生长的旋律——自组织理论（DOC 104页）28599.docx

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1、导 论一“自组织织”系统演化化的动力、条件和基本本途径概述述本世纪700 年代以以来，当代代科学前沿沿出现了一一大批像“耗散结构构理论”、“协协同学”、“混沌理论论”、“分形理论论”这样的新新兴学科，它它们研究的对对象都是非非线性的复复杂系统。在在这类复杂杂系统中，自自组织系统统尤为引人注注目。自组组织系统无无需外界指指令而能自自行组织、自自行创生、自自行演化，即即能自主地地从无序走走向有序。自自组织系统统不仅极为为普遍，而而且与人类关系系密切。由由于这些新新兴学科的的出现，人人们现在对对自组织系系统发展的动力、条条件、途径径已经有了了比较科学学的认识，甚甚至可以加加以科学的的刻画。此外外，在

2、自然然界和人类类社会，也也存在着与与自组织系系统性质完完全相反的另一类类系统，它它不能自行行组织、自自行创生、自自行演化，即即不能自主主地从无序走走向有序，而而只能在外外界指令的的推动下组组织和演化化，从而被被动地从无序走走向有序，这这类系统我我们称之为为“他组织系系统”。举例来来说，包办婚姻是是“他组织”，而自由由恋爱则是是“自组织”；工人在在工头的命命令下劳动是是“他组织”，工人自自愿结合地地劳动则是是“自组织”。“自组织”系统演化化的动力在在系统内部部。协同学创始始人H.哈肯指指出：“如果系统统在获得空空间的、时时间的或功功能的结构过过程中，没没有外界的的特定干预预，我们便便说系统是是自

3、组织的的。”（H. 哈哈肯：信信息与自组组织，四四川教育出出版社19988 年年版第299 页）这这表明系统的的演化动力力在系统内内部而不在在系统外部部。按照哈哈肯的观点点，系统演化的动动力是系统统内部各个个子系统之之间的竞争争和协同，而而不是外部部指令，只有如如此的系统统才是自组组织的系统统。他指出出，系统内内部各个子子系统通过竞争而而协同，从从而使竞争争中的一种种或几种趋趋势优势化化（自组织织科学理论称之为为形成“序参量”的过程），并并因此支配配整个系统统从无序走走向有序，即自自组织起来来。举例来来说，假如如有许多人人在一个有有限的舞池池中跳舞，也没有有人指挥大大家怎样跳跳舞，一开开始舞池

4、中中的次序肯肯定是混乱乱的，大家会你碰碰我我碰你你。然而，在在跳舞的过过程中有些些舞对就会会发现，只只要与他们旁边边一对舞伴伴（或别人人）跳舞的的方向一致致就不会发发生碰撞。这这种行为会像滚滚雪球一样样逐渐扩大大。于是，舞舞池中的秩秩序逐渐形形成：大家家都按某一方向向绕舞池的的中心旋转转。当然，也也会有个别别舞对反方方向跳舞，但但是他们很快快就会发现现逆潮流的的问题，而而不得不改改正过来。这这也正如大大江东去中的水水分子一样样，一方面面存在着热热运动，另另一方面又又都融汇在在东去的大潮流之之中，即融融合在“序参量”支配下的的总的运动动模式之中中。换言之，自组织织系统演化化的动力来来自系统内内部

5、的两种种相互作用用：竞争和和协同。子系统的竞竞争使系统统趋于非平平衡，而这这正是系统统自组织的的首要条件件；子系统之间的的协同则在在非平衡条条件下使子子系统中的的某些运动动趋势联合合起来并加以放大大，从而使使之占据优优势地位，支支配系统整整体的演化化。辩证法认为为，事物发发展的根本本原因在于于事物内部部的矛盾。然然而，系统内部存在在着各种各各样的矛盾盾，何种矛矛盾才构成成推动事物物自组织发发展演化的动力呢呢？当代自自组织科学学理论丰富富和发展了了唯物辩证证法关于事事物发展的根本原原因在于事事物内部的的矛盾的观观点。在自自组织科学学理论中，系系统内部各个子子系统的竞竞争和协同同，必须是是一种非线

6、线性的相互互作用，只只有如此，这种竞竞争和协同同才能成为为系统自组组织演化的的动力。这这正是自组组织理论的创始者者们把“非线性”称之为“有序之源源”的缘故。我们知道，相相互作用就就是矛盾双双方的排斥斥、吸引，在在线性相互互作用下，作用双双方的质量量相当，各各种作用之之间很少发发生关联，因因此系统内内部各个要素或或子系统之之间很少协协同甚至根根本没有协协同。与此此相反，在在非线性相互作用用下，各种种作用相互互关联起来来，形成协协同，因此此系统才能能产生整体行为，才才形成一种种你中有我我、我中有有你的不可可分割的关关系，并使使系统局部的小小涨落得到到放大，从从而引起系系统的从稳稳到非稳再再到新的稳

