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1、还原论与整体论相结合探索复杂性摘要:科学研究方法论从古至今经历了一个超越还原论、发展整体论、实现还原论与整体论辩证统一的演化过程;实现还原论与整体论的辩证统一是有坚实的哲学依据与客观基础的;实现还原论与整体论的辩证统一,体现在认识过程中,就是从具体到抽象、再从抽象到具体的,分析与综合交织互动的辩证思维途径。关键词:科学研究方法论;还原论;整体论;还原论与整体论的辩证统一中图分类号:B026文献标识码:A文章编号:1000-5919(2002)06-0014-06收稿日期:2002-08-21作者简介:赵光武(1931),男,河北滦南县人,北京大学哲学系教授,博士生导师。科学的发展,从古代的直观
2、思辨,中经近代的经验分析,进入现代的辩证综合阶段之后,在当今正沿着辩证综合的方向蓬勃发展,呈现着既高度分化又高度综合,而以高度综合为主的一体化趋势。近几十年来,在数学、物理、化学、天文、地学、生物等学科领域开展了大量有关复杂性或复杂系统的跨学科研究,不同学科的交叉结合逐步聚焦在复杂性探索上,以交叉结合为直接研究领域、以复杂性探索为中心内容的复杂性科学应运而生,并突出地体现着科学发展的大趋势。在整个科学发展进程中,都贯穿着科学研究的方法论。所谓科学研究方法论是指一切具体科学的研究共同遵循的方向与路线,既不同于各门具体科学从事研究活动的具体方法,又不同于对理论与实践有普遍指导意义的更高层次的哲学方
3、法,它是作为哲学方法与具体科学的具体研究方法的中介层次,内在于整个科学发展过程之中,随着科学前进并直接制约着科学前进。科学研究方法论从古至今经历了一个超越还原论、发展整体论、实现还原论与整体论辩证统一的演化过程;实现还原论与整体论的辩证统一是有坚实的哲学依据与客观基础的;实现还原论与整体论的辩证统一体现在人们的理论思维过程中就是从具体到抽象,再从抽象到具体的分析与综合交织互动的辩证思维途径。一、科学研究方法论的演化过程科学的发展从古代的直观思辨,进入近代的经验分析以后,从 15 世纪中叶到 19 世纪中叶,持续了约四百年,一直沿着还原论的方向、路线,用经验分析的方法,把整体分解为部分,把高层次
4、还原到低层次,按着从大到小、从上到下、由浅而深的顺序来认识事物,探索宇宙的奥秘。在事物的相互联系、相互转化过程中,由于部分整合为整体、低层次结合成高层次时,它们在游离状态下呈现出来的许多特性会被屏蔽起来、束缚起来。所以把整体分解为部分之后,就能使其组成部分处于独立状态下的特性显现出来,比如,H 有易燃性,O 有助燃性,H、O 化合为 H2O 时,它们原有的这些特性就被屏蔽起来了,而水被电解后,H 与O 被释放出来,它们独立状态下的特性又会显现出来。人们通常把这称之为还原释放性。在近代经验分析阶段,科学发展沿着还原论的方向,用分析、分解、还原的方法,不断把整体分解为部分,把高层次还原到低层次,揭
5、示了大自然的许多奥秘,取得了巨大成就。比如,物理学对物质结构的探索就经历了一个从宏观物体 分子原子原子核基本粒子 夸克的分析、分解过程,从而发现了原子能,并使人类得以利用原子能。又如,生命科学对生命现象的研究也经历了一个从整体形态水平 器官水平 细胞水平,进而深入到分子水平的分解、还原过程,DNA 双螺旋结构的发现意味着对生命现象的研究进入了一个新阶段,使遗传密码得以破译。与此相适应的,在实践领域,一个全新的产业在分子生物学研究的基础上诞生了,它的影响已经展现在医学、人类营养学、农业、动物繁殖等领域。可以预期 21 世纪将是生物学和医学蓬勃发展造福人类的世纪。可见,还原论对科学技术的发展、生产
6、实践的推动起了重大的作用,功不可没,以后它仍将继续发挥其应有的作用。还原论不是不考虑对象的整体性,而是强调为了认识整体必须认识部分,用部分说明整体、用低层次说明高层次,即认为经过分解、还原,把一个个部分、一个个低层次弄清之后,再把它们累加、整合,整体的面貌就清楚了。把整体当成部分的相加,整体不会大于部分的总合。这实质上是把部分之间的关系,把层次之间的关系,简化为可加、可分的,或成比例发生变化的单向直进、一往无前的线性关系,把产生复杂性的非线性关系(不成比例的、曲折反复的关系)简化掉了。这就是建立在线性基础上的,把复杂现象简化,略去非线性部分,在分析、分解的基础上,把部分、低层次累加、整合为整体
