论自然自组织系统的规律.doc

论自然自组织系统的规律1 自组织理论与马克思主义自然观马克思主义自然观是关于自然界普遍联系和发展的学说。在自然科学发展初期，与自然科学初步发展的状况相适应，形成了形而上学的自然观。恩格斯说：“这个时代的特征是一个特殊的总观点的形成，这个总观点的中心是自然界绝对不变这样一个见解。”形而上学的自然观，把一切自然现象看做彼此孤立，在空间共存、在实践上无演化的东西。今天，我们已抛弃了静态的被组织的宇宙图景，现代宇宙学把我们带到一个演化的自组织的宇宙。从基本粒子、原子、分子化合物到生命直至人，一切存在物都是物质世界自组织演化的产物，它们在一定阶段、一定区域出现，并表现出一些相同或相似的定量关系。在无机界，我们今天已发现和合成了几百万种化合物，并了解到，构成它们的物质基础的化学元素不过约100种，这些化学元素演化出了纷繁复杂的化合物世界。有机界由无机界发展而来，然后又经历了无数次分叉，无数次分叉，无数次有生有灭，才形成了极为丰富多彩的生命世界，今天已查明，现存的生命体亦有数百万种之多。整个宇宙，我们观测到的极远天涯、渺观离子到我们的现实社会，都从某种相对简单的混沌的东西发展起来，非平衡、非线性、不可逆的成为发展之源、组织之源。物质自发组织、自发运动，创造性地形成今天的世界，又自发组织、自发运动下去，创造出新的未来，最终达到一种复杂的高级混沌一体的境界。宇宙从原始星云到人类社会的演化发展，物质辩证转化产生出思维着的精神的必然毁灭到重新将其产生出来，这幅由恩格斯所描绘的物质世界永恒循环的自然图景，其“缺陷”已经“一年一年地弥补起来”。我们今天已可以根据自然科学的新进展，从子组织理论的角度来描述这幅物质世界自组织的自然图景，并形成新的自组织的自然观。100多年前，辩证自然观取代了把自然界看作永存不变的形而上学自然观，肯定了自然界的演化发展，并大致勾画了这幅演化发展的自然图景。100多年以后的今天，辩证自然观进一步批判了形而上学的自然观，进一步揭示了自然界演化发展的机制，丰富和发展了辩证的演化发展的自然图景。在马克思主义自然观看来，自然界的普遍联系、相互作用构成了自然界的自我运动和自我发展，这就是自然界的自组织。因此，我们可以这样叙述：马克思主义自然观就是关于自然界自组织的学说。2 组织和自组织2.1组织一个系统的要素按照特定的指令形成特定的结构和功能的过程叫组织。要素形成组织的指令可能来自系统内部，也可来自系统外部。2.2自组织一个系统的要素按照彼此的相干性、协同性或某种默契而形成特定的结构和功能的过程称为自组织。自组织作为事物组织起来的方式之一，协同学创始人哈肯曾给它下了一个经典的定义，他说：“如果系统在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定干扰，我们便说系统是自组织的。这里的特定一词是指，那种结构和功能并非外界强加给系统的。自组织不是按系统内部或外部的指令完成的，而是由于系统内的协同运动在控制参量的影响下从次要地位转变主要地位的结果。2.2.1自组织的发展形式自组织作为一种过程，有两种情形或发展形式：一种是由非组织向组织的有序发展过程，其本质是组织程度从相对较低（包括“无”）向相对较高演化；另一种则是维持相同组织层次，但复杂性相对增长的过程。前一种则是维持相同组织层次，但复杂性相对增长的过程。前一种过程反映了组织层次跃升的过程，后一种则标志着组织结构与功能从简单到复杂的水平会聚。从基本粒子层次演变为原子层次是一种自组织的组织层次跃变过程；而从氢原子到结构单元重复多次的重元素原子的演变，则是后一种组织层次不变而复杂性增加的演变。前一种自组织表现为间断性的突变；后者则表现为连续性的渐变。这可以视为自组织的两种基本的过程。2.2.2自组织系统的类型（1）自我维持稳定型。其特点是组织层次与复杂性不变。如自适应、自调节、自重组等属于不需要自我更新的、只以重新调节与组合来自我维持原有组织结构与功能的自组织。