非线性是系统复杂性之...

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所属图书：《跨学科研究与非线性思维（全2册·下册）》

出版日期：2016-02

字数： 16536

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“后马克思主义”是马克思主义吗？

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一非线性是系统复杂性之根源

以相对论和量子力学的建立为标志的20世纪物理学革命，使人们从宇观和微观两个认识方向上对宇宙演化奥秘的探索和微观世界结构的了解达到了前所未有的深度。然而，当今世界上有幸直接从事这类研究的科学家越来越少，多数人只能从旁欣赏他们的成果与发现。这两方面的研究结果，有重大的认识论意义，在历史尺度上而不是计日程功地改变着人类的生产方式、生活方式和思维方式。与此形成尖锐的对比，宏观层次的自然科学，包括广义的物理科学、生命科学、地球与环境科学等却集中了众多的人力和物力，也同人类的生产和生活更加息息相关。这里的研究对象斑驳陆离、五花八门，有没有共同的理论线索呢？复杂性的刻画看来是一个贯穿了不少领域的课题。^[1]由此构成了人类探索世界奥秘的第三个方向，即对“道生一，一生二，二生三，三生万物”的量的变化导致物质运动由简单到复杂，从低级到高级的各种形态和阶段，直至生命和意识这个没有止境的发展过程的基本规律的认识上，也取得了长足的进步。

我国著名物理学家郝柏林院士形象地给出了一个人类知识的纺锤体模型，如图9—1所示。他认为，今天人们在探索宇宙演化奥秘和微观世界结构两个尖端方向上的难度越来越大，而在宏观层次上探索复杂性的研究却取得了突破性的进展。特别应当指出的是，20世纪60年代以来，由于电子计算机作为研究手段的广泛运用，与理论、实验手段相结合，促成了非线性科学的建立。这方面研究的迅速进展，使人们对一些久悬不解的基本难题，诸如物理学的确定性描述和概率性描述的关系、复杂系统形成的机制、自然界有序和无序转变的条件以及人类创造性思维形成的机理等有了新的认识，并开始影响人类的自然观和思维方式，促进人们从事物整体的角度去探索和把握自然界的复杂运动形式。为了阐明复杂性，我们先从简单性讲起。

图9—1 人类知识的三个发展前沿

（一）简单性原则的局限性

在科学的美学准则中，最重要的是简单性原则。它历史悠久、最为科学家们所重视，其他一些美学准则，如和谐性、对称性、统一性等也可以归结为简单性，或者说是简单性原则的引申。

1.何为“简单性原则”？

在非线性科学诞生之前，大多数科学家都相信现实世界是简单的，并一直把简单性看作是科学追求的最高目标，认为“简单是真的标志”（Simplex Sigillum Veri）。简单性是一个古老朴素的哲学观念，一般说来可以分为两大类，即本体论意义上的简单性和认识论意义上的简单性。

本体论方面的代表人物有牛顿、莱布尼茨等。再早还可以追溯到泰勒斯（Thales）的水、赫拉克利特的火、德谟克利特的原子论和中国古代的“五行说”，都试图把世界的本原归结为一种或几种简单的物质或要素。牛顿在他的《自然哲学之数学原理》中写道：“自然界不做无用之事。只要少做一点就成了，多做了却是无用；因为自然界喜欢简单化，而不爱用什么多余的原因以夸耀自己。”“所以对于自然界中同一类结果，必须尽可能归之于同一种原因。”^[2]牛顿把简单性作为一种科学信念，并把它置于众法则之首。莱布尼茨则认为，上帝是以实现最大限度的“简单性”和“完美性”的方式来统治宇宙的。于是他“引进了一个‘单子’的陌生概念，这指的是一种不进行通信的物理实体，‘它没有任何窗口可供东西进出’。”“这样，所谓单子论就成了对一个去掉了演化的宇宙的最重要的表述。”^[3]