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從構成論到生成論
——系統思想的歷史轉變

2015-01-23 21:42:30魯品越
中國人民大學學報 2015年5期
關鍵詞:理論系統

魯品越

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從構成論到生成論
——系統思想的歷史轉變

魯品越

從表層的“構成論圖景”到深層的“生成論機制”的轉變,是當代系統思想的根本性轉變。經典自然理論的世界圖景是由基本“磚塊”及其外部相互作用構成的“復合型世界”,而當代自然科學正趨向于把世界理解為由各個層級“生成元”生成的復雜性世界。在系統科學中表現為從“老三論”到“新三論”的轉變。系統動力學揭示了生成論的最根本機制——生成元迭代機制,其在生成論中的作用猶如原子論在構成論中的作用。這一理論與“重整化理論”和分形幾何相互同構性的形成機理,則是生成論世界觀的深層的客觀基礎,這就是基于事物內在相互作用的不確定性。

構成論;生成論;生成元;不確定性;層級結構

生成論思想潮流是從20世紀初開始萌芽、在70年代如雨后春筍般生長起來的系統科學思想潮流,它使舊的構成論世界圖景得到了深層的生成機制的解釋。從哲學上深刻理解這一思想潮流,對豐富馬克思主義世界觀,把握人類科學思想的發展脈搏,深刻理解當代人類面臨的復雜世界,具有重要的理論意義與現實意義。

一、構成論世界觀與方法論的優長與缺陷

西方科學之所以能夠取得如此成功,如產生像牛頓力學、分子論、原子論、愛因斯坦相對論等等改變世界的科學,是因為它具有把紛紜復雜的事物分解為簡單事物的方法論和世界觀。而這種簡化方法有兩類:一是“構成論”,它在從伽利略、牛頓以來的科學界一直處于主導地位;二是“生成論”,它是當代科學思潮新的發展趨勢。

牛頓以及其后的許多天才科學家能夠取得偉大成功的秘訣之一,是他們成功地使用了分析法,把整體分解為各個組成部分。其最極端的形式是把世界上的事物理解為各個部分的總和,例如把物質結構理解為各個原子的總和,把太陽系理解為各個行星的總和,把各種周期性運動乃至非周期運動理解為各種簡單振動的總和(光學便是如此),等等。然而人們發現,如亞里士多德所言,必須承認“整體大于各個部分的總和”,整體具有其各個部分不具有的“整體性質”,它來自事物的各個組成部分之間的相互作用。于是人們對分析法進行“修正”,這就是“綜合法”:整體的性質等于各個部分的總和加上它們相互作用的綜合效應。人們認為,只要把握了世界上事物的各個部分及其外在相互作用,就理解了整個客觀世界。這里的“外在相互作用”指的是不改變組成事物的基本“磚塊”,而只改變它們之間相互位置的相互作用。我們稱這種世界觀為“構成論”世界觀。

在20世紀之前,科學中的構成論的世界圖景可以分為兩個方面:一是物質論方面的“原子論”,它認為某種或某幾種“基本粒子”是組成世界的“磚塊”,世界由這些三維空間中的基本磚塊通過其間的相互作用而構成;二是歐幾里得幾何學,它將作為物質容器的空間理解為由“點、線、面、體”所組成的結構,而“點”是空間的最基本的單元,它在幾何學中的地位相當于“原子”在物質論中的地位,“線”、“面”和“體”都是由點來定義與描述的。幾何學就是研究這些幾何形態的構成關系的學問。由這二者形成了機械論的構成論,世界被理解為三維空間各點上的原子通過外在相互作用而不斷運動所構成的機器。這種簡單的構成論世界觀,找到了認識世界的基本途徑——解剖這個世界的機械運動結構。這樣一來,無比復雜的世界就被簡單化了,從而打開了認識世界的路徑。西方科學在破除了中世紀宗教的神秘面紗之后,在這條道路上凱歌行進,取得了巨大的成就。然而這種成就卻付出了巨大的哲學代價,它犧牲了世界事物的有機性與歷史性。

