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从构成论到生成论
——系统思想的历史转变

2015-01-23鲁品越

中国人民大学学报 2015年5期
关键词:标度分形事物

鲁品越



从构成论到生成论
——系统思想的历史转变

鲁品越

从表层的“构成论图景”到深层的“生成论机制”的转变,是当代系统思想的根本性转变。经典自然理论的世界图景是由基本“砖块”及其外部相互作用构成的“复合型世界”,而当代自然科学正趋向于把世界理解为由各个层级“生成元”生成的复杂性世界。在系统科学中表现为从“老三论”到“新三论”的转变。系统动力学揭示了生成论的最根本机制——生成元迭代机制,其在生成论中的作用犹如原子论在构成论中的作用。这一理论与“重整化理论”和分形几何相互同构性的形成机理,则是生成论世界观的深层的客观基础,这就是基于事物内在相互作用的不确定性。

构成论;生成论;生成元;不确定性;层级结构

生成论思想潮流是从20世纪初开始萌芽、在70年代如雨后春笋般生长起来的系统科学思想潮流,它使旧的构成论世界图景得到了深层的生成机制的解释。从哲学上深刻理解这一思想潮流,对丰富马克思主义世界观,把握人类科学思想的发展脉搏,深刻理解当代人类面临的复杂世界,具有重要的理论意义与现实意义。

一、构成论世界观与方法论的优长与缺陷

西方科学之所以能够取得如此成功,如产生像牛顿力学、分子论、原子论、爱因斯坦相对论等等改变世界的科学,是因为它具有把纷纭复杂的事物分解为简单事物的方法论和世界观。而这种简化方法有两类:一是“构成论”,它在从伽利略、牛顿以来的科学界一直处于主导地位;二是“生成论”,它是当代科学思潮新的发展趋势。

牛顿以及其后的许多天才科学家能够取得伟大成功的秘诀之一,是他们成功地使用了分析法,把整体分解为各个组成部分。其最极端的形式是把世界上的事物理解为各个部分的总和,例如把物质结构理解为各个原子的总和,把太阳系理解为各个行星的总和,把各种周期性运动乃至非周期运动理解为各种简单振动的总和(光学便是如此),等等。然而人们发现,如亚里士多德所言,必须承认“整体大于各个部分的总和”,整体具有其各个部分不具有的“整体性质”,它来自事物的各个组成部分之间的相互作用。于是人们对分析法进行“修正”,这就是“综合法”:整体的性质等于各个部分的总和加上它们相互作用的综合效应。人们认为,只要把握了世界上事物的各个部分及其外在相互作用,就理解了整个客观世界。这里的“外在相互作用”指的是不改变组成事物的基本“砖块”,而只改变它们之间相互位置的相互作用。我们称这种世界观为“构成论”世界观。

在20世纪之前,科学中的构成论的世界图景可以分为两个方面:一是物质论方面的“原子论”,它认为某种或某几种“基本粒子”是组成世界的“砖块”,世界由这些三维空间中的基本砖块通过其间的相互作用而构成;二是欧几里得几何学,它将作为物质容器的空间理解为由“点、线、面、体”所组成的结构,而“点”是空间的最基本的单元,它在几何学中的地位相当于“原子”在物质论中的地位,“线”、“面”和“体”都是由点来定义与描述的。几何学就是研究这些几何形态的构成关系的学问。由这二者形成了机械论的构成论,世界被理解为三维空间各点上的原子通过外在相互作用而不断运动所构成的机器。这种简单的构成论世界观,找到了认识世界的基本途径——解剖这个世界的机械运动结构。这样一来,无比复杂的世界就被简单化了,从而打开了认识世界的路径。西方科学在破除了中世纪宗教的神秘面纱之后,在这条道路上凯歌行进,取得了巨大的成就。然而这种成就却付出了巨大的哲学代价,它牺牲了世界事物的有机性与历史性。

