（科学技术哲学专业论文）复杂性本质探析.pdf

武汉理工大学硕士学位谂文 摘要 本学健论文鼓复杂性本质探拼秀题，全匿的论述了复杂性研究懿趋源及发 展，分析了复杂性系统( 复杂性的本原) 及其特征，剖析了复杂性产生的根源 及其本质，力求厘定复杂性的本质与内涵，并基于复杂性本质的研究，提出了 复杂性概念界定麴基本前提，以瓣实瑗复杂姓本质与概念的内在统一。 论文放复杂性系统及其特征出发，霹确了研究复杂性根源的基本前提，即 复杂性和复杂系统的特征的区分；复杂性的首要特征是“复杂静露不是“复合 ， 把“复杂性 爨作“复杂性”来研究；复杂性具有层次性，较低的复杂性寓予 更高的复杂性；复杂性来源于各种不同因素於籀要作用，帮使蹩最低缀的复杂 性也不可能由单一因素产生；复杂性的本原在于客体性与主体性的结合，必须 全面的研究物的行为和人的认知。系统的论证了复杂性产生的根源，其中，客 体复杂健，包括撮澡予复杂系统构成的复杂性，霹复杂性麴存在；根源予撵耀 机制的复杂性，帮复杂性的演化。主体复杂性，根源于认知主体认知模式、认 知能力、认知目标等的复杂性。并在此基础上，提出复杂性的本质在于基于实 践的客体复杂性与主体复杂性的统一，实现了复杂性研究的本体论和认识论的 统一。 论文在复杂性本质研究的基础上，分析了目前复杂性概念研究的基本现状 及存在的主要问题，即复杂性概念的客体化、复杂性概念隐喻性及复杂性概念 酶不等价性等。蓝多 ，复杂性概念不统一瞬瑗状，主要原嚣在予定义概念的原 则缺乏统一性；并且，复杂性本质是界定复杂性概念的必然内涵。因此，本文 尝试性的提出了复杂性概念界定的基本前提，包括复杂性概念的内涵、层次及 维度，以期实现复杂性概念与复杂性本质的内在统一。 本论文采用了宏溉研究与徽魂割析楣结合、逻辑与历史糨统一、比较、恩 辨等研究方法。 关键谲：复杂健；复杂性本震；复杂性概念 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t t 璇sa c a d e m i cd e g r e et h e s i si st l l ee x p l o r a t i o nt ot h en a t u r eo fc o m p l e x i t y , e l a b o r a t et h eo r i g i na n dd e v e l o p m e n to ft h ec o m p l e x i t yr e s e a r c h , a n a l y z et h e c o m p l e x i t ys y s t e m ( t h ec o m p l e x i t yo ft h ep r i m i t i v e ) a n di t sc h a r a c t e r i s t i c s ，a n a l y z e t h es o u r c ea n dt h en a t u r eo fc o m p l e x i t y , t od e t e r m i n et h en a t u r ea n dt h ec o n t e n to f c o m p l e x i t y a n db a s e do nt h ee x p l o r a t i o no f t h en a t u r eo fc o m p l e x i t y , p u tf o r w a r dt h e c o n c e p to ft h ee o m p l e x i 钾o fd e f i n i n g , i no r d e rt or e a l i z et h ei n t e r n a lu n i t yo ft h e n a t u r ea n dt h ec o n c e p to fc o m p l e x i t y p a p e r sf r o mt h ec o m p l e x i t ys y s t e ma n di t sf e a t u r e s ，a n a l y z ec l a r i f i e dt h eb a s i c p r e m i s eo ft h es t u d yo ft h er o o to fc o m p l e x i t y , t h a ti s ，t h ec o m p l e x i t ya n dt h e c h a r a c t e r i s t i c so fc o m p l e xs y s t e m st od i s t i n g u i s h ；t h ec o m p l e x i t yo ft h ep r i m a r y c h a r a c t e r i s t i c so fa ”c o m p l e x ”a n dn o t ”c o m p o u n d ”a n dt a k e c o m p l e x i t y a st h e c o m p l e x i t y t os t u d y ；t h ec o m p l e x i t yh a st h eh i e r a r