三、复杂系统为什么能创造

确定了复杂系统与创造的关系，也就明确了要研究创造就必须研究复杂系统，那么复杂系统为什么会出现涌现特性？复杂系统为什么会是非线性的？产生创造的规律是什么呢？等等问题便接踵而来，涌入我的脑海，我感到如果不搞清这些问题，关于创造的研究就无法深入。然而，当我翻阅大量关于复杂系统文献后发现，这正是复杂科学研究的前沿课题，目前尚无定论，没有现成理论可以直接应用。下面是我从能量转化，多样性相互作用，以及适应性这三个方面进行探讨的感悟。

1、能量转化、聚集与膨胀

众所周知，能量是宇宙万物运动的根本动力和源泉。现在更进一步的认识是，“能量是宇宙乃至整个大自然的一切存在对象的本原，是最为基本的存在形式”（高隆昌，2004，第88页）。也就是说，我们所能见到的一切物质结构，比如岩石、树木、水、以及人和动物的躯体等等都是能量的不同形式。例如当原子核结构受到破坏发生裂变时，就会由重元素变成它种轻元素，或者发生聚变，由轻元素变成它种重元素时，都会产生能量的巨大变化。铀矿浓缩后能发生裂变就说明物质的结构本身也是一种能量形式。从爱因斯坦的著名质能公式：E=mc2，可以知道，能量是由物质构成的，反之，物质同样是由能量构成。这一对能量的深刻认识，导致了原子弹爆炸、核能利用等等，各个各样的能量利用形式。

根据热力学第二定律，在一个孤立系统（同外界没有物质和能量交换）内，能量向着熵增的方向发展，最终达到熵最大，即达到热力学平衡。

按照这一理论，对于宇宙这个孤立体系的发展方向，必然是向着熵增的方向，向着无序的方向发展（实际上熵就是无序的程度），最终达到热力学平衡，成为一片死寂。所幸的是，普利高津的耗散结构理论让人们看到了一丝希望，他发现，有一类很重要的体系，在远离平衡条件下，体系中出现了以时空相干行为为特点的物质状态，他把这种状态称为“耗散结构”，这种结构通过在非平衡条件下能量和物质的交换而形成和维持。这个理论的主要结论之一是，认为存在显示出两种行为的一类体系；在一种情况下趋向最大的无序状态，而在另一种情况下有相干行为。有序的破坏总是发生在热力学平衡附近。（普利高津，1998b）

在复杂系统中，这种“耗散结构”实际上就是生命形式，在非平衡条件下生命通过与环境进行能量和物质交换而阻止了熵增，并发展为有序。这里的关键是所谓“相干行为”。从能量角度看，相干行为就是能量的转化与贮藏，孤立系统之所以趋向最大的无序状态，关键就是其能量无法转化和贮藏，因此随着能量不断消耗，体系趋于热力学平衡，趋向无序状态。

生命的出现，其本质是能够转化、贮藏和有效利用能量，生命将太阳能转变为化学能，一方面促进自身生长，用于自身消耗，另一方面将多余能量贮藏起来。随着转化利用贮藏太阳能生命形式的迅速扩大，这种具有新功能（将太阳能转变为化学能）的耗散结构就改变了原有的地球环境，局部改变导致整个宏观空间结构的改变，这又反过来决定未来涨落的范围。根据耗散结构理论，功能，空时结构和涨落三者的循环相互作用，是理解进化的基础（图3-1）。

从创造角度看，生命形式的出现就是系统最大的创造，它改变了系统的功能，使得系统具有了能量转化和贮藏的能力，从而也改变了系统空时结构，在此基础上进一步创造实际上就是能量利用形式发生改变。由于能量转化与利用方式变化，导致系统出现层次结构。在生态系统中表现为能量金字塔，绿色植物通过光合作用吸收太阳能转化成化学能，并将能量固定在植物体内，食草动物吃植物后，能量也随之流入动物体内，食肉动物捕食草动物后，能量流入食肉动物体内，最后能量流入最高层（塔顶）人体内。能量沿着绿色植物→食草动物→一级食肉动物→二级食肉动物等逐级流动，这就形成了生态系统能量的各种层次结构（图3-2）。通常，后一层次获得的能量约为前者十分之一，也就是说，在能量流动过程中，大约十分之九的能量损失于各营养级的新陈代谢活动，这被称为“十分之一定律”。

由于能量层次的出现，使得生态系统由简单向复杂演化，层次越多，系统越复杂。但是，因为十分之一定律，一般食物链的层次不超过四级或至多五级。而且，生态系统中能量流动是单向的，能量以光能形式进入生态系统，以热能形式从各层次食物链消耗到环境中，食肉动物从食草动物获得的能量不能返回给食草动物，同理，食草动物从绿色植物获得的能量也不能返回绿色植物，能量单程流动，只能一次流过生态系统，并按前进方向流动，是不可逆和非循环的。

由此，我推导出这样一个结论，即能量经转化和聚集（贮藏）为耗散结构（复杂系统）形成奠定了基础，随着能量利用方式发生变化，系统形成能量的不同利用层次（能量金字塔），能量层次结构又受到能量利用效率制约，十分之一定律使得能量层次不超过4～5层。因此复杂系统的涨落程度，涌现特性或者说创造能力，就必定受制于能量状况。能量影响创造力便是我得到的一个重要结论。

