以自然為師：可持續法則的啟示

作者簡介：弗利特喬夫·卡普拉（Fritjof Capra），著名科學家、教育家、社會活動家。卡普拉于1966年從維也納大學獲得理論物理學博士，先后在巴黎大學、加利福尼亞大學（圣克魯茲分校）、斯坦福大學線性加速器中心（Linear Accelerator Center）、帝國理工學院、倫敦大學、加利福尼亞大學的勞倫斯·伯克利實驗室（Lawrence Berkeley Laboratory）等機構從事理論高能物理學研究，長達20年。他也曾任教于加利福尼亞大學（圣克魯茲分校）、加利福尼亞大學（伯克利分校）、舊金山州立大學。先后出版了多部國際暢銷書，包括《物理學之道》（The Tao of Physics，1975）（中央編譯出版社，2012年中譯）、《轉折點》（The Turning Point，1982）、《生命之網》（The Web of Life，1996）（科學出版社，2017年中譯）、《隱藏的聯系》（The Hidden Connections，2002）、《列奧納多·達芬奇的科學》（The Science of Leonardo，2007）、《師從列奧納多·達芬奇》（Learning from Leonardo，2013）、《生命的系統論》（The Systems View of Life，2014）等?？ㄆ绽俏挥诩又莶死纳鷳B素養中心（Center for Ecoliteracy）的創始主任，該中心致力于在中小學推動生態思維和系統思維的教育?？ㄆ绽怯骜R赫學院（Schumacher College）的院士，該學院是致力于生態研究與教學的國際中心。

正如我在《生態素養》（Michael K. Stone & Zenobia Barlow 2005）一書序言中所說，我們可以效仿大自然的生態系統，設計（design）可持續的社會。為了理解已經進化了數十億年的生態系統的規律，我們應當學習生態學的基本法則——這些法則堪稱“大自然的語言”（the language of nature）。如今最有助于理解生態學的知識框架是生命系統理論（theory of living systems），這個還在形成中的理論根植于有機生物學（organismic biology）、格式塔心理學（gestalt psychology）、一般系統理論和復雜理論（或非線性動力學，nonlinear dynamics）。想要深入理解生命系統理論及其涵義，請參看拙作《隱藏的聯系》（The Hidden Connections）。

什么是生命系統？我們在大自然見到的一切都是生命系統。首先，從最小的微生物到各種各樣的動植物，包括人在內的每一個有機體都是生命系統；第二，生命系統的局部也是生命系統，一片葉子、一塊肌肉、我們身體中的每一個細胞都是生命系統；第三，有機體的社群（communities of organisms），包括生態系統和人類的社會系統，如家庭、學校及其他社群，也都是生命系統。

復雜系統的思維方式現處于科學前沿，它與傳統族群據以延續數千年的古老思維相仿。盡管這一思維傳統的現代版已近百年之久，但它還是沒有在主流文化中廣為傳播。為什么人們難以接受系統思維（systems thinking）？對此我思考良多，發現有兩大原因。

一個原因是，生命系統是非線性的，是一個個網絡，而整個科學傳統卻建立在線性思維因果鏈的基礎上。線性思維認為，好的東西，多多益善。比如，人們指望“健康”的經濟會表現出強勁、無限的經濟增長。然而，成功的生命系統是高度非線性的，它們不是讓變量最大化，而是將其最優化。如果某個要素是好的，它的數量增長未必導致更好的結果——因為事物是循環的，不是線性發展的。關鍵并不在于效率，而在于可持續；重要的是質，而不是量。

我們發現系統思維難以理解，還因為我們生活在價值觀和世界觀都是物質主義的文化之中。比如，大多數生物學家告訴你，生命的本質存在于高分子——活細胞的DNA、蛋白質、酶等物質結構中。系統論告訴我們，這些高分子當然很重要，但生命的本質并不蘊含在高分子中，而在那些分子相互作用的模式和過程（patterns and processes）中。我們不可能拍到這個生命之網的照片，因為它是非物質的，是各種關系組成的網絡。