構成論的缺陷之一是其非歷史性。以構成論為世界觀與方法論的科學理論,其成功的前提是愛因斯坦所說的被描述事物的“歷史無關性”:任何粒子,不論是它經歷了怎樣的歷程,都受到同樣物理定律的支配,因而產生出同樣的運動狀態與結果,其行為與該事物的歷史無關。例如,力學所研究的物體行為狀態與該物體的歷史經歷無關。正因為它是非歷史性的,所以這些理論中所描述的運動都是完全可逆的。這一非歷史積累性特征,是構成論的典型特征。以構成論為基礎的理論,適合于不存在反饋過程的、由當下相互作用決定的物質體系。對于那些具有反饋過程及其歷史積累,從而其行為與其歷史有關的事物(例如“復雜性系統”),構成論世界觀與方法論必然失靈。因為這些系統的行為不僅由“當下”的相互作用所決定,而且由事物生成的“歷史過程”所決定。誠然,世界是由物質及其相互作用構成的,然而這種相互作用不是一次完成的,它們不僅需要用“在場”的相互作用來解釋,還需要用已經“不在場”的事物的相互作用的不斷反饋的歷史過程來解釋。

構成論的缺陷之二是其重“構成材料”而輕“生成方式”。構成論世界觀注重構成世界的基本的“材料”,努力尋找事物是由什么基本材料構成的,如尋找無機物質由哪些“粒子”和“場式物質”、生命物質由什么樣的細胞和分子所構成,幾何結構由“點、線、面、體”構成等,然后尋找這些組成部分的外在關系(排列組合關系)與外在相互作用。這些當然是正確的,然而如果我們僅僅注意這些組成部分及其外在相互作用,忽視了世界的基本的生成方式與組織方式,將會在尋求真理的道路上迷失方向。實際上,事物生成方式和組織方式比“基本材料”更重要,亞里士多德所說的“四因”中,“形式因”比“質料因”更重要,因為它能夠具體地指出事物是如何生成與發展的。

構成論的缺陷之三是由其非歷史性導致的機械決定論。這種構成論世界觀與方法論只關注物質間當下相互作用,而忽視反饋式相互作用的歷史積累,因此對于那些由許多反饋過程形成的結構,其必將嚴重失靈。著名的“拉普拉斯決定論”正是由這種“構成論”思想方法導致的結論。恩格斯曾經這樣描述這種決定論:“這粒被風吹來的特定的蒲公英種子發了芽,而那一粒卻沒有;今天清晨四點鐘一只跳蚤咬了我一口,而不是三點鐘或五點鐘,而且是咬在右肩上,而不是咬在左腿上——這一切都是由一條不可移易的因果鏈,由一種不可動搖的必然性造成的事實,而且產生太陽系的氣團早就被安排得使這些事情只能這樣發生,而不能以另外的方式發生。”[1](P479)然而,如此荒唐的結論卻是牛頓力學加上構成論世界觀所得到的必然結果:如果事物每一步都服從牛頓力學那樣的規律,這種規律決定了世界上所有物質在每一時刻的位置與動量,因此一切事件都完全是必然的。而從生成論角度來看,這種決定論是根本不可能的:即使事物每一步都遵循決定論,唯一地決定了下一時刻的狀態,然而事物是通過反饋過程的不斷積累而生成的,因此初始條件的微小差異將會產生出巨大的差異(如所謂“蝴蝶效應”),這就導致了機械決定論的反面——非決定論,從而使這種理論陷入悖論。

二、生成論的要素:生成元及其歷史積累

由于構成論世界觀存在上述缺陷,在復雜事物領域中“構成論”必然要被“生成論”所取代,或者說,使構成論所描繪的表層的世界圖景,建立在深層的生成論所揭示的生成過程的基礎之上,作為生成過程所產生的相對穩定的結果而存在。到了20世紀后半葉,各個不同科學領域差不多同時發生了研究復雜性問題的新型理論運動:數學領域出現了“分形理論”,系統動力學領域出現了“混沌理論”,物理學與化學領域出現了“耗散結構理論”,氣象學領域出現了“蝴蝶效應”概念,等等。這些表面看來似乎各不相干的理論研究,卻有著極其深刻的內在關聯,它們指向了同一理論方向,就是對復雜性問題的研究。而我們站在哲學的高度來理解這些科學思想運動,就會發現這場發生在各個不同領域中的理論運動的共同思想本質,就是人類關于世界本體的觀念從“構成論”向“生成論”的歷史轉變。

