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系统理论的两个基本假设和它的推论

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发表于 2013-5-29 19:32 |显示全部帖子
本帖最后由 liander 于 2013-5-29 19:46 编辑

要:理论都是在一系列假设的基础上形成的,系统理论揭示了宇宙中普遍存在的物质系统的规律,其假设必然是最原始和最朴素的,只有这样,其理论才更坚实,更靠得住。本文从宇宙中两个最基本的特征——物质的对称和运动上的不对称入手,总结了系统理论的最基本规律,为系统理论的进一步发展提供了一个全新的科学支撑。


关键词:
对称、不对称、有序、无序、组织与离散


    系统理论的出现已经有一百多年了,虽然它经历了一系列变革,如前期的协同论、突变论、耗散结构理论,后期的分形论、超循环理论、混沌学,但他们最终也只是总结了系统理论的个别方面,而不能从整体上帮助我们真正地认识自然秩序的原因。究其原因,恐怕还是这些理论的基础没有建立在一个合理的假设之上。为此,我们将东西方哲学结合起来,提出了系统理论的两个基本假设,并根据这个假设推论出了系统理论的一般规律,从而为合理地揭示自然秩序的秘密提供了一个科学的平台。

一、系统理论的物质对称假设


    自然界的物质是统一的,这不仅是哲学家们长期思辨的结果,而且科学的发展也不断证实了这一点。为此,我们提出了系统理论的第一个基本假设,这就是物质的对称。即:自然万物
都是由同一种最基础的物质组成的,这种物质不仅充满着无限的宇宙空间,而且是在紧张地相互压迫中存在的,反抗周围物质的压迫是一切存在物的本性。


    不少人可能基于西方科学对此产生怀疑,但这正体现了哲学和科学的分道扬镳。在哲学上,把客观世界的多样性归结为唯一的一种最朴素的东西,是哲学家们最普遍的思路,在古希腊,泰利士把这种最朴素的东西称之为水,阿那克西美把它称之为气,赫拉克里特把它称之为火,从而强调了物质实体和运动源泉的统一性,后来的
亚里士多德又将它称之为以太,由于亚里士多德的威望,以太的名字在西方世界就被统一为这种最朴素的东西,与之对应的学说也被称之为以太说。


    令人遗憾的是,一般人很难理解哲学家们的思想,哲学家心目中的以太是充满着紧张和生命力的,如赫拉克里特的“生命之火”,而且空间和实体是统一的,实体不过是这种最朴素东西的一种有组织状态,空间则是这种最朴素东西的混沌状态,两者之间不断发生着物质交换。而到了一般人那里,以太成了空间中静止不动的填充物,而且和实体也完全脱离了关系。正是这种心照不宣的假设,才导致了以太说在解释物质多样性方面出现障碍,进而导致了与之对立的原子说的出现。


    原子说认为,空间是空无一物的,实体都是由少数几种死寂不变的基本粒子组成的,通过少数几种基本粒子的差异,原子说很好地说明了物质的多样性,同时少数几种也说明了物质的统一性。这迎合了一般人的认识,得到了更多人的认可。


    西方科学是在原子说的基础上发展起来的,原子实体的发现让人们对原子说充满着敬仰,并最终上升为一种科学的方法论,这就是实证论,观察不到就不承认它的存在。不可否认,借助于精密仪器,人们不仅认识到了物质世界细部的微妙,更对浩瀚的宇宙宠大的阵容而震撼。然而,人们越是感觉接近了真相,却发现我们离真相更远,比如,我们不知道什么是生命,不知道自然秩序的真正原因,更对万物按照热力学第二定律单调地走向热寂而慌恐不安。问题出在哪里呢?