对于一个有机体而言，到底需要转化和聚集多少能量才能算够用？对此，生物自己无法估计，而生物对这个问题的解决方法则是不停地转化和聚集能量，无限膨胀便是生物适应环境的策略之一。因为能量如流水，单向、不可逆地流动，太阳能处于不断地消耗过程中。所以，生命——这一自组织，从起源开始就和能量的转化、利用、贮存和作功紧密相关。关于自组织，哈肯（1988）给出的定义是“如果一个体系在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定干涉，我们便说该体系是自组织的。这里‘特定’一词是指，那种结构或功能并非外界强加给体系的，而且外界是以非特定的方式作用于体系的。”对此，圣菲研究所的斯图亚特·考夫曼（2004）把自组织，他称为自主主体定义为是能够繁殖而且能完成至少一个热力学功循环的自动催化系统。他以卡诺循环为例，在获得机械功时，系统就包含了有组织的热能的释放，整个卡诺引擎就是一个总的组织，它随时准备接受热能的再一次输入，并准备完成另一个功循环。这的确是一个深刻的见解。由此，可以认为，自组织实际上就是一个能量循环组织，其中功的组织是最根本的，也是最核心的。能量是自组织形成的根本条件之一，在生命组成的能量和物质中，物质可以变化，而能量则无法替代，没有能量任何系统都无从谈起。因此，生命或自组织在形成和发展过程中，必然要遵循自然界有关能量的法则。

自组织一旦形成，就必须不断地进行功循环，不断地转化、贮存和利用能量，才能保证自组织处于远离平衡状态，处于有序状态。一旦能量循环停止，自组织便进入热力学第二定律的范围，不断地向熵增方向发展，最终达到平衡，达到无序状态，生命也就停止了。所以，不停地作功循环，便成为自组织或生命的标志。那么，自组织无限作功的结果自然便是无限膨胀。这种无限膨胀体现在两个方面，一是体积膨胀，二是多样性膨胀。从单细胞生物开始，有机体体积就在不断地增大，陆地上早已灭绝的恐龙和海洋中的鲸都达到了动物的最大体积，据估计，一只最大的霸王龙，体积起码相当于3只大象，一只马门溪龙，每天进食量至少是300公斤。植物方面，分布在北美的红杉树，高大100多米。但是体积膨胀受到自身结构和生存环境制约，达到一定程度后就会停止再增长，红杉树要不是水分和养分运输距离太长受到限制，还会无限地增高。而多样性的膨胀，则没有止境，至少从现阶段来看是如此。一方面是数量增加，另一方面是种类扩大，以植物为例，无论何种植物，只要给予它适宜生长条件，如果没有限制，它将占领所有适合于自己的生境。

例如，紫茎泽兰是一种多年生草本或亚灌木，原产中美洲，可有性和无性繁殖，每年可产瘦果1万粒左右，随风传播。而且根状茎发达，可依靠强大的根状茎快速扩展蔓延。它还能分泌化感物质，排挤邻近多种植物。1935年经缅甸传入我国云南南部，随后一路北上，侵占一切可以侵占的领地，于20世纪70年代末传入四川凉山州，目前正以每年30公里的速度向北、向东扩散蔓延。它常形成单优群落，排挤本地植物，影响天然林的恢复；还侵入农田和经济林地，影响栽培植物生长；堵塞水渠，阻碍交通；并且全株有毒，危害畜牧业。为此，凉山州政府专门下发红头文件，并通过广播、电视和报纸广泛宣传动员，层层建立专门工作班子，将防除任务落实到乡、村、农户和机关单位，采取了人工挖除、生物防治、化学防治和工程防治等措施，但是都未获成功。据估计，在不到10年的时间里，除了海拔2500米以上的严寒地区外，凉山州其他地方都有紫茎泽兰的危害。（李振宇等，2002）

不仅紫茎泽兰，我们常见的许多所谓的杂草，都具有种种无限扩大的繁殖能力。小小一株草，每年能产成千上万粒种子，成熟以后随风飞舞，能传到很远的地方，如果没有相应制约，任何一种植物都能把地球上适合它生长的地方全部覆盖。好在种类不断增加也是生物无限扩大的一个方面，随着种类增加，各种生物之间便出现了相互依存、相互制约的相互作用关系。因此，物种多样性制约了每个物种无限增长的趋势，使每个物种的数量处于一种相对稳定的状态，但是，一旦这种制约机制解除，生物的无限增长能力就会表现出来。

总之，由于能量的流动性、单向性、不可逆性，自组织要保持自身有序状态，就必须不停地进行能量转化、聚集，进行功循环，自组织无限膨胀就成为必然结果。斯图亚特·考夫曼（2004）认为应该有一条热力学第四定律，其中“以自组织临界方式向相邻可能的膨胀”可以作为候选定律之一。这种无限膨胀，在我看来便是自组织或生命等复杂系统无限创造力的源泉和动力。

2、多样性及其相互作用

找到了能量转化、聚集和膨胀是复杂系统创造的源泉和动力，那么这种创造是如何实现的呢？多样性及其多样性之间的相互作用，就是复杂系统创造的重要条件。多样性既是复杂系统创造的结果，又是复杂系统创造的条件。多样性既是果又是因。这种看似矛盾的循环解释，恰恰说明了复杂系统的“自组织”特性。这实际上也是一个循环过程，初始条件经创造后，条件随之也改变，创造结果不断变成创造条件，尤如滚雪球一样，越滚越大。多样性之间的相互作用，使复杂系统创造成为可能。从系统角度来看，复杂系统产生创造也就是整体新特性的涌现，而整体特性涌现则是组成整体各部分相互作用、相互制约的结果。

