系统的存在性分裂与存在性干涉 ( 二 .3)
— 存在独立性原理
陈雨思
（四川大学，电子信箱 chenyusi5225@163.com )
2002年04月公布于熵、信息、复杂性网站
[摘要]
本文讨论系统同一性与系统参照系的关系。分析了系统参照系赖以构成的系统背景同态的性质，如层次、模糊、不确定和随机性质，以及异质、非对称、非线性、非连续性的性质。指出了系统背景自组织中的同层次排列组合现象和异层次排列组合现象。讨论了根据系统背景同态建立系统参照系的问题。
[关键词] 系统；系统同一性；系统参照系
[中图分类号] N941.4 ［文献标识码］ A [文章编号]
在前面我们从哲学与系统同一性、系统整体性与系统同一性、系统分布函数与系统同一性三个方面论证了“系统的同一性是系统联系的集中体现”这一命题，现在进一步来讨论系统同一性与系统参照系的关系，以便弄清系统参照系与系统联系的关系，从而对存在同一性原理的含义做出解释，为通过系统参照系来描述系统联系提供依据。
第三节 系统同一性与系统参照系
关于系统同一性与系统参照系的关系问题，在《建立一门同态学》、《
同态怎样成为科学的对象》、《系统研究与系统参照系》、《系统惯性与系统背景(二)—关于系统运动的背景》等文章中，曾经进行过讨论。本文将简述这些讨论并做进一步分析。
一、 从系统同一性到系统同态
讨论系统同一性与系统参照系的关系，首先要涉及系统同一性与系统同态的关系。
在《建立一门同态学》一文中，归纳出三个基本结论,即同一性与系统的对应关系；同一性与子系统的对应关系；同一性与系统状态的对应关系。
同一性既然是与系统、子系统和系统状态相对应的,则每一种同一性都必然都有其系统状态的承担者,即某种同一性必然是某些系统状态的同一性。
现假定有某种同一性,它决定了系统的一系列状态,则这一系列状态就称为由该同一性所决定的“同一状态”,叫做系统相对于某种同一性的同一状态,简称系统的同一状态或系统同态。
同态的定义是:同态是由系统的同一性所决定的状态.
同态概念意味着：1.系统的同一性及其差异源于系统的状态及其差异。2.同态是用同一性来确定并根据同一性差异来区别的系统状态。3.同态的综合形成系统结构。4.同态的变化体现为系统状态变化。
同态是普遍存在的。同态的普遍性源于同一性的普遍性。一个系统是由多个相互关联的元素所构成的，而只要有两个以上相互关联的元素在一起，它们就必有同一性，因而就存在同态。
同态既是普遍存在的，也是具体存在的。因为任何一个具体的对象，都必有同一性，因而就存在同态。也就是说，任何一个具体的对象，都应该而且可以用同一性来加以界定，从而都有具体存在的同态。
同态不仅普遍和具体地存在着，而且是非常确定的、可量化的。
二、从系统同态到系统背景同态
1. 系统背景
讨论系统同态与系统背景同态，首先要涉及系统背景概念。
关于系统背景概念请参见《系统惯性与系统背景(二)—关于系统运动的背景》一文。
系统背景概念是系统环境概念的深化和发展。
系统背景概念的定义是，系统背景是系统的相关要素的总和。
这个定义具有以下含义：(1)系统以自身为背景，因为系统当然是系统的相关要素。(2)系统与系统背景的区别与联系可以是模糊、不确定和随机性的。(3)系统背景包含“系统”与“系统的相关要素”交互作用的混沌区，因为混沌区仍然是系统的相关要素。(4)系统背景包含系统环境，因为系统环境当然是系统的相关要素。(5)系统背景包含系统环境概念所不便于概括的“系统的相关要素”，因为系统背景是系统的相关要素的总和。
如果将力学系统的运动与一般系统的运动进行比较，则可发现，力学系统是运动于力学系统背景之上的；一般系统也是运动于各自的系统背景之上的。由于互适应多层次压缩自组织，系统的背景出现层次结构。正如物理粒子从它的背景中突现一样，系统也从系统背景中突现。
力学系统背景的特点是各向同性，任何自然现象都是在这个各向同性背景之上发生的；任何自然运动都是在这个各向同性背景之上进行的。
当物理粒子在这个各向同性背景之中产生之后，这些物理粒子之间进一步出现相互联系和相互作用，通过互适应多层次压缩自组织过程而形成各种聚集状态。
互适应多层次压缩自组织过程反复进行,就形成系统自组织的层次结构。层次结构的任何下层都是上层的混沌背景；层次结构的任何上层都是下层的性质突现。由此就形成一般系统的系统背景。