7、的方法。这种方法对认识物理、化学领域的简单系统是有效的。比如在力学范围内要弄清两个分力的合力,把两个分力当两边划一个平行四边形,找到这个平行四边形的对角线就行了。又如认识像砖堆或杂物堆等被称为“堆”的复合体,把堆在一起的东西加合起来就行了。在某种程度上也适用于对生物的认识,如心博;神经的活动潜力不论孤立研究和在生物整体当中研究结果都是一样的。但是,对于认识诸如生物系统、人体系统、人脑系统、地理系统、社会系统、天地人等开放复杂巨系统,情况就不同了。这类复杂巨系统的特点是,它的微观组成成分数量巨大、而且种类繁多;有许多中间层次,存在多层次的自组织性;微观成分之间、不同层次之间具有动态的非线性相互作
8、用。至于社会系统是特殊复杂巨系统,它的构成元素人本身就是复杂系统,具有思想感情等因素,对系统行为有重大影响。任何复杂系统都具有由组成元素的动态的非线性相互作用涌现出来的整体特性,称之为整体涌现性。这种特性能在经验上加以确认,但不能从逻辑上推导出来。比如,生物系统表现出来的“生命力”、“活力”就是物质要素相互作用的结果,即物质组织的结果,而不是物质要素自身固有的某种东西。人工生命的倡导者兰顿说:“无论核苷酸、氨基酸或碳链分子都不是活的,但是,只要以正确的方式把它们聚集起来,由它们的相互作用涌现出来的动力学行为就是被我们称为生命的东西。”1(P175)“这是很有说服力的。组织在细胞中分子同处于非细
9、胞实体中的分子并无两样,令人迷惑的生命力 或活力 只能是物质分子按照细胞这种结构模式进行组织所带来的涌现性。它们不违反量子力学规律,但不能完全归结为量子力学规律,符合物理学规律并不意味着物理学规律足以解释这些现象。生命现象是如此,一切涌现现象都如此,都应作为组织的产物来理解。我们在大自然中看到的至今难以解释的那些整体特性,都是物质世界通过自组织涌现出来的。”1(P175)用还原论方法生物学揭示了生物遗传密码,但未能解开生命起源的奥秘。实践证明还原论用分析、分解、还原的方法是揭示不了生命的本质的。正如分子生物学家贝塔朗菲所说:当我对生命中各个分子都了解清楚时,我对生物的整体图像反而模糊了。可见,
10、还原论对认识复杂系统是无能为力的。反过来说凡是用还原论不能解释的系统就是复杂系统,探索复杂性,研究复杂系统必须超越还原论。出路何在呢?回到古代的整体论吗?前边提到,在科学发展史上,在古代的直观思辨阶段,由于科学尚未与哲学分化开来,通常与不同哲学派别的自然哲学掺在一起,用哲学思辨方法整理直观经验,所以在它对现象知识的经验总结中常常渗透着猜测性思辨,用逻辑推理的思辨的方法,来弥补具体知识之不足,因而具有直观思辨的特点。这时科学与哲学混在一起作为“爱智慧”的内容,直接受哲学的影响,其探索自然的主导方法是整体论的,基本思路是强调对自然现象的比较笼统的整体把握,是直观的朴素的,没能把整体把握建15 第
11、6 期赵光武:还原论与整体论相结合探索复杂性立在对部分的精细了解上,特别是对部分之间相互关系的精确了解上,既没有精密的科学实验,又未形成严密的逻辑体系。科学发展从古代直观思辨进入近代的经验分析阶段之后,随着以还原论作为方法论基础的近代实验科学的兴起,这种直观笼统的整体论就被超越了。近代的还原论否定了古代的整体论(从肯定到否定),还原论对于认识解决复杂性问题又无能为力了,不灵了,怎么办?而系统科学则在揭露、克服还原论的片面性、局限性过程中,应运而生了。众所周知,在生物学的发展史上,曾一度出现过机械论(还原论)和活力论。机械论力图用分析的方法,把生物运动简化、还原为机械运动、物理运动和化学运动,用
12、物理和化学原因来说明生命的生理现象和心理现象。它虽然正确地指出了要搞清生命现象的奥秘,必须研究生命现象赖以发生的机械的、物理的、化学的过程,但是把生命现象归结为机械的、物理的、化学的过程则是错误的。恩格斯在自然辩证法中曾经指出:“终有一天我们可以用实验的方法把思维归结 为脑子中的分子的和化学的运动;但是难道这样一来就把思维的本质包括无遗了吗?”2(P226)意识和思维是人类大脑这个开放的复杂巨系统的整体涌现性,不是物质原子、分子本身固有的,它是物质的一种组织特性。美籍奥地利理论生物学家冯贝塔朗菲(一般系统的创始人)早在 1924 年至 1928 年,为了反对当时的生物学理论和研究中的机械论方法