c h y , l o w e rc o m p l e x i t yr e s i d e si n t h eg r e a t e rc o m p l e x i t y ；t h ec o m p l e x i t yc o m e sf r o m 氇ei n t e r a c t i o no fd i f f e r e n tf a c t o r s , e v e nt h em i n i m u ml e v e lo fc o m p l e x i t yc a nn o tb eg e n e r a t e db yas i n g l ef a c t o r ；t h e c o m p l e x i t yo ft h ep r i m i t i v ei sa c o m b i n a t i o no fo b j e c ta n ds u b j e c t i v e , w h i c hn e e df o r ac o m p r e h e n s i v es t u d yo fo b j e c tb e h a v i o ra n dh u m a nc o g n i t i o n s y s t e m a t i c a l l y d e m o n s t r a t et h es o u r c eo fc o m p l e x i t y , a n dt h ec o m p l e x i t yo ft h eo b j e c t ，i n c l u d i n g c o m p l e x i t yr o o t e d i nt h ec o n s t i t u t i o no ft h ec o m p l e x i t ys y s t e r n ，t h a ti s ，t h e c o m p l e x i t yo fe x i s t e n c e ；r o o t e di nt h et h em e c h a n i s mo fa c t i o no fc o m p l e x i t y , t h a ti s t h ec o m p l e x i t yo fe v o l u t i o n a n dt h ec o m p l e x i t yo ft h es u b j e c t i v e , r o o t e di nt h em o d e , a b i l i t y , g o a lo fc o g n i t i v es u b j e c t i v e o nt h i sb a s i s ，p u tf o r w a r dt h en a t u r eo f c o m p l e x i t yi st h eu n i t yb a s e do n 氇ep r a c t i c eo ft h eo b j e c t i v ec o m p l e x i t ya n dt h e s u b j e c t i v ec o m p l e x i t y , w h i c hr e a l i z et h eu n i t yo fo n t o l o g ya n de p i s t e m o l o g yo f c o m p l e x i t ys t u d y p a p e r sb a s e do nt h ee x p l o r a t i o no ft h en a t u r eo fc o m p l e x i t y , a n a l y z et h eb a s i c s i t u a t i o no ft h ec u r r e n tc o m p l e x i t ys t u d ya n dt h em a i np r o b l e m s ，t h a ti s ，t h ec o n c e p t o fc o m p l e x i t yo ft h eo b j e c t , t h ec o n c e p to f c o m p l e x i t yo fm e t a p h o ra n dt h ec o n c e p to f c o m p l e x i t yo fn o n - e q u i v a l e n c e ，a n ds oo n b e s i d e s t h en o n u n i f o m i t yo ft h ec u r r e n t s t u d yo ft h ec o n c e p to fc o m p l e x i t yi sp r i m a r i l yd u et ot h el a c ko fd e f i n i t i o no ft h e c o n c e p to ft h ep r i n c i p l eo fu n i f o r m i t y ；i na d d i t i o n ，t h ec o m p l e x i t yo fd e f i n