讀《系統論》筆記（1）——系統論的基本原理

學而不思則罔，思而不學則殆。

1整體性原理

從事物的存在來看，事物的整體性是事物區別於其他事物的規定性，整體性是系統成立的基礎，是規律得以存在和演進的前提。

系統由要素組成，但不總是要素的簡單集合（系統與集合的區別是，系統不僅包括要素的存在，還包括要素間的關係）。整體與部分的關係，可分為兩大類：線性關係和非線性關係。線性關係中，整體可以認為是元素的簡單疊加，例如一個蘋果和一堆蘋果，後者是前者的簡單集合。但是需要注意的是，線性關係只存在於假設或簡化的分析中，絕對的線性是不存在的，相反，世界是處於普遍的非線性中的。非線性系統中，整體不僅是元素存在的疊加，還會因為元素間關係的改變，對外體現出不同的作用。比如，正面效果為「男女搭配，幹活不累」，負面效果為「三個和尚沒水吃」。兩個系統的區別就在於，前者系統中要素間的關係主要體現為激勵的積極方面，後者系統中要素的關係體現為抑制的消極方面。

整體與部分的概念又是相對存在的。比如銀河系作為整體，太陽系是銀河系的一部分，而太陽系作為整體，地球又是太陽系的一部分。整體與部分是可以互相轉化的，將什麼是定義為整體，什麼定義為部分，完全取決於我們的研究對象。

與整體和部分相伴存在的，還有下列幾組概念：

部分——整體

分析——綜合

原子論——整體論

2層次性（和類型性）原理

系統的層次性原理指的是，由於組成系統的諸要素的種種差異包括組合方式上的差異，從而使系統組織在地位和作用，結構和功能上表現出等級秩序性，形成了具有質的差異的系統等級，層次概念就反映這種有質的差異的不同的系統等級或系統中的等級差異。

和整體性一樣，層次性也是相對的概念。但是兩者描述的側重點不同，整體性的側重是強調作為系統存在前提的完整性，而層次性強調的是系統內部要素組織方面體現出的差異性。層與層之間，存在著廣泛的聯繫。不僅是相鄰上下層之間收到相互影響，相互制約，而且是多個層次之間繁盛著相互聯繫，相互作用。

層次性的劃分具有多樣性，例如按質量，按時間，按空間，按運動狀態。具體如何劃分，取決於研究的重點。

不同層次具有不同功能，與層次的結合強度有關，與層次的結構有關。一般而言，低層次的要素之間具有較大的結合強度，而高層次系統的要素之間的結合強度則要小一些。要素間結合強度較大的系統，具有更大的確定性，更為確定不移。反之，要素之間結合強度較小的系統，則具有較大的領過行，更為靈活機動。確定性與機動性之間存在天然的矛盾。

系統層次性體現了系統發展的連續性和階段性的統一。

系統層次性是縱向的等級性。按照橫向揭示系統的分法是類型性。一定的類型可以縱跨多個層次，一層裡面也可能包含多個類型。層次性和類型性是研究系統結構和組織性的兩個維度。

3系統開放性原理

系統的開放性原理指的是，系統具有不斷與外界環境進行物質，能量，信息交換的性質和功能，系統向環境開放是系統得以向上發展（熵減焓增）的前提，也是系統得以穩定存在的條件。

與外界沒有物質交換，僅有能量交換的系統叫做封閉系統。與外界即無物質交換，也無能量交換的系統叫做孤立系統。熱力學第二定律指出，孤立的系統熵增為正，即只會自發向均勻無序、組織解體方向演化，即均勻無序的熱平衡混沌態。（由此可見，秩序本身是低熵值的表現，並且是不可自持的）。熱力學第二定律同時表明，凡是組織系統都是開放系統。孤立系統只存在理論抽象中。系統熵變可以用下列公式說明：

dS-系統總熵變

deS-系統與環境交換熵變，可正可負

diS-系統內部熵變，始終大於零

當deS大於零時，系統總熵變大於零，即走向無序的混沌狀態。當deS為負，且足夠小時，系統總熵變小於零，系統的有序程度提高。即開放系統不斷把熵排入環境，或者說引入負熵，由此薛定諤得出「生命以負熵為生」的論斷。在此，克勞修斯退化論和達爾文進化論的衝突得以協調起來：在物理世界處於江河日下的熵增背景下，地球自然界處於由簡到繁，由低級向高級的熵減過程中（環境熵增，但自然界系統向環境排入熵）。

系統的開放與遠離平衡是一個問題的兩個方面。孤立系統必定走向無序的熱平衡，系統處於這樣的平衡態時就不可能重新自發地自組織，即是系統處於近平衡狀態，系統與外界的交換也會減少，因而也就是開放程度的逐步降低，最終使得系統內部的熵變大於從環境中引入的負熵，從而導致系統內部自發的趨於無序自組織。要使系統遠離平衡，必須充分開放。

