系統高級度:為系統科學研究引進一個新概念

陳劍濤

（湖北黃岡師范學院,湖北黃岡438000）

系統高級度:為系統科學研究引進一個新概念

陳劍濤

（湖北黃岡師范學院,湖北黃岡438000）

本文以唯物辯證法關于相互聯系和作用的普遍性以及只有相互作用才是事物的真正終極原因的觀點為指導，提出了一個對包括自然、生命和人類社會系統在內的一般系統的進化與發展水平進行量化測評的新標準，初步分析了該標準在系統科學研究，尤其是在社會科學領域內各種系統問題的研究中可能具有的理論地位和應用前景。

一般系統;發展水平；科學度量；系統高級度;理論地位與應用

雖然經過半個多世紀的發展，系統科學已深刻地影響和改變了人們的世界觀和方法論。但迄今為止，人們仍未找到一個能夠對包括自然、生命和人類社會系統在內的一般系統的進化與發展水平進行科學度量與比較的普適標準。本文在唯物辯證法關于普遍聯系和相互作用觀點的指導下，嘗試提出一個對一般系統的進化與發展水平進行科學度量的新標準——系統高級度。筆者認為該概念的引入對系統科學研究，尤其是對社會科學領域內的各種系統問題的研究，具有重要的意義。

一、度量一般系統進化與發展水平的新標準——系統高級度

本文所謂的一般系統指的就是貝塔朗菲在《一般系統論》一文中定義的那種“由相互作用著的若干要素構成的復合體”[1]1104。一般地講，這里的要素既可以是抽象的數學元素，也可以是基本粒子、化學元素或本身已具有復雜結構的生命個體或人類社會中的社會成員、企事業單位等等。

傳統理論認為，一般系統進化與發展水平的高低，原則上可以通過系統的功能來度量，而系統的功能又依賴于系統的結構。所以人們一般通過對系統結構的分析，來對一般系統的進化與發展水平進行評估。但由于系統的結構變化極其復雜，缺乏統一的度量標準，從而使人們對系統進化與發展水平的研究，長期處于各種矛盾與混亂之中。

筆者認為，唯物辯證法關于普遍聯系和相互作用的觀點以及關于只有相互作用才是事物的真正終極原因的觀點，為我們從普遍聯系和相互作用的角度出發，尋找某種對一般系統的進化與發展水平進行科學度量的新標準提供了重要啟示。如恩格斯就不僅認為“我們所面對的整個自然界形成一個體系，即各種物體互相聯系的總體……這些物體是互相聯系的，這就是說，它們是相互作用的……”[2]521，而且還認為只有“相互作用才是事物的真正的終極原因”[3]574。經典作家的這些英明論斷，實際上已明確告訴我們，對系統結構或系統進化與發展水平的研究，也必須從相互作用做起。這就為我們通過一個延伸了的因果關系鏈，將對一般系統的進化與發展水平的研究直接追溯到系統內元素間相互作用的數量、強度等因素，尋找某種對一般系統的進化與發展水平進行科學度量的新方法，提供了重要的哲學依據。

當我們對一般系統內元素間的相互作用與系統進化與發展水平之間的關系進行考察時，發現系統的進化與發展水平與系統內元素間相互作用的以下幾方面因素有關：

一是系統內元素間相互作用數量的多少。大量事實告訴我們，當某系統內元素所擁有的平均相互作用數量越多時，該系統的內部結構就越復雜、越高級，其在環境中所表現出來的功能也越復雜、越高級，系統的進化與發展水平也就越高。

對裝在一定容器內的理想氣體分子系統來說，因這些分子間除了隨機的瞬間碰撞作用外，并不存在其他的穩定相互作用，所以該系統內部元素間平均相互作用數量極其有限，不可能形成任何穩定的內部結構或組織，因而其屬于功能極其簡單的非常低級的系統。

對在地面上由一堆散沙構成的系統來說，若其間的萬有引力作用忽略不計，則它們之間因重力而導致的相互擠壓摩擦等作用數量也非常有限，且因這些相互作用十分微弱，故亦難以通過其間的相互作用而形成穩定的內部結構或組織，故其外在功能也非常有限。這顯然也是一種很低級的系統。

