钱学森现代科学技术体系的创建及其意义，本文主要内容关键词为：意义论文,体系论文,现代科学技术论文,钱学森论文，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。
钱学森提出了现代科学技术体系的理论框架和研究方法，对现代科学技术的发展具有重要的意义。
一、钱学森现代科学技术体系的创建
1.现代科学技术体系的渊源
研究科学技术的总体结构，是指导科学技术发展的一个重大战略问题。
圣西门、黑格尔提出了科学分类的思想。
恩格斯概括总结了19世纪自然科学的最新成果，进行了新的科学分类：
现实世界的空间形式和数量关系——数学
机械运动——天文学、力学——固体力学、流体力学
物理运动——物理学(分子的力学)——力学、热学、电学、磁学、光学
化学运动——化学(原子的物理学)——无机化学、有机化学——热化学、电化学
生命运动——生物学(蛋白质的化学)——植物学、动物学、人类学
恩格斯的科学分类体现了客观性原则和发展性原则。在恩格斯那个时代，“自然科学本质上是整理材料的科学，是关于过程、关于这些事物的发生和发展以及关于联系——把这些自然过程结合为一个大的整体——的科学”[1](P245)。
2.现代科学技术体系的总体结构
20世纪，技术迅猛发展，技术与科学结合为一个整体的特征非常明显。在新的情况下，钱学森吸取了前人的成果，运用实践论、系统论的观点，创造性地提出了现代科学技术体系结构，揭示了现代科学技术发展的整体状况，其内容几乎囊括了人类认识世界、改造世界的全部知识。这是一个开放的、复杂的“现代科学技术体系”，它为我们提供了一幅科学技术发展的蓝图。钱学森现代科学技术体系的总体结构如下(见图1)：
图1 钱学森现代科学技术体系
3.科学技术发展模式
19世纪末形成与发展起来的科学哲学，从逻辑实证主义的观点出发，研究、总结了康托数学革命、弗莱格与罗素逻辑学革命，特别是普朗克与爱因斯坦物理学革命的情况，得出了科学发展模式，它的代表性成果主要是：
卡尔那普：经验——理论——证实
波普尔：问题——猜测——证伪
库恩：前科学……常规科学——(反常、危机)——科学革命
拉卡托斯：科学研究纲领(进化阶段—退化阶段)——新的科学研究纲领(进化阶段—退化阶段)
在西方科学哲学的科学发展模式中，只研究了从科学实验到科学理论的飞跃，即：
实验——理论——实验(科学理论的证实或证伪)
现代科学技术革命后，一大批技术科学兴起，各种各样的工程技术涌现，人类在改造自然、创造物质文明的工程建设方面取得了空前的成就。钱学森根据现代科学技术的新进展，提出了一个完整的现代科学技术发展模式：
基础科学——技术科学——工程技术
第一次飞跃第二次飞跃
在现代科学技术发展模式中，三个环节的任务是不同的：
基础科学的任务，是探索客观世界的物理、化学、生物、社会等领域的变化过程的规律，揭示事物从一种形式转化为另一种形式的机理。基础科学是认识客观世界的知识体系，是潜在生产力。基础科学解决认识世界的问题，是第一次飞跃。
技术科学的任务，是将改造客观世界的工程技术中带有普遍性问题的原理组织成一门学科，运用自然科学、高等数学和计算数学的知识，利用自然界的物质、能量、信息，寻求控制、应用和改进工程技术的手段和方法。技术科学是基础科学(潜在生产力)向工程技术活动(现实生产力)转化的中间环节，它有定向的目标。
工程技术的任务，是根据基础科学理论，运用技术科学原理，开发新技术、新工艺，并将它付诸实施。工程师的职责就是在社会、经济和时间的约束条件下，研究工程技术，并在工程活动中付诸实施。工程技术活动是改造客观世界的实践活动，是现实生产力。工程技术解决改造世界的问题，是第二次飞跃。
19世纪末以来，科学技术的发展过程出现了新的动向——“科学—技术—工程—产业”一体化与双向互动发展的新动向，在科学技术发达的国家表现得尤为明显。
