历史上的系统整体观
作者：毛建儒 来源：系统科学学报 2006年2006月论文网
系统整体观是系统科学的重要观点之一。在系统科学中，系统整体观得到了充分的发展。但系统整体观并不始于系统科学，早在古代它就出现了，而到了近代它又得到了一定程度的发展。
1 中国历史上的系统整体观
在中国的古代，系统整体观已开始萌芽、生长。例如《周易》中指出：“有天地，然后万物生长。盈天地之间唯万物”。[1] 这里，作者以代表天地的乾坤二卦起始，将象征万事万物的其余六十二卦置于其后，显示出要把握宇宙整体的意向。墨子的“一”与“多”，惠施的“至大无外，至小无内”等论述，都在一定程度上揭示了客观事物的整体性及辩证的层次关系。《吕氏春秋》中也包含着整体性的观点，如它认为任何事物都既与本部类(同行)的事物相联属，同时又与其他部类(异行)的事物相互作用，它们是宇宙总体的一个有机部分，受宇宙总体的决定，也对总体发生作用和影响。[2]
特别需要指出的是，《黄帝内经》中的整体性观点最丰富。它认为人体器官各有不同的功能，它们既相区别，又相联系，构成一个有机整体。在这种整体观的指导下，认为人体某部分发生病变，可以影响到整个身体或器官，而全身的状况又可影响到局部的病理变化。例如，鼻子(明堂)的色泽可以反映五藏的健康状况。如果鼻部依四时迭次显示青春、夏红、长夏黄、秋白、冬黑，则表明五藏无病。人体的各个部分与耳壳的不同部位有确定性的对应联系。人体藏府或躯体患病时，其在耳壳的相应部位就会出现病变反应，如压痛、变形、变色等。
《黄帝内经》又把人体放在一定的外界环境中进行考查与研究，在论及医学的几乎所有基本问题时，处处结合四时季节变化、地理水土、社会生活、思想情绪等方面的变化，形成了人体与外界环境相互感应的观点。[3] 例如，《黄帝内经》指出：“夫百病者，多以旦慧、昼安、夕加、夜甚。”[4]“朝则人气始生，病气衰，故旦慧；日中人气长，长则胜邪，故安；夕则人气始衰，邪气生，故加；夜半人气入藏，邪气独居于身，故甚也。”[5] 这就是说，朝为春，时辰在寅辰。此时阳气上升，人体抗病能力增长，病邪衰退，因而患者早晨有轻松爽快之感。日中为夏，时辰在已午未，此时阳光最盛，人体的抗病能力最强，故能压倒病邪而安宁。夕为秋，时辰在申西戌。此时阳气衰退，人体抗病能力随之减弱，故邪气转旺，病情加重。夜半为冬，时辰在亥子丑，此时阳气伏藏，人体抗病能力也潜存于内脏，下降至最低点，故邪气在体内横行，病情最为严重。
除了理论上的整体观外，许多实际工程也包含着整体性的观点。[3] 例如，《梦溪笔谈》记录了一段丁谓巧妙运筹修葺皇宫的事例：“祥符中，禁火。时丁晋公主营复宫室，患取土远。公乃令凿通衢取土，不日皆成世堑。乃决汴水入堑中，引诸道竹木排筏及(般)[船]运杂材，尽自堑中入至宫门。事毕，却以斥弃瓦灰壤实于堑中，复为街衢。一举而三役济，计省费以亿万计。”[6] 这段话的意思是：宋真宗大中祥符年间，皇宫失火。丁谓负责修复。皇宫地处开封市中，取土烧砖，运送建筑材料，完工后废弃物的清理都是难题。丁谓的办法是，在宫外大路挖沟，就近取土。然后汴水流沟中，使外地载运木料等各种建材的船只，直抵宫门。宫室竣工后，将废弃物的砖瓦灰土杂物填入沟中，大路恢复如初。这样作，提前了工期，节省了巨额花费。
联窑的动作也包含着整体性的观点。所谓联窑：“凡缸瓶窑不于平地，必于斜阜山冈之上。延长者或二、三十丈，短者亦十余丈，连接为数十窑。皆一窑高一级，盖依傍山势，所以驱流水湿滋之患，而火气循级透上……窑隔五尺许，则透烟窗，窑门两边相向而开。装物以至小器装载头一低窑。绝大缸瓮装在最末尾高窑。发火先从头一低窑起，两人对面看火色。大抵陶器一百三十斤，费薪百斤。火候足时，掩闭其门。然后次发第二火，以次结竟至尾云。”[7] 联窑系根据热气上腾的原理设计而成。这种结构使每一窑的余热得以充分利用，既节约了燃料，同时又使上面窑的温度大为升高。这是一种科学而经济的方法，它把诸多的窑联系起来，形成了一个整体优化的结构，充分体现了整体性的观点。
