复杂系统与创造有何关系

根据复杂系统理论，无论是自然系统，还是人类社会都属于复杂系统，什么是复杂系统呢？对此有多种解释，1999年4月美国《Science》杂志的解释是“通过对一个系统的组成部分的了解，不能对系统的性质做出完全的解释，这样的系统称为复杂系统”（Richard Gallagher，1999）。然而，对于一般人，只要知道古希腊哲学家亚里斯多德的名言“整体大于各部分之和”就足够了。可是要形象深刻地理解复杂系统，莫过于两千多年前的庄周，他在《庄子》（2004）一书的“应帝王”篇中讲到，南海之君叫儵，北海之君叫忽，中央的君主叫浑沌，儵和忽常常到浑沌的领域会合，浑沌待他们很友好，儵和忽商量报答浑沌的恩德，说“人有七窍，用来看、听、饮食、呼吸，惟混沌没有，我们试着给他凿开。”于是一天凿一窍，到了第七天浑沌就死去了。复杂系统就如同浑沌，他是一个整体，其特性是各个部分相互作用而表现出来的，当把他分解开成为单独的各个部分时，复杂系统也就不存在了，就如同浑沌一样死去了。

对于复杂系统，整体的性质不等于部分性质的和，由此体现出整体与部分之间的关系不是一种线性关系（戴汝为，2000），而是一种非线性的关系。为什么会出现这种整体性质大于各部分性质之和的现象呢？其根本原因就是产生了创造，各部分通过相互作用产生创造使整体涌现出新的特征，因此，整体不是各部分简单相加。在人类社会与自然界，能够称得上复杂系统的比比皆是，生态系统、社会系统、人体系统、人脑系统等等都是典型的复杂系统。

复杂系统之所以特殊，关键就在于各组成部分相互作用产生了创造，有新特性涌现。因此，用一个等式直观地表示：复杂系统的整体性质—各部分性质之和＝创造。

而近代科学的研究方法恰恰是尽量搞清楚各个部分，这就是所谓的还原论，把一个整体还原成它的各个组成部分，把人分成生物学、遗传学、细胞学、解剖学、心理学、行为学、社会学等等各种学科来研究，所以学科越分越多，越分越细。可是到目前为止，我们仍然不清楚，作为一个整体的人所表现出来的许多特性，例如人是如何做出决策的？人的创造性思维是如何出现的？等等。

因此，要理解人是如何创造的，社会是如何创造的，仅仅从心理学、社会学角度来研究远远不够。就必须从复杂系统角度，把人看成是一个完整系统，从系统和整体角度来研究，这就是整体论。

关于系统，一般可分为三种，即孤立系统、封闭系统和开放系统。孤立系统与其环境间没有物质和能量的转移。封闭系统与环境间虽无物质的转移，但可以发热、功和辐射等的转移，处于一封闭容器中的物质构成了一个封闭系统。开放系统是一种能与环境发生物质和能量转移的系统。我们这里所指的复杂系统就是一个开放系统，是与环境不断进行能量和物质交换的系统。

针对于复杂系统研究，这是世界上最尖端和最热点的研究领域之一。从上世纪70年代以来，虽然取得了巨大成绩，但是其理论体系尚未形成，在很多关键方面尚待突破。目前世界上已初步形成三个学派（车宏安，2000）。

第一，以普利高津等为代表的欧洲学派，用耗散结构理论来解释复杂系统。根据热力学第二定律的克劳修斯表述：“热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。”其实质是，能量的传递是不可逆的。用熵增加原理来解释，就是不可逆的热力学系统是朝着熵（无序的程度）增加的方向发展。克劳修斯把墒增加原理应用到无限的宇宙中，从而提出“热寂说”，他于1865年指出，宇宙的能量是常数，宇宙的熵趋于极大，也就是越来越无序，并认为宇宙最终也将死亡。这在当时让人感到心灰意冷。

可是，薛定谔则不这样看，他在其名著《生命是什么》一书中指出，生命却并不都是越来越无序，相反是越来越有序，生命就是靠“吃”进负熵为生，“新陈代谢的本质就在于使有机体成功地消除了当它活着时不得不产生的全部的熵”。这说明自然界并不完全象克劳修斯所描述的那样，最终一切都将变为死寂，而是同样有一种力量，使无序变成有序，使简单的序变成复杂的序。