一个方向是“科学→技术→工程→产业”的发展方向。这个方向是从通信业开始的。无线电通信是人类通信技术史上一次伟大的飞跃。1865年麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在。1888年赫兹用实验证明电磁波的存在。1896年马可尼利用电磁波发明无线电。此后，在社会经济发展的强烈要求下，无线电通信业迅速发展成为一门产业。
进入20世纪，以1942年曼哈顿工程的实施为标志的大科学、大技术、大工程的出现，对科学技术发展模式有了更深入的认识(见表1)：
这就科学地阐明了从科学理论到工程实践的第二次飞跃，必须经过中间环节，实现飞跃需要转化条件。
另一个方向是“产业→工程→技术→科学”的发展方向。工业革命发展史是这一方向形成的历史。在工业革命蓬蓬勃勃进行的过程中，为了发展产业的需要，科学技术研究的一个新事物——工业研究实验室(工程研究)应运而生。1876年，爱迪生创立了“发明工厂”，开始了经验型的工业实验研究时期。1900年，通用电气公司建立，标志着应用科学知识于工业研究的时期的开始。1925年，贝尔电话实验室成立，它致力于基础科学的创新研究，将研究成果转变为新技术与新产品的发明与创造。1954年，以硅谷为发源地的科技园区崛起。大、中、小企业、传统技术与高新技术企业分别按照自己的特点和长处，并行发展，各得其所。[2]
“产业→工程→技术→科学”的发展，把从工程技术到基础理论的飞跃，它经过的中间环节以及转化条件，从科学上给予了充分的论证。
4.系统科学的体系结构
20世纪40年代，酝酿着一场新的科学革命，它以贝塔朗菲的“一般系统论”为标志，从此“系统”迅速上升为新的科学研究范式，它的革命性变革在于：用生命科学的有机论观点与整体论方法，克服物质科学的机械论观点与还原论方法给科学技术发展带来的障碍。
20世纪70年代，普利高津的耗散结构理论、哈肯的协同学、艾根的超循环理论等系统自组织理论，深入地揭示了系统的“复杂性”的重要特征，如开放性、规模的巨型性、组分的异质性、结构的层次性、关系的非线性、行为的动态性、内外的不确定性等，把一般系统的研究推向复杂性系统的研究。
20世纪80年代起，钱学森就致力于系统科学的基础科学——系统学的建立，他总结近几十年系统科学的最新发展，提出了系统科学的体系结构(见表2)：
5.系统工程——管理科学的创新
系统工程是钱学森、许国志、王寿云等吸收国外关于系统工程的研究成果，根据钱学森领导和主持我国科学技术与国防建设的经验，用系统学的理论与方法加以提炼与综合所创建的管理科学技术，是具有中国特色的自主创新成果。
西方管理科学主要是适应资本主义企业生产、经营与管理的需要而发展起来的，它经历了三个阶段：
第一阶段，物的管理即科学管理。19世纪末以泰罗为代表，应用科学实验方法，测定机器大生产过程中工人的“标准作业方法”、“标准作业时间”和“标准工作量”。泰罗的科学管理大大提高了劳动生产率，改进了劳动组织，对管理科学是一大贡献。
第二阶段，人的管理即行为科学管理。20世纪20年代中期，西方管理思想从“物”的因素转移到“人”的因素，主要有：梅奥和罗特里斯伯格的人际关系学说；马斯洛的人类基本需要等级论；道格拉斯·麦格雷戈的X理论—Y理论等。
第三阶段，事的管理主要是决策管理。20世纪40年代中期，以西蒙为主要代表，从系统论出发，把信息观点与计算机技术结合起来，提出管理就是决策。
钱学森的系统工程理论和方法对管理科学有重大创新，主要表现在：
第一，系统工程适用范围更广。系统工程中的“系统”不限于企业，只要是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的、具有特定功能的机构，对之进行组织管理都需要应用系统工程。