7、稳定的跃迁式演化化。在实际系统统中，现在在不仅在物物理、化学学、生物系系统的自组组织演化过过程中证明了了非线性相相互作用下下的竞争和和协同是系系统演化的的动力，而而且人文社会系统统的自组织织演化过程程亦同样可可以说明这这一原理的的正确性和和适用性。例如，在在科学史上上就充满了了竞争和协协同推动科科学研究发发展进步的的案例。不同观观点的争论论、同时的的发现、发发现前后的的奋斗和竞竞赛，有谁谁能说它们没有推推动科学的的进步呢？科学社会会学家H.朱克曼经经过对19901 年年1972 年间2866 位诺贝贝尔奖金获获得者的调调查研究发发现，那种种认为优秀秀科学家都是单干干者的观点点，或认为为科学贡献

8、献都是个体体思维的产产物的观点点，纯属陈腐观念念。她发现现，其中1185 人人即占获奖奖人总数664.7的人是因因与他人合作研究究而获奖的的（参见美H.朱克曼：科学界界的精英，商商务印书馆， 19822 年版，第第243244 页）。这这表明，从从19、20 世纪纪之交起，合作研究与与从事合作作研究的科科学家分别别正在成为为科学研究究的主要方方式和主要力量。而而这种变化化既不是外外加的也不不是人为的的，而是自自然而然地地自组织起来的的。再如对对技术创新新经济学的的研究表明明，在市场场经济条件件下，完全竞争或或完全垄断断的经济结结构都不利利于技术创创新，而既既有垄断又又有竞争的市场结结构才最有有

9、利于技术术创新（参参见厉以宁宁：“技术创新新经济学它的由来来和当前研研究的问题题”，科技技导报，1990 年第2 期，第38、111 页）。虽虽然垄断并并不完全等等于协同，但但是垄断总总是一些大大企业的联合行为，其其间又包含含着竞争行行为。因此此，这种发发现既竞争争又协同对对技术创新有巨巨大推动作作用的研究究所表明的的事实，不不也恰恰印印证了当代代自组织科学理论论关于系统统自组织演演化的动力力的基本观观点吗？在系统演化化的过程中中，自组织织科学理论论还特别强强调“涨落”对于系统自组织演演化的动力力作用。什什么是涨落落呢？从系系统的存在在状态看，涨涨落是对系统稳稳定的平均均状态的偏偏差；从系系统

10、的演化化看，涨落落这种偏差差则是系统演化过过程中的随随机性非平平衡因素。任任何一个系系统都必然然存在着涨涨落，涨落的的这种无处处不在无时时不在的特特性是由运运动的不灭灭性造成的的，涨落的发生又又是不确定定的，是无无法精确预预见的。涨涨落的这种种随机特征征，不是人们的认认识反映不不精确造成成的，而是是系统演化化的客观特特性。自组组织理论（如混沌沌理论）揭揭示，完全全确定的系系统，即可可以用确定定论方程描描述的系统，在自自己的进一一步演化中中也会出现现不确定性性，使系统统演化结果果变得不可预料，其其原因就是是系统中存存在着“涨落”。所以，系系统自身的的涨落实际是一种种内在随机机性。在如如何看待涨涨

11、落作用的的问题上，传传统思维一一般把它仅作为为不利于系系统稳定的的干扰、噪噪声来对待待；而在自自组织理论论中，涨落被赋予予新的意义义，“通过涨涨落达到有有序”，则是当当代自组织织理论的基本结论论。自组织织理论认为为，涨落是是系统进化化到更有序序状态的诱诱因，涨落驱动了了系统中各各个子系统统在获取物物质、能量量和信息方方面的非平平衡过程。因此也也可以把涨涨落视为是是与必然性性的非线性性作用动力力不同的另另一类自组织演化化动力，即即随机性动动力。例如如，在有机机界，微小小变异的随随机涨落（包括基基因随机漂漂移）最终终会导致物物种的进化化；科学上上的意外发发现，有时则会带带来突变式式的“科学革命命”

12、。一个系统要要想成为“自组织”系统，也也需要一些些基本条件件。从系统内部部来说，组组成系统的的要素必须须大于三，即即至少需要要三个要素以上。这这是保证系系统内部存存在非线性性相互作用用的前提，而而非线性相相互作用又是“自组织”系统演化化的基本动动力。从系统外部部来说，“自组织”系统并不不是不需要要与外部环环境相互交交换物质、能能量与信息息，恰恰相相反，只有有当外部环环境向系统统输入的物物质、能量和信息息达到一定定阈值时，系系统的自组组织才能发发生。换言言之，系统统必须是开放系系统。所以以闭关锁国国不行，改改革开放才才对。但是是，外界向向系统的输入不能能是特定的的“干预”，不能只只给予系统统中的