多样性起源于什么呢？当然我们不能简单地说，多样性起源于多样性，这等于什么也没说。对此，斯图亚特·考夫曼（2004）的答案是对称性破缺，他假定有一根杆垂直于地平面上，在某个时候，它会受引力的作用倒下；在倒下之前，它所能倒下的各个可能的方向围成了一个圆圈，一旦它倒下去了，它便指向了某个特定的方向。正是因为倒下，使得杆打破了系统圆形对称而有了一个特定的取向。“随着对称性的破缺，物质和过程的种类也增加了，随着其种类的增加，成对的物质和过程的多样性就会大致以多样性的平方增加。因此很有可能是特殊的自发过程与非自发过程以各种方式联系起来，捕获了自发过程的能源，然后这些能源又以受限制的方式流向非自发过程，从而产生了各种新奇结果。在这些新奇的结果中也包含了能够测量能源的新结构的构建。而在其他结果中，则会有新奇的非平衡能源的产生以及能与这些能源耦合的结构和限制的产生。反过来，这种耦合和限制又引导能量以某种特定的方式释放，而能量的释放可以形成功，通过做功又可构建更加新奇的能源、测量结构、耦合和限制。简而言之，这就是不断多元化，不断构建结构和过程，不断传播和完善组织的宇宙。”（斯图亚特·考夫曼，2004，第106页）

对称破缺实际上是构成复杂世界的一个重要原理。从宏观上来理解，对称概念很广泛，有几何图形对称，有修辞含义对称，例如正负、男女、阴阳、黑白、战争与和平等等，《现代汉语辞典》对“对称”的解释是：“指图形或物体对某个点、直线或平面而言，在大小、形状和排列上具有一一对应关系。如人体、船、飞机的左右两边，在外观上都是对称的。”可是从客观意义上讲，任何两个事物的对称比较关系都是多元的，也就是说是多因素、多维的，外观对称并不等于内部结构也一一对称，形状对称并不等于大小也对称，例如人的左右手、左右眼就不一样大，这就是对称性破缺。所以从科学角度，完全对称是相对的、有条件的，而不完全对称——“对称破缺”才是绝对的、无条件的。

从微观上来看，关于对称破缺的理解经历了艰苦努力。1956年杨振宁、李政道先生对“宇称守恒定律”（微观粒子在演化前后其宇称总量不变，所谓“宇称总量”是指微观粒子的波函数经对称变换后是否改变符号分别赋予的+1, -1量）发起了挑战，提出“宇称守恒的破缺”。经过吴健雄实验验证，微观粒子在弱相互作用中是不完全对称的，具有破缺性。这一发现的重大意义在于，“破缺”不仅是宏观上存在，而且在构成物质的微观粒子上也存在，这说明一切物质都存在“破缺”。由基本粒子世界产生的任何一点“破缺”将导致整个物质世界的相应“破缺”。这就是多样性的根源。

“破缺”听起来很玄乎，但我理解，多样性产生于差异，没错！就是差异！这一简单而普通的现象。当我们每个人放眼四方，你必定会看到差异，可以说差异无处不在，差异无时不有。李正道先生在参观西安博物馆时，看到汉代竹简文中，将“左右”写为“左”，颇受启发，有感而赋诗一首：

汉代you系镜中左，近代反而写为右；

左右两字不对称，宇称守恒也不准。（李政道，2000，第147页）

我们知道，物质的性质取决于构成粒子的能量和密度，而宇宙中许多演化过程表现为物质从某一状态跃迁为另一状态，在某一具体状态下物质的丰度随着时间而变化，这各种各样的状态正呈现出宇宙的演化。在最初始时，物质处于原始火球状态，原始火球的膨胀、引力收缩、强作用和电磁作用，使粒子处于不同的温度和能量状态，从而形成所有的其他物理状态。宇宙从大爆炸开始，就一直处于非平衡态，就存在能量和密度的差异，大爆炸中心的能量、密度和边缘肯定存在巨大差异，这也就出现有的部分在膨胀，而有的部分在冷却，伴随着差异或称一系列对称性破缺，从而分离出了四个基本力，产生了夸克胶子汤，而夸克胶子汤冷却后就形成了其他基本粒子，然后是原子、简单分子、引力块、银河系、巨分子云以及第二代恒星等。可以说是因为有了差异，才会形成今天这样的宇宙。差异环境下形成的物质，其差异同样十分明显，以宇宙中物质的密度范围来看，高密度物质和极稀薄物质的密度相差40多个数量级，宇宙中巨大体系的平均密度是10-28kg/m3，而中子星内部的密度高于1017kg/m3（李宗伟等，2000）。再比如我们天天打交道的天气，地球生物圈这变幻无常的天气和气候，虽然已经有了运算能力为每秒几十亿次的巨型计算机，但是我们仍然无法准确预测一周以后的天气情况。其主要原因就是天空中无处不在的气压差异，导致气流变化无常。

前面指出，自组织在形成过程中以及形成后，就必须不断地进行功循环，不断地转化、贮存和利用能量，才能保证自组织处于远离平衡的状态，处于有序的状态。自组织所做的功实际就是受限制的能量释放，但同时又得消耗功来构建限制。以植物为例，植物生命过程是叶子里的叶绿素利用太阳能生产碳水化合物，将太阳能转化为化学能，碳水化合物被用于植物生长，这个过程便是做功，其结果便形成植物的结构也就是根、茎、叶。这一做功的过程就是将叶绿素转化所得的能量进行释放的过程，这个过程不是随意的，而是受限制的，这种限制也就形成了各种植物结构，特定的结构就是特定的限制，这些结构又对能量转化产生影响，能量转化状况又反过来影响结构，这又是一个循环过程。这一过程的每个环节都受到差异的影响，每个植物所处位置与其他植物都存在差异，这种差异体现在接受太阳能的大小，温度差异，水分差异，二氧化碳浓度差异，生长空间受限制程度等等。这些差异通过影响叶绿素转化能量的多少，能量释放时的受限制程度等，影响植物形成时的结构，结构不同也就有了多样性，微小的差异不断积累、放大，产生变异，达尔文的新种也就产生了。千姿百态的物种便构成了地球生物圈的物种多样性。

