論系統(tǒng)突現(xiàn)的概念

2022-05-09 12:20 作者:終究是寂寞的 0人讀過 | 我要投稿

論系統(tǒng)突現(xiàn)的概念

——響應(yīng)烏杰教授對自組織涌現(xiàn)律的研究

齊磊磊?張華夏

2008-8-21

????????摘要：突現(xiàn)是復(fù)雜系統(tǒng)的首要特征，理清突現(xiàn)的概念是研究復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)的首要問題之一。通過亞里士多德等人對整體的描述、邦格與貝斯對突現(xiàn)的表達(dá)，將自組織、觀察機(jī)制及層級的思想納入突現(xiàn)的概念分析中，提出關(guān)于突現(xiàn)的觀點(diǎn)與概念的表達(dá)式。

????????烏杰教授最近再版了他的《系統(tǒng)哲學(xué)》，將突現(xiàn)與它的自組織機(jī)制聯(lián)系起來研究，將它表達(dá)為自組涌現(xiàn)律，很有新意也很前沿。本文的目的是響應(yīng)這種研究，將自組織的思想納入突現(xiàn)的概念分析中，并對系統(tǒng)突現(xiàn)的概念做出形式的和精確的表述。

一、突現(xiàn)概念的起源及其重要性

????????“突現(xiàn)”已成為當(dāng)代復(fù)雜性科學(xué)研究和哲學(xué)研究的中心概念之一，這已經(jīng)是一個(gè)公認(rèn)的事實(shí)。以研究復(fù)雜性著稱的美國圣菲研究所已明確提出：“復(fù)雜性，實(shí)質(zhì)上就是一門關(guān)于突現(xiàn)的科學(xué)，我們面臨的挑戰(zhàn)，就是如何發(fā)現(xiàn)突現(xiàn)的基本規(guī)律?！敝劣谙到y(tǒng)哲學(xué)，在國內(nèi)國外的哲學(xué)著作中，只要討論到系統(tǒng)哲學(xué)的基本特征或基本規(guī)律，無不將“突現(xiàn)”規(guī)律列作首要規(guī)律或首要規(guī)律之一。

????????例如，切克蘭德在《系統(tǒng)論的思想與實(shí)踐》（1981）一書中將“突現(xiàn)與層級”列作系統(tǒng)思想兩大基本原則之一；邦格在《系統(tǒng)的世界》（1979）一書中將“每一個(gè)系統(tǒng)至少有一個(gè)突現(xiàn)性質(zhì)”列為系統(tǒng)七大公設(shè)之一；摩根在《突現(xiàn)進(jìn)化論》（1927）一書中早就預(yù)見到“突現(xiàn)本身將自然規(guī)律之列”。

????????可是，什么是系統(tǒng)的突現(xiàn)（突現(xiàn)事物、突現(xiàn)性質(zhì)、突現(xiàn)構(gòu)型、突現(xiàn)模式或突現(xiàn)序等等，常用一個(gè)術(shù)語突現(xiàn)性質(zhì)，即Emergent?Properties來加以概括）。這首先是一個(gè)系統(tǒng)的整體與其組成部分或元素之間的區(qū)別的問題，哲學(xué)上對它進(jìn)行了曠日持久的大爭論，直到今日，這場論戰(zhàn)不但沒有結(jié)束，而且愈演愈烈，成為當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)、心智哲學(xué)以及其他哲學(xué)門類的焦點(diǎn)之一。

????????不過依我們的觀點(diǎn)看，學(xué)者們大致在下面一個(gè)觀點(diǎn)上取得一致，即突現(xiàn)的第一個(gè)特性或性質(zhì)，就是它的整體性（wholeness）。它指的是系統(tǒng)整體出現(xiàn)了其組成部分或組成的前身所不具有的，甚至對于部分來說是沒有意義的實(shí)體、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能與規(guī)律性。

????????例如，組成生物有機(jī)物或細(xì)胞的基本化學(xué)元素，即化學(xué)分子，如氨基酸、核苷酸等是完全沒有生命的，但由它們組成的生命有機(jī)體或活細(xì)胞就獲得了新的整體性質(zhì)，即有生命的性質(zhì)，如新陳代謝、變異遺傳、自我維生、自我修復(fù)和自我繁殖等性質(zhì)。但是如何表達(dá)這種整體性，就有許多不同的表示了。

????????首先我們要舉出的是所有系統(tǒng)科學(xué)家、系統(tǒng)哲學(xué)家都認(rèn)同的一句話，這就是亞里士多德在《論題》（Topics）一書第六卷第13章的一句話：“整體并不等于部分之和”。他為什么要說這句話呢?他是在討論“正義”時(shí)說的，正義是勤勞勇敢，可是正義是勤勞勇敢的整體，這個(gè)整體不等于一個(gè)勤勞節(jié)儉的人和一個(gè)勇敢的人的總和。因?yàn)?，前者可能是個(gè)膽小鬼，后者可能是個(gè)揮霍浪費(fèi)的人。他們加起來怎樣會是正義的呢?