認知轉型

因為生命系統是非線性的，根植在各種關系的模式之中，因此，理解生態學的法則需要一種新的觀察事物和思考的方式——從事物的關系（relationships）、聯結（connectedness）和語境（contexts）中探究——這與傳統的西方科學和教育的理路相反。這種“語境化”或“系統性”的思考蘊含幾個認知轉型（perceptual shifts）：

從局部到整體（from the parts to the whole）。生命系統是一個互相交融的整體，它的特性不能被化約（reduced）為更小的組成部分的特性，系統的特性是生命體作為整體的特性，是其中任何部分都不具備的。

從客體到關系（from objects to relationships）。一個生態系統不僅是各種物種的集合，而且是一個社群（群落）。無論生態系統還是人類系統，社群的特征都取決于各種關系的集合（或網絡）。從系統論的角度看，研究的“對象”（object）是各種關系的網絡，而這些網絡又嵌入更大的網絡之中。在實踐中，按照這個生態法則設計的組織比其他組織更凸顯基于關系的過程思維，比如合作和基于共識的決策。

從客觀知識到語境知識（from objective knowledge to contextual knowledge）。將關注的焦點從局部轉向整體意味著從分析思維轉向語境思維（contextual thinking）。局部的特性不是局部固有的，而只能在整體的語境中被理解。正因為在語境中解釋事物意味著根據它們所處的環境去解釋，故所有系統思維都是環境思維（environmental thinking）。

從量到質（from quantity to quality）。理解關系實非易事，對于那些受過科學熏陶的人尤其難，因為西方科學一直堅持認為，只有那些能被測量和被量化的事物才能用科學模型來描述。暗含的意思是，那些能夠被測量和被量化的現象更重要，甚至于那些不能被測量和被量化的現象根本不存在。然而，關系和語境不可能用天平來稱重或用尺子來丈量。

從結構到過程（from structure to process）。系統在發展和演化，因此，對于生命結構的理解，一定會涉及對生命的更新（renewal）、變化（change）和轉型（transformation）過程的理解。

從內容到模式（from contents to patterns）。當我們畫關系圖時，會發現某些關系的構型（configurations of relationships）一次又一次地出現，我們稱之為“模式”（patterns）。我們研究的重點不是生命系統由什么構成，而恰恰是它們的模式。

在此我們發現，研究自然的兩種進路之間存在分歧，這一分歧貫穿了西方科學史和哲學史。一種進路始于這個問題：事物由什么構成？這通常被稱為物質研究（study of matter）。另一種進路始于這個問題：是什么樣的模式？自古希臘以來，這種研究被稱為形態研究（study of form）。

在西方，物質研究長期主導著科學的發展。但在20世紀后期，隨著系統思維的出現，形態研究又開始興起?；煦缋碚摵蛷碗s理論本質上就是關于形態的理論。混沌理論中所謂的“奇異吸引子”（strange attractors），就是以可視化的方式表現混沌系統的動力學模式。分形幾何（fractal geometry）中的分形也是可視化的模式。事實上，新興的復雜系統數學（new mathematics of complexity）本質上也是關于形態的數學。

對教育的啟示

因為對各種形態的研究需要可視化和繪制圖形，所以每當形態研究興起之時，藝術家們就會對科學發展作出重大的貢獻。在西方科學史上，有兩個最著名的范例，一個是萊昂納多·達·芬奇，他在文藝復興時期的科學工作可被視為形態研究；另一個是18世紀的德國詩人歌德，他的形態研究對生物學卓有貢獻。

這就為教育者打開了融藝術于生態素養課程的大門。在發展、提升孩子與生俱來的認識和表現形態的能力時，幾乎沒有什么方式比藝術更有效。無論是文學、詩歌、視覺藝術，或者音樂和表演藝術，在生態素養教育上都將大有可為。

因為所有的生命系統都呈現一系列共同的特性和組織法則（principles of organization），因此，可以運用系統思維整合過去碎片化的學科知識。生物學家、心理學家、經濟學家、人類學家和其他專家探究的都是生命系統。因為各種生命體遵循一系列共同的法則，所以這些學科可以共用一個框架。