构成论的缺陷之一是其非历史性。以构成论为世界观与方法论的科学理论,其成功的前提是爱因斯坦所说的被描述事物的“历史无关性”:任何粒子,不论是它经历了怎样的历程,都受到同样物理定律的支配,因而产生出同样的运动状态与结果,其行为与该事物的历史无关。例如,力学所研究的物体行为状态与该物体的历史经历无关。正因为它是非历史性的,所以这些理论中所描述的运动都是完全可逆的。这一非历史积累性特征,是构成论的典型特征。以构成论为基础的理论,适合于不存在反馈过程的、由当下相互作用决定的物质体系。对于那些具有反馈过程及其历史积累,从而其行为与其历史有关的事物(例如“复杂性系统”),构成论世界观与方法论必然失灵。因为这些系统的行为不仅由“当下”的相互作用所决定,而且由事物生成的“历史过程”所决定。诚然,世界是由物质及其相互作用构成的,然而这种相互作用不是一次完成的,它们不仅需要用“在场”的相互作用来解释,还需要用已经“不在场”的事物的相互作用的不断反馈的历史过程来解释。

构成论的缺陷之二是其重“构成材料”而轻“生成方式”。构成论世界观注重构成世界的基本的“材料”,努力寻找事物是由什么基本材料构成的,如寻找无机物质由哪些“粒子”和“场式物质”、生命物质由什么样的细胞和分子所构成,几何结构由“点、线、面、体”构成等,然后寻找这些组成部分的外在关系(排列组合关系)与外在相互作用。这些当然是正确的,然而如果我们仅仅注意这些组成部分及其外在相互作用,忽视了世界的基本的生成方式与组织方式,将会在寻求真理的道路上迷失方向。实际上,事物生成方式和组织方式比“基本材料”更重要,亚里士多德所说的“四因”中,“形式因”比“质料因”更重要,因为它能够具体地指出事物是如何生成与发展的。

构成论的缺陷之三是由其非历史性导致的机械决定论。这种构成论世界观与方法论只关注物质间当下相互作用,而忽视反馈式相互作用的历史积累,因此对于那些由许多反馈过程形成的结构,其必将严重失灵。著名的“拉普拉斯决定论”正是由这种“构成论”思想方法导致的结论。恩格斯曾经这样描述这种决定论:“这粒被风吹来的特定的蒲公英种子发了芽,而那一粒却没有;今天清晨四点钟一只跳蚤咬了我一口,而不是三点钟或五点钟,而且是咬在右肩上,而不是咬在左腿上——这一切都是由一条不可移易的因果链,由一种不可动摇的必然性造成的事实,而且产生太阳系的气团早就被安排得使这些事情只能这样发生,而不能以另外的方式发生。”[1](P479)然而,如此荒唐的结论却是牛顿力学加上构成论世界观所得到的必然结果:如果事物每一步都服从牛顿力学那样的规律,这种规律决定了世界上所有物质在每一时刻的位置与动量,因此一切事件都完全是必然的。而从生成论角度来看,这种决定论是根本不可能的:即使事物每一步都遵循决定论,唯一地决定了下一时刻的状态,然而事物是通过反馈过程的不断积累而生成的,因此初始条件的微小差异将会产生出巨大的差异(如所谓“蝴蝶效应”),这就导致了机械决定论的反面——非决定论,从而使这种理论陷入悖论。

二、生成论的要素:生成元及其历史积累

由于构成论世界观存在上述缺陷,在复杂事物领域中“构成论”必然要被“生成论”所取代,或者说,使构成论所描绘的表层的世界图景,建立在深层的生成论所揭示的生成过程的基础之上,作为生成过程所产生的相对稳定的结果而存在。到了20世纪后半叶,各个不同科学领域差不多同时发生了研究复杂性问题的新型理论运动:数学领域出现了“分形理论”,系统动力学领域出现了“混沌理论”,物理学与化学领域出现了“耗散结构理论”,气象学领域出现了“蝴蝶效应”概念,等等。这些表面看来似乎各不相干的理论研究,却有着极其深刻的内在关联,它们指向了同一理论方向,就是对复杂性问题的研究。而我们站在哲学的高度来理解这些科学思想运动,就会发现这场发生在各个不同领域中的理论运动的共同思想本质,就是人类关于世界本体的观念从“构成论”向“生成论”的历史转变。