13、某一一要素或某某一部分，特别是是作为系统统的外部控控制参量不不能向系统统内部输入入特定的“指令”。否则则，系统的的演化就变变成了“他组织”的了。关于“开放放”这一条件件，我们经经过研究（参参见自组组织的哲学学一种新的自自然观和科科学观）发发现，这里里有两点需需要注意，第第一，输入入阈值的存在在表明，有有一个最小小开放度，低低于这个开开放度，系系统将不能能自组织，或是是自组织起起来了也会会坍塌下去去；同样，系系统也不能能百分之百百开放，开放度度等于1000，意意味着系统统与它的环环境之间不不再存在边边界，意味味着系统已经经解体。令令开放度为为K，对应输输入阈值的的开放度为为Kc，则KcK1。此外

14、外从系统与与环境的关关系上看，开开放意味着着系统与环环境之间既既存在着边界也存存在着跨界界线的部分分。按照系系统理论，边边界对输入入输出起着着过滤、隔离和和标准化的的作用；而而跨界线的的部分则在在系统和环环境之间缓缓冲着它们的输入入和输出。两两者都对系系统演化的的稳定性、持持续性有着着重要作用用。一般而言，“自组织”系统的演化要优于“他组织”系统的演化。当然也有例例外，只有有当“他组织”系统的外外部指令系系统能够接接收内、外外全部信息，并并能对其全全部加以处处理时，“他组织”系统的演演化可以优优于“自组织”系统。“包办婚姻姻”偶尔也会会比“自由恋爱爱”更符合当当事人的长远利益益，但其前前提是包

15、办办者相当于于一个全能能的“神”。“自组织”系统的演化化之所以要要优于“他组织”系统的演演化，关键键在于“自组织”系统的演化化动力在系系统内部，是是系统内部部子系统的的相互作用用推动了系系统的演化，因因此，系统统整体和内内部各个子子系统都具具有活力。相相反，“他组织”系统的的动力来自自于系统外外部，系统统整体的活活力依赖于于外部控制制参量，外部控制参参量是个“拉普拉斯斯妖”（即全能能的神），系系统整体可可以向理想状态逼近近。外部控控制参量是是个“孬种”，系统运运转就会失失灵。此外外，无论哪种情情况，系统统的子系统统都是缺乏乏活力的，都都是被推动动的。自组织现象象纷繁复杂杂、丰富多多采。然而而，

16、无论无无机、有机机系统还是是人文社会系系统的自组组织过程都都存在着内内在统一性性，即它们们都采取了了“循环”的演化化形式。什什么是循环环呢？如果果一个系统统是由A、B 两个子子系统组成，其中存存在着A 作用B、B 又作用用A 的作用用链，那么么就构成了了一种最简简单的“循环环”。由这种种简单的反反应循环作作为环节再再构成的更更复杂的循循环在自组织理理论中被称称之为“催化循环环”；而再由由催化循环环作为环节节所构成的更为复复杂的循环环就是所谓谓“超循环”（Hypeercyccle）了了。上述的的“反应循环一催催化循环一一超循环”链，实际际就是系统统自组织演演化的层次次跃迁与复杂性增增长的过程程链

17、。反过过来看，系系统在其自自组织演化化过程中只只有采取这些“循循环”耦合的组组织形式，才才能有效地地聚合、利利用能量，促促进系统内部非线线性的竞争争和协同的的整合，自自我复制、交交互复制，分分叉、选择择，突变，从而而促使系统统增长复杂杂性，即更更加有序。一般而言，系系统自组织织演化的途途径有三种种：第一种种，经过“临界”状态的突变变途径；第第二种，不不经过“临界”状态的突突变途径；第三种，渐变途径。其其中，经过过“临界”状态突变变途径的自自组织演化化过程最为为新奇，引人注注目。例如如，在“临界”状态下即即系统经过过“临界点”时，系统突变前的的状态与突突变后的状状态变得无无法区分，此此时，系统统