    “以史为鉴,可以知兴替。”在此,我们应该借鉴一下东方的世界观,比较才能显真知。与古希腊以太说和原子说的对立不同,中国从始至终只有一个统一的学说,那就是“气一元论”。显然,气一元论在这里能够合理地解释物质世界的统一和多样,否则,对于善于思辨的中国人来说它早就被推翻了,不可能流传至今。


    “气一元论”是一个和以太说相类似的学说,不同的只是在中国人的眼睛里,气并不是死寂不变的,而是充满着生机与活力,而这种活力就体现在连续在宇宙空间中的这种最朴素物质是在紧张地相互压迫中存在的,反抗周围物质的压迫是一切存在物的本性,正是有了这种本性,局部物质才有可能在反抗周围物质的压迫中组织起来,成为一个个可观察的实体。按照这个学说,所有精密仪器其实都是这种最朴素物质的一种组织,用它是不可能观察到它的本源的,空间其实就是这种最朴素物质的一种相对无序的状态,这样就把空间和实体有机地统一起来。


    “气一元论”告诉我们这样一个统一的世界,统一的物质有两种存在形式,一种是有序状态,一种是无序状态。统一的物质是不灭的,它只有组织与离散,组织起来就成为可观察的物质系统,离散开来,就成为不可观察的混沌状态,自然界的一切物质都是在物质的组织与离散中存在的,统一物质的有序和无序的转化规律就是物质系统的产生、发展、壮大、衰退、灭亡的规律,从无序到有序就是物质系统的产生,从有序到无序就是物质系统的灭亡。在中国传统文化中,阴阳学说所要揭示的就是这样一个万物最普遍的规律,阴在这里就是指气的有序状态,阳就是指气的无序状态。


    在比较了东西方的假说以后,我们就知道,只要承认了物质的对称性假设,科学中的众多迷团就消失了。最典型的就是生命问题,它本质上并不存在,万物都是具有生命力的,它就体现在物质之间那充满着紧张和生命力的相互压迫之上。其次是物质和能量的关系问题,物质是更为本质的,能量只是物质的一种属性,因为只要是物质性的存在,它一定是在被压迫中存在,所以,物质本身都充满着势能,能量的大小就体现在物质彼此之间的紧张程度之上。相比较而言,有序的结构密度大,物质彼此之间的紧张程度高,内聚的能量也大,无序的状态密度小,物质彼此之间的紧张程度低,内聚的能量也小,这样一来,当物质从有序向无序转化的时候,就会向外释放能量,反过来,当物质从无序向有序转化的时候,就会吸收空间中的能量,自然界的能量就是在物质的组织与离散当中,通过物质的紧张程度变化在空间中流通。其三,它使我们明白普遍联系的本质,它就是依赖连续在物质系统中某一层次的物质组织与离散传递能量,只是这种连续的物质往往是不可观察的,让我们总是把它当成实体的线性运动,如电磁波的传递。


    如果这个假设成立,那么一系列推论就随之而来。首先就是自然规则的认识问题。既然认为自然万物都是由同一种最朴素的东西组成的,那么自然规则就不是什么物质性的东西,它只能是一种内在于物质本性的原理,它无形无象,无所不在,却统治着自然界的一切。显然这个原理永远不可能用精密仪器观察得到,科学的还原分析方法也不可能获得真理。得到它的唯一方法就是哲学的思辨,因为人和万物一样,不仅由同一种料子做成,也必然由同一个原理支配,我们只要认识了自我存在与发展的规律,就可以用这个规律来合理地认识万物的存在。


    其次,如果物质是统一的,那么统一的物质之间根本就不存在什么无中生有的吸引力,它只有充满生命力的压迫与反抗,当物质组织起来,其物质密度的变化就会引起相空间的压缩,对外表现出吸引现象,当物质离散开来,其物质密度的变化就会引起相空间的膨胀,对外表现出排斥现象,吸引和排斥是在统一物质的有序和无序的相互转化中表现出来的。

其三,如果物质是统一的,那么归纳出万物存在的最普遍规律,那就是万物都是在反抗外在世界的变化中存在的。这是万物存在的前提,没有组成整体的各个要素协同一致地对外反抗,就不可能有物质系统的产生。物质系统的目的性就是不断地反抗、扩张,扩大自己的势力范围。