13、,强调应当把生物机体当作一个整体或系统来考察。30年代他进而提出了机体系统论以及用数学和模型来研究生物学的方法。这就是他的一般系统论萌芽。到 40 年代贝塔朗菲把他的萌芽思想推而广之,有意识地把系统作为研究对象,运用类比同构的方法,对于各种现实系统,如社会集团、个人、技术结构等等进行全面考察和比较研究,提出了“适用于综合系统或子系统的模式、原则和规律”3,并借助数学和逻辑工具把系统的因素、层次以及系统与系统之间的综合复杂联系定量化、精确化、模型化,从而创立了“一门称之为普通系统论的新学科”。这就是他的一般系统论由萌芽到诞生的过程。其一般系统论的基本范畴有:系统、要素、层次、结构和功能等。其基本
14、理论原则有:整体性原则、有序性原则、因素相互作用原则、动态原则等。自贝塔朗菲创立并倡导系统以来,已有几十年的历史,此间,由于研究者们各自的出发点不同,建立理论的目的与方法不同,解决问题的深度不同,先后形成了几种一般系统论。40年代末贝塔朗菲就已经提出了研究复杂性问题,他认为系统科学本质上是研究复杂性的科学。复杂性是由系统定义的,系统又由于线性和非线性关系具有不同的复杂性,因此,当代对复杂性的认识和处理主要是从非线性入手的。“20世纪 60 年代以来,随着科学转向复杂性多变量系统的深入研究,各种关于非线性复杂系统的研究才取得了实质性进展。耗散结构理论探索了远离平衡态系统的非线性相互作用的自组织特
15、性;协同学研究了系统从一种组态向另一种组态转化过程中各组成部分协同行为的规律性;超循环理论研究了类似生物催化循环的自催化系统的非线性模型;分形论从非线性的角度探讨了多样化与统一性的关系问题;突变论研究了各种系统出现突变的众多非线性模型;混沌学则将决定性与非决定性在非线性关系中统一起来。最近的研究表明,在自然、社会、思维中更为普遍存在的是非线性。”4(P4)。系统科学是通过揭露和克服还原论的片面性和局限性而产生发展起来的。而朴素的整体论没有,也不可能产生现代科学方法,但是它包含着还原论所缺乏的从整体上认识和处理问题的方法论思想。理论研究表明,随着科学越来越深入到更小尺度的微观层次,我们对物质系统
16、的认识越来越精细,但对整体的认识反而越来越模糊。而社会实践越来越大型化、复杂化、特别是一系列全球问题的形成,也突出强调要从整体上认识和处理问题。可见,实践与科学的发展迫切需要超越还原论,发展整体论,把还原论与整体论结合起来。系统科学的产生发展表明:“不要还原论不行,只要还原论也不行;不要整体论不行,只要整体论也不行。不还原到元素层次,不了解局部的16北京大学学报(哲学社会科学版)2002 年精细结构,我们对系统整体的认识只能是直观的、猜测性的、笼统的,缺乏科学性。没有整体观点,我们对事物的认识只能是零碎的,只见树木,不见森林,不能从整体上把握事物,解决问题。科学的态度是把还原论与整体论结合起来
17、。”1(P34)系统科学的使命在于超越还原论、发展整体论,实现还原论与整体论的统一。按钱学森的说法“系统论是还原论和整体论的辩证统一”。辩证统一,决不是两者的机械相加,而是在对两者实行“辩证否定”基础上的有机结合。所谓辩证否定用黑格尔的说法叫“扬弃”,就是既克服又保留。所谓对还原论、整体论实行辩证否定基础上的有机结合,就是在克服抛弃它们的片面的消极的东西的同时,保留和发扬它们的有益的积极的东西,并把这些积极的东西在新的形态(系统论)中有机统一起来。可见,系统论是超越了还原论、发展了整体论,实现了还原论与整体论的有机结合内在统一。这就是:从古代的朴素整体论到近代的还原论(从肯定到否定),从近代的
18、还原论到现代系统论(从否定到否定之否定),正、反、合,在更高基础上回到了原来的出发点,螺旋式上升。作为还原论与整体论辩证统一的系统论,怎样具体化为认识解决开放复杂巨系统问题的可操作方法呢?钱学森通过对系统科学及其应用的探索和研究,创造性地回答了这个问题。他认为:解决开放的复杂巨系统问题目前惟一有效的办法,就是使用从定性到定量的综合集成法,简称综合集成。其要点是:(1)直接诉诸实践经验,特别是专家的经验、不成文的感受、判断力,把这些经验和现代科学提供的理论知识综合起来,甚至与前人或古人的知识结合起来;(2)专家的经验是局部的、多半是定性的,要通过建模计算把这些定性知识和各种观测数据、统计资料结合