從構成論向生成論的世界觀的轉變,在科學思想上表現為從“復合性”向“復雜性”的轉變。與“簡單”相對立的概念有兩個:一是“復合”(compound),另一則是“復雜”(complex)。這兩個詞雖然很古老,但是在當代語境下有其特定的含義。從最直接的意義上說,“復合性”指的是可以分解為簡單組成部分而得到理解的那些事物及其性質,而“復雜性”則指不能通過分解為簡單組成部分而得到理解的那些事物及其性質。因此,牛頓力學中行星運動軌道不是簡單的,但也不是復雜的,而是“復合的”:因為它可以分解為行星的慣性運動與引力運動的總和,盡管計算起來十分繁復。而一個家庭卻是復雜的,因為家庭是由家庭成員之間的不可分離的社會關系構成,而不能簡單地理解為家庭成員的總和。南非哲學家保羅·西利亞斯對此有很清楚的論述:“一些系統,盡管它可以是由極其大量的組分構成,但可以從其個體組成而獲得關于系統的某種完整描述,這樣的系統僅僅就是復合的。噴氣式飛機和計算機就是復合的。另一方面,系統組成之間、系統與環境之間具有相互作用的復雜系統,則具有這樣的屬性:作為整體的系統不可能只通過分析其組分而得到完全理解。而且,這樣的一些關系并非固定不變的,而是流動著、變化著,沉淀是作為自組織的結果。”[2](P2)

因此,復雜事物的基本特征是其“歷史積累性”:一切復雜事物都是在不斷反饋過程中形成的,因而其不僅由當下所處的相互作用及其規律所決定,更由其所經歷的“不在場”的歷史過程所決定,這就是歷史積累性。例如,生物的發育、曲折的海岸線、復雜的市場結構、股票的價格軌跡,等等,都是在無數次反饋過程中歷史積累而成,都不能僅僅用事物之間當下的相互作用來解釋,而必須用事物的生成方式與組織方式來解釋。如果說“構成論”模型是研究非歷史積累性的無機的復合結構的方法,那么“生成論”模型就是研究由無數次相互作用的歷史積累所生成的復雜事物的模型,它將世界看成是在廣義的迭代機制下的進化過程。

而進行這種歷史積累的最基本的過程單元正是“生成元”。如上所述,“構成論”是西方科學思想史上一種尋求世界簡單性的世界觀與方法論:它把復合性事物分解為由簡單事物及其相互作用所形成,因而適合研究“復合事物”。而“生成論”則開拓了另一種尋求世界復雜性的世界觀與方法論:把復雜事物理解為由簡單的“基本過程單元”的反復作用的歷史積累過程所生成,因而適合研究“復雜事物”。這個“基本過程單元”即“生成元”。復雜性事物即由“生成元”在各個層級上反復迭代所生成的事物。這種生成論方法論模型對生命體的研究特別有用,因為生命體區別于非生命體的一個主要標志是基因通過相互作用過程進行“自我復制”,而這種自我復制是反復進行的,前一時刻的自我復制的結果將形成下一時刻自我復制的基礎,生物體在以這種“自我復制”為“生成元”的反饋過程中逐步形成,從而可以用簡單而少量的規則(生成元)來生成復雜結構。[3]

這種“生成元”本質上是事物之間的最基本的內在聯系過程,這種內在聯系是事物復雜性的產生根源。所謂“內在聯系”,指的是任何事物都要通過他物來表現自身,由此導致事物之間相互改變與相互生成,事物之間不可分離地交織在一起,形成了復雜性。正是這種復雜性,使分析方法失靈。保羅·西利亞斯進而指出:“技術的力量已經為科學打開了一種新的可能性。一種最重要的科學工具永遠都是分析方法。如果某種事物過分復雜,難以作為一個整體來把握,就把它分為若干份可以分別分析的可操控單元,然后再將它們合在一起。不過,對于復雜動力學系統的研究,已經揭示了此種分析方法的一個根本缺陷。復雜系統并非僅僅是由其組分之和構成,而且也包括了這些組分之間錯綜復雜的關系。在‘割裂’(cutting up)一個系統時,分析的方法破壞了所要尋求理解的東西。”[4](P2)這時,在分析方法的基礎上,還需要引進新的生成論方法,這就是研究事物之間如何通過內在相互作用而相互生成,進而尋找到這種相互生成的最基本單元——生成元,通過生成元的反復迭代來分析事物的生成與發展。