i n gt h e n a t u r eo ft h ec o m p l e x i t yo ft h ec o n c e p to ft h ei n e v i t a b l ec o n n o t a t i o n s a sar e s u l t , t h e p a p e rt r y st op u tf o r w a r dt h ec o n c e p to fc o m p l e x i t yo fd e f i n i n gt h eb a s i cp r e m i s e , i n c l u d i n gt h ec o n c e p to fc o m p l e x i t yo fc o n t e n t ，l e v e la n dd i m e n s i o n ，i no r d e rt o r e a l i z et h ei n t e r n a lu n i t yo ft h en a t u r eo fc o m p l e x i t ya n dt h ec o n c e p to fc o m p l e x i t y 1 1 武汉理工大学硕士学位论文 i nt h i sp a p e r , t h eu s oo f m a c r o a n dm i c r o - a n a l y s i ss t u d yo f t h ec o m b i n a t i o n ，t h e l o g i co fh i s t o r ya n du n i t y , c o m p a r e dt os p e c u l a t i v e , a n do t h e rr e s e a r c hm e t h o d s k e yw o r d s ：c o m p l e x i t y ；, t h en a t u r eo fc o m p l e x i t y ；t h ec o n c e p to fc o m p l e x i t y i i i 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢豹地方外，论文中不包含其 他入已经发表或撰写过的研究成果，也不包含势获得武汉理工大学或其它教育 机构的学位或证书丽使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：二殍闷期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、使雳学位论文的规定，霹学校有投 保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 龇j 耻一名：辩瓤 ( 注：此页内容装订在论文靡页) 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章导论 l 。l 复杂性研究的起源及发展 复杂性研究主要研究复杂性与复杂系统中各组成部分之间由于相互作用而 涌现毖的特性与规律，集中予揭示复杂系统的演纯、自组织、自适应、自相似 及涌现的机理及其内在规律。 复杂性研究的兴起既是科学技术皇身发展的产物，也是社会实践发展的产 物。作为科学研究对象的复杂性有两个来源：第一，客观世界本身存在的不能 用还原论解决的复杂闷题，如生命起源问题、意识的本质闯题等。随着简单性 问题逐步地解决，复杂性问题越来越多地呈现在科学家面前，必须建立新的科 学体系；第二，随着科学技术的发展和社会的进步，科学技术研究对象也越来 越复杂，不断涌现出前所未有的复杂事物，如环境保护、因特网等；同时，客 观世界本身也不断烙上人的印迹，呈现出更高的复杂性，世界不断地复杂化要 求研究复杂性。 复杂性研究，作为一种完全不同于以往的研究趋势及方向，其经历了漫长 的萌芽、孕育的过程，并逐步地走向完善、成熟。 普利高津认为傅利叶关于热力学的研究( 热力学的诞生) ，是“新型科学的起 点 回( 即复杂性科学) ，引起争论。实际上，复杂性研究所倡导的许多新范式， 其理论渊源均可以追溯到1 9 世纪，如自然科学中的热力学和进化论，社会科学 中的唯物史观等，其主要意义在于把时间、过程、演化、相变等观念引入了科 学研究，启蒙了科学范式向复杂性研究的根本改变。 圣菲研究所( s f i ) 柯文认为，复杂性研究作为- f 科学，以及对复杂性的现 代兴趣的唤醒，肇始予贝塔朗菲1 9 2 8 年在生物有机体系统中的阐述。虽然， 系统科学研究并非必定是复杂性研究；系统科学和复杂性研究之间是交叉关系， 而不是隶属关系。但是，复杂性研究是建立在系统科学基础之上的，是不可否 认的事实。因此，复杂性研究与系统科学研究二者应同根同源，均应起始予2 0 伊普捌赢津，伊斯癣热。铁漫涟到有序。曾庆宏，沈奎峰译上海译文出版李， 1 9 8 7 1 4 6 ，5 0 武汉理工大学硕士学位论文 世纪初，是毫无疑义的。如泰勒关于工厂管理的新思想，兰彻斯特的作战闻题 研究，怀特海的过程哲学，格式塔心理学，等等，都可以视为复杂性研究的萌 芽。 1 9 世纪末2 0 世纪初，科学技术研究出现了许多极具革命性的变革。