三、 系统背景的层次性
系统背景也是系统，或者说是更大的系统，故讨论系统背景的层次性，也是讨论系统的层次性。
1.系统层次和系统发展层次
在要素经由互适应多层次压缩自组织而形成系统的过程中，它们的基本结合方式可以看成从局部到整体的自组织过程。
系统从局部到整体的自组织过程，也就是系统微观元(要)素的运动导致其宏观结构与性状变化的过程。过程进行的结果，是形成从局部到整体的存在振荡,使系统趋于稳定，形成稳定结构。
通常我们所指的系统，既是指系统的稳定结构，也是指系统形成该稳定结构的自组织过程。因为作为结果的稳定结构是一个振荡结构,该振荡结构既是旧过程的结束，也是新过程的开始，故可以说，系统是从局部到整体的自组织过程。
由于系统是从局部到整体的自组织过程，故从自组织的角度看，任何系统可以呈现三个层次，即局部层次、局部间的相互关联(与相互作用)层次、整体层次。
从系统的发展来看，局部层次、局部间的相互关联(与相互作用)层次、整体层次的形成和稳定化，使其在系统发展过程中表现为一个大的层次。按发展的顺序来讲，这个大的层次通常以低层次为自己的局部，同时它自己又是高层次的局部，由此形成层次1{局部、局部间的相互关联(与相互作用)、整体}—层次2{局部、局部间的相互关联(与相互作用)、整体}—层次3{局部、局部间的相互关联(与相互作用)、整体}…的发展过程。
任何系统的发展都要经历这样的过程。例
如，在无机界，已经发现有：夸克、基本粒子、原子核、原子、分子、物体、行星、恒星和行星系、星系、星系团、总星系等层次。在有机界，有：生物大分子、细胞、组织、器官、系统、生物个体、生物种群、生物群落、生态系统、生物圈等层次。人类社会是一个具有多层次的复杂系统。如：有作为行政区划的乡、区、县、市、省；领导机关的科、处、局、部；社会生活中的个人、家庭、城市和乡村、国家、全人类等等层次。这些系统和系统层次都经历了这样的发展过程。
2.系统层次与系统稳定性
H．A．西蒙和R．罗森用数学证明，分层形成系统比由要素直接形成系统成功的概率要大、速度要快，而且能够发展到相当稳定的程度，足以经受住环境的干扰和破坏。而无层次结构的系统不够稳定，容易受到环境的干扰和破坏。这就是系统具有层次结构的内在原因。西蒙和罗森的计算说明：任何系统从简单到复杂的发展过程是分阶段、分层次的。系统愈复杂，发展的阶段和层次愈多。系统的层次结构不仅是箱式的“系统套”结构，而且是系统演化的时序结构。自然界的层次结构揭示了自然界的演化图景。
3.层次质变律与“整体大于它的各部分之和”
由于在互适应多层次压缩自组织过程中，“稳定结构的形成使参与相互联系和相互作用
( 存在性干涉 )
的、系统某些部分的、相近同态的某些性质得以突现 ,
成为新层次；而系统各部分的其它性质被压缩而成为新层次的混沌背景
( 存在性分裂 ) 。”故而处于不同层次的系统，必然具有不同的结构，亦具有不同的性质、功能，这称之为层次质变律。如原子、分子、物体、天体层次不同，性质和运动规律完全不同。
层次质变律与“整体大于它的各部分之和”的说法具有内在一致性。为什么“整体大于局部之和”？其根本原因之一是在系统从局部层次到整体层次的自组织过程中，产生了质变，亦即当局部组成整体的时候增加了新的质。
由于自组织过程产生了质变，就不可能使高层次的性质和规律还原为低层次的性质和规律。关于这个问题的争论已经持续了几千年。一直有人认为，可以找出有限的几种最基本的元素，只要抓住这些基本元素，把它们的属性弄清楚，那末，世界上一切事物，一切科学就都成了这几条有限的属性的组合和推论，于是，科学的大厦就此建成，以后的人类就无事可做了。尽管科学史的发展一次又一次地宣告了这种观念的破产，然而却又总是有人一次又一次地提出类似的新的“最终解决方案”。
为什么人们总要重复这样的错误呢?其重要原因是对于层次之间的质的差别认识不足。例如，有人认为化学不过是物理学的推论而已，或者认为生物现象都可以在化学反应中得到完全的解释。其原因就在于他们不承认当原子组成分子和分子团的时候，已经增加了新的质，这些新的质是不能简单地用原子运动的规律加以说明和解释的。这些新的质就是化学这个学科的研究对象，它并不是基本粒子物理学的研究对象。类似地，生物学有它自己的研究对象和领域，它的内容也不能认为是化学的一部分。社会、经济方面也有许多类似的例子。