????????于是他就寫下這樣一段話，In?general，too，all?the?ways?of?showing?that?the?whole?is?not?the?same?as?the?sum?of?its?parts?are?useful?in?meeting?the?type?just?described；（一般說來，所有的方式都表明，整體并不等于部分之和，適合于這類的描述）。

????????還有什么適合于這類描述呢？例如一個(gè)單詞不是它包含的字母的總和，一個(gè)句子不是它的單詞的總和，一棟房子不等于一些建筑材料的總和，問題就在于諸總材料的組成方式（compounded?in?such?and?such?a?way）等等。所以突現(xiàn)就是整體具有它部分所不具有的性質(zhì)、關(guān)系等等。

????????現(xiàn)在看來，亞里士多德只表達(dá)了整體與部分之間的比較簡單的關(guān)系，對于什么叫做整體、什么叫做部分以及諸部分怎樣演化為整體都沒有很明確的定義和進(jìn)一步的分析。他大體上表達(dá)了當(dāng)代系統(tǒng)論的這樣的一種關(guān)系：整體就是系統(tǒng)S，S=〈X，R〉（它就是組成元素X={ $x_%7B1%7D%EF%BC%8C%20x_%7B2%7D%20%EF%BC%8C...x_%7Bm%7D%20$ }與X諸元素之間的關(guān)系 $R(x_%7Bi%7D%2C%20x_%7Bj%7D%20%2C...)$ 的有序?qū)Γ?/p>

這就是貝塔朗菲所說的“一個(gè)系統(tǒng)可以定義為處于相互聯(lián)系中的元素的集合”。很顯然S≠X就是不言而喻的了。亞里士多德關(guān)于整體不等于部分之和的思想，直到1843年才得到穆勒（J.S.Mill）進(jìn)一步地澄清。他認(rèn)為，不能籠統(tǒng)地說整體不等于部分之和，有一些情況是整體等于部分之和的。

????????例如我們?nèi)嗳说捏w重總量等于每個(gè)人重量的總和，一切物質(zhì)變化中能量總體等于它的部分之和等等。所以，他在《邏輯系統(tǒng)》（A?System?of?Logic）一書（第三冊第6章第1節(jié)）中從因果關(guān)系上討論了整體與部分的關(guān)系。穆勒認(rèn)為，存在兩種因果關(guān)系：

????????一種是“合成因果關(guān)系”或叫同質(zhì)效應(yīng)（homopathic?effect），即由同質(zhì)的原因以合力的原則導(dǎo)致其結(jié)果，這個(gè)結(jié)果等于諸種同質(zhì)原因分別作用的總和。

????????另一種因果關(guān)系是“異質(zhì)效應(yīng)”（heteropathic?effect），這種效應(yīng)是多原因共同作用產(chǎn)生的結(jié)果，不等于各個(gè)原因單獨(dú)作用的總和，例如氫氧化合成水，水的性質(zhì)就不是氫與氧的性質(zhì)單獨(dú)作用的總和，這由“異質(zhì)定律”（heteropathic?law）所支配。

????????1875年英國哲學(xué)家路易斯（G.H.Lewes）將“同質(zhì)效應(yīng)”定名為“合成”（Resultants）性質(zhì)，又可譯為繼承性質(zhì)，將“異質(zhì)效應(yīng)”定名為“突現(xiàn)”性質(zhì)（Emergence）。這樣突現(xiàn)性質(zhì)就粗略地理解為系統(tǒng)整體的這樣一種性質(zhì)，它雖然由它的組成元素（及其相互作用）所產(chǎn)生，但卻具有其組成元素所不具有“新穎的”、“不可還原的”性質(zhì)。或如烏杰教授所說的突現(xiàn)就是非加和性整體對于其組成要素性質(zhì)總和所具有的“剩余結(jié)構(gòu)”“剩余功能”和“剩余效應(yīng)”。

二、突現(xiàn)概念的客觀主義的表達(dá)方式與建構(gòu)主義的表達(dá)方式

????????對于突現(xiàn)所顯示的系統(tǒng)整體所具有的其組成部分所不具有的新穎性質(zhì)，有兩種不同的表述。這兩種不同的表達(dá)之間表現(xiàn)出極大的分歧，我們必須仔細(xì)地研究它和捕捉它，以形成和改進(jìn)我們自己的觀點(diǎn)。

一、邦格（Mario?Bunge）的表達(dá)式

????????系統(tǒng)整體S（x）的性質(zhì)P是否屬于系統(tǒng)組成部分B(x)? (x)的性質(zhì)來看S是突現(xiàn)性質(zhì) $P_%7Be%7D%20$ ，還是非突現(xiàn)的合成（繼承hereditary）性質(zhì) $P_%7Br%7D%20$ （這里e表示emergence，r表示resultants）。于是