對常溫下的氯化鈉晶體系統來說，以離子形式存在的每個氯原子與鈉原子，因其至少要和與其相鄰的其他六個鈉原子或氯原子以離子鍵的形式形成六個較為穩定的相互作用，并因此而構成一種穩定的晶體結構。所以對氯化鈉晶體系統來說，其每個元素所擁有的平均相互作用數量便至少等于6。所以，相對于上述理想氣體分子系統和沙堆系統來說，我們有理由認為這是一種相對高級一些的系統。

對于由四條肽鏈、574個氨基酸分子組成的血紅蛋白分子系統來說，若我們將氨基酸分子看作是元素的話，則這些元素之間，除了在其系統的一級線性結構上通過肽鍵形成一種穩定的相互作用外，還在其平面及立體的二、三級結構上通過氫鍵、二硫鍵以及范德瓦爾斯力等多種方式形成多種相互作用，使每個元素所擁有的

而在生命的基本構成單元——單個細胞系統中，為了維持生命的活性，該系統內的各個組成部分（細胞器）之間每時每刻都在發生著數以千計的生物化學反應。這些錯綜復雜但又高度有序的化學反應在細胞的不同組成部分（元素）之間，建立起了大量的生物化學作用鏈。雖然到目前為止，人們對細胞內時刻都在進行著的生化反應，究竟在細胞的不同組成部分（元素）之間形成了多少種具體的相互作用尚不得而知，但其數量肯定有近百或數百種之多[4]72-74。可見，相對于一般物質系統來說，細胞生命系統內元素間相互作用的數量已大為增加，而該系統顯然是一種更為高級的系統。

在多細胞生命系統中，為了準確控制它們的生長或分裂等活動，在不同細胞之間通過各種激素、局部介質、神經遞質和神經電沖動等方式而實現的各種高一層次的相互作用，目前已知的就有一百多種（而且每個細胞都還在細胞器、蛋白質分子等更低層次上存在著大量的其他相互作用）。顯然，多細胞生命系統內不同層次元素間相互作用的種類和數量都有了更大的提高，使其表現出更高的進化與發展水平。

而在人類的大腦皮質系統內，每個神經元平均可以和10000個左右的其他神經元建立起各種極其復雜的相互聯系，從而在它們之間形成成千上萬的相互作用[4]297。而且從目前已知的事實來看，人類大腦系統也是一種進化與發展水平最高的系統。

系統的進化與發展水平與系統內元素平均擁有的相互作用數量之間的這種成比例關系，在人類社會系統內也同樣存在著。如在社會經濟系統內，以家庭為基本經濟單位（元素），從不或很少與其他經濟單位發生相互作用的自然經濟系統，是一種大家公認的低級經濟系統；而通過物物交換，使經濟單位之間可以發生少量相互作用的原始市場經濟，卻無疑是一種進步些的經濟系統；而在以貨幣為基本作用載體和度量單位，以健全的法律法規為保障，以物質、能量和信息的高速交換為特征的現代市場經濟系統中，各生產經營單位通過市場而發生的各種相互作用，卻種類繁多。而我們已公認，相對于自然經濟系統以及內部相互作用數量也相對較少的純粹計劃經濟系統來說，現代市場經濟系統是一種更為高級的系統。

同樣的關系也表現在社會政治、文化及其他系統內。在封建專制政治系統中，作為系統元素的各種組織或個人所可能擁有的平均相互作用數量，就要比現代民主政治系統內各元素所擁有的平均相互作用數量要少得多。與此相應的事實是，封建專制政治系統是一種比現代民主政治系統要低級得多的政治系統。

由此可見，無論是一般的物質系統、生命系統還是人類社會系統，其進化與發展水平的高低，無不與其內部元素間相互作用數量的多少密切相關。而且由上面的討論可以看出，兩者之間呈現出一種明顯的正比關系。

二是系統內元素間相互作用強度的大小。一般系統進化與發展水平與其內部元素間相互作用強度的大小有關這一事實是很容易理解的。因為從一般系統的定義來看，元素間不存在任何相互作用的“系統”根本就不可能稱之為系統，其進化與發展的程度也就無從談起。而元素間相互作用太弱的系統，或根本就不可能形成各種內部結構或組織，或因這些結構或組織的穩定性太差，而使系統的外在功能受到很大的限制，從而使系統表現出較低的發展水平。所以只有當元素間相互作用的強度足夠大的時候，系統才可能表現出一定的進化與發展水平。可見，系統進化與發展水平的高低，與其內部元素間相互作用強度的大小有著密切的關系。大量的事實告訴我們，在一定的范圍內，一般系統的進化與發展水平是與其內部元素間相互作用強度的大小成正比的。

