復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)研究的新進(jìn)展一、復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)及其方法的意義

1、思想、方法上的反傳統(tǒng)A、經(jīng)典科學(xué)方法論——分析傳統(tǒng)：還原論——原子論；更深的基礎(chǔ)1+1=2。B、具體處理方法

[ⅰ]隔離法[ⅱ]微積分C、正面作用：合理與必要性D、缺陷與不足：拉美特利（LaMettrie）(1+1＞2)：沙子與人體系統(tǒng)——“拼裝人”？以上僅是簡(jiǎn)單類比，20世紀(jì)復(fù)雜性研究新發(fā)現(xiàn)

然而，只要溫差ΔT=T2-T1不大，從宏觀上看，整個(gè)液體仍保持靜止。當(dāng)溫差增大到超過(guò)某一閾值時(shí)，液體的靜止熱傳導(dǎo)狀態(tài)會(huì)被突然打破，取而代之的是對(duì)流狀態(tài)。下圖的左邊是對(duì)流狀態(tài)的俯視圖，從中可見到類似蜂房的規(guī)則六邊形的對(duì)流格子，其中每個(gè)六角形中心的液體向上流，邊界處液體向下流；右邊則是豎截剖面上的對(duì)流示意圖，也叫貝納德“蛋卷”。

b、激光

一般情況下，半導(dǎo)體材料中的每個(gè)活性原子彼此獨(dú)立地發(fā)出光波，光的頻率、位相和方向都是無(wú)規(guī)則的，這樣的光叫自然光，很弱。當(dāng)在半導(dǎo)體兩端加上電壓后，即用光泵浦給系統(tǒng)輸送能量，如果光泵功率低于某一臨界值，半導(dǎo)體材料不會(huì)改變這種無(wú)規(guī)則發(fā)光的特點(diǎn)。然而，一旦光泵功率超過(guò)這一臨界值時(shí)，各個(gè)活性原子似乎被某種力量自動(dòng)組織起來(lái)，以統(tǒng)一的頻率和相位，朝同一方向發(fā)出光波。分子間的這種協(xié)同作用，使輸出的光成為單色性、方向性和相干性極好，且強(qiáng)度大大加強(qiáng)的激光

那么是什么因素支配著活性原子從一種微觀無(wú)序的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為宏觀有序的狀態(tài)的呢？

激光是20世紀(jì)60年代物理技術(shù)上的一項(xiàng)重大發(fā)明另一個(gè)例子：搖晃容器中的磁塊小結(jié)

上面看到了幾個(gè)最簡(jiǎn)單的自組織現(xiàn)象，它們和生物界以及人類社會(huì)中的更復(fù)雜的組織現(xiàn)象有著驚人的一致性。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，以普利高津的耗散結(jié)構(gòu)論，哈肯（H.Haken，1927－）的協(xié)同學(xué)以及混沌、分形理論的建立為標(biāo)志，人們逐步揭開了自組織之謎。B、初值敏感

所謂“初值敏感”是指20世紀(jì)60年代以來(lái)，人們所發(fā)現(xiàn)的隱藏在自然深處的一種嶄新特性。按照建立在微積分基礎(chǔ)之上的近代自然科學(xué)的觀念，自然的一切過(guò)程都是滿足因果律的，而且這種因果性應(yīng)該是連續(xù)的，即有微小差別的原因?qū)е陆频慕Y(jié)果。以這種信念為基礎(chǔ)，人們發(fā)展起了所謂ε-δ無(wú)窮小分析方法。

對(duì)初值敏感現(xiàn)象最形象的描述，莫過(guò)于“蝴蝶效應(yīng)”一詞了：“今天在北京有一只蝴蝶扇動(dòng)空氣，可能改變下個(gè)月在紐約的風(fēng)暴?！?/p>

可是，初值敏感的具體機(jī)制到底是怎樣的呢？

用牛頓法求方程z4-1=0的根所得到的“項(xiàng)鏈”。

數(shù)列：

2Xn(0＜Xn≤1/2)規(guī)則

Xn+1=即

[2Xn]2Xn

–1(1/2≤Xn＜1)

即整體上，數(shù)列限制在[0，1]間試看如下一些情況：①X0=13/32，則X1=13/16，X2=5/8，X3=1/4，X4=1/2，X5=0，……，為不動(dòng)點(diǎn)②X0=21/2/2，則為無(wú)理數(shù)列③X0=13/28，則X1=13/14，X2=6/7，X3=5/7，X4=3/7，X5=6/7，……，為三周期循環(huán)。

④X0=（13/28）（1-1/23000），[蝴蝶之小翅膀]X0=（13/28）（1-1/23000）=（13/28）[（81000-1）/81000]=（13/28）[（8-1）（8999+8998+8997+8996+……+1）/81000]=13（8999+8998+8997+8996+……+1）/23002

則X1=小/23001，X2=小/23000，……Xn=1/2，Xn+1=0，……，為不動(dòng)點(diǎn)。

③與④差距極小——蝴蝶之小翅膀，結(jié)果卻迥然不同。數(shù)學(xué)家最初拒絕混沌，因?yàn)槌踔凳怯袇^(qū)別的。但物理學(xué)家則認(rèn)為，這種區(qū)別沒有意義。即：