系統(tǒng)S的非突現(xiàn)性質(zhì)：

而系統(tǒng)S的突現(xiàn)性質(zhì)：

????????這個(gè)表述是從系統(tǒng)的客觀性質(zhì)進(jìn)路來看系統(tǒng)的突現(xiàn)性質(zhì)。而邦格有個(gè)理論框架來討論“性質(zhì)”與“突現(xiàn)性質(zhì)”問題，這個(gè)框架叫做物質(zhì)客體的狀態(tài)空間。大家知道，任何一個(gè)事物、一個(gè)系統(tǒng)都有許多性質(zhì)，一個(gè)性質(zhì)可以用一個(gè)空間維度來表示，于是一個(gè)事物的多種性質(zhì)就形成一個(gè)多維空間，用狀態(tài)空間來表述。

????例如一個(gè)人有許多性質(zhì)，性別、年齡、身高、體重、學(xué)歷、智商、家庭出身、工作部門、國籍……都是不同的性質(zhì) $P_%7B1%7D%2CP_%7B2%7D%2CP_%7B3%7D%2C...P_%7Bn%7D$ 。這些性質(zhì)的總和構(gòu)成一個(gè)多維度狀態(tài)空間K，它是合乎規(guī)律的，用 $K_%7BL%7D%20$ 表示。每一個(gè)人在特定時(shí)空里，他的狀態(tài)即性質(zhì)的全體可以用狀態(tài)空間 $K_%7BL%7D%20$ 中的一個(gè)點(diǎn)來表示，而每個(gè)人的歷時(shí)變化或行為可以用狀態(tài)空間 $K_%7BL%7D%20$ 中的一條軌線來表示。一般地，設(shè)系統(tǒng) $X_%7B1%7D%2CX_%7B2%7D%2C...X_%7Bm%7D$ ，其組成部分或元素為，則整體不等于部分和可用下式表示：

????????這里 $B_%7Bi%7D%20(x)$ 是S的組成，是集合{ $x_%7B1%7D%20%2Cx_%7B2%7D%20%2C...x_%7Bm%7D%20$ }的一個(gè)元素。突現(xiàn)的狀態(tài)空間顯然就是這兩個(gè)狀態(tài)空間的差集。

系統(tǒng)S（x）的突現(xiàn)狀態(tài)空間：

$%0AK_%7BLE%7D%20%EF%BC%88S%EF%BC%88x%EF%BC%89%EF%BC%89%3DK_%7BL%7D%EF%BC%88S%EF%BC%88x%EF%BC%89%EF%BC%89%E2%80%94%E2%88%91K_%7BL%7D%EF%BC%88B_%7Bi%7D%EF%BC%88x%EF%BC%89%EF%BC%89$

其中i=1，2，3...m這就是邦格的突現(xiàn)表達(dá)式，用狀態(tài)空間的文氏圖表示，它就是：

?????????上述集合論的表達(dá)不是直接引自邦格的原書，而是適當(dāng)加以簡化并根據(jù)他的思路發(fā)揮出來的。還須指出，我們的這個(gè)發(fā)揮恰好給烏杰的下述命題做了一個(gè)集合論的數(shù)學(xué)證明。

????????烏杰教授說：“一般講，整體有兩種，一種是有加和性，另一種是非加和性。我們把非加和性（整體）與加和性的差額叫做‘剩余功能’。這個(gè)‘剩余功能’是由系統(tǒng)的‘剩余結(jié)構(gòu)’引發(fā)的，也叫‘剩余效應(yīng)’。第一種整體沒有有機(jī)結(jié)構(gòu)，也可以說‘剩余結(jié)構(gòu)’及‘剩余效應(yīng)’等于零，具有靜態(tài)性。第二種是有系統(tǒng)整體性的整體涌現(xiàn)，它有動(dòng)態(tài)性??????”。

????????這里突現(xiàn)作為整體相對于其組成元素的“剩余”性質(zhì)、“效應(yīng)”、“功能”、“行為”恰好可以從邦格突現(xiàn)性質(zhì)和突現(xiàn)狀態(tài)空間的表達(dá)式中加以推演出來。

????????邦格的性質(zhì)進(jìn)路的突現(xiàn)表達(dá)式的主要優(yōu)點(diǎn)是對突現(xiàn)性質(zhì)有一個(gè)比較精確的形式化的表達(dá)，這個(gè)表達(dá)比后來圣菲研究所的類似的突現(xiàn)數(shù)學(xué)表達(dá)式足足提前了差不多20年，只是邦格的書非常難讀，問津者甚少，所以圣菲的一些人就沒有提到它。它的主要缺點(diǎn)是：

????????1、沒有從層次的劃分中來區(qū)分系統(tǒng)的整體與組成元素的部分，說明整體是屬于高層次，部分是屬于低層次，二者之間有著全方位的區(qū)別，是“在實(shí)體、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、功能和規(guī)律性”上有本質(zhì)的區(qū)別。

