科学发展内在动力理论的系统论视野，本文主要内容关键词为：系统论论文,视野论文,理论论文,动力论文,科学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
摘要
本文从系统论的科学内涵结构和自组织动力学理论出发，论述了科学发展的内在目的性动力、内在确定性动力和内在随机性动力，为人们展示了一个传统矛盾动力论无法企及的全新视野。
关键词 目的性 非线性相互作用 竞争和协同 随机性涨落
科学是一个自组织系统，是社会大系统和人类总的认识活动中的一个子系统。科学又是个知识生产的过程，是认识和知识的复合体，是生产力、生产关系和生产产品的统一，是科学认识系统、科学社会系统和科学知识系统的统一。“科学认识系统是在认识过程中由认识主体、认识中介和认识客体诸要素所构成的系统；科学知识系统是在认识过程中形成的结果或产物——科学概念、科学理论和学科诸要素——所构成的系统；科学社会系统是由在科学认识过程中形成的社会关系并相应地形成的社会建制所构成的特殊系统”〔1〕。 因而科学是由科学认识系统、科学社会系统和科学知识系统相互联系和相互作用而成的自组织演化系统。其内在动力也就是由科学三系统内在动力相互联系和相互作用而成。
系统论是系统科学的哲学，它是对一般系统论、信息论、控制论、耗散结构理论、协同学、超循环理论、突变论、混沌理论和分形理论等系统科学的抽象和概括。系统论揭示出系统自组织演化发展的动力包括四个方面：一是环境机制即系统与环境的物质、能量和信息的交换；二是复杂系统的目的性机制即系统为稳定生存和发展而寻求的“系统的优化”目标；三是内在确定性机制即系统要素间的竞争和协同；四是内在随机性机制即系统演化中的随机涨落力及其关联放大〔2〕。 后三个方面构成了系统发展的内在动力体系。由此，以系统论的视野观照科学发展的内在动力，可知它应包括科学认识系统、科学社会系统和科学知识系统等三个方面的内在目的性动力、确定性动力和随机性动力，它们形成了“系统的多极、合力的网络动因”，推动着科学的发展演化。
1 科学发展的内在目的性动力
1.1 当代系统论揭示出，任何复杂系统都是由目的性因素支配的。对于目的性，正如贝塔朗菲在《一般系统论》中所说：“真正的果决性或有目的性是存在的，这就是目标的预见决定实际的行为”〔3〕。 维纳的控制论就是以“目的性原理”为基础的，他认为“一切有目的的行为都可以看作需要负反馈的行为”。因此，系统演化的目的性是普遍存在的，当然目的也是具有层次性和阶段性的。任何事物、系统或要素的根本目的是为了生存和发展，并且与稳定性相联系，体现为稳定地存在和稳定地发展。其内容就是“物质、能量和信息的最大输入和最小耗散”。这是由系统的耗散结构所导致的熵增原理所决定的；其形式就是系统的优化即优化的功能、结构和状态。
科学发展的内在目的性动力是科学认识系统、科学社会系统和科学知识系统的目的性机制的统一。科学认识系统是由认识主体、认识中介和认识客体所构成的科学生产力系统，体现的是科学家（人）与自然的关系。这个系统的存在和发展取决于科学家的科研动机，即科学家从事科研的目的与目标。科学家的科研动机是多种多样的。
（1）一是求知动机科学家是为了认识自然而献身科学的， 是“为科学而科学”的一种崇高目的，这种动机在科学界永远是值得赞颂的，它是科学发展的源动力，在科学发展早期，特别是以牛顿为代表的19世纪以前的自然科学尤其突出。
（2）二是实用动机科学家是为了科学成果的实际应用， 为了解决社会的问题和困苦而从事科学的，不仅是一些从事应用科学的人是这样，而且许多从事理论科学、“纯科学”甚至数学的人也是如此。这是一种功利性目的，对应用科学特别是技术科学的发展具有决定性作用。
（3）三是自我实现动机 科学家是因为觉得可以充分施展自己的才华从事科学的，是满足自我实现的需要，它是以追求“社会承认”为目标的。这是绝大多数科学家的科研动机，它为科学的无私利性规范、为科学交流和科学奖励的有效实施奠定了基础，它是近现代科学认识系统发展最普遍的目的性动力。