量子力 学把科学的触角引向微观层次，揭示出随机性、不确定性及其客观性；相对论 把科学的触角弓l 向宇观层次，揭示出时空的相对性。随机性、不确定性、相对 性等，开始成为科学思维必须直面的基本概念。另一方面，现代社会生活和实 践圜益大型化、综合化、复杂化，诸多全球性危祝加速孕育，不网领域、不网 层次、不同类型的复杂性逐步驻现出来，使得需要跨学科研究才能解决的复杂 性闯题目益凸显出来。 2 0 世纪4 0 年代，两种趋势开始汇聚在一起了。“我们被迫在一切知识领域 中运用整体或系统概念来处理复杂性问题。贝塔朗菲在一般系统论中 道出了系统研究或复杂性研究的初衷。一般系统论、信息论、控制论、运筹学、 系统工程等科学理论先后问世，其原本都是为解决以往科学技术难以解决的复 杂性阀题丽提出来的。魏沃尔于1 9 4 8 年发表科学与复杂性一文，明确宣布 复杂性为科学研究的对象，并给出了复杂性研究的第一个规划，其可以看作科 学界向复杂性进军的宣言书。总之，2 0 世纪4 0 年代先后出现的一般系统论、信 息论、控制论、运筹学、系统工程、博奕论等新学科，是人类为研究复杂性而 制定的第一批理论和技术。其为复杂性研究锻造了第一批科学概念，如系统、 组织、信息、透信、反馈、控制、信息烧、整体性、秩序性等等，对还原论和 分析思维的局限性作出系统的清算，初步验证了系统方法对处理复杂性的有效 性，为复杂性科学的正式问世做了重要准备。 2 0 世纪5 0 - - - 7 0 年代，一方面，耗教结构论、突变论、协同论、混沌论、超 循环论、分形理论等新科学理论也相继诞生，不同领域、不同层次、不同类型 的复杂性获得全面的研究，自然史的探索得到空前发震。上述科学理论中的基 本概念、原理和思想具有共同性，均是从不同方面研究从简单到具有复杂性特 性的改组织系统和过程，如事物从无序到有序的耗教结构形成过程，多组分的 竞争和协同过程，开放性，演化的多样性，无预定性，混沌和分形在时间、空 间中的结构复杂性等。新学科在提出问题的同时，也补充了非线性、模糊性、 不可逆性、远离平衡态、耗散结构、自组织、吸弓| 子( 匿的性) 、涌现、混沌、 分形等研究复杂性必不可少的概念，创立了描述复杂性的新方法。复杂性科学 。冯贝塔朗菲一般系统论。林糜义等译清华大学出版社，1 9 8 7 2 2 武汉理工大学硕士学位论文 产生所需要的科学技术自身的条件趋予成熟。另一方面，2 0 世纪6 0 年代以来， 工业文明的严重负面效应给人类造成的威胁已完全显现，社会信息化、经济全 球化的趋势把大量无法用现役科学解决的复杂性摆在世人蕊前，复杂性科学产 生的社会条件也成熟了。 2 0 世纪8 0 年代，复杂性研究取得了更大的进展，表现为：随着科学技术和 社会实践的不断发展，复杂性在各个方面相当充分地显现出来了：复杂性研究 概念的提出，开始得到科学共同体的承认，并隧着研究的进展形成了不同研究 学派，呈现出走向繁荣的迹象；复杂性研究酶科研队伍实力强大，具有世界影 响的科学家亲身投入研究，如美国的圣菲研究所( s f i ) 罄萃了三位诺贝尔奖获 得者：物理学家盖尔曼、安德森及经济学家阿罗，并吸引了一大批科学家，从 数学、物理学、哲学、生物学、经济学、计算机科学等多个领域之间融汇影响， 试图在不同的复杂系统之间找出共性，进行着一场跨学科整合的科学革命；复 杂性研究出现了专 j 的、独立的复杂性科学研究组织，如美国的圣菲研究所( s f i ) 等，形成了统一的复杂性科学研究团体，并且出版了专门的复杂性研究的刊物， 如复杂性( c o m p l e x i t y ) 、涌现( e m e r g e n e y ) 等。所有的这些，都标志着 复杂性研究的诞生，也在一定程度上表明复杂性科学统一范式的形成，复杂性 研究进入相对成熟的发展阶段。 总之，复杂性科学是用以研究复杂系统和复杂性的一门方兴来艾的交叉学 科，其已成为当今科学技术研究领域最活跃、最深刻的主潮流之一。虽然，复 杂性科学目前依然处予发展时期，但正如沃尔德罗在萁复杂性一书中所宣 称的，复杂性科学“将是一个普照自然和人类的新科学，是“2 l 世纪的科学 国。 1 2 复杂性研究的主要阶段和学派 1 2 1 复杂性研究的主要阶段 复杂性研究在其发展进程中，不断显现高分化、综合的趋势及特征。我们 可以根据研究对象的变化，把复杂性研究的发展历史大致划分为以下三个阶段： 国米歇尔沃尔德罗。复杂一诞生予秩序与混沌边缘戆科学。陈玲译。生活读书新 知三联书店，1 9 9 7 1 3 武汉理z 大学硕圭学位论文 ( 1 ) 萌芽阶段：研究存在。复杂性研究的主要成就表现为一般系统论、控 制论、人工智能。 贝塔朗菲予勰世纪约年代创立了一般系统论，并在1 9 6 8 年出舨了一般 系统论：基础、发展和应用。此书全面阐述了其一般系统论思想、内容和理 论框架。贝塔朗菲的一般系统论的主要内容包括：系统的若干概念及初步的数 学描述、视为物理系统的有机体、舞放系统的模型、生物学中的若干系统论问 题、入类科学中的系统概念、心理学和精神病学中的一般系统论。 维纳1 9 4 8 年出版的的控制论，主要研究在动物和机器中控制与通信的 理论问题，集中于论述有目的行为、组织性和整体性。控制论的基础概念是反 馈调节，即系统通过反馈调节维持菜一状态或趋向于某一目标。