层次质变律表明，每一个层次都有自身的特殊地位、特殊规律、特殊内容；每个学科都有自身存在的理由和必然性。
与层次质变律、“整体大于它的各部分之和”的说法相联系
，就有所谓非加和性，非加和性主要反映了整体与部分之间的质的区别和量的不守恒方面。表现在数学工具应用上，对非加和性认识不足，造成了人们对于数学方法作用认识的绝对化。近代科学的一些代表人物(如拉普拉斯)，把数学的方法绝对化，认为利用目前已有的数学方法，就可以从基本层次的规律推演出较高层次的运动规律，从而把层次之间的差别完全归结为量的差别。还有人认为较高层次的属性全都是较低层次属性的统计量，可以用统计方法推演出较高层次的运动规律，从而把层次之间的差别完全归结为统计量的差别。这都是对非加和性认识不足的表现。
4.层次之间的同一性
层次之间、整体与部分之间除了具有质的区别和量的不守恒方面而外，还存在质的同一和量的守恒方面，正是这种质的同一和量的守恒方面,使更大的系统甚至整个世界成为一个整体。
高层次系统是由低层次系统组成的，因此，高层次系统与低层次系统之间的关系，就是系统与组成要素的关系。它们相互影响、相互制约。低层次对高层次的影响，叫上向因果关系，高层次对低层次的控制作用叫下向因果关系。例如，细胞(低层次)病变危及生命(高层次)。反之，身体强壮，又有利于细胞的新陈代谢。
层次之间可以相互转化。如无生命系统可发展为生命系统。生命系统死亡之后，又转化为无生命系统。
高层次系统与低层次系统之间的相互作用，形成一种纵向联系。在同一层次的各系统(或子系统)之间，也存在着相互作用，形成复杂的横向联系。纵横交错的联系，就构成了一个多层次、多因素、多变量的网络结构系统。
不同层次在性质和规律方面也存在质的同一和量的守恒。元素周期律、细胞、生物进化现象等的发现，深刻揭示了物质结构的同一性；而能量守恒与转化定律，则揭示了自然在运动中的同一性；爱因斯坦相对论的提出，进一步把物质与运动、时间与空间、物质运动与时空都联系起来；遗传密码的发现，使整个生物界，从病毒、细菌到人，同一于共同的信息符号，显示出自然从信息角度的同一性。
5. 系统演化与层次复杂性增长
在系统的层次结构中，有这样一种现象，即系统的层次越高级，自组织的能力越强，结构与功能也越复杂、越高级。如原子这个层次的系统种类只有108种，分子有100多万种，有机体在地球上存在过的多达10亿种。人类具有宇宙中最复杂的结构——大脑和神奇的思维功能，并且可以无限多样地创造各种结构和各种功能。所以人类是已知宇宙中最高级层次的系统。
层次复杂性增长的原因是互适应多层次压缩自组织过程的性质突现和性质压缩，系统各部分的性质突现和性质压缩使系统发展出现两方面情况：
一是在由局部组成系统时，局部之间联系性质的突现和压缩使局部之间的联系出现遵从排列组合规则的结合现象，称为同层次排列组合现象。例如，分子属于同一层次，各种分子的局部都是原子，在一定条件下，由某些原子组成的分子在某化学反应体系中发生化学反应，形成新的分子。新的分子与原有分子相比，某些性质突现了，某些性质被压缩了，而从局部的原子来看，则是原子之间核外电子云的结合方式发生了变化。在满足近同态作用原理的前提下，原子之间核外电子云的结合方式遵从排列组合规则，而形成各式各样新的分子。故虽然原子只有108种，而分子却有100多万种。
二是层次之间联系性质的突现和压缩使层次之间的联系呈现遵从排列组合规则的结合现象，称为异层次排列组合现象。异层次排列组合现象的显著特征是形成异层次之间的联系通道，联系通道的形成，既使各层次运动具有一定自由度，又使所有层次结合成一个有机整体。另外，异层次排列组合现象使得多层次之间的联系通道呈现错综复杂的状况，从而使系统的结构与功能也呈现出错综复杂的状况。例如，人体系统具有许多层次，原子、分子、细胞、组织、器官等等，这些层次之间是通过化学键、细胞内外通道、消化排泄管道、气管、血管、神经等通道相联系的，这些联系通道使人体所有层次结合成一个有机整体。异层次排列组合现象使得人体系统各层次之间的联系通道呈现错综复杂的状况，从而使人体的结构与功能也呈现出错综复杂的状况。
