钱学森:系统工程与系统科学的体系

选择字号:   本文共阅读 73 次 更新时间:2026-05-07 13:48

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系统工程是个新生事物,所以大家对其涵义、范围等说法不一。当然,一个问题大家意见不同,并无坏处,可以交流讨论,互相启发,认识可以因而深化。我们搞科学技术应该用马克思主义哲学为指导,因此考虑问题一定要从马克思列宁主义、毛泽东思想的立场、观点和我国的实际出发,不能一味跟外国人走。他们搞不清的,我们应该努力搞清楚,他们不明确的,我们要讲明确,而且要力求符合大道理。

一、系统思想和系统工程

首先应该搞清楚“系统”这个概念。系统作为一个概念既不是人类生来就有,也不是像有些外国人讲的那样,是20世纪40年代突然出现的东西。

系统概念来源于古代人类的社会实践经验,所以一点也不神秘。人类自有生产活动以来,无不在同自然系统打交道。古代农事、工程、医药、天文知识等方面的成就,都在不同程度上反映了朴素的系统概念的自发应用。人类在知道系统思想和系统工程之前,就已经在进行辩证地系统思维了。朴素的系统概念,不仅表现在古代人类的实践中,而且在古中国和古希腊的哲学思想中得到了反映。用自发的系统概念考察自然现象,这是古代中国和希腊唯物主义哲学思想的一个特征。古代辩证唯物主义的哲学思想包含了系统思想的萌芽。

在国外,有那么一些人一说到系统工程中的系统,总好像是20世纪的新发现,是现代科学技术所独特的创造。这在我们看来,自然不能同意,因为局部与全部的辩证统一,事物内部矛盾的发展与演变等,本来是辩证唯物主义的常理,而这就是“系统”概念的精髓。以前在科学技术中不注意系统概念的运用,正是受了科学技术早年历史的影响。恩格斯就讲过:“旧的研究方法和思维方法,黑格尔称之为‘形而上学’的方法,主要是把事物当作一成不变的东西去研究,它的残余还牢牢地盘踞在人们的头脑中,这种方法在当时是有重大的历史根据的。必须先研究事物,而后才能研究过程。必须先知道一个事物是什么,而后才能觉察到这个事物中所发生的变化。自然科学中的情形正是这样。认为事物是既成的东西的旧形而上学,是从那种把非生物和生物当做既成事物来研究的自然科学中产生的。而当这种研究已经进展到可以向前迈出决定性的一步,即可以过渡到系统地研究这些事物在自然界本身中所发生的变化的时候,在哲学领域内也就响起了旧形而上学的丧钟。”[1]恩格斯还把这一认识上的飞跃称为“一个伟大的基本思想,即认为世界不是一成不变的事物的集合体,而是过程的集合体。”[2]这里,恩格斯讲的集合体不就是我们讲的系统吗?恩格斯强调的过程,不就是我们讲的系统中各个组成部分的相互作用和整体的发展变化吗?而恩格斯的这些光辉论述写于1886年初,距今已经100年了!

其实,马克思、恩格斯、列宁和毛泽东同志的著作中还有许多这方面的论述,我们现在搞系统工程一定要熟悉这些论述,将其作为强大的理论武器。我们要认识到系统这一概念,来源于人类的长期社会实践,首先在马克思主义的经典著作中总结上升为明确的思想,而绝不是什么在20世纪中叶突然出现的。

什么叫系统?系统就是由许多部分所组成的整体,所以系统的概念就是要强调整体,强调整体是由相互关联、相互制约的各个部分所组成的具有特定功能的有机整体,而且这个“系统”本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。系统工程就是从系统的认识出发,设计和实施一个整体,以求达到我们所希望得到的效果。我们称之为工程,就是要强调达到效果,要具体,要有可行的措施,也就是实干,改造客观世界。

系统有自然界本来存在的系统,如太阳系,如自然生态系统,这就说不上系统工程;系统工程是要改造自然界系统或创造出人所要的系统。而现代科学技术对系统工程的贡献在于把这一概念具体化。就是说不能光空谈系统,要有具体分析一个系统的方法,要有一套数学理论,要定量地处理系统内部的关系。而这些理论工具到20世纪中叶,即40年代才初步具备;所以系统工程的前身,即operations analysis,operations research到20世纪40年代才出现。当然系统工程的实践一旦产生实际效果,社会上就有一股强大的力量推动它发展,因此也就促使系统工程理论的发展,理论与实际相互促进。现代科学技术对系统工程的又一贡献是电子计算机。没有电子计算机的巨大计算能力,系统工程的实践将几乎是不可能的;系统工程的许多进一步发展还有待于性能更高的计算机的出现。这就是系统工程的历史:马克思主义先进思想所总结出的系统概念孕育了近60年的时间,到20世纪中叶才终于具备了条件,开出了一批花朵。要获取丰硕的果实,尚有待于我们今后的精心培育。

