系統(tǒng)科學(xué)的整體非加和性

系統(tǒng)科學(xué)的整體非加和性

貝塔倫菲（peta朗菲）此前明確表示，研究的普遍性是“基本系統(tǒng)問(wèn)題”（p305）。不幸的是，我沒(méi)有理解其原意。十年前,筆者才覺(jué)悟到系統(tǒng)科學(xué)面臨的困惑之核心在于如何認(rèn)識(shí)和把握涌現(xiàn)性(P305),系統(tǒng)科學(xué)是關(guān)于整體涌現(xiàn)性的科學(xué)(P167-182)。進(jìn)而形成一種想法,應(yīng)該以涌現(xiàn)為核心概念,以說(shuō)明涌現(xiàn)的來(lái)源、成因、條件、發(fā)生機(jī)理、演變規(guī)律、描述方法以及如何駕馭和運(yùn)用等為基本內(nèi)容,來(lái)建構(gòu)錢(qián)學(xué)森倡導(dǎo)的系統(tǒng)學(xué)的理論框架。作為這一思路的延伸,本文擬對(duì)涌現(xiàn)概念作點(diǎn)一般性討論,同時(shí)針對(duì)學(xué)界同仁的某些觀(guān)點(diǎn)提出商榷。命名:突現(xiàn),還是涌現(xiàn)?中文的涌現(xiàn),作為一個(gè)詞古已有之,作為一個(gè)科學(xué)概念則是從英文emergence翻譯過(guò)來(lái)的。最初流行的譯法是突現(xiàn),筆者早期也曾接受和使用過(guò)。經(jīng)過(guò)十多年的思考和實(shí)踐,中國(guó)系統(tǒng)科學(xué)界一致同意采用涌現(xiàn)一詞,不再講突現(xiàn),上?？茖W(xué)教育出版社推出的研究生教材《系統(tǒng)科學(xué)》一書(shū)集中反映了這一點(diǎn)。但也有不少學(xué)者堅(jiān)持使用突現(xiàn)一詞,科技哲學(xué)界尤甚,如李建華的專(zhuān)著專(zhuān)列一節(jié)討論突現(xiàn)(P123-130)。學(xué)界已普遍認(rèn)識(shí)到,涌現(xiàn)或突現(xiàn)是系統(tǒng)科學(xué)和復(fù)雜性研究的少數(shù)核心概念之一,術(shù)語(yǔ)的不統(tǒng)一不利于學(xué)科發(fā)展,故有必要再作推敲。系統(tǒng)科學(xué)講的Emergence,指的是整體具有而分解(還原)到部分就不存在的那類(lèi)現(xiàn)象、特征、屬性、行為等,或者高層次具有還原到低層次就不存在的現(xiàn)象、特征、屬性、行為等。其基本特征有二,一是非加和性,二是方向性。就內(nèi)容看,講Emergence主要是強(qiáng)調(diào)從低層次到高層次、從部分到整體所發(fā)生的質(zhì)變,即系統(tǒng)整體出現(xiàn)了部分所沒(méi)有的新質(zhì)或新量。通俗地說(shuō),整體不等于部分之和,故貝塔朗菲稱(chēng)之為非加和性。就字面看,漢語(yǔ)的涌現(xiàn)和突現(xiàn)原本沒(méi)有這一含義,須通過(guò)定義而賦予它,在這一點(diǎn)上兩者是同等的。突現(xiàn)即突然出現(xiàn),強(qiáng)調(diào)非加和性從無(wú)到有的突然性,實(shí)質(zhì)就是動(dòng)力學(xué)描述的突變。貝塔朗菲在把Emergence引入系統(tǒng)科學(xué)時(shí),就曾提到這種現(xiàn)象和性質(zhì)形成的突然性(P51),由于他的權(quán)威而影響了中文的早期譯法。但這是貝氏片面理解造成的誤解。從發(fā)生方式看,所謂整體的非加和性可以粗略分為兩類(lèi):在系統(tǒng)存在臨界現(xiàn)象(物理學(xué)稱(chēng)為臨界相變)的情形下,非加和性的出現(xiàn)的確是突發(fā)行為,可以稱(chēng)為突現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)不存在臨界現(xiàn)象(物理學(xué)稱(chēng)為非臨界相變),即emergence的出現(xiàn)屬于系統(tǒng)的漸變行為時(shí),譯為突現(xiàn)有原則性謬誤。非加和性賴(lài)以呈現(xiàn)的兩種方式在現(xiàn)實(shí)世界中都大量存在,但通過(guò)漸進(jìn)累積方式形成系統(tǒng)更普遍些,這類(lèi)整體涌現(xiàn)性不能稱(chēng)為突現(xiàn)性。人工他組織之整體功能的出現(xiàn)一般都不具備突然性。把Emergence譯成突現(xiàn)有以偏概全之虞,可能導(dǎo)致錯(cuò)誤理解。采用涌現(xiàn)一詞則能夠囊括所有情形。無(wú)可諱言,許多英文作者常常在突現(xiàn)意義上使用emergence一詞,但中文文獻(xiàn)應(yīng)當(dāng)明確區(qū)分涌現(xiàn)和突現(xiàn),二者各有所指。涌現(xiàn)是系統(tǒng)科學(xué)的核心概念,突現(xiàn)則不是,涌現(xiàn)包括突現(xiàn)而不限于突現(xiàn)。系統(tǒng)科學(xué)使用emergence一詞是為了談?wù)撓到y(tǒng)上下層次之間的或部分與整體之間的關(guān)聯(lián)問(wèn)題。人們?cè)谀骋粚哟紊嫌^(guān)察到的非加和式現(xiàn)象、特征、屬性、行為等,其根源首先來(lái)自下層的要素、關(guān)系、運(yùn)動(dòng),是由下向上產(chǎn)生的。