建 立 一 门 同 态 学（2）
陈雨思
(四川大学
成都 电子信箱 chenyusi5225@yeah.net)
有了系统参照系,
就可以定义一些重要同态。
如果用系统参照系来确定系统，则系统的任何部分只可取两种情况之一:
或者这些部分是系统参照系可确定的;
或者这些部分是系统参照系不可确定的。这样, 由系统参照系对系统部分可否确定,
就区分出系统的两个同态, 叫做存在与混沌。
凡是系统参照系可确定的系统部分。都称为存在；
凡是系统参照系不可确定的系统部分。都称为混沌。
如果系统参照系发生了改变，存在与混沌的情况就不一样。因此，存在与混沌是一个相对的概念。
应该强调 , 同态学的存在概念与哲学不一样。哲学的存在概念是在哲学意义上使用的,
是指存在一般; 同态学的存在概念则是在科学意义上使用的,
是相对系统参照系的具体存在。
同态学的存在概念也与人们通常对存在的理解不一样,
例如, 信息是不是存在?按前述存在定义,
如果信息是系统参照系可确定的, 它就是存在。空间是不是存在?按前述存在定义,
如果空间是系统参照系可确定的, 它也是存在。
另外,
同态学的混沌概念与混沌学也是有区别的。混沌学的混沌概念是指“确定的随机性”,而同态学的混沌概念涵盖面极广,
如果对系统参照系做更具体的规定, 则它可以引伸出随机现象(含确定的随机性)、模糊现象、灰色现象以及涨落、测不准、误差等等的严格定义,
因此, 同态学的混沌概念提供了研究各种不确定现象的出发点。
存在与混沌两个同态的确定, 即指示了同态学的研究内容。
以存在间的同一性为基础,
则可以对系统结构现象进行研究。
以存在的同一性为基础, 则可以对系统运动现象进行研究。
以混沌的同一性为基础, 则可以对系统混沌现象进行研究。
由于存在与混沌是一个相对的概念, 故任何存在都包含着混沌,
反之亦然, 故我们可以集中来研究存在。存在也具有同一性,这种同一性体现在三方面
:
1.任何存在, 因为它总是系统参照系可表达的 ,即它们都有信息性;
2.任何存在, 都有力求保持其原有状态的特性,即它们都有稳定性;
3.在系统参照系下, 存在稳定性表现为信息的稳定, 故可以说,
存在是信息的稳定。而存在的信息性和稳定性结合在一起,
就是存在的存在性。
存在间由于具有存在性的差异, 就可能产生相互联系和相互作用, 由于存在性的差异而产生的相互联系和相互作用称为存在性干涉。
存在性干涉具有使存在间的存在性的差异增加和减少两种趋向,
前者叫存在性差异干涉;后者叫存在性同一干涉。
由此, 我们就可以对系统的各种现象进行研究,
如研究系统可确定部分的结构、结构层次、结构相似和结构转换的规律;
研究系统可确定部分的运动学和动力学的规律;研究系统不确定部分的结构和混沌的规律等。但是,
对同态学来说,
更为重要的是研究系统整体的稳定、运动和发展的规律,
也就是系统自组织的规律。
信息同一性压缩法的采用,为研究系统自组织指示了一条新途径。
这里涉及到整体与整体、局部与整体的关系,
尤其是局部与整体的关系。如果在系统参照系的各个同一性水平上研究局部与整体的关系。则可能揭示结构各异的微观元(要)素的运动怎样导致了宏观系统的结构与性状的变化。我们知道,
耗散结构理论和协同学主要就是对此进行探讨; 我们也知道,
这两种理论是以元(要)素之间的同质为基本前提,故在解释无生命现象(如激光)时效果较好,
而对生物、社会领域的解释则过于简化。而采用信息同一性压缩法进行研究,则是以元(要)素之间的异质(结构各异)为基本前提,因而这种研究结果将可能对生物、社会领域做出更好的解释。
系统自组织究竟取什么基本形式呢?