系統向環境開放，使得內因和外因聯繫起來。內因是變化的依據，外因是變化的條件，外因通過內因起作用。為使外因通過內因起作用，就需要系統與環境之間的交換。通過交換，內因可以利用外因提供的可能性，把自己轉化為現實性。同時，外因也可以利用內因，兩者之間彼此推動。

系統的開放是對環境而言，因此也就具有相對性。系統可以對外開放，也可以對內開放（正如對外開放，對內搞活的經濟政策）。

系統的開放有一個度的問題，完全的孤立的系統走向平衡的混沌，而完全開放的系統則喪失其完整性，同樣無法自持。對於一個自組織系統，系統的開放度，系統的適度開放主要是靠系統自身的自我調節機制來保證的。這樣的調節機制的存在，使得系統有條件地，有選擇地，有過濾地向外界開放。

開放不僅僅是空間概念，也是一個時間概念，包括向未來開放。

4系統目的性原理

系統的目的性原理值得是，組織系統在於環境的相互作用中，在一定的範圍內其發展變化不受或少受條件變化或途徑經歷的影響，堅持表現出某種趨向預先確定的狀態的特性。

系統的目的性與系統的開放性相聯繫，由於系統是開放的，通過系統與環境的物質，能量和信息的交換，使得系統受到環境的影響，從而該系統得以影響環境，並在一定的意義上識別環境即針對環境的實際情況做出反應、做出調整、做出選擇、是自己的潛在的法陣能力得以表現出來。這樣一來，系統對於環境的輸入必須做出反應，並且又要把自己的對於環境的反應輸出給環境、從而影響環境。

從系統與環境之間的相互作用類型，我們可以把系統分為單因果系統與目的系統。單因果系統假設系統與環境的作用是線性的相互作用，而且正是系統內部的線性的相互作用成為了系統與外部的線性相互作用的根據。與此相反，目的系統則是系統與環境之間存在著複雜的非線性相互作用的系統，這種複雜的非線性相互作用變現為系統的負載的反饋機制的建立，結果在相當大的範圍內造成環境向系統 進行不同的輸入時，系統能夠通過自己的反饋調節機制去應付不同的環境影響，表現出自主性，自穩定，自協調，從而產生出相同的或基本相同的輸出，使系統仍然保持不不安的發展方向。

從系統的發展變化來看，系統的目的性一方面表現為系統發展的階段性，另一方面又表現為系統發展的規律性。規律性是指目的性的最終指向必符合系統發展的基本原理（如熵增，平衡），但不能筆直的走向這個目標，階段性是指系統在發展過程中的不連續性。

系統的發展既有確定性方面，也有不確定性方面，前者表現為系統發展的和目的性的運動，而後者的反正就表現為系統的不合模型的運動。如果只看見系統發展的確定性方面，就會落入機械論之中，導致片面的機械決定論，把一個質的，多樣的世界僅僅當做一個量的，集合的世界。反過來，如果認為系統的發展完全是不確定，則又會落入絕對偶然論，最終導致聽天由命之中。

5系統突變性原理

系統突變性原理指的是，系統通過失穩從一種狀態進入另一種狀態是一種突變過程，它是系統質變的一種基本形式。

系統通過突變發生狀態變化時，表現出：

1 多模態。

2 不可達性。

3 突跳。

4 滯後。

突變也叫相變。相變分為平衡相變和費平衡相變。平衡相變的結果是平衡的熱平衡態。非平衡相變形成的結構只能在開放系統條件下依靠物質和能量的耗散來維持。

系統之中的突變包括兩層含義，一是要素層面的突變，包括要素結構和運動狀態的改變。一是系統層次上的突變。值得是系統通過失穩，從一種組織狀態變成另一種組織狀態。

對於系統要素的突變，從系統整體上看就可以被看做系統之中的漲落，可以看做個別要素對於系統穩定的總體平均水平的偏離。這樣的偏離得到系統中其他要素的響應時，使子系統之間的差異進一步擴大便加大了系統的非平衡性。當它得到整個系統的響應時，漲落被放大，整體系統一起行動起來，使得系統發生質變，進入新的狀態。相應的，系統層次上的突變指的是系統通過失穩從一種組織狀態變成另一種組織狀態，這實際上是系統整體上的質變。突變論中的突變，指的是系統層次上的突變。

突變與漸變

結構不穩定性是以一種結構穩定的方式出現的。突變體現為系統非連續或高階導數不連續的系統變化方式，而漸變是一種連續的變化方式。系統演進過程中包括突變與漸變。

突變與分叉

分叉理論強調的是臨界點的多重新和選擇性，突變理論強調的是臨界點上變化的不連續性或突跳性。分叉意味著獲取新質的不確定性，並且這種不確定性並非認識不足造成的，而是客觀系統自組織過程中的客觀不確定行為。突變分叉過程，也是系統的信息倍增和意義產生的過程，系統從一種穩定定態轉變到另一種穩定定態，這樣就使得系統認識了兩個穩定定態，從而使得關於系統環境的知識通過突變得以澄清，即系統的信息得以倍增。（聯繫民國時期思想界的百花齊放）