从构成论向生成论的世界观的转变,在科学思想上表现为从“复合性”向“复杂性”的转变。与“简单”相对立的概念有两个:一是“复合”(compound),另一则是“复杂”(complex)。这两个词虽然很古老,但是在当代语境下有其特定的含义。从最直接的意义上说,“复合性”指的是可以分解为简单组成部分而得到理解的那些事物及其性质,而“复杂性”则指不能通过分解为简单组成部分而得到理解的那些事物及其性质。因此,牛顿力学中行星运动轨道不是简单的,但也不是复杂的,而是“复合的”:因为它可以分解为行星的惯性运动与引力运动的总和,尽管计算起来十分繁复。而一个家庭却是复杂的,因为家庭是由家庭成员之间的不可分离的社会关系构成,而不能简单地理解为家庭成员的总和。南非哲学家保罗·西利亚斯对此有很清楚的论述:“一些系统,尽管它可以是由极其大量的组分构成,但可以从其个体组成而获得关于系统的某种完整描述,这样的系统仅仅就是复合的。喷气式飞机和计算机就是复合的。另一方面,系统组成之间、系统与环境之间具有相互作用的复杂系统,则具有这样的属性:作为整体的系统不可能只通过分析其组分而得到完全理解。而且,这样的一些关系并非固定不变的,而是流动着、变化着,沉淀是作为自组织的结果。”[2](P2)

因此,复杂事物的基本特征是其“历史积累性”:一切复杂事物都是在不断反馈过程中形成的,因而其不仅由当下所处的相互作用及其规律所决定,更由其所经历的“不在场”的历史过程所决定,这就是历史积累性。例如,生物的发育、曲折的海岸线、复杂的市场结构、股票的价格轨迹,等等,都是在无数次反馈过程中历史积累而成,都不能仅仅用事物之间当下的相互作用来解释,而必须用事物的生成方式与组织方式来解释。如果说“构成论”模型是研究非历史积累性的无机的复合结构的方法,那么“生成论”模型就是研究由无数次相互作用的历史积累所生成的复杂事物的模型,它将世界看成是在广义的迭代机制下的进化过程。

而进行这种历史积累的最基本的过程单元正是“生成元”。如上所述,“构成论”是西方科学思想史上一种寻求世界简单性的世界观与方法论:它把复合性事物分解为由简单事物及其相互作用所形成,因而适合研究“复合事物”。而“生成论”则开拓了另一种寻求世界复杂性的世界观与方法论:把复杂事物理解为由简单的“基本过程单元”的反复作用的历史积累过程所生成,因而适合研究“复杂事物”。这个“基本过程单元”即“生成元”。复杂性事物即由“生成元”在各个层级上反复迭代所生成的事物。这种生成论方法论模型对生命体的研究特别有用,因为生命体区别于非生命体的一个主要标志是基因通过相互作用过程进行“自我复制”,而这种自我复制是反复进行的,前一时刻的自我复制的结果将形成下一时刻自我复制的基础,生物体在以这种“自我复制”为“生成元”的反馈过程中逐步形成,从而可以用简单而少量的规则(生成元)来生成复杂结构。[3]

这种“生成元”本质上是事物之间的最基本的内在联系过程,这种内在联系是事物复杂性的产生根源。所谓“内在联系”,指的是任何事物都要通过他物来表现自身,由此导致事物之间相互改变与相互生成,事物之间不可分离地交织在一起,形成了复杂性。正是这种复杂性,使分析方法失灵。保罗·西利亚斯进而指出:“技术的力量已经为科学打开了一种新的可能性。一种最重要的科学工具永远都是分析方法。如果某种事物过分复杂,难以作为一个整体来把握,就把它分为若干份可以分别分析的可操控单元,然后再将它们合在一起。不过,对于复杂动力学系统的研究,已经揭示了此种分析方法的一个根本缺陷。复杂系统并非仅仅是由其组分之和构成,而且也包括了这些组分之间错综复杂的关系。在‘割裂’(cutting up)一个系统时,分析的方法破坏了所要寻求理解的东西。”[4](P2)这时,在分析方法的基础上,还需要引进新的生成论方法,这就是研究事物之间如何通过内在相互作用而相互生成,进而寻找到这种相互生成的最基本单元——生成元,通过生成元的反复迭代来分析事物的生成与发展。