二、系统理论的不对称假设


    所有物体都是有同一种最朴素的东西组成的,要想从物质的细部找寻它们的不对称是不可能的,唯一的可能就是在物质的运动过程中存在着不对称。事实上我们都可以发现,每一个物质系统都有一个产生、发展、壮大、衰退、灭亡的过程,这个变化过程都不是平均的,而是充满着不对称,具体表现为物质系统的产生与发展过程相对较慢,而物质系统的衰退和灭亡过程相对较快。基于这个事实,我们提出了系统理论的第二个基本假设,这就是物质系统的发展过程是不对称的,物质系统的产生、发展、壮大阶段是能量的蓄积过程,而物质系统的衰退、灭亡阶段是能量的释放过程,正是有了这种发展过程上的不对称,自然界的能量才永恒地在物质的周期组织与离散中存在。


   在这里,我们可以用一个数学模型来描述这个物质系统的发展过程。见下图: 8880_2009112621053911vsp_thumb.jpg

 
    我们设最外面的大圆为一个系统存在的环境,而内切于原点A但半径依次增大的小圆为这个在变化中存在的系统,以B点向小圆引切线,切点C的轨迹为这个系统产生、发展、壮大、衰退、灭亡的过程,切点C的高度H表示这个系统承受的压力。显然,当这个小圆刚在大圆内部产生时,大圆相对于小圆来说生存的环境是无限的,于是小圆加速成长起来,但随着小圆不断长大,大圆的环境相对于小圆逐渐变得有限起来,它承受的竞争压力也开始变大起来,于是小圆加速度变慢,但发展速度依然增快。当达到一定极限,系统不得已开始走向它的衰退,并逐渐走向它的灭亡。有兴趣的爱好者可以计算这条切点的轨迹,它是一条流线型的曲线,并且有始有终,过程中存在一极限点,而这一极限点正好对应在大圆直径AB的黄金分割点。


    黄金分割数是我们所熟知的,它最早由古希腊毕达哥拉斯学派发现,被古希腊美学家柏拉图誉为
黄金分割律,并断言:宇宙万物,凡符合黄金分割律的,总是最美的形体。在现代科学中,黄金分割数也被认为是宇宙和谐之数,从叶子在植物梗子上的排列,花朵的花瓣数,蜜蜂的繁殖、钢琴音节排列、植物的叶、动物的卵、流线体、人口年龄结构的预测、优选法,直到方程论,无不显示出它巨大的作用。但长期以来,人们并不理解黄金分割数的由来,原来,它的出现不是偶然的,而是一个事物在发展过程中的必然,自然也正是有了这事物发展上的不对称,统一的物质世界才永恒地表现出生机与活力。


    这个数学模型虽然简单,但我们发现用它描述一个事物的不对称发展过程是恰如其分的。每一个物质系统都从属于一个母系统,这些子系统都是在竞争中存在的,表面上来看,它们都遵循着优胜劣汰的规则,其实,这种竞争从来就是不对称的,而是受着母系统力量的制约,顺应了母系统的变化,就会得到母系统力量的优先支持,它的生存空间就是相对无限的,这使它有可能在系统空间迅速地发展壮大;但母系统的空间是有限的,一旦子系统成长到一定程度,它的生存空间就变得有限起来,承受的压力越来越大,这使它发展逐渐走向顶点。当子系统威胁到母系统的统治者的时候,它就会受到母系统力量的强力抑制,从而使之迅速走向衰退灭亡。