系统工程是工程技术,是技术就不宜像有些人那样泛称为科学。工程技术有特点,就是要改造客观世界并取得实际成果,这就离不开具体的环境和条件,必须有什么问题解决什么问题;工程技术避不开客观事物的复杂性,所以必然要同时运用多个学科的成果。一切工程技术无不如此。例如水力工程,它要用水力学、水动力学、结构力学、材料力学、电工学等,以及经济、环境、工农业生产等多方面的知识。所以凡是工程技术都是综合性的,综合性并非系统工程所独有。有人说系统工程是“高度综合的”,这一说法也许由于系统工程综合了人们本来认为好像不相关的学科,一旦习惯了,也可以把“高度”这两个字省略。

系统工程是一类包括许多门工程技术的一大工程技术门类。因而各门系统工程都是一个专业,比如工程系统工程是个专业,军事系统工程是个专业,企业系统工程是个专业,信息系统工程是个专业,经济系统工程(社会工程)是个专业;要从一个专业转到另一个专业当然不是不可能,但要有一个重新学习的阶段。这就如同干水力工程的要转而搞电力工程要重新学习一段时间才能胜任。既然不是一门专业,提“系统工程学”,这样一个词就太泛了。这如同说一个人专业是“工程学”,那人们会问,他专长的是哪一门工程?因此不必在系统工程这个一大类工程技术总称之后加—个“学”字,以免引起误解,好像真有一门工程技术叫系统工程学。不在系统工程后面加一个“学”字,也还有另外一个意思,那就是想强调系统工程是要改造客观世界的,是要实践的。

二、系统工程共同的直接学科基础

系统工程这一大类工程技术有没有共同的学科基础呢?如果有,又是什么呢?

1)为了更好地回答这个问题,我们先来考虑一下工程技术和其基础理论之间的关系,也就是现代科学技术的体系。现代科学技术包括马克思主义哲学形成一个完整的体系,这已经在第二讲中阐述了。从这个现代科学技术总体系来看,系统工程是工程技术,问题是什么技术科学是其共同的理论基础?许国志、王寿云和我在《文汇报》的文章[3]中提出称这一共同基础为运筹学,我们当时也指出这是借用了一个旧有的名词,也就是国外叫operations research而我们以前把它译作运筹学的这个词。老的运筹学包括了某些系统工程的内容,如军事系统工程,那是历史的原因。我们的运筹学不包括系统工程的内容,而只包括了系统工程的特殊数学理论,即线性规划、非线性规划、博弈论、排队论、库存论、决策论、搜索论等。运筹学是属于技术科学范畴的。

自动控制是建立在系统概念上的,所以控制论也要作为系统工程的一个主要理论基础。当然我们也要看到一个具体事实;一个系统当然有人的干预,在概念上可以把人包括在系统之内,但现在理论的发展还没有达到真能掌握人在一定情况下的全部机能和反应,所以把人包括到系统之中还形不成通用的理论;另一方面,系统工程的目前水平又一般地要有人干预,包括有时要发动群众出谋献策,所以还不能一般地搞一个没有人的系统,完全自动化。由于这些原因,我们认为控制理论的大系统以至巨系统、多级控制发展是很有意义的,一定要提倡。

除了运筹学以及控制论这个系统工程的重要共同理论基础之外,又一个重要共同基础是讲信息传递理论的信息论;当然也还有计算科学和计算技术。

有的同志要把这两类各门系统工程的共同基础连同其他数学工具通称为“系统工程学”,我认为这样做不一定妥当,名字和内容不相符。因为系统工程的理论基础,除了共同性的基础之外,每门系统工程又有其各自的专业基础。这是因为对象不同,当然要掌握不同对象本身的规律:例如工程系统工程要靠工程设计,军事系统工程要靠军事科学等。这里用表把各门系统工程和与之对应的特有学科基础列出来。

