系统的八大原理

2022-12-13 0 462

前一段时间我整理了系统的五大基本规律的简要介绍在值得花时间了解的系统基本规律这篇文章里,接下来,我继续整理关于系统的八大原理以及自己对这些原理的一些理解。

本篇文章总共有8905个字,大概需要花费你18-29分钟的专注时间。

文章摘要:这篇文章接下来将会介绍系统的八大原理,分别是:

1、系统整体性原理;

2、系统层次性原理;

3、系统开放性原理;

4、系统目的性原理;

5、系统突变性原理;

6、系统稳定性原理;

7、系统自组织原理;

8、系统相似性原理。

以下是正文部分

一、系统整体性原理

系统整体性原理是指系统是由若干要素(要素本身也具有一定的结构和功能)组成的具有一定新功能的有机整体,这一有机整体具有原先的所有子系统所不具有的性质和功能。

系统是由许多部分所组成的整体,系统的概念就是要强调整体,强调整体是由相互关联、相互制约的各个部分所组成的。

各种生命体的差别组成要素成分不同不是最主要的区别,最主要的区别是由于组成要素的结合方式(关系)不同,因而表现出的性质、功能也不同。

我们所处的世界是一个系统的多层次的世界,同时也是一个表现出多层次、整体性的世界。

系统如果不能作为整体事物而存在,那么系统也就不复存在了,系统整体也就不存在了。比如系统在演化中崩溃了。

从相互作用是最根本的原因来看,系统中要素之间是由于相互作用联系起来的,系统之中的相互作用是非线性相互作用。

整体大于部分和的含义是,组合特征不能用孤立部分的特征来解释。

普遍性不断地加上条件限制后,普遍性就向特殊性转化。

系统的整体性原理总是在系统和要素、整体和部分的对立统一之中来把握系统的整体性的。系统是由要素组成的,整体是由部分组成的,要素一旦组合成整体,就会反过来制约要素、制约部分。

系统和要素、整体与部分的区别是有条件的、相对的。观测宇宙作为一个整体,星系只是它的部分。银河系作为一个整体,太阳系又只是它的一个部分等等。物质世界的层次性,也反映着整体与部分区别的相对性。一个系统,于它的要素而言称为系统,但是它又是更高一层系统的要素。

现实世界形成的是普遍联系之网,整体与部分的区别只是相对的有条件的。在实践中,人们往往会根据实际的需要,对于系统进行分类,可以根据系统的一种性质分类,也可以根据系统的其他性质分类。这样的分类可以是交叉的,也可以是没有交叉的。

系统的整体性原理,总是与分析和综合联系在一起。

分析是把整体分解为部分来加以认识,认识部分是分析的主要任务。科学如果离开了分析,就不可能深入事物的内部、就不能剖析事物的细节,分析是认识走向深化的前提。

综合是把部分综合为整体来加以认识,认识整体是综合的主要任务。科学如果离开了综合,就不可能认识研究对象的整体,也不可能认识对象整体内部的部分、要素、各方面之间的本质的、统一的联系。

可以说,综合是分析的深入,也是分析的归宿。当代科学研究范式从分析走向综合、从分门别类研究走向系统综合研究,是科学的思想的发展历程,也是科学思想的革命和进步。

要想系统地研究一个系统,需要体验系统整体的功能,然后体验系统模块的功能,分析系统模块的结构,然后将它们综合在一起,考虑系统为什么会有用现在的功能。

系统的整体性原理,赞成的是分析基础之上的综合,在综合之中的分析,这是系统论区别于原子论与整体论的地方。

系统论既不同于原子论也不同于整体论,前者牺牲了融会贯通以换取条分缕细,后者用信念和洞察代替了详实的探求。

原子论的观点:高层次现象归结为低层次实体来解释,事物整体行为归结到部分来加以解释,事物的质归结为量来解释。片面地强调分析体现了原子论的传统。在科学发展初期,对于科学的初步进步来说,这是必要且不可少的。