2 西方历史上的系统整体观
在西方的古代，系统整体观也同样开始了它的历程。例如，古希腊哲学家赫拉克利特在《论自然界》一书中，把世界看作“包括一切的整体”。[8] 爱利亚学派的创始人巴门尼德认为“存在”就是整体，他说，“存在不生不灭，它是整体，唯一和不动”。为什么说存在是整体呢？因为它的各个部分都完全相同，并且紧密联系在一起，因此它是不可分割的，是一个整体。[9] 恩培多格勒指出：世界万物的本原是火、水、土、气四种元素，即“四根”。世界上千差万别的事物都是由“四根”组成的。但是，任何一个整体物都不是各种元素即部分的简单组合和相加，整体具有部分所不具有的特性。例如：“在我们变灭的人(由各种元素)集合而成之前，以及在我们分解之后，我们就是纯粹的虚无”。[10] 这就是说，人作为一个整体，是由多种元素即许多部分构成的；但是，当各个部分(各种元素)组成整体(人)之前，或者反过来，当整体(人)分解成各个部分(各种元素)之后，都不具备整体(人)的性质。柏拉图也指出：对个别的具体事物来说，部分只是整体的部分，“部分不是许多个的部分，也不是一切的部分，却是一定的单个形式的部分，这个单个的形式我们叫做整体。是由一切组成的完备的一，部分即是这个部分。”所以，个别的具体事物既具有部分，又是一个整体，是部分与整体的对立统一。[11]
亚里士多德比较详细地论述了系统整体观。他的观点概括起来主要是：一是从逻辑的定义出发，部分是包括在整体之中的。例如，一个音节由几个字母组成，这些字母就是音节的部分，音节包括字母。因为人们在给音节下定义时，是要说出组成的字母来的。二是相对于整体来说，部分往往是潜在的东西。在他看来，对有机的统一体来说，其部分离开整体就不成为部分，只有在与其他部分处于有机联系之中，它才成为有机整体的一部分。例如。例如，一个死体(尸)所具有的形状恰恰与一活人全然相同，但尽管它全然相同，总不是一个人。一只不由正当途径生成的手，而只是一只铜手或木手或任何其它物料制作的手，总是一只假名的手而已，不可能成为一只真手。三是对于整体来说，有的部分是主要的，有些则是次要的。主要的部分去掉以后就不再是原来的东西，因而就丧失其整体性；次要的部分去掉以后，原来的那个东西仍保持其完整性。他对此解释道：“对于一个整体事物施以剪裁，并不是任何部分均可截去；截去的部分，不应是那个起决定因素的部分，也不是不管其位置而截去其任何部分；例如一个杯，倘穿透一个洞，这不是‘剪裁’；只有杯柄或其突出的部分被截去，方可称为剪裁；一个人被‘剪裁’(截肢)不是说他的肌肉或脾脏被割掉，这是说他的手足或指被支解，而那一经解去的部分还须是不能再生。”[12] 四是对整体的理解，不能仅局限于它的组成部分，而应当考虑这些组成部分的相互联系。关于这个问题，他指出：“……当讨论到任何一个部分(构造)，不管那一个器官或是一个内脏，这总不可专意于其物质成分，也不可径以这一部分直当作讨论的独立对象，每一个这样的部分必须从它与全形式的关系予以推求。相似地，建筑的真正对象不是砖、灰泥、或木材，而是房屋；自然哲学的主要对象也如此，这不是物质因素，而是(物质与形式的)综合，亦即实是的整体，脱离了这综合实是，自然诸事物无由得其真正的存在。”[13]