2)在下表中列了14门系统工程,其实还不全,还会有其他的系统工程专业,因为在现代这样一个高度组织起来的社会里,复杂的系统几乎是无所不在的,任何一种社会活动都会形成一个系统,这个系统的组织建立、有效运转就成为一项系统工程。同类的系统多了,这种系统工程就成为一门系统工程的专业。所以我们还可以再加上许多其他系统工程专业。

表中前一半七种系统工程大家可能比较熟悉,不需要解释。后七种系统工程中的第一种是教育系统工程,那是专门搞一所学校,一个地区的学校以及一个国家教育系统的组建、管理和运转的,它的特有学科基础是作为社会科学的教育学。我认为宏观经济规划问题,就是社会系统工程。社会系统工程也可以简称社会工程[8],是组织和管理社会主义建设的,也就是在中央决定一个历史时期的大政方针之后(例如现在我国要实现四个现代化),社会工程要设计出建设总图,并制订计划,规划,它特需的理论学科是社会学和未来学[10]这两门社会科学。计量系统工程和标准系统工程是搞一个地区、一个国家的计量和标准体系的,它们的组织,建立和正常执行,这在现代社会已成为非常重要的职能。包括农、林、牧、副、渔的农业,其重要性是无疑的了,但现代农业是作为一种系统工程——农业系统工程的特有理论,张沁文称为“农事学”[10]。行政系统工程是说在社会主义制度下,行政工作、机关办公完全可以科学化,加上现代档案检索技术,也可以计算机化。计算机可以拟出文件或批文草稿,可能包含几种抉择,供领导采用,它的理论也许是行政学吧。社会主义法治要一系列法律、法规、条例,从国家宪法直到部门的规定,集总成为一个法治的体系,严密的科学体系,这也是系统工程,法治系统工程,它的特有基础学科是法学。从我国目前实现四个现代化所迫切需要解决的问题来看,这后三门系统工程关系到农业发展,关系到提高行政效率,关系到加强社会主义法制,其重要性是很明显的。

当然目前系统工程概念具体化才不过十几年,只有表中头几种系统工程专业算是建立了,有了一些比较稳定的工作方法,算是有些教材可以教学生。大概从环境系统工程开始,往下这八种系统工程,有的尚在形成,有的只不过是一个设想,要靠我们今后的努力才能实现;为了四个现代化,我们一定要大力发展系统工程的各个专业。

3)从我以上的阐述来看,系统工程可以解决的问题涉及到改造自然,改造、提高社会生产力,改造、提高国防力量,改造各种社会活动,直到改造我们国家的行政、法治等等;一句话,系统工程涉及到整个社会。所以我们面临由于系统工程而引起的社会变革绝不亚于大约120多年前的那一次。那是因为自然科学的发展壮大,从而创立了科学的工程技术,即把千百年来人类改造自然的手艺上升到有理论的科学,由此爆发了一场大变革。系统工程是一项伟大的创新,整个社会面貌将会有一个大改变。所以系统工程的发展是第一讲中提到的技术革命,又是一项新的技术革命。

当然,我们现在仅仅在这一过程的开端,像我们以前已经提到的那样,我们现在能够看到的只是很小的一部分,就是表中所列举的14种系统工程也不过是系统工程全部中的一部分。也因为同一理由,我们说到的也不一定确切,14种系统工程的划分也会在将来的实践中有调整。但更重要的一点是系统工程一定会在整个社会规模的实践中对理论提出许多现在还想不到的问题,系统工程的理论还要大发展。这又有两个方面:一个方面是对每一门系统工程所特有而联系着的学科,正如表中所示,他们有的是自然科学或从自然科学派生出来的技术科学,但看来将会更多的是社会科学或主要从社会科学派生出来的技术科学;这里有大量的新学科。另一方面,作为系统工程的方法理论的运筹学更会有广泛的发展,因为实践会对它提出更高的要求。正如前面已经讲过的,系统工程将来一定会更多地用控制论,不但用工程控制论,而且用社会控制论。我们还要创造一些特别为系统工程使用的数学方法,特别是在统计数学和概率论等不定值的数学运算方面。计算数学也会因系统工程实践而有某些特定方面的发展。

