錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思

1、1,1,錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想的形成發(fā)展與創(chuàng)新,錢學(xué)敏 2010-4-10,1,2,,錢學(xué)森所倡導(dǎo)的系統(tǒng)科學(xué)特別是開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的探索與研究，是當(dāng)今人類社會和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，也是當(dāng)今重大的科學(xué)問題和哲學(xué)問題。,1,3,錢學(xué)森系統(tǒng)科學(xué)思想 形成發(fā)展與創(chuàng)新的歷史過程,,1,4,一、中國傳統(tǒng)文化的熏陶

2、 開啟系統(tǒng)思想之路,,1,5,,系統(tǒng)思想自古就有，因為無論在自然界還是人類社會中，系統(tǒng)的存在、發(fā)展與變化是很普遍的。在中國，古人為了進(jìn)行生產(chǎn)、改善生活，在長期的生產(chǎn)實踐中積累起對各種農(nóng)作物的生長與種子、水分、肥料、土壤、地形、季節(jié)、氣候等相互關(guān)系的思想，在《管子。地員篇》、《詩經(jīng)》農(nóng)事詩《七月》等著作中都有簡單的表述。這種合理地利用各種有關(guān)事物之間相互作用、相互關(guān)系的思想和活動，就是一種樸素的系統(tǒng)思想和簡單的系統(tǒng)工程。,

3、1,6,,戰(zhàn)國時期秦國李兵父子設(shè)計修造的偉大的都江堰水利工程，包括“魚嘴”岷江分水工程、“飛沙堰”分洪排沙工程、“寶瓶口”引水工程以及120個附屬渠堰工程，各工程之間的關(guān)系處理得非常好，形成一個協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)工程總體。這是古人在改造自然環(huán)境的實踐過程中，在水利工程方面表現(xiàn)出的十分系統(tǒng)的思想。這些輝煌的成果和思想給錢學(xué)森留下了深刻的印象。,1,7,,古人為了增強體質(zhì)、延續(xù)生命，在長期與各種疾病和衰老做斗爭的實踐活動中，逐漸開始認(rèn)識到人體各

4、器官的有機(jī)聯(lián)系、生理現(xiàn)象和心理現(xiàn)象相關(guān)、身體健康與自然環(huán)境的變化分不開等等，積累了一套辨證施治的治病防病方案和醫(yī)術(shù)，在西漢初年的《黃帝內(nèi)經(jīng)》等醫(yī)學(xué)著作中，有很詳細(xì)的記載。反映出中國傳統(tǒng)文化中樸素的辯證的系統(tǒng)思想和整體觀念。,1,8,,他并且注意汲取現(xiàn)代著名哲學(xué)家熊十力、張岱年、馮契等哲學(xué)思想的精華，逐漸積累起自己在系統(tǒng)科學(xué)思想等方面中國傳統(tǒng)哲學(xué)與文化的深厚底蘊。,1,9,二、西方文化與科學(xué)技術(shù) 對系統(tǒng)思想的重要啟發(fā),,

5、1,10,,在西方，古代希臘也有的哲人提出過整體觀念和系統(tǒng)思想。例如，赫拉克利特（約公元前460-370）在《論自然界》一書中說：“世界是包括一切的整體”；德謨克利特（約公元前540-480），認(rèn)為宇宙是個大系統(tǒng)等等。但是，由于這種認(rèn)識主要來自一些哲人的直覺、和天才的臆想。,1,11,,15世紀(jì)下半葉，生產(chǎn)和技術(shù)的發(fā)展推動近代自然科學(xué)興起，當(dāng)時人們要想排除自然哲學(xué)中那些模糊的、臆想的東西，硬要從整個系統(tǒng)切入進(jìn)去考察其內(nèi)在聯(lián)系很困難，只能

6、先掰開揉碎了一口一口地啃下去，逐漸深入，刨根問底，也就是采用還原論的方法，,1,12,,還原論的方法，實質(zhì)上是一種孤立、靜止、片面的形而上學(xué)的研究方法和思維方法，它對推動近代自然科學(xué)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，是一個進(jìn)步，但是也往往使人們在思想方法上，忽略了系統(tǒng)的、整體的觀念，阻礙人們從部分走向整體去洞察事物普遍聯(lián)系的道路。,1,13,,19世紀(jì)前半期，由于自然科學(xué)的偉大成就，特別是能量守恒與轉(zhuǎn)化定律、細(xì)胞學(xué)說和進(jìn)化論等的發(fā)現(xiàn)，使人們不僅能夠