差异产生了多样性，多样性的相互作用为复杂系统创造提供了条件。生态系统的生态位就是这样被循环地创造出来的。生态位（niche）最早是J．克利莱尔（J.Grinel）于1917年提出来的，指生物种群所占据的基本生活单位。简言之，生态位说明物种在什么位置、什么时间以及如何与其他物种进行竞争（Spurr, 1980）。它有两层含义，一是对生物个体或种群来说，它在种群或群落中的地位与功能，包括空间、时间、营养及其他生物个体或种群的相互关系；二是环境所提供的资源谱和生物对环境的生态适应度。由此可见，对于物种而言，生态位本身就是一个差异极大的生存空间，从空间位置差异看，有垂直空间差异和和水平空间差异，从时间看有长期和短期的差别，从功能上看，物种之间形成不同的相互关系。根据以上阐述，这些差异必然形成生物多样性，而生物多样性的产生又促进生态位进一步分化。根据研究发现，在自然生物群落中，如果两个种在同一个稳定的群落中占据了相同的生态位，一个种终究将消亡，所以在一个稳定的群落中，物种之间趋向于相互补充方向发展，而不是直接竞争，只有这些种在生态位要求上不一样，才减少了它们之间的竞争，从而保证生物群落的稳定。因此群落就是一个相互起作用的、生态位分化的种群系统，这些种群在它们对群落的空间、时间、资源的利用方面，以及相互作用的可能类型，都趋向于互相补充而不是直接竞争。由此可见，生态位不是固定不变的，而是随着物种间相互作用关系而发生变化，可以说在生态系统中，每增加一个新种，与其相邻的物种间的相互作用关系随即发生变化，生态位进一步分化，生物多样性越多，生态位分化也就越丰富，而且，可能的生态位数要比实际占有生态位的物种数增加要快得多。这表明，生态位是创造出来的，一种生物为另一种或多种生物创造了生态位。

如果我们把生物多样性当成生态系统或称复杂系统的创造成果，就会发现这种创造是一种自动催化的循环过程。初始生态位差异，产生了最早的生物多样性，生物多样性又进一步促进生态位分化，更多的生态位为更多的多样性提供了条件，由此不断把创造成果当成进一步反应的条件，多样性就不断增长，生态系统从简单走向复杂。因此，地球生物圈在过去40多亿年的时间里，就是被这一自动催化的循环过程所推动，创造了千姿百态的生物。所以，是多样性相互作用为复杂系统创造提供了条件。

3、适应性

Drake（1996）根据耗散结构理论做了一个形象的比喻，一粒粒沙子（或者说生物上的种）组成沙堆（群落），当达到某一个关键点或阀值后，再加一粒沙子便会造成沙的坍塌（物种的灭绝）。如果在沙堆中加水，便会增加沙粒之间的凝聚力，水起到集合胶的作用，使沙堆在达到新的阀值点之前能够到达更大的反应角度。与此类似，一个高度集合的系统将能够容纳更多的物种（沙粒），而凝聚力（胶）的消逝将意味着物种的灾难性丧失。所以，集合度的增加和降低，以及反应的机制与结构，是生态系统组织和持续的基础。

从生态系统角度来看，每增加一个新物种，就相当于在沙堆上增加了一粒沙子，不管是在沙堆里加水或是胶，凝聚力虽然增强，能够容纳的沙子更多，但随着沙子增加，总会达到一个最大容纳量的阀值，这之后就会出现沙堆坍塌现象。生态系统同样如此，随着生态位不断分化，生物多样性不断增加，同样会出现一个最大容纳量阀值，随之而来是物种大量灭绝。从地球生物圈进化的40多亿年中，生物大量灭绝事件已发生过多次，大约每隔2600～2800万年，生物界就要发生一次大规模的物种绝灭（沈银柱等，2002，第210页）。据推测多是环境剧变所致。实际上这反映出适应性问题，是物种在同环境的相互作用中，生物不能适应剧烈变化环境而付出的代价。可是，从另一个角度来看，旧物种灭绝为新物种产生创造了条件。

从创造角度来看，复杂性起源于创造，复杂系统是创造的产物。而创造则是在能量推动下，因差异导致运动和变化而出现初期多样性，多样性又相互作用产生更多的创造。可是这些创造出来的东西能否保存下来，则取决于适应性。系统适应过程实际上就是多样性相互作用过程，它以不断分化和融合的形式表现出来。

（1）专门化

生态系统中，随着物种多样性增加，生态位分化就越细、越窄，物种适应性也就出现专门化趋势。所谓自然选择，实际上就是适应性专门化。从生态位分化→物种多样性→生态位进一步分化，这一自动催化过程，带动物种向专门化方向发展，物种适应性变得越来越窄，越是专门化，物种间依赖性就越强，相关性就越复杂，使得整个生态系统向复杂化发展。

一个典型例子就是，由蚂蚁或蜜蜂组成的社会将这种专门化推向极致，个体已成为确定实行某种行为的机器。例如，大多数蚂蚁群起源于一个交配后的蚁后，它在合适的土壤下挖出一个单室形态巢穴，把自己藏在里面，然后就产下第一批工蚁。蚁后的任务就是产卵，其能力向产卵方向发展，只要交配一次就能终生产卵，在温度适应时，每天可产1000个卵，一年大约30多万个，其寿命在10～20年。其他工作如建立巢穴、喂养幼蚁等均由工蚁完成（McClintock,2005）。工蚁的能力向干活方向发展，不仅能够举起比自身体重重得多的物体，而且计算本领也十分高超。英国科学家亨斯顿做过一个有趣的实验。他把一只死蚱蜢切成三块，第二块比第一块大一倍，第三块比第二块大一倍，然后将其放在蚂蚁出没的地方。在蚂蚁群发现这三块食物40分钟后，聚集在最小一块蚱蜢处的蚂蚁有28只，第二块有44只，第三块有89只，后一组差不多都较前组多一倍（纪江红，2004）。