這種生成元的反復迭代過程乃是一種非線性反饋過程。生成元是由事物間內在聯系所生成的生成單元,它在非線性反饋過程中不斷生成事物。這種非線性反饋過程使內在聯系所生成的原初的復雜性不斷積累,從而成為事物復雜性程度不斷增長的機制。保羅·西利亞斯在分析“復合”與“復雜”的區別時指出:“一些系統,有非常大量的組分,承擔精致復雜的任務,但卻能夠被精確地加以分析(在該詞完整的意義上)。這種系統,是復合的。但一些系統,由錯綜復雜的非線性關系和反饋回路所構成,每次只可能對某些方面加以分析。而且,這些分析總是會引出各種曲解。這樣的系統,是復雜的。”[5](P4)

我們由此得出結論:事物在內在聯系中生成乃是復雜性的產生根源,而非線性反饋則是使這種復雜性不斷增長與積累的機制。從這個角度來看當代科學革命——從表層的“關于事物的集合體的科學”向深層的“關于事物在內在聯系中生成過程的科學”,也就是研究內容從“復合性事物”到“復雜性事物”轉變、研究方法從“構成論方法”向“生成論方法”轉變。而研究事物通過內在相互作用進行非線性的反饋式的相互生成過程,成為當代科學的主導性方法。當然,這并不意味著構成論方法是已經被歷史淘汰的一無是處的方法,其實,構成論方法是人類研究客觀世界永不可缺的方法。

生成論方法的誕生意味著:構成論方法所揭示的只是世界的表面現象,是事物歷史性的生成過程所產生的結果,必須在生成論的基礎上得到理解。

三、生成論思想在當代自然科學中的深層表現

系統思想從構成論向生成論的歷史變遷,作為一種共同的時代精神推動著各個不同領域的自然科學的歷史發展。在20世紀70年代,系統科學發生了從“老三論”(一般系統論、控制論、信息論)向“新三論”(耗散結構理論、協同學、超循環理論)的歷史轉變:前者主要研究系統的結構及其相互作用,因而以“構成論”作為其思想基礎;后者則主要研究系統的生成過程,以“生成論”作為其思想基礎。而在“新三論”的背后,則有關于系統最普遍而基本的生成機制的研究,這十分深刻地表現在系統動力學(特別是其混沌吸引子理論)、分形幾何理論與物理學領域的重整化理論三者的內在聯系上。

系統動力學與分形幾何理論,是處在草創階段的兩個各自獨立的理論。然而人們驚奇地發現:這兩大理論具有極其緊密的內在關聯。而作為這兩個理論基礎的則是量子力學中的重整化理論。這三種來自完全不同甚至可以說完全“不相干”的研究領域的理論,卻在發展過程中建立了某種令人驚異的內在同構性,把我們帶進了共同的新哲學境界。這真正是科學思想的奇跡!這一奇跡,向人們昭示著事物生成過程的普遍的深層機制。

(一)分形幾何理論、系統動力學和重整化理論的同構性

我們首先討論這三種理論之間在理論形態上的同構性。幾何學中的分形理論是這三者同構性的橋梁。

我們先分析分形幾何與系統動力學的混沌吸引子理論的關系。這兩種理論所研究的領域本來并無關聯。然而美國物理學家M.J.費根鮑姆在1976年發現,混沌吸引子的幾何圖形具有“自相似性”:它的每個細節部分具有與整體相同的結構,區別僅僅在于圖形的尺度大小上。這說明每個混沌吸引子就是一個分形圖形。那么,表面上與分形毫不相干的系統動力學過程,為什么會如此?答案在于二者具有共同的生成機制,這就是“生成元”。“分形”與“混沌”二者都建立在“生成元”的基礎之上。正是作為事物過程的“生成元”,使這兩大領域的理論匯合為同一理論的不同表現。

分形幾何圖形是由空間圖形變化的“生成元”對已生成的圖形進行反復迭代而產生的圖形,因此會導致整體與部分的“無限嵌套的自相似性”(即通過“粗粒化”而得到相似的圖形)。而混沌則是系統狀態在生成元的反復迭代的作用下,由各個時間上的狀態點所形成的圖形。這個圖形本身并非現實空間的幾何結構,而是系統狀態在生成元的反復迭代作用下形成的變化在狀態空間中留下的印跡。它使系統在時間上的狀態變化通過空間上幾何圖形的變化表現出來。二者的對應關系通過如下途徑來實現:

第一,生成元的對應關系:系統狀態的生成元是系統狀態的時間函數,它被描述為狀態空間*確切地說,是狀態空間中系統運動軌道與彭加勒截面的交點所形成的圖形,即每個運動軌道的“代表點”所形成的圖形。中每一周期從“一個狀態”向“另一個狀態”的變化,從而使系統狀態的生成元被表達為幾何圖形變化的生成元。