18、的状态是是极不稳定的，系系统突变前前的状态与与突变后的的状态是你你中有我我我中有你，相相互胶织缠绕绕在一起。严严格地说，此此时系统的的状态，既既非系统突突变前的状状态也非突变变后的状态态，此时系系统演化的的微观图景景呈现为一一种有着系系统突变前状态花花纹与突变变后状态花花纹、你中中有我我中中有你、相相互胶织缠缠绕且动态演化的的样子。（参参见于渌、郝郝柏林：相相变和临界界现象，科科学出版社，19988 年年版）而不不经过“临界”状态的突突变途径则则没有这般般复杂，在此时系统统演化的微微观图景中中，系统突突变前的状状态与突变变后的状态态是可以区分的。在在演化早期期，系统以以突变前的的状态为主主要状

19、态，而而突变后的的状态是以一一种“晶核”的形式含含在系统突突变前的状状态中的；而后，系系统的这种“晶晶核”（即突变变后的状态态）愈益发发展，最终终变为系统统的占据支支配地位的状状态。在第第一种演化化途径中，突突变的是系系统的某些些关键性演演化性质，系统统的整体状状态并未突突变；而在在第二种演演化途径中中，突变的的是系统的整体状状态，系统统的某些关关键性演化化性质并未未突变。由于自组织织系统演化化存在着途途径的多样样性，所以以在自组织织系统演化化的现象上往往往表现出出一种丰富富多采的“分叉”行为来，使使系统的演演化呈现出一种“树形”结构，一一种从简单单到复杂、从从少到多的的不断的分分叉图景。对于

20、这这种图景的的描述和解解释，是自自组织理论论群中的“分形”（Fracctal）理论与混沌沌（Chaaos） 理论。传传统上，“混沌”常常被当当做乱七八八糟、混乱无序的的同义词。热热力学平衡衡态的混沌沌的确如此此。中国古古代寓言中中的“混沌”也也是如此，给给它凿开七七窍，让它它转变为秩秩序，它就就会“死寂”。（见庄子子应帝王）。平平衡态的混混沌，即系系统宏观没没有演化而而微观（内部）演演化毫无规规律，而混混沌理论中中的非平衡衡态的混沌沌则表现为为系统宏观演化无无规律而微微观（内部部）演化有有规律。从从时间上看看，这种规规律表现为长时段段不可预测测，其精确确的定义为为：确定论论系统中的的内在随机机

21、性。从空间上看看，混沌状状态是系统统自组织的的运动收缩缩到状态空空间中有限限区域的一种形式式，科学上上把它称为为“奇异吸引引子”。它奇异异就奇异在在可使系统一切在吸吸引子外的的运动轨线线被吸引子子吸引，即即具有把吸吸引子外的的运动积聚到吸引引子态上的的凝聚力，反反映了极强强的稳定系系统运动的的作用；而而一旦系统状态态都引入吸吸引子，则则又向外排排斥这些运运动，所以以系统宏观观运动表现为“乱乱七八糟”而微观运运动则有其其内在的规规律性；其其空间结构构呈现为一种“分分形”结构，其其空间维数数也不是整整数，而是是分数。这这种“分形”，从几何角度度看，则为为那些具有有不规则形形状、内部部具有层次次结构

22、与不不均匀性的形体。现现在已经发发现，事物物自组织地地从简单向向复杂演化化时，其演演化的“分叉”结构就是是一种分形形结构。所所以，分形形与混沌又又是度量自自组织系统演化复复杂程度的的标准。自自然界存在在着大量的的分形结构构，例如，分分叉的树、凹凸凸不平的山山峦、大脑脑的褶皱皮皮层、心脏脏的血管，等等等。我们们也发现，科学学研究的前前仆后继的的研究路线线，科学学学科的不断断分叉，都都具有分形结构。分分形理论表表明，规则则整形的事事物只是这这个世界的的特例和理理想的抽象，而而不规则分分形的事物物才是世界界的普遍现现象。有的的科学家认认为，分形和分数数维的发现现，其意义义可能是划划时代的。我我们已知

23、的的一切物质质形态和运动都都存在于小小于三维的的空间中，那那么余下的的间隙维中中存在着什什么形态和运动动呢？这是是我们可能能面对的一一个崭新的的课题。（参参见高歌：“对非线性科学学的理解、体体验和思考考”，科技技导报，3/1991，35，17）我们认为，分分形的发现现，从一个个崭新的角角度提供给给我们一种种度量自组组织演化复杂性性的工具，为为我们判定定一个系统统是否自组组织提供了了一种图景景性的理论根据据；而混沌沌现象的揭揭示，则使使我们进一一步看到了了系统自组组织演化的全过程程，它亦包包含三个阶阶段、两个个飞跃，即即：混沌（平平衡态）有序混混沌（非平平衡态）。其其图景则表表现为一种种从简单到