与生态系统相类似的是人类社会中科学发展的过程，在古希腊哲人那里，科学还是尚未分化的一个整体，希腊哲学家是以整体眼光来看世界，正如恩格斯指出的：“在希腊人那里——正因为他们还没有进步到对自然界的解剖、分析——自然界还被当作一个整体而从总的方面来观察。自然现象的总联系还没有在细节方面得到证明，这种联系对希腊人来说是直接的直观的结果。这里就存在着希腊哲学的缺陷，由于这些缺陷，它在以后就必须屈服于另一种观点。”但随着科学的不断进展，人类逐渐深入认识客观世界的各个局部和细节，力学、天文学、物理学、化学、生物学等科目逐渐从包罗万象的哲学中分离出来，并日益发展，形成独立的学科。这就是科学生态位的分化，造就了科学的多样性，而科学多样性又进一步促进科学生态位分化，这同样是一个自动催化的循环过程，发展到今天，科学已成为具有上千个学科的复杂体系。在这个复杂体系的形成过程中，科学家的适应性也在向专门化方向发展，科学家从事的领域越来越窄。在希腊哲学家那里，一个人便可掌握所有的科学知识，文艺复兴时期以达芬奇为代表的一大批杰出人才，更是在多个学科门类都展现了非凡的才华。而到现代，这样的人已是凤毛麟角。这不是当今世界的能人减少了，而是科学多样性增加，科学生态位极度分化，科学家适应性专门化的结果。

社会结构也同样经历这样的分化，“在原始社会中，每个成员几乎可以完成他与全体有关的一切预期的事情，在高度分化的社会每个成员被确定于谋一行为或某些行为。”（贝塔兰菲，1987）社会经济中，从简单到复杂过程十分明显，经济生态位不断分化，商品和服务多样性不断增长，把今天北京街头各大超市的商品数量同25年前百货公司的商品数量作一个对比，把现在的行业数量同几十年前的对比一下，我们会惊叹数量增加如此巨大。而各行业从业人员的行为却变得越来越专一。

但是从整个复杂系统角度看，系统却随着生态位分化和多样性增加而变得越来越复杂，系统中每一个元素的适应性却越来越专门化。由此出现一个此消彼长的关系，系统越复杂，元素的适应性越是分化，元素适应性越分化，系统又更进一步复杂。在如此循环过程中，我们看到一个现象，创造是由于把原先是统一的行动细分化为专门的各部分的活动而实现的。创造来自分化。贝塔兰菲（1987）把这种现象称为“逐渐机械化”，即原来处于整体状态的系统，扰动将导致系统进入一个新的平衡状态。但若系统分解为各个因果链，这些过程便独立进行。机械化增加是指元素更加决定于只决定于他们自己的功能，结果就失去了整个系统中由于相互作用而产生的可调节性。各部分越是以某种方式专门化，它们就越不能替代，这些部分的损失就可能导致整个系统瓦解。

分化是适应性专门化的结果，这在自然界是十分普遍的现象。一般说来，有机体更倾向于适应特别的生态位，成为这一生态位的“专家”，而且自然选择也对这种专门化适应方式更有利。但是，专门化带来的创造，多是在同一个层次而产生变化，不能完全解释生命这个复杂系统为什么会从简单向复杂，由低级向高级不断发展。高层次性是如何出现的呢？

（2）自组织系统化

创造同样来自融合和自组织。我们看到在生态位越来越分化的过程中，系统变得越来越复杂。系统复杂性来自于各元素的不断分化，不断创造。但是对于各元素而言，分化的结果是专门化和单一化，也就是说变得越来越简单，可是这与生命的进化不相符合，对于生物圈这个复杂系统来说，不仅系统越来越复杂，而且其中的元素或个体也越来越复杂，如果分化是创造的唯一方式，那么生命个体从简单向复杂，从低级向高级的现象如何解释？

问题进一步深入，我发现专门化现象的前提是在系统已经存在的情况下发生的，那么系统是如何形成的呢？更高层次的创造是如何出现的？

根据自组织理论，生命现象、生态系统、社会等等都是自组织的结果，是通过大量因子相互作用，出现涌现特征，形成自组织系统。这是一个从无系统到有系统的过程，一个无组织到有组织的过程，一个组织程度低到组织程度高的过程。哈肯于1977年在普利高津耗散结构理论基础上，创立了协同学自组织理论。认为复杂系统是由大量子系统组成的。这些子系统可以是电子、光子、原子、分子、细胞、植物、动物、机器的部件、工厂的车间，甚至社会团体。系统有序结构的出现，关键不在于热力学平衡还是热力学不平衡，也不在离平衡有多远，关键是在一定条件下，由于系统之间相互作用和协同，使系统形成空间的、时间的和功能的有序结构。也就是说系统的开放性只是产生有序结构的必要条件，而非线性则是有序结构的基础，只有子系统之间的协同性才是产生有序结构的直接原因（杨士尧，1986）。这个自组织包含了三个本质上有区别的过程：第一过程，是从非组织到自组织，是从混沌的无序状态到有序的演化，它意味着组织的起源；第二过程，由组织程度低到组织程度高的过程演化，是一个组织层次跃升的过程，是有序程度通过跃升得以提升的过程，是更高层次的创造；第三过程，在相同组织层次上由简单到复杂的过程演化，标志着组织结构与功能在相同组织层次上从简单到复杂的水平增长（吴彤等，2000）。