    事实上,物质运动上的不对称还体现在“一”和“多”的矛盾之上。每一个物质系统的空间都是不对称的,它们都有中心和层次上的区别,物质系统的产生就是以中心要素的产生为特征的。可我们都知道,中心要素和其它要素本质上是一样的,它们都是在竞争中存在的,可中心要素只有一个,而周边要素却是大量的,它是如何控制如此大量的其它要素呢?如果你没有了解物质的本性,那你是永远不可能发现其中的奥秘的,但如果我们了解了物质的本性,就会很清楚地知道,中心要素是通过众多要素之间的竞争来实现有效统治的。具体地说就是,顺应中心要素意志的要素就会得到中心要素的优先支持,使之不断在系统空间中产生并发展,违背中心要素意志的要素就会受到中心要素的强力抑制,使之不断在系统空间衰退并灭亡,通过众要素之间的竞争,中心要素就可以用很小的力量控制整个物质系统的要素。更为重要的是,这让我们认识到了物质系统普遍联系的真相,要素是一个秩序的物质集合,它相对于系统空间无序的物质密度较大,内在的能量也大,当要素产生的时候,就会吸收系统空间的能量,而当要素走向灭亡的时候,就会释放它内聚的能量,要素的周期产生与灭亡本身就是一种能量传递方式,它体现在中心要素的意志,在系统空间普遍流动,控制着所有要素的生死存亡。


  在现代科学的发展过程中,不少科学家基于物质世界的统一性而相信其空间的对称性,不可否认,宇宙空间确实存在着一种对称性,但这种对称仅仅是一种动量势上的对称,即由连续的物质快速周期组织与离散形成的能量流动引起的,它不仅在宇宙空间中存在,而且在每一个系统中都存在这样一种能量传递方式。需要指出的是,这种对称并不代表物质在空间分布上的对称,也并不代表物质在系统空间运动上的对称,相反,正是由于物质在系统空间的不对称分布和不对称运动才使空间表现出它动态的对称性。


    学过高等物理学的人都知道,热力学第二定律认为:在一个封闭的环境中,系统就只能单调地走向无序。但这里有一个显而易见的佯谬,即在人们已知的任何封闭环境中,仍然存在着有序,简单地说,达到热力学平衡的系统中的物质并没有停止运动,而是在微观仍然处于周期性地组织与离散当中,能量就在永恒的这种不对称运动中存在着。从微观的观察也可以知道,暂态的组织正是由于局部的不平衡造成的,玻尔兹曼正是发现了这一点才不相信自然的单调性,同样,普里高津也是利用这一点提出了著名的耗散结构理论。


    为什么局部的物质在不断地组织与离散中存在,能量仍然通过局部的不平衡流通在封闭环境之中呢?显然,自然有其对称的一面,同样也有其不对称的一面,这一面就体现在系统产生、发展、壮大、衰退、灭亡的过程是不对称的,当局部物质受到周围物质的不对称压迫时就组织起来,成为一个暂态的有序结构,这个有序结构不仅是物质的有序组合,而且内部物质的紧张程度也高,内聚能量也比周围空间较大,因此,这个暂态的有序结构并不稳定,它会迅速离散开来进入无序状态,并释放内聚的能量,而这能量的不对称释放又会引起周围物质的重新组织,继而又离散,周而复始,能量就通过连续的物质周期组织与离散流动在封闭环境之中。从此我们也可以领悟出,不对称是系统发展过程的一种属性,正是由于这种属性的存在,能量才没有平均化,自然也并没有单调地走向无序,相反,有了这种系统发展过程上的不对称,丰富多样的世界才产生了。


    通过系统的的产生与灭亡的过程认识,我们可以得到系统理论的另一条重要规律,这就是:外在世界的力量是不可抗拒的,顺应外在世界的变化系统就能够不断地产生并发展壮大,违背外在世界的变化系统就只能走向衰退和灭亡,系统的存在就是一个在与外在世界变化的对立中不断寻求统一的一个过程。


三、两个基本假设的推论


    对于系统理论而言,物质的对称性假设和运动上的不对称假设是最简单和最朴素的假设,它们应该是系统理论的基石,没有这两个假设,系统理论就无法完善,有了这两个假设,一个完整的系统理论就建立了,并由此推论出系统存在的一般原理。


  第一:每一个系统都是在不断反抗外在世界变化中存在的。


    从物质的对称性假设可以知道,宇宙空间中连续着统一的物质,这种物质并不是静止不动的,而是在紧张地相互压迫中存在的,因此,只要是物质性的存在,它一定是在被压迫中存在,反抗周围物质的压迫,不断扩大自己的势力范围就是一切存在物的本性,有了这种本性,就可以很好地解释自然秩序的存在。