整体论的观点:整体就是整体,除此之外,再也无话可说,从而在实践中往往在科学的名义下取消了科学,可以称之为没有分析的综合性。正是在综合指导下的分析和分析基础上的综合,把系统论和整体论区分开来。

缺乏分析的综合是一种片面性的综合,缺乏综合的分析是一种未完成的分析。

系统的整体性正是系统要素、部分的差异之中以系统整体方式表现出来的系统的一种同一性。在拉波波特看来,系统方法实际上是分析方法与整体方法的整合。系统自组织理论研究中使用的中观方法,就是试图在吸取整体论和原子论优点的基础上,避免两者的不足。

二、系统层次性原理

系统的层次性原理是指由于组成系统的诸要素的种种差异包括结合方式上的差异,从而使系统组织在地位与作用、结构与功能上表现出等级秩序性,形成了具有质的差异的系统等级。层次概念反映了皆有质的差异的不同的系统等级或系统中的等级差异性就反映了有质的差异的不同的系统等级或系统中的等级差异性。

系统具有层次性,层次性是系统的一种基本特征。我们的世界是一个多层次的世界。

按照我们今天的认识,从观测宇宙——总星系、星系、恒星、地球、地面物体、分子、原子、质子和中子到电子,以及在20世纪陆续发现的300多种基本粒子乃至更深层次的物质结构,就是按照空间尺度或质量大小划分的客观世界的最一般的系统层次。社会系统也是一个多层次系统,官爵系统、学校系统也是其中的不同层次。精神系统也有其层次性,从物质载体来看人的大脑可以大体分为古、旧、新三种皮层。从认知上来看,人的认知可以分为感觉、感知、悟性、理性等不同的层次;从方法论上来看,方法论可以分为工艺方法、技术方法、经验方法、理论方法、哲学方法,逐步由具体到抽象,个别到一般,形成有差异的等级。

系统的层次性犹如套箱,系统和要素,高层系统和底层系统具有相对性。

客观世界是不可穷尽的,人们对于系统层次性的认识无论是深度上还是广度上,都是没有尽头的。

系统层次区分是相对的,相对区分的不同层次又是相互联系的。

系统的层次性具有多样性(一般而言,无论是什么样的划分,总是跟实践的要求联系在一起)。对于每一层次,又可以从中划分出多个层次。系统层次的划分是客观世界层次多样性的体现。

系统的不同层次,往往发挥着不同层次的系统功能。不同层次具有不同功能,这与层次的结合强度有关,也与层次的结构有关,结合强度反映的是相互作用及系统组织的内容,层级结构反映的是组织方式即组织结构的形式。

一般而言,越低的层次要素结合强度越高(确定性越高,灵活性越低),越高层次的系统结合强度越小(确定性越低,灵活性越高)。

系统的确定性和灵活性是作为系统适应外界的一种能力的表现。

人的大脑是一个极其复杂的思维系统,也是一个多层次的极为灵活的系统,同时也是一个多层次的极为高度灵活的系统,还是一个高效的系统。正是大脑的高效灵活,才是人可以更好地应对现实世界的千变万化,使得人高度能动的自反映的思维模式成为可能。

系统的不同层次有其不同质的规定性(系统由哪些要素构成,怎么构成的等等),不同质的系统之间又有联系性(系统是更大系统的子系统,起到要素的作用,是更大系统的基础),系统的这种双重功能就是一种不同系统之间的联系形式,系统的层次之间形成的这种相互联系,使得系统处于不同层次的普遍联系之中,处在某种普遍的层次包含和交叠之中。作者认为,不是协调界面使得自己的各个部分结合起来,而是各个部分的内在的相互作用使得自己结合起来,并与其它部分形成明显的差异,所谓界面正是这样差异的界面。