第二,這種生成元的轉換,使系統運動軌跡圖像(確切地說,狀態空間中系統運動軌道與彭加勒截面的交點所形成的圖像)成為一個不斷由“生成元”生成的分形幾何圖形。因此,每一個非線性系統生成元,其生成的系統狀態變化軌跡圖像一旦包含混沌吸引子,必然會生成一個分形幾何圖形。

這樣一來,系統生成過程的運動軌跡一旦形成混沌吸引子,就必然構造出一種分形。混沌與分形于是建立了一一對應的關系。因此,“混沌事件在不同的時間標度下表現出相似的變化模式,這與分形在空間標度下表現的相似性十分相像。混沌主要討論非線性動力系統的不穩、發散的過程,但系統在相空間總是收斂于一定的吸引子,這與分形的生成過程十分相像……分形與混沌的一致性并非偶然,在混沌集合的計算機圖像中,常常是軌道不穩定的點集形成了分形。所以這些分形由一個確切的規則(對應一個動力系統)給出:它們是一個動力系統的混沌集,是各種各樣的奇異吸引子”[6](P7)。直接地說,分形與混沌的一致性的背后“存在著一種根深蒂固的聯系:分形集就是動力系統中那些有不穩定軌跡的初始點的集合,即混沌集。混沌吸引子就是分形集”[7](P103)。

而系統動力學與分形幾何理論之間內在聯系的深層思想,由重整化理論所揭示。這體現在分形幾何與重整化之間的同構性之中。我們知道,經典空間是無限可分的歐幾里得幾何空間,不存在空間的層次結構:一切圖形都是由點、線、面所構成。量子場論中的重整化思想打破了這一空間圖景,它將經典的“連續時空”裂變為一系列不同標度(即尺度)的時空層次,每個標度上粒子具有相應級別的相互作用強度。能級較低的相互作用缺乏對時空的深度分辨能力,從而忽略時空標度較小領域中的現象,此稱“粗粒化”。由于“粗粒化”,能量較低的相互作用只能停留在較大標度上,如日常生活世界。相互作用能級越高,其發生的時空尺度范圍越小,如原子核內部世界。于是產生了宇宙的層次圖景:相互作用(如電磁相互作用或力相互作用)在不同能級(對應于不同的時空標度)上各有其不同表現,從而形成相對獨立的各個不同層級的物質運動現象,其下面層次的運動所發生的漲落,在被“粗粒化”中被作為不可分辨的現象而被“過濾”和忽略。

正像無限可分物理空間觀念與歐幾里得幾何相通一樣,這個“重整化”思想的空間圖景正好與分形幾何同構。在分形幾何中,上一層次圖形包含著低層次的圖形,而且上一層次的圖形必須通過對低層次的圖形“粗粒化”才能得到,這里的“粗粒化”并非僅指人類行為,而是客觀相互作用過程所能到達的深度。以海岸線的測量為例:在以1千米為單位的測量中,小于1千米的海岸線的曲折是不能計算的,這是由于在人們所花費的成本(可以理解為類似于“能量”或“精力”的東西)的限制下,無法分辨這些曲折,只能把這段海岸線作直線處理。如果花費較多的成本,可以精確到以100米為單位來測量,這樣得到的圖形則要忽略100米內海岸線的曲折。花費的成本越多,得到的海岸線的曲折線越多,海岸線就越長。因此,分形幾何與重整化在基本原理上是相通的。

不僅如此,重整化理論與分形幾何學都指出了不同層次的結構之間的自相似性:通過“粗粒化”略去下一層次的內部結構,所得到的結構與下一層次形狀一致,只是時空尺度不同。在分形幾何中,這種自相似性由生成元不斷地生成各個層次的圖形,同時又在不同層次內部繼續生成其內部結構,由此造成了各個層次之間的自相似性。而在重整化理論中,各個層次之間的自相似性則來自它們所遵循的共同的相互作用方程,各層次之間的差別僅僅是由于相互作用的能級所決定的參量不同,最后表現為時空尺度的不同。由此看來,表達量子場論中由各個層次的相互作用的迭代方程,就相當于分形幾何中的生成元。二者的內在機理是一致的、同構的,只是處理的對象不同。

這樣,我們以“分形幾何”為橋梁,建立了量子場論的重整化理論(其核心是標度不變性)、關于幾何圖形生成過程的分形幾何學、系統動力學中的混沌理論三者之間在理論內容上的同構性。而這三者之間是通過怎樣的內在聯系的機理而實現了這種同構性的呢?