由于科学技术迅猛发展，现代工程(由人员、工具、设备、程序与方法组成)大型化、复杂化，单凭原有的管理科学、单凭个人的经验和艺术，已远远不能满足要求。钱学森等在现代科学技术的基础上，概括总结国外的研究成果，结合中国的实践经验，形成了自主创新成果——系统工程。
第二，系统工程丰富了“工程”概念。传统的“工程”概念主要是硬工程，是把自然科学技术的原理应用于工程实践，设计、制造出新产品或新工艺的过程。1969年霍尔提出系统工程的“三维结构”，即时间维、逻辑维与知识维。时间维是关于“物”的，是硬工程；逻辑维与知识维是关于“事”的，是软工程。钱学森的系统工程不仅包括“物”和“事”，更重要的是还包括“人”。历史唯物主义认为：历史是由人民群众创造的。组织管理的核心问题是如何调动和发挥人的积极性与主观能动性。钱学森的系统工程非常重视从事工程的人的精神，认为这是工程的灵魂。钱学森1955年归国后，中国面临着帝国主义封锁、经济困难、科技落后的情况，钱学森领导和主持的“两弹一星”工程取得了光辉的成就，令世界震惊，令全国人民意气风发、斗志昂扬。其成功的一个重要原因，就是在中国共产党的领导下，在工程的建造与管理过程中，工程人员不怕苦、不怕累，迎困难而上，铸造了“特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献的精神”。
第三，系统工程是科学转化为现实生产力的关键。系统工程运用系统科学、系统技术去改造客观世界，从而实现从基础科学(潜在生产力)向工程技术(现实生产力)的转化(见表3)：
在钱学森的倡导下，系统工程的应用几乎遍及中国现代化建设的各个领域与各个方面。
二、钱学森现代科学技术体系的意义
钱学森关于现代科学技术体系的观点、理论与方法，对现代科学技术的发展、对我国社会主义现代化建设，有着极为深远的意义。
1.对马克思主义哲学的丰富和发展
钱学森现代科学技术体系，坚持、丰富和发展了马克思主义哲学。
第一，坚持马克思主义哲学指导。
马克思主义哲学概括总结了哲学发展史、近代科学技术发展史，为我们提供了认识世界、改造世界的宇宙观、认识论、方法论与价值论。它的诞生是认识史上的变革。钱学森说：“总结近一百年来的历史教训，我们认为马克思主义哲学是有其崇高的位置的。”[3](P216)
但马克思主义哲学不是终极真理，正如恩格斯所指出的：“随着自然科学领域中每一个划时代的发现，唯物主义也必然要改变自己的形式”[4](P228)。钱学森试图在哲学与各门具体科学技术之间搭起一座桥梁，就是要表明：马克思主义哲学是发展的，它的发展是通过它与科学技术的相互联系与相互促进来实现的。
第二，坚持与发展唯物辩证法。
进入20世纪后，人类通过科学技术对客观世界认识的深度与广度是19世纪所无法比拟的，从渺观、微观、宏观、宇观直到胀观五个层次探索客观世界，人类的认识不断深化。在宏观层次(地球)上，经过几十亿年从无机物演化出生命、生物；再经过几百万年出现了人类和人类社会；然后在仅仅两百多年内人类从农业社会向工业社会转变。与此相联系，科学技术日新月异，产生出许多新的领域，衍生出成千上万的分支。因而，必须从发展的观点重新考虑科学技术的体系结构问题。
钱学森提出科学技术研究的区别在于研究问题的角度不同，如：自然科学是从物质运动的角度，社会科学是从社会发展的角度，数学是从质和量对立统一及质和量互变的角度，系统科学是从部分与整体、局部与全局以及层次关系的角度，如此等等。
第三，坚持与发展实践论。
根据20世纪“科学—技术—工程—产业”一体化的发展趋势，钱学森从“实践—理论”循环往复的过程，把现代科学技术的体系结构分为六个层次，即：前科学、工程技术、技术科学、基础科学、桥梁与哲学。它体现了实践论的观点：(1)大量前科学知识是在实践的基础上产生的，是认识的源泉，而成文的、明言的科学技术知识则是从中提炼与概括出来的。(2)哲学的发展不能离开科学技术的发展，它们之间的相互联系、相互促进，要通过二者之间的桥梁来实现。