24、到复杂的“分叉”，样态态（如图00.0）：图0.0 混沌（平平衡态）有序混沌（非非平衡态）“分叉”样态综上所述，自自组织系统统理论所刻刻画的系统统演化可以以概括为：在开放的、远离平平衡的和有有外部物质质、能量、信信息的非特特定输入/输出的条条件下，系统以其内内部子系统统之间的非非线性相互互作用为动动力即以其其子系统之之间的竞争和协同同为动力，同同时受到内内、外涨落落的随机启启动，产生生出集体运运动的协同效应应，其协同同关联所产产生的“序参量”（即集体体运动的基基本模式）又进一步支支配了系统统内各个子子系统的竞竞争与协同同，从而使使系统走入入循环、交叉作作用并关联联于放大的的循环链圈圈之中。于于

25、是，通过过这种有效效利用物质、能量量和信息的的循环过程程，系统便便经历多种种突变、渐渐变从无序序跃变为有序或使使有序程度度进一步得得以提高；于是，系系统便从混混沌（平衡衡态）走向有序，又又进一步演演化为包含含有序结构构的非平衡衡混沌；于于是，呈现现在人们面前的的，便是一一幅系统从从简单到复复杂、从无无序到有序序、从低级级到高级的自然历历史演化的的图景。二 科学是是自组织的的吗？当我们以自自组织的思思想考察科科学的演化化时，我们们首先遇到到的问题就就是：科学的的演化是自自组织的吗吗？在“导论”的第一部部分中，我我们已经提提及，在历史史上有自组组织演化的的科学，也也有被组织织演化的科科学。我们们认

26、为，近代在西欧欧产生的科科学，其演演化是自组组织的，而而从古代到到近代发展展的中国科学，其其演化从表表现上看则则是被组织织的。第一一，说中国国古代到近近代的科学演化从从表现上看看是被组织织的，是因因为这一时时段的环境境没有为科科学提供“阈限”以上的物物质、能量量和信息，外外部对科学学研究控制制得过死。第第二，中国古古代的科学学作为一种种知识形态态，始终未未与其它知知识形态分分离开来，这表明明，此时的的科学还处处在一种平平衡态的“混沌”状态之中中；但是，谁又能保证证它未来的的发展不能能自发地自自主地演化化为今天科科学的形态态呢？第三，如果果仅从微观观上考察所所有的科学学研究，我我们就会发发现，微

27、观观科学研究具有共共性，科学学研究基本本上是自组组织的。这这里，让我我们先来限限定一下，即这部部分所说的的科学，无无论微观还还是宏观，都都是指西欧欧演化而来来的那种科学形形态和科学学研究。我我们已经提提出，这个个科学的演演化是自组组织的，现在就让我我们来加以以证明。说科学演化化是自组织织的，意味味着要问：第一，科科学是不是是系统？是是不是从非系系统演化成成为系统的的？第二，如如果科学是是系统，作作为一个系系统的科学是不不是具备自自组织演化化系统的全全部特征？首先，现代代科学毫无无疑问是系系统。它不不仅是系统统而且是十十分复杂的的复杂系统。系系统都是有有结构的。我我们亦可以以清晰地发发现科学的的

28、结构。科科学系统可有有三个层次次的结构：微观结构构、中观结结构和宏观观结构。所所谓微观结构的科科学即指单单个的科学学理论，很很明显，它它包括科学学概念、定定律和逻辑程序以以及由此推推论的命题题，它是有有结构的。所所谓中观结结构的科学学即指一组同在在一个研究究领域的科科学理论群群，通常把把它们称之之为科学体体系。如经典物理理学即指经经典力学、电电磁学、分分子运动论论和经典统统计物理学学等学科构成的的体系，再再如现代物物理学就是是由基本粒粒子物理学学、核子物物理学、原子分子物物理学、凝凝聚态物理理学、等离离子体物理理学和相对对论等构成成的科学体系。所所谓宏观结结构的科学学即指由众众多门类的的科学组

29、成成的整个科科学。如现代自然然科学就是是由现代物物理学、现现代化学、现现代生物学学等单领域域科学和现代环环境科学等等综合科学学以及现代代系统科学学等横断科科学所组成成的复杂系统。现代科学也也毫无疑问问地是从古古代科学形形态经由近近代科学形形态演化而而来的。这种种演化也毫毫无疑问地地是从简单单到复杂、从从无序到有有序的过程程。即是一个从从非系统到到系统演化化的过程。问问题在于，这这种演化是是自组织的的还是被（或或他）组织织的？我们都知道道著名科学学社会学家家默顿的代代表作十十七世纪英英国的科学、技术和和社会。在在那本著作作中，默顿顿有说服力力地证明了了近代科学学是伴随近代资资本主义的的产生自发发

