【科技专论】钱学森的系统思想

　　关于系统科学，钱学森曾明确指出，系统科学是从事物的整体与部分、局部与全局以及层次关系的角度来研究客观世界的。客观世界包括自然、社会和人自身。能反映事物这个特征最基本和最重要的概念就是系统。所谓系统是指由一些相互关联、相互作用、相互影响的组织部分构成并具有某些功能的整体。系统在客观世界中是普遍存在的。

　　系统是系统科学研究和应用的基本对象。这和自然科学、社会科学等不同，但有深刻的内在联系。系统科学能把自然科学、社会科学等领域研究的问题联系起来作为系统进行综合性和整体性研究，这就是为什么系统科学具有交叉性、综合性、整体性与横断性的原因，也是系统科学区别于其他科学技术领域的一个根本特点，使系统科学处在现代科学技术发展的综合性整体化的方向上。

　　系统科学也有三个层次的知识结构。在钱学森建立的系统科学体系中，处在工程技术或应用技术层次上的是系统工程，这是直接用来改造客观世界的工程技术，但和其他工程技术不同，它是组织管理技术；处在技术科学层次上直接为系统工程提供理论方法的有运筹学、控制论、信息论等；处在基础科学层次上属于基础理论的便是系统学。

　　系统学是揭示客观世界中系统普遍规律的基础科学。这样三个层次结构的系统科学体系经过系统论通向辩证唯物主义。系统论属于哲学层次，是连接系统科学与辩证唯物主义哲学的桥梁。

　　关于系统论，钱学森曾明确指出，我们所提倡的系统论，既不是整体论，也非还原论，而是整体论与还原论的辩证统一。钱学森关于系统论的这个思想后来发展成为他的综合集成思想。根据这个思想，钱学森又提出了将还原论方法与整体论方法辩证统一起来的系统论方法。

　　客观事物普遍联系及其整体性思想就是系统思想，系统科学体系的建立就使系统思想从一种哲学思维发展成为系统的科学体系，使系统思想发展到了系统科学思想。系统科学体系是系统科学思想在工程、技术、科学直到哲学不同层次上的体现。这就使哲学思想有了科学基础，把哲学和科学统一起来了，系统科学思想是钱学森对辩证唯物主义系统思想的重要发展和丰富。

　　在系统科学体系中，系统工程已应用到实践中并取得显著成就；运筹学、控制论、信息论等也有了各自的理论方法并处在发展之中。但系统学却是需要建立的新兴学科，这也是钱学森最早提出来的。20世纪80年代中，钱学森以“系统学讨论班”的方式开始了创建系统学的工作。从1986年到1992年的7年时间里，钱学森参加了讨论班的全部学术活动。在讨论班上，钱学森首先提出了系统新的分类，将系统分为简单系统、简单巨系统、复杂巨系统和特殊复杂巨系统。如生物体系统、人体系统、人脑系统、地理系统、社会系统、星系系统等都是复杂巨系统。其中社会系统是最复杂的系统了，又称作特殊复杂巨系统。这些系统又都是开放的，与外部环境有物质、能量和信息的交换，所以又称作开放的复杂巨系统。

　　对于简单系统和简单巨系统已有了相应的方法论和方法，但对复杂巨系统和社会系统却不是已有方法论和方法所能处理的，需要有新的方法论和方法。所以，关于复杂巨系统的理论研究，钱学森又称作复杂巨系统学。

　　从近代科学到现代科学的发展过程中，自然科学采用了从定性到定量的研究方法，所以自然科学被称为“精密科学”。而社会科学、人文科学等由于研究问题的复杂性，通常采用的是从定性到定性的思辨、描述方法，所以这些学问被称为“描述科学”。当然，这种趋势随着科学技术的发展也在变化，有些学科逐渐向精密化方向发展，如经济学、社会学等。

　　从方法论角度来看，在这个发展过程中，还原论方法发挥了重要作用，特别是在自然科学领域中取得了很大成功。还原论方法是把所研究的对象分解成部分，以为部分研究清楚了，整体也就清楚了。如果部分还研究不清楚，就再继续分解下去进行研究，直到弄清楚为止。按照这个方法论，物理学对物质结构的研究已经到了夸克层次，生物学对生命的研究也到了基因层次。毫无疑问这是现代科学技术取得的巨大成就。但现实的情况却使我们看到，认识了基本粒子还不能解释大物质构造，知道了基因也回答不了生命是什么。这些事实使科学家认识到“还原论不足之处正日益明显”。这就是说，还原论方法由整体往下分解，研究得越来越细，这是它的优势方面，但由下往上回不来，回答不了高层次和整体问题，又是它的不足一面。

　　所以，仅靠还原论方法还不够，还要解决由下往上的问题，也就是复杂性研究中的所谓涌现问题。著名物理学家李政道对于21世纪物理学的发展曾讲过：“我猜想21世纪的方向要整体统一，微观的基本粒子要和宏观的真空构造、大型量子态结合起来，这些很可能是21世纪的研究目标”。这里所说的把宏观和微观结合起来，就是要研究微观如何决定宏观，解决由下往上的问题，打通从微观到宏观的通路，把宏观和微观统一起来。

　　同样的道理，还原论方法也处理不了系统整体性问题，特别是复杂系统和复杂巨系统（包括社会系统）的整体性问题。从系统角度来看，把系统分解为部分，单独研究一个部分，就把这个部分和其他部分的关联关系切断了。这样，就是把每个部分都研究清楚了，也回答不了系统整体性问题。

　　意识到这一点更早的科学家是彼塔朗菲，他是一位分子生物学家，当生物学研究已经发展到分子生物学时，用他的话来说，对生物在分子层次上了解得越多，对生物整体反而认识得越模糊。在这种情况下，于20世纪30年代他提出了整体论方法，强调还是从生物体系统的整体上来研究问题。但限于当时的科学技术水平，支撑整体论方法的具体方法体系没有发展起来，还是从整体论整体、从定性到定性，论来论去解决不了问题。正如钱学森所指出的“几十年来一般系统论基本上处于概念的阐发阶段，具体理论和定量结果还很少”。但整体论方法的提出，确是对现代科学技术发展的重要贡献。

　　20世纪80年代中期，国外出现了复杂性研究。关于复杂性，钱学森指出：“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，都是复杂性问题，复杂巨系统就是这类问题。”

　　系统整体性，特别是复杂系统和复杂巨系统（包括社会系统）的整体性问题就是复杂性问题。所以对复杂性研究，他们后来也“采用了一个‘复杂系统’的词，代表那些对组成部分的理解不能解释其全部性质的系统”。

　　根据系统论思想，钱学森提出将还原论方法与整体论方法辩证统一起来，形成了系统论方法。在应用系统论方法时，也要从系统整体出发将系统进行分解，在分解后研究的基础上，再综合集成到系统整体，实现“1+1>2”的整体涌现，最终是从整体上研究和解决问题。由此可见，系统论方法吸收了还原论方法和整体论方法各自的长处，同时也弥补了各自的局限性，既超越了还原论方法，又发展了整体论方法，这是钱学森在科学方法论上具有里程碑意义的贡献，它不仅大大促进了系统科学的发展，同时也必将对自然科学、社会科学等其他科学技术部门产生深刻的影响。

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(作者：于景元;来源：学习时报2014.04.21)