突變使得系統發生了對稱破缺，從而有了多種發展方向。

6系統穩定性原理

系統穩定性原理指的是，在外界作用下開放系統具有一定的自我穩定能力，能夠在一定範圍內自我調節，從而保持和恢復原來的有序狀態，保持和恢復原有的結構和功能。

系統的穩定性，首先是一種開放中的穩定性。只有開放系統才有機會從系統引入負熵，從而保持自身穩定。可見，系統的穩定離不開與環境的物質，能量和信息的交換，因此，穩定性也是動態的穩定性。靜止的孤立系統只會走向混沌的熱平衡態。

系統的穩定性與整體性和目的性相互聯繫。從控制論來看，此三者都與系統的負反饋有關。

系統的穩定性絕非絕對意義上的穩定，任何時候，任何條件下，系統之中總是存在漲落的，就已經表明系統的穩定性總是不完全的。當系統中局部的不穩定得到放大，超出了系統在原先條件下保持自身穩定的條件，系統整體上失穩，從而進入新的穩定態。系統中的不穩定因素，既可以是破壞性的消極因素，也可以是使系統演化的積極因素。一味地為穩定而穩定，事業無法發展；而不顧穩定，一味強調發展，最後也只會制約發展，破壞發展。

7系統自組織原理

系統的自組織原理指的是，開放系統在系統內外兩方面因素的複雜非線性相互作用下，內部要素的某些偏離系統穩定狀態的漲落可能得以放大，從而在系統中產生更大範圍的更強烈的長程相關，自發組織起來，使系統從無序到有序，從低級有序到高級有序。

自組織表示的是以系統內部的矛盾為根據、以系統的環境為條件的系統內部以及系統與環境的交叉作用的結果。只有開放系統才能有自組織（孤立系統只能走向混沌的平衡態）。系統的自組織常常與系統的自發運動想聯繫，自組織包含自發運動的意思，同時還強調了這種自發運動過程是一種進化和優化過程。從一種組織狀態自發地變成另一組織狀態，是系統的自組織。

所謂系統的他組織，也稱為系統的被組織，表示的是系統的運動和形成組織結構是在外來特定的干預下進行的，主要是受外界指令的結果，在極端情況下，就完全是按外界指令進行運動，進行組織的。自組織與他組織的概念是相對而言的，沒有絕對的自組織，也沒有絕對的他組織。

自組織的形成是由開放系統內部的隨機漲落被放大導致。通過漲落，首先是個別子系統超越常規，認識到其它的新的狀態，認識山外青山樓外樓，而後當新的發現得到其它子系統的響應並在整個系統內得以放大時，系統就被誘導進入新的或更有序的狀態。其次，隨機漲落驅動了子系統在取得物質、能量和信息方面的非平衡過程，使得系統中出現了差距，而且加大這種差距，特別是在臨界區域附近的漲落由於非線性相互作用得以放大時，又進一步加劇了這種過程，使得滿變數與快變數區分開來，慢變數行程序參量，並成為系統自組織的支配力量。系統自組織的形成是子系統中隨機漲落與非線性關係共同作用的結果。

8系統的相似性原理

系統的相似性原理指的是，系統具有同構和同態的性質，體現在系統的結構和功能，存在方式和演化過程具有共同性，這是一種有差異的共性，是系統統一性的一種表現。

系統具有相似性，最根本原因在於世界的物質統一性。

系統的相似性，不僅僅是指系統存在方式的相似性，也指系統演化方式的相似性。系統自組織理論指出，自組織系統地演化順序是：平衡混沌——非平衡有序——非平衡混沌。在系統自組織理論的經典例子貝洛索夫-扎鮑廷斯基反應中，當處在平衡態時，系統為均勻無序態，隨著不斷遠離平衡態，將依次出現正弦波振蕩（耗散結構），複雜周期態，進入混沌，然後是周期和混沌的混合式振蕩，以後又出現張弛振蕩，顯示了從混沌到有序，再到混沌，再到有序。

自組織理論的非線性相互作用體現為排斥和吸引、競爭和協同。當子系統的協同處於主導因素時，系統處於穩態，但同時，穩態系統中存在隨機漲落，是為不穩定因素，當漲落得到子系統的響應時被放大，競爭的因素便凸現出來。於是系統失去了穩定性進入否定系統狀態的相變階段。經過相變，協同的因素重新確立，便對於失穩再次否定，進入穩定態，產生出有序結構。

系統的相似性是相對的，是在相似和差異的對立統一之中的相似性。相似不是等同，有相似程度大小的分別。系統的相似性，不僅限於系統實體意義，也可以指關係意義的相似性。