30、地发展起起来的。官官方或政府府并没有刻刻意地去组织科学学，然而近近代科学却却在欧洲蓬蓬勃地发展展起来了。相相反，我们们在古代的中国国却看到了了另一幅图图景：官方方政府把科科学中的若若干门类收收归国有，使之成成为官方科科学，如天天文学、医医药学，并并且禁止民民间习之，这这些科学学科虽虽然有过辉辉煌其辉煌煌期恰恰都都是官方对对科学采取取比较宽松松的政策允许许民间从事事天文历算算和医药养养生活动之之时，但在在明朝却都都衰败下去了（明明朝对民间间从事天文文历算医药药养生研究究的禁令最最严）。这这不很能说明问题题吗？！当当科学被组组织或他组组织时，它它反而不能能很好地生生长；当不去人为为地组织科科学时，

31、科科学反而生生长起来了了。说这话话的意思决决不是可以不管科科学，让它它自生自灭灭；而是说说一方面既既不创造科科学发展的的条件，一方面又不不顾科学发发展的规律律，人为地地规定科学学发展方向向，是必定定要使科学衰落下下去的。可以看出，对对科学发展展演化至关关重要的，是是有无一个个开放的适适宜的环境。自组组织的环境境亦有一些些要求，如如开放性和和开放程度度上的要求求、控制参量即外外部“科技政策策”的控制程程度上的要要求、系统统与系统边边界和跨边界部分的的相互关系系上的要求求，等等。当这些条件都被满足时，科学就可以稳定定地自组织织地演化发发展起来；当这些条条件中只有有部分被满满足时，科学学可以自组组织

32、起来，但但却不能自自组织地演演化下去；当条件根本不具备备时，科学学就无法自自组织起来来了。所以以，重要的的是要创造造一个适宜科学学生长的环环境。现在让我们们回答第二二个问题。科学具备自自组织系统统的全部特特征吗？回回答：是，现现代科学的的自组织系统特征和和自组织演演化特征是是非常明显显、清晰的的。自组织理论论告诉我们们，自组织织系统的动动力是系统统内部各个个子系统或或要素之间的的竞争和协协同。科学学在它的系系统的三个个层次上都都反映出了了这一特点。在微微观层次，一一个科学理理论的内部部至少包括括五种要素素，即经验验事实、原理、概概念、定律律、科学思思想。这五五种要素之之间的相互互作用推动动了理

33、论的进化化（如理论论的完善、理理论修改和和革命）。在在中观层次次上，科学学体系内部有有多种理论论，这些理理论的建立立和发展亦亦有自己的的轨迹，当当理论之间出现不不和谐时，理理论之间的的相互作用用或推动理理论体系完完善化，或或促使理论体系系解体、发发生革命，理理论之间的的竞争和协协同就这样样成为科学学中观层次演化化的动力。在在宏观层次次上，整个个科学在各各种研究和和各个学科科的自我演化基基础上，不不断出现新新学科和新新分支，各各个科学理理论不断分分化不断综合，这这种种相互互作用使整整个科学呈呈现出丰富富多采的演演化态势，不不断从简单奔向向复杂，从从无序奔向向有序，从从平衡奔向向非平衡，奔奔向更高

34、级级的非平衡混沌沌。很明显显，这动力力主要来自自科学内部部，而且是是自发的、自自主的、自动的的。这里也要说说明，说科科学演化的的动力在科科学内部，并并不是说推推动科学进步的全都都是理论要要素；这里里也有经验验要素即实实践要素的的作用，而而且这个作用也是是最重要的的。这里有有一个重要要问题，即即经验要素素是科学内内部要素呢，还是是外部要素素？依我的的看法，如如果我们把把科学定义义为必定涉涉及经验对象的学学问，那么么“经验”就是科学学内部要素素。而科学学无论自然然科学还是社会科科学必定以以经验对象象为研究课课题。所以以，说科学学演化的动动力在科学内部实实际是指科科学中的理理论要素和和经验要素素的相

35、互作作用。现代科学的的环境也具具有自组织织系统演化化的环境特特点。从现代科学学来看，科科学是一个个开放系统统，科学与与技术、科科学与生产产、科学与社会会都有着相相互作用。而而相互作用用就意味着着它们之间间相互交换换着物质、能量量和信息。不不仅如此，与与以往相比比，科学与与它们的物物质、能量量和信息的交交换无论是是在性质上上还是在数数量上都达达到了无可可比拟的程程度。技术供给着着科学研究究的仪器设设备，有了了技术科学学才有了进进一步深入入研究和大规规模研究的的可能；试试想，如果果没有望远远镜特别是是今天的射射电天文望远镜，那那么对几百百亿光年远远的星体我我们能有所所研究吗？如果没有有显微镜特别是