從上述規(guī)則的角度看，數(shù)學(xué)上沒有混沌，混沌只是物理上的（實(shí)踐上的近似值）即在上帝的眼里沒有混沌，混沌只對(duì)人成立。

類似的圖形還有席爾賓斯基地毯和門杰海綿：

3、意義——當(dāng)代顯學(xué)：重提與量子力學(xué)、相對(duì)論的并列方福康：在2012《錢學(xué)森科學(xué)和教育思想研討會(huì)》（系統(tǒng)科學(xué)思想專題分會(huì)場(chǎng)）——恰逢其時(shí)；恰逢其世；恰逢其勢(shì)

概況：系統(tǒng)科學(xué)與復(fù)雜性研究是近幾十年來(lái)持續(xù)的學(xué)術(shù)熱點(diǎn)問題之一，由此人們?cè)谙嚓P(guān)研究的進(jìn)步中在許多問題的理解和處理上取得了一些有目共睹的成就。4、若干明顯不足：

英國(guó)著名系統(tǒng)科學(xué)家P·切克蘭德對(duì)貝塔朗菲的研究表明，他從40年代末直到1972年逝世，其思想幾乎再未有過(guò)什么重大發(fā)展。(P.切克蘭德：《系統(tǒng)論的思想與實(shí)踐》，左曉斯、史然譯，北京：華夏出版社，1990，11－12。)

幾十年前發(fā)生在貝塔朗菲身上的事情，也許正是當(dāng)前系統(tǒng)科學(xué)研究的一個(gè)可類比的縮影。

系統(tǒng)科學(xué)的停滯表現(xiàn)在許多方面，其中有關(guān)整體性思想的“空泛”的指責(zé)更是不絕于耳。人們已經(jīng)意識(shí)到，系統(tǒng)論雖然強(qiáng)調(diào)整體性是系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，但系統(tǒng)論在具體問題的解決過(guò)程中，一般都著眼于對(duì)模型系統(tǒng)的各種關(guān)系的分析，即從大體上講，它仍以分析方法為主。與過(guò)去不同的是，現(xiàn)在人們考慮的因素首先是量上的增多，但它還未能真正將各因素的地位從質(zhì)上區(qū)分開來(lái)——也許協(xié)同學(xué)中的序參量概念及其伺服原理是個(gè)例外。

其次由于人們過(guò)分沉溺于各種“精妙的”數(shù)學(xué)處理方法，而這些數(shù)學(xué)方法實(shí)際上大多最終又歸結(jié)為線性方法，這樣就使系統(tǒng)的整體性在不知不覺中被庸俗化甚至被忽略了。

所以金吾倫認(rèn)為，僅通過(guò)分解成部分以了解整體是不充分的，因?yàn)椴糠峙c部分之間有關(guān)聯(lián)和作用。一旦整體被不當(dāng)分解，其間的相互作用和聯(lián)系就喪失了，是謂“系統(tǒng)悖論”?？傊?，除了一些直觀的、描述式的概念以外，一些具體的系統(tǒng)方法的成功除了考慮的因素比以前“多”了一些之外，它并沒有提供新的思路，一句話“整體論似乎無(wú)法使人們從整體知識(shí)中推出部分的知識(shí)”（金吾倫：“巴姆的整體論”，《自然辯證法研究》，1993－9。）于是，很多人對(duì)系統(tǒng)論目前這種描述式的流于空泛的現(xiàn)狀持批評(píng)態(tài)度，認(rèn)為它在哲學(xué)上和方法論上都是站不住腳的，僅僅是“術(shù)語(yǔ)大戰(zhàn)”而已。（苗東升.系統(tǒng)科學(xué)精要[M].北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，1998：2

）可見系統(tǒng)與整體思想實(shí)際上并沒能落實(shí)為一種行之有效的方法，像中醫(yī)那樣相對(duì)成熟的系統(tǒng)方法即如將整體聯(lián)系的形式具體表達(dá)為經(jīng)絡(luò)概念并成功應(yīng)用的尚不多見；

黑箱方法、分形理論雖然提供了一種由部分達(dá)到整體的方法，使人們對(duì)部分與整體關(guān)系的認(rèn)識(shí)得以深化，但這一研究還有待于進(jìn)一步成熟。1、信息與神經(jīng)科學(xué)研究2012-10，《第六屆全國(guó)科學(xué)方法論學(xué)術(shù)研討會(huì)》，韓濟(jì)生院士的基調(diào)報(bào)告，《針刺研究的方法學(xué)問題》即如此。方?？担茖W(xué)家的風(fēng)格：圖表，數(shù)據(jù)、方程。

2012-12-6：主題報(bào)告；

“神經(jīng)系統(tǒng)中的復(fù)雜性研究”（《上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)》，2011-2）腦、神經(jīng)科學(xué)研究的進(jìn)展微觀研究，進(jìn)步非常快。饒毅。3個(gè)單位的美國(guó)基金資助北大、清華、師大：100萬(wàn)×10年。但宏觀，跨層次研究明顯不足，涌現(xiàn)、突變機(jī)制不清楚；其次，信息與物質(zhì)，能量交流、轉(zhuǎn)化機(jī)制尚不清楚。

記憶研究：行為-巴浦洛夫；細(xì)胞-突觸生長(zhǎng)；分子層次：蛋白質(zhì)變化。

這些不同層次的反應(yīng)，信息都起著積極、主動(dòng)的作用。附錄：SCIENCE公布125個(gè)科學(xué)前沿問題

2意識(shí)的生物學(xué)基礎(chǔ)是什么