这种生成元的反复迭代过程乃是一种非线性反馈过程。生成元是由事物间内在联系所生成的生成单元,它在非线性反馈过程中不断生成事物。这种非线性反馈过程使内在联系所生成的原初的复杂性不断积累,从而成为事物复杂性程度不断增长的机制。保罗·西利亚斯在分析“复合”与“复杂”的区别时指出:“一些系统,有非常大量的组分,承担精致复杂的任务,但却能够被精确地加以分析(在该词完整的意义上)。这种系统,是复合的。但一些系统,由错综复杂的非线性关系和反馈回路所构成,每次只可能对某些方面加以分析。而且,这些分析总是会引出各种曲解。这样的系统,是复杂的。”[5](P4)

我们由此得出结论:事物在内在联系中生成乃是复杂性的产生根源,而非线性反馈则是使这种复杂性不断增长与积累的机制。从这个角度来看当代科学革命——从表层的“关于事物的集合体的科学”向深层的“关于事物在内在联系中生成过程的科学”,也就是研究内容从“复合性事物”到“复杂性事物”转变、研究方法从“构成论方法”向“生成论方法”转变。而研究事物通过内在相互作用进行非线性的反馈式的相互生成过程,成为当代科学的主导性方法。当然,这并不意味着构成论方法是已经被历史淘汰的一无是处的方法,其实,构成论方法是人类研究客观世界永不可缺的方法。

生成论方法的诞生意味着:构成论方法所揭示的只是世界的表面现象,是事物历史性的生成过程所产生的结果,必须在生成论的基础上得到理解。

三、生成论思想在当代自然科学中的深层表现

系统思想从构成论向生成论的历史变迁,作为一种共同的时代精神推动着各个不同领域的自然科学的历史发展。在20世纪70年代,系统科学发生了从“老三论”(一般系统论、控制论、信息论)向“新三论”(耗散结构理论、协同学、超循环理论)的历史转变:前者主要研究系统的结构及其相互作用,因而以“构成论”作为其思想基础;后者则主要研究系统的生成过程,以“生成论”作为其思想基础。而在“新三论”的背后,则有关于系统最普遍而基本的生成机制的研究,这十分深刻地表现在系统动力学(特别是其混沌吸引子理论)、分形几何理论与物理学领域的重整化理论三者的内在联系上。

系统动力学与分形几何理论,是处在草创阶段的两个各自独立的理论。然而人们惊奇地发现:这两大理论具有极其紧密的内在关联。而作为这两个理论基础的则是量子力学中的重整化理论。这三种来自完全不同甚至可以说完全“不相干”的研究领域的理论,却在发展过程中建立了某种令人惊异的内在同构性,把我们带进了共同的新哲学境界。这真正是科学思想的奇迹!这一奇迹,向人们昭示着事物生成过程的普遍的深层机制。

(一)分形几何理论、系统动力学和重整化理论的同构性

我们首先讨论这三种理论之间在理论形态上的同构性。几何学中的分形理论是这三者同构性的桥梁。

我们先分析分形几何与系统动力学的混沌吸引子理论的关系。这两种理论所研究的领域本来并无关联。然而美国物理学家M.J.费根鲍姆在1976年发现,混沌吸引子的几何图形具有“自相似性”:它的每个细节部分具有与整体相同的结构,区别仅仅在于图形的尺度大小上。这说明每个混沌吸引子就是一个分形图形。那么,表面上与分形毫不相干的系统动力学过程,为什么会如此?答案在于二者具有共同的生成机制,这就是“生成元”。“分形”与“混沌”二者都建立在“生成元”的基础之上。正是作为事物过程的“生成元”,使这两大领域的理论汇合为同一理论的不同表现。