19、起来,实现从局部定性的知识达到整体定量的认识;(3)把人与计算机结合起来,充分利用知识工程、专家系统、智能机器长于逻辑运算、速度高、容量大、不怕疲劳等特点,同时发挥人脑的洞察力、长于形象思维的优点,使两者取长补短,相互激发,产生出更高的智慧。综合集成的实质是专家经验、统计数据和信息资料、计算机技术三者的有机结合,构成一个以人为主的高智能化的人机结合系统,发挥这个系统的整体优势,去解决问题。后来,他又把综合集成法拓广,提出“从定性到定量综合集成研讨厅”体系,强调人的聪明才智与实践活动经验的重要性,主张充分发挥心智的高度灵活性及计算机在计算与信息处理方面的高能性,把今天世界上成千上万人的聪明和不在
20、世的古人的智慧结合起来,“集大成,得智慧”,以认识解决开放复杂巨系统的问题。二、还原论与整体论统一的哲学依据与客观基础 系统论作为还原论与整体论的辩证统一,是以辩证唯物主义为直接理论依据的。辩证唯物主义的哪些原理、原则为它提供了直接理论基础呢?主要有两个方面:一是,唯物辩证法两对基本范畴:内容与形式,整体与局部。二是,物质统一性原理。第一,就唯物辩证法范畴来说:唯物辩证法的范畴,作为最基本的概念,具有最高概括性和最大的普遍性,而不同范畴则是侧重从不同角度,反映客观事物不同方面的最普遍本质的。如,现象与本质是侧重从事物的外部表现和内部联系的关系反映对象的;形式与内容是侧重从事物的内在要素与要素的
21、结合方式的关系反映对象的;整体与局部是侧重从事物总体与其组成部分的关系反映对象的。每对范畴都是侧重反映了客观世界的某一方面联系,而客观世界是具有内在联系的统一体,因而不同范畴不是彼此孤立的而是相互联系的。所以,要为还原论与整体论的辩证统一提供直接的理论依据,就不能单靠某对范畴,或单靠整体与部分,或单靠形式与内容,必须把它们联贯起来思索,依据它们的内在联系综合地加以运用解决这一问题。具体说把“整体与局部”同“内容与形式”联贯起来思索就会看到整体不是由局部的外在联系或机械相加堆积而成的,而是由组成部分的相互作用,结构联系构成的。可见,先分析、分解,再17 第 6 期赵光武:还原论与整体论相结合探索
22、复杂性把分解出来的局部、部分、成分用相加的办法加以整合的还原论是不足取的;不把整体的把握建立在对部分的精细的了解上,尤其是对部分之间的相互作用的精细的了解上的,笼统的、直观的古代整体论也是不行的。必须超越还原论、发展整体论,实现还原论与整体论的辩证统一。从以上分析可以看到:对唯物辩证法的相关范畴联贯起来思索,综合地加以运用就能为还原论与整体论的统一找到直接的理论依据。不仅如此,更要看到:由于唯物辩证法是对客观事物的普遍本质的正确反映,也可以说是客观世界的普遍本质在人的认识中的有条理的复写。所以,从本体论的意义上来说,还原论与整体论的统一也是有客观依据的。第二,就世界的物质统一性原理来说:辩证唯
23、物主义认为世界的真正统一性在于物质性,世界以物质为本体,不是以精神为本体,也不是以实践、信息为本体,世界统一于物质。由于物质世界是极其广大的,发展又是无限的,所以物质的统一性又是分层次的,即分高低不同的众多层次,存在着等级秩序。较大范围内的统一性相对较少范围内的统一性来说是较高层次的,较大范围内的统一性对于更大范围内的统一性来说又是较低层次的。不同层次的统一性具有相对性,它们之间既相互区别又相互联系,不同层次之间存在着逻辑的相容性,即低层次相容于高层次。换句话说,低一层次的物质形态相容于、统一于高一层次的物质形态。比如,直线运动、曲线运动、匀速运动、变速运动等统一于机械运动;声、光、热、电、磁
24、等统一于物理运动;而机械运动、物理运动、化学运动又统一于无生命运动。这就是说,在低一层次上某些物质形态、某些相互作用是不相容的,但在高一层次上它们又是统一的相容的(这种情况在整个物质世界的大系统中是如此,在世界的各种层次的系统中也都是如此的)。在科学发展史上,从古代直观思辨阶段进入近代的经验分析阶段以后,还原论按还原的方向,从上到下,从大到小,不断地把整体分解为部分,把高层次归结为低层次,虽然揭示了许多大自然的奥秘,但是对认识处理复杂性问题却无能为力了。科学进一步发展迫切需要超越还原论,发展整体论,吸取朴素整体论的从整体上把握事物的合理思想,从下到上,不断地把部分整合为整体,把低层次整合到高层