其中，在信 息、语言和社会，讨论了如何把控制论的观点应用于社会的问题，从而将复 杂性研究的视角引入了社会研究的方向。 人工智艉的奠基者麦卡洛克、瓯茨与维纳在控制论酶发展过程中有过密切 的合作。他们于1 9 4 3 年构造的第一个神经网络模型就应用了反馈机制，并成功 地利用人造装置模拟了人和动物的思维过程、智能活动及心理过程。 总之，在萌芽阶段所出现的一般系统论、控制论和人工智能等学科中，应 该说一般系统论是具有代表性的成果，因为它的新思维方式和科学方法论促成 了复杂性科学的萌芽。 ( 2 ) 形成阶段：研究演化。复杂性研究的主要科学理论：耗散结构理论、 协同学、超循环理论、突变论、混沌理论、分形理论和元胞国动机理论。除元 胞自动机理论外，上述科学理论均产生和形成于2 0 世纪6 0 和7 0 年代，它们都 是从时间发展的角度研究系统的演化行为和性质。在此期间，复杂性研究集中 于研究系统麸无序到有序或扶一种有序结构到另种有序结构的演变过程。其 方法论是非还原论的，研究方法也不蒋是还原分解，而是物理实验或模型、数 学模型、计算机模拟等。 耗散结构理论是普利嵩津于2 0 世纪6 0 - 7 0 年代剖立的，采源于物理、化 学研究。其赖以建立的几个典型实验是：贝纳德流体实验、激光和化学振荡反 应。上述实验现象和生物体有相同特征，即有序结构的形成和维持需要耗散能 量和物质。因此，普利离津把这类结构称为耗散结构，而耗散结构理论就是研 究耗散结构的形成、稳定、演化及其他性质。螽来，普利高津等人把来源予自 然科学的耗散结构理论、非平衡态物理学推广应用于研究经济、社会、文化等 4 武汉理工大学硕士学位论文 问题，取得了很好的效果。 协同学是由德国学者哈肯创立的，它的产生和形成时间基本上与耗散结构 理论相同。协同学研究有序结构形成和演化的机制，描述各类非平衡相变的条 件和规律。协同学从物理学和化学系统如发，研究贝纳德流体和激光等非平衡 相交，阐述系统中子系统如 罨协同作用形成有序结构。协同学的数学抽象性和 普适性程度要高于耗散结构理论，并可推广应用于社会科学的研究范围，如舆 论形成、人阴动力学、投资模型、经济模型、经济系统的分析、社会管理以及 战争与和平等瀛题。 超循环理论由德国学者艾根创立予2 0 世纪7 0 年代，是直接建立在生命系 统演化行为基础上的自组织理论。在超循环理论出现之前，生命的起源和进化 分为两个阶段，即化学进化阶段和生物进化阶段。艾根的研究发现，把这两个 除段直接连接起来是困难的，在这两个阶段之闻还威该存在着一个分子壹组织 的进化阶段，在此阶段中完成从生物犬分子到原生细胞的进化。超循环理论就 是研究分子自组织进化现象的理论。 突变论融法善学者托姆创立，其主要内容为初等突变论，研究不连续的突 变现象，对演化中的突变行为试图给予抽象的、形式的和定量化的描述与说明。 混沌理论、分形理论主要利用数学对复杂系统的演化过程进行形式化描述， 如利用相空间中的吸引子来描述系统演化的终极状态。 元胞自动机是一种离散的动力系统，它和连续动力系统有类似的演伲行为 和吸引子，可用来模拟生命现象，研究系统的整体突现性质。 我们可以认为，在此阶段中出现的耗散结构理论、协同学、超循环理论、 突变论、混沌理论、分形理论和元胞盘动机理论等学科，为复杂性研究提供了 必不可少的概念，创立了描述复杂性的新方法，复杂性科学产生所需要的科学 自身的条件趋于成熟，标志着复杂性研究的范式初步形成。 ( 3 ) 发展阶段：综合研究。复杂性科学的研究对象是复杂系统，主要研究 。演化，研究生命的进化、入的思想的产生、物种的灭绝、文化的发展等。在此 期间，复杂性科学研究不再是分门别类地进行，而是打破了以前的学科界限， 进行综合研究。圣塔菲研究所的成立就是为了适应复杂性科学发展中的综合趋 势，其所提逃的复杂适应系统理论是综合研究阶段复杂性科学的主要成果，研 究方面所涉及的主要内容有：复杂适应系统、非适应系统( 如元胞自动机) 、 标度、自相似、复杂性的度量等。 5 武汉理工大学硕士学位论文 此外，复杂性研究的代表人物都在对复杂性作哲学思考，复杂性的哲学研 究在全世界范围内兴起和高涨，并逐渐成为复杂性研究的一个极为重要的方向 _ 帮领域。 目前，复杂性研究仍处于发展阶段，复杂性研究的重心集中到生命系统、 大脑神经系统和社会经济系统等，具有更大的综合性，其必将推动着复杂性科 学向更深更广的领域发展，在理论和实践上取得受加丰硕的成采。 1 2 2 复杂性研究的主要学派 ( 1 ) 欧洲学派 复杂性研究在欧洲各国都有弓| 人注鹜的成果。贡献最大的蓄推以普利高津 为首的布鲁塞尔学派，其主要成就是：较早论证了复杂性科学的概念和提出“探 索复杂性”的响亮口号；开展远离平鸳态研究，提出耗散结构论，为复杂性研 究提供了共同的理论武器；分析和界定复杂性概念，提出复杂性有不同等级的 思想，特别考察了“最低复杂性一；关于复杂性的哲学思考，如复杂性的客观 性、简单性与复杂性的辩证关系等。总之，在有关复杂性研究的哲学观点、科 学思想、方法论等方面，普利离津学派的影响深远，至今无出其右者。 其次是哈肯学派，理论旗帜是协同学一“最先进的自组织理论 ，就简 单巨系统问题很好地论证了客观世界的复杂性是通过自组织从简单性中逐步演 化出来的，囊组织是刻划复杂性的科学概念。