《系统科学方法概论》第五章

本章主要讲的是自组织系统方法。自组织系统理论的提出并不是偶然，它是19世纪中期以来热力学同生物学矛盾发展的结果。19世纪，热力学的建立具有重要的哲学理论意义，科学方法论意义和生产实践意义。但是，当一些学者力图把热力学的成果推广到物质世界一切领域时，矛盾也就出现了。科学的发展表明，宇宙中确实存在热平衡趋势，但同样存在着热不平衡趋势，而且就宇宙总体来说，热总是不平衡的，热平衡趋势只存在于个别物体之间或个别范围之间。其次，热力学认为物体总是由有序态向无序态转化。然而，生物科学的发展却表明生物的产生和发展过程是由无序向有序，由低级有序向高级有序的进化过程，或者说是由平衡向非平衡的发展过程。而这一矛盾的解决方法，有从系统内部分子热运动的角度来解释有序性形成机制的尝试。另一种是从生命运动的角度去解释有序性的尝试，然后是从生态系统与物理系统的本质差别上去解决这个问题，接下来就是自组织系统理论的诞生，人类对自组织现象形成机制和发展规律的考察。早在19世纪70年代就开始了，经过近100年的努力，到20世纪60年代末已经积累了丰硕成果。自组织系统理论正是在这些成的基础上，有一些科学家做进一步研究概括出来的。普利高则在总结前人经验的基础上，根据系统与环境的关系，把系统分为孤立系统，封闭系统和开放系统三类。耗散结构具有动态性，有序性，宏观性这三大特征。耗散结构是一种宏观有序的运动结构。耗散结构主要是关于耗散结构的形成条件，运动机理和变化规律的理论系统，处于远离平衡态，是耗散结构产生的第一个基本条文件。系统的开放性是耗散结构产生的又一个基本条件，系统内不同要素之间存在非线性机制，是耗散结构形成的又一基本条件。好像结构理论的提出，为结构研究开拓了一个新的领域。结构研究是各门科学的基本任务之一。耗散结构理论为提高系统的功能提出了一条新的途径，我们都知道系统功能主要是由系统结构决定的，一个系统的自组织能力愈强，其保持和产生新功能的能力也会愈强。协同学的研究对象同号散结构理论的研究对象是一样的，也是自组织现象。不过，研究角度和范围就有所不同了。协同学主要是从系统内部各要素相互作用的方式上去研究，自组织结构而耗散，结构理论则主要是从系统内部及和外部环境的关系上去研究。这一问题就研究内容而言，协同学要比耗散结构理论更丰富一些。协同学不仅研究远离平衡态的开放系统，而且研究平衡态的封闭系统。它不仅研究系统从无序到有序的演化规律，并首次将有序与无序辩证统一起来。协同学主要研究方法是类比，即根据不同系统间存在的相似性进行类比，其理论适用的范围有非生物，生物，社会心理的领域。这比耗散结构适用范围更大。系统内的协同运动是自组织过程的基础，系统内各序量之间的相同合作是系统组织性产生的直接根源，开放是自组织形成的外部条件。目前主要主要物理学，物理学，体力学，化学，生物学方面取得一些成绩；在社会学，经济学方面的应用还刚刚展开，其成果远远不如系统工程信息论控制论的应用成果突出。然而，新同学的普遍意义是毋庸置疑的，随着科学技术所研究和解决的系统对象愈来愈复杂和巨大，对系统内部各要素之间相互协同规律的认识和把握也越来越重要，对协同学的应用也就会越来越迫切和广泛了。突变论是建立在稳定性理论的基础之上的。突变论认为，突变的过程是系统由一种稳定态，经过不稳定态向新的稳定态跃迁的过程，表现在数学上是标志系统状态的各组参数及其函数值的变化过程。从突变过程的系统中，我们可以发现突变多，稳态性，中间非稳态性，突变点是一个范围，突变结果带有随机性这四个基本特征。突变过程的七种基本类型是经典型，突变折叠型，突变燕尾型，突变蝴蝶型，突变双曲型，突变椭圆形突变，抛物型突变。