三是系統內元素間相互作用傳遞速度的大小。元素間相互作用傳遞速度較慢的系統，不僅使系統作為一個整體，在應對來自環境的各種相互作用（尤其是有害作用）時反應遲鈍，對其在復雜環境中的生存與發展不利，也必將影響到系統功能的發揮，從而使其表現出較低的進化與發展水平。這種現象在生命和社會系統中表現得最為明顯。不同物種或個體對環境作用的反應速度的大小（由其內部元素間相互作用傳遞速度的大小所決定），不僅直接影響到它們的生死存亡，同時也標志著該物種或個體作為一種有機生命系統，其進化與發展水平的高低。因為我們完全有理由認為，在其它生存能力相同的前提下，具有較快反應速度的生命系統是一種進化與發展水平也較高的系統。這種元素間相互作用的傳遞速度與系統的進化與發展水平正相關的現象，在人類社會系統中表現得也十分明顯。因為人類社會系統內人員旅行以及物質、能量和信息傳遞速度的提高與人類文明進步之間的正比關系，早已得到人們公認。

綜合上述三方面事實，我們就從相互作用而非系統結構的視角出發，得到一個度量一般系統進化與發展水平的新標準——系統高級度。顯然，系統高級度與系統內元素所擁有的平均相互作用數量（或系統的內部作用豐度）成正比，與元素間相互作用的平均強度成正比，與元素間相互作用的平均傳遞速度成正比。考慮到系統高級度與熱力學熵和信息熵之間可能具有的潛在關系，本文將系統高級度定義為“系統高級度等于系統內相互作用的豐度與系統內元素間相互作用的平均強度和元素間相互作用傳遞的平均速度的乘積的以2為底的對數”。用公式表示為：

其中H即為系統高級度，g為作用豐度，p、v分別為平均作用強度和平均作用傳遞速度。

因右邊首項l o g2g＝G代表了系統內部作用豐度對系統進化與發展所做出的貢獻，其取值的大小主要與系統的結構復雜程度有關，故本文稱其為系統的結構高級度或組織度；第二項l o g2p＝P代表了系統內元素間相互聯系或相互結合的緊密程度對系統進化與發展所做出的貢獻，且其取值的大小與系統存在狀態的穩定性密切相關，故本文稱其為系統的剛強度或穩定度；而第三項l o g2v＝V代表了系統內元素間相互作用傳遞的速度對系統進化與發展所做出的貢獻，且其取值的大小與系統作為一個整體在環境中行為的敏捷性密切相關，故本文稱其為系統的敏捷度。從而一般地有：

系統高級度＝系統組織度＋系統穩定度＋系統敏捷度

即有：

于是我們得到了一個能夠跨越無機自然界、生物界和人類社會領域內各種具體系統之間的巨大差別，而從一般意義上對它們的進化與發展水平進行統一討論和量化測度的新標準。

二、系統高級度概念的理論地位與應用前景分析

本文認為，系統高級度概念的引入，為我們對自然物質系統、生命系統，尤其是人類社會系統的進化與發展的水平與方向等問題進行量化研究，提供了一種新工具，為擴大系統科學在人文社會科學研究中的運用范圍開辟了一條新途徑，具有比較重要的理論和應用前景。

（一）為揭示包括生命和人類社會系統在內的一般系統的進化與發展的本質與方向提供了一個新視角

在生物進化和人類社會發展研究中，由于我們一直缺少一個對生命和人類社會系統的進化與發展水平和方向進行科學測量與評價的統一標準，從而在對系統進化與發展的本質與方向等重大問題的研究中，很難形成真正的理論共識。而系統高級度概念的引入，卻從一個新的角度揭示了一般系統進化（或漢語語境中的進步）與發展的本質，即：一般系統的進化與發展，在本質上對應于系統內部存在狀態的某種歷時變化，在該變化發生的過程中，其系統高級度的取值有所提高。由此，我們還得到了一個對一般系統狀態演化的性質進行科學判斷的簡單判據：若在各種內外因素的影響下，某系統的系統高級度在一定的時間內，從其初態的H1變為末態的H2，則當H2－H1＝⊿H＞0時，我們就說該系統在該段時間內的狀態演化是一種進步（進化）或發展；反之，當⊿H＜0時，就說該系統在該段時間內的狀態演化是一種退化或倒退了。