协同学解决问题基予数学模型， 主要是常微分方程。只要能有效确定序参量，且个数很少( 一个或几个) ，能 够建立序参量方程，系统的自组织即可用数学方法精确刻划，与硬科学无二致， 在这一点上远胜于普利高津。但他的方法局限性比较大，如果宏观序参量过多， 或无法建立有效的序参量方程，协同学也只能提供定性分析。 艾根的超循环理论，是关于分子进化的自组织理论，直接建立生命现象的 数学模型，对生物复杂性有较深入的研究，有助于揭示生命起源的奥秘，是复 杂性研究的一项重要工作。继们观察到生命现象都包含许多由酶的催化作用所 推动的各种循环，而基层的循环又组成更高一层次的环，即使“超循环也可 以出现更高层次的超德环。超循环中可以出现生命现象所据为特征的新陈代谢、 繁殖和遗传变异。艾根的贡献在于把控制论中的臣系统理论具体化到生命现象， 尼科里簸，普剃高津。探索复杂性罗久里译。四川教育出版社，1 9 8 6 。i i i 一滤 赫哈肯大脑工作原理郭治安等泽上海科技教育出版社，2 0 0 0 5 6 武汉理工大学硕士学位论文 提出了结构模型，并基通过生物遗传信息的传递过程，验证了缝们的模型可以 复现生命现象的特征，为达尔文的进化论，即生命在生存环境中的演化，提供 了科学的理论基础。 ( 2 ) 美囡学派 乔治梅森大学的教授沃菲尔德( j w a r f i e l d ) 将美国关于复杂性的研究归纳 为以下5 个学派： 交叉学派：由处于不同领域中的学术小组构成的一个学派，他们采用“学科 交叉”或“后现代主义方法”处理复杂闻题。但这种方法没有考虑到复杂性存在于 他们的哲学中或实践中。该学派主要研究社会、科学、教育、语言等系统。 系统动力学派：杰j a y f o r r c s t c r 、d e n n i sm e a d o w s 、p e t e rs c n g c 以及与m a t 的相关人员提出的观点。他们采用常微分方程解决复杂问题，并认为复杂性存 在于所研究的系统中。这一学派主要研究组织理论，特别是学习性组织等阀题。 混沌理论：由一些分散的小组提出的，如l o s a l a m o s 的非线性研究中心等。 他们应用非线性常微分方程来描述及解决复杂闯题，并认为复杂性是存在于所 研究的系统中。其主要研究方向为物理、经济等系统。 囱适应系统理论：由j c o w e t l 、k a u f f i n a n 、h o l l a n d 、a r t h u r 等以s f i 为基地 的一批学者提出的理论。他翻应用偏微分方程来描述复杂系统的特性，同样认 为复杂性存在于所研究的系统中。其主要研究的是经济、生物及认知系统。 基子结构的学派：由j - w a r f i c l d 、g v i c k c r s 、c sp i e r c e 、j - p i a g c t 等人提堪的 思想。主要采用西方形式逻辑( 包括集合论、关系论、图论、点阵论、布尔代 数等方法来描述复杂性，认为复杂性存在于研究者的头脑中。 ( 3 ) 中囡学派 中国复杂性研究的核心是钱学森，早在2 0 世纪8 0 年代中期他就洞察到复 杂性研究的重要性，以开放的复杂巨系统( o c g s ) 理论为学术旗帜开国内复杂性 研究之先河。 钱学森的复杂性磅究的贡献主要是提出了复杂性研究的独特思路和方法 论，可以分为两个层次：一是从方法论层次划分简单性与复杂性，提出“凡现 在不能用还原论方法处理的，或不宜用还原论方法处理的问题，而要用或宜用 新的科学方法处理的问题，都是复杂性闷题，复杂巨系统就是这类问题”国，探 钱学森创建系统学山m 西科学技术出版社，2 0 0 1 1 9 萨屯1 2 7 武汉理工大学硕士学位论文 讨了复杂性的性质及概念，巅所谓复杂性实际上是开放的复杂巨系统的动力学黟 ，“复杂性是开放的复杂巨系统的特征刀圆。强调解决复杂性问题必须利用整 个现代科学技术体系的知识，对各种理论知识综合集成，对科学知识与j 扛科学 知识( 专家经验、非成文的感受等) 的综合集成，对逻辑思维与非逻辑思维、 形象思维综合集成，对机器“智能 和人的智能综合集成，对定性材料和定量 数据综合集成等；二是具体方法层次，即复杂巨系统工程，提出建立从定性到 定量的综合集成研讨厅体系，用于复杂陋系统的预测和决策，具有很强的可操 作性。 中国的复杂性研究主要集中于哲学上或介子哲学和实证科学之间对复杂性 的探索。2 0 世纪9 0 年代，在哲学上就提出了关于复杂性的多个描述性定义。如 王志康等的复杂性定义为：“复杂性是客观事物的一种属性；复杂性是客观事物 层次之闽的一种跨越；复杂性是客观事物跨越层次的不能够用传统的科学学科 理论真接还原的相互关系。 利用层层递进方法描述复杂性，给躜了复杂性的 具有哲学性的基本定义，是复杂性哲学研究的具有重要意义的进步。近年，中 国复杂性研究的代表人物为苗东升、予景元、吴彤等学者，试图苁哲学的层面、 不同的角度探索复杂性，极大地促进了复杂性研究的发展。 1 3 复杂性哲学研究的意义 复杂性研究的兴起，在理论研究和应用实践土均取得了巨大的进展，并促 使传统的科学观念、科学方法，尤其是在哲学的本体论、认识论及方法论等方 面发生了根本的转变。 在本体论方面，复杂性研究使科学世界的图景发生了深刻的变化。复杂性 研究认为，复杂性是世界的本质属性，复杂性是客观的。