对系统论基本原理的浅析.doc

对系统论基本原理的浅析摘要：系统一词，来源于古希腊语，是由部分构成整体的意思。系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型。整体性、层次性、开放性、目的性、稳定性、突变性、自组织性和相似性，是各种系统的8种基本特性，每种基本特性也就是系统的一个基本方面，将它们进一步的概括，就形成了系统论的8条基本原理。关键词：系统论 核心思想 基本原理 系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门新兴的科学。系统论的核心思想是系统的整体观念。贝塔朗菲强调，任何系统都是一个有机的整体，它不是各个部分的机械组合或简单相加，系统的整体工功能是各要素在孤立状态下所没有的新质。他用亚里士多德的“整体大于部分之和”的名言来说明系统的整体性，反对那种认为要素性能好，整体性能一定好，以局部说明整体的机械论的观点。同时认为，系统中各要素不是孤立地存在着，每个要素在系统中都处于一定的位置上，起着特定的作用。要素之间相互关联，构成了一个不可分割的整体。要素是整体中的要素，如果将要素从系统整体中割离出来，它将失去要素的作用。正象人手在人体中它是劳动的器官，一旦将手从人体中砍下来，那时它将不再是劳动的器官了一样。系统整体性原理系统整体性原理系统整体性原理指的是，系统是由若干要素组成的具有一定新功能的有机整体，各个作为系统子单元的要素一旦组成系统整体，就具有独立要素所不具有的性质和功能，形成了新的系统的质的规定性，从而表现出整体的性质和功能不等于各个要素的性质和功能的简单加和。整体性是系统的最为鲜明、最为基本的特征之一，系统之所以成为系统，首先就必须要有整体性。我们置身于其中的世界是一个系统的多层次的世界，同时也是一个表现出多层次整体性的世界。首先，种种无机系统体现着整体性原理。宇宙学中，观测宇宙作为一个整体来加以研究。地学中，地球作为一个整体来加以把握。化学中，分子作为整体则已经不等同于原子和原子的简单加和。物理学中，也必须从整体上把握种种物理运动。其次，对于有机系统，同样如此。生物学中，生命体首先是作为一个有机整体，各种生命体的差别，最主要的并非由于组成要素成分不同，而是由于组成要素的结合方式不同。一个生产组织具有其中每一个劳动者在单独劳动时所不具有的分工协作的功能，而且整个生产组织的劳动效率也具有整体性，不等同于各个劳动者的简单和。从事物存在的方面看，一系统具有的整体性，是这一系统区别于其他系统的一种规定性。反过来说，一系统之所以区别于另一系统，只是因为系统都是作为具有整体性的东西而存在。如果没有整体性的系统是可以想象的，那么这个世界实际上就是没有区别的团乱麻，世界上的万事万物就是乱七八糟、混乱不堪的，实际上也就成为了一个没有差别的世界。种种系统之所以可以区别开，各自具有相对独立性，就必须各自具有一定的整体性，有了这样的整体性，才有相对的差别性，才是具有质的多样性的世界。一个没有差别的世界，也就至多是一个量的世界，一个丧失了质的规定性的世界，因而就不是一个现实的世界。总之，如果系统不能作为整体事物而存在，系统也就不复存在了，系统整体也就不存在了。从事物演化的过程来看，一系统具有整体性，也就成为这一系统能在运动中得以保持的一种规定性。一个系统，只有得以保持，才有这一系统的演化。如果在演化之中这一系统的整体性消失了，等于说这一系统在演化之中走向了消亡、走向了崩溃。系统层次性原理层次性是系统的一种基本特征。我们的世界是一个多层次的世界。社会系统也是一个多层次系统。个体、群体、单位、社区，直到省市、国家，就是这个系统中的一个层次序列。历史上官分八品，爵分五等，现代学校分为小学、中学和大学，也都是社会系统中的不同层次。精神系统也有其层次性。首先其物质载体人的大脑是一个多层次的系统，古皮层、旧皮层和新皮层，就是三个主要的层次。人的认知有感觉、感知、悟性、理性的不同认识层次。方法论有工艺方法、技术方法、经验方法、理论方法、哲学方法，逐步由具体进入抽象、由个别上升为一般，形成了有差异的等级。系统的层次性犹如套箱，这里的一个最直接结论是，系统和要素、高层系统和低层系统具有相对性。