分形几何图形是由空间图形变化的“生成元”对已生成的图形进行反复迭代而产生的图形,因此会导致整体与部分的“无限嵌套的自相似性”(即通过“粗粒化”而得到相似的图形)。而混沌则是系统状态在生成元的反复迭代的作用下,由各个时间上的状态点所形成的图形。这个图形本身并非现实空间的几何结构,而是系统状态在生成元的反复迭代作用下形成的变化在状态空间中留下的印迹。它使系统在时间上的状态变化通过空间上几何图形的变化表现出来。二者的对应关系通过如下途径来实现:

第一,生成元的对应关系:系统状态的生成元是系统状态的时间函数,它被描述为状态空间*确切地说,是状态空间中系统运动轨道与彭加勒截面的交点所形成的图形,即每个运动轨道的“代表点”所形成的图形。中每一周期从“一个状态”向“另一个状态”的变化,从而使系统状态的生成元被表达为几何图形变化的生成元。

第二,这种生成元的转换,使系统运动轨迹图像(确切地说,状态空间中系统运动轨道与彭加勒截面的交点所形成的图像)成为一个不断由“生成元”生成的分形几何图形。因此,每一个非线性系统生成元,其生成的系统状态变化轨迹图像一旦包含混沌吸引子,必然会生成一个分形几何图形。

这样一来,系统生成过程的运动轨迹一旦形成混沌吸引子,就必然构造出一种分形。混沌与分形于是建立了一一对应的关系。因此,“混沌事件在不同的时间标度下表现出相似的变化模式,这与分形在空间标度下表现的相似性十分相像。混沌主要讨论非线性动力系统的不稳、发散的过程,但系统在相空间总是收敛于一定的吸引子,这与分形的生成过程十分相像……分形与混沌的一致性并非偶然,在混沌集合的计算机图像中,常常是轨道不稳定的点集形成了分形。所以这些分形由一个确切的规则(对应一个动力系统)给出:它们是一个动力系统的混沌集,是各种各样的奇异吸引子”[6](P7)。直接地说,分形与混沌的一致性的背后“存在着一种根深蒂固的联系:分形集就是动力系统中那些有不稳定轨迹的初始点的集合,即混沌集。混沌吸引子就是分形集”[7](P103)。

而系统动力学与分形几何理论之间内在联系的深层思想,由重整化理论所揭示。这体现在分形几何与重整化之间的同构性之中。我们知道,经典空间是无限可分的欧几里得几何空间,不存在空间的层次结构:一切图形都是由点、线、面所构成。量子场论中的重整化思想打破了这一空间图景,它将经典的“连续时空”裂变为一系列不同标度(即尺度)的时空层次,每个标度上粒子具有相应级别的相互作用强度。能级较低的相互作用缺乏对时空的深度分辨能力,从而忽略时空标度较小领域中的现象,此称“粗粒化”。由于“粗粒化”,能量较低的相互作用只能停留在较大标度上,如日常生活世界。相互作用能级越高,其发生的时空尺度范围越小,如原子核内部世界。于是产生了宇宙的层次图景:相互作用(如电磁相互作用或力相互作用)在不同能级(对应于不同的时空标度)上各有其不同表现,从而形成相对独立的各个不同层级的物质运动现象,其下面层次的运动所发生的涨落,在被“粗粒化”中被作为不可分辨的现象而被“过滤”和忽略。

正像无限可分物理空间观念与欧几里得几何相通一样,这个“重整化”思想的空间图景正好与分形几何同构。在分形几何中,上一层次图形包含着低层次的图形,而且上一层次的图形必须通过对低层次的图形“粗粒化”才能得到,这里的“粗粒化”并非仅指人类行为,而是客观相互作用过程所能到达的深度。以海岸线的测量为例:在以1千米为单位的测量中,小于1千米的海岸线的曲折是不能计算的,这是由于在人们所花费的成本(可以理解为类似于“能量”或“精力”的东西)的限制下,无法分辨这些曲折,只能把这段海岸线作直线处理。如果花费较多的成本,可以精确到以100米为单位来测量,这样得到的图形则要忽略100米内海岸线的曲折。花费的成本越多,得到的海岸线的曲折线越多,海岸线就越长。因此,分形几何与重整化在基本原理上是相通的。