普利高津将没有生命的无机物体作为研究对象，把源自物理系统、化学系统的系统概念和理论拓展到生物系统、经济系统和社会系统。在研究过程中，他将热力学和统计物理学从平衡态到近平衡态再向远离平衡态推进，发现一个开放系统（不管是力学的、物理的、化学的、还是生物的系统），在到达远离平衡态的非线性区时，一旦系统的某个参量变化达到一定的阀值，通过涨落，系统便可能发生突变，即非平衡相变，于是，由原来无序的混乱状态转变到一种时间、空间或功能有序的新的状态。例如系统的状态呈现出随时间的周期性的变化或空间的花纹图案。这种有序状态需要不断地与外界交换物质和能量才能维持，并保持一定的稳定性，且不因外界微小的扰动而消失。这种在远离平衡的非线性区形成的新的稳定的有序结构，称为耗散结构。这种系统能够自行产生的组织性和相干性，被称作自组织现象，因此，这一理论又被称作非平衡系统中的自组织理论。（普利高津，1998a，沈小峰，1983）

一个有趣的例子是关于木星上大红斑的发现与认识过程。早在四百多年前，伽利略发明望远镜后，天文学家在观察木星时，就发现木星表面有一块瑕疵。随着望远镜越来越先进，看清了这是一块红斑，但还是无法解释到底是什么。因此各种假说层出不穷，有的说是岩浆的流动；有的说是一个即将离开行星表面的新的月亮；还有的说是一个火山口喷出的气体，上升而形成气柱的顶部，等等。直到1978年美国的太空探测器，旅行者2号飞过木星，从太空中发回了照片，才看清楚红斑就像飓风一样的涡流系统。美国宇航局把这些相片保存在全国五、六处档案库里，其中有一处在康奈尔大学。上世纪80年代初期，一位叫马库斯的年轻天文学家和应用数学家，用计算机模拟出了大红斑。这才揭示出，“大红斑实际上是一种自组织系统（复杂系统），它是由造成在它周围的不可预言的骚动的同样的非线性扭曲造成和调节的。这是一种稳定的混沌。”（詹姆斯.格雷克，2004）

这就是复杂系统的奇妙之处，它没有人为操控，却能自行从无序中创造出有序。随机涨落在耗散结构形成过程中起着重要作用，由于内部或外部原因，系统的状态如温度、压力、浓度、密度、粒子间的作用力等，均可能发生一些小的起伏涨落。涨落的产生是必然的，涨落的大小则带有偶然性。对于平衡结构来说，这些涨落是一种破坏结构稳定和有序的干扰，是一种消极因素。热力学表明，系统在平衡态，由于这些涨落可正可负，因此可以通过求统计平均的方法加以消除，维持宏观系统的热力学平衡。而在近平衡区，涨落使系统离开定态，但是在这个区域，系统具有抗干扰的能力，涨落造成的偏离会自行衰减趋于消失。系统经过一个微干扰过程之后又回到稳定状态，叫回顾原理。所以在平衡态和近平衡线性区即热力学分支点以前，涨落不可能使系统由一个定态跳到另一个定态上去，即不能形成新的有序结构（普利高津，1998b；沈小峰，1983）。然而，在远离平衡的非线性区，在热力学分支点之后，涨落则起着完全相反的作用。此时，系统处于一种不稳定的定态，某种随机的小的涨落可能通过相干效应迅速放大，形成宏观整体上的“巨涨落”，使系统由不稳定的定态跃迁到一个新的稳定的有序状态，形成耗散结构。这种由于物质和能量交换，在不稳定之后出现的宏观稳定有序，是由增长得最快的一种涨落决定的，因此叫做“通过涨落的有序”。

在生态系统、生物进化、乃至社会文化等诸多复杂系统中，都具有涨落现象。在生物进化中这就如同突变，不断发生突变（涨落），有的突变消失了，有的突变被放大了，从而出现了新种。而在社会系统中，这种涨落便是创造，不断涌现出来的创造，有的创造被历史锁定，得以放大，从而影响了社会发展的历史进程。