7、覺察到自然界各個領(lǐng)域內(nèi)的過程之間的聯(lián)系，而且也能看出各個領(lǐng)域之間的聯(lián)系了。,1,14,,恩格斯也由此提出：“一個偉大的基本思想，即認(rèn)為世界不是一成不變的事物的集合體，而是過程的集合體。其中各個似乎穩(wěn)定的事物以及它們在我們頭腦中的思想映象即概念，都處在生成和滅亡的不斷變化中?！? 1 恩格斯：《路德維希·費爾巴哈和德國古典哲學(xué)的終結(jié)》， 《馬克思恩格斯選集》第4卷，第239頁。,1,15,,

8、當(dāng)錢學(xué)森走進(jìn)各門科學(xué)技術(shù)的深處時，逐漸發(fā)現(xiàn)它們之間有著相互滲透、相輔相成的關(guān)系，看到了系統(tǒng)地、整體地、發(fā)展地去觀察問題和解決問題的曙光，并產(chǎn)生了濃厚的興趣和信心。而馬克思恩格斯的辯證唯物主義世界觀和方法論給了他重要的啟迪。,1,16,,錢學(xué)森認(rèn)為科學(xué)的系統(tǒng)思想與辯證唯物主義的產(chǎn)生和發(fā)展并行不悖、相輔相成，科學(xué)的系統(tǒng)思想是辯證唯物主義的重要內(nèi)容，系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展離不開科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也離不開辯證唯物主義世界觀和方法論的指導(dǎo)。,1,17,三、

9、系統(tǒng)科學(xué)思想在血與火 的戰(zhàn)斗中形成與發(fā)展,,1,18,,二戰(zhàn)爆發(fā)后，當(dāng)時在美國，錢學(xué)森和他的老師馮·卡門等一大批科學(xué)家被羅斯福總統(tǒng)和國防部邀請去幫助解決復(fù)雜的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)的決策問題，以及組織并參與龐大的尖端武器的研制和試驗工程。 錢學(xué)森深深體驗到，戰(zhàn)爭中交戰(zhàn)雙方不僅要知己知彼，還必須運用科學(xué)的系統(tǒng)思想，既要從全局出發(fā)，把握住各種復(fù)雜事物瞬息萬變的相互關(guān)系，又要考慮微觀的戰(zhàn)術(shù)和具體的戰(zhàn)斗行動，把宏觀與

10、微觀緊密結(jié)合起來，抓準(zhǔn)各種戰(zhàn)機(jī)，指揮各兵種、各類軍事裝備等準(zhǔn)確地（定量化地）相互配合、協(xié)同作戰(zhàn)，這樣，才有可能爭取全面勝利。,1,19,,美國秘密研制原子彈的“曼哈頓計劃”，實際就是以羅伯特·奧本海默為首, 15000多人參加的高科技隊伍，分門別類地嚴(yán)格組成的一項龐大的系統(tǒng)工程，他們最終研制出了美國的第一顆原子彈。錢學(xué)森對這項精心組織的大型系統(tǒng)工程有所了解。,1,20,,錢學(xué)森親自組織并參與美國的噴氣式超聲速飛機(jī)以及美國最初的

11、火箭、導(dǎo)彈的設(shè)計、研制與試驗工程，他曾擔(dān)任美國航空噴氣公司的技術(shù)顧問。 這些尖端的科學(xué)技術(shù)武器的研制與大型系統(tǒng)工程的成果，在二戰(zhàn)中為美國打擊德、日、意法西斯發(fā)揮了無可估量的作用。,1,21,,1945年4月底，錢學(xué)森作為美國科學(xué)咨詢團(tuán)的專家顧問，與馮·卡門一起，隨軍前往英、法尤其是德國的軍工重地探秘索隱，從中掌握了最新軍事科技機(jī)密。,1,22,,隨后，以馮·卡門為首錢學(xué)森為核心成員的科學(xué)咨詢團(tuán)為美國陸軍航空