在下一層次觀(guān)察不到,但在上一層次可以觀(guān)察它、把握它。這就是emergence的方向性,中文的涌現(xiàn)一詞恰好能夠表達(dá)這種方向性,突現(xiàn)則不行。中文概念的構(gòu)詞一般由兩部分組成,一是表征事物的主詞,一是表征該事物獨(dú)特性質(zhì)的限制詞。涌現(xiàn)或突現(xiàn)的主詞是“現(xiàn)”,指事物從無(wú)到有地出現(xiàn)、呈現(xiàn)、顯現(xiàn)、浮現(xiàn)、凸現(xiàn),限制詞是涌或突?！艾F(xiàn)”而稱(chēng)“突”,強(qiáng)調(diào)的是整體的非加和性出現(xiàn)的突發(fā)性,不涉及方向性。“現(xiàn)”而稱(chēng)“涌”,強(qiáng)調(diào)的是非加和性出現(xiàn)的規(guī)模、氣勢(shì)、態(tài)勢(shì),以及從下而上的方向性?！缎氯A字典》講,中文涌字的第一義項(xiàng)是水或云氣冒出,洶涌一詞指水猛烈地向上冒,后來(lái)推廣到社會(huì)現(xiàn)象,以涌現(xiàn)一詞指稱(chēng)人才和新事物從基層冒出來(lái)?！掇o?！分v涌現(xiàn)的本意是水向上冒,如“江間波浪兼天涌,塞上風(fēng)云接地陰”(杜甫《秋興》),那涌動(dòng)的波浪是江水系統(tǒng)的整體屬性,在水分子層次上看不到,涌字準(zhǔn)確地表達(dá)出它的氣勢(shì)、體態(tài)、規(guī)模、上向。又如《宋史·五行志一上》有言:“光澤縣大雨,溪流暴涌,平地高十余丈?！币员┳謥?lái)形容涌,有“高出平地十余丈”之巨,凸顯的是其暴烈、迅猛、壯觀(guān)、上向,而非突發(fā)性。隨著漢語(yǔ)的發(fā)展,涌現(xiàn)一詞又被引申為各種向上升起或從里向外冒出等現(xiàn)象的通稱(chēng)(如涌泉相報(bào)),包括學(xué)理現(xiàn)象(如思如泉涌),以及新思想、新理論、新學(xué)派的涌現(xiàn)。在漢語(yǔ)中,涌現(xiàn)和突現(xiàn)還常常用做動(dòng)詞。作為動(dòng)詞的涌現(xiàn)能夠描述非加和現(xiàn)象發(fā)生的過(guò)程性、動(dòng)態(tài)性和形象性,刻畫(huà)由下層向上層、由部分到整體的涌動(dòng),如成語(yǔ)風(fēng)起云涌,描繪出因風(fēng)起而導(dǎo)致云彩的涌動(dòng)。大多數(shù)涌現(xiàn)現(xiàn)象具有持續(xù)性,涌動(dòng)是一種過(guò)程行為,如新人正在不斷涌現(xiàn)出來(lái),云團(tuán)正在天空涌動(dòng),河水正在騰涌。人們講涌現(xiàn)往往聯(lián)系著某種浪潮,時(shí)見(jiàn)“在××浪潮中涌現(xiàn)出…”的說(shuō)法,以凸顯涌現(xiàn)現(xiàn)象的過(guò)程性和動(dòng)態(tài)性。而突現(xiàn)一詞無(wú)法表達(dá)這種過(guò)程性、動(dòng)態(tài)性、持續(xù)性,它強(qiáng)調(diào)的是動(dòng)作的瞬時(shí)性。反對(duì)講涌現(xiàn)最堅(jiān)決的是科學(xué)哲學(xué)家金吾侖,他認(rèn)為,涌現(xiàn)一詞基于泉水從地下冒出這種現(xiàn)象,但水在地下與地上沒(méi)有物理性質(zhì)上的差別,不能刻畫(huà)非加和性(與筆者的面談)。這也是誤解。貝納德實(shí)驗(yàn)中,臨界點(diǎn)之前的平流,臨界點(diǎn)之后的六角形花紋,液體的物理性質(zhì)未變,但發(fā)生了從平衡結(jié)構(gòu)到耗散結(jié)構(gòu)的質(zhì)變。涌現(xiàn)意味著系統(tǒng)發(fā)生某種質(zhì)變,并非一定要改變物質(zhì)的性質(zhì)。類(lèi)似的,泉水之為泉水,在于它從地下涌出地面時(shí)所形成的壯美景觀(guān),這就是經(jīng)過(guò)涌現(xiàn)而產(chǎn)生的系統(tǒng)新質(zhì),涌現(xiàn)并不要求一定要把水變成非水。濟(jì)南趵突泉以其景觀(guān)聞名天下,一旦挖開(kāi)地面,露出水源,天下第一泉那極富美學(xué)意義的涌泉現(xiàn)象便蕩然無(wú)存。突變(catastrophe)是一個(gè)老概念,由于辯證哲學(xué)的普及教育,社會(huì)大眾普遍了解其內(nèi)涵,已近乎成為生活用語(yǔ),托姆的突變論更給出科學(xué)的闡釋,成為現(xiàn)代科學(xué)的概念。突現(xiàn)是一個(gè)較新的術(shù)語(yǔ),需要專(zhuān)門(mén)定義它。作為一個(gè)新概念,與其引入突現(xiàn)而賦予涌現(xiàn)的含義,不如直接使用漢語(yǔ)原有的涌現(xiàn)一詞。此外,根據(jù)筆者的教學(xué)經(jīng)驗(yàn),學(xué)生很容易混淆突現(xiàn)和突變這兩個(gè)概念,你講突現(xiàn),他卻先入為主地理解為突變,消除誤解頗費(fèi)工夫。以涌現(xiàn)取代突現(xiàn)可以避免這種尷尬。基于以上理由,我建議以涌現(xiàn)取代突現(xiàn),系統(tǒng)科學(xué)和復(fù)雜性科學(xué)只講突變概念和涌現(xiàn)概念,不再使用突現(xiàn)一詞。