????????而依邦格看來，一個(gè)系統(tǒng)“只要有一個(gè)突現(xiàn)性質(zhì)”，就可以看作是系統(tǒng)的突現(xiàn)整體，只要缺少了一個(gè)元素的系統(tǒng)都可以看作是這個(gè)系統(tǒng)的組成部分。值得注意的是，邦格在他的《哲學(xué)全書》第三卷出版兩年之后（1979），他在該書第四卷中，將層次概念引進(jìn)他的系統(tǒng)定義中。他將系統(tǒng)S的模型定義為下列三元組：

???????? $B_%7BA%7D%20%EF%BC%88s%EF%BC%8Ct%EF%BC%89$ 表示系統(tǒng)S在A層次上的組成；

???????? $E_%7BA%7D%20%EF%BC%88s%EF%BC%8Ct%EF%BC%89$ 表示系統(tǒng)S在A層次上的環(huán)境；

???????? $F_%7BA%7D%20%EF%BC%88s%EF%BC%8Ct%EF%BC%89$ 表示系統(tǒng)S在A層次上的結(jié)構(gòu)。

????????其中A表示 $A%5Csubseteq%20%5Ctheta%20$ ，作為下標(biāo)的A表示“在A層次上的”，并認(rèn)為“這是系統(tǒng)的最低限度模型”。但是，他仍然沒有將層次的概念加進(jìn)他的突現(xiàn)概念中，而沒有層次或?qū)蛹壍耐滑F(xiàn)概念是不能將突現(xiàn)概念的豐富性、全面性和意義顯示出來的。

????????2、尤其重要的一點(diǎn)，即邦格是個(gè)徹底的科學(xué)唯物主義者和客觀主義者，他的主客二分觀點(diǎn)過分界限分明，客體是不依主體觀察者的認(rèn)識作用而轉(zhuǎn)移，是可以從主客觀關(guān)系中完全抽離出來的。因此他是不可能將觀察者或觀察者的作用納入系統(tǒng)中進(jìn)行分析的，尤其不會將觀察者納入到突現(xiàn)的定義中。這就和系統(tǒng)哲學(xué)中的建構(gòu)主義者發(fā)生重大分歧。

????????3、在他的突現(xiàn)表達(dá)式中，沒有從系統(tǒng)元素之間相互關(guān)系或非線性相互作用和自組織突現(xiàn)機(jī)制的觀點(diǎn)來分析。因此在他的表達(dá)式中，沒有在突現(xiàn)實(shí)體、突現(xiàn)結(jié)構(gòu)、突現(xiàn)性質(zhì)和突現(xiàn)機(jī)制上做出區(qū)分，他講的“突現(xiàn)性質(zhì)”一詞涵蓋了“狀態(tài)”、“結(jié)構(gòu)”和“過程”等含義。

二、貝斯（N.A.Bass）的表達(dá)式

????????這個(gè)表達(dá)式是以觀察者和層次觀為研究進(jìn)路的，恰好彌補(bǔ)了邦格的第一和第二個(gè)缺點(diǎn)。貝斯對突現(xiàn)性質(zhì)做出如下的論述與定義：

????????“性質(zhì)P是突現(xiàn)的，當(dāng)且僅當(dāng) $P%5Cin%20O%5E2%20(S%5E2%20)$ ，但 $P%5Cin%20O%5E1%20(S_%7Bi%7D%5E1%20)$ ”。

他有時(shí)又寫成:

????????“性質(zhì)P是突現(xiàn)的，當(dāng)且僅當(dāng) $P%5Cin%20O%5E2%20(S%5E2%20)$ ，但 $P%5Cin%20O%5E2%20(S_%7Bi%7D%5E1%20)$ ”。

但我們認(rèn)為二者兼而有之，都是對的，不過我們以前者作為討論重點(diǎn)。

????????令：{ $S_%7Bi%7D%20$ }（其中i=1,2,3,…,n）為系統(tǒng)元素或“個(gè)體行動(dòng)者（agents）”的一個(gè)集合，它相當(dāng)于邦格的{x}或{ $x_%7Bi%7D%20%5Cvert%20i%3D1%2C2%2C...$ }。

????????再令： $I_%7Bij%7D%5E1$ 為元素之間的相互作用（interaction），這里下標(biāo)ij表示 $S_%7Bj%7D%20$ 作用于 $S_%7Bi%7D%20$ 或 $S_%7Bj%7D%20$ 對 $S_%7Bi%7D%20$ 的輸入。 $I_%7Bij%7D%5E1$ 相當(dāng)于邦格的 $F_%7BA%7D%20(s%2Ct)$ 。上標(biāo)1表示在第1個(gè)層次上，相當(dāng)于邦格的A。