12、兵完成了遠(yuǎn)景規(guī)劃報告，題為 《邁向新高度》共有九卷。錢學(xué)森在其中撰寫的第三、四、六、七、八卷和技術(shù)情報附錄，構(gòu)成遠(yuǎn)景規(guī)劃報告的主要內(nèi)容。,1,23,,錢學(xué)森在這二次大戰(zhàn)血與火的殘酷斗爭中，煉就出了從整個世界風(fēng)云發(fā)展變幻的戰(zhàn)略高度觀察和思考問題的思維定式，以及把一個宏大的總體目標(biāo)組織成為切實可行、成效最佳的大型系統(tǒng)工程的方法。,1,24,,錢學(xué)森的《物理力學(xué)講義》倡導(dǎo)研究復(fù)雜性難題需多學(xué)科綜合利用，強調(diào)走宏觀與微觀相結(jié)合的系統(tǒng)科學(xué)思想和

13、工作方法。得到學(xué)術(shù)界廣泛的共識和運用。 “工程控制論”是系統(tǒng)科學(xué)在技術(shù)科學(xué)層次上的重要內(nèi)容。錢學(xué)森的《工程控制論》探討了在更為

14、復(fù)雜的工程中（不包括生物），實現(xiàn)自動控制與自動調(diào)節(jié)的理論，以及自動控制與自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理。,1,25,四、系統(tǒng)科學(xué)在“兩彈一星”研制中運用與發(fā)展,,1,26,,五十多年來，錢學(xué)森從親自參與指揮和領(lǐng)導(dǎo)我國“兩彈一星”這種龐大系統(tǒng)工程的成功實踐中，對系統(tǒng)分析、系統(tǒng)工程的基本經(jīng)驗和理論，又有許多新的體會和認(rèn)識，大大豐富發(fā)展了自己的系統(tǒng)科學(xué)思想。,1,27,,他曾明確指出，系統(tǒng)是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結(jié)合成的具有特定功能 的

15、有機(jī)整體，因此，在解決開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的各種問題時，要堅持運用還原論與整體論辯證統(tǒng)一的思想方法和工作方法，努力把宏觀的整體任務(wù)與微觀的具體工作結(jié)合起來，互相配合、大力協(xié)作，“從整體上考慮并解決問題”2等系統(tǒng)科學(xué)最重要的基本思想和原理。 2 錢學(xué)森：《要從整體上考慮并解決問題》，《人民日報》1990年12月31日。,1,28,,提煉出“從定性到定量綜合集成法”，即“大成智慧工程”（Metasynthetic E

16、ngineering） 作為從整體上認(rèn)識、研究和處理各種開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法，并把運用這個方法的集體稱為“總體設(shè)計部”。,1,29,,“總體設(shè)計部”研討廳體系的工作 ①、將各方面有關(guān)專家的群體智慧、數(shù)據(jù)和各種信息與計算機(jī)、人工智能技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)等有機(jī)地結(jié)合起來。 ②、也把各種學(xué)科的科學(xué)理論、知識與難以言表的經(jīng)驗、直覺、靈感等結(jié)合起來。 ③、是半經(jīng)驗、半理論和專家判斷的結(jié)合。,1,30,五、汲取國內(nèi)外系統(tǒng)研究成果創(chuàng)建系統(tǒng)

17、科學(xué)體系,,1,31,,錢學(xué)森很高興知道貝塔朗菲這位大生物學(xué)家也看到了還原論的不足，認(rèn)為需要考慮整個系統(tǒng)，并試圖以一般系統(tǒng)論應(yīng)用到其他科學(xué)領(lǐng)域，貢獻(xiàn)很大。但是錢學(xué)森又感覺到貝塔朗菲的一般系統(tǒng)論比較空泛，論述得還不太具體。可喜的是錢學(xué)森從《一般系統(tǒng)論》一書中引出了對比利時的物理化學(xué)家 普利高津的關(guān)注。,1,32,,發(fā)現(xiàn)普利高津?qū)ψ约涸岢龅姆瞧胶鈶B(tài)熱力學(xué)又有所發(fā)展，從稍有一些不平衡的熱力學(xué)轉(zhuǎn)到遠(yuǎn)離平衡態(tài)的熱力學(xué)。 還提出“耗散結(jié)構(gòu)

18、理論”（dissipative structure theory），探討在遠(yuǎn)離平衡態(tài)的情況下，形成有序結(jié)構(gòu)的問題，提出一些有關(guān)系統(tǒng)的理論。比貝塔朗菲的“一般系統(tǒng)論”進(jìn)了一步。,1,33,,1980年初，當(dāng)錢學(xué)森讀到德國理論物理學(xué)教授哈肯·海爾曼的著作《協(xié)同學(xué)導(dǎo)論》（Synergetics－ An Introduction）時非常興奮，該書用統(tǒng)計物理的理論和統(tǒng)計力學(xué)的方法來解決復(fù)雜系統(tǒng)的有序化問題，并嚴(yán)格證明了在一定條件下，復(fù)雜