值得注意的是，随着现代科学研究成为一种职业，许多人最初选择科学完全是出于一种选择职业谋生的考虑，是一种纯功利性行为，受物质待遇等条件的影响较大，也较注重追求交流、奖励等社会承认，目的性动力不太稳定，但对于应用性科学特别是技术专利发展的推动作用，是不可忽视的，在发展中国家尤其如此。不过后两个方面都比较可能导致科学家的越轨行为，是不诚实的源泉所在。另外，对于具体的科学认识系统来说，科研目的即所要攻关的课题是认识系统不断控制反馈的目标，是具体科学认识前进的目的性动力。
1.2
科学社会系统是科学家间形成的社会关系并相应地形成的社会建制系统。它是社会大系统中的一个子系统。它的目的性动力体现在两个方面：
（1）第一是科学社会系统为稳定地存在和发展， 必须对外界社会环境开放，并与社会大系统的运行目标一致，只有这样才能获得社会对科学的最大物质、能量和信息即人力、物力、财力和综合背景的投入。因此，社会大系统的满足社会需要的目标也成为科学社会系统的一大目标，而且为满足这些社会需要所产生的技术上的需要也成为其中的内容之一。这是被科学社会学家们如默顿对不同时代科研选题的实证性研究所证明的〔4〕。 不过，并不是任何社会需要都会成为科学发展的目的性动力的。正如默顿指出的，“需要可以是引导科学家和发明家的注意力到一些特殊问题的一个要素。但光有需要仍然是无用的，除非有解决问题的知识的适当积累，有一群关心这类问题的人”〔4〕。 即社会需要还必须经科学系统自身的技术工具条件的过滤，才能成为科学发展的内在目的性动力。
（2）第二个方面是，科学社会系统为了稳定地存在和发展， 还必须努力保持自身的稳定有序结构，要求科学共同体成员共同遵守一些价值标准和行为规范。默顿总结归纳出了“普遍性、无私利性、独创性和有条理的怀疑主义”以及“诚实、谦虚”等规范〔5〕， 以这些规范为准则，通过奖励和惩罚手段才能保持科学社会结构和功能的稳定性。因此，科学规范对于科学发展的目的性推动作用是极为重要的，特别是对于当今已成为一种重要社会建制的科学。
1.3 科学知识系统是由科学概念、 理论和学科诸要素构成的知识成果体系。它的目的性动力表现在：一是维持理论、学科的稳定性存在，二是使理论、学科向多层次结构的复杂性方向发展。
科学理论为了稳定地存在和发展，必须追求“理论普遍化”和“经验适合性”等目标。经验适合性就是“使科学理论受精确性支配，使科学理论必须与实验材料密切一致，受实验的检验，具有丰富的经验内容，由此可以确证或受到反驳”，理论普遍化就是“引导理论朝普遍化和抽象性方向运动，它内在地要求科学理论各部分一致、统一，要求其基础逻辑简单。”这两个方面是一切科学理论产生和发展所追求的目标，对科学理论的发展和完善起着巨大的目的性推动力。
科学理论的目的性要求也使科学理论和学科表现出自稳定和自重组功能，或者是消除意外反常的随机涨落，或者是通过自身调整和创造新的概念及组合重组出新的科学理论。这种目的性动力也使科学学科的分支演化朝向多层次复杂性方向发展。科学理论及学科的目的性要求是科研“纯科学”选题的根源所在。
1.4 科学认识系统、 科学社会系统和科学知识系统的目的性机制汇聚成一股科学发展的内在目的性动力流，推动着科学系统内在要素间的竞争和协同，推动着科学的自组织发展。
2 科学发展的内在确定性动力
系统论也揭示出，任何事物或系统发展的内在动力机制是系统要素或子系统间的相互作用，特别是非线性相互作用。非线性相互作用“表征的是实体性……之间交换物质、转移能量或传递信息”〔6〕， 它表现为竞争和协同两个方面。竞争是指系统要素或系统之间通过相互争胜，力图取得支配和主导地位的活动；而协同则是系统要素或系统之间通过联接、合作、协调、同步的联合作用活动，实体性元素之间竞争和协同的相互作用是系统发展的根本原因，而系统内属性之间、状态之间、倾向或趋势之间的相互联系和相互作用以及范畴之间的相互关系则是由此而派生的，是系统发展的初级原因。因此对于事物的内在发展动力必须从实体元素之间的竞争和协同的非线性相互作用来把握。不过这只是事物发展的内在确定性动力，因为它必须以随机性涨落为中介和桥梁，“通过涨落达到有序”。