  第二:每一个系统的存在都必须不断寻求与外在世界在变化上的统一。


    对每一个系统来说,世界都可以分为两部分,一部分是内在,一部分是外在,两者首先是对立的,没有对立就是没有系统的存在,然而,相对于外在世界,内在的力量是微不足道的,它要想存在,就必须不断寻求与外在世界变化的统一,这是一个物质系统存在不得不付出的代价。


    第三:系统的性质决定于它最初的产生环境。


    系统的产生是众多要素竞争的结果,但哪一个要素能够竞争出来成为统治者决定系统的性质,并不是取决于这些要素表面的强弱,而是要看哪一个要素顺应了当时存在的环境,因为只有这样,才能够得到大环境的优先支持,从而迅速由弱变强,成为统治者,并在大环境的力量支持下强迫其它要素和它同步运动,从而产生有一个统一步调的组织。这个系统一旦产生,统治者就会利用诸要素之间的竞争以很小的力量控制整体,表现出较强的稳定性,直到它违背的大环境的变化,受到了大环境力量的抑制,系统才会发生突变,产生新的性质的系统或走向灭亡。


  第四:每一类系统的存在都对应着一种普遍联系方式,它是整体意志的一种体现。


  统一的物质有两种存在形式,一种是有序,一种是无序。统一的物质也有两种运动方式,一种是线性运动,即稳定不变的实体连续地在空间中移动,在这个过程中质是不变的;另一种是非线性运动,即依赖连续系统空间某一层次的物质周期性地组织与离散传递能量,在这个过程中,质是不断变换的。普遍联系指的就是这种非线性运动,它是系统中诸多要素竞争的结果,顺应统治者的意志就能够不断在系统空间中产生并发展,违背统治者的意志就只能在系统空间不断地衰退并灭亡,通过某一类要素的周期产生与灭亡,一种普遍联系方式出现了,它体现了统治者的一种意志,控制着整个物质系统。


  第五:一种普遍联系方式对应着一种自然力,也对应着一类生命系统。


  物质系统在空间中是层次存在的,而它们的区别只在于量上,即普遍联系方式的不同。如生物的出现和连续的水中自由氢质子的周期递进有关,没有水就没有生物。而原子集合这类生命系统则和电磁波有关,这也是一种普遍联系方式,它是依赖连续在空间中的统一物质有序和无序变换进行传递的,暂态的组织使它表现出粒子性,周期性地组织与离散使它表现出波动性。

同样,原始的自然力只有一种,这就是物质之间充满生命力的相互压迫,它之所以对外表现出吸引和排斥现象,完全和物质的组织与离散有关,有序的物质形式密度大,无序的物质形式密度小,当物质从无序向有序转化的时候,就会形成相空间的压缩,引起连续在空间中的混沌物质向这里不对称流动,引力就是这种不对称运动的一种表象,反过来,当物质从有序向无序转化的时候,就会形成相空间的膨胀,引起局部的物质向周围扩张性流动,对外表现出排斥现象。而力的大小则和物质的有序形式和无序形式占有的空间比相关。


四、总结:


    每一次东西方文化的结合,都会引起一场科学革命,五百年前,西方人借鉴了东方“道”的思想,树立了自然规律神圣不可侵犯的原则,从而为科学的革命奠定基础。而在今天,随着东方人对西方科学的消化、吸收,另一场科学革命正在蕴育着,这就是在中国哲学的基础上重建西方的系统理论。本文借鉴着中国传统的哲学思想,把系统论的假设建立在物质的对称和运动的不对称之上,从而建立了一套完整的系统理论,通过这个系统理论,我们不仅能够重新认识这个系统的世界,而且还能够指导人类的生存。

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发表于 2014-5-20 09:23 |显示全部帖子
辩证统一,和而不同!
看过协同学的书籍,感觉楼主的更普适些。
如果穿插些真实有效的佐证就更有说服力了。

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