（二）為深入理解自然物質系統、生命系統和人類社會系統之間的內在統一性，提供了一條新途徑

承認自然界和人類社會在其物質性、運動性、普遍聯系和螺旋式發展等方面的內在統一性，既是馬克思主義哲學的理論前提，也是其深化和發展了的重要理論成果之一。作為在馬克思主義哲學基本原理指導下取得的一個新成果，系統高級度概念的提出和它所揭示出的自然物質系統、生命系統和人類社會系統在進化與發展水平的度量方法上的一致性，為我們提供了一個聯結自然、生命和人類社會系統的新紐帶，為更全面、深入地理解馬克思主義哲學關于自然和人類社會之間的內在的歷史統一性，增加了一個新范例。

（三）為正確理解和推動一般系統的進化與發展提供了一個新的理論依據

從系統高級度概念的定義可以看出，我們對任何系統的進化與發展問題的科學研究與分析，都必須從系統的組織度、穩定度和敏捷度這三個維度出發進行全面的綜合考察。在人為地推進各種系統，尤其是人類社會系統科學發展的過程中，如果不能正確地把握好上述“三度”之間的辯證關系，過分強調通過某一維度的突出發展來帶動系統整體的發展，而忽視了其它維度的發展，不僅會出現事與愿違的“欲速則不達”現象，還有可能因此而導致系統整體的倒退。因為系統的“三度”發展之間存在著一些內在的制約機制，這些機制要求一般系統的發展必須是系統的“三度”在相互制約基礎上的全面、協調的發展。而且只有這樣的發展，才是健康和科學的發展。

這些制約機制主要體現在以下幾方面：

1.系統組織度的提高會導致系統敏捷度和穩定度的下降。首先，系統組織度的提高會導致系統敏捷度的下降。由于在系統的元素構成、元素間相互作用的性質以及這些相互作用的實現方式不變的情況下，僅僅依靠元素的簡單堆積并不能提高系統內元素間相互作用的平均數量，所以在各種現實系統的進化與發展過程中，其內部作用豐度的提高，主要是通過形成一些具有樞紐性地位的作用節和在更高結構層次上涌現出各種新的相互作用的方式來實現的。在單細胞生命系統中細胞核的出現、多細胞生命系統中神經系統的發生、社會經濟系統中市場的出現和政治系統中各種權力機構和政治組織的產生等，都屬于在原來的“平面型”結構中，通過形成具有樞紐性地位的各種作用節的方式來提高系統的組織度，從而提高系統整體進化水平的現象；而在細胞器層次上通過生物化學反應實現的細胞器之間的相互作用、在細胞層次上通過神經沖動實現的多細胞之間的相互作用、通過市場在本已高度組織化的大型企業之間實現的相互作用、一國內的多個政黨或政治組織之間產生的相互作用或更高層次上的不同國家的政黨或政府之間形成的各種相互作用等，顯然都屬于通過在系統更高層次結構上涌現出各種新的相互作用的方式來提高系統組織度的情形。雖然這些新的作用節和新的相互作用方式的出現，一方面確實提高了系統的組織度，但另一方面，卻又往往因為這些新的相互作用的形成或實現的機制更為復雜，而在一定程度上降低了系統的敏捷度。如神經元內神經沖動的產生，雖然在本質上可歸因于傳遞速度等于光速的電磁相互作用，但極為復雜的形成和傳播機制，卻使其實際的傳遞速度只有1—100米/秒左右。再如在現代政治系統中，雖然多種政黨和多種權力機構的出現，提高了社會政治系統的組織度，但由于在這種復雜的政治系統中，各種決策的形成和實施機制亦變得更為復雜，從而使社會政治作用的形成和傳遞速度亦大為下降，并因此降低了系統的敏捷度。