19、系統(tǒng)有序化的出現(xiàn)是不可避免的。哈肯曾以激光的形成為例。,1,34,,錢學(xué)森由此曾激情滿懷地說：“科學(xué)這個東西不能含糊，對就是對，不對就是不對?！玫臇|西（科學(xué)的東西）終究要被大家共同認(rèn)識。我這個姓錢的，遠(yuǎn)在萬里，沒有見過普利高津教授，也沒有見過哈肯，我在這里“放炮”，我這個“炮”居然和他們是一致的。所以科學(xué)畢竟是科學(xué)。這樣一個經(jīng)歷對我教育很深，使我有信心說系統(tǒng)科學(xué)完全可以搞起來?！? 6 錢學(xué)森:“系統(tǒng)思想、

20、系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)論”, 引自錢學(xué)森在1982年7月10日～14日北京系統(tǒng)論、信息論、控制論中的科學(xué)方法與哲學(xué)問題討論會上的報告。載《系統(tǒng)理論中的科學(xué)方法與哲學(xué)問題》，清華大學(xué)出版社 1984年1月。,1,35,,不久，錢學(xué)森又拜讀了德國化學(xué)家及生物物理學(xué)家、諾貝爾化學(xué)獎獲得者曼弗雷德·艾根發(fā)表在《自然科學(xué)》雜志上的論文。艾根在20世紀(jì)70年代直接從生物領(lǐng)域的研究中提出的“超循環(huán)理論”（supercirculation theor

21、y ），是關(guān)于非平衡態(tài)系統(tǒng)的自組織現(xiàn)象的理論。 超循環(huán)理論對研究系統(tǒng)演化規(guī)律、系統(tǒng)自組織方式以及對復(fù)雜系統(tǒng)的處理都有較大的影響。,1,36,六、系統(tǒng)科學(xué)在社會建設(shè)中開創(chuàng)性地運用與發(fā)展,,1,37,1、特別重視復(fù)雜性的問題,認(rèn)為“復(fù)雜性”實際是開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的動力學(xué)，凡是不能單純用還原論方法處理，或者說不宜用還原論方法處理的問題，都是復(fù)雜性問題，是非?，F(xiàn)實、非常重要的問題，錢學(xué)森在1990年就指出：“復(fù)雜性的問題，現(xiàn)在要特別地重視。

22、因為我們講國家的建設(shè)，社會的建設(shè)，都是復(fù)雜的問題。再說人這個問題不搞清楚，醫(yī)療衛(wèi)生怎么解決？所以我覺得，我們現(xiàn)在要重視復(fù)雜性的問題。而且我們要看到解決這些問題，科學(xué)技術(shù)就將會有一個很大很大的發(fā)展。我們要跳出從幾個世紀(jì)以前開始的一些科學(xué)研究方法的局限性。我們既反對唯心主義，也反對機(jī)械唯物論。我們是辯證唯物主義者?！?1,38,,指出開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)（Open complex giant system）指的是，系統(tǒng)本身與系統(tǒng)周圍的環(huán)境有物質(zhì)

23、、能量、信息等的交換，因而是“開放的”。系統(tǒng)所包含的子系統(tǒng)很多，成千上萬，甚至上億萬，所以是“巨系統(tǒng)”。巨系統(tǒng)內(nèi)子系統(tǒng)的種類繁多，有幾十、上百、甚至幾百種，每個子系統(tǒng)既參與整個系統(tǒng)的行為活動，又受整個系統(tǒng)和環(huán)境的影響，形成復(fù)雜的相互作用，高度非線性。并且有許多層次結(jié)構(gòu)，各層次結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系也很復(fù)雜，以致有些層次及層次間的關(guān)系、結(jié)構(gòu)都還不清楚。沒有被認(rèn)識。例如，人腦系統(tǒng)、人體系統(tǒng)、社會系統(tǒng)、地理系統(tǒng)（包括生態(tài)系統(tǒng)）、星系系統(tǒng)以及目前與互聯(lián)