到了近代，系统整体观又有一定程度的发展。例如，莱布尼兹认为，世界是事物的复合，“复合物不是别的东西，而是一些单纯物的一个堆积或聚集”，这些单纯物就是“单子”。单子并非孤立的“自在之物”，而是一个包含着内在矛盾和差异性的“自为世界”，亦即“每一个单子都是一个独立自在的统一体”。或者也可以说，“每一个单子全都本身就是一个总体，本身就是一个完整的世界。”单子之间既是完全独立的，又是相互联系的。由于每一个单子都是能够表象的，所以它们同时都是宇宙的表象。实际上“任何东西都不能限制单子只表象事物的一部分，”因而它犹如“宇宙的一面永恒的活的镜子，”能够表现其他一切事物的关系。这就是“一切事物对每一事物的联系或适应，以及每一事物对一切事物的联系或适应”，亦即事物之间的普遍联系。[14] 霍尔巴赫指出：“自然，从它最广泛的意义来讲，就是由不同的物质、不同的配合、以及我们宇宙中所看到的不同的运动的集合而产生的一个大整体。”[15] 康德强调整体高于部分，并以生命有机体为例，论证了整体与部分的相互关系；一是各部分只有在与整体相联系的情况下才能存在，比如把一个生物解剖成为各个组织器官之后，它们就不成其生物体的组成部分了。二是各个部分互为因果，互为目的与手段。三是生命体系具有自组织和自复制的系统功能。[16]
黑格尔比较全面和深刻地论述了系统整体观。他的观点主要包括：一是世界上任何事物，无论天上或是地下，无论在自然界还是精神世界，都是许多方面内在联系着的整体。例如一朵花，它具有多种多样的性质，如香味、形状、颜色等，但一朵花并不是这些性质的机械凑合的堆集，它是一个整体，在一朵花里，这些性质彼此间是内在地、必然地联系着的。[17] 二是整体是由部分构成的，部分只有在整体中才成其为部分。例如，一个活的有机体的官能和肢体并不能仅视作那个有机体的各部分，因为这些肢体器官只有在它们的统一体里，它们才是肢体和器官，它们对于那些有机的统一体是有联系的，绝非毫不相干。只有在解剖学者手里，这些官能和肢体才是些单纯的机械的部分。但在那种情况下，解剖学者所要处理的也不再是活的身体，而是尸体了。三是部分一旦脱离整体，就不是原来意义上的部分了。例如一只手，如果从身体上割下来，按照名称虽仍然可叫做手，但按照实质来说，已不是手了。一个化学家取一块肉放在他的蒸馏器上，加以多方的割裂分解，于是告诉人说，这块肉是氮气、氧气、炭气等元素所构成。但这些抽象的元素已经不复是肉了。四是对整体的理解，不能仅通过部分来进行。整体的概念必定包含部分。但如果按照整体的概念所包含部分来理解整体，将整体分裂为许多部分，则整体就会停止其为整体。五是真理是科学系统。“真理的要素是概念；真理的真实形态是科学系统。”“科学只有借助于概念自己的生命，才能成为有机的系统。”“知识只有作为科学，或者作为系统，才是现实的，才能够表述出来。”“真理只有作为系统才是现实的。”[18]
除了哲学家外，自然科学家也从不同角度论述了系统整体观。例如，在帕拉塞尔苏斯等医药化学家看来，所有物体，即使是矿物和化学化合物，都是活的，因为它们都是一种生命力所渗透，这种力是事物成长的原因，也是决定事物成长的形式。和帕拉塞尔苏斯一样，伯麦认为人是宇宙的具体而微小的整个翻版，并认为人是由人的内部精神力量支持的。人因此可以说是一个自主的小宇宙，自身就是一个小世界，正如大世界也自成一个完整的世界，由作为宇宙的灵魂或自然界的精神的上帝所支持一样。奥肯综合了伯麦等人的主要观点，提出了如下的思想：“人是上帝的完全体现。人是自然界发展的顶峰，因此必然把以前的一切囊括在自身之内，正如果子把果树以前的各个发展阶段包括在自身之内一样。一句话，人必然是代表整个世界的小像。”[19]