????????復(fù)令：O1表示觀察機(jī)制（observation?mechanism），而S.Rasmusssen與C.L.Barrett的論文將它改稱為觀察函數(shù)（observation?function）， $O%5E1%20S_%7Bi%7D%5E1$ 表示從第1層級觀察點(diǎn)上對元素 $S_%7Bi%7D%20$ 在相互作用中的性質(zhì)的觀察或測量結(jié)果所獲得的特征。

????????由于這些性質(zhì)是觀察者運(yùn)用儀器或其他手段進(jìn)行選擇、探測的結(jié)果，所以叫做觀察機(jī)制，由于觀察測量的對象是元素 $S_%7Bi%7D%20$ ，所以其結(jié)果是觀察函數(shù)的某個(gè)值。

????????如果{ $S_%7Bi%7D%20$ }的諸元素之間相互作用會組成一種新的相互穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)（structure）或新的構(gòu)型（configuration）S2，則稱 $S%5E2$ 為突現(xiàn)結(jié)構(gòu)（R）或突現(xiàn)實(shí)體（S），即：

$S%5E2%3DR%EF%BC%88S%5E1_%7Bi%7D%2CO%5E1%2CI%5E1_%7Bij%7D%EF%BC%89$

????????這個(gè)穩(wěn)定的構(gòu)型或模式（pattern）就是從動(dòng)力學(xué)的角度看到的相互作用的系統(tǒng)S。而若有某種性質(zhì) $P%5Cin%20O%5E2%20(S%5E2%20)$ ，但 $P%5Cin%20O%5E1%20(S_%7Bi%7D%5E1%20)$ 或 $P%5Cin%20O%5E2%20(S_%7Bi%7D%5E1%20)$ 時(shí)，則稱這種 $P$ 為 $P%5E2_%7Be%7D%20$ ，即第二層次上的突現(xiàn)性質(zhì)，可定義為：

????????這個(gè)表述的最大特點(diǎn)是將觀察者的作用和系統(tǒng)層次的區(qū)別放進(jìn)系統(tǒng)的定義和突現(xiàn)的定義中。克勒（G.J.Klir.）的系統(tǒng)定義是：S=〈X，R〉，系統(tǒng)是元素集和元素之間關(guān)系集的有序?qū)?，貝塔朗菲也是這個(gè)定義。

????????邦格的定義實(shí)際上可以寫成S=〈B（x），E（x），F(xiàn)（x）〉。如果將邦格的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)理解為系統(tǒng)內(nèi)部諸元素之間的關(guān)系，而環(huán)境理解為系統(tǒng)的外部關(guān)系，則邦格的定義就還原為貝塔朗菲和克勒的定義了。

????????但是貝斯表達(dá)式的最重要特點(diǎn)就是將觀察機(jī)制或觀察函數(shù)O放進(jìn)系統(tǒng)的定義中， $S%5E2%3DR%EF%BC%88S%5E1_%7Bi%7D%EF%BC%8CO%5E1%EF%BC%8CI%5E1_%7Bij%7D%EF%BC%89$ 。必須有O2才能識別S2的性質(zhì)，所以 $P%E2%88%88O%5E2%EF%BC%88S%5E2%EF%BC%89$ ，同理必須有O1才能識別S1與 $I%5E1_%7Bij%7D$ 。

????????這是1994年他發(fā)明的系統(tǒng)定義，“這個(gè)定義的關(guān)鍵點(diǎn)就是最一般意義上的觀察者的概念（the?crucial?point?in?this?definition?is?the?notion?of?an?observer-in?a?very?general?sense）”。這與系統(tǒng)科學(xué)近年來的發(fā)展有密切的關(guān)系，甚至與量子力學(xué)和量子場論的發(fā)展也有密切的關(guān)系。所以克勒在他的系統(tǒng)科學(xué)教材中引述物理學(xué)家溫伯格（Gerald?M.Weinberg）的話，“什么是系統(tǒng)?正如任何詩人都知道，一個(gè)系統(tǒng)是一種觀察世界的方式”。

????????著名系統(tǒng)科學(xué)家切克蘭德經(jīng)過三十多年對系統(tǒng)問題的思考，在1999年《軟系統(tǒng)方法論三十年回顧》中寫道：“在系統(tǒng)工程中，…‘系統(tǒng)’一詞不過是用于貼在我們之外的世界某種事物之上的一個(gè)標(biāo)簽，給定的假定是世界可以看作是一組相互有關(guān)系的系統(tǒng)，如果它工作得不好，我們可以用工程來改正它。但世界是很復(fù)雜的，成問題的。對于它，我們有一個(gè)質(zhì)詢的過程，這就假定了自身是一個(gè)學(xué)習(xí)系統(tǒng)，因此‘系統(tǒng)’一詞的運(yùn)用就不再用于世界，而是運(yùn)用于我們處理世界的過程。正是這個(gè)系統(tǒng)性（systemicity）或‘系統(tǒng)的東西’（systemness）從世界到探測世界過程的轉(zhuǎn)換是‘硬’與‘軟’兩種系統(tǒng)思想的基本區(qū)別”。