系统结构和功能的层次性实际上是与系统的发展相联系的(结构与功能的差异导致对信息的反馈不同,对信息反馈不同导致竞争,竞争导致系统失稳,系统失稳导致涨落产生,涨落产生导致系统演化,系统演化能被固定下来那么系统就发展到了一个相对稳定的阶段)。自然系统进化的路线表明,进化就是分化出和产生新的层次系统,并相应的有了新的功能。组织结构的发展和功能机能的发展是具有相应性的,组织结构的发展和功能的发展必须是相互适应的。

从发展的眼光来看,系统的层次性是系统发展的连续性和阶段性的统一。

高级循环总是有低级循环发展会聚而成的,按照超循环理论,循环可以分为催化循环、自催化循环和超循环。低层次循环可以会聚为高层次循环,相应的,高层次循环也可以退化低层次循环(如,生命体的死亡)。

宇宙中既有低层次发展起来的高层次,也有高层次、整体的分化推动的低层次的演化。

系统的层次性表现出了作为系统整体的客观世界系统在发展中的连续性与客观性的统一,也是系统发展得以实现所必须采取的方式,是系统发展遵循某种优化途径的结果。

从概率论进行的研究表明,有层次结构的系统比没有层次结构的系统更有稳定性和发展性。

我们用系统的层次性来揭示系统的纵向的等级性、处于不同水平的共性。那么,我们同样也可以从系统的横向揭示系统的状态及其共性,这就是系统的类型性。一定的类型,往往贯穿多个层次;一定的层次,往往也贯穿多个类型。层次和类型实际上是紧密联系的,这种纵横交错就构成了世界的系统普遍联系之网。不能在系统的层次与类型之间有所偏废。正确把握和运用系统层次性原理,把它转化为认识方法具有重要的实践意义。

耗散结构理论:非平衡系统局域平衡假设。

协同学:系统变量划分为快变量和慢变量两个层次。

超循环理论:相互作用是循环系统的根本内容。

控制理论:多重建模、分解、简化。分散控制、递阶控制、分层控制。自组织层(慢)、自适应层(较慢)、自优化层(较快)、直接控制层(快)。

三、系统开放性原理

系统开放性原理指的是,系统具有不断地与外界环境进行物质、能量、信息交换的性质和功能,系统向环境开放是系统得以向上发展的前提,也是系统得以稳定存在的条件。

外因是变化的条件,内因是变化的根据,外因通过内因而起作用。二者在一定条件下可相互转化。

一个孤立的系统只会自发的向均匀无序、组织解体的方向演化。

在系统理论中,系统的开放是系统自组织演化的前提条件之一,非平衡也是系统自组织演化的前提条件之一。

现实世界中,平衡程度与开放程度共同制约,共处于某个度的统一性之中。

系统向环境开放,使得内因和外因联系起来,才有了内因和外因之间的辩证关系。

系统通过什么来与环境交换呢?通过接口(输入结构、输出结构、输入输出结构)来与环境交换物质、能量、信息。

开放系统的特性正是有机体具有不断做功能力的根据所在。由于系统的开放,系统结构与功能的关系也就成为了现实的关系。

物质、信息和能量三者总是密切相关的。这世界上最难把握缺最需要把握的是要素与要素的关系而不是要素本身(你是什么在旁人看来不重要(但是对你很重要),你与其它要素之间的关系是什么在旁人看来才重要)。

生命以负熵为食。

四、系统目的性原理

系统的目的性指的是,组织系统在与环境的相互作用中,在一定范围内其发展变化不受或少受条件变化或途径经历的影响,坚持表现出某种趋向预先确定的状态的特性。

真正的果决性(结果决定原因)或有目的性是存在的,这就是目标的预见决定实际的行为。

系统目的性原理指的是,组织系统在与环境的相互作用中,在一定的范围内其发展变化不受或少受条件变化或途径经历的影响,坚持表现出某种趋向预先确定的状态的特性。

目的性是组织系统变化是表现出来的一个鲜明的特点。目的性又被翻译为果决性,即蕴涵结果决定原因的意思。

贝塔朗菲认为目的性有三种:异因同果型、反馈稳定型和适应行为型。

维纳认为,一切有目的的行为都可以看作需要负反馈的行为(正反馈在其中起到什么作用?)