四、 系统背景的模糊、不确定和随机性
虽然按照存在独立性原理，任何两种存在都是系统参照系可区别的。但是，这要求系统参照系足够细，而这往往是不易办到的，因此，在特定的系统参照系中，系统信息的灰色、系统层次的模糊、系统运动的随机、系统状态的混沌，往往都是不可避免的。
拿系统层次的模糊来讲，系统层次的界限往往是模糊的。例如，“青年人”和“中年人”是两个层次，但他们的界限是模糊的。你不能在年龄轴上找到一个明确的界限，表明在界限之内的就是青年人，在界限之外的是中年人。在人体系统、社会系统和思维系统中，系统层次界限的模糊也处处可见，如就经济系统而言，出现“通货膨胀”和不出现“通货膨胀”是两个层次，但它们的界限是模糊的。如果说物价上涨率超过10％就意味着通货膨胀，那么9．99％的情形就绝对不是吗?而且物价上涨20％的情形与物价上涨200％的情形又如何在外延上加以区别呢?还有“企业经营好”和“企业经营不好”、“经济增长快”和“经济增长慢”、“大型企业”和“特大型企业”、“消费超前”和“消费滞后”、“市场占有率高”和“市场占有率低”、“银根紧张”和“银根不紧张”等等，它们的界限都是模糊的。
五、系统背景的异质、非对称、非线性、非连续性
在量子场系统的基态之上，由于互适应多层次压缩自组织，系统产生多方面的对称破缺，出现层次，系统和系统运动具有模糊、不确定和随机性的特征。因此，一般系统背景不一定是各向同性的。如果从结构上看，在量子场系统的基态之上，系统背景所决定的状态“点”不再是没有结构的质点,而成了有结构的“结构点
”,因为系统背景的任何微小部分都可能有复杂结构，这种复杂结构对于系统运动的影响是不可忽略的,
因而一般系统背景具有非同一性。即它们是异质、非对称、非线性、非连续的。
六、从系统背景同态到系统参照系
要分析在一个异质、非对称、非线性、非连续的系统背景上运动的系统，必须寻找系统背景的这些非同一性中的同一性，从而使问题得到简化。这就涉及系统参照系建立问题。
在《建 立 一 门 同 态
学》一文中，已经讨论了系统背景同态与系统参照系的关系，现摘录如下。
系统的背景同态包括许多种同态,我们任意选择其中两种同态来进行分析,由于这两种同态都属于系统的背景同态,那么,它们必然具有下属特征之一:
1.它们之间可能有某种对应;
2.它们之间可能有某种关联;
3.它们之间可能有某种相互作用
进一步说,在两种同态的稳定、变化与发展过程中,只要它们仍然属于系统的背景同态,则这种对应、关联和相互作用就总是存在的。
既然两种同态总是存在对应、关联和相互作用,那么,其中任一种同态的运动,都可能通过另一种同态反映出来,故而另一种同态对于该同态就具有某种参考态的意义。
现在来考虑系统背景同态中的所有同态,只要这些同态属于系统的背景同态,则它们之间的对应、关联和相互作用就总是存在着,因而,其中任一种同态的运动,都可能通过其它同态反映出来,故而其它同态对于该同态都具有某种参考态的意义。
如果考虑整个系统,由于系统也是同态,故系统背景同态中的所有同态对它都具有某种参考态的意义。这样就有一个结论:
系统背景同态对系统具有某种参考态的意义。
如果将系统背景同态中与系统相对独立的部分加以分割,用来表达系统的性质,就得到一个参照系的概念,参照系把系统及其运动在同一性的基础上加以表达。
参照系的范围很广。例如:某一系统与其它相关联的系统之间，就可以互为参照系。一般来说，系统背景同态中的任何部分都可以成为该系统的参照系。系统背景同态既为参照系的存在准备了前提，也为参照系的选择提供了客观的基础。
系统参照系有如下特点:
1.系统参照系是同态间的相互表达;
2.相互表达的同态共属于一个更大的同态;
3.相互表达的同态间是相对独立的;
4.系统参照系一旦确定,系统信息即确定,研究者除非改变系统参照系,不能任意取舍信息。
第四节 存在同一性原理与系统联系描述(待续)
1.系统联系与系统映射
2.系统性质与系统映射
3.系统参照系与系统映射
4.系统参照系集合的粗细
5.系统参照系集合的精确度
6.系统参照系集合的抽象度
7.系统参照系诸性质
8.信息役使系统的系统参照系表达
9.社会信息系统的控制和管理
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