应用系统科学思想.docx

应用系统科学思想.docx应用系统科学思想指导生命科学研究在生物学的发展史上,一直存在着两种截然不同的观点:机械论与活力论。机械论用分析方法把生物简化为物理和化学问题,用理化原理说明生命现象及其过程;活力论认为生物体内有一种特殊的活力支配着生命过程,有一种超自然的力量支配着牛物体内全部理化过程,而且有机界与无机界之间有不可逾越的鸿沟。虽然机械论认为理化过程存在于生命屮,但它是用孤立、静止、片面的观点看待复杂生物体;活力论指出生命现彖不能简单归结为机械理化过程,可惜它是用超自然的活力來弥补机械论的空片。一般系统论植根于生命科学研究的沃土20世纪30年代一些生物学家与哲学家主张用机体论代替活力论与机械论,把生命看成有机整体,自然现象的本质是变,是一•个不断活动和创造进化的过程。1925年和1927年,《物理生物学原理》和《论调节问题》相继发表,提出了系统论基木原理。贝塔朗菲的一般系统论思想就是在这样的条件下产生的。他强调把有机体为作一个整体或系统来考虑,认为科学的主要H的就在于发现不同层次上的组织原理。1934年提出用数学和模型研究生物学的方法和机体系统论概念,他用协调、秩序、H的性等概念研究有机体,系统概括了机体论的基本观点:①协调观点,认为一切有机体都是一个整体——系统,生物体是在吋空丄有限的具有复杂结构的一种自然整体。从作为有机体的生物体屮分析出来的部分,同整体屮发挥机能的部分是截然不同的。把系统定义为相互作用的诸要素的复合体。②动态观点,认为一切生命现象本身都处于积极的活动状态,生命的基本特征是组织。生物体是一个维持动态平衡的开放系统,开放系统可以显示出异因同果率。③等级观点,认为各种有机体都按严格的等级组织起来。生物系统是分层次的,从活的分子到多细饱个体,再到超个体的聚合体,层次分明,等级森严。生物学的主要任务是发现在生物系统屮起作用的规律,把有机体描绘成一种整体或系统,它具有专门的系统属性和遵循不能简化的规律。1947年至1948年贝塔朗菲进一步阐述了他的系统论思想:“存在着适用于综合系统或子系统的模式、原则和规律,而不论其具体种类、组成部分的性质和它们之间的关系或力的情况,我们提出了一门成为普通系统论的新学科。”系统思想是在生物学发展史上摒弃机械论与活力论,确立机体论后产生、发展起来的。它的系统、动态与等级观点是对机体论发展的创造性总结,并由此把系统与整体观念从生物推广到一般系统,从血建立普通系统论。系统论与信息论、控制论均应用系统观点如第一节所述,生命科学研究小机体论把生命看成有机整体,认为然现象的本质是变,是一个不断的活动和创造进化的过程。系统论思想在这样的条件下应运而生。信息论最初是一门研究存在于通讯和控制系统屮普遍存在的信息传递的共同规律,以及如何提高各信息传递系统的有效性和可靠性的通讯理论。控制论更是多学科和互渗透的产物,研究的是科学边缘区域,如控制论创始人维纳所述是“关于在动物和机器屮控制和通讯的科学”。从这种意义上说,控制论是一种突破学科界限,抓住一切通讯和控制系统屮所共有的特征,形成高度概括综合、具有普遍意义的理论。系统论、信息论、控制论均于20世纪20年代至40年代酝酿、萌芽,于1948年前后产生并逐步成熟的理论。三论均采用系统、信息、控制等概念,从不同的角度提出了解决问题的方法,研究对彖与理论相互渗透。系统有可控系统与不可控系统。对于可控系统,可根据内部和外部条件变化的信息给对象施加作用,从而对系统进行调整控制。可见研究任何系统都离不开信息,信息反映系统的重要特征。同吋要对系统施行有效控制,有赖于信息的及吋传递,信息论是控制论的基础。三论的共同特点是:它们都应用系统观点,从不同的侧面进行研究,都是研究系统、信息与控制问题的横向科学。大体上属于科学方法论范畴。其小系统论抽象、概括程度较高,更接近于哲学;而信息论与控制论接近基础科学。根据哲学的简单性原则,三论可归结为一论——系统论。系统思想是三论产生、发展的基础,也是应用三论进行科学研究的基础。20世纪生命科学研究的重大发现受系统思想的深刻启迪20世纪自然科学的重大突破,当推相对论、量子力学、DNA双螺旋结构与遗传密码。从时间进程与学科分类上看,相对论与量子力学均属于物理学范畴,诞生于本世纪初三论产生之前;DNA双螺旋结构与遗传密码则是生命科学的研究成果,都是在本世纪50年代三论产生之后。这种学科分类与时间关系并非巧合。发现模式与认识论是密切联系的,任何发现都是人类认识长河屮的--个片段。从这些重大科学发现屮所采用的科学方法来看,爱因斯坦在建立狭义相对论过程屮,采用的是对经典力学的批判,用巧妙的思想与创造性直觉进行思想实验,用探索性演绎法提出假说。量子力学的产生与发展,是科学家群体的创造思维与多种科学方法综合运用的结果,简而言之,采用的是溯因、模型与类比的方法。以上这些科学方