25、次,从而产生组织效应、结构效应、在整体上、在高层次上涌现出新的面貌、新的本质、新的特性。在新的条件下,实现还原论与整体论的辩证统一势在必行。从上述物质统一性的层次性,以及不同层次之间的逻辑相容性的角度来看,实现还原论与整体论的辩证统一,也是科学发展的必然趋势。三、实现还原论与整体论统一的辩证思维途径从认识上来说,还原论与整体论的辩证统一,体现在认识过程中,是通过从感性具体到抽象再到理性具体的辩证思维途径实现的。具体地说:在认识过程中,我们感官所获得的关于客观对象的认识,是生动的具体的,是关于事物的表象,这只是事物的感性具体。客观对象虽然作为一个整体反映到我们头脑中来了,是生动、丰富的形象,还不
26、深刻,只是一个混沌的未经理解的东西。人的认识决不满足于此,而是要从感性具体过渡到抽象,深入把握万物的本质。那么如何过渡呢?就必须从混沌的表象中(或者叫感性具体中)把一些偶然的非本质的东西去掉,抽出那些必然的本质的东西,把具体的丰富的对象,通过思维的分析活动变成一些单纯的规定,这就是一个思维的抽象。这样的认识,已经离开了具体的感性形态,用概念表示事物属性、本质,是关于事物的抽象规定。但到这时,这些单纯的规定,一个个地说来,只反映了对象的一个侧面或一种联系。如果认识到此为止,就使整体的对象在我们头脑里肢解了,破碎了,解构了,还不能形成关于对象的全面、具体的认识。所以这时经过分析之后得到的一些单纯的
27、规定,虽然已经处于理性认识阶段,但还没有完成认识的真正任务。因此,在思维中还需要把这些单纯的规定结合起来,探求这些规定之间复杂的联系,最后造成概念和逻辑系统,从而把对象作为整体在思维中再现出来,这种认识活动就是综合。综合的成果又达到了具体,但这时的具体,是理性的具体,是加工制作之后的具体,与原来的感性具体有了本质的不同。由此我们看到整个的18北京大学学报(哲学社会科学版)2002 年认识过程是:从感性具体 抽象 思维具体。从感性具体 抽象就是马克思在政治经济学批判导言中关于政治经济学的方法中所说的,从“完整的表象蒸发为抽象的规定”;从抽象 思维具体,也就是“抽象的规定在思维的行程中导致具体的再
28、现”的过程。“具体之所以具体,因为它是许多规定的综合,因而是多样性的统一。”5(P18)可见,从感性具体到抽象主要是分析、分解的作用,即还原论运用的方法,而从抽象到具体则主要是综合、整合的作用,即整体论运用的方法。总之,从感性具体 抽象 理性具体,从分析、分解到综合、整合的过程,就是在认识中实现还原论与整体论辩证统一的辩证思维途径。参 考 文 献:1 许国志.系统科学与系统工程研究 M.上海:上海科技教育出版社,2000.2 恩格斯.自然辩证法 M.北京:人民出版社,1971.3 普通系统论的历史与现状 J.王兴成译,裘辉校.国外社会科学,1978,(2).4 赵凯荣.复杂性哲学 M.北京:中
29、国社会科学出版社,2000.5 马克思恩格斯选集:第 2 卷 M.北京:人民出版社,1995.Exploration of Complexity Combining Reductionism with HolismZHAO Guang-wu(Department of Philosophy,Peking University,Beijing 100871,China)Abstract:Scientific research method has passed a process from transcending reductionism,developing holism,tocombini
30、ng reductionism with holism.The dialectical unity between reductionism and holism has solid base of philos-ophy and objective foundation.It is the dialectical thinking method embodied in process of cognition,that is,fromconcrete to abstract,then from abstract to concrete,and the interaction between analyzing and synthesizing.Key words:scientific research method;reductionism;holism;dialectical unity between reductionism and holism19 第 6 期赵光武:还原论与整体论相结合探索复杂性