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中图分类号：G301 文献标识码：A 文章编号：1003—2053（2007）01—0019—07
科学知识体系结构是科学技术管理的一个“元”级的理论基础。随着探索疆域的不断深入和扩展，科学的分化和综合的趋势有增无减，涌现出了一大批新兴学科，既有更专一的，也有边缘性、交叉性、横断性和综合性的学科和学科群，使得科学知识体系结构变得日益复杂，并导致了人们对学科分类及科学部类之间的关系产生了模糊和歧义的认识。尽管这给当前的科学技术管理工作所带来的不便还未产生较大的消极影响，但进一步理清科学知识体系的结构，理应是或迟或早的事情。
1 科学知识分类的发展
科学知识体系的结构涉及到科学知识的分类和各类别间的关系问题。早在春秋战国时期，中国就有“六艺”之分；古希腊的柏拉图、亚里士多德、伊壁鸠鲁则将知识划分为三块。伴随着近代科学的产生和发展，人们试图以新的方法对知识重新分类。英国哲学家弗兰西斯·培根强调人的智能及心理特点，提出以理性作为分类标准的主观原则。法国哲学家和数学家笛卡尔则建立了一个知识的树状结构，“全部哲学就如一棵树似的，其中形而上学就是根，物理学就是干，别的一切科学就是干上生出来的枝”[1]。法国社会改革家、空想社会主义者圣西门主张按照研究对象本身的复杂程度进行分类的客观原则；德国哲学家黑格尔则按绝对精神的发展顺序来划分知识，提出了分类的发展原则。由于当时自然科学还未从自然哲学中完全独立出来，社会科学的研究也仅处于萌芽的状态，因此，这些分类方法无不带有很强的历史局限性。19世纪中叶，科学有了较大的发展，学科间的相互关系逐渐被揭示出来。能量守恒与转化定律、细胞学说和进化论这三大发现，为唯物辩证法奠定了科学的基础。
恩格斯概括总结了19世纪自然科学的伟大成果，批判地继承了以往关于科学分类和确立科学体系结构的思想，把圣西门的客观原则和黑格尔的发展原则有机地统一起来，创立了按照物质运动形式及其递进次序来确立科学体系结构的分类原则。恩格斯认为，研究对象物质运动形式的不同，反映了各门学科在性质上的差异；运动形式的递进关系则揭示了各门学科的逻辑顺序。他指出：“每一门科学都是分析某一个别的运动形式或一系列互相关联和互相转化的运动形式的，因此，科学分类就是这些运动形式本身依据其内部所固的有的次序的分类和排列”[2]。“在自然科学的历史发展中，最先发展起来的是关于简单的位置移动的理论，即天体的和地球物体的力学，随后是关于分子运动的理论，即物理学，紧跟着……发展起来的，是关于原子运动的科学，即化学。只有在这些关于统治着非生物界的运动形成的不同的知识部门达到高度发展之后，才能有效地阐明各种显示生命过程的运动进程”[2]。因此他依据自然界物质运动形式的次序，相应地将自然科学分为力学、物理、化学和生物学。恩格斯的这些思想，对于我们今天研究科学分类、把握科学体系结构，仍有重大的指导意义。
毛泽东根据阶级社会中人类的实践来对科学进行分类。他指出：“世界上的知识只有两门，一门叫做生产斗争知识，一门叫做阶级斗争知识。自然科学、社会科学就是这两门知识的结晶，哲学则是关于自然科学和社会知识的概括和总结”[3]。但毛泽东对科学的具体分类以及各科学部类之间的关系并未展开详细的论述。
2 国内几种科学知识体系结构
20世纪70年代末，在钱学森的倡导下，我国学者对交叉学科、系统科学、科学知识体系结构以及相关的学术问题展开了热烈的探讨，先后提出了一些颇具特色的科学知识体系结构。