系統(tǒng)的整體功能與部分功能之和按照數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn),可以把系統(tǒng)劃分為線(xiàn)性的和非線(xiàn)性的兩類(lèi)。一些學(xué)者認(rèn)為線(xiàn)性系統(tǒng)沒(méi)有涌現(xiàn)性,只有非線(xiàn)性系統(tǒng)才具有涌現(xiàn)性。這是一種誤解。貝塔朗菲已經(jīng)指明,系統(tǒng)具有兩種整體性,一類(lèi)是加和式整體性,通俗地說(shuō)就是整體等于部分之和;另一類(lèi)是非加和式整體性,即整體不等于部分之和。整體涌現(xiàn)性即整體呈現(xiàn)出來(lái)的非加和特性。凡系統(tǒng)必有整體涌現(xiàn)性,沒(méi)有任何整體涌現(xiàn)性的多元集合屬于非系統(tǒng),即加和性整體。但任何系統(tǒng)在整體層次上也或多或少呈現(xiàn)出某些加和性特征,沒(méi)有一種系統(tǒng)完全不呈現(xiàn)加和性特征。線(xiàn)性系統(tǒng)既然也是系統(tǒng),就一定具有某些非加和性特征,只不過(guò)加和性特征更多、更顯著,非線(xiàn)性系統(tǒng)的非加和性特征則要更多、更顯著。應(yīng)當(dāng)看到涌現(xiàn)的無(wú)限多樣性。現(xiàn)實(shí)世界有無(wú)數(shù)充滿(mǎn)差異的系統(tǒng),其整體涌現(xiàn)性的發(fā)生方式、性質(zhì)、品位、程度千差萬(wàn)別。線(xiàn)性系統(tǒng)指可以用線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型描述的系統(tǒng),基本特征是性態(tài)量滿(mǎn)足疊加原理,而疊加就是加和,故只能出現(xiàn)低級(jí)的涌現(xiàn)現(xiàn)象。例如,線(xiàn)性系統(tǒng)不可能發(fā)生自組織和混沌這種復(fù)雜的涌現(xiàn)。系統(tǒng)一般都具有多個(gè)側(cè)面的特性,功能是重要特性之一。只要是系統(tǒng),功能就是它的非加和特性,整體的功能必定不等于各部分功能之和。如果某個(gè)集合(事物)的整體功能等于各部分功能之和,它必定是非系統(tǒng)。有些系統(tǒng)把部分整合為整體后功能沒(méi)有發(fā)生性質(zhì)的改變,整體與部分具有同質(zhì)的功能,但數(shù)量關(guān)系一定是非加和的,即整體功能大于或小于各部分功能之和,這也是一種涌現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō),系統(tǒng)的整體與部分具有性質(zhì)不同的功能。線(xiàn)性控制理論研究的對(duì)象都是線(xiàn)性系統(tǒng),數(shù)學(xué)模型所描述的只是系統(tǒng)輸入量和輸出量之間或狀態(tài)變量之間的關(guān)系是線(xiàn)性的,并不意味著控制系統(tǒng)的整體功能與各個(gè)控制元件功能之間的關(guān)系是線(xiàn)性的。相反,人造控制系統(tǒng)的整體功能必定在性質(zhì)上不同于控制元件的功能,不可能僅僅有量的涌現(xiàn)性;即使是線(xiàn)性系統(tǒng),其控制作用也不是控制元件所具有的,而是元件按照一定方式整合為系統(tǒng)后涌現(xiàn)出來(lái)的全新屬性。最簡(jiǎn)單的恒溫調(diào)節(jié)器已經(jīng)如此,更不必說(shuō)嫦娥工程的控制系統(tǒng)。誤解之二來(lái)自沒(méi)有正確區(qū)分自組織與他組織。按照系統(tǒng)內(nèi)部有無(wú)組織者與被組織者的明確分工,可以把系統(tǒng)劃分為他組織系統(tǒng)和自組織系統(tǒng)兩類(lèi):組織者與被組織者之間界限分明的是他組織系統(tǒng);沒(méi)有明確的、專(zhuān)職的組織者,所有組分在系統(tǒng)運(yùn)作中處于大體同等的地位,這種系統(tǒng)是自組織的。自然界自發(fā)演化中產(chǎn)生的系統(tǒng)一般都是自組織的,人類(lèi)設(shè)計(jì)制造的系統(tǒng)一般都是他組織的。社會(huì)組織都有領(lǐng)導(dǎo)者與被領(lǐng)導(dǎo)者、指揮者與被指揮者、管理者與被管理者的劃分,因而都是他組織系統(tǒng)。不少著作談?wù)撚楷F(xiàn)必定要講自組織,卻從不提及他組織,表明作者自覺(jué)或不自覺(jué)地把涌現(xiàn)歸結(jié)為自組織獨(dú)有的現(xiàn)象,不承認(rèn)他組織也具有整體涌現(xiàn)性。這種認(rèn)識(shí)顯然不正確。涌現(xiàn)刻畫(huà)的是部分與整體的關(guān)系,是描述部分屬性與整體屬性之關(guān)系的概念。不論是自發(fā)產(chǎn)生的,還是人工造就的,只要是系統(tǒng)就一定有整體涌現(xiàn)性。其實(shí),人工設(shè)計(jì)、制造、組建、操作、使用的系統(tǒng)都著眼于發(fā)揮其整體功能,要求系統(tǒng)具有組分及其總和所沒(méi)有的新功能,至少是系統(tǒng)功能在數(shù)量上要大于組分功能之和。