我们知道，系统是由要素组成的。但是，一方面，这一系统又只是上一级系统的子系统要素，而这上一级系统又只是更大系统的要素。另一方面，这一系统的要素却又是由低一层的要素组成的，这一系统的要素就是这些低一层次要素组成的系统，再向下，这低一层的要素又是由更低一层的要素组成的，这低一层的要素-就是这更低一层要素所组成的系统。一个系统被称之为系统，实际上只是相对于它的子系统即要素而言的，而它自身则是上级系统的子系统即要素。客观世界是无限的，因此系统层次也是不可穷尽的。科学史上，人们一再以为向外到达了天际，达到了最外层系统，又以为向内到达了终极之石，达到了最内层系统；在认识史上，也经常可以听见有人宣称获得了最终真理，穷尽了人们的认识，但无论是在主观领域还是客观领域，新的发现却又使得界限一再被打破，人们又认识了更大的、更深的系统层次。客观世界是不可穷尽的，人们对于系统层次性的认识，无论是深度上，还是广度上，都是没有尽头的。系统开放性原理我们生活的世界是一个系统的世界，现实的系统都是开放的系统。我们所面对的世界是一个开放的世界，形形色色的各种系统，无论它是物理的、化学的，还是生物的，乃至是社会的，都处在开放之中。不与环境接触的、不向环境开放的系统是不存在的。事实上，因为客观世界是一个多层次的世界，任何系统都是相对的，即系统都是具有环境的，因而也就都是按一定程度向环境作某种开放。即使是我们的主观世界，也必须是对环境即客观世界开放，暂且不论如果这个主观世界的物质载体不向环境开放就不能够生存下去，离开了对于环境的开放，主观世界的认识就如同无源之水是不可想象的一样，主观认识本身也是不可想象的，实际上也就根本没有了主观认识。退一步说，一个已经形成一定思想观念的人，一个已经具有一定知识水平的人，如果他从此闭目塞听，不与外界接触，把自己与外界封闭起来，思想就会僵化，知识也会老化，最终也因跟不上历史的发展而在精神上先行死亡，纵然他的肉体还可以生活更长时间。一个系统如果处于封闭状态，与外界全然没有任何交换，那么这个系统就只会自发地走向混乱无序，或迟或早总会走向“死亡”。只有开放，系统才可能自发组织起来，系统才可能有向更有序状态的发展。现实的系统都是开放系统，因而也就是具有发展潜力的系统，真正孤立的封闭的系统只存在于人们的理论抽象之中，虽然这种抽象对于科学研究是具有重要意义的，但是我们却不能将其作为绝对的东西来理解，不能将其作为全然现实的东西来理解，我们要切切记住它们仅仅是某种近似。不过在实践上，在一定的条件下，我们可以人为地造成近似封闭的条件，得到近似封闭的系统。这时，我们切切不要忘记所谓的封闭是相对的，而不是绝对的。完全不开放的系统，也就是封闭系统，必定走向无序的热混沌状态，即退化为平衡态，当然也就无远离平衡可言。系统处于这样的平衡态时就不可能重新自发地自组织。即使系统处于近平衡状态时，系统与外界的种种交换也会逐渐减少，因而也就是开放程度的逐步降低，最终使得系统内的熵产生大于从环境之中引入的负熵，从而导致系统内部自发地趋于无序无组织。系统论目的性原理系统目的性原理指的是，组织系统在与环境的相互作用中，在一定的范围内其发展变化不受或少受条件变化或途径经历的影响，坚持表现出某种趋向预先确定的状态的特性。系统的目的性是组织系统发展变化时表现出来的一个鲜明的特点。目的性是一个古老的长期引起争论的概念。亚里士多德认为事物的存在和变化有四种原因：质料因、形式因、动力因和目的因。其中；，质料因是指事物由什么构成，形式因是指事物具有什么样的形式，动力因是指什么力量推动质料变成它的形式，目的因是指事物的形成是为了什么目的。系统的目的可以通过系统的活动来实现，即系统的行为保证了系统目的的实现。而在这个过程中，目的被看作是预先确定的目标，引导着系统的行为。事实上，控制论所研究的行为都是指的是有目的的反馈行为。控制的目的在行为特征中表现为两个方面：一方面是当系统已处于所需要的状态时，就力图保持系统原状态的稳定；另一方面是，当系统不是处于所需要的状态时，则引导系统由现有状态稳定地变到一种看来是预期的状态。系统的目的性，在系统的发展变化之中表现出来，因此就必定是与系统的开放性相联系的。这也就是说，一个合目的运动的系统，必定是一个开放系统。