2.大成智慧学——新时代创造学的方法论
20世纪一大批交叉学科、边缘学科蓬勃兴起，各门学科相互渗透、相互结合，科学技术整体化的趋势日益增强。新形势下如何进行科学技术创新，成为中国社会发展的重大课题。
钱学森创建的大成智慧学就是希望引导人们尽快获得聪明才智与创新能力，使人们面对新世纪各种变幻莫测、错综复杂的问题时，能够迅速做出科学而明智的判断与决策。他认为其意义不亚于当年“两弹一星”的研制与成功发射。
创造学的核心是创造性思维。钱学森把思维科学列为一个重要的门类，提出它的对象是研究如何加工信息，得到正确的认识，进行创造性的思维，使人们在改造客观世界的过程中有所创造，有所前进。[5](P89)大成智慧学对创造性思维的方法论提出了极为深刻的见解。
第一，理论思维是前提。马克思主义哲学是我们时代的理论思维，它提供世界观、认识论、方法论与价值论的立场、观点与方法。因而，马克思主义哲学与现代科学技术相结合，是大成智慧学的核心，是创造性思维的前提。
第二，形象思维是关键。人们总是从具体的事物开始认识世界，借用生动的、直观的形象把握事物的整体，然后从具体上升到抽象。在认识过程中，艺术思维侧重于形象思维，是借助形象认识世界的方式，属于“性智”。科学思维侧重于逻辑思维，它从形象上升为概念，是借助概念认识世界的方式。逻辑思维抽象出事物的本质，属于“量智”。“性智”与“量智”之分，表明在科学研究过程中，艺术与科学技术之间的密切联系。形象思维是创新的关键。在解决问题的过程中，形象思维与抽象思维总是交织在一起的，科学家、技术专家的研究经验表明，对新问题经过长时间的艰苦探索后，由于形象思维的启发作用，进发灵感，突然顿悟，新观点、新概念与新方法清晰地呈现在脑际，这就是创新。
第三，信息网络是知识库。20世纪科学技术知识迅猛增长，科学计量学创始人普赖斯根据有关的研究数据，得出知识的指数增长规律。在科学研究过程中，问题提出之后，如何在知识的海洋中，系统地收集有关的信息与知识？钱学森现代科学技术体系为庞大的知识库提供一个搜索引擎，这是集大成工作的现代化。
第四，人—机结合是手段。知识经济的特点是以信息和知识的生产、交换、传递、使用为中心，采用电子计算机为劳动工具。知识不断地通过计算机和通信网络被编码化和传播，它包括两大部分：编码化知识与隐含经验类知识。后者是经验的，大多是只可意会，不可言传，需要有人来处理。大成智慧学提出“人—机结合”、以人为主，把人的“心智”(“性智”与“量智”)与计算机的高性能信息处理结合起来，达到定性的与定量的处理互相补充，从而大大提高人的思维能力。
3.开放复杂巨系统理论与方法及其意义
随着新科技革命的深入发展，复杂性研究成为当前世界科学技术发展前沿的重大问题。钱学森敏锐地把握时代的新动向，创造性地提出开放复杂巨系统的理论与方法。
首先，他开拓与深化了开放复杂巨系统的概念。“开放的”不仅意味着系统与环境进行物质、能量、信息的交换，还意味着系统对环境的适应与进化。“复杂性”只用还原论的定量化、形式化方法来描述是远远不够的，还必须从演化的、生成的、自组织的观点来理解，因为在演化过程中“涌现”出来的等级层次结构已经超出还原论方法的范围。
其次，他创建了开放复杂巨系统的方法论。现代科学技术发展的特点是：一方面，学科不断分化，新学科、新领域层出不穷；另一方面，不同学科、不同领域之间相互交叉、相互融合。钱学森认为，交叉科学(研究的大多是复杂性问题)是一个非常有前途、非常广阔而又重要的科学领域，如何综合运用现代科学技术这个宝贵的知识库研究复杂性问题，这是十分重要的方法论问题。