從工程技術(shù)角度講,這樣的整體功能是他組織系統(tǒng)最重要的涌現(xiàn)性。非功能性涌現(xiàn)性t既然凡系統(tǒng)必具有整體涌現(xiàn)性,涌現(xiàn)的存在就是普遍現(xiàn)象。普遍性的東西一定分為不同類(lèi)型,各個(gè)具有自己的特殊性,需要分門(mén)別類(lèi)地研究。但涌現(xiàn)的分類(lèi)是一個(gè)新問(wèn)題,目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到給出完備分類(lèi)的程度,甚至尚未明確提出涌現(xiàn)的分類(lèi)問(wèn)題。本文只限于討論我們業(yè)已有所認(rèn)識(shí)的涌現(xiàn)類(lèi)型,以期引起學(xué)界同仁的注意。司馬賀給出弱涌現(xiàn)和強(qiáng)涌現(xiàn)的分類(lèi),或者說(shuō)是涌現(xiàn)的強(qiáng)表現(xiàn)形式和弱表現(xiàn)形式(P158-160)。同質(zhì)的不同事物之間有強(qiáng)弱之別乃是普遍現(xiàn)象,按照強(qiáng)弱程度分類(lèi)也是廣泛采用的方法,如非線(xiàn)性分為強(qiáng)非線(xiàn)性與弱非線(xiàn)性,不可積性分為強(qiáng)不可積與弱不可積等。涌現(xiàn)作為一種客觀(guān)存在的系統(tǒng)屬性,肯定有強(qiáng)弱之分。所以,這種分類(lèi)是成立的。但強(qiáng)弱界限一般都有模糊性,是在比較的意義上講的,不能苛求劃出明確的界限。有的學(xué)者在強(qiáng)、弱涌現(xiàn)性之間又引入標(biāo)稱(chēng)涌現(xiàn)性,認(rèn)為“它是當(dāng)代復(fù)雜系統(tǒng)理論的主要研究對(duì)象”(P108),頗有意義。但他們關(guān)于三者的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)還值得商榷。例如,把下向因果性作為強(qiáng)涌現(xiàn)性獨(dú)具的特征,理由不充分。因?yàn)橹灰堑燃?jí)層次結(jié)構(gòu)系統(tǒng),高層次對(duì)低層次必定存在約束(即下向因果性),即使弱涌現(xiàn)的系統(tǒng)亦然。所謂標(biāo)稱(chēng)涌現(xiàn)性的界定也不夠明確。第一個(gè)在現(xiàn)代科學(xué)意義上系統(tǒng)研究涌現(xiàn)問(wèn)題的是約翰·霍蘭,風(fēng)靡世界的《涌現(xiàn)——從混沌到有序》一書(shū)系統(tǒng)地表述了他的觀(guān)點(diǎn)。為便于研究,他把涌現(xiàn)現(xiàn)象分為兩大領(lǐng)域。一個(gè)是由規(guī)則制約的領(lǐng)域,存在“由規(guī)則控制的系統(tǒng)中的涌現(xiàn)現(xiàn)象”(P49),并把他自己的研究對(duì)象限制在這個(gè)領(lǐng)域。他還認(rèn)為:“涌現(xiàn)現(xiàn)象也會(huì)在那些至今幾乎還沒(méi)有什么規(guī)律可循的領(lǐng)域中發(fā)生”(P5)?；籼m事實(shí)上提出一種涌現(xiàn)分類(lèi):一類(lèi)可以簡(jiǎn)化表述為由規(guī)則控制的涌現(xiàn),如奕棋游戲、基因指導(dǎo)下的生物發(fā)育等,圣塔菲學(xué)派研究的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)(CAS)中的涌現(xiàn)現(xiàn)象都屬于這一類(lèi);另一類(lèi)是無(wú)控制規(guī)則的涌現(xiàn)現(xiàn)象,但霍蘭沒(méi)有具體論及。系統(tǒng)科學(xué)文獻(xiàn)經(jīng)常涉及的一種分類(lèi),是功能性涌現(xiàn)與非功能性涌現(xiàn)。系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)性不僅體現(xiàn)于其功能,它的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、屬性、行為等也都表現(xiàn)出特有的整體涌現(xiàn)性。一臺(tái)復(fù)印機(jī)的復(fù)印功能及其整體幾何形狀都是它的涌現(xiàn)性,但后者屬于非功能性涌現(xiàn)。動(dòng)物都有其獨(dú)特的形態(tài),這種非功能性涌現(xiàn)是生物學(xué)研究的重要內(nèi)容。不論什么系統(tǒng),在工程技術(shù)層次上研究和使用它時(shí),著眼點(diǎn)都是系統(tǒng)的功能,但任何系統(tǒng)都有許多非功能性的整體涌現(xiàn)性,功能特性是依托這些非功能涌現(xiàn)性才得以發(fā)揮的。還應(yīng)當(dāng)區(qū)分平庸的涌現(xiàn)和非平庸的涌現(xiàn)。最平庸的涌現(xiàn)是整體與部分具有同質(zhì)功能,涌現(xiàn)性只表現(xiàn)在整體量不等于部分量之和。商家搞規(guī)模性降價(jià)銷(xiāo)售,對(duì)商家和消費(fèi)者都有利可圖,也屬于涌現(xiàn)現(xiàn)象,但完全是量的非加和,沒(méi)有新質(zhì)的涌現(xiàn)。