我們也可以將這些認知轉型運用到人類社群上，這些法則可以被稱為社群的法則。當然，生態系統和人類社群之間存在很多差異。生態系統不可能教會我們所需要的一切知識。生態系統無法達到人類意識和文化的層面；意識和文化是和語言一起在靈長類動物中出現的，并在人類演化過程中臻于繁榮。

大自然教導的可持續法則

地球大家庭的各種成員處于復雜的關系網之中，如果我們從系統論的角度加以觀察，就能識別大自然據以維系生命的各種模式和過程。我們用一系列核心概念來描述這些規律，因此掌握這些概念是營造可持續社群的起點。這些規律可以被稱作生態學法則、可持續的法則、社群的法則，甚至是生命的基本法則。我們需要開設各種課程，把這些基本的生命法則傳授給孩子們。

這些密切關聯的法則是生命組織的一條核心規律的不同側面。這條規律是：大自然通過創造和培育社群來維系生命。通過對數百個生態系統的觀察，我們總結了一些最重要的概念，它們包括“網絡”（networks）、“巢系統”（nested systems）、“相互依賴”（interdependence）、“多樣性”（diversity）、“循環”（cycles）、“流動”（flows）、“發展”（development）和“動態平衡”（dynamic balance）。

網絡

一個生態社群的各個成員的本質特征，甚至于它們自身的生存，都有賴于成員之間的相互關系；因此，可持續不是單個個體的特性，而是整個網絡的特性。

在生態素養中心（the Center for Ecoliteracy），我們認識到，為了長久地解決問題，我們需要讓解決局部問題的人們一起形成一個支持和對話的網絡。比如，我們的一個水域修復項目始于一群關心瀕危蝦種的四年級學生，這項工作至今仍在延續，因為大家組成了一個共同參與的網絡：學生、教師、家長、資助者、牧場主、設計師和建筑專業人士、公益組織和政府部門。網絡的每個部分都為項目貢獻自己的力量，每個部分的努力又因為全體的工作而更加卓有成效；而且，即便個別成員離開，網絡仍然具有恢復力（resilience），可以讓項目處于活躍狀態。

巢系統

在大自然各個不同的層級上，我們發現一個個生命系統彼此嵌套在一起，即網絡中有網絡。每個層級都遵循生命組織的共同法則，但不同的系統又呈現不同程度的復雜性。

比如，保護瀕危蝦項目的學生發現，蝦棲居的池塘是一條小溪的一部分，而小溪屬于一片更大的水域；小溪匯入的河口是國家海洋保護區的一部分，后者又屬于一個范圍更大的生態區域（bioregion）。系統的某個層面發生的事件會影響嵌于其他層面的系統的可持續性。

在像學校這樣的社會系統中，個體兒童的學習經歷受到課堂活動的影響，而課堂又像巢一樣嵌在學校系統中，學校又處于學區中，然后是周圍的學校系統、生態系統、政治系統等。每個層面的現象所呈現的特性，是低層面所不具備的。為了影響這些系統，我們在選擇策略時必須同時考慮系統的多個層面，認清每個層面適合什么樣的策略。例如，生態素養中心認識到，要改變學校的食物系統，必須從單個學校上升到學區層面，然后再到學區所在的更大的教育系統和經濟系統。

相互依賴

各個群落的可持續與整個生態系統的可持續是相互依賴的。個體的生命無法孤立存在。動物所需的能量源自植物的光合作用，植物則需要動物產生的二氧化碳以及細菌在其根部固定的氮。植物、動物和微生物共同調節整個生物圈，維持生命賴以生存的條件。

可持續必然關系到整個社群，這是我們需要從大自然中學習的深刻經驗。生態系統中的能量和資源交換有賴于廣泛的合作。生命之所以能掌管地球，依靠的不是爭戰，而是合作、伙伴關系和網絡化。生態素養中心支持瑪麗·依·瑟爾維拉小學（Mary E. Silveira School）這樣的生態素養示范學校，讓廣大師生認識到社區-生態的相互依存關系，弘揚互助精神和社區團結。