所谓自组织系统化是指复杂系统是由大量子系统组成，系统之间既有平行关系，也有层次关系。在同一个系统内部，进行着如上面所述的专门化的功能分化，系统自身越来越复杂，这是同一层次或向下层次的创造。而子系统之间进行着相互作用和协同，出现涌现现象，形成在空间上、时间上和结构上的有序结构，这是向上一层次的创造。这种创造推动系统从低级向高级发展。在这一自组织系统化过程中，存在以下几个特点：

第一，各个系统均是开放系统，具有物质和能量交换。

第二，层次性是复杂系统的基本特征之一，系统越是复杂，层次就越多。每个系统既有自己的子系统，同时又成为更上一个层次系统的元素，系统具有层次性，没有任何一个开放系统是独立于其他系统，因此，系统在创造过程中，既有内部专门化的向下的创造，又有系统之间相互作用和协同而涌现出非线性特征的向上创造。

社会系统在创造活动方面也同样表现出明显层次性。从个体、群体、行业、国家，地区，乃至人类社会，层次逐渐上升，范围逐步扩大。层次与层次之间具有本质区别，群体不是个体简单组合，一旦多个个体组成一个群体，就会形成群体心理，其行为方式便和个体完全不同。个体一旦加入群体，自己的行为方式也会发生改变，甚至产生判若俩人的感觉。

层次又具有相对性，对于社会系统而言，群体是一个局部，是社会创造活动的一个元素。但是对于个体而言，群体又是一个系统，具有独立进行创造活动的功能。而且个体在创造活动中本身就是一个系统。社会系统就是这样由不同系统，分层次形成的，每一个系统，每一个层次都有其特殊地位、特殊规律、特殊内容，它们之间是相联系的，但并不能相互完全包容（陈禹，2000）。从社会创造活动就可以看出，各层次都可能产生创造，既有个体创造，也有群体创造，行业创造，甚至国家创造。

第三，系统不可各态历经性。上面分析了创造来自分化的过程，我们现在讨论的自组织系统化则正好相反，创造来自多元素经相互作用形成的融合、组合。但是系统在复杂性层次上是不可各态历经的。简言之，系统的创造不可能等到所有可能的组合出现后，再来选择最佳组合。考夫曼（2004）甚至把“宇宙的不可各态历经性”作为他发现的宇宙新定律的候选。他以长度为200的所有可能的蛋白质的数量阐明了这一特性。“蛋白质是由20种氨基酸以不同的编码组成的，将200种氨基酸组成线性链，就可得到长度为200的蛋白质。因此在200个位置上，每一个都有20种选择，那么长度为200的可能的蛋白质的数量就是20200，相当于10260。而现在的宇宙中可估计到的粒子数大约是1080。这样，不考虑粒子间的距离，在任意时刻可发生的成对粒子的碰撞的最大数目是粒子数的平方，即10160。最快的快速反应发生在飞秒层次上，即10-15秒。这样，以140亿年前的大爆炸为起始时间，可发生的成对碰撞和反应的数目是10160乘以爆炸以来的飞秒数1033。于是即使在飞秒的时间标度上，总的反应数也不会超过10193。尽管这已经是一个非常惊人的数字了，但相对于长为200的可能的蛋白质的数量（即10260）而言，10193近乎是一个无穷小量。简而言之，自大爆炸以来，宇宙没有足够的时间来创造长度为200的所有可能的蛋白质。事实上，仅创造一次长为200的所有可能蛋白质的时间等于可能的蛋白质与宇宙寿命内所发生最大反应数之比，相当于1067倍于宇宙的寿命。”

同样，社会系统也不可能把所有可能的社会制度都经历一遍以后才来选择。

第四，系统的创造具有对初始条件的敏感依赖性。既然系统不可各态历经，那么系统在进入相邻状态时具有混沌特性，这种混沌特性的基本性质就是“对初始条件的敏感依赖性。”早在20世纪初，法国数学家庞加莱（Poincare）因在理解n体问题以及相关动力学的基本问题中的突出贡献而获得奥斯卡国王奖。他从动力系统和拓扑学的全局思想出发，指出可能存在混沌特性，从而成为世界上最先了解存在混沌可能性的人。数学家是从数学角度证明，在某些函数或方程中，微小变化，经过多次迭代后，便会出现不可预测的巨大变化。这种现象对于数学来说，无异于潘多拉盒子，至少在一百年前的数学家是无法认可的，因为对于数学而言，只要有了初始条件，就能预测其未来，计算出最终结果，而混沌现象则是看似简单的行为却不可预测其长期行为。所以，庞加莱是偶然打开了这个潘多拉盒子，发现了其中的秘密，但是他个人的哲学观不容许他继续探索下去（迪亚库等，2001）。随后的进一步研究发现，混沌特性是系统的普遍现象，不仅数学、物理、化学中存在，而且在气象系统、生态系统，甚至社会系统也存在（张建树，1998）。

最经典的例子是美国气象学家洛伦兹的“蝴蝶效应”，他在研究气象模型时发现，在一组特定的方程组中，小误差会引起灾难性的后果，由于计算机存储量的限制，他把数据精确到1/1000，然而就是这看似微小的差异，却可产生完全不同的两套天气变化系统，他因此指出，在气候不能精确重演与长期天气预报者无能为力之间必然存在着一种联系，这就是非周期性与不可预见性之间的联系，一串事件可能有一个临界点，在这点上，小的变化可以放大为大的变化。1972年，洛伦兹在美国科学促进会上发表演说，把混沌系统对初始条件的敏感依赖性做了形象比喻，在巴西的一只蝴蝶翅膀扇动所引起的气流变动，有可能会在美国德克萨斯引起一场龙卷风（詹姆斯．格雷克，2004）。实际上，中国人对此也早有认识，“差之毫厘，失之千里”就是最好的总结。