線(xiàn)性系統(tǒng)的涌現(xiàn)性總體上是平庸的,因?yàn)橄到y(tǒng)性態(tài)量(輸入量、輸出量、狀態(tài)量)之間具有線(xiàn)性疊加關(guān)系,疊加關(guān)系就是加和性關(guān)系,必然大大弱化系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)性?？梢宰骶€(xiàn)性化處理的非線(xiàn)性系統(tǒng),其整體涌現(xiàn)性也是平庸的。不允許作線(xiàn)性化處理的非線(xiàn)性系統(tǒng)才具有非平庸的整體涌現(xiàn)性。平庸的涌現(xiàn)必定是弱涌現(xiàn),但弱涌現(xiàn)未必都是平庸的。所謂涌現(xiàn)具有不可預(yù)料性,指的是非平庸的情形,平庸的涌現(xiàn)都是可預(yù)料的。線(xiàn)性系統(tǒng)的涌現(xiàn)可以預(yù)料,求解線(xiàn)性數(shù)學(xué)模型即可完全確定系統(tǒng)的未來(lái)。非線(xiàn)性系統(tǒng)的涌現(xiàn)性一般都有不可預(yù)料的方面,數(shù)學(xué)模型難以求解的非線(xiàn)性系統(tǒng)如此,無(wú)法建立數(shù)學(xué)模型的非線(xiàn)性系統(tǒng)更突出。換個(gè)角度看,用還原論方法基本可以描述的系統(tǒng),其涌現(xiàn)性基本是平庸的;還原論方法不夠用的系統(tǒng),其涌現(xiàn)性是非平庸的。其實(shí),前面兩節(jié)的討論已經(jīng)包含了對(duì)涌現(xiàn)現(xiàn)象的三種分類(lèi):其一是線(xiàn)性系統(tǒng)的涌現(xiàn)與非線(xiàn)性系統(tǒng)的涌現(xiàn)。其二是自組織的涌現(xiàn)與他組織的涌現(xiàn)。自組織的涌現(xiàn)是自發(fā)形成的,常常呈現(xiàn)出人意料、令人驚奇的特點(diǎn)。人工他組織都是為獲得某種或幾種功能和效益而設(shè)計(jì)建造的,人們之所以費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)心地把諸多部分整合在一起,目的在于使系統(tǒng)整體具有部分沒(méi)有的新質(zhì)功能,一般都是非平庸的整體涌現(xiàn)性。他組織一般都是人類(lèi)自覺(jué)創(chuàng)造的,因而系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)是意料中的、有計(jì)劃的。但此說(shuō)也不能絕對(duì)化,為獲得某種整體涌現(xiàn)性而創(chuàng)造的他組織系統(tǒng)往往具有發(fā)明者完全沒(méi)有意料到的新屬性、新功能,需要人們?cè)谙到y(tǒng)投入使用后去發(fā)現(xiàn),某些深刻的整體涌現(xiàn)性甚至在產(chǎn)品創(chuàng)生數(shù)百年或數(shù)千年后才能被發(fā)現(xiàn)。其三是突發(fā)性涌現(xiàn)和非突發(fā)性(漸成式)涌現(xiàn)。同一系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)性是多方面的,常常既有突發(fā)式的,又有非突發(fā)式的。一個(gè)人的新想法一般都是突然涌現(xiàn)出來(lái)的,但他或她的個(gè)性、世界觀(guān)等整體涌現(xiàn)性是逐步形成的。一篇文章的核心思想往往是突然涌現(xiàn)的,但整篇文章的邏輯性、語(yǔ)言特征、行文風(fēng)格等是隨著寫(xiě)作過(guò)程展開(kāi)而逐步呈現(xiàn)出來(lái)的。更一般地說(shuō),任何系統(tǒng)分類(lèi)同時(shí)也是對(duì)涌現(xiàn)的分類(lèi),不同類(lèi)型系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)性必定有顯著的差別,反映它們各自不同系統(tǒng)的質(zhì)?；蛘哒f(shuō),整體涌現(xiàn)性的不同造成不同類(lèi)型的系統(tǒng)。例如,動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)分為連續(xù)的與離散的兩類(lèi),連續(xù)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)至少三維才可能出現(xiàn)混沌,離散動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)一維就可能出現(xiàn)混沌,這種差別也是系統(tǒng)整體涌現(xiàn)性不同所造成的。又如,錢(qián)學(xué)森把系統(tǒng)劃分為小系統(tǒng)、大系統(tǒng)、簡(jiǎn)單巨系統(tǒng)、復(fù)雜巨系統(tǒng)和特殊復(fù)雜巨系統(tǒng)幾類(lèi),可以按照它們各自特有的整體涌現(xiàn)性加以區(qū)分。有些人不接受這種系統(tǒng)分類(lèi),尤其不贊同巨系統(tǒng)概念,是因?yàn)闆](méi)有看到這些類(lèi)別所具有的不同涌現(xiàn)性。關(guān)于這一點(diǎn),我們擬另文討論。k層次上的信息表現(xiàn)涌現(xiàn)概念與層次概念有不可分離的聯(lián)系,涌現(xiàn)表征層次之間的一種特殊因果關(guān)系。