(二)三大理論的內在一致性與統一性

重整化理論、分形幾何學與混沌理論這些看來互不相干的領域,之所以具有內在的一致性與統一性,是由于它們研究的都是事物的內在相互聯系過程,并且共同分析由這種內在相互作用過程所造成的自相似的層級結構。這是三者統一的共同基礎。這種統一性表現在以下方面:

第一,共同的基礎:相互作用過程的內在不確定性。

在重整化理論中,由于相互作用的不確定性,造成了由普朗克常數所刻畫的最小的相互作用單位,從而各個能級不可能是連續分布的,而是分立地分布的。這樣一來,粒子的相互作用方程中粒子間的相互作用參量(耦合參量)就不可能取連續值,而只能取分立的值,使粒子的總質量與總電荷也只能取分立的值,由此避免了質量與電荷無限大的“發散困難”。而能量與質量取分立的值,導致相應的時空尺度也只能取分立的值,也即是有最小的不可分割的尺度單元。于是,不同能級對應于不同的最小尺度單元,形成了用這些不同的最小尺度單元所生成的不同時空層級的相互作用圖景,形成了世界的層次結構。而分形幾何在道理上與此完全一致:用各個層次的“最小尺度單元”來生成各個層次的圖形,上一層次的“最小尺度單元”由下一層次圖形“粗粒化”而來,而這個“粗粒化”同樣來源于“最小尺度單元”內部結構的不確定性。混沌理論表面上建立在確定性的“生成元”的基礎上,每一步都由確定的生成元所生成,但是只要把這個生成元放置到系統的相互作用環境中,那么一個微小的不確定的相互作用擾動就會通過這個生成元而不斷積累放大,產生高度不確定的結果(如“蝴蝶效應”),由此產生了混沌系統。所以,混沌系統與其說是確定性理論,不如說是關于相互作用的內在的不確定性擾動如何被積累與放大的理論,因此這種內在不確定性是其最根本的基礎。

第二,標度不變性(scale invariance):由相互作用過程的內在不確定性形成的各個層級之間的自相似性。

在重整化理論中,由于相互作用過程的內在不確定性,必然產生出某種不可分辨的最小相互作用量單元,即相互作用量之間的差別如果小于這一單元,則所產生的結果是無差別的。而相互作用量的這種量子性,必然造成最小時空尺度單元,由此產生了各個時空尺度上的相互作用圖景,它們是同一相互作用過程在這些不同尺度(Scale)上的表現,因而具有“標度不變性”,即相互作用方程不隨所取的不同層級的尺度的變化而變化。這些不同尺度之間的相互變換,構成“標度不變群”,相互作用方程在這個標度不變群下保持不變。而在分形理論中,同樣存在著標度不變群。在混沌理論中,系統在經過壓縮處理的狀態空間中的運動軌跡所形成的分形,同樣存在著標度不變群,它表現了隨著相互作用量的差異而形成的系統終態之間的關系。標度不變群成為三者之間相互統一的紐帶,而費根鮑姆常數則很可能構成了這個共同紐帶內部結構的規則。

(三)三者之間的內在聯系與差異

這三種理論及其研究領域的內在統一性與共同性,是通過它們之間的內在聯系實現的:分形幾何與重整化群內在地一致,因為二者都建立在“標度不變性”的基礎上,即同一相互作用過程在不同層次(不同標度)上表現出來,從而產生出不同層級的圖形。分形幾何與混沌吸引子也內在地一致,因為二者都由生成元所生成,因而任何動力系統的生成元總可以轉化為它的狀態空間的幾何圖形的生成元。因此,重整化群、分形幾何和混沌理論,三者必然內在地相互關聯而成為一體,即構成“三位一體”。所謂“三位一體”,是指它們既有共同基礎與本質,又使這個共同基礎與本質通過不同方面表現出來。也就是說,這三者是同一相互作用過程的原理在三個方面的不同體現:

第一,重整化群刻畫了事物內在相互作用過程在各個層次上的表現規律。任何一種相互作用過程,將由于其相互作用的能級不同,而形成在各個不同時空標度上的表現形態,由此構成事物的層次結構。