不仅如此,重整化理论与分形几何学都指出了不同层次的结构之间的自相似性:通过“粗粒化”略去下一层次的内部结构,所得到的结构与下一层次形状一致,只是时空尺度不同。在分形几何中,这种自相似性由生成元不断地生成各个层次的图形,同时又在不同层次内部继续生成其内部结构,由此造成了各个层次之间的自相似性。而在重整化理论中,各个层次之间的自相似性则来自它们所遵循的共同的相互作用方程,各层次之间的差别仅仅是由于相互作用的能级所决定的参量不同,最后表现为时空尺度的不同。由此看来,表达量子场论中由各个层次的相互作用的迭代方程,就相当于分形几何中的生成元。二者的内在机理是一致的、同构的,只是处理的对象不同。

这样,我们以“分形几何”为桥梁,建立了量子场论的重整化理论(其核心是标度不变性)、关于几何图形生成过程的分形几何学、系统动力学中的混沌理论三者之间在理论内容上的同构性。而这三者之间是通过怎样的内在联系的机理而实现了这种同构性的呢?

(二)三大理论的内在一致性与统一性

重整化理论、分形几何学与混沌理论这些看来互不相干的领域,之所以具有内在的一致性与统一性,是由于它们研究的都是事物的内在相互联系过程,并且共同分析由这种内在相互作用过程所造成的自相似的层级结构。这是三者统一的共同基础。这种统一性表现在以下方面:

第一,共同的基础:相互作用过程的内在不确定性。

在重整化理论中,由于相互作用的不确定性,造成了由普朗克常数所刻画的最小的相互作用单位,从而各个能级不可能是连续分布的,而是分立地分布的。这样一来,粒子的相互作用方程中粒子间的相互作用参量(耦合参量)就不可能取连续值,而只能取分立的值,使粒子的总质量与总电荷也只能取分立的值,由此避免了质量与电荷无限大的“发散困难”。而能量与质量取分立的值,导致相应的时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单元。于是,不同能级对应于不同的最小尺度单元,形成了用这些不同的最小尺度单元所生成的不同时空层级的相互作用图景,形成了世界的层次结构。而分形几何在道理上与此完全一致:用各个层次的“最小尺度单元”来生成各个层次的图形,上一层次的“最小尺度单元”由下一层次图形“粗粒化”而来,而这个“粗粒化”同样来源于“最小尺度单元”内部结构的不确定性。混沌理论表面上建立在确定性的“生成元”的基础上,每一步都由确定的生成元所生成,但是只要把这个生成元放置到系统的相互作用环境中,那么一个微小的不确定的相互作用扰动就会通过这个生成元而不断积累放大,产生高度不确定的结果(如“蝴蝶效应”),由此产生了混沌系统。所以,混沌系统与其说是确定性理论,不如说是关于相互作用的内在的不确定性扰动如何被积累与放大的理论,因此这种内在不确定性是其最根本的基础。

第二,标度不变性(scale invariance):由相互作用过程的内在不确定性形成的各个层级之间的自相似性。

在重整化理论中,由于相互作用过程的内在不确定性,必然产生出某种不可分辨的最小相互作用量单元,即相互作用量之间的差别如果小于这一单元,则所产生的结果是无差别的。而相互作用量的这种量子性,必然造成最小时空尺度单元,由此产生了各个时空尺度上的相互作用图景,它们是同一相互作用过程在这些不同尺度(Scale)上的表现,因而具有“标度不变性”,即相互作用方程不随所取的不同层级的尺度的变化而变化。这些不同尺度之间的相互变换,构成“标度不变群”,相互作用方程在这个标度不变群下保持不变。而在分形理论中,同样存在着标度不变群。在混沌理论中,系统在经过压缩处理的状态空间中的运动轨迹所形成的分形,同样存在着标度不变群,它表现了随着相互作用量的差异而形成的系统终态之间的关系。标度不变群成为三者之间相互统一的纽带,而费根鲍姆常数则很可能构成了这个共同纽带内部结构的规则。

