第二节 科学简单性观念的缺失与科学复杂性观念的兴起

一 传统科学简单性观念的缺失

正如任何真理都包含了不依赖于人们意志为转移的客观内容，都是在一定程度上对客观事物的正确反映一样，牛顿的经典力学以及相应简单性原则也在一定限度内（特别是低速运动状态）揭示了物体的运动规律，为人们认识世界和改造世界奠定了基础，而且我们日常接触到的大量事物和现象也恰恰处于低速状态。可以说，对世界理解的简单性观念是近代科学研究的重要传统和发展动力之一。简单性观念的功绩不能否认，在四百年的时间里极大地推动了科学的发展，使人们对自然界从模糊的定性认识转变为精确的定量分析，人们一直把简单性观念作为主导思想，努力探究的是物质构成的简单性，运动规律的简单性和科学方法的简单性，并且在实践中取得了惊人的成就。20世纪的诺贝尔奖得主，绝大多数就是在这一主导思想下获得科学发现的。在社会科学领域，哈佛大学卡尔·多伊奇等的一项研究报告，列举了从1900年到1965年62项社会科学方面的进展和创造性成就，其中，“定量的问题或发现（或者兼有）占全部重大进展的三分之二，占1930年以来重大进展的六分之五”。这个简单性原则至今仍指导科学家们的科学实践，并且常常卓有成效，因此我们不能简单地否定这条原则。从某种程度上讲，没有经典力学就没有近现代科学，也没有现代工业革命，更不会带来生产力的巨大飞跃。

但是，我们也应该认识到，追求简单性只能是人类认识的一个阶段。当简单性原则在研究中也不断获得成功的时候，它的权威性却逐渐受到了怀疑与挑战。一般说来，简单性思维往往与客观性、因果性、必然性、规律性、可逆性、重复性、平衡性、可量化性、线性等密切相关。由此产生出线性因果观和还原论的研究思路。然而，在科学的发展中人们却不得不面对越来越多的与组织性、主观性、偶然性、突变性、不可逆性、单一性、非平衡性、非线性、混沌性、模糊性等密切相关的现象，而且它们对于万事万物的存在和发展起着极为重要的作用。无论是神经信息的产生、保存、传输与破译，微观世界的探索与解读，生命的产生与律动，宇宙的起源与演化，还是系统的组织与建构等，都存在着仅按科学简单性观念与还原论方法无法解释的各种各样的复杂现象。至于在人文社会现象中价值利益的渗透和情感意志的投入所带来的极为复杂多变的情况等，更是无法用简单性观念与还原论方法加以解释。科学简单性观念在面对复杂的现实世界时，逐渐变为人类认识领域的一种幻象。

随着人类认识水平的提高，科学的迅速发展，简单性观念和方法受到了不断的冲击。最早对简单性提出挑战的是来自宇宙演化和生物领域。按照热力学第二定律，整个宇宙将越来越走向无序，据此得出了著名的热寂说。然而，这显然与宇宙的生成演化的实际情况不一致，也与我们的生机勃勃的现实世界相矛盾。达尔文的生物进化论更是揭示出我们的生物世界是从最简单的生命开始逐渐演化，通过物竞天择，走向了一个更加有序、更加高级、更加丰富多样的生物世界。这样，物理世界的简单定律与生物世界的规律与现实就显得格格不入。而用简单性观念与还原论方法所构建的分子生物学等虽然将生命现象深入到了分子、原子、原子核甚至更加微观的层次，但对于生机勃勃的生命现象的解释却南辕北辙、渐行渐远。

其实不仅是生物界，自然界经过亿万年的进化发展，也是一个从低级到高级、从简单到复杂的永不停息的过程，人类社会也是一个经历了从低级到高级、从简单到复杂的不断发展序列。显而易见，当今的自然界和人类社会无不具有复杂性，这就决定了人的认识也必须以复杂性为研究对象，这是探索复杂性的本体论依据。从本体论的角度来讲，我们认为复杂性是客观而且普遍存在的，是这个世界的客观本质属性。从认识论的角度来讲，事物既可能是简单的又可能是复杂的，具有相对的意义，从人类的认识史看也是先探索简单性，而后才有可能探索复杂性。但是我们也应该认识到，追求简单性只能是人类认识的一个阶段。万事万物毕竟不都是同质的、均匀的、孤立的，而是相互联系、纷繁复杂的，把所有现象描绘为钟表式的重复循环，抑或是一个轨道的永无发展的静态世界都严重歪曲了客观世界的本来面目。随着人类认识水平的提高，简单性观念和还原论方法受到了不断的冲击，人类认识已经慢慢进入到一个全新的阶段：简单性虽然仍是我们应追求的目标，但已不是唯一的目标，它仅仅是复杂性海洋中的一个个孤岛而已。

二 现代科学复杂性观念的兴起

人类思想领域对复杂性的关注其实由来已久，早期希腊哲学家猜测过混沌到有序的历程；笛卡尔提出过复杂性的涡旋宇宙演化模型；斯宾塞哲学地提出过生命由复杂性增长的结构进化决定的观点；柏格森提出时间的复杂性演化与创造性问题；彭加勒从对三体问题研究得到了非线性结论；等等。但这些仅仅是人类思想史中注意到复杂性现象的那些凤毛麟角的典型。科学上从“三大发现”（生物进化论、能量转化守恒定律、细胞学说）到法约尔关于工厂管理的新思想、怀特海的过程哲学、格式塔心理学，等等，作为传统科学简单性观念和还原方法论的反叛逐渐发展起来。此外，在诸如医学、经济学、历史学等其他许多学科领域内，机械论也碰到了严重的困难，这股潮流最终把复杂性思想推上了科学舞台。