????????這種關(guān)于系統(tǒng)的建構(gòu)主義觀點(diǎn)是十分重要的，系統(tǒng)科學(xué)的創(chuàng)始人之一艾什比早就講過，“把系統(tǒng)看作是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的客體是多么地不恰當(dāng)啊”，“系統(tǒng)并不是指一件東西，而是舉出一批變量，這批變量是可以更改的，實(shí)驗(yàn)者最起碼的工作就是改動(dòng)這一批變量系統(tǒng)…這事歸根到底還得由我們自己來決定”。

????????例如一個(gè)賣豬肉的檔口，小販們將一頭豬劃分為幾個(gè)部分（幾個(gè)變量）出售，這與一個(gè)動(dòng)物解剖學(xué)家將它劃分為不同的器官尋找其不同的性質(zhì)與功能是有多大的區(qū)別啊!如果換上一個(gè)研究豬瘟病的分子生物學(xué)家，他對那頭豬的觀察函數(shù)，從而形成他所能得到的他所需要的性質(zhì)集的觀察機(jī)制，顯然就與賣豬者和豬器官的解剖者所需要的性質(zhì)變量大不相同，這是一個(gè)觀察者的觀察函數(shù)問題。

????????所以，貝斯將觀察函數(shù)放進(jìn)系統(tǒng)的定義中和突現(xiàn)的定義中是恰當(dāng)?shù)?。不過這個(gè)問題不能走極端，系統(tǒng)和突現(xiàn)的客觀主義定義固然有很大的弱點(diǎn)，但畢竟系統(tǒng)與復(fù)雜系統(tǒng)是客觀存在著的。而從建構(gòu)主義的觀點(diǎn)看系統(tǒng)和突現(xiàn)的模型以及其中的變量，它們是我們主觀選擇和建構(gòu)的，但他們沒有看到，觀察和選擇的對象是客觀存在的。

????????我們主張，研究系統(tǒng)與突現(xiàn)問題時(shí)應(yīng)有一個(gè)主觀與客觀相結(jié)合的觀點(diǎn)，這個(gè)觀點(diǎn)可以叫做建構(gòu)實(shí)在論或?qū)嵲诮?gòu)論。圖2表現(xiàn)了這種主觀與客觀的統(tǒng)一與區(qū)別：

????????貝斯的突現(xiàn)定義還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是將系統(tǒng)層次放到突現(xiàn)的定義中。這是因?yàn)橥滑F(xiàn)的性質(zhì)在系統(tǒng)中并不是單個(gè)地出現(xiàn)的，這些新出現(xiàn)的突現(xiàn)性質(zhì)組成一個(gè)整體，構(gòu)成一個(gè)新的層次的總體結(jié)構(gòu)和總體規(guī)律性，形成一個(gè)新的物質(zhì)系統(tǒng)、新的系統(tǒng)實(shí)體S2，這才是理解突現(xiàn)性質(zhì)的一個(gè)根本。在理解突現(xiàn)性質(zhì)時(shí)，我們要來一點(diǎn)整體主義。

????????現(xiàn)在看來，突現(xiàn)的概念與層級的概念是一個(gè)銅板的正反兩面，沒有突現(xiàn)的概念不能形成層級的概念，因?yàn)閷哟问窃谕滑F(xiàn)中形成的，而沒有層次突現(xiàn)不能形成整體，這顯示出它在系統(tǒng)的層級發(fā)展中的關(guān)鍵作用，所以突現(xiàn)與層級之間應(yīng)該是可以相互定義的。

????????貝斯的突現(xiàn)定義是以層級和觀察者為“原始概念”，而突現(xiàn)是用這些“原始概念”來定義的。如果說這是一個(gè)“循環(huán)定義”，那是必要的循環(huán)，是一個(gè)詮釋學(xué)中稱為“詮釋循環(huán)”的提高理解力的方法。

三、我們的表達(dá)式

????????我們要研究的系統(tǒng)，主要是開放的復(fù)雜系統(tǒng)。它必須依靠與環(huán)境不斷地進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息的交換才能生存，而且它必須自身不斷創(chuàng)造出各種突現(xiàn)性質(zhì)，有利于適應(yīng)環(huán)境的選擇才能得以發(fā)展：

????????1、在混沌邊緣的外界條件下，系統(tǒng)將大量出現(xiàn)突現(xiàn)性質(zhì)，這是系統(tǒng)突現(xiàn)的宏觀動(dòng)力學(xué)。

????????2、通過系統(tǒng)內(nèi)部先行元素之間的局域相互作用，它們之間的迭代、分叉而形成總體結(jié)構(gòu)的過程是一個(gè)自組織過程，它是系統(tǒng)突現(xiàn)的微觀動(dòng)力學(xué)。