现实世界不是简单性 的线性组合和现象，特别不仅仅是简单性的表现结果。复杂性是从简单性中生 成演化而来，并不妨碍承认复杂性是世界的基本属性。将属性看成演化的过程 因素，承认整个世界是一个过程；在认谈论方面，复杂性科学的兴起对传统科 学认识论形成了重大冲击。认识论的复杂性概念涉及到认识主体或观察者的认 钱学森创建系统学山西科学技术出版社，2 0 0 1 4 5 6 圆钱学森创建系统学山西科学技术出版社，2 0 0 1 5 4 1 王恚康。论复杂性概念它的来源、定义、特征和功麓。自然辩汪法研究，1 9 9 0 。( 4 ) ； 1 3 2 0 8 武汉理工大学硕士学位论文 识能力、范围、主体闻相互交流的状况和水平，特别涉及理论上的复杂可认识 性，涉及一种可共享的语法、语意和语用环境；在方法论方面，复杂性科学的 兴起萼l 起了对传统科学研究方法的反思和追闻，磁现了与还原科学方法论相对 的非还原论的科学方法论，并取得了巨大进展。复杂性研究的方法论是非还原 论的，但并不否定还原论方法，其根本的区别在于整体涌现性。整体研究方法 指不破坏研究对象的整体性，不对其进行还原分解，以保持其整体性，从而研 究其整体性质。 然而，若| 以1 9 4 8 年魏沃尔发表的科学与复杂性一文 誊为科学界向复杂 性进军的宣言书，现代复杂性研究的兴起已近六十年。但是，由于复杂性概念 在不同的学科领域，研究对象和采用的分析方法不同，嚣丽对复杂性概念的定 义也不相同，到目前为止，对复杂性还没有一个统一的概念和共识。复杂性研 究的现状不仅造成人们对复杂性的理鳃各有不同，更常常导致不同领域、不同 背景的复杂性研究者们由于缺芝对彼此理论的深入认识，无法真芷沟通，甚至 互相指责，已经严重阻碍了对复杂性的进一步探索。显然，复杂性研究不仅需 要科学的探索，更需要哲学层面的反思。 关于复杂性的研究，目前在我国哲学界特别在科学哲学界是一个正在引起 关注的重要问题域。复杂性的本质是待么? 这是复杂性研究的元阀题之一，也 是界定复杂性概念的必然内涵。自2 0 世纪人类发现复杂性、探索复杂性开始至 今，尽管已有不少国内外学者对“什么是复杂性? 进行了许多极具开创性的 解读，但并未形成较为致的共识。当前对复杂性研究的一个迫切任务，就是 以哲学的视野从宏观层面对复杂性研究进行一番梳理，揭示出各种复杂性理论 的理论基点及其暗设目标，大致厘清彼此讨论的界限，辨识复杂性的真蔗意蕴 及复杂性问题的限度，以尽快穿越复杂性丛林，进入更广阔的复杂性探索领域。 只有弄清复杂性的本质，才能找到发现复杂性、探索复杂性的方法，并证实复 杂性方法，以解开复杂性之谜。 总之，关予复杂性本质的蜇学研究跫经成为当代自然科学中的哲学问题研 究的一个重要的前沿阵地和理论创新点。系统地论证复杂性的本质，有助于深 化复杂性的内涵，明确复杂性概念界定的内涵，实现复杂性的本质与复杂性概 念的内在统一，以指导复杂性研究的理论研究和应用实践。 9 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章复杂性本原及其根源 2 。1 复杂系统及其特征 美国学者沃菲尔德指出，系统动力学，混沌理论，适应系统理论等复杂性 研究学派对复杂性的基本认识是一致的，都是将复杂性作为其研究对象即复杂 系统的特征或属性。科学研究起源于对实体、运动和关系等的研究，因此，复 杂性研究一作为一种关于属性的研究，需要对复杂性的实体( 复杂性的本原) 复杂系统及其特征或属性加以说明。 嗣前，关于复杂系统的认识浅不统一，至少有3 0 多种，具代表性的如：复 杂系统就是浑沌系统( 浑沌学派) ；具有自适应能力的演化系统( s a n t a f e ) ；包 含多个行为主体( a g e n t ) 具有层次结构的系统；包含反馈环的系统( s t a c e y ) ： 不能用传统理论与方法解释其行为的系统( j o h nw 蕊e l d ) ：动态菲线性系统， 等等。但是，一般都认为，复杂系统根本的应具有以下特征： ( 1 开放性 复杂系统必定是开放的系统，其与系统环境是对立统一的，相互关联、相 互作用。开放系统不断的与外界进行物质、能量和信息的交换，没有这种交换， 系统的生存和发展是不可能的。任何一种复杂系统，只有在开放的条件下才能 形成，也只有在开放的条件下才能维持和生存。开放系统具有自组织能力，能 通过反馈进行自控和裔调，达到适应辫界变化的目的；具有稳定性能力，保证 系统结构稳定和功能稳定，具有一定的抗干扰性；具有演化能力，在同环境不 断酶相互作用中，受到自身结构功麓和环境等的各_ 种参数的限定和约束。 ( 2 ) 动态性 复杂系统应具有动态性，其是系统显现出复杂化的重要原因。动态性表骥 复杂系统随着时间的演化，经过系统内部和系统与环境的相互作用，不断适应、 调节，通过自组织作用，经过不同阶段和不同的过程，向更高级的有序化发展， 涌现滋独特的整体行为与特征。 ( 3 ) 非线性 复杂系统必定都是非线性的动态系统。菲线性是产生复杂性的根本原因， 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 没有非线性就没有复杂性。非线性说明了系统的整体大于各组成部分之和，即 各个组成部分不能代誊整体，各个层次的局部不能说明整体，低层次的规律不 能说明高层次的规律。