由于系统是开放的，通过系统与环境的物质、能量和信息的交换，使得系统受到环境的影响，从而该系统得以影响环境，并在一定的意义上识别环境即针对环境的实际情况做出反应、做出调整、做出选择，使自己的潜在的发展能力得以表现出来。这样一来，系统对于环境的输入必须做出反应，而且又要把自己的对于环境的反应输出给环境、从而影响环境，进而系统又要对于受到影响后发生了改变的环境的输入做出新的反应，于是，在这种周而复始的开放，交换之中，系统的潜在的发展能力得以表现，所谓目的性也就表现于其中了。而且，所谓的系统的潜在的发展能力并非某种超自然的神秘的力量，正如系统理论特别是控制论所指出的那样，是由系统内部的复杂的反馈机制在发挥作用的结果。事实上，对于贝塔朗菲提出的三种类型的目的性，即异因同果型，反馈稳定型和适应行为型，都是具有内部反馈机制的开放系统。系统突变性原理系统突变性原理指的是，系统通过失稳从一种状态进入另一种状态是一种突变过程，它是系统质变的一种基本形式，突变方式多种多样，同时系统发展还存在着分叉，从而有了质变的多样性，带来系统发展的丰富多彩。突变是一种普遍的自然现象和社会现象。突变是一种普遍的自然现象和社会现象。自然现象中，星空中的超新星爆发，地球上的山崩地裂、火山爆发、寒流突至、台风骤起、阴晴忽转；生命领域之中，胚眙发育的某些过程，遗传过程中的基因突变，生病时病情急转直下，病体突然康复；工程现象中，桥梁坍塌，高楼崩溃，河堤决口；社会运动中，战火突起，股票行情大起大落，政治舞台地位突然变换如此等等突变现象，都是人们熟知的。突变现象不仅在客观世界中比比皆是，甚至对于主观领域，对于人的认识，突变现象也起着重要的作用。，系统通过突变发生状态变化时，表现出: 1多模态。突变系统一般具有两个或两个以上的可以分辨的稳定状态，从一个稳定定态到达另一个稳定定态必然受到不稳定域的“阻断”或障碍，于是有了突变。2不可达性。由不稳定稳态点组成的区域穿插在定态稳定点之间，这些点是不能实现的定态点，所以就有了突变。3突跳。控制参量的微小变化即可引起状态变量的极大的变化，使系统从一个稳定结构跳到另一个稳定结构。4滞后。在控制空间中，控制参量沿同一条路线的不同方向变化时，发生突跳的点可能不同。本来似乎应该在分叉点A处发生，但实际上继续运动到分叉点B处才发生。这就是滞后现象，它反映了突变过程具有不可逆的特征，具有方向性和历史性。以上的这样一些特征，虽然最先是从尖顶突变中发现的，后来的研究发现这些特征也全部或部分存在于其他类型的突变中，因此在突变中具有一定的普遍意义。系统稳定性原理系统的稳定性原理指的是，在外界作用下开放系统具有一定的自我稳定能力，能够在一定范围内自我调节，从而保持和恢复原来的有序状态、保持和恢复原有的结构和功能。系统的存在就意味着系统有一定的稳定性，系统的发展变化也是在稳定基础上的发展变化。系统的稳定性，首先是一种开放中的稳定性。开放是系统发展变化的前提，也是“活”系统得以保持系统稳定的前提。系统的开放性原理已经指出，开放实际上是充分开放、适度开放，对午系统的发展是基本的前提条件之一，没有开放，就没有发展。对于系统的稳定存在也一样，没有开放，就没有稳定；只有开放，才有真正的稳定。我们所面对的世界形成一个大系统，这是具有一定稳定性的大系统。按照我们今天的知识，各种各样的基本粒子具有一定的稳定性；多种多样的原子具有一定的稳定性；形形色色的分子也具有一定的稳定性；丰富多彩的地面实物同样具有一定的稳定性；生生不息的生命也是具有一定的稳定性的。总之，我们所面对的整个世界，大到总星系，小到基本粒子，都具有一定程度上的稳定性。一个全然变动不定的世界反而是不可想象的，如果世界真是变动不定、真是毫无稳定可言的话，那么世界就是无法认识的，实际上，在一个转瞬即逝的世界中，人也是无法存在的。从根本上讲，我们的世界不可能是全然静止不动的，恰恰相反它总是处于运动之中的，运动具有绝对性，而静止则是相对的，相对静止就体现了稳定性，绝对运动正是通过无数的运动之中的相对稳定存在表现出来的。一个系统要作为系统而存在，要作为系统被人们所认识，就必须在一定范围内是稳定的。稳定性概念在自然科学中是一个重要的基本概念，人们对它的认识有一个深入和发展的过程。