2015 No.1 All About Systems and Control
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专家论丛
还原论和系统论*
宋牮
中国工程院
系统论的创始人,奥裔美籍生物学家冯·贝
塔朗菲(Ludwig von Bertalanffy, 1901-1972)和钱
学森先生(1911-2009)都认为控制论、信息论、
运筹学、排队论、决策论、博弈论、系统工程等
都是系统论的组成部分。系统论是信息时代的旗
帜
[1, 2]
。
20世纪以来,人们已习惯把由众多元器件组
成的人造机器、工程或大自然造化的有机体、物
体称为系统。系统由分系统或子系统组成。由基
本组分的特性和相互作用去表述、演绎、归纳和
综合系统的功能和性质称为系统分析。媒体和哲
学家近谑称之为“决定性的还原论(Deterministic
Reductionism)”。分析和综合是历代哲学研究的
基本方法。姑且随俗简称分析——综合法为还原
论。 物体是分子、原子的组合体,思想是对客观
事物的观察、实验经验和理性思维的组合体。在
经典科学中,以分析——综合为中心的还原论的
规约是:对系统性质的描述都应该是实验证实了
的陈述;不与组分的性质矛盾;系统的运动规律
是子系统运动和相互作用的综合;故系统的性质
和运动规律都可以从子系统或组分的性质和相互
作用中得到科学解释
[3]
。
在上述意义下,牛顿力学是还原论的主板。
整个近代物理学都建筑在还原论基础之上。电动
力学完全建立在电磁现象实验观察之上。相对论
的主根是真空光速不变实验与引力和加速度等价
原理。统计力学和量子力学的出发点是牛顿力
学,支柱是电子、原子的波粒二象性实验。薛定
谔方程是决定性(还原论)的演变
[4, 5]
。钱学森先
生的专著《物理力学》充分阐明了气体热力学的
还原论渊源
[6]
。粒子物理以至新兴的弦论的出发点
也离不开经典力学的最小作用原理。
遗传基因DNA双螺旋结构的发现是20世纪生
物学的历史性成就,是由核酸分子非共价化学键
规则推知,用X光衍射证实的,与化学基础理论
和物理实验惬意相洽,是还原论的伟大胜利
[7, 8]
。
微电子计算机的成功开辟了智能时代。当代
计算机科学依赖半导体集成电路微型芯片的开
发,归结到半导体物理、量子力学和工程师们对
晶体结构的精细操控。还原论主导着整个计算技
术的全过程。
数学为系统分析提供了基础和宏观结构。数
字仿真已成为自然科学和工程技术中不可替代的
实验装备。有数学家认为,数学是关于形与数的
科学,其宗旨有三:一是描述和研究客观世界,
二是面向主观思维,三是柏拉图式虚幻遐想。
* 此为宋健近述《回忆录》中的一节