钱学森独创性地提出了“从定性到定量综合集成方法”，把两百多年来简单性科学的研究方法提升到一个新的、更高的层次——复杂性科学的研究方法。简单性科学研究的方法体现了从定性到定量的特点。但是，新科学技术革命提出的大多是开放复杂巨系统问题，它的经验性假设在开始时往往是思辨的和定性的描述。如何解决从定性到定量的难题？钱学森提出人—机结合、以人为主的方法，充分利用计算机处理信息的能力，发挥人特有的智慧，实现信息与知识的综合集成。通过人机交互、反复对比、逐次逼近，实现从定性到定量的认识，从而能对经验性假设的正确性做出明确的结论。钱学森的从定性到定量综合集成方法，也即复杂性科学研究方法，是简单性科学研究方法极为重要的补充、丰富与发展，主要表现为：还原论与整体论结合、定性描述与定量描述结合、局部描述与整体描述结合、确定性描述与不确定性描述结合、系统分析与系统综合结合。
钱学森复杂巨系统理论与方法对相关问题的认识具有启示意义。
第一，从复杂巨系统论看中、西医的理论与方法。
回顾五四运动时期的中西文化大论战，这是事关中国文化的命运与前途的大问题，其核心是如何处理中学(中国的学问)与西学(自然科学与社会科学)的关系。当前这一问题以如何看待博大精深的中医学与西医学的关系而凸显。五四时期新文化运动的领军人物高举“科学与民主”的大旗，反对以儒家为道统的封建文化。正是在这个时代背景下，由余云岫发难，“中医不科学”之说得到陈独秀、胡适、鲁迅等赞同。当前，学界一些人士重新挑起“中医存废之争”，实质上是一百多年来中西文化论战在新的条件下的继续，它关系中国传统文化的继承与发扬、关系中医现代化的命运与前途。
从钱学森的复杂巨系统的观点和方法来看，中医学与西医学是不同的理论和方法。
西医学从“自然”的观点出发，把人体看成是一个自然物，采取自然科学的实验研究、还原分析、定量求证等方法，研究人体的物质基础、结构与功能，并把医学的目标定位在寻找人体发生疾病的病因、病理与病位上。
作为自然科学一部分的西医学，随着自然科学的发展，它研究的观点与方法(即医学模式)，也随之发生了变化，主要是以下几次重大的转变：(1)16—17世纪在解剖学与生理学的基础上形成机械论医学模式。(2)18—19世纪在物理学、化学、特别是19世纪生物学发展的基础上，产生了生物医学模式。西医学取得了举世公认的巨大成就，但是，西医学仍然把机械论观点与还原论方法奉为圭臬。(3)20世纪以来，分子生物学、生态学与人类生态学，特别是系统科学的发展，促进了医学模式向生物—心理—社会医学模式转变。
自然科学取得巨大的成就，形成了关于科学的实证主义观点。孔德认为，科学是实证的(经验的)，哲学是形而上学的(思辨的)。逻辑实证主义者把实证主义拓展为科学主义，其核心思想是：以物理学为基础的自然科学是一切知识的典范；科学理论的典型形式是公理系统；“经验证实”是区分科学与形而上学的标准。
中医学从天地人的大系统出发研究：(1)天地人和通的大道。[6]人应该顺应自然之道，而不能违背、忤逆、破坏自然。(2)人的形、气、神和通的大道。形为有形的生命运动方式，是生命的载体；气为无形的生命运动方式，是生命的实现；神为主导的生命运动方式，是生命的根本。[7]生命之道离不开形、气、神。
因此，中医学乃是健康医学，是健康之道，它涵盖养生之道、保健之道与治病之道。中医学不同于西医学的地方在于：它特别强调人自身的自我健康能力、预防能力、抗病能力与自我调节能力；在治病方面则是通过调整整体的功能达到治疗局部疾病的目的。这是中医学不同于西医学的最大特色，也是中医学比起西医学来最大的优势。
从开放复杂巨系统的观点与理论看来，中医学现代化的方向与任务，是在继承与发扬中医学原有的特色与优势的基础上，充分利用现代科学技术的最新成就，“从多学科攻关，将传统的中医真正变成现代科学”[8](P297)。钱学森强烈地感到，在西方科学主义思潮猛烈冲击下，迫切需要复兴伟大的中国文化，当前特别是它的重要组成部分中医学。有鉴于此，钱学森创造性地提出创建人体科学，用现代科学技术的最新成果系统观与系统科学去研究中医学的对象——人体。这对于继承与发展中国优秀的传统文化具有十分重要的意义。
按照我的理解，把钱学森关于中医学的思想概括如下：