三、系统科学的体系结构

这样说来,系统工程所带动的科学发展是一条很广泛的战线,不是一种、几种学科,而是几十种学科。日本的科学家们提出了一个新名词,叫“软科学”。所以我们在上面说的这一大套学科技术,似乎也可以借用“软科学”这个词来概括。但我进一步考虑:从系统工程改造客观世界的实践,提炼出一系列技术科学水平的理论学科,能就到此为止了吗?要不要更概括更提高到基础科学水平的学问呢?那用“软科学”这个词就显得局限了些,深度不够。另外,要看到系统里面也有许多“硬件”,并不像“软件工程”专搞软件那么“软”。所以不宜用“软科学”这个词,我们应该回到系统这一根本概念,把整个部门的多种学科概括为一个新的现代科学技术部门,叫做“系统科学”。系统科学是并列于自然科学和社会科学的。

建立系统科学这个概念之后我们就有了一个学科的体系,可以从整个学科体系的结构来考虑问题,也就是参考第二讲提到现代科学技术体系中横向层次;直接搞改造客观世界的学问就是各门系统工程;作为各门系统工程的共同理论基础的是技术科学层次的运筹学以及控制论和信息论。什么是系统科学部门中的基础科学层次?这就是系统学。

下面就来讲,建立系统学的问题。

只从工程技术的各门系统工程和其技术科学的运筹学以及控制论去提炼还不够,还必须打开视野,要吸收贝塔朗费(L.von Bertalanffy)的一般系统论、理论生物学普利高津(I.Prigogine)及其学派的远离热力学平衡态的耗散结构理论,特别是哈肯(H.Haken)的协同学理论。

1)我们看到生物学界的发展,正如罗申(R.Rosen)在不久前的一篇论文中[11]所讲的,18世纪以来的近代科学发展,在自然科学的研究中占主导地位的是还原论和经验论的方法,或形而上学的方法,这在当时是一个伟大的进步,是对古人的反击和革命:古代人们直观地以有机物或神灵主宰一切。然而罗申似乎忘记了从神灵到拉普拉斯的机械论之间也曾有过古代的唯物主义和辩证法;近代科学方法是从古代唯物主义发展而来的。罗申指出,近代科学的这种只重分析与实验的方法,在生物学的研究中,把生物解剖得越来越细,近40、50年更是攻打到了分子的层次。我们可以说把生命现象分解为分子与分子的相互作用,现在已取得了伟大的、惊人的成就,建立了分子生物学这门有非常充实内容的科学。但在这一发展面前,也有许多生物学家感到失望,我们知道得越细、越多,反而失去全貌,感到对生命的理解仍然很渺茫,好像知道得越少了。50年前冯·贝塔朗费比较明确地认识到这一点,他开始所谓理论生物学(theoretische biologie,1932)的研究,要从生物的整体,把生物整体及其环境作为一个大系统来研究。冯·贝塔朗费还由此创立了他称为一般系统论(general system theory)的科学[12]。还把它应用到广泛问题的研究,例如研究人的生理,人的心理以及社会现象等。

一般系统论这一学科来源于生物学研究,是一个重要发展。王兴成同志在介绍它时[13],把其基本原则归纳为一是整体性原则,二是相互联系的原则,三是有序性原则,四是动态原则。既然一般系统论是研究系统,一、二两条基本原则是容易理解的。三、四两条基本原则有些新鲜:它们来源于观察生物和生命现象。生物有一个有条不紊的构造,而且能有目的地生长和演化。这看来是生命所特有的。生物一死,构造立即开始破坏,生长和演化也立即停止,转入分解。所以一般系统论的核心是这后两条基本原则。冯·贝塔朗费等人,首先认识到这个生命所特有的现象与物理学中热力学第二定律说的不同:热力学第二定律说一个封闭系统(同周围环境没有能量和物质交换的有限大的系统)的熵只能增加,看来越变越无序,而不是走向有序。抓住这一点,一般系统论强调系统的开放性,即系统要同周围环境有能量和物质的交换。

一般系统论的一个重要成果是把生物和生命现象的有序性和目的性同系统的结构稳定性联系起来:有序,因为只有这样才使系统结构稳定;有目的,因为系统要走向最稳定的系统结构。这个概念当然与现代科学中的控制论有关。