????????所以，系統(tǒng)及其元素與環(huán)境的相互作用應(yīng)該列入系統(tǒng)的定義中，按邦格的符號，它應(yīng)該是S=〈B（x），O（x），E（x），F(xiàn)（x）〉，即在邦格的表達(dá)式中加上觀察函數(shù)O（x），因此也應(yīng)該加上層次概念，按貝斯的符號，我們將高層次突現(xiàn)系統(tǒng)定義為：

???????? $E_%7Bik%7D$ 表示系統(tǒng)元素與環(huán)境E的元素之間的相互作用，即系統(tǒng)的外部相互作用（exterior?interaction）。

???????? $I_%7Bij%7D$ 表示系統(tǒng)元素之間的相互作用，即系統(tǒng)內(nèi)部的相互作用。

????????但是，請注意，這里的 $R_%7Be%7D$ 并不是像貝斯所說的是S2的突現(xiàn)結(jié)構(gòu)，而是一個(gè)由低階元素 $S%5E1_%7Bi%7D$ ，經(jīng)過相互作用?? $I_%7Bij%7D%5E1$ 和與環(huán)境相互作用 $E_%7Bik%7D%5E1$ 通過自組織而形成 $S%5E2$ 的運(yùn)算子。

????????在本體論上，這是一個(gè)跨層次的演化過程，在認(rèn)識論或計(jì)算機(jī)模擬中，它是一個(gè)導(dǎo)致突現(xiàn)和新層級形式的迭代更新函數(shù)。因此，應(yīng)該將這個(gè)運(yùn)算子改寫為 $%5CPhi%20$ 。于是，我們有：

????????還應(yīng)指出，根據(jù)現(xiàn)代系統(tǒng)管理學(xué)說，在社會組織E中，管理者O不但是它的外部觀察者，而且是它的內(nèi)部參與者，即O?S，與其他成員 $S_%7Bi%7D$ 共同完成自組織管理的任務(wù)。現(xiàn)在，我們再來分析貝斯的突現(xiàn)定義：

????????首先，我們要改進(jìn)這個(gè)突現(xiàn)式。因?yàn)橥滑F(xiàn)是個(gè)整體效應(yīng)，是其組成部分所不具有的。因此它不但不屬于用O1觀察到的S的性質(zhì)，而且也不屬于用 $O%5E2$ 觀察到的 $S%5E1_%7Bi%7D$ 性質(zhì)。

????????例如元胞自動(dòng)機(jī)迭代生成的滑翔機(jī)、滑翔機(jī)槍之類的突現(xiàn)性質(zhì)與結(jié)構(gòu)，只有用 $O%5E2$ 對一組動(dòng)態(tài)的 $S_%7Bi%7D$ ，而不是一個(gè) $S_%7Bi%7D$ 進(jìn)行觀察才能觀察到。所以，我們的突現(xiàn)性質(zhì)的定義應(yīng)表達(dá)為：

????????其次，這里也請?zhí)貏e注意，由 $S%5E1_%7Bi%7D$ 躍遷至S2， $S%5E2$ 當(dāng)中也有它的組成元素 $S%5E2_%7Bi%7D$ ，它是否就是形成S2的 $S%5E1_%7Bi%7D$ ，是大有問題的。因?yàn)閺?img type="latex" class="latex" src="https://api.bilibili.com/x/web-frontend/mathjax/tex?formula=S%5E1_%7Bi%7D" alt="S%5E1_%7Bi%7D">變到 $S%5E2_%7Bi%7D$ ，這個(gè)組成元素可能發(fā)生Paul Humphreys所說的熔合突現(xiàn)（fusion?operator）。

????????同樣 $O%5E1%E2%89%A0O%5E2%EF%BC%8CI%5E1_%7Bij%7D%E2%89%A0I%5E2_%7Bij%7D%EF%BC%8CE%5E1_%7Bik%7D%E2%89%A0E%5E2_%7Bik%7D$ ，但它們之間也有某種繼承性，即相同性。這就產(chǎn)生一個(gè)很復(fù)雜的問題，例如“生成”中的“構(gòu)成”、“突現(xiàn)”中的“依隨性”等，不是本文所能解決。

????????不過這里特別要講明的是，貝斯的突現(xiàn)定義式并沒有解決突現(xiàn)性質(zhì) $P%5E2_%7Be%7D$ 與 $I%5E1_%7Bij%7D$ 的關(guān)系問題。 $I%5E1_%7Bij%7D$ 表示系統(tǒng)S2的元素 $S%5E1_%7Bi%7D$ 之間的相互關(guān)系和相互作用。根據(jù)自組織理論的研究{ $S%5E1_%7Bi%7D$ }，其中i=1,2,3,…，這里諸元素之間的相互關(guān)系和相互作用劃分為兩種原則上不相同的相互關(guān)系：