(1)人体是一个开放复杂巨系统。[9](P149\187)人体除了是物质能量系统即形态结构系统(“形”)外，更重要的是还有信息控制系统即功能活动系统(“气”)和心理精神系统(“神”)。在中医学中，人体是“形、气、神”的统一体。
(2)人与环境是一个更为复杂的开放巨系统。自然生态环境与社会文化环境是一个开放的复杂超巨系统，人生活在这个环境中，与之相互作用。
(3)中医的理论与方法。中医学既然是关于人体复杂巨系统的理论，它的理论体系是：
其中的S是系统，I是系统S中全部子系统构成的集合，R是子系统之间的关系的集合，s表示空间，t表示时间，f()表示系统的结构，由系统中的子系统、关系、时间与空间组成，
表示系统的边界，E表示系统边界以外的环境，B表示系统在环境中的行为，F表示系统的功能，反映系统对环境的作用。
(4)中医学与西医学的关系。二者相互补充、相互融合，而不是相互排斥。从辩证法的观点看来，“还原论是不行的，但是不要还原论去考虑整体也不行；西方的东西，大概还原论的观点是比较多的，而中国古代的东西整体观是比较多的。任何一个方面都有片面性，一定要综合，用辩证法”[10](P157)。
第二，关于现代科学技术发展的道路与方向问题。
运用钱学森开放复杂巨系统论，可以对困扰着科技界的两个难题作出科学的分析与回答，从而为现代科学技术发展指明方向与道路。
第一个难题(“李约瑟难题”)：中国古代科学技术曾在世界上处于领先地位，为什么近代科学技术未能在中国产生？
仅以中医学与西医学来看，它们各有所长、各有所短：一方面，中医学优于西医学，优在它朴素的整体论观点与非线性相互作用的方法，中国古代科学技术(医学、建筑学、军事学、冶金学等等)在世界上处于领先地位；另一方面，西医学胜过中医学，胜在它的还原论观点与因果的线性相互作用，而中国传统科学技术缺乏这种分析，所以，近代以来由此兴起的解剖学、细胞学、细菌学、实验生理学等等未能在中国产生。
第二个难题：为什么20世纪西方一些著名的、极富创造力的科学家，对中国古代哲学怀有浓厚的兴趣？
20世纪科学技术发展出现了新的形势：
物质科学——生命科学——社会科学——关于人的科学
20世纪30年代贝塔朗菲从理论生物学家的角度，提出了系统的观点、理论与方法。他认为在生物学的研究中只有坚持有机论，才能克服机械论。“系统”作为新的科学研究范式的提出，吹响了新一场科学革命的号角。20世纪50—80年代系统科学的大发展，揭示了长期以来在自然科学研究中占统治地位的机械论观点、还原论分析方法的局限性。
正是在两种自然观、两种方法论的激烈冲撞下，不少著名科学家产生了对中国古代哲学浓厚的兴趣。其中最有影响的是李约瑟，他通过对中国科技史的研究，以大量确凿史料，展示了中国古代科学技术的繁荣，证明了中国是科学技术创造与发明的发祥地。一大批西方科学家，有些是受了李约瑟的影响，如普利高津，他赞同李约瑟关于中、西方两种不同的自然观与方法论的观点，认为：“经典的西方科学和中国自然观长期以来是格格不入的。”[11](P3)普利高津还断言，以往的科学是简单性科学，现在正处于科学发展的历史转折点上，复杂性科学正在产生之中。有些则是独立的发现，如哈肯说：“协同学含有中国基本思维的一些特点。事实上，对自然的整体理解是中国哲学的一个核心部分。”[126](序)他指出，现代科学在研究生命科学、社会科学等不断变得更为复杂的过程和系统时，才认识到还原论分析方法的局限性，他创建的协同学就是“试图在纯粹分析思维与整体思维，换言之，在微观世界与宏观世界的过程之间架起一座桥梁：协同学阐明部分与整体之间的关系”[13](序)。科学技术发展，越来越需要运用整体论观点。
钱学森独树一帜的开放复杂巨系统理论，为现代科学技术的发展指明了方向与道路，对我们有重要的启迪。
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