但是由于生物和生命现象的高度复杂性,理论生物学家搞一般系统论遇到的困难很大。几十年来一般系统论基本上处于概念的阐发,理论的具体和定量结果还很少。当然,他们抱的希望还是很高的,罗申[11]就说:“从演化的角度来看,生物学可认为是一部告诉人们如何有效地解决复杂问题的百科全书,以及解决这些问题中要避免的事项。生物学给我们提供了如何在大而成员各有不同的集体中进行合作而不是竞争的实例,从而证明这种集体合作是可能的、存在的。”(当然他在这里把合作和竞争割裂了,在生物界里,合作与竞争也是辩证地统一的。)

2)复杂系统中的结构稳定性代表着有序性,但这稳定性到底是怎么产生的呢?首先给出这方面线索的是普利高津(I.Prigogine)和由他率领的所谓比利时布鲁塞尔学派。他们在几十年的工作中,首先从平衡态热力学出发,研究了稍为偏离平衡态的热力学,从而得到处理一般不均匀物质中各种传递过程的理论。其中利用了昂萨格(Onsager)关于传递系数的对易定理。这就是由这个学派创立的非平衡态热力学。普利高津由此再向远离平衡态的方向推进。他发现只要化学反应的速度不是大到使分子运动的速度分布比起麦克斯韦平衡态分布有过分的畸变,那么线性传递关系,也就是输运流强与物态的空间梯度成线性关系,仍然是正确的,尽管现在传递系数必须作为局部物态的函数。这就使得他们的非平衡态热力学,可以推广到远离平衡态的情况。他们由此发现了远离平衡态的稳定结构,也就是所谓“耗散结构”(dissipative structure)[14]。并认为耗散结构就是一般系统论中要找的具有有序性的系统稳定结构。他们的系统合乎理论生物学的规定:从热力学的角度来看,系统必须是开放的。系统本身尽管在产生熵,但系统又同时向环境输出熵,输出大于生产,系统保留的熵在减少,所以走向有序。布鲁塞尔学派的这些成就把理论生物学推进了一大步,使一般系统论的有序结构稳定性有了严密的理论根据。系统自己走向有序结构就可称为系统自组织,这个理论也可称为系统的自组织理论。

3)但是只从热力学考虑问题,只从宏观研究问题,虽然可信,总给人以隔靴搔痒之感,不透彻。我们要深入到微观,从系统的每一个细微环节来考察全系统的运动。在这方面,从比较简单的系统做起的控制论,近年来有一个新发展,即巨系统理论。巨系统理论着重分析系统的层次结构,一级管一级,同级结构之间有一定的独立性。这诚然是个微观理论。但直接把巨系统理论用于生物,从细胞作为基层单元开始;或用于社会经济,从每个企业、每个生产队作为基层单元开始;那就要把亿万个细胞,千百万个企业、生产队,一齐进入计算分析,毕竟太繁琐,无法取得具体结果。所以直接从微观来考察系统又不实际,不现实。这一进退两难的处境,正如当年人们认识到气体由相互作用的亿亿万万个分子组成,一对分子的相互作用的规律是清楚的,就是分子太多,作为这亿亿万万分子整体的系统,气体的性质,却无法取得具体结果。我们需要一个微观过渡到宏观的理论。实现这一过渡的奥秘在于:我们其实并不需要知道每一个分子的运动才能知道作为整体的气体的性质;宏观知识不要求知道那么多细节。这一认识使19世纪后半叶的物理学家发展了一门新学科——统计力学,不求知道每个分子的运动,但求得到整体分子的平均行为。统计力学使得热力学这一宏观规律的学问能通过分子的微观运动来解释,微观到宏观的道路打通了。这是近代物理学的一项辉煌成就。它给我们一个启示:在研究复杂的巨系统中,我们也要引用统计方法,才能透彻地看到局部到整体的过渡,才能避开不必要的细节,把握住主要的现象。哈肯(Hermann Haken)[15]就是用这样的观点来研究系统行为的。他的工作是从60年代研究激光发射机理开始的。由于当时现代科学技术的多方面成果已经摆在他面前,他吸收了概率论、信息论和控制论的有关部分,并且从一些平衡态,如超导现象和铁磁现象的理论发现,有序结构的出现并不是非远离平衡不可。超导体和铁磁体的结构是一种有序结构,就连液体和固体结构也在一定程度上是有序的;而它们都可以在热力学平衡下,从无序的状态产生。哈肯还发现激光发射这种远离平衡态的系统与上述平衡态的系统,在形成系统的有序结构的机理方面是相似的,都是本系统固有的性质。这就是说关键不在于热力学平衡还是热力学不平衡,也不在于离平衡有多远,而在于下面的情况:系统的详细运动或微观描述可以用一大组联立一阶时间导数的常微分方程来表达,有多少个描述系统状态的变数,方程组的方程就有多少。对复杂的系统来说,描述系统的变数在某瞬间可以成千上万,上亿万;但不管多少,用一个坐标标出一个系统变换的值,那系统的瞬间状态总可以用这样一个许许多多互相垂直的坐标轴所形成的多维空间中的一个点来表达。这个多维空间,在统计力学中称相空间。系统随时间的变化就是这个代表系统状态的点,在相空间随时间的移动。所以如果系统自己要走向一种有序结构,那就是说代表那种系统有序结构的点是系统的目标,不管从空间的那一点开始,终归要走到这个代表有序结构的点。更复杂的情况也可以出现,有序结构不是固定不随时间变的,而是一种往返重复的振荡,那就在相空间有一个封闭的环,这个环就是系统的目标。如果还要把在有序结构点或往返重复振荡附近的随机涨落也包括进去,那就说在相空间的这种点或环是不那么清晰的,有些模糊。