(三)三者之间的内在联系与差异

这三种理论及其研究领域的内在统一性与共同性,是通过它们之间的内在联系实现的:分形几何与重整化群内在地一致,因为二者都建立在“标度不变性”的基础上,即同一相互作用过程在不同层次(不同标度)上表现出来,从而产生出不同层级的图形。分形几何与混沌吸引子也内在地一致,因为二者都由生成元所生成,因而任何动力系统的生成元总可以转化为它的状态空间的几何图形的生成元。因此,重整化群、分形几何和混沌理论,三者必然内在地相互关联而成为一体,即构成“三位一体”。所谓“三位一体”,是指它们既有共同基础与本质,又使这个共同基础与本质通过不同方面表现出来。也就是说,这三者是同一相互作用过程的原理在三个方面的不同体现:

第一,重整化群刻画了事物内在相互作用过程在各个层次上的表现规律。任何一种相互作用过程,将由于其相互作用的能级不同,而形成在各个不同时空标度上的表现形态,由此构成事物的层次结构。

第二,分形几何刻画了事物内在相互作用过程的产物——生成元在各个空间层次几何图形上的表现规律。由上述相互作用过程所产生的系统空间图形的生成元,在各个不同空间标度上生成不同层次的几何图形,是重整化原理所描述的各个层次上的相互作用在空间图形上的表现。

第三,混沌理论刻画了事物内在相互作用过程的产物——系统生成元在各个时间层次的表现形式。由上述相互作用过程所产生的系统生成元,在各个不同标度上生成不同层次的几何图形,是重整化原理所描述的各个层次上的相互作用在空间图形上的表现。

四、社会思潮的转变:从“宏大叙事”到“碎片化的内在统一”

系统科学思想从构成论向生成论的历史转变,深刻地影响着当代社会思潮,而社会思潮的转变又反过来影响着科学思想的转变。其中最突出者是从构成论的“宏大叙事”向“碎片化的内在统一”的历史转变。

法国哲学家让-弗朗索瓦·利奥塔(Jean-Francois Lyotard)在1979年撰写的《后现代状况:关于知识的报告》[8]中,提出文艺复兴以来的现代社会的基本特征是“宏大叙事”(grand narratives)。他又称之为“元叙事”(metanarratives)*在metanarratives中,前缀“meta”意味着beyond,意思是在普通的、小的“叙事”后面的“叙事”,是在一个总体性框架中对普通“叙事”的概括与解释,所以中文译为“元叙事”。或“大师叙事”(a master-narrative)。

利奥塔认为,现代主义哲学家们所建立的理论,是旨在对经验和历史进行全面的总体解释的抽象观念,“是整理与解释知识与经验的全面的整体的文化叙事框架”[9]。这种“宏大叙事”依赖的是形而上学目的论预设和虚假承诺,以某种绝对的原则作为叙事基础建构体系,在哲学上往往表现为还原主义、本质主义、抽象主义和普遍主义。利奥塔认为,现代性遭遇的危机,使这种作为“宏大叙事”的哲学理论已经成为过时的陈词滥调。而在现代性危机中产生的后现代理论则以怀疑宏大叙事为特征。他说:“如果简化到极点,我可将后现代性定义为对元叙事(metanarratives)的不信任。这种不信任无疑是科学进步的产物:但是这种进步反过来又是科学进步的先决条件。”[10](P xxiv-xxv)“宏大叙事的这种崩溃导致一些作者分析了下述过程:各种社会关联与社会聚合体解体为大众个体原子的无理性的布朗运动。”[11](P399)

利奥塔对现代性与后现代性的这种分析,既有其正确而深刻的一面,也有停留在表面现象的不正确与不深刻的一面。诚然,现代经典世界观中那种“天下一统”的表面的“宏大叙事”的确遭遇挑战,无数非常复杂而破碎的世界现象正呈现在当代人的面前。但是我们必须同时看到,在这些表面的破碎的世界现象背后,其实蕴含着内在的统一:各个“碎片”之间的深刻的内在一致性。