24、網(wǎng)有關(guān)的種種復(fù)雜系統(tǒng)等，都是開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)。,2、提出開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)概念,,1,39,3、要從整體上考慮并解決問題,整體觀包括觀察整個世界。 中國的崛起與整個世界息息相關(guān)，要站得高，望得遠(yuǎn)，時刻注意觀察世界風(fēng)云變化，認(rèn)清當(dāng)今世界發(fā)展的主流以及未來發(fā)展的趨勢和特點，世界已逐漸形成一個大社會，哪個國家也不能閉關(guān)自守，世界一體又多極分割，正在形成 “世界社會形態(tài)”，它將為實現(xiàn)人類理想社會走向世界大同，奠定物質(zhì)和精神文化的基礎(chǔ)。,1,40,

25、4、系統(tǒng)科學(xué)要接受馬克思主義哲學(xué)的指導(dǎo),馬克思主義的辯證唯物論作為一種科學(xué)的世界觀和方法論，是人類一切知識和實踐的最高概括，處于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系（橋梁-基礎(chǔ)科學(xué)-技術(shù)科學(xué)-應(yīng)用技術(shù)等層次）的最高層次，以人的社會實踐為基礎(chǔ)，扎根于科學(xué)技術(shù)中，并因科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。,1,41,5、運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系解決各種復(fù)雜性問題,各門科學(xué)之間只是從人們研究問題的著眼點不同或看問題的角度之不同來加以區(qū)分，它們相互滲透、相互促進(jìn)。人們的創(chuàng)造性成果

26、往往出現(xiàn)在不同學(xué)科的交叉點上，跨度越大，創(chuàng)新的程度也越大，努力學(xué)習(xí)與運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系中的知識與智慧團(tuán)結(jié)協(xié)作，去解決中國社會主義建設(shè)中的各種復(fù)雜性問題。,1,42,6、揭示我國社會主義建設(shè)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),即政治文明建設(shè)、物質(zhì)文明建設(shè)、精神文明建設(shè)和地理建設(shè)四個領(lǐng)域，共包括九個方面。強調(diào)政治文明建設(shè)的重要性和四個文明建設(shè)要協(xié)調(diào)發(fā)展。 倡導(dǎo)建立自然科學(xué)與社會科學(xué)交融的地理科學(xué)，重視地理系統(tǒng)建設(shè)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境。,1,43,7、積極倡導(dǎo)建立“總

27、體設(shè)計部”,作為黨、國家、軍隊、地方以及大型工程、企業(yè) 等領(lǐng)導(dǎo)部門的決策咨詢和參謀機(jī)構(gòu)。它應(yīng)由德高望重、學(xué)識淵博勇于開拓的總體設(shè)計師及各行各業(yè)具有創(chuàng)新精神和實際經(jīng)驗的有關(guān)科學(xué)技術(shù)專家組成，運用從定性到定量綜合集成法和研討廳體系，人-機(jī)結(jié)合，以人為主，群策群力、集思廣益 。真正貫徹民主集中制，使決策更加科學(xué)化、民主化。,1,44,8、積極發(fā)展農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程,建議建立農(nóng)業(yè)型知識密集產(chǎn)業(yè)——農(nóng)業(yè)、林業(yè)、草業(yè)、海業(yè)和沙業(yè)。充分利用太陽能和生物資源

28、，依靠各種高新科學(xué)技術(shù)改進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、提高效益，因地制宜，多種經(jīng)營，運用農(nóng)業(yè)系統(tǒng)工程，組成農(nóng)、工、貿(mào)一條龍的綜合生產(chǎn)體系，使農(nóng)業(yè)盡快產(chǎn)業(yè)化、工業(yè)化。,1,45,9、倡導(dǎo)運用系統(tǒng)科學(xué)建設(shè)“山水城市”,將建筑科學(xué)這個大部門列為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系中，主張城市建設(shè)要作為一個發(fā)展的整體、一個開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)來統(tǒng)籌規(guī)劃，強調(diào)把微觀建筑與宏觀建筑結(jié)合起來。提倡人工環(huán)境與自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，努力利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和地理條件，把每個城市都建設(shè)成一座超大型園林——

29、“山水城市”，讓人們都能安居樂業(yè)，享受“天人合一”和“ 回歸自然”的幸福生活。,1,46,10、開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的研究與探索 將引起一次新的科學(xué)革命,用開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的理論與方法研究和發(fā)展思維科學(xué)。 用開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的理論與方法研究和發(fā)展人體科學(xué)。 用開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的理論與方法研究和發(fā)展軍事科學(xué)。 用開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的理論與方法研究和發(fā)展地理科學(xué)。 用開放復(fù)雜巨系統(tǒng)的理論與方法研究和發(fā)展行為科學(xué)。 用開放復(fù)雜