系统的目的性是在系统的发展变化之中表现出来的,因此是与系统的开放性相联系的。

无机的系统在无意识地遵从合目的地运动变化,而有机的系统特别是人则是有意识地遵从着合目的地发展变化。

从系统与环境之间的相互作用类型及线性作用于非线性作用方面,我们可以把系统分为单因果系统与目的系统。

从系统的发展变化来看,系统的目的性一方面表现为系统发展的阶段性,跟系统发展趋向于更稳定状态相联系。系统发展变化的目的性总是跟发展的一定阶段相联系。系统的最终目的就是永恒的生生不息的发展变化本身。发展的目的性是有条件的,是与发展的阶段性相联系的。

系统的目的性在另一方面又表现为系统发展的规律性。合乎某种目的的发展,也必然合乎于一定规律的,按照一定逻辑的发展。

系统的目的性是系统发展的阶段性与规律性的统一,体现了发展间断性与连续性的统一,量变与质变的统一。

系统的目的性也是与系统的多种可能性空间相联系的,即目的具有多样性、具有层次性,因此控制的目的就是在一个事物可能性空间中进行有方向也包括有层次的可能的选择,这种选择在系统尚未发生质变时就采取措施,从而实现有效的控制。

系统的发展是偶然性与必然性的统一。

人活动的目的性体现着人认识的能动性,而人认识的能动性则寓于人活动的目的性之中。

五、系统突变性原理

系统突变性原理指的是,系统通过失稳从一种状态进入另一种状态的过程,它是系统质变的一种基本形式,突变方式的多种多样,同时系统发展还存在着分叉,从而有了质变的多样性,带来系统发展的丰富多彩。

经过突变而发展变化是系统发展变化的一种基本形式,突变是一种普遍的自然系统和社会现象,比如:超新星爆发、火山爆发、高楼崩塌、河堤决口、战火突起、灵感突来、眼前一亮等。

通过系统的控制变量的连续渐变,发生系统状态的不连续突变,这就把变化的环境上的原因与系统内部的原因联系起来,需要找出系统内部的不稳定性的根据。

在对尖顶突变的研究中发现,系统通过突变发生状态改变时表现出:

1、多模态:突变系统一般具有两个或两个以上的可以分辨的稳定状态,从一个稳定态到达另一个稳定态必然受到不稳定与的“阻断”或障碍,于是有了突变。

2、不可达性:由不稳定态点组成的区域穿插在稳定态点之间,这些点是不能实现的定态点,所以就有了突变。

3、突跳:控制参量的微小变化即可引起状态变量的极大的变化,使系统从一个稳定结构跳到另一个稳定结构。

4、滞后:在控制空间中,控制参量沿同一条路线的不同方向变化时,发生突跳的点可能不同。比如似乎应该在分叉点A处发生,但实际上是继续运动到分叉点B处才发生,这就是滞后现象,它反映了突变过程中具有不可逆的特征,具有方向性和历史性。

系统状态发生改变,在系统科学中也称作“相变”,这是系统的质变。相变有平衡相变和非平衡相变之分,平衡相变形成的新结构是一种“死结构”,而非平衡相变形成的结构只能在开放系统条件下依靠物质和能量的耗散来维持其稳定性即在演化发展中维持其稳定性,是一种“活结构”。

通常人们在两层意义上谈论突变,一层是在系统的要素的层次上,另一层是在系统的层次上。由于系统的要素与系统整体是相互联系的两个方面,所以要素的突变也可以从系统整体上加以理解。