由于复杂系统具有对初始条件敏感的依赖性，才为复杂系统创造提供了不竭源泉，因为微小差别无穷无尽，当差别处于临界点时，就可以被放大，这一放大的结果经多次迭代，也就是被各级系统反复强化，最终出现系统的创造结果。这其中一个重要原因是自组织系统化，即自组织复杂系统是由无数各子系统，经多层次组合而成。在系统运行中，最低一级子系统受微小差异的影响产生变化，当然这种变化很多，但是大多数微小差异产生的变化都可能被系统的自动调节功能所调节，使系统恢复到原来的平衡状态，然而，如果这一变化发生在临界点上，则被固定下来，在子系统结果中表现，子系统的结果又成为上一级系统的初始条件，进入系统进行反应……，就这样不断把初始条件变为结果，结果又成为初始条件，反复加强，逐级放大，就可能将最初不起眼的小变化，放大为无法预测的大变化，复杂系统的重大创造也就随之而产生了。

1919年5月，当中国共产党的创始人之一李大钊先生以《我的马克思主义观》一文在《新青年》上将马克思主义介绍到中国的时候，那的确是一件小事情，因为当时介绍和宣传的各种主义内容极其庞杂，除了马克思的科学社会主义外，还有施蒂纳的“无政府主义”、浦鲁东的“社会无政府主义”、巴枯宁的“团体无政府主义”、克鲁泡特金的“无政府共产主义”和“无政府工团主义”；有武者小路实笃的“新村主义”、欧文等人的“合作主义”和托尔斯泰的“泛劳动主义”，以及潘蒂等人的“基尔特社会主义”，还有伯恩施坦、考茨基的“议会主义”等等（北京师范大学历史系，1983，第29页）。可谓主义满天飞，在这种情况下，多一个主义，少一个主义，并不是一件大不了的事情。倒是“主义”太多反而让人不免有些担心，以至于胡适不得不撰文，提倡“多研究些问题，少谈些‘主义’”，并指出“现在舆论界大危害，就是偏向纸上的学说，不去实地考察中国今日的社会需要究竟是什么东西。”（胡适，1998，第324页）可就是这一件小事，却发生在了中国历史的临界点上，改变中国现代史走向的五四运动正好在这时发生，这是一个从旧中国走向新中国的起点，人们的思想已经打开，正在急切寻找适合中国的道路。随后发生的中国共产党成立、红色革命根据地建立、长征、遵义会议、抗日战争、解放战争等等一列事件，将李大钊开创的这件小事逐级放大，最终演变成以中国革命，中国共产党夺取政权，永远改变了中国的历史发展轨迹。

对于这一结果，在事情刚刚开始的时候，李大钊肯定没想到，胡适更没想到，这就是社会创造中对初始条件的敏感依赖性。在临界点，看似不起眼的小事，却能引发天大的大事。这表明社会创造中一切都是相互联系，其关联敏感性到达令人吃惊的地步，在适当条件下，小事会改变整个系统的发展方向。这也可以看出，社会创造结果的不确定性，或不可预测性。

第五，我认为系统还具有测不准关系。复杂系统具有无法精确预测其发展方向的特点，这一方面是由于复杂系统具有对初始条件敏感依赖性所决定的；另一方面，从物质构成的微观层次上看，构成复杂系统的基本粒子本身就具有不确定性关系，即微观粒子的位置和动量不能同时被精确测定（曾谨言，2003，第12页）。发现这一关系的海森伯说：“粒子的位置测定得越精确，它的动量就知道得越不精确，反之亦然。”有人形象地把这一关系比喻为：一个人可以用左眼看世界，也可以用右眼看世界，但是，当他睁开双眼时，他就会头昏眼花了。由于不能同时精确测定粒子的位置和动量，人们所能做的仅仅是谈论几率，例如，在适当的实验条件下于某个位置找到粒子的几率，或者说发现粒子速度为某一值的几率是多少（高山，2004，第47页）。因此，由基本粒子构成的复杂系统同样带有其不确定关系的性质。

所以，自古以来，人类虽然在预测复杂系统发展方向上尽了最大努力，但是其预测的精确度仍然不高。例如我们现在仍然无法准确预测长期的天气情况，更无法准确预测一个人一生的发展状况。虽然如此，但是人从来就没有放弃预测未来的理想。

中国古代的《易经》就是一本试图预测复杂系统变化规律的书，一般人都知道这是一部用来占筮、算卦的。算卦的本质就是预测未来，这在《系辞传》里说得很清楚，其目的在于求得没有灾祸，通过研究《易经》能辨凶险，使你能避免天下一切凶险，消除忧虑（雾灵叟，1989）。为了能辨凶险，就要知道事物发展的规律，《易经》的理论基础是阴阳太极理论，也就是矛盾的对立统一，世界或宇宙就是由阴阳两极不断变化而来，经过实践证明这是完全是正确的。《易经》实际上就是在这一理论的基础上，建立了一个模型，即六十四卦，三百八十四爻，来定量解释复杂系统的变化规律，也就是说要预测凶吉。这一套理论和技术，经过近5000年的检验和修正流传至今，已成为博大精深的“易学”，对中华文明产生了根本性的影响，是中华文化的重要源头。而且，现在正受到世界上越来越多科学家的赞赏和推崇。