2.1 科学发展的内在确定性动力是科学认识系统、 科学社会系统和科学知识系统这三系统的内在确定性动力的有机统一体。
（1）科学认识系统是科学的生产力系统，由主体和客体、 经验和理性所构成，它的内在确定性动力即为其要素间的非线性相互作用，一方面表现为科学主体和客体的相互作用，体现为主体的不断客体化和客体的不断主体化；另一方面又表现为经验与理性、观察实验与理论思维的相互作用。由于前者必须以后者为前提和实现途径，因此，理论思维与观察实验的相互作用是科学认识系统进化的内在确定性动力之本质。科学理论思维与观察实验的非线性相互作用表现为竞争与协同两个方面。竞争体现为理论思维与观察实验的相互排斥、相互否定和相互赶超；协同体现为理论思维与观察实验的相互促进和共同发展，具体包括观察实验对理论思维的提示作用和检验作用、理论思维对观察实验的指导作用和设计作用。这种竞争与协同是观察实验与理论思维间的交叉催化，同时理论思维和观察实验又通过各自在历时上的继承和创新而表现出自催化，从而构成了观察实验与理论思维间的超循环发展，推动着科学组织系统的发展演化。
（2）科学社会系统是科学的生产关系系统， 是由科学家之间的交流、竞争、合作等形成的社会关系及其相应建制所构成的系统。它的内在确定性动力即为科学家之间的竞争与协同的非线性相互作用，哈肯在其《协同学》中就明确提出并探讨了这个思想〔7〕。竞争有两类， 一是首创权之争，表现为科学发现前的各方竞赛奋斗和对成功后的优先权之争；二是不同观点间的学术争论，包括科学家个人之间的争论，也包括学派间或个人与学派间的争论。协同作为科学家之间的联接、合作、协调与同步行为和机制，其基本方式是科学家之间的正式和非正式学术交流与合作研究。
（3）科学知识系统是科学的生产产品系统，是波谱尔的“世界3”系统。它的内在确定性动力是指学科内部诸要素及学科之间的竞争与协同的相互作用。学科内部的非线性相互作用表现为科学事实、科学概念、科学原理、科学定律和科学理论等五大要素间的相互作用矩阵〔5 〕，科学理论内部的非自洽性矛盾就是这些要素间竞争性相互作用的体现。不过这只是静态的描述，动态地表现为学科内部旧理论与新事实、旧理论与新理论、旧事实与新理论、新理论之间及新理论与新事实之间的和谐与冲突、继承与创新。学科之间的竞争与协同的相互作用，表现为学科间的相互分离、相互独立、相互排斥的分化和相互交叉、相互渗透、相互融合的综合。学科间的分化与综合作为科学发展的强大内在动力在当代表现得尤为突出。
2.2 科学认识系统、 科学社会系统和科学知识系统的内在确定性动力，并不是相互独立、各自为政的，而是相互联系、相互作用，是一个有机统一体。
它们的相互作用关系可以描述为：由科学认识系统输出的科学假说和实验事实，进入到科学社会系统，一方面通过竞争，会不断地由学术争论产生出“问题”，促使科学家回到认识系统进行科研创造活动；并通过首创权之争的“激励”作用加速了这种活动的进行。另一方面，通过协同，不仅得到合作研究上的“智力”互补，而且不断地得到科学交流带来的有用“信息”，提高科学认识活动的速度和效率。
这样，当问题不断得到解决时，科学家们又输出各自的科学假说和实验事实，重新加入到科学社会系统。同时，科学假说和实验事实通过认识系统和社会系统的相互作用运行不断得到确认，从而以科学理论和科学事实形态沉淀到科学知识系统中，一方面经过学科内部的相互作用，产生出学科旧理论、旧事实与新理论、新事实间的不和谐，从而产生出“潜在问题”，这些问题被输入到科学社会系统，经过科学家间的竞争，特别是学术争论，转化为科学界现实的问题，从而成为一些科学家认识活动的对象，重新汇入到整个科学系统的循环作用中去。另一方面，通过学科之间的相互作用，通过学科的分化与综合，为各学科问题的研究提供了大量的信息（概念、理论、方法和技术手段等）来源，这些信息来源经过科学家之间的协同，通过跨学科研究和移植法研究，成为现实的可用信息，加速了科学家对问题的解决，从而也重新汇入到整个科学系统的循环发展中去。这样，一个完整的科学发展内在确定性动力的网络结构便由此而形成（图1）。