1979年，钱老首先提出的是一个“1＋5”的体系结构，即：马克思主义哲学加上自然科学、科学的社会科学、技术科学、工程技术、数学。他认为，“工程技术的实践总至少带上一点经济上的因素，……由此看来，工程技术不能纳入自然科学，也不能纳入科学的社会科学，只能在科学技术体系学中单独成为一个部分”[4]。在后来的一系列文章和谈话中，钱老对这一体系结构进行了修改和补充。具体学科门类增至11个①，并将技术科学和工程技术变成了部类内部的结构层次。“每个部门，除了文艺理论，又可分为三个层次，即：基础科学、技术科学（应用科学）和工程技术三个层次”[5]。最终于20世纪90年代建立了“1＋11”的梳形科学体系结构。他认为，马克思主义哲学是科学体系的核心，各科学部类通过相应的“桥梁”与马克思主义哲学连接在一起，形成完整的科学体系（如图1）。哲学的高度在这一结构中得到了体现，但数学科学、系统科学与其它科学门类是一种并列的关系，未能反映出数学科学的渗透性和系统科学的横断性；各学科群呈条块分割状，学科交叉的现象在这一结构中未得到反映。
图1 梳形科学体系结构[5]
1980年，于光远将科学划分为5个领域，彼此间的关系如图2所示[6]。在这一结构中，具体学科被分为自然科学和社会科学两大块，两者的交叠部分C为交叉科学。哲学和数学分处于这两大板块的上下方，并与自然科学、社会科学和交叉科学直接“接壤”。于老特别强调，自然科学按照自然界各种运动形态来分类；社会科学则按照社会关系来分类。他对“交叉学科”定义得极为宽松。他认为，类似于工程学和农艺学的应用性科学所研究的问题“不纯粹是自然科学的问题，也必须包括社会的、经济的问题在内”[6]。所以“自然科学和社会科学交叉的共同的科学领域”、“整个工程学（包括交通、电讯等方面的工程学）、农学、医学等”，以及“除了研究纯粹生产关系的政治经济学之外的大部分经济科学等，……都应包含在C这个领域之内”[6]。于老的六边形结构较好地处理了哲学、数学与自然科学、社会科学以及C区内各学科门类的关系。但是，如果将所有涉及其它学科“问题”的学科都视为交叉学科，那么C区外的学科便所剩无几，而C区内的学科则势必十分庞杂，这将不利于科学技术的管理；另一方面，正如他自己所说：这个结构“没有能表示出哲学和数学之间也有的密切的关系”[6]。
图2 六边形科学体系结构[6]
1982年，何钟秀等学者提出了纵横交错的科学体系结构（图3）[7]。他们认为：“整体［个］客观世界是由自然界、人类社会和精神世界三大基本领域组成的。它们各有自己的特殊矛盾性质或特殊运动形式，并成为科学研究的特殊对象”[7]。“科学作为反映客观物质世界系统性和层次性的理论知识，是一个有内在联系的有机整体。科学体系正是这种客观物质世界系统性和层次性的总体表现”[7]。在这一结构中，哲学（辩证唯物主义）与数学的关系得到了体现；自然辩证法、历史唯物主义和“精神现象学”在辩证唯物主义与自然科学、社会科学、精神科学之间起到桥梁的作用；“交叉或边缘、综合、横断或全向学科”被作为一个独立的门类，并赋予其与数学相同的结构地位。这反映出了他们对这类学科的重要性的看法。但是，交叉学科、综合学科和横断学科具有不同的性质，可否将其归为一类还值得商榷，而数学和具体的交叉、综合、横断类学科与辩证唯物主义之间是否不需要过渡性质的“桥梁”也值得探讨。同时，科学门类间的交叉关系也未能得到充分的反映。
图3 纵横交错科学体系结构[7]