各子系统具有相对独立的结构、功能与行为。各组成之 闯、不同层次的组成之闻相互关联、相互制约，并有复杂昀非线性相互作用。 ( 4 ) 非周期性 复杂系统的行为绒表现一般不具有周期性。非周期性展现了复杂系统演化的 不规则性及不具有明显的规律性。复杂系统在演化过程中不会重复原来的轨迹， 时间路径也不可能回归到其以前所经历的任何一点，而总是在一个有界的区域 内展示出一种逶常是极其“无序 的振荡行为。 ( 5 ) 初值敏感性 复杂系统的行为和特征般具有初值敏感性，即所谓的积累效应或“蝴蝶 效应 ，其是一种非线性因果关系，标志着确定系统的长期可预测性的失效。指 的是在复杂系统的演化过程中，如果初始状态稍微有一点改变，其就会被迅速 积累和放大，并经过时间的演化和空间的转换，最终导致复杂系统整体行为和 特征发生极大的改变。 ( 6 ) 结构自相似性 一般来说，复杂系统的结构往往具有白相似性，或其几何表征具有分数维。 所谓结构自相似性( 即分形性) ，是指复杂系统部分以某种形式与整体相关。分 形的两个基本特征是没有特征尺度和具有自相似性。对于复杂系统，自相似性 不仅体现在空间结构上( 结构自相似性) ，而且体现在时间序列的囱相似健中。 总之，复杂系统威是与系统环境相统一的演化系统，具有开放性和动态性。 其内部及内部与环境之间存在着非线性作用，通过自适应和自组织机制，不断 地适应、调节，并经过时黼的演化和空闻的转换，涌现出不同的整体行为和特 征，表现出时空上的某种结构自相似性。 2 2 复杂性的根源 探讨复杂性的本质，首先应该弄清的问题是复杂性是怎样产生的。按照传 统的理解，复杂与简单只能相比较地把握。一种事物未被认识或一个问题未找 到解决法时被豢作复杂的，里认识或找到解决方法羼就成为简单的了。钱学 森在评述这种观点时曾说：“认为复杂性只是人们在面对一个新闻题、新领 武汉理工大学硕士学位论文 域时的初步感受，后来认识了，就不复杂了。从人认识事物的过程来讲，这也 是正确的。由浅到深也就由复杂到不复杂。一在这种被广泛接受的观点后面 隐藏的根本哲学观点是，简单与复杂的划分纯属认识论范畴，不具有本体论意 义。在科学主要研究简单性的几百年中，这个观点近似成立，允许把复杂性归 结为认识发展不深人所致，因丽从未受到质疑。但复杂性科学的兴起和发展要 求超越这种传统理解，给复杂性以相对确切的界定，科学自身和社会实践的发 展使人们意识到，存在这样的复杂事物即使它被我们认识了，即使一个复杂问 题有了解决办法，仍然应当看作复杂的。已经解决的复杂闯题与来找到解决办 法的简单题不是一码事。就科学层面说，应当承认简单性同复杂性之间存在某 种定性性质的送别，复杂性具有自身特有的规定性，复杂性科学应当有特定的 对象领域。就哲学层面说，简单与复杂的区分既有认识论意义，也有本体论意 义，复杂性是客观世界固有的，不以人的主观意志为转移的属性，不会因科学 的发展而消失。 飚利亚斯明确指出：复杂系统的首要特征是“复杂 而不是“复合。在 此前提下，西利亚斯对复杂性的特征或属性作了“分析性的区分，可以概括、 简化为：开放性；历史( 生成) 性；远离平衡态；信息不完全性；组分数日巨 大；组分闻存在着复杂的相互作用等。其局限性在于所区分的所谓的“复杂性 的特征，其实主要的还是复杂系统的特征，而不是复杂性的属性或特征。但 其对复杂性的“复杂 和“复合 的区分，具有一定的扇示意义。 普利高津在研究物理系统的耗散结构的基础上，提出了“最低复杂性的 概念，并将其视为物质世界的最低级( 低层) 复杂性。但是，所谓的“最低复 杂性，至少也涉及到远离平衡态、菲线性、不可逆性、动力学特性等多种因素， 是由几种因素整合而成的。由此可见，复杂系统所包含的复杂性应当具有层次 性，其显现出的更高的复杂性，必定包含这种最低复杂性，或者说较低的复杂 性寓于更高的复杂性中，更高的复杂性是在较低的复杂性的后续演化进程中进 化面来；复杂系统所包含的复杂性来源于各种不同因素的相互作潮，即使怒最 低级的复杂性也不可能由单一因素产生。 沃菲尔德声称，如果我们的眼睛盯着系统，要发现和研究其复杂性，而把 我们主观认识过程中的复杂因素排除在外。这样的研究，见物不见入，不可能 国伊酱铡高津，伊斯磨热扶澎淹到有序曾庆宏，沈小峰译。上海译文出舨社，1 9 8 7 1 4 6 ，5 0 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 对复杂性有全面的理解。要研究复杂性，必须把作为研究者的人包括在复杂系 统中。莫兰也认为：在我们以客体眼光考察复杂性外，还应考察“我们认识有 序的方式，考察我们认识无序的方式；考察正在考察世界的我们自己，也就是 把我们包含在我们对世界的认识中 。因此，弗勒德明确指出，复杂性的本原 在于客溉事物本身和我们对客理事物的抽象。所以，复杂性研究必须全面的研 究物的行为和人的认知，二者统一于复杂性的显现过程中。 基于以上分析，在对复杂性的根源进行研究前，我们有必要明确如下几点 认识：一、复杂性和复杂系统的特征( 属性) 的区分；二、复杂性的首要特征 是“复杂而不是“复合 ，把“复杂性 当作“复杂性”来研究；三、复杂 性具有层次性，较低的复杂性寓于更高的复杂性：四、复杂性来源于各种不同 因素的相互作用，即使