1.1 系统、联系与复杂性根源

1.1.1 系统与分类

虽然学者们一般将贝塔朗菲提出的“一般系统论”作为近现代系统科学的发端，但遑论数千年以来中国传统文化中坚持的天人合一的朴素系统论思想，马克思与恩格斯在关于社会科学与自然科学的论述中，就明确提出了系统论中的整体、联系与有机的观点。贝塔朗菲自己也认为，系统观念的历史，应当追溯到马克思与黑格尔的辩证法，西方学者也承认，马克思率先把系统方法应用于社会历史研究，是“社会科学中现代系统方法的始祖”。恩格斯也认为，整个世界是一个有机联系起来的复杂系统，正是相互联系、相互作用构成了运动，因而这就是一个自发运动、自我组织的复杂系统，而且永远处于运动、变化和发展之中。马克思与恩格斯的系统论观点为我们认识客观世界提供了原则指导，随着人类对自己所处的自然世界与社会认识的不断加深，系统论的思想越发深入人心，并自发地运用整体与联系的观点去思考与研究，这也使得人们不得不直接去面对那个潜藏在系统之中的，让人为之恼火的本质属性——复杂性。

在研究系统的复杂性之前，首先让我们静下心来，闭上眼睛，放开神识，思考一下我们所处的是一个怎样的世界。人们居住在城市与乡村，工厂产出工业产品，农田产出食物与经济作物，野外的山川地形各异，动物和植物和谐共处，这是我们的地球家园。地球之外的共地轨道上，天宫太空舱里宇航员们正漂浮在舱内忙碌着科学实验，再往宇宙深处，有我们地球的卫星——月球和地球所处的太阳系，太阳系之外是银河系以及更为浩瀚的宇宙，地球对于整个宇宙来说，只是非常渺小的存在，这就是我们人类生存的客观世界。

认识世界的本源一直是研究者们孜孜以求的主题。无论是古希腊文明的土、气、水、火“四元素说”，还是中华文明中的金、木、水、火、土五行理论，都带有臆想虚构的成分，直到近现代物理学的发展才让人们对于世界的本原有了逐渐深入的认识，从原子到组成原子的质子、中子与电子，再到组成上述三类基本粒子的更小单元夸克，直到“上帝粒子”希格斯玻色子的发现，从粒子层面解决了物质质量来源之谜，人类认识世界本原的进程才算暂时告一段落。这些都属于微观层级，虽然世界上的物质都是由上述基本粒子组成的，但人们日常生活中只能看到物质宏观层级的外在表现。

钱学森将客观世界按尺度大小划分为渺观、微观、宏观、宇观和胀观五个层级[3]，每个层级间的跨度是1019。在微观层级，夸克等基本粒子组成了电子、质子与中子，后者又组成了元素周期表中各类元素的原子与分子。在宏观层级，原子与分子组成了我们生存环境中的大千世界。而系统是否具有生命特性又将宏观世界分为有机系统与无机系统两大类。无机系统包括人们生存的地球环境中的河流、山川、岩石、土壤、大气等物理系统与化学系统。有机系统则包括由动物与植物构成的自然生态系统。人作为具有思想和精神世界的高等生物，从动物系统中分化出来，并且组成了人类社会，形成了更为复杂的社会系统。在无机系统与有机系统之间，还存在一类与人的社会系统紧密相关的系统，称作人造工程系统。人造工程系统的特殊之处在于，它既有无机系统的成分，因为人造工程系统的原材料都来源于无机系统，哪怕是人造工程系统组元中最尖端的计算机芯片，也来源于自然界的二氧化硅；同时它也具有有机系统的成分，因为人造工程系统的使用者是人，人造工程系统功能的正常执行，既离不开作为驱动动作执行的人的生理系统，也离不开实施决策过程的人的精神系统。人造工程系统中还有一类特殊的系统，那就是信息系统。不同于实体物质系统具有物质守恒特性，信息系统中信息的传播是不守恒的，人们通过复杂网络理论来描述信息系统中信息的传播关系。

至于微观之下是否还存在更低层次还只是猜测，也许希格斯玻色子并不是终极答案，钱学森将其称为渺观层级。在这一层级里，物理学家们提出了超弦理论猜想，一种将物理世界里所有力和所有物理现象都能解释的统一理论框架。对于宏观之外的宇观，随着爱因斯坦相对论的提出和天体物理科学的不断发展，人们对宇观层级的认识不断深入，但仍有大量的谜团留待揭秘，至于更高层级的，钱学森称之为胀观。其中又有什么规律，那是人类遥远的未来需要去探索的任务。以上分析了系统的层次与类型，如图1-1所示，而这些系统应该都归于广义的系统动力学考虑的范畴。

图1-1只是客观世界中系统类型组成的一张快照，在垂直于这张快照的时间轴上，客观世界中的系统无时无刻不处在动态演化过程中。无机系统中物理与化学的演变，造就了元素周期表中丰富的元素以及它们之间的化合物。有机生命系统从最初的蛋白质大分子，质变到单细胞生物，再逐级进化，形成了多姿多彩的植物和动物，乃至最高级的生命系统——人。个体的人聚集在一起交流与协作，逐渐形成了文化、道德乃至整个人类社会。而人区别于其他动物的主要特征是能够制造工具和劳动，人类为了改造客观世界，有目的性地制造了大量的工具，并依据工具建造了大量的人造工程，因此在无机系统与有机系统之间还存在着一类特殊的系统，即人造工程系统。在此过程中，人们不断地认识和总结自然规律，形成科学，科学又反作用于指导技术的发展和工程的建造，从而形成了科学、技术与工程三者之间的无首尾逻辑循环，如图1-2所示。

图1-1 复杂系统的层次与系统类型[4]

图1-2 工程、技术、科学的无首尾逻辑