1989年，许志峰等学者构造了一个立体的经纬网球体系结构（图4）[8]。哲学和数学分别位于球体的北极和南极，在赤道区域则是两两衔接的自然科学、社会科学和思维科学，它们“各自占有1／3左右的弧长”[8]，并分别以物理学、政治学和逻辑学为各自的基础学科。球面上还有一些三角形区域，“这些未被开垦的处女地也许正是未来科学研究的热点”[8] 交叉学科散布于这“五大洲”的切点处，但仅局限于九个学科群组或学科，未能反映出交叉学科强大的阵容，同样也未能反映出系统科学的横断性以及哲学与数学两大学科门类之间的关系。
图4 经纬网球科学体系结构[8]
1990年，刘仲林在专著《跨学科学导论》中提出了一种学科体系“软分类”的方法。科学体系被简化为自然科学、社会科学和技术科学三大门类，各用一个圆来表示并且彼此交叠（图5）。“交叉学科作为一个大的门类单独列出，同时承认一个［门］学科在学科位置上可以有2个或2个以上的归属”[9]。交叉学科既包括学科门类内部学科之间的交叉，也包括分属不同学科门类的学科之间的交叉。四叠圆结构突出地表达了学科门类之间的交叉关系，但仅将整个科学知识体系划分为三大门类，哲学科学高度的抽象性、数学科学广泛的渗透性、系统科学普适的横断性，以及这三大学科部类之间的关系就无法得以体现。而且，一门学科有多种归属的分类方法还会给科学技术管理工作带来不必要的麻烦。
图5 四叠圆科学体系结构[9]
陈文化等学者在2002年提出了融合梳形结构和纵横交错结构特点的宝塔型科学体系结构（图6）[10]。他们认为：“既然客观地存在着‘自然—人—社会’的有序演化进程并融为一体，于是科学也‘实际上存在着’由自然科学通过人文科学到社会科学的‘连续链条’。”[10] 因而将科学分为自然科学、人文科学和社会科学三大门类，并分别通过自然哲学、人文哲学和社会哲学三座桥梁与马克思主义哲学连接起来；交叉科学产生于自然科学与人文科学、人文科学与社会科学之间；自然科学与社会科学之间则通过信息科学、数学科学、系统科学等学科部类实现“横向渗透”。但这一结构将具有高度渗透性的数学科学降格为学科群组，和具有横断性的信息科学、系统科学等学科群分在同一部类，而这一部类又与自然科学、社会科学、人文科学处于并列的地位，因而无法反映“渗透”与“横断”在本质上的差别。同时，在这一结构中，交叉学科似乎并不包括自然科学与社会科学之间经过“横向渗透”之后所产生的新学科。
图6 宝塔型科学体系结构[10]
1992年，王续琨提出了独特的四面体塔杆式科学体系结构（图7）[11]。整个科学体系从上到下依次为哲学科学、数学科学、系统科学、交叉科学、思维科学、社会科学和自然科学共7个科学部类，其中自然科学、社会科学和思维科学呈“三足鼎立”，构成整个科学体系大厦的基础。交叉科学位于大厦底部“四面体的顶点，表明其具有承上启下的特殊作用”[12]。他认为：“系统科学、数学科学的研究对象都具有一定的抽象性，普遍地存在于自然界、社会和人类思维各个领域，因而它们的理论和方法较有普遍适用性。这两个科学部类靠近哲学科学，可以视为‘辩证的辅助工具和表现方式’［恩格斯语］，是具有方法性特征的科学部类”[12] 将系统科学分离出来，作为介于哲学科学与自然科学、社会科学和思维科学之间的一个独立层次，以强调系统方法的普适性，这是四面塔杆式结构的一个与众不同之处。
事实上，马克思主义哲学已包含了系统科学的基本思想和方法，其关于普遍联系、对立统一、运动发展等的一系列观点及理论对具体科学也具有方法论意义，然而，它们仍属于哲学的范畴，与具体的实践还有相当一段距离。也就是说，早在系统科学产生之前，在马克思主义哲学与其它具体科学部类之间缺失一个以科学部类形式出现的重要的联系环节。
图7 四面体塔杆式科学体系结构[11]