多樣性

多樣性的功能與系統的網絡化結構緊密相連。一個多樣的生態系統富有恢復力，因為系統中許多物種的生態功能相互重合，可以部分地彼此替代；當某個物種因嚴重干擾而遭受破壞，網絡中的一個鏈接斷開時，多樣化的生態系統作為整體能夠幸存下來并重新進行自我組織，這是因為其他鏈接至少可以部分地發揮被破壞物種的功能。網絡化相互連結的方式越復雜，整個系統越有恢復力。

另一方面，在缺乏多樣性的社群，比如在只生產單一品種的玉米或小麥的單一作物農業中，作物無力抵抗的一種病蟲害就會威脅整個生態系統。

對于人類社群，民族和文化的多樣性能夠發揮的作用，類似于生物多樣性在生態系統中的作用。多樣性意味著豐富多樣的關系，意味著對待同一個問題有很多不同的角度。生態素養中心的工作表明，沒有“萬能”的可持續課程。對于任何問題，我們鼓勵和支持人們從多種角度進行探索，因人而異、因地制宜地應用生態法則應對不斷變化的情況。

循環

物質在生命之網中循環往復。水、空氣中的氧氣和所有的營養物質都在循環。在有機體群落數十億年的演化歷程中，同樣的礦物質分子、水分子和空氣分子被不斷地循環利用。與社會系統相比，生態系統中的相互依賴關系更直接影響到成員的生息存亡，因為它們之間是捕食關系。在生態學發展之初，生態學家便認識到了這一點。他們潛心研究攝食關系（feeding relations），并發現了至今我們仍在使用的食物鏈（food chain）概念。但是后來他們認識到食物鏈不是線性的，而是循環的；因為較大的生物最后被昆蟲、細菌等分解者吃掉，物質是在生物系統中循環的。一個生態系統不會產生垃圾。一個物種的垃圾是另一個物種的食物。正如我在前言中指出的那樣，生態素養中心熱衷于學校農園建設的原因之一，是它們為學生（甚至包括幼兒）提供了體驗大自然循環的機會。

人類社群顯然可以從中獲得啟示。經濟學和生態學之間之所以產生沖突，是因為大自然是循環的，而工業過程是線性的。工商企業將資源轉化為產品和垃圾，將產品賣給消費者，消費者在消費產品之后丟棄更多的垃圾。根據“垃圾就是食物”（waste equals food）這條生態原則——如果工業系統要實現可持續轉型——那么，所有制造出來的產品和材料，連同在生產過程中生成的垃圾，必須最終為某個新事物提供營養。在這樣一個可持續的工業系統中，每個工商業組織的產出——包括產品和垃圾——都應作為系統中循環著的資源來理解和對待。

流動

所有的生命系統，從有機體到生態系統，都是開放的系統。太陽能驅動著大部分的生態循環，它經過綠色植物的光合作用轉化為化學能。但能量本身無法循環。當能量從一種形態轉化為另一種形態（比如，儲存在汽油中的化學能轉化為驅動汽車活塞的機械能），部分能量（常常是絕大部分能量）不可避免地以熱量的形式消耗掉。因此我們必須依賴不斷流入的能量。

為了實現可持續，一個社會的能源消耗量應該相當于它能獲得的太陽能，這可以通過以下措施來實現：減少能源需求，提高能源利用率，通過各種方式更加高效地獲得太陽能，例如太陽能加熱、光伏發電、風能、水力發電、生物質能以及其他可再生、高效、環境友好的能源形態。生態素養中心之所以推動“農場到學?！笔澄镯椖浚╢arm-to-school food programs），目的之一便是為了通過就近購買食物減少千里迢迢運輸食物所消耗的不可再生能源。

發展

所有的生命系統都在發展，所有的發展都會引發學習（learning）。在發展過程中，一個生態系統會經歷一系列演替的階段，從一個迅速成長、變化和拓展的先鋒群落（pioneer community），到逐漸放緩的生態循環，然后形成一個更加穩定、利用率最優的生態系統。這個生態演替過程的每個階段，都表現為一個自成一體的獨特群落。