拉格朗日在研究力学体系时曾提出这样一个观点：力学体系势能的最小的状态对应着体系的稳定态，而那些势能不是最小的状态就是相对的不稳定状态。的确如果仅从力学角度来看，当一个物体或者一个体系势能越小，其势能转化为动能的量值也就越小，也就是外界的作用躯使其离开这种状态到达其他状态需要作的功就越大，越不容易改变其状态，这就意味着该事物或者体系本身的稳定程度是较高的。而且，传统上，稳定性就等同于平衡态，不稳定性就等同于非平衡态。在系统稳定性概念提出之前，上述的稳定性概念已经得到了极大的推广，它已不仅仅是广泛应用于力学分析之中，广泛应用干数学中，而且已经进入了化学、生物学中。系统自组织原理自组织表示系统的运动是自发地、不受特定外来干预地进行的，其自发运动是以系统内部的矛盾为根据、以系统的环境为条件的系统内部以及系统与环境的交叉作用的结果。这里值得注意的是，首先，只有开放系统才有自组织，所谓的系统的自组织并非是可以离开与环境的相互作用的独来独往。正如系统的开放性原理已经指出的，封闭的系统是不可能自发组织起来、自发实现从混沌到有序的发展的。其次，系统的自组织常常与系统的自发运动这样的表述相联系，其区别也是很明显的，系统的自组织包含系统的自发运动的意思，同时还强调了这种系统的自发运动过程也是一个自发形成一定组织结构的过程。换言之，系统的自组织其中也常常包括了系统的进化和优化这样的意思。社会的发展运动，从根本上来说，也是一个自组织的演化发展过程。马克思深刻地指出：“人们在自己生活的社会生产中发生一定的、必然的、不以他们的意志为转移的关系，即同他们的物质生产力的一定的阶段相适合的生产关系。这些生产关系的总和构成社会的经济结构，即有法律的和政治的上层建筑竖立其上并有一定的社会意识形式与之相适应的现实基础。”推动社会前进的，归根结底是人们在自己的生活中自发组织起来的物质生产劳动，而不是个人意识，甚至也不是社会意识。人们首先必须吃、喝，然后才能从事政治、科学、艺术、宗教等等活动，并在自己的活动中体现出社会发展在本质上是自组织的。我们面对的自然界，是一个自发运动的世界，也是一个自组织的世界，我们的社会也是一个自组织的社会，甚至连人的精神的运动过程实际上也是遵从自组织规律的。开放系统若没有自组织，也是不可能保持发展之中的稳定的。事实上，系统要是没有自组织，该系统就会崩溃，就没有这一系统可言了，整体性、目的性和稳定性都谈不上了。系统相似性原理系统具有某种相似性，是种种系统理论得以建立的基础：如果没有系统的相似性，就没有具有普遍性的系统理论。正因为如此，各种系统理论都注意了系统的相似性问题。事实上，一种系统理论，可以说就是关于系统某一或某些相似方面进行研究的学科。系统的相似性原理，也就以这种种系统理论对于系统的相似性的研究作为自己的立论基础。一般系统论、控制论和信息论都赋予相似性问题以重要的地位。相似性的目的就在于把各个科学领域中进行的努力联合起来，使它们都致力于相似问题的划一的解决。”香农发现了通讯系统的相似性，对于这种相似性的研究，得以建立起有五个基本组成部分的关于通讯系统的一般模型，从而建立起了信息论。种种关于系统演化的理论，也都离不开系统的相似性。耗散结构理论发现了开放系统的共性，揭示出开放系统在与环境交换时的发展变化的前提条件的共同的、相似的方面，从而开创了研究动态系统的新局面，唤起了对于系统存在和演化关系的新认识。协同学，正如其名称表明的，它所研究的问题，涉及到系统通过竞争达到协同的统一性中的相似性，子系统伺服着序参量，序参量支配着系统的发展演化，揭示出系统秩序形成机制中的相似性。超循环理论的建立与对于生命现象的统一性和多样性关系的思考相联系，并正是在这样的思考之中发现了系统的循环组织的相似性。相互作用表现为循环，循环具有不同等级的层次，揭示了系统发展演化形式的相似性，并提出了对于生命起源的新理解。突变理论运用于系统的相变研究，揭示出系统相变时多样性及其相似性，使我们对于系统相变之中的突变形式的相似性有了更深刻的更多方面的认识。关于动态系统理论，这里还要特别涉及到混沌理论和分形理论。混沌理论的研究表明，混沌系统中存在无穷嵌套结构即具有分形结构，其结构具有无穷的自相似性。系统论反映了现代科学了展的趋势，反映了现代社会化大生产