第二，以圣菲研究所为代表的美国学派，强调适应性在形成复杂系统中的作用。霍兰提出了CAS（复杂适应系统），并引入了“涌现”概念，他把源自于生物系统的系统观念和理论加以扩展和体系化，并扩大其适用范围。他从几个简单规则入手，例如国际象棋、积木块、计算机模型等，却演化出极其复杂的系统，其涌现特性使得系统越来越复杂，他们始终强调适应性是产生复杂性的根源之一（霍兰，2001；车宏安，2000）。由此，得出涌现就是由简单的行动组合而产生的复杂行为，这里组合实际就是一个相互作用的过程。

与欧洲学派不同的是，美国学派强调把系统的元素看作是活的、有主动性的、具有适应能力的个体，这就使得向具有生命的复杂系统的研究又进了一步。霍兰（2001）在《涌现》一书中总结到：涌现现象出现在生成系统之中，这些系统是由那些种类相对较少并遵循着简单规律的一些基本元素组成，由于涌现现象的出现，使得生成系统的整体大于各部分之和，也就是说系统各部分间的相互作用是非线性的，因而系统的整体行为无法通过相对独立的各组成部分行为的简单叠加得到。生成系统中一种典型的涌现现象是组成部分不断改变，但是其涌现模式则处于稳定状态，这使人想起湍流的小溪中不断冲击石块的水流形成的驻波，虽然水分子不停地变化，而驻波的形状基本不变。在这里，涌现出来的稳定模式是由其所处的环境决定的。随着环境变化，稳定模式必然增加，模式间相互作用带来的约束和检验使得系统的功能也在增强，特别是随着相互作用者的数量增长，可能的相互作用的数量以及可能引起反应的复杂程度也非常迅速地增长。当稳定模式间相互作用涌现的宏观规律可以用公式清楚地表达时，对整体模式行为的表述就不必再借助那些决定组成个体行为的微观规律。因此存在差别的稳定性是那些产生了涌现现象的规律的典型结果，更高层次的生成过程可以由稳定性的强化而产生，由于相互作用，常常会给某些组成部分模式带来稳定性的强化，当这些具有强化稳定的模式满足宏观规律时，新的生成过程就会取代原先的生成过程。

美国学派注重采用计算机模型来探索复杂系统的这一“涌现”特性，通过建立一些简单规则，计算机在不断运行中，就会产生极其复杂的涌现特性。记得IBM的深蓝计算机曾战胜过国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫，虽然比赛主办者更关注商业效益，更看重该公司股票的升值情况，而且比赛过程对卡斯帕罗夫也有失公正，但深蓝计算机所表现出来的，的确是某种智慧，这就是简单模型中各个部分相互作用、相互适应后所产生的涌现特性，这就是系统的创造。

第三，以钱学森为代表的中国学派，倡导将社会当成开放的复杂巨系统来看待，把人作为系统的元素，是一个有人的因素的系统，其基本路线是“从复杂巨系统按级作的特例来分化出其它系统理论”，“从开放的复杂巨系统学建立系统学”，在大力开展工程应用的同时努力建立系统科学体系（车宏安，2000）。注重层次性是中国学派的特点之一。钱学森认为，一个系统在某个层次上的混沌运动，是高一层次有序运动的基础，宏观有序的形成是靠微观的频繁变动为基础的，也就是宏观有序是建立在微观混沌的基础之上的。运用系统科学的层次概念，中国在CIMS（计算机集成制造系统）开展制造系统前沿课题研究，1986年至今，取得了重大成就，进入了世界先进行列。这是运用系统科学的成功范例，因为CIMS是系统，它包含各种单元技术，在发展策略上，一种是先发展好了单元技术，再去发展系统技术，另一种是在一定单元技术的基础上，强调发展系统技术，并以系统技术带动单元技术的发展。中国走的是后一条路，实践证明这是非常正确的，因为总体和局部是不同的层次，系统技术强调的是总体，单元技术强调的是局部，先进的单元技术不一定都能解决系统问题，反过来说，不是最先进的单元技术也有可能达到系统总体目标。采用“系统发展模式”，不仅能在相当程度上，在相当大的范围内解决系统所要达到的目标，而且反过来有助于促进单元技术的发展。