系统科学是“研究系统的所有学科的统称，是一个以自然界、社会和思维领域各种运动形式的共同方面作为研究对象的横向科学部类”。“系统科学的基本思想，是把研究和处理的对象当作一个整体系统来对待。……由于系统‘无所不在，无处不有’，因此系统科学的原理和方法，不仅向自然科学、社会科学的各个领域全面渗透，而且有效地运用于社会活动的各个方面”[13]。显然，系统科学研究的对象既有别于哲学科学和数学科学所研究的对象，也不同于自然科学、社会科学和思维科学所研究的对象，前两者的研究对象经过了高度抽象，而后三者所研究的是抽象程度较低的对象。“系统科学的基础理论学科是系统学或一般系统论，技术理论学科是信息论、控制论。这些学科撇开具体的运动形式及其质的特殊性，把所有事物、物质运动形式所存在的某些共同属性及其普遍联系作为研究对象，从物质客体的系统结构、信息过程、功能行为、控制等一般属性和关系上揭示事物的规律性，因而具有特殊的方法论功能”[13]。由此可见，系统科学的研究对象也经过了抽象，其抽象程度低于哲学科学、数学科学研究对象的抽象程度，但又明显高于自然科学、社会科学和思维科学研究对象的抽象程度。将系统科学独立出来之后，整个科学知识体系便由低到高地呈现出抽象程度不同的四个层次：其它科学部类→系统科学→数学科学→哲学科学。因此，系统科学的产生在哲学科学、数学科学与其它具体科学之间填补了缺失的联系环节，起着真正意义上的桥梁作用。
交叉科学在这一结构体系中也被独立成一个科学部类。关于科学的“交叉”，王续琨认为：“自然科学内部的不同学科、社会科学（含人文科学）内部的不同学科，由于研究对象、研究方法等方面的相近性、相似性，学科之间的渗透、融合并不具有严格意义的交叉性”[12]。发生于20世纪50年代的生物学革命就是一个典型的例证。当生物学的研究深入到分子和原子层次时，在诸多科学技术领域用于跟踪原子去向的同位素示踪技术和在X射线结晶学（物理学中的一个分支学科）中用于研究分子结构的X射线衍射技术，就自然而然地被应用于基因的研究。在这一场生物学革命中，利用同位素示踪技术证实了遗传物质是DNA而不是蛋白质；利用X射线衍射技术发现了DNA分子的双螺旋结构。因此，他对“交叉学科”和“交叉科学”做出如下的界定：“交叉学科是指形成于数学科学、自然科学与哲学科学、社会科学之间交汇区域的跨界学科或边缘学科；交叉科学是形成于数学科学、自然科学与哲学科学、社会科学之间交汇区域的科学部类，是所有交叉学科的总称或统称”[12]。而同一科学部类内部学科之间的渗透和融合就不再属于交叉科学的范畴，否则，交叉科学过大的阵营必将不利于对科学技术的管理。
3 改动后的四面体塔杆式科学体系结构
20世纪下半叶以来，边缘学科的数量急剧增加，在学科总量中所占的比例越来越大，已成为公认的新的知识生长点。另一方面，为了有效地解决人类面临的重大复杂科学问题、社会问题和全球性问题，客观上也要求多学科协同研究。分属不同科学部类的学科，在相互渗透和协同的过程中产生了一大批交叉学科，例如生物数学、生态哲学等等，这些交叉学科在原有的科学知识分类体系中难以确定学科的归属，给科学技术管理工作带来了一定的困难。我国基础研究和应用基础研究的科研经费主要来源于政府，自上而下地按现有的学科分类来划拨，不少交叉学科的课题在申请立项和申报奖励时处于无门可归、无类可靠的尴尬境地。在高等教育的学科建设中也存在着类似的问题。这既不利于交叉学科的发展也不利于满足社会对交叉科学研究成果的需求。因此，根据科学发展的内在要求和社会的外在需求，有必要单独设立交叉科学部类，以推动交叉学科的发展。
笔者认为，为了使四面体塔杆式科学体系结构更为合理，应对这一结构做适当的改动（图8）。
图8 改动后的四面体塔杆式科学体系结构