进入20世纪，人类随着科学实践活动的广度与深度的巨幅增长，现代社会不得不面临来自各领域“整体”的挑战，整体论与还原论的论争是那个时期重要的哲学论题。到40年代前后兴起的老三论（系统论、控制论、信息论）以及运筹学、博弈论、系统工程等面向技术和工程的复杂性问题的组织理论，为复杂性科学的正式问世拉开序幕。

贝塔朗菲于1937年在芝加哥一次学术会议上最早提出一般系统论的概念，于1945年发表了《关于一般系统论》论文，概括出了系统的一般性特征，如整体性、关联性、动态性及终级性等。1968年出版的《一般系统论的基础、发展和应用》是贝塔朗菲研究的全面总结，1972年贝塔朗菲发表了《一般系统论的历史和现状》。一般系统论以系统等抽象概念超越了物理、生物、经济等具体领域特征，开创出在纯粹系统意义上进行研究的新思路。贝塔朗菲曾言，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”。这句话道出了系统论作为一种复杂性研究的时代必然性。当美国圣菲研究所首任所长考温在回顾复杂性科学的发展史之时认为，1928年贝塔朗菲在维也纳完成他的关于生物有机体的系统描述的毕业论文，由此唤醒了科学对复杂性的现代兴趣。

一般系统论标志着整体论思想由哲学向科学的重要发展，奠定了系统理论的基本理念，但它主要停留在哲学与科学的边缘处。控制论与信息论建立了严格的科学理论，系统工程则在社会实践中得到广泛的应用。控制论与信息论在这一时期发挥着承上启下的作用，承上方面它部分实现了一般系统论的科学理想，启下方面它找到了跨越不同复杂系统的可操作性。由控制论所衍生或催生的一些有关自动机、人工智能、人脑与神经系统、计算机等方面的研究都成为后来复杂性研究的重要先导或影响因素。这些发展使“目的”、“行为”、“控制”等科学之外的概念有了科学的表述和可操作化的技术内涵。

控制论的创立者就是著名的美国数学家维纳，他于1945年发表了《控制论——关于在动物和机器中控制和通讯》著作。控制论揭示出包括生物系统和人工系统极为广泛的一大类系统的共性和规律，即不同系统都可表现为一种不断趋向目标的行为。控制论提出了目的、行为、通信、输入、输出、反馈等基本概念，建立了具有广泛普适意义和可操作性的系统模型，即输入—输出反馈控制模型，取得系统理论的重大突破。

信息论的创立者为维纳的学生申农。1948年，申农发表了著名的《通讯的数学理论》，次年又发表了《噪声下的通信》。申农首次在理论上阐明了通信的基本问题，提出了通信系统的模型，给出了信息量的数学表达式。信息论也解决了信道容量、信源统计特性、信源编码、信道编码等有关精确地传送通信符号的基本技术问题，提炼出包括信源、信宿、信道等基本概念。信息论还赋予通信这一概念以普适性，认为原则上一切对象之间的相互作用、相互关联都可视作某种形式的通信。事实上，控制在一定程度上就是信息的传递，信息论的发展深化了我们对控制的理解。

系统工程是系统科学思想在工程实践中的一种运用，它于20世纪中期开始兴起。美国贝尔电话公司在20世纪40年代末首先使用了“系统工程”这一名称来称呼设计新系统的科学方法。第二次世界大战后，美国兰德公司倡导采用“系统分析”方法来解决大型社会经济系统中的复杂问题，推进了系统工程的研究。系统分析方法强调要对若干可供选择的系统方案进行详细的分析和比较，通过综合的考虑与计算来确定最优解决路径。系统工程的主要理论基础是运筹学，包括线性规划论、非线性规划论、博弈论、排队论、搜索论、决策论等。

复杂性研究兴起于对系统问题在科学领域的广泛关注，系统科学所强调的整体非加和原则对传统科学的批判是深刻的。在很短的时间内，系统、信息、控制、反馈等这些这一阶段所提出的重要概念席卷了整个科学界，无论是自然科学、社会科学以及思维科学都广泛地引入和使用了这些概念。但是这一阶段仅仅只能看作是揭开了复杂性思想自觉的序幕，在科学与哲学的相关研究中却有着把这一阶段成果绝对化的倾向。确实，这一时期对世界的本体解释给人以耳目一新的感觉，用“系统”、“整体”的概念取代了“物体”的概念，试图用“整体观”去批判近代科学的分析还原的简单化思路。但这会导致另外一种简单化倾向，就是“只见森林，不见树木”，因为“系统”、“整体”已开始就内在一种矛盾，因为任一系统整体同时又是它所属更大系统整体的一部分。所以，“无论是整体派还是简化派，二者的解释都是对统一的复杂性的简化。它们一个把整体简约为孤立部分的属性；另一个则把部分的属性简约成同样孤立的整体。这两种互不相容的解释属于同一范式”。在这里我们必须注意整体与部分的内在辩证统一的关系，而不能用其中之一否定另外一个或把其中一个简化为对方。在这个意义上“老三论”不是发现了“整体”，而是发现了“整体的重要性”，而由于它的存在，世界一下变得复杂起来。所以系统科学的创立并不是解决了复杂性问题，而更多的是发现了复杂性问题，其自身如果抱着把问题一揽子解决的简单性思想原则，那么自身也必将会回到追求简单性的老路上去。