第二,分形幾何刻畫了事物內在相互作用過程的產物——生成元在各個空間層次幾何圖形上的表現規律。由上述相互作用過程所產生的系統空間圖形的生成元,在各個不同空間標度上生成不同層次的幾何圖形,是重整化原理所描述的各個層次上的相互作用在空間圖形上的表現。

第三,混沌理論刻畫了事物內在相互作用過程的產物——系統生成元在各個時間層次的表現形式。由上述相互作用過程所產生的系統生成元,在各個不同標度上生成不同層次的幾何圖形,是重整化原理所描述的各個層次上的相互作用在空間圖形上的表現。

四、社會思潮的轉變:從“宏大敘事”到“碎片化的內在統一”

系統科學思想從構成論向生成論的歷史轉變,深刻地影響著當代社會思潮,而社會思潮的轉變又反過來影響著科學思想的轉變。其中最突出者是從構成論的“宏大敘事”向“碎片化的內在統一”的歷史轉變。

法國哲學家讓-弗朗索瓦·利奧塔(Jean-Francois Lyotard)在1979年撰寫的《后現代狀況:關于知識的報告》[8]中,提出文藝復興以來的現代社會的基本特征是“宏大敘事”(grand narratives)。他又稱之為“元敘事”(metanarratives)*在metanarratives中,前綴“meta”意味著beyond,意思是在普通的、小的“敘事”后面的“敘事”,是在一個總體性框架中對普通“敘事”的概括與解釋,所以中文譯為“元敘事”。或“大師敘事”(a master-narrative)。

利奧塔認為,現代主義哲學家們所建立的理論,是旨在對經驗和歷史進行全面的總體解釋的抽象觀念,“是整理與解釋知識與經驗的全面的整體的文化敘事框架”[9]。這種“宏大敘事”依賴的是形而上學目的論預設和虛假承諾,以某種絕對的原則作為敘事基礎建構體系,在哲學上往往表現為還原主義、本質主義、抽象主義和普遍主義。利奧塔認為,現代性遭遇的危機,使這種作為“宏大敘事”的哲學理論已經成為過時的陳詞濫調。而在現代性危機中產生的后現代理論則以懷疑宏大敘事為特征。他說:“如果簡化到極點,我可將后現代性定義為對元敘事(metanarratives)的不信任。這種不信任無疑是科學進步的產物:但是這種進步反過來又是科學進步的先決條件。”[10](P xxiv-xxv)“宏大敘事的這種崩潰導致一些作者分析了下述過程:各種社會關聯與社會聚合體解體為大眾個體原子的無理性的布朗運動。”[11](P399)

利奧塔對現代性與后現代性的這種分析,既有其正確而深刻的一面,也有停留在表面現象的不正確與不深刻的一面。誠然,現代經典世界觀中那種“天下一統”的表面的“宏大敘事”的確遭遇挑戰,無數非常復雜而破碎的世界現象正呈現在當代人的面前。但是我們必須同時看到,在這些表面的破碎的世界現象背后,其實蘊含著內在的統一:各個“碎片”之間的深刻的內在一致性。

混沌理論從自然科學角度深刻地顯示了世界的這種變化。當混沌現象出現時,原來整個系統所呈現的整體的簡單的規律性一下子解體了:整體的結構陷入混亂,運動的周期性發生紊亂,系統進入無規律的狀態。表面看來,宏觀的整體性規律的確喪失了,以各個宏觀系統的規律性為基礎的、關于整個宇宙與人類社會的整體框架也就自然解體了,剩下的只是在每一次具體的系統“迭代過程”中產生的具體現象。從這個意義上說,只存在微小時空范圍內的具體事務的“小敘事”,而沒有整體系統普遍規律的“宏大敘事”(宏大理論)。

然而,混沌理論卻指出:事實并非全然如此。那些表面看來雜亂無章的混沌現象背后,存在著深刻的規律性現象。混沌狀態所趨向的運動軌跡——混沌吸引子是有規律的分形幾何圖形,它的每個細節部分具有與整體相同的結構。這說明每個混沌吸引子中,微觀的“小敘事”結構含有宏觀的“大敘事”結構。這就是說,宏觀秩序的解體并非世界宏觀規律性、周期性等等的崩潰。這些宏觀秩序通過復雜的“碎片化”過程而進入每個“碎片”之中,于是生成了宏觀系統的各個“碎片”之間、“碎片”與“整個系統”之間深刻的內在一致性。而這種內在一致性根源于事物之間的深層的內在相互作用,根源于這種內在相互作用所產生的不確定性范圍。