图1 科学发展内在确定性动力网络结构示意
3 科学发展的内在随机性动力
3.1
系统论还揭示出事物和系统自组织演化的内在随机性动力即随机涨落及其关联放大是必不可少也是不可避免的。
因为“系统从无组织走向自组织，或从较低级的自组织走向结构有序的较高级的自组织，往往有多种发展的可能性存在……竞争、协同与“序参量”只能在系统内部诸要素、组元或子系统中造就若干取得支配地位的力量，这是系统自组织的内在动力，但是它们仍无法预先确定系统在面临选择时究竟走哪条道路……实际系统进入某一组织分支以及怎样进入自组织分支，是由‘涨落’来决定的”〔5〕。 通过涨落才能达到有序。
3.2 科学发展的内在随机性动力是不可避免、必不可少的。
因为构成科学系统的子系统或要素虽受着其他子系统或要素的因果制约而具有决定性，但这种因果制约性又具有相互作用的特征，它并非单向线性的而是非线性的，这便使其具有了导致混沌的内在随机性；同时，科学整体系统在定态稳定的情况下，虽具有为大数定律决定的规则性，能消解随机的微观涨落，但在定态失稳的条件下，因系统的非线性作用关系，使其具有了多重态的不确定性和随微观的随机涨落而变的非决定性。
可见，科学系统在演化中的内在随机性是不可避免的。正如普里高津所指出的“动力学方程的决定论特点和随机性涨落难解难分地连接一起，这个必然性和偶然性的混合组成了该系统的历史〔8〕”。 任何事物的发展演化动力因素也都是必然性（确定性）与偶然性（随机性）的对立统一。科学的发展亦是如此。
3.3
科学发展的内在随机性动力即科学系统演化中的内在随机性涨落及其关联，是指偶然性和意外事件等不确定性因素在促成科学发现和推动科学发展中的作用。
在科学发展中，随机性涨落就是意外事实的发现、就是直觉灵感的触发，就是科研过程中具有关键性作用的内在客观条件的偶然形成，以及由此促成的具有随机性的科学发现。随机性涨落的作用是极为重要的，它能为科技发现提供先导和线索，能为科学假说提供证明从而促成科学理论的诞生和发展，能为科学新知识的成长提供生长点，为科学研究开辟新的领域，为科学的学科分支演化提供内在动力，而且，它也是科学革命的源泉和动力〔9〕。
3.4 科学发展的内在确定性动力和内在随机性动力是相互耦合、 有机统一的。因为任何系统只有在开放的远离平衡的条件下，通过内在的非线性作用关系才能实现自组织演化，而当科学系统长程演化到“混沌的不稳定态”时，也只有通过随机性涨落才能达到新的有序，即进入新的稳定态。
如果根据库恩的范式论及常规科学和科学革命交替发展的模式来说，科学内在确定性动力和随机性动力的宏观耦合作用过程可以描述为：在常规科学时期，科学系统处于稳态，这时科学由目的性动力支配出现在一个范式框架内，直到这个范式耗尽为止；然而科学内在的“非线性相互作用关系”，使科学系统的长程演化必然出现不适应范式的偶然发现或反常规现象，即科学系统中的“随机性涨落”，当这些随机性涨落通过非线性相干作用长程关联放大为巨涨落时，则会导致科学系统的危机，产生各式各样的竞争假说；最后，触发科学革命，危机终结，形成新的范式，新的常规科学再次开始，科学系统进入新的稳态〔1〕。 科学的内在确定性动力和内在随机性动力就是通过这样的耦合作用方式与科学的内在目的性动力一道，推动着科学的发展演化。
收稿日期：1997—01—15
（本文承蒙武汉大学软科学研究中心主任李光教授指导特此致谢。）
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