36、是场隧道扫扫描显微镜镜，那么微微乎其微的的分子原子子我们能有有所观察吗？反过过来，科学学则向技术术不断输送送着创造新新技术的思思想和理论论，在科学的指导导下，技术术从个体的的手工方式式下解放了了出来，从从工匠的秘秘方演变成了科学学的应用。科科学与技术术日益演变变成为一体体化的事物物，在今天天，科学和技术术就是一枚枚硬币的两两面，它们们已经成了了须臾不可可分开的事事物了。今天的社会会化大生产产和科学的的关系也日日益密切起起来，与往往日相比，古代和现代代科学与社社会的相互互关系简直直不可同日日而语。社社会化的大大生产不断向科学学提出新的的和更高的的要求，它它以社会需需求的方式式向科学输输送信息，以

37、资金金支持的方方式向科学学输入物质质和能量，以以教育人才才向科学输输入后备力量。它它也更希望望科学能够够给它提供供更多的财财富。科学学不负众望望，的确为社会会创造了源源源不断的的财富。试试问，社会会生活和生生产的丰富富与提高，又有哪哪一点没有有科学的贡贡献呢？在今天，社社会与科学学在两者的的相互关系系上已形成成了有效的的制度化的的建制和规范范。社会对对科学的控控制不再是是古代中国国宫廷那种种为所欲为为的控制，也不是是那种“命令式”的行政控控制；而是是一种参量量控制。特特别是在市场条件下下，长期以以来已经形形成了一种种有效的市市场调节性性控制。通通过资金流动、社社会需求和和政府调节节等方式来来控

38、制科学学，使科学学不仅有效效地服务于社会，而而且也为之之提供了宽宽松的适宜宜的生长环环境，使科科学能够以以自组织的方式式演化发展展起来。科学在自己己的演化过过程中也向向社会不断断地提出更更高的要求求，它要求求社会更为民民主，要求求社会生产产和管理更更为科学，要要求提高人人的素质。社社会为了利用用科学和技技术，它也也必须按照照科学的要要求或受科科学影响而而演化，社会不不得不接受受科学的这这些信息输输入；科学学通过将自自己的理论论、方法和观点输输入给社会会教育系统统，通过科科学家本身身的社会活活动，为社社会的现代化培养养合格人才才，为社会会的科学化化、民主化化创造条件件，从而也也为自己的自组织织演

39、化创造造着条件。特特别是由于于科学认识识活动也有有自己演化化行为的承担主主体即科学学家，并且且也形成了了自己的社社会组织，有有自己的行行为规范，并以以自己的社社会活动即即科学家之之间的竞争争和协同来来激励科学学研究；那么这这种行为规规范也就和和社会的行行为规范之之间形成相相互作用，从从而对社会精神神生活的演演化发生影影响和作用用。而这种种影响一旦旦发生，就就会产生不可逆转转的作用，就就会对社会会和科学的的进步都产产生良好的的影响。科学自组织织演化的最最重要特征征还表现在在科学发展展的形式和和途径上。科学从古代代到现代大大致经历了了三种形态态：古代科科学、近代代科学和现现代科学。我们现现在如果把

40、把这三种形形态的科学学放在一起起加以比较较，就会发发现从古代到现代代的科学演演化是以分分叉的方式式分支演化化而来的。我们知道，古古代科学如如果以古希希腊科学为为例，那么么其形态即即为自然哲学。而自自然哲学的的特征即为为其中的知知识是未分分化的、混混沌一片的的。按照自组织理理论的观点点，此即为为“无序”或“平衡态混混沌”。从古代进入入近代，科科学开始了了分化。“科学”（scieence ）一词在在英文原意上上即分门别别类的知识识，所以，当当西方科学学传入日本本时，日本本人非常准确地地把科学翻翻译为分门门别类的知知识。而近近人康有为为再翻译时时始将此词译为（分分）科（的的）学（问问）。近代代科学从

41、自自然哲学脱脱胎而来，首首先分化出力力学（其中中又分化为为静力学和和动力学），而而后又分化化出物理学学的若干学科科如声学学、热学、电电磁学，还还有化学，生生物学等学学科。按照自组织理理论的观点点，此即为为“有序”即有结构构状态。从近代到现现代，科学学既高度分分化又高度度综合。今今日科学已已是一个层层次纷繁结构构嵌套纵横横交叉的网网络系统。有有人统计，迄迄今为止，科科学就其门类而言已已有55000 门以以上学科，其其中非交叉叉学科约有有近30000 门，交交叉学科25000 多门门。（见李李喜先：“复杂的科科学系统理理论及其应应用”，自然辩证法研研究Vool.8， No.1，19922， 293