從現(xiàn)有文獻(xiàn)看,談?wù)撚楷F(xiàn)通常涉及兩個(gè)層次,一個(gè)是涌現(xiàn)發(fā)生的基礎(chǔ)和平臺(tái),即相互作用的諸多部分代表的低層次;另一個(gè)是涌現(xiàn)的結(jié)果,即可以觀(guān)察到非加和性的高層次。談?wù)搶哟我脖囟ㄉ婕坝楷F(xiàn),層次劃分是涌現(xiàn)的產(chǎn)物,高層次是從低層次涌現(xiàn)出來(lái)的,涌現(xiàn)是層次對(duì)稱(chēng)破缺的結(jié)果。每個(gè)較高層次上的非加和特性都是它下面的層次之間涌現(xiàn)的總結(jié)果,但關(guān)鍵是跟它直接相鄰的那個(gè)低層次,相鄰而較低層次上所有事物之間相互作用涌現(xiàn)出相鄰而較高層次上的非加和性,至于跟該層次相距較遠(yuǎn)的那些低層次的關(guān)系則是次要的,相距越遠(yuǎn)關(guān)系越少,有些則可以完全不予考慮。具體地說(shuō),設(shè)系統(tǒng)有多個(gè)層次,從低到高順序記作…k-2、k-1、k、k+1、k+2…。欲考察k層次上的系統(tǒng)特性,關(guān)注的焦點(diǎn)應(yīng)放在k-1層次上的事物,這些事物的相互作用是在k層次上看到的整體涌現(xiàn)性賴(lài)以產(chǎn)生的直接原因,而k-2或更低層次往往關(guān)系不大,甚至沒(méi)有關(guān)系。討論兩個(gè)具體問(wèn)題。歐陽(yáng)瑩之認(rèn)為:“固體的剛性和液體的湍流涌現(xiàn)于基本粒子難以捉摸的量子態(tài);而剛性和湍流卻與基本粒子毫不相干,就像信念和欲望與神經(jīng)元無(wú)關(guān)一樣?！?P2)說(shuō)“毫不相干”或許有點(diǎn)絕對(duì)化,但她的話(huà)道出涌現(xiàn)論的重要原理。從基本粒子層次到宏觀(guān)的固體和液體系統(tǒng)須經(jīng)過(guò)原子、分子等中間層次,多次發(fā)生導(dǎo)致層次提升的涌現(xiàn),即物理性質(zhì)的多次質(zhì)變。但剛性和湍流這類(lèi)系統(tǒng)整體涌現(xiàn)性是直接由分子層次的相互作用中涌現(xiàn)出來(lái)的,欲按照科學(xué)方法描述剛性和湍流,從分子的性質(zhì)(原子層次的整合所產(chǎn)生的涌現(xiàn)性)著手足以解決問(wèn)題,無(wú)須再深入(還原)到原子核甚至基本粒子層次。同樣,揭示信念和欲望的本質(zhì)和形成機(jī)制無(wú)須還原到神經(jīng)元層次。人體是多層次系統(tǒng),從細(xì)胞算起,至少五個(gè)層次;若從生物大分子算起,層次更多。從每個(gè)較低層次到跟它相鄰的較高層次都有涌現(xiàn)性的產(chǎn)生。人體作為一種系統(tǒng),健康與否是其宏觀(guān)整體特性,由臟、腑這些一級(jí)子系統(tǒng)相互作用而直接涌現(xiàn)出來(lái)。對(duì)于一般疾病,如發(fā)燒感冒、傷口止血等病,欲尋找病因、闡釋病理、確定治則治法,往往還原到這一層次就足以解決問(wèn)題,無(wú)須深入到細(xì)胞層次,更不必到基因?qū)哟巍Ｖ嗅t(yī)就是這樣對(duì)待問(wèn)題的,把人體還原到五臟、六腑、奇恒、八脈、筋骨、皮肉等一級(jí)子系統(tǒng),通過(guò)望聞問(wèn)切獲取信息,依據(jù)這些子系統(tǒng)之間的相生相克關(guān)系,即可相當(dāng)有效地處理問(wèn)題。不過(guò),僅就上述兩個(gè)層次談?wù)撚楷F(xiàn)往往產(chǎn)生不容忽視的片面性。欲全面了解呈現(xiàn)在k層次上的涌現(xiàn)現(xiàn)象,一般還需要顧及高于k的k+1層次。因?yàn)閗+1層次一旦形成,就對(duì)k層次上的系統(tǒng)產(chǎn)生特定的約束、限制甚至支配作用,顯著影響k層次上的涌現(xiàn)性。撇開(kāi)高層次的作用,無(wú)法全面準(zhǔn)確地理解k層次上事物的整體涌現(xiàn)性。以治病來(lái)說(shuō),通常醫(yī)生談?wù)摰闹皇侨梭w的生理現(xiàn)象,但人體作為系統(tǒng)在生理層次之上還存在心理層次,心理活動(dòng)對(duì)生理現(xiàn)象有特殊的影響和制約,撇開(kāi)心理因素僅僅考察生理現(xiàn)象,許多情況下不能正確全面地解決尋找病因、闡釋病理、確定治則治法的問(wèn)題。古代中醫(yī)已經(jīng)注意到這一問(wèn)題,重視同時(shí)從生理和心理上診斷和施治。西醫(yī)長(zhǎng)期忽視心理層次,直到近幾十年才開(kāi)始有所扭轉(zhuǎn)。概括起來(lái)說(shuō),當(dāng)你選定了某個(gè)系統(tǒng)作為研究對(duì)象時(shí),為了認(rèn)識(shí)和處理它的整體涌現(xiàn)性,你必須將目光投向三個(gè)層次,一是對(duì)象所屬的k層次,二是與它相鄰的低層次k-1,三是與它相鄰的高層次k+1,將這三個(gè)層次聯(lián)系起來(lái)作總體的考慮,以便揭示出對(duì)象系統(tǒng)的整體特性是如何涌現(xiàn)出來(lái)的(機(jī)制或機(jī)理),有什么規(guī)律性,有哪些必須遵循的原理,進(jìn)而引出適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣椒ê统绦?。