（2）结构功能复杂性自我增长型。其特征是组织性层次不变，而结构与功能通过物质、能量流与信息流的会聚而向复杂性增长。（3）组织层次跃变自创生型。其特点是组织层次跃升，但结构与功能复杂性不增长甚至还要简化。如相对原子层次，进化到分子是一种自然界的组织性层次的自组织跃升。3 系统自组织的条件3.1必须是开放系统根据普里戈金的耗散结构理论，开放是自组织现象发生的必要条件之一。3.2必须远离平衡的状态远离平衡态，不仅是自组织现象发生的条件之一，而且也是自组织系统的组织结构得以维持的必要条件之一。自组织的有序结构，只有在非平衡的开放条件下才能维持，一旦这种代谢条件被破坏，这个结构就会窒息。3.3非线形机制出现自组织的另一重要条件是，外界必须驱动开放系统越出近平衡的线性区域，达到远离平衡态的非平衡的、非线性区域。各要素之间存在着非线性的相互作用，产生相干效应与协调运用。3.4正反馈：信息倍增与熵正反馈使系统的变化被放大和加剧，推动系统走向失稳，而负反馈使系统的变化衰减。3.5涨落和突变是产生有序状态的条件非平衡自组织理论表明了孤立系统中的退化与开放系统在一定条件下的进化可以在同一理论模式中得到解释。普里高津认为：“远离平衡条件下的自组织过程相当于偶然性与必然性之间、涨落和决定论法则之间一个微妙的相互作用。”4 自然自组织系统的规律4.1矛盾是自然界运动发展的根本动力对立统一规律是自然界运动发展的根本规律，但在非生命世界和生命世界的表现是不同的。（1）非生命世界运动发展的动力吸引和排斥的矛盾是非生命世界运动发展的动力。吸引是指自然界事物相互接近而聚积在一起的运动趋势。排斥是指事物彼此分开和离散的运动趋势。二者有如下特性：普遍性和多样性、总和相当性。（2）生命世界运动发展的动力生物和环境的相互作用（表现在生物上便是自然选择）是生物进化的动力。自然选择就是保存和淘汰。一方面，生物进化的基础在于生物体的变异，没有变异给自然选择提供材料，自然选择就无从发挥作用；另一方面，如果只有牺牲体的变异，没有外界环境条件的，也就说不上生物的进化。4.2自然界运动转化的守恒性转化是指物质运动的一种表现形式，是不物质运动形式之间的相互渗透、过渡、更替。守恒是物质运动转化中存在的恒定性，是各种不同的运动形式之间转化存在着最普遍的、稳定、必然的联系。运动转化存在普遍性。从横向看，是并存的运动形式；从纵向看，是演化发展中包含的各种运动形式之间的转化以及自然的转化和能动的转化。运动转化存在守恒性。从量上说，是指任何一种运动形式转化为另一种运动形式时，前后的运动量是守恒的。（例如，当失去千克米的机械能千卡的热能）；从质上说，是指自然界中任何一种运动形式都有转化为另一种运动形式的能力，且此能力是无限的，这种能力与转化的条件是物质固有的。4.3自然界循环发展的周期性和上升性自然界循环发展的周期性和上升性是指事物在运动、发展中表现出的一种属性，它使事物沿时间轴的变化经过一定的时间（周期）以后，向其原来的出发点复归。即否定之否定过程。它包含了自然界演化的周期性和自然界循环发展的无限性。它强调从质的不灭性来理解。如“振荡式宇宙模型”。考察自组织理论，我们不难发现当代自组织科学理论处处闪烁着辩证思维的真知灼见。自然自组织系统不仅丰富、发展了辩证唯物主义哲学原有的哲学范畴和它的物质观、运动观、演化观等，它本身的理论、概念和思想中也蕴含着一些极有价值的哲学范畴，如自组织与被组织，组织与非组织，有序与无序，线性和非线性，确定性与随机性，协作与竞争，稳定与非稳定，简单性与复杂性，系统与环境，整体与部分，分形与整形，结构与功能等。自组织演化过程中，宏观和微观、上层和下层，是既相互独立又相互联系、相互作用的，是共同演化的。在相互联系、相互作用中，我们的宇宙在演化，宇宙中的万事万物都在演化，物质形态的有和无得转化，其根本原因在于排斥和吸引相互作用的主导地位的循环转化。一切产生出来的东西，都一定要灭