系统中要素的平衡是相对的,不平衡才是绝对的。突变是系统发展过程中的非平衡因素。

旧结构失稳和新结构形成并稳定下来的过程都属于结构稳定性问题,这些结构演变的典型行为往往是突变式的。

在突变理论中,“结构不稳定性是以一种结构稳定的方式出现的(系统的结构不稳定这一特性是结构稳定的,通俗一点就是系统的演化是不会停止的)”。

相变理论把相变划分为一类相变和二类相变,一类相变又称为普通相变和不连续相变,是物质系统的自由能连续但对于温度的一届微商(导函数)不连续的物质状态突变,二类相变又称为连续相变,是物质系统的自由能等热力学函数及其对温度的第一阶微商都连续,而第二阶微商不连续的相变。

质变、辩证转化是飞跃,飞跃刻划质变,但飞跃并不是时间的长短,也不是速度的快慢而是渐进过程的中断。

突变对于系统发展变化最重要的贡献是使得系统的发展变化出现分叉。

突变理论和分叉理论都描述了不连续的突变现象,但又有重要的区别。分叉理论强调临界点的多重性和选择性;突变理论强调临界点的不连续性或突跳性。

新质的多种可能性,只是在难分难解的决定性因素和随机性因素的相互作用中被选择的,从而转化为新的质的规定性。

突变的分叉和选择始于系统、环境或系统和环境发生了变化,因而也就是始于在保持系统的质的范围内发挥系统功能作用基础上的系统和环境的相互作用,始于量变。通过选择过程,系统进入了新的状态,也就是发生了质变。在选择过程中,系统越出旧质稳定存在的范围,从以稳定性为主的状态进入非稳定状态,量的变化剧烈地转化为质的变化,质的变化又制约着量的变化。

突变分叉过程,也是系统的信息倍增和意义产生的过程。通过突变分叉,发展过程发生了对称性破缺,一往直前的线性发展被打破了,系统有了多种发展方向。

六、系统稳定性原理

系统的稳定性原理指的是,在外界作用下,开放系统具有一定的自我稳定能力,能够在一定范围内自我调节,从而保持和恢复原来的有序状态、保持和恢复原有的结构和功能。

系统的存在就意味着系统有一定的稳定性,系统的发展变化也是在稳定基础上的发展变化。

系统之所以可以被称为系统,是因为系统具有相对静止性,它在一定的范围内是稳定存在的。一个系统要作为系统而存在,要作为系统被人们所认识,就必须在一定范围内是稳定的。

系统的稳定性是一种非平衡的、发展的稳定性,是开放中的稳定性。

处于某种定态的系统可以是不稳定的,例如危如累卵。

系统的稳定性与系统的整体性、目的性实际上是互相联系的,都与系统的负反馈有关,与在负反馈基础上的自我调节、自我稳定能力相联系。

系统的稳定性原理,关心的是系统整体的稳定性,它不仅关心某一层次上的稳定性,还要关心多个层次耦合起来以后的稳定性。

没有脱离稳定的发展,也没有脱离发展的稳定,系统的稳定和发展具有同一性,这也是系统稳定性原理的一条基本内容。

只有在具有稳定组织的基础上,才能把原先随机的东西转变为确定性的东西,使得确定性生长在随机的突变之中表现出来,可以参考宇宙的演化过程。

系统的稳定性,是系统在非平衡状态下保持自身的有序性这样的一个特征。

七、系统自组织原理

系统的自组织原理指的是,开放系统在系统内外两方面因素的复杂非线性相互作用下,内部要素的某些偏离系统稳定状态的涨落可能得以放大,从而在系统中产生更大范围的更强烈的长程相关,自发组织起来,使系统从无序到有序,从低级有序到高级有序。