一般?lái)說(shuō),考慮這三個(gè)相鄰層次即可解決你所面臨的問(wèn)題,無(wú)須顧及低于k-1的其他層次和高于k+1的其他層次。我們將此稱(chēng)為層次研究的三級(jí)關(guān)照原理。涌現(xiàn)現(xiàn)象的研究者常常強(qiáng)調(diào)涌現(xiàn)的不可還原性,這樣說(shuō)既有重要意義,又有一定片面性?？茖W(xué)的說(shuō)法是涌現(xiàn)性是可還原性與不可還原性的統(tǒng)一。沒(méi)有不可還原性就不成其為涌現(xiàn),強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)乃系統(tǒng)思想的核心觀(guān)點(diǎn),十分重要。不可一概否定可還原性,不具有任何可還原性的系統(tǒng)是不存在的。簡(jiǎn)單系統(tǒng)的涌現(xiàn)也有不可還原的一面,只是非常微弱,可以忽略不計(jì),用還原論方法可以給涌現(xiàn)現(xiàn)象以足夠有效的描述。所以,從方法論上區(qū)分,可以用還原論方法基本解決問(wèn)題的對(duì)象是簡(jiǎn)單系統(tǒng),還原論方法不足以解決問(wèn)題的對(duì)象,即必須以整體論和還原論辯證統(tǒng)一的系統(tǒng)論方法才能解決問(wèn)題的對(duì)象,是復(fù)雜系統(tǒng)。三級(jí)關(guān)照是層次研究中的一種簡(jiǎn)化方法,所得出的結(jié)論是對(duì)真實(shí)的整體涌現(xiàn)性的一級(jí)近似。在有些情況下,一級(jí)近似足以解決問(wèn)題;在另一些情況下一級(jí)近似太粗略,需要進(jìn)一步“上索”(P157)到高于k+1的k+2層次,甚至更高的層次;同時(shí)應(yīng)該還原(“下索”)到低于k-1的k-2層次,甚至更深的層次,以求得到二級(jí)近似或三級(jí)近似。例如,醫(yī)生看病向上求索到心理層次有時(shí)還不夠,還需要考慮社會(huì)層次的因素對(duì)病人的影響。中醫(yī)自古就有這種思想,現(xiàn)代西醫(yī)也開(kāi)始接受這種思想,倡導(dǎo)從單純的生物醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)樯?心理-社會(huì)醫(yī)學(xué)。而不能向細(xì)胞或更微觀(guān)的層次還原是中醫(yī)的重大缺陷。像矯正先天性生理缺陷的問(wèn)題,只有深入到基因?qū)哟尾趴赡苷嬲业浇鉀Q辦法,西醫(yī)在這方面極具優(yōu)勢(shì)。給定一個(gè)對(duì)象,是否所還原到的層次越深,對(duì)其整體涌現(xiàn)性的認(rèn)識(shí)就越深刻,問(wèn)題解決得就越徹底?系統(tǒng)論的回答是否定的。從低層次向高層次的涌現(xiàn)構(gòu)成一個(gè)序列,由于高層次對(duì)低層次的制約,對(duì)于給定層次上的系統(tǒng)來(lái)說(shuō),能夠直接影響它的是相鄰的兩個(gè)層次,離開(kāi)該層次越遠(yuǎn)的其他層次,其影響越小。人的社會(huì)性是人作為系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)性,需要還原到人的生理、心理、職業(yè)、社會(huì)交往、文化素養(yǎng)等方面加以考察。人體又是物質(zhì)系統(tǒng),相互接觸的兩個(gè)人之間無(wú)疑存在萬(wàn)有引力作用,但萬(wàn)有引力對(duì)人的社會(huì)性這種整體涌現(xiàn)性的形成完全沒(méi)有作用。錢(qián)學(xué)森說(shuō)得好:“從科學(xué)的整體來(lái)說(shuō),徹底的還原論是不可能的,物質(zhì)結(jié)構(gòu)的層次是無(wú)窮的,總還有下一個(gè)層次。我們實(shí)際都在妥協(xié),還原到適可為止?！彼脑?huà)揭示出一個(gè)重要系統(tǒng)觀(guān)點(diǎn),可以稱(chēng)之為層次分析的適可還原法則,或適可下索法原則。非線(xiàn)性的一種常見(jiàn)類(lèi)型是過(guò)猶不及,還原方法的使用中也存在過(guò)猶不及,還原不足和還原過(guò)頭都不利于把握整體涌現(xiàn)性。同理,向上求索也并非層次越多越好,應(yīng)該適可為止,這可以稱(chēng)為層次分析的適可上索法則。層次分析中的下索與上索都應(yīng)該適可為止,上索不足與上索過(guò)頭都不利于把握對(duì)象的整體涌現(xiàn)性。系統(tǒng)整體涌物質(zhì)的自然生成性現(xiàn)有科學(xué)著作中有關(guān)涌現(xiàn)的論述存在一個(gè)重大缺陷,就是目光只盯著系統(tǒng)的內(nèi)部,僅僅考察組分和結(jié)構(gòu),不提及環(huán)境對(duì)系統(tǒng)整體涌現(xiàn)性之形成和發(fā)揮作用所具有的重大意義。