其次，系統組織度的提高亦會降低系統的穩定度。由前面的討論已知，系統組織度的提高主要是通過在系統內形成新的作用節和在更高層次內形成新的相互作用的途徑實現的。但由于這些新的相互作用的產生占用了大量的系統資源，從而使系統內元素間相互作用的平均強度有所下降，降低了系統的穩定度。如具有復雜內部組織和豐富內部作用的生命體，其系統結構的物理穩定性就比內部結構比較簡單的物質系統要低得多；具有更多復雜社會組織和內部相互作用的社會政治、經濟系統，其系統穩定性也會相對下降。亦即系統組織度的片面提高，是要以犧牲系統的穩定度為代價的。如期望單純通過推行多黨民主政治的途徑來提高社會系統整體發展水平的做法，不僅有可能因系統敏捷度的下降而降低系統整體的發展速度，還有可能因此引起社會的混亂或動蕩，造成社會整體發展水平的倒退。

此外，由于系統組織度的提高是通過在其內部形成各種具有樞紐性地位的作用節和不斷的層次性進化實現的，故任一元素數量有限的系統，其系統組織度的取值必存在一個理論上的最大值。原因很簡單：當每個元素都成為“樞紐”后也就沒有什么樞紐可言了；當每個元素都自成為一個“層次”時，這種“層次”反而蛻變成一種簡單的一維線性結構了。由此也可發現，企圖通過單純提高系統組織度的方式來提高系統整體進化與發展水平的做法，不僅是片面的，甚至有可能是適得其反的。

2.系統穩定度的提高有可能導致系統組織度的下降。雖然在一般情況下，隨著系統內元素間相互作用的不斷增強和系統穩定程度的不斷增大，系統的組織度和敏捷度都有可能隨之增大，但元素間相互作用過強的系統，卻有可能損害系統的組織性，導致系統組織度的下降。因為極強的相互作用，會使那些通過相對微弱的相互作用而形成的不同層次上的各種組織或結構發生解體。如在質量極大的黑洞中產生的極強的萬有引力作用，會使那些通過相對微弱的其他相互作用而形成的細胞、分子、原子甚至原子核等層次上的物質結構發生坍塌，極大地降低物質系統的系統組織度；在高度壟斷的經濟系統和高度專制的極權政治系統中，也會因為某種強有力的經濟或政治作用的存在，而使其他社會組織的存在變得更為困難，從而在一定程度上降低這些經濟或政治系統的組織度。

3.系統敏捷度的提高也有可能導致系統組織度的下降。從上面對系統組織度和敏捷度之間的關系的討論已知，復雜系統內的許多相互作用都是由系統內的一些復雜組織通過各種復雜機制而產生的。雖然這些復雜組織的存在提高了系統的組織度，但卻要不可避免地降低系統的敏捷度。反過來，系統敏捷度的提高，自然要在一定程度上以犧牲系統的組織度為代價。

（四）為社會科學領域內各種系統問題的研究提供了一種新工具

迄今為止，我們在關于政治與經濟體制改革，民主與法制建設的意義與地位等重大社會問題的研究中，始終缺少一個精確的量化研究手段。而系統高級度概念的引入卻為我們在上述領域內的研究數學化和精確化提供了一個重要的工具。許多原來只能進行定性研究或很難進行定量研究的社會科學問題，都可以利用系統高級度概念進行較為嚴密的定量研究。

[1]貝塔朗菲.一般系統論[M]//邢賁思.影響世界的著名文獻——自然科學卷.北京:新華出版社,1997.

[2]馬克思恩格斯選集（第三卷）[M].北京：人民出版社,1972.

[3]馬克思恩格斯全集（第二十卷）[M].北京：人民出版社, 1972.

[4]程紅.生命科學導論[M].北京：高等教育出版社,2003.

[責任編輯：黎峰]

N 94

A

1002-7408（2010）06-0029-04

陳劍濤（1961-），男，湖北老河口人，黃岡師范學院政法學院博士，主要從事心靈與認知哲學和科學技術哲學研究。平均相互作用數量大為增加。而且正是這些相互作用的存在，使血紅蛋白分子形成了其自身特有的空間構象，并使其在特定的生理環境中表現出特定的生理載氧功能。顯然，蛋白質分子是一種更為高級的系統。