居维叶认为一个动物的整体结构、机能和习惯都可以从它的一个部分，例如一根骨头或一个器官，合理地推论出来。他指出：“一个动物的所有器官形成一个系统，它的各部分合成一起并相互作用和反作用；一个部分发生变化必然会使其余部分产生相应的变化，……决定动物器官关系的那些规律，就是建筑在这些机能的相互依存和相互协助上的；这些规律具有和形而上学规律和数学规律同样的必然性……牙齿的形状意味着颚的形状，肩胛骨的形状意味着爪的形状，正如一条曲线的方程式含有曲线的所有属性一样。”[20] 施旺论述了生长的问题。他写道：“生长不是植根在整个有机体内的一种力量所引起的，而是有机体每一基本部分都有它自身的一种力量，你也不妨说有它自身的生命：这就是说，在每一基本部分内，许多分子的如此组合以释放出一种力量，使细胞得以吸引新的分子从而成长起来，而整个有机体只是通过各个基本部分的相互作用而存在的。在这种可能发生的事件上，形成营养上的积极因素的是那些基本部分。但根据上述观点，有机体的整体性实际上只能是一个条件，不可能是原因。”[21] 微耳和采纳了施旺的观点，他写道：“动物都是生命单位的总和，每一单位都具有充分的生命特征。生命的性质和统一性，不能在高等组织的某一特定点上，例如在人脑中见到，而只能在每一单独基本部分个别表现出来的具体的、经常反复的倾向性中见到。因此，主体即所谓个体的组成，必须比拟为一个社会组织或社会，其中若干个别的存在物相互依存着，然而每一个单元都有自己特殊的活动，并靠它本身的力量执行自己的任务。”[22]
在自然科学家中，达尔文的系统整体观较为丰富。一是他提出了共同祖先的假设，认为相似的生物都是相互关联，从一个共同祖先传下来的；他指出，一切哺乳动物都来源于一个始祖种；一切昆虫都有共同的祖先；事实上，他认为一切生物都可追溯到一个单一的生命起源。二是他论述了食物链系统。他指出：“我从实验里发现，有几种三叶草必须靠土蜂的访问受精，因为别种蜂类都不能接触到它的蜜腺。……如果英格兰的整个土蜂都绝灭了或者变得极为稀少，同样三叶草也将会变得极其稀少或全部灭亡。然而，任何地方的土蜂数目又大都决定于野鼠的多少，因为野鼠毁灭它们的蜜房和蜂窝。至于鼠的数目，这大都决定于猫的数目的多少。因此，完全可以相信，如果一个地方有多数的猫类动物，首先通过鼠，再通过蜂的居间作用，就可以决定那个地区内某种花的多少！”[23] 三是他也告诉我们，自然界与人都是自组织系统，肯定会有一些共同的机制，循着这样的思路，他从人工选择来联想自然选择，从人的活动来联想生物的进化。这使他得以建立生物进化的理论。四是他找到了生物系统调控的手段。生物系统有序的两个主要标志：生态平衡和进化。一切生物都有高速率增加的倾向。但自然界的条件很难适应这种倾向。为了达到生态平衡，唯一的办法是淘汰一大批生物个体。怎么淘汰，用生存斗争。在生存斗争中，大量的个体被消灭，使生物系统达到了某种平衡。生存斗争还是生物进化的基础。因为在生存斗争中，一些生物个体被保存下来。这些被保存的生物个体能够更好地适应自然环境，是自然环境选择的结果。在自然选择中，生物个体的有利变异保存并遗传给后代。有利变异一代代积累下去，就形成了更能适应生存斗争环境的新种，这就是生物进化的过程。
概而言之，系统整体观的历史源远流长。这既有客观的原因，也有主观的原因。客观的原因是：在自然界长期演化的过程中，形成了两类不同的物质：非生命物质和生命物质。生命物质不同于非生命物质，它的各个部分有着非常紧密的联系，只有从整体出发，才能把握它的各个部分以及自身的质。这种现象是系统整体观得以产生的客观基础。而主观原因是：一些学者在研究自然现象的过程中，发现生命现象不同于非生命现象。对生命现象的分析、研究，使他们能够步入系统整体观的“领地”，为系统整体观的建立“添砖加瓦”。
系统整体观尽管有很长的历史，但它的真正发展是在20世纪50年代以后。在此期间，系统论、控制论、信息论、耗散结构论、协同学、超循环理论、混沌理论等一大批系统科学先后出现。这些系统科学深入研究了系统整体观及其表现，尤其是在定量化方面有重大的突破。这样，系统整体观的研究便发展到了一个新的、更高的阶段。
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