????????第一種是局域性的相互作用，它是元素之間的近距的和短期的相互關(guān)系。例如在鐵塊磁化過程中，在高溫下諸分子磁旋之間發(fā)生磁力線的作用，但這只是局域范圍的相互作用，它們被熱運(yùn)動(dòng)相互抵消了，不會出現(xiàn)全局性的鐵塊磁化；又如在細(xì)胞的新陳代謝形成過程中，各分子所承擔(dān)的為數(shù)不多的功能反應(yīng)，如某些分子起到催化作用等等。

????????但是通過一定的臨界點(diǎn)，這些元素的局域性相互作用擴(kuò)展到全局的相互作用，它就會形成整體序或整體有序結(jié)構(gòu)。如由局部磁化到整塊鐵轉(zhuǎn)化為磁鐵的所有磁旋分子的同方向有規(guī)則的排列，在細(xì)胞中，各種部分局域的生物分子的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為一種細(xì)胞整體的新陳代謝。

????????因此， $I_%7Bij%7D$ 應(yīng)劃分為兩個(gè)部分： $(I%5E1_%7Bij%7D)_%7B%E5%B1%80%E5%9F%9F%7D$ 與 $(I%5E1_%7Bij%7D)_%7B%E5%85%A8%E5%B1%80%7D$ 。由于 $(I%5E1_%7Bij%7D)_%7B%E5%B1%80%E5%9F%9F%7D$ 向 $(I%5E1_%7Bij%7D)_%7B%E5%85%A8%E5%B1%80%7D$ 的轉(zhuǎn)變而發(fā)生突現(xiàn)，形成高階系統(tǒng) $S%5E2$ 。

????????通常， $(I%5E1_%7Bij%7D)_%7B%E5%85%A8%E5%B1%80%7D$ 是可以被O1觀察到的，所以將它寫成 $(I%5E1_%7Bij%7D)_%7B%E5%85%A8%E5%B1%80%7D$ 。但既然它是一個(gè)全局性、整體性的東西，就已經(jīng)屬于S2的結(jié)構(gòu) $R%5E2%3D$ { $I%5E2_%7Bij%7D$ }，所以要識別這個(gè)結(jié)構(gòu)以及其中的突現(xiàn)模式就必須用O2進(jìn)行觀察。因此S2的突現(xiàn)結(jié)構(gòu)與突現(xiàn)模式應(yīng)表達(dá)為：

????????這個(gè)關(guān)系結(jié)構(gòu) $R_%7Be%7D$ 才應(yīng)該是貝斯所說的突現(xiàn)結(jié)構(gòu) $R_%7Be%7D$ ，它是{ $S_%7Bi%7D%5E1$ }諸元素之間及其與環(huán)境的相互關(guān)系 $%EF%BC%88I%5E1_%7Bij%7D%EF%BC%8CE%5E1_%7Bik%7D%EF%BC%89$ ，經(jīng)一定的局域性的空間積累和時(shí)間的更新迭代而形成一個(gè)全局性的相互關(guān)系及其結(jié)構(gòu)與模式。

????????這個(gè)模式因?yàn)榘邔哟蔚臉?gòu)型、模式或結(jié)構(gòu)，是運(yùn)用低層級的眼界 $O%5E1$ 所不能完全觀察和識別出來的。因?yàn)槟愕挠^察機(jī)制以及語言 $L%5E1$ 都屬于局域性的觀察機(jī)制。只有運(yùn)用新的觀察機(jī)制、觀察函數(shù) $O%5E2$ 才能觀察識別出整體突現(xiàn)結(jié)構(gòu) $R_%7Be%7D%5E2$ ，并運(yùn)用語言 $L%5E2$ 將它表示出來。

????????（1）式表達(dá)了突現(xiàn)的系統(tǒng)整體及其自組織過程；

????????（2）式表達(dá)了突現(xiàn)的性質(zhì)；

????????（3）式表達(dá)了突現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。

這種表達(dá)包含了三個(gè)論斷：

????????1、整體不等于部分及其局域的相互關(guān)系的總和；

????????2、整體等于部分及其全部相互關(guān)系的總和；

????????3、突現(xiàn)就是系統(tǒng)整體出現(xiàn)了它的部分及其局域相互作用所不具有的結(jié)構(gòu)性質(zhì)與功能行為，出現(xiàn)了新的規(guī)律性，從而組成了新層次的新實(shí)體。

????????我們不但應(yīng)該將層級的概念引進(jìn)到突現(xiàn)的概念中，而且也應(yīng)該將自組織的概念引進(jìn)到突現(xiàn)的概念中，并且在它的數(shù)學(xué)表達(dá)式中用符號表明這些要點(diǎn)，這就是我們的表達(dá)式和我們的觀點(diǎn)。

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論系統(tǒng)突現(xiàn)的概念

論系統(tǒng)突現(xiàn)的概念

一、突現(xiàn)概念的起源及其重要性

二、突現(xiàn)概念的客觀主義的表達(dá)方式與建構(gòu)主義的表達(dá)方式

三、我們的表達(dá)式