正是不同相互作用所生成的這種不確定性范圍,使事物之間內在相互聯系、相互作用的統一的整體表現,分裂為同一種相互作用在各個不同的相互作用能級的各個空間尺度上的表現,也即統一的“宏大世界”分裂為各個層級的相互作用圖景的總和,并且在各個層級之間實現其內在統一性——這就是所謂“標度不變性”。這是混沌理論帶給我們的新哲學境界,也是當代社會思潮的新境界。

五、結語:構成論與生成論對新常態下中國經濟社會發展的意義

正像分形幾何不能取代歐式幾何與非歐幾何、量子理論不能取代牛頓理論一樣,生成論雖然是系統科學思想發展的產物,但并不能取代構成論,而是修正、補充與包容構成論:生成是構成的來源,構成是生成的基礎,二者辯證統一。將這一思想拓展到社會領域,可以看到:構成論的優勢是建立總體上的穩定結構,使社會資源得到總體上的合理化配置,以實現社會的總體目標;缺點是容易形成僵化的體系。生成論的優勢是通過建立生成元實現社會的自我發展,有利于創新,有利于發展豐富多彩的社會事物,具有強勁推動生產力發展的動力作用;缺點是:自發的發展可能導致總體上的兩極分化與社會矛盾,造成資源的總體配置上的不合理,甚至影響社會總體上的穩定。

因此,我們應以構成論的方法進行總體系統籌劃,構筑泱泱大國的總體布局,實現總體的均衡發展,同時培育微觀經濟環境,促進創新轉型。這就要求,一方面,在總體上實施“構成論”戰略,要給微觀經濟發展預留充分的經濟空間;另一方面,要培育社會經濟發展的“生成元”,使其具有充分發育的營養與環境。同時,我們要用生成論的方法制定微觀系統政策,培育社會經濟的發展空間,促進每個個體生成元正反饋擴張循環;建構生成元超循環系統的聯動式發展,創造“大眾創業、萬眾創新”的環境。而“互聯網+”的產業發展戰略,就是生成論戰略的體現,因為互聯網成為各產業轉型更新、生長出新的生成元的技術手段。各個創新技術之間的相互拉動,形成了全社會經濟增長的超循環體系。于是,構成論和生成論的有機結合,將會為我國社會經濟發展戰略提供科學的世界觀與方法論。

[1] 《馬克思恩格斯文集》,第9卷,北京,人民出版社,2009。

[2][4][5] 保羅·西利亞斯:《復雜性與后現代主義》,上海,上海科技教育出版社,2006。

[3] 劉華杰:《分形藝術》,長沙,湖南科學技術出版社,1998。

[6] 陳寧、朱偉勇:《M-J混沌分形圖譜》,沈陽,東北大學出版社,1998。

[7] 王東生等:《混沌、分形及其應用》,合肥,中國科學技術大學出版社,1995。

[8][10] Jean-Francois Lyotard.ThePostmodernCondition:AReportonKnowledge.Manchester:Manchester University Press,1984.

[9] Stephens,John.RetellingStories,FramingCulture:TraditionalStoryandMetanarrativesinChildren’sLiterature.London:Routledge,1998.

[11] William McNeill and Karen S.Feldman (eds.).ContinentalPhilosophy,AnAnthology.Cambridge:Blackwell Publi ̄shers Inc.USA,1998.

(責任編輯 林 間)

From Constructivism to Generativism:The Historical Transition of Systematic Thought

LU Pin-yue

(Economic Philosophy Research Center,Shanghai University of Finance and Economics,Shanghai 200433)

The transition from constructivism to Generativism is a fundamental shift in contemporary systematic thought.The world picture in classical nature sciences is combined with “bricks” as the basic components of the “compound world”,and contemporary natural sciences are leading us to understand the world as the complex system which is produced by “Generator” at different levels.This shift of philosophic thought takes the form of the transition from “Old Three Theory” to “New Three Theory” in system sciences.System dynamics gives us the most fundamental mechanism for generating process,i.e.,the iterative mechanism of generator;it plays the role in generating theory just like atomism in constituting theory.And the isomorph between Fractal Geometry and Renormalization in Quantum Field Theory is the deep objective basis for Generativism,which is formed by uncertainty of internal interactions.

Constructivism;Generativism;generator;uncertainty;hierarchy

魯品越:上海財經大學資深教授、現代經濟哲學研究中心主任(上海200433)

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