（1）将交叉科学部类降低一个层次。关于“交叉学科”和“交叉科学”的界定，王续琨做了这样的补充说明：“这两个定义没有直接涉及系统科学、思维科学这两个科学部类。考虑到历史渊源关系，可将系统科学归入数学科学、自然科学这一‘营垒’，将思维科学归入哲学科学、社会科学这一‘营垒’。”[12] 这样一来，交叉学科就可分为部类之间两两交叉的9种模式（图9）。基于他对交叉学科的定义，无论涉及的学科数量有多少，任何交叉学科都必须包含九种交叉模式中的一种。由于自然科学、社会科学、思维科学三个部类的学科都研究具体的事物及其运动形式，因此，不涉及具体事物及其运动形式的学科交叉模式只有三种：数学科学—哲学科学、系统科学—哲学科学、数学科学—系统科学—哲学科学。根据《社会科学交叉科学学科辞典》（大连海事大学出版社，1999），没有任何学科属于数学科学—系统科学—哲学科学的三交叉模式；数学科学—哲学科学、系统科学—哲学科学两种交叉模式各包含一门学科，即：数学哲学和系统科学哲学，也只有这两门交叉学科不直接研究具体的事物及其运动形式，其余七种两部类及多部类交叉的模式则包含了上千门学科。换句话说，除了数学哲学和系统科学哲学两个特例，其余的交叉学科都以具体的事物及其运动形式为研究对象，“正在填平数学科学、自然科学与哲学科学、社会科学之间的鸿沟，使科学知识体系越来越成为一个有机的整体”[12]。因此，在科学部类结构中交叉科学并不具备“承上启下的特殊作用”，而应与同样研究具体事物及其运动形式的自然科学、社会科学和思维科学处于同一层次。
图9 六个科学部类之间两两交叉的九种模式
（2）将系统科学部类置于四面体的顶点。由于系统科学将具体的事物抽象为系统，并撇开具体的运动形式及其质的特殊性，只研究事物及其运动形式所具有的某些共同属性及其普遍联系，从物质客体的系统结构、信息过程、功能行为、控制等一般属性和关系上揭示事物的规律性。自然科学、社会科学、思维科学以及交叉科学所研究的对象，经过再抽象都可成为系统科学的研究对象。所以，在科学体系结构中，系统科学具有“承上启下的特殊作用”。
总之，20世纪70年代以来，我国学者提出的几种科学知识体系结构都各具特色。相比较而言，将系统科学和交叉科学独立成科学部类的四面体塔杆式结构显得更为合理。由于交叉科学部类研究具体的事物及其运动规律，因此它应该与自然科学、社会科学和思维科学处于同一结构层次，而这四个科学部类的研究对象被抽象为系统后则成为了系统科学的研究对象，所以，系统科学在科学知识体系结构中具有承上启下的特殊作用。
收稿日期：2005—05—24；修回日期：2006—03—09
注释：
① 钱学森于1980年在《自然辩证法、思维科学和人的潜力》（载《哲学研究》，1980,(4):3）一文中提出思维科学和人体科学；1981年在《系统科学、思维科学和人体科学》（载《自然杂志》，1981,(1):3）一文中提出系统科学；在1982年7月于北京召开的系统论、信息论、控制论中的科学方法与哲学问题学术讨论会上，又提出再增加两个大部门，一是文艺理论，一是军事科学（见：钱学森提出现代科学技术要再加一大部门．载《人民日报》（海外版），1985—10—13）；1985年在《谈行为科学的体系》（载《哲学研究》，1985,(8):11）一文中提出行为科学；1991年在《谈地理科学的内容及研究方法》（载《地理学报》，1991,(3):257）；1996年6月钱学森会见鲍世行、顾孟潮等建筑学学者时提出建立建筑科学大部门的思想（见：鲍世行，顾孟潮，涂元季．钱学森建筑科学思想的由于与发展．载《华中建筑》，2001,(3):10）。