从系统的观点来看，用不一定最好的零件，却能组成最好的系统。社会系统何尝不是如此，松下公司的“70分人才”观，就是对这一系统观点的很好诠释。我们一般的企业在招聘员工时，总是要百里挑一：比如年纪越轻越好，学历越高越好，能力越强越好，如此选来的自然都是顶尖人才了。然而许多企业却无法让这些人才发挥作用，一大批能人谁也不服谁，形不成合力，甚至互相拆台，演出了“千里马，窝里斗”的闹剧。松下公司同样十分重视人才，却偏偏尽可能地不用顶尖人才，而是大量选用中等的、可以打70分的角色。松下认为，企业用人，固然素质越高越好，但是，那些出类拔萃的顶尖人物往往自我感觉过于良好，不太愿意与人平等沟通、默契合作，还容易抱怨环境影响了自己才能的发挥，计较企业给予的职位、待遇与其才识本领不相称，动不动就摆谱、“撂挑子”、要待遇，这对企业绝非有利。而70分的人才，则一般较少骄躁习气，他们多数对于待遇、环境容易满足，内心很看重企业交付的信任和委托，常常有一股要与顶级人才比试身手、较量高低的念头。他们特别富有竞争激情，乐于团结合作，如果使用得法，这些70分人才同样能形成很有创造力的群体。

综上所述，无论是欧洲学派，通过研究非平衡态各组成部分的相干行为导致涨落，形成稳定的有序结构；美国学派，把系统各元素看成是活的、有主动性的、具有适应性的个体，通过相互作用，产生涌现现象；还是中国学派，以系统的层次观念，低一层次的混沌运动是高一级有序运动的基础，也就是说宏观有序产生于微观混沌基础之上。这实际上是从不同侧面来看待复杂系统，各自的着眼点虽然不同，但是对复杂系统本质特点的认识是一致的，即复杂系统具有“非线性”，“自组织”，“涌现”，“整体大于各部之和”等等特性。成思危（2000）总结出复杂系统之所以有上述特点，是由以下几个方面决定的：（1）系统各单元之间的联系广泛而紧密，构成一个网络。因此，每一项单元的变化都会受到其他单元变化的影响，并会引起其他单元的变化；（2）系统具有多层次、多功能的结构，每一层次均成为构筑其上一层次的单元，同时也有助于系统的某一功能的实现；（3）系统在发展过程中能够不断地学习并对其层次结构与功能结构进行重组及完善；（4）系统是开放的，它与环境有紧密的联系，能与环境相互作用，并能不断向更好地适应环境的方向发展变化；（5）系统是动态的，它不断处于发展变化之中，而且系统本身对未来的发展变化有一定的预测能力。

当我从创造角度接近复杂系统时，无论是“整体大于各部分之和”、“非线性”，还是“自组织”、“涌现”等等特性都集中在一个焦点上，即复杂系统具有创造能力，创造是复杂系统的根本特征。之所以出现“整体大于各部分之和”，就是因为系统产生了创造，在整体层面上新特性出现了。之所以“非线性”，就是因为各组成部分相互作用，创造了无法预测的结果。“涌现”就是不断冒出新特性，创造不断产生。“自组织”说明系统本身就是创造的主体，用不着上帝或人给它发指令，系统自己能够组织、能够创造。

随着我把目光转向人类自己，便有了一个全新发现，人同样是复杂系统。这一发现一下子消除了我过去对人的神秘感，人为什么会有思维？能创造？其根本原因就在于组成人脑复杂系统的各个神经相互作用，产生了涌现特性，这种特性恰恰是在整体层次上产生，是把每一根大脑神经的特性搞明白后也不能认识的。而人的创造就是将人脑涌现特性付诸实现的结果。

研究至此，创造对我已不再神秘，创造并非人类所特有。只要是复杂系统，就会有创造，创造是复杂系统的本质特征。我想起心理学上的一句名言“人人都具有创造力”，可是心理学没能说明为什么，我想我找到了答案，即人人都是复杂系统。放眼望去，宇宙为什么会从无序到高度秩序演化？生命为什么会从简单到复杂进化？人类社会为什么会从低级向高级发展？最根本的原因在于它们都是复杂系统，创造是它们最本质的特性，没有创造就没有一切！