其中隱含著一個(gè)假設(shè):系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)性?xún)H僅是一種內(nèi)在規(guī)定性,取決于系統(tǒng)的組分及組分之間的相互關(guān)系(結(jié)構(gòu)),外部環(huán)境的作用無(wú)關(guān)緊要,研究涌現(xiàn)現(xiàn)象無(wú)須顧及系統(tǒng)的環(huán)境。這也是一種嚴(yán)重誤解。系統(tǒng)論認(rèn)定,欲把握一個(gè)系統(tǒng)的全部規(guī)定性,須從內(nèi)外兩方面著手。外部環(huán)境的作用造就系統(tǒng)的外部規(guī)定性,組分和結(jié)構(gòu)的作用造就系統(tǒng)的內(nèi)部規(guī)定性,把兩種規(guī)定性結(jié)合起來(lái)才能全面把握系統(tǒng)。當(dāng)然,不同系統(tǒng)的情況不同,應(yīng)區(qū)別對(duì)待。對(duì)于平衡結(jié)構(gòu)的封閉系統(tǒng)來(lái)說(shuō),環(huán)境對(duì)系統(tǒng)整體涌現(xiàn)性的影響比較簡(jiǎn)單,常常被忽略不計(jì)。但封閉本身就意味著環(huán)境對(duì)系統(tǒng)施加強(qiáng)有力的約束,以便隔斷系統(tǒng)與外部世界的物質(zhì)能量交換。這是封閉系統(tǒng)特有的涌現(xiàn)性賴(lài)以形成和維持的必要條件;不能封閉就不能形成平衡建構(gòu),也就沒(méi)有平衡結(jié)構(gòu)的整體涌現(xiàn)性。對(duì)于耗散結(jié)構(gòu)的開(kāi)放系統(tǒng)來(lái)說(shuō),外部環(huán)境在系統(tǒng)整體涌現(xiàn)性的形成和發(fā)揮作用中起著不可輕視的作用。以普利高津經(jīng)常談到的貝納德流為例,不僅需要從外部輸入能量(加熱),而且對(duì)容器的形狀、尺度等環(huán)境特性有嚴(yán)格要求;否則,無(wú)論如何加熱都不會(huì)涌現(xiàn)出六角形圓胞式的熱對(duì)流。特別是生命、思維、社會(huì)系統(tǒng),環(huán)境對(duì)系統(tǒng)整體涌現(xiàn)性的形成、維持和發(fā)揮作用具有舉足輕重的影響,理解這類(lèi)涌現(xiàn)性須臾不可忽視環(huán)境因素。系統(tǒng)科學(xué)現(xiàn)有分支對(duì)于環(huán)境如何影響系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)太簡(jiǎn)單。運(yùn)籌學(xué)基本概念是投入(環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的作用)和產(chǎn)出(系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的作用)?？刂普摰幕靖拍钍禽斎爰?lì)、擾動(dòng)(環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的作用)和輸出(系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的作用)。在系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型中,環(huán)境的作用表現(xiàn)為控制參量、外作用項(xiàng)和初值。即使自組織理論,如關(guān)于貝納德流和激光器的研究,由于它基本上建立在物理學(xué)和化學(xué)理論之上,對(duì)環(huán)境作用的考慮仍然太簡(jiǎn)單,無(wú)法說(shuō)明生命之類(lèi)復(fù)雜系統(tǒng)的整體涌現(xiàn)性,必須擴(kuò)展其理論框架。從根本上說(shuō),系統(tǒng)與環(huán)境之間是互塑共生的關(guān)系。環(huán)境對(duì)系統(tǒng)有正反兩方面的塑造,即提供資源和施加壓力;系統(tǒng)對(duì)環(huán)境也有正反兩方面的塑造,即提供功能服務(wù)和破壞環(huán)境。環(huán)境與系統(tǒng)互塑共生的過(guò)程就是系統(tǒng)整體涌現(xiàn)性形成的過(guò)程,整體涌現(xiàn)性是系統(tǒng)與環(huán)境互塑共生的結(jié)果。普利高津的耗散結(jié)構(gòu)理論對(duì)我們認(rèn)識(shí)環(huán)境作用帶來(lái)革命性的變革,但對(duì)于理解涌現(xiàn)現(xiàn)象還存在明顯的缺陷,有必要深入討論。首先看環(huán)境對(duì)系統(tǒng)的塑造。為了從環(huán)境獲取資源并應(yīng)對(duì)壓力,系統(tǒng)通過(guò)對(duì)其組分的整合、組織來(lái)趨利避害,由此在相當(dāng)程度上規(guī)定了系統(tǒng)整體涌現(xiàn)性產(chǎn)生的方向和方式。一個(gè)系統(tǒng)從無(wú)到有的生成,從弱到強(qiáng)的生長(zhǎng),從一種形態(tài)到另一種形態(tài)的轉(zhuǎn)變,這種過(guò)程中既有組分的增減、選擇、進(jìn)出,又有對(duì)組分的訓(xùn)練、改造、更新,更有組分之間相互尋找、試探、建構(gòu)一定互動(dòng)互應(yīng)方式的運(yùn)作,其最終結(jié)果就是形成系統(tǒng)特有的結(jié)構(gòu)和行為