现实的系统都处在自我运动、自发形成组织结构、自发演化之中。

整个宇宙系统从总星系到基本粒子,一切系统都处于演化之中。

从总体上来看,耗散结构对于理解系统演化的前提条件有基本的重要性。协同学阐述了子系统之间的竞争与协同推动系统从无序到有序的演化,总体上推动了我们对于系统自组织演化内部机制和动力的认识。超循环论指出相互作用构成循环,提出了循环等级学说,从低级循环到高级循环,不同的循环层次与一定的发展水平相联系,揭示了系统的自组织演化发展采取的循环发展形式。突变论与系统自组织演化的相变理论密切联系在一起,揭示原因连续的作用有可能导致结构的突然变化,揭示出相变的方式和途径、相变的多样性。对混沌和分形的研究,使得我们对于系统自组织的复杂性、系统自组织的发展的整个过程有了更深刻的了解。

自组织与他组织是相对而言的,讨论自组织与他组织还有必要首先涉及到组织这一概念。

系统内的相互作用是系统组织的内容方面,系统组织的形式方面体现为系统的结构形式和系统内要素之间的联系方式。

我们面对的自然界是一个自发运动的世界,也是一个自组织的世界。

人类社会的形成过程是一个自组织的过程。

系统只有在较低层级足够稳定时才有向更高层级发展成功的可能性。

相对无序的系统中的要素自发走向有序结构就可以称为系统自组织。

系统的他组织是指系统的运动和形成组织结构是在系统外来特定干预下进行的,主要是受外界指令的结果。

系统的自组织原理实际上是在自组织与他组织的对立统一之中来把握系统的自组织的。

系统自组织的发生,总体上来说是系统与环境相互作用的结果,可以从系统的环境变化的角度来加以考察。前一个方面以控制参量的变化来说明系统的自组织,后一个方面可以用系统状态参量的变化来说明系统的自组织。也可以分为以下几类:要素的质变引起自组织;要素数目的变化引起自组织,要素运动量的变化引起自组织,要素排列次序的变化引起自组织。

系统的自组织真正得以实现,其内在根据在于系统内部的复杂相互作用,这是非线性相互作用。系统的自组织进化,本质上体现的是系统的合目的的发展。

八、系统相似性原理

系统的相似性原理指的是,系统举要同构和同态的性质,体现在系统的结构和功能、存在方式和演化过程具有共同性,这是一种有差异的共性,是系统统一性的一种表现。

如果没有系统的相似性,就没有普遍性的系统理论。事实上,一种系统理论可以说就是关于系统某一或某些相似方面进行研究的学科,系统的相似性原理也就以这种种系统理论的相似性研究作为自己的立论基础。

在差异极大的一些领域里,都独自存在着相似的问题和现象。

混沌系统中存在无穷嵌套结构即具有分形结构,该结构具有无穷的自相似性。分形的普遍性标志着相似性的普遍性。

系统具有相似性,最根本的原因在于世界的物质统一性,种种系统理论的研究所蕴涵的总的思想及系统观进一步揭示出这是一种具有多方面的多样性的统一性。

系统性既是一种统一性,也是一种相似性,系统整体性、层次性等等,既体现系统的统一性,也体现系统的相似性。

系统的相似性不仅仅指系统存在方式的相似性,也只系统演化方式的相似性。

系统发展的本质是对立统一。

系统的相似性原理认为,系统的相似也是相对的,系统的相似性实际上是相似和差异的对立统一之中的相似性。在实践中,人们是按照研究的实际需要来侧重某一方面看问题的。

相似不是等同,绝对的相似即等同是不存在的。

任何事物的存在于演化都是相对的,有条件的。

系统理论追求系统的一般性,相似性也体现着这种一般性。系统的一般性是不可以代替系统的特殊性的。

一般总是寓于众多特殊之中的一般,而任何特殊总是比一般更丰富。

系统的相似性并非只是系统实体意义上的相似性,也可以是关系系统意义上的相似性。也就是系统的相似性既可以是要素上的相似,也可以是关系上的相似。

规律本身就是异中之同,就是普遍联系中的有某种共性的稳定的联系,就是关系而非实体。

系统的相似性原理在科学研究中具有重要的实践意义,例如,物理模拟、数学模拟、功能模拟等等,在社会实践中也同样重要。

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