哈肯的贡献在于具体地解释上述相空间的“目的点”或“目的环”是怎么出现的。他的理论阐明,所谓目的,就是在给定的环境中,系统只有在目的点或目的环上才是稳定的,离开了就不稳定,系统自己要拖到点或环上才能罢休。这也就是系统的自组织。研究相空间系统的稳定性,哈肯得力于托姆(R.Thom)的突变论。所以哈肯是综合了现代理论科学的许多成就才创立了他的系统理论的,他称他和他一起工作者的理论为“协同学”[15](synergetics),并把它应用到物理现象、化学和生物化学现象和生物现象,甚至用到社会现象。

4)在这里我想补充两项在我看来是很有意义的研究。首先是H.Fr?hlich等人于1967年开始的工作,其综述见栉田孝司的文章[16]。Fr?hlich认为Haken的激光器理论也可以用于生命现象,因为活体中存在着纵型电振动分支,通过代谢给它供应能量,当能量超过某一阈值时,形成强激励下的单模相干振动,出现长距离的相位相关。这正是活体具有极惊人的有序性的解释。他们并且从细胞膜的厚度和声波传播速度得出这种振动频率大约为10↑(11)~10↑(12)赫。又因活体细胞膜上存在着由于膜两侧钠离子和钾离子的浓度差异,而引起的105伏/厘米的电场强度,振动必然发生相应的电磁波。根据以上频率,电磁波应是毫米波。A.Z.Smolyanskaya和R.L.Vilenskaya[17]正是用毫米波照射大肠杆菌后,发现大肠杆菌合成菌素的活性与波长密切相关,有共振现象,在共振宽度仅108赫左右,出现活性高峰。Fr?hlich[18]也和W.Grundler和F.Keilmann一起,用毫米波辐照酵母菌,发现生长速度也出现共振峰,共振宽度才107赫左右。这些试验证实了Fr?hlich的设想,把协同学理论直接运用于细胞繁殖现象了。

长距离的相位相关。这正是活体具有极惊人的有序性的解释。他们并且从细胞膜的厚度和声波传播速度得出这种振动频率大约为10101011赫。又因活体细胞膜活性高峰上存在着由于膜两侧纳离子和钾离子的浓度差异,而引起105/厘米的电场强度,振动必然发生相应的电磁波。根据以上频率,电磁波应是毫米波。A.Z.Smolyanskaya和R.L.Vilenshaya正是用毫米波照射大肠杆菌后,发现大肠杆菌全盛菌素的活性与波长密切相关,有共振现象,在共振宽度仅108赫左右,出现活性高峰。Fröhlich[18]也和W.Grundler和F.Keilmann一起,用毫米波辐照酵母菌,发现生长速度也出现共振峰,共振宽度才107赫左右。这些试验证实了Fröhlich的设想,把协同学理论直接运用于细胞繁殖现象了。

其次我要介绍的是一项更为深入而广泛的工作:M.Eigen和P.Schuster的“超循环”(hypercycle)理论[19],这是直接建立生命现象的数学模型。他们观察到生命现象都包含许多由酶的催化作用所推动的各种循环所组成,而基层的循环又组成更高一层次的环,即“超循环”,也可以出现再高层次的超循环。超循环中可以出现生命现象所据为特征的新陈代谢、繁殖和遗传变异。Eigen等的贡献在于他们把控制论中的巨系统理论具体化到生命现象,提出了结构模型,并且通过实例,生物遗传信息的传递过程,验证了他们的模型可以复现生命现象的特征,为达尔文的进化论,即生命在生存环境中的演化,提供了科学的理论基础。