42、3， 64）由由该数字可可以看出当代科科学演化的的又分化又又综合的趋趋势，其中中交叉学科科的门类就就明显地反映着综综合的网络络性质，而而非交叉学学科的门类类之多，也也说明分化化的趋势有增无减减。按照自组织织理论观点点，这一个个层次纷繁繁结构嵌套套纵横交叉叉的网络系系统即为远离离平衡的“混沌”，或正在在走向远离离平衡的“混沌”。这样，从迄今为止止科学演化化的全过程程来看，科科学发展的的道路正是是自组织系系统演化的道路，即即从无序走走向有序，再再从有序走走向非平衡衡混沌。科学的分叉叉发展，使使科学演化化的过程结结构成为一一种“树状”结构。而自然界的的树木已被被科学家证证明是典型型的自组织织结构 “

43、分形”（fracctal）。我我们已经找找到了从一一种科学研研究方向或或一个学科科研究演化化出多种科学学研究方向向或多个学学科研究的的案例（11944 年荣获诺诺贝尔物理理学奖金的物理理学家I.I. RRabi 的分子束束核磁共振振实验研究究分叉为各各种核磁共振研究和和其它研究究分支是一一个极有典典型意义的的案例，见见吴彤：“论科学的自组织织演化”，内蒙蒙古社会科科学19995 年年第6 期）；至于科学学从古代到现代代演化出55500 门之众的的学科更是是很好的案案例。这些些演化的图图象都是“树状状”的分形。这这表明，演演化中的科科学是具有有分形结构构的过程系系统。科学演化所所采取的发发展途径

44、也也是自组织织的典型途途径。一般般而言，系系统在自组织织演化时，往往往采取相相变的方式式。物理学学意义上的的相变，常常常有两种典型型途径：即即经过临界界点的性质质突变的相相变，在临临界点以下下的状态突变的相相变；至于于临界点以以上的渐变变由于不能能使系统从从一种状态态（或性质）改变变到另一种种状态（或或性质），因因此不能称称之为“相变”。不过，在第二种相相变中，系系统状态的的改变由于于不是一下下子完成的的，因而常常常把这种相变称称之为渐变变式相变。这这两种相变变有一个很很奇怪的特特点，即如如果是性质突变变的相变，那那么它在状状态上就表表现为两种种状态你中中有我我中中有你的无法区区分的情形形，而

45、如果果是状态突突变的相变变，那么在在性质上就就不发生突变。科科学也是这这样，科学学演化有两两种方式（三三种途径）即即科学革命命（有两种不不同形式的的科学革命命）和科学学进化。首首先，我们们把正确的的理论取代错误的的理论、或或在科学基基础观念（如如时空观、物物质观等）和和基本思维方式上发发生了重大大变革的科科学演化称称为科学革革命，把科科学在常规规阶段的不超出原原有理论的的基本思想想和基础的的演化它常常表表现为量的的扩张称为科科学进化。在在这样定义义后，我们们就会发现现，科学革革命就像物物理学意义上的的相变一样样，有两种种相变，正正确的理论论取代错误误的理论，这这种科学革命相相当于状态态突变的相

46、相变，因为为革命前后后的理论完完全是两种种状态不同的东西西，而科学学基础观念念（如时空空观、物质质观等）和和基本思维维方式上发生了重重大变革的的科学革命命是根本性性质发生了了突变，而而革命前后后的理论形态则具具有内在继继承性即理理论状态未未发生突变变，所以它它相当于性性质突变的相变。前前一种科学学上的相变变如哥白尼尼日心说取取代托勒密密地心说，后后一种科学上上的相变如如狭义相对对论对经典典力学的继继承和发展展。而那种种经常性的、科学学家对科学学中的常规规问题的研研究则可以以称之为科科学的进化化，它带来的是科科学的点滴滴的进步，但但是这种点点滴的进步步的日积月月累最终也也为科学的革命命奠定了基基

47、础。正如如德国物理理学家劳厄厄所说：一门科学的的历史只能能记载科学学研究的高高峰以及参参加这些研研究的那些人。但但自从十七七世纪以来来，有成千千上万不知知名的人曾曾把物理学学向前推进，他他们献身于于这门科学学 .有时还还做出了自自我牺牲。但但是，他们的工作作决不是多多余的， 也31不是徒劳无无益的。只只有这许多多人的默默默的协作才才能完成大大量必要的的观察和计算算，保证了了科学的持持续前进。只只有多种多多样的兴趣趣和才能才防止了把把科学研究究限制在少少数几个预预先规定的的方向里；这许多人人的作用过去去是、现在在还是做出出卓越的或或者甚至是是天才的贡贡献的必不不可少的准备备。 .物理学学是集体的的贡献，这