混沌理论从自然科学角度深刻地显示了世界的这种变化。当混沌现象出现时,原来整个系统所呈现的整体的简单的规律性一下子解体了:整体的结构陷入混乱,运动的周期性发生紊乱,系统进入无规律的状态。表面看来,宏观的整体性规律的确丧失了,以各个宏观系统的规律性为基础的、关于整个宇宙与人类社会的整体框架也就自然解体了,剩下的只是在每一次具体的系统“迭代过程”中产生的具体现象。从这个意义上说,只存在微小时空范围内的具体事务的“小叙事”,而没有整体系统普遍规律的“宏大叙事”(宏大理论)。

然而,混沌理论却指出:事实并非全然如此。那些表面看来杂乱无章的混沌现象背后,存在着深刻的规律性现象。混沌状态所趋向的运动轨迹——混沌吸引子是有规律的分形几何图形,它的每个细节部分具有与整体相同的结构。这说明每个混沌吸引子中,微观的“小叙事”结构含有宏观的“大叙事”结构。这就是说,宏观秩序的解体并非世界宏观规律性、周期性等等的崩溃。这些宏观秩序通过复杂的“碎片化”过程而进入每个“碎片”之中,于是生成了宏观系统的各个“碎片”之间、“碎片”与“整个系统”之间深刻的内在一致性。而这种内在一致性根源于事物之间的深层的内在相互作用,根源于这种内在相互作用所产生的不确定性范围。

正是不同相互作用所生成的这种不确定性范围,使事物之间内在相互联系、相互作用的统一的整体表现,分裂为同一种相互作用在各个不同的相互作用能级的各个空间尺度上的表现,也即统一的“宏大世界”分裂为各个层级的相互作用图景的总和,并且在各个层级之间实现其内在统一性——这就是所谓“标度不变性”。这是混沌理论带给我们的新哲学境界,也是当代社会思潮的新境界。

五、结语:构成论与生成论对新常态下中国经济社会发展的意义

正像分形几何不能取代欧式几何与非欧几何、量子理论不能取代牛顿理论一样,生成论虽然是系统科学思想发展的产物,但并不能取代构成论,而是修正、补充与包容构成论:生成是构成的来源,构成是生成的基础,二者辩证统一。将这一思想拓展到社会领域,可以看到:构成论的优势是建立总体上的稳定结构,使社会资源得到总体上的合理化配置,以实现社会的总体目标;缺点是容易形成僵化的体系。生成论的优势是通过建立生成元实现社会的自我发展,有利于创新,有利于发展丰富多彩的社会事物,具有强劲推动生产力发展的动力作用;缺点是:自发的发展可能导致总体上的两极分化与社会矛盾,造成资源的总体配置上的不合理,甚至影响社会总体上的稳定。

因此,我们应以构成论的方法进行总体系统筹划,构筑泱泱大国的总体布局,实现总体的均衡发展,同时培育微观经济环境,促进创新转型。这就要求,一方面,在总体上实施“构成论”战略,要给微观经济发展预留充分的经济空间;另一方面,要培育社会经济发展的“生成元”,使其具有充分发育的营养与环境。同时,我们要用生成论的方法制定微观系统政策,培育社会经济的发展空间,促进每个个体生成元正反馈扩张循环;建构生成元超循环系统的联动式发展,创造“大众创业、万众创新”的环境。而“互联网+”的产业发展战略,就是生成论战略的体现,因为互联网成为各产业转型更新、生长出新的生成元的技术手段。各个创新技术之间的相互拉动,形成了全社会经济增长的超循环体系。于是,构成论和生成论的有机结合,将会为我国社会经济发展战略提供科学的世界观与方法论。

[1] 《马克思恩格斯文集》,第9卷,北京,人民出版社,2009。

[2][4][5] 保罗·西利亚斯:《复杂性与后现代主义》,上海,上海科技教育出版社,2006。

[3] 刘华杰:《分形艺术》,长沙,湖南科学技术出版社,1998。

[6] 陈宁、朱伟勇:《M-J混沌分形图谱》,沈阳,东北大学出版社,1998。

[7] 王东生等:《混沌、分形及其应用》,合肥,中国科学技术大学出版社,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.

(责任编辑 林 间)

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

鲁品越:上海财经大学资深教授、现代经济哲学研究中心主任(上海200433)

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