任俊华（2001）从儒学与易学的关系看出，“儒学是借易学立论的学派，易学是靠儒学弘扬的学科。”他讲了关于孔子与易经的有趣事情。孔子在晚年勤奋学习《易》，有“韦编三绝”的故事，说孔子将《周易》随身携带，刻苦学习，这是因为孔子看到了《周易》的哲学价值，他说“对占卦有兴趣而对文字内涵没有兴趣，那是一般老百姓沉迷《周易》的缘故。《周易》的哲学可以令刚正的人知道如何提防危险，软弱的人渐渐变得坚强起来。《周易》也可以使无谋的人不会去大胆妄为，奸狡的人去掉诡诈之心。”可以说《周易》对儒学的形成起了关键作用。

问题是，为什么《易经》用正确的理论作指导，但是其预测并不准确呢？有人估计其预测准确率大于30%。孔子说他的灵验度是70%，于是孔子在给学生讲《周易》的时候，学生让他给自己算一卦，通过六次演算，结果是贲卦。贲卦卦辞说“亨，小利有攸往。”亨者通也，通达顺畅之意。为什么能通达顺畅呢？因为贲卦上为“艮”，下为“离”，“艮”属山，“离”属火。山为刚，火为柔，刚柔相济，所以说亨。既然亨，为什么小利而无大利呢？这是与泰卦比较说的。泰卦是六十四卦中最为吉利的卦，而贲卦与泰卦上下各相差一爻，叫做“去之不远”。所以说小利而无大利。

可是孔子不太高兴，学生子张（张师）很不理解，问道“我听卜师们说，如果卜得贲卦，是吉利的征兆，您为什么反而不高兴呢？”

孔子回答说“都是因为下体是离的问题，离者饰也，丽也。离下艮上的贲卦，有山上有火之象。大火焚山，火光映天，使周围物件在强烈火光的照映下失去了本来的色彩。这种借火光反衬出的颜色不是画龙点睛色。色贵在正，要么纯黑，要么纯白，不能又黑又白，非白非黑。这牵涉到事物的本质，质地好的不必文饰，需要文饰的一定质地不好。所以丹漆不必另调颜色，白玉无需加工雕琢。我不需要文饰，也不喜欢雕琢。今以贲卦象我，所以使人不高兴。”可见孔子对算卦的准确率不满意。

可是现代科学技术对复杂系统的预测同样不可能很准确，尤其是对最为复杂的人，人一生的发展更是无法准确预测。当然理论和技术问题是一个方面，然而，最根本原因是复杂系统具有测不准关系，无论理论和技术如何发展，都不可能完全准确、无误地预测复杂系统的变化。

（3）适应与不适应

无论是系统专门化，还是自组织系统化，实际上都是系统的适应性行为。对于一个系统而言，适应则生存，不适应则消失或被改变。这种适应方式是通过两种途径而实现的，一是专门化，即随着生态位分化和变化，系统不断专门化以适应新的生态位，对于复杂巨系统而言，这种创造是同一层次的创造，例如植物、昆虫种类的增加，商品的不断丰富，学科的细化等等。这是改变自己，适应变化的一种适应性方式。二是自组织系统化，系统化是自组织适应环境的根本方式。贝塔兰菲（1987，第176页）明确指出，“任何有机体都是一个系统，是一个相互作用的各部分与各过程的动态秩序”。只有形成系统，才能保证有机体能够进行物质和能量交换；才能在系统内部不断分化，形成多样性，由简单到复杂；系统的调节功能能够保证系统具有稳定的形态和功能，在系统受到一定扰动之后，能够自动调节，恢复到原来的相对平衡状态。但是这种恢复不是简单地回到与初始状态完全一样的状况，如果生命在外界扰乱之后只是简单地回到所谓的内部自动平衡，那么它就永远不会比变形虫进步，而变形虫是世界上适应性最强的东西，它从原始海洋到今天已经存在几十亿年了。好在系统化的一个重要特性是对初始条件的敏感依赖性，在临界点时，系统受影响产生的微小变化，会被系统逐级放大，最终形成大的变化，产生重大创造，从而保证自组织系统会沿着由简单到复杂，由低级到高级的方向发展。这是一种改变环境，使其适应自己的适应方式，这种创造是更高层次的创造。系统就是在这种既改变自己，又改变环境的相互作用中相互适应着。

然而，从创造角度来看适应性问题，我们会得到一个意想不到的视觉。没错，在创造的两条道路上都是适应的结果，不断专门化是为了适应，不断系统化也是为了适应，不适应就不可能保存下来，也无创造可言。可是反过来看，如果一个系统同环境达到完全适应，没有任何不适应之处时，会出现什么情况呢？结果是系统自身的特点完全消失，系统完全随环境变化而变化，自身没有必要再作任何主动改变，或者说完全按照环境已形成的规律运动就足够的了，就能达到圆满的适应，各个部分都不会再有其他不可预见的变化。一旦出现这样完全适应，其结果自然是创造消失，因为不会再出现新的变化。就以同为复杂系统的两个人，A和B为例，如果A完全适应B，这就意味着A必须在爱好、兴趣、思维方式、行为方式等等各方面都同B一样，才能达到完全适应，这样一来，A就无任何创造可言，因为他同B完全一样了。

所幸的是，复杂系统中不存在完全适应，这是由系统能量性质决定的。因为能量是单向、不可逆的，能量在流动过程中必定会造成能量梯度，产生差异，从而造成系统运动，运动就是不适应的外在表现。运动必定造成变化，新的变化就孕育着创造，而创造又由于相对适应得以保存。因此，是由于系统对环境的不适应推动了变化，而新的变化由于重新适应了环境而成为创造。适应是相对的，而不适应才是绝对。完全适应与完全不适应之间的状态是创造产生的条件。而且，系统越是复杂，能量越高，就越不会同环境形成完全的适应。