Fr?hlich的工作、Eigen的工作以及还有其他工作都和von Bertalanffy,Prigogine和Haken的工作一样,都是自然科学和数学科学的研究为系统科学的基础科学——系统学,提供了重要的构筑材料。这也没有说完一切可以引用为系统学结构材料的现代科学发展,例如还有与大系统和巨系统有关的一门数学理论,微分动力体系;也还有多维非线性动力体系中出现的与有序化相反的“混沌”(所谓“奇异吸引子”理论)。这都说明系统学的建立工作是一项意义重大而又十分艰巨的科学事业。

系统学的建立也会有助于明确系统的概念,即系统论。国外有些人,如А.И.Уемов[20],称作为“一般系统论”的实际是我们这里的系统论。系统论将充实科学技术的方法论,并为马克思主义哲学的深化和发展提供素材。这也就是说人的社会实践汇总、提炼到系统科学的基础科学——系统学,又从系统学通过一座桥梁——系统论,达到人类知识的最高概括——马克思主义哲学。所以系统科学的体系可以表达如图示那样、分工程技术、技术科学、基础科学和哲学四个台阶。

系统科学体系的建立也必将影响其他现代科学技术的发展。它也将反过来促进比较早建立的科学技术部门,如自然科学和社会科学。这种变革孕育着一场21世纪初的科学新飞跃,即第一讲中说的科学革命。

本文取自由钱学森(主编)、吴义生(副主编)合编的中共中央党校附设函授学院教材:《现代科学技术的知识和我国科技政策讲座》(1985年)。

参考文献

1]恩格斯:《路德维希·费尔巴哈和德国古典哲学的终结》,《马克思恩格斯选集》,第4卷,第240~241页。

2]同上,第239~240页。

3]钱学森、许国志、王寿云:《组织管理的技术——系统工程》,《论系统工程》,湖南科学技术出版社,1982年,第7~27页。

4]钱学森:《科学学、科学技术体系学、马克思主义哲学》,同上,第203~219页。

5]钱学森:《情报资料、图书、文献和档案工作的现代化及其影响》,同上,第87~98页。

6]钱学森、王寿云、柴本良:《军事系统工程》,同上,第40~72页。

7]钱学森、乌家培:《组织管理社会主义建设的技术——社会工程》,同上,第28~39页。

8]张沁文、钱学森:《农业系统工程》,同上,第121~136页。

9]于光远:《关于建立和发展马克思主义“生产力经济学”的建议》,草稿。

10]沈恒炎:《一门新兴的综合性学科——未来学和未来研究》,《光明日报》,1978年7月21日、22日、23日。

11]Rosen R.,Int.J.General Systems,5(1979)173。

12]von Bertalanffy L.,General System Theory,G.Braziller(1968)。

13]王兴成:《系统方法初探》,《哲学研究》,1980年第6期,第35页。

14]Glansdorff P.,Prigogine I.,Thermod ynamic Theory of Structure,Stability and Fluctuations,Wiley(1971);沈小峰、湛垦华,《自然辩证法通讯》,1980年第1期,第37页。

15]哈肯,H:《协同学》,原子能出版社,1984年。

16]栉田孝司,レ—ザ—研究,1979年(7卷)第3期,第241~250页,译文见《国外激光》,1980年第9期,第1~7页。

17]A.Z.Smolyanskaya,R.L.Vilenskaya,Soviet Phys.Uspekhi,16(1974)571。

18]W.Grundler,F.Keilmann,H.Fr?hlich,Phys.Letters62A(1977)463。

W.Grundler,F.Keilmann,H.Fr?hlich,Z.Natur fisch.33C(1978)15。

19]M.Eigen,P.Schuster,Naturwissenscharten,64(1977)541,65(1978)7,65(1978)341。

20]А.И.Уемов,原作见Природа,11(1975);译文见《世界科学(译刊)》,1980年,第12期,44页。

21]钱学森:计量系统工程.全国计量工作会议上的发言稿,1978年12月26日。

22]钱学森:标准化和标准学研究,《标准化通讯》,1979年第3期。

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