在物種層面，發展和學習表現為生命演化過程中的創造性。在一個生態系統中，演化不僅限于有機體逐漸適應環境的過程，因為環境本身也是一個由具有適應能力和創造力的生命體所組成的網絡。

個體和環境彼此適應，在持續的互動中共同演化（coevolve）。因為發展和共同演化是非線性的，所以我們永遠不可能完全預知或控制起始過程會出現怎樣的結局。即使微小的改變也能產生深遠的影響。例如，在學校農園中生產自己吃的食物，可以讓學生體會到品嘗新鮮、健康食物的快樂，由此可以為改變學校食譜提供契機，而這又在整個學校系統中催生了新鮮食物的市場需求，從而支持了本地家庭農業的可持續發展。

另一方面，非線性的過程會產生不可預知的災難，例如有機氯類殺蟲劑DDT釀造的悲劇和耐抗生素的“超級有機體”（superorganisms）的出現；再如轉基因生物，一些科學家也擔心它們帶來的后果不堪設想。一個可持續的社會應該對結果未知的行為保持謹慎。在“慢學校”（Slow School）那一章，莫里斯·霍爾特（Maurice Hall）指出，學校教育全盤接受源自制造業和產業體系的標準化評估技術，導致了始料不及的惡果。

動態平衡

所有生態循環都以反饋環路（feedback loops）的方式工作，以使生態社群持續地自我調節和自我組織。當生態循環中的一個鏈接被干擾時，整個循環又會使狀態重回平衡。因為環境的變化和干擾一直都會發生，所以生態循環總是處于持續的波動狀態。

這些生態波動發生在可容許的范圍內，但是整個系統始終存在一種危險，即一旦波動超出極限，系統不再能夠修補時，整個系統就會崩潰。人類社群也同樣如此。缺乏彈性表現為壓力。暫時的壓力是生命的必需品，但是持續的壓力是有害的，對于系統有破壞性。根據這些規律，我們認識到，管理一個社會系統——比如一家公司、一座城市或者一個經濟體——意味著為系統的變量找到最佳值。試圖將任何一個單一變量最大化而不是優化，將不可避免地導致整個系統的破壞。

每一個生命系統都會偶爾遭遇某種不穩定（對于人類而言，表現為危機或混亂），從中自發涌現出新的結構、新的形態和新的模式。秩序的自發涌現（spontaneous emergence）是生命的特征之一，這也讓我們認識到生命的所有層面都擁有內在的創造性。

生態思維最大的應用價值之一，就是培養我們這樣一種能力，讓我們認清新的形態和模式涌現的時機是否已經到來。比如，鑒于零碎的饑餓預防工作沒有產生長遠的效果，全國出現了一系列“社區食品保障”項目。這項運動著眼于從總體系統上解決問題——從能源、運輸到政府采購、媒體對于兒童食物偏好的影響等——這些系統會影響社區居民能否獲得有營養的、安全的、適宜的食物。

毫不夸張地說，人類的存亡將取決于未來數十年我們能否理解這些生態法則并按照這些法則而生活。大自然向我們展現了可持續的系統是可能的，最好的現代科學也正在教我們去認識系統自我存續的過程。能否學會運用這些法則，能否創建讓這些法則代代相傳的教育系統，讓一代又一代的人們按照這些法則去設計一個可持續的社會，這就取決于我們自己了。

版權信息：原文為美國生態創新傳播機構“生態先鋒”（Bioneers）的叢書中《生態素養：教育我們的孩子創造一個可持續的世界》一書中的一章，原題為“Speaking Natures Language： Principles for Sustainability”。中譯版已獲得該書版權所有者Collective Heritage Institute授權，并經作者本人許可。（Translated and reproduced from Ecological Literacy： Educating Our Children for a Sustainable World（edited by Michael K. Stone and Zenobia Barlow， Sierra Club Books， 2005）by kind permission of the author and Collective Heritage Institute.）