
理时空范围内物质－能量的非随机堆积，而且非随机地组织成相互作用地相互联
系的下层系统或组分”。除了可能有一些“最初的”或“最小的等级”系统外，
这种系统的单位同样是自然（具体）系统，其组分是基本的能量团（爱因斯坦称
之为“电磁凝聚”［“electromagnetic condensations」）。“自然系统”的
这种定义既不过于宽得使定义变成无意义；同时又十分全面，足以取代上述种种
自然实体的名称。这个定义排除了所有自然事件的“聚合”或“堆”——尽管同
处一个确定的时空范围，但却不发生相互作用或互动的物质－能量团块。（由于
进入系统的组分的相互作用或互动，一个“堆”总有可能转比成为“一个自然系
统”。堆向自然系统的逐渐转化是进化的一种形式，在宏观和微观宇宙中都这
样。）自然系统突出地表现为它们的组分互动的可测定的非随机规律性。这些规
律性的总和就概念化地显示了不变性，即说明变量之间函数关系的微分方程。这
种不变性的特殊变换是由自然系统的等级层次所决定的，即由结合在一起的系统
的数目和种类（系统内部的等级）以及由在其环境中互动的系统数量和种类（系
统间的等级）所决定的。

　　这里所提出的假说表明，不变性在从原子到生态学的整个微观等级体系的范
围中延伸。在该等级体系中的每个系统都可以作为一个系统加以概念化，这个系
统在其各部分以及其整个系统同其环境中其它系统的共同作用中能显示出假定的
不变性。但这一假说并不表示已知的物理定律在应用于这些系统的行为时是无效
的。相反，它所说明的只是，已知的物理定律不适宜于用来把握整个微观等级体
系的动态函数的不变性。我们假设的不变性描述了对共同作用的部分和系统行为
的约束，这些约束虽然不违背物理学定律，但是它们却利用了经典力学的决定论
定律和这个定律所允许的自由度。这里被概念化了的宇宙是一个由某种结果产生
的整体性宇亩，它经过了伴随着机械过程的系统过程并导致宇宙中总的熵趋势出
现局部逆转。

　　借助创造性地假定一般系统概念的方法描述不变性的做法克服了通常的自然
系统探究方法带来的种种困难。对于一个系统而言，一种这样的方法是问，“它
是怎样工作的？”那就是说，其各部分是如何相互协调以使支配它们行为的规律
产生出实际观察到的作为一个整体的系统模型的。这是一种分析方法，即把整体
分成部分去发现“使其活动”的复杂而精细的机制。这种努力在意义上是还原论
的，即使结果并不一定如此。它取决于原始组分的机械定律能否没有遗漏地说明
所有部分的行为，以便使它们的结合能产生出考虑中的系统。这种努力经常遭致
失败。因此，这就导致了普遍相信的谬误：把生物现象还原为物理化学机器以及
把社会现象还原为生物个体之间的相互作用（只引用两种典型的例子）。

　　关于有机系统的解释的另一类问题产生于我们用简单部分的看法检验它们的
时候。所以，物理学的决定论定律被假定适用于它们的行为。接着的问题便是，
“构成各部分相互联系的约束是怎样出现的？”企图从支配各部分运动的规律中
寻出支配一个即使中等复杂系统的法则，其中的困难也是巨大的，这是任何一个
熟悉用量子力学方程式计算甚至是简单化学分子现律的人都知晓的。所以，适用
于整体的规律总是些简单化的东西（加统计平均值），而且适用于现象群的高层
次规律和各部分的决定论规律有什么关系往往是不清楚的。人们经常认为（例如
波拉尼就是这样），通过整体来定义各种约束的规律是不能从各部分的规律中导
出来的。这种见解是非还原论的一种，并且依据承认多少不能还原的领域，它可
能导致二元论或多元论。

　　面对有机整体中各种约束与适用于各部分的决定论规律所允许的自由度相互
联系方面的种种困难，现代方法寻求不变的系统性质作为一组固定和普遍的约束。
我们不是否认除了已知的物理规律外还存在这些约束，或行把它们看作在它们自
身组织层次上的组织比实体的不可还原的突现规律，而是假定，它们是自然的构
成常数：所有“自然系统”的性质。它们（泡利不相容原理是一个很好的例子）
不能在给定的组织层次之下观测到，这就是说，它们是“系统性质”或“组织定
律”，然而，当两个或更多的电子发现它们自身在围绕着一个原子核的相同轨道
运行时，正如不相容原理并不因为某种外部认可而成立而应被当作一种不变的自
然规律一样，定义高组织层次的规律并不是在达到那个层次时就简单地显现出来，
而应假设这些规律始终存在，只是没有以一种可观察或可测量的方式展示在人们
面前。

　　从这种观点看，自然系统的不变性质是一些普遍的约束，并且在组织的特定
（等级）层次上，它们实际上成为可观测的。因此，它们在与微观等级体系的各
个层次相应的多种变换中变得显而易见。如果这是一种有意义的合理假说，那么
我们的任务是巨大的，但并不是做不到的：这就是把组织化实体明显行为的共同
性假定为自然系统的不变性质的集合。这些创造性的假定不变性，既不像迄今已
经得到充分理解的物理定律，也不像生物学或其它任何专门探究的定律，它们是
跨越各种学科边界的自然组织的一般规律，适用于微观等级体系每一层次上的各
种有机实体。



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