同态学研究揭示出了系统自组织的基本形式 , 称为: 互适应多层次压缩自组织形式。
互适应多层次压缩自组织形式包括以下内容:
1.系统是通过要素的相互适应而组织起来的;
2.系统要素的相互适应是存在性干涉和新同一性建立的结果;
3.系统要素的大部分微观性质因存在性干涉而被约束(抑制),
只有少部分微观性质被突现而参与新同一性的建立。两者均通过系统参照系空间中某区位而表现为信息压缩和信息突现。
4. 新组织通过同一性干涉和差异性干涉而达到稳定。
5.步骤1—4的反复进行形成多层次自组织结构。多层次自组织结构通过渐张的系统参照系空间而被表达。
互适应多层次压缩自组织的关键是信息的压缩和突现
。由于自组织表现为一个发生、稳定和发展过程,过程的每一步都有信息的压缩,
这对组织而言, 则是组织约束。由此可以区分出各种自组织形式,如：
1.区位约束型自组织, 如: 化学键;
2.遗传约束型自组织, 如: 生物遗传;
3.信息约束型自组织,如: 社会伦理;
4.能量约束型自组织,如:贝纳德花样;
5.物质约束型自组织,如:种群平衡;
6.目标约束型自组织,如:经济组织;
7.途径约束型自组织,如:生化反应。
1～2属于发生约束型自组织; 3～5属于稳定约束型自组织;6～7属于发展约束型自组织。
在一个系统中, 各种自组织形态都可能存在。
综上所述,
通过同态概念的确定、系统参照系的建立、信息同一性压缩法的采用、互适应多层次压缩自组织形式的发现,
同态学对于系统科学的进一步发展必须解决的4个问题:系统参照系的建立问题
，系统信息的科学选择问题 ， 系统状态的科学描述问题
，系统的规律、规范、规则等的揭示问题做出了初步回答。
同态学的应用是多方面的,而尤其是在与生物、生命、社会有关的领域中有着广泛的应用。陈雨思曾在《论新管理学建立的必要性》等文章中讨论过同态学在管理科学中的应用问题。以下再从生命起源、经济发展、统一医学三个方面地作一扼要的讨论。
关于生命起源问题。此问题科学界进行过长期的、多方面的研究。[7][8][9][10]奥巴林把生命起源的总过程划分为四个相互连接的阶段:有机小分子—有机大分子—能自我维持稳定的多分子开放体系—最原始的有机体。李靖炎认为:
未来的分子生物学只有两条可能的道路:
一是与有机大分子及其活动的数理化基础的研究作更紧密的结合;另一则是进化分子生物学的道路。即从生命起源与进化的历史上来理解分子生物学过程与生命结构的“所以然”。如果对前述的同态概念、系统参照系、信息同一性压缩法、互适应多层次压缩自组织形式等进行稍微仔细的分析就会发现: 生命起源的过程,
本质上是一个互适应多层次压缩自组织的过程,
而同态学实际上提供了一套进行进化生物学研究的完整的、定性与定量相结合的、既抽象又实用的理论与方法。
生命起源的一个重要问题是蛋白质的合成,分子生物学已经对于蛋白质的合成过程进行了详尽的研究,但是,蛋白质的具体合成过程为什么正好是这样而不是那样呢?因为从蛋白质合成的物理、化学基础看,蛋白质合成显然有多种可能途径。这个问题之所以重要,是因为它涉及蛋白质合成中的各种现象产生的机制,涉及分子病、基因突变等,这些与人类防治各类疾病有着很大关系。由此,进化分子生物学的重要性显而易见。
根据同态学来研究,可以发现, 蛋白质的合成过程, 本质上是一个互适应多层次压缩自组织的过程。蛋白质合成的互适应是在区位约束和遗传约束前提下进行的,蛋白质合成过程有将近200种成分参加,由于这些成分间的合作和竞争(同一性干涉和差异性干涉),使得这些成分的某些性质被抑制(在系统参照系空间中表现为信息压缩),另一些性质被突现(在系统参照系空间中表现为信息突现),这些被突现的性质通过进一步合作和竞争,产生稳定化联系,从而形成新的自组织。新的自组织又产生互适应的抑制和突现过程,导致更新的自组织,从而形成蛋白质合成的层次,由此,蛋白质的合成过程,就表现为互适应多层次压缩自组织过程。
在蛋白质合成的互适应多层次压缩自组织过程中,有一条优势的合成路线,这就是我们研究较多的正常的蛋白质合成过程。但是,只要蛋白质合成的因素发生变化,互适应多层次压缩自组织过程的合作和竞争、抑制和突现、稳定和更新都会发生变化。严格来说,由于没有任何两个蛋白质合成的因素完全一样,也就没有两个完全相同的蛋白质合成的互适应多层次压缩自组织过程,正常的蛋白质合成过程应该是一类优势的蛋白质合成的互适应多层次压缩自组织过程。而非正常的蛋白质合成的互适应多层次压缩自组织过程也是常例而非特例。进化分子生物学不仅要研究正常的蛋白质合成的互适应多层次压缩自组织过程,而尤其要研究非正常的蛋白质合成的互适应多层次压缩自组织过程,从而对于分子进化有较全面的了解,以造福人类。
关于经济发展问题。随着近半个世纪世界经济的巨大发展,特别是东亚经济快速起飞、知识经济兴起、互联网经济发展、全球经济金融一体化进程加快,
作为 20世纪50～60年代西方经济学主流的一般均衡理论,已经不能很好地来解释和说明这些新的经济现象了,
因此,经济学界提出了经济的动态理论的构想 ,并认为这个问题是经济理论研究中的主要问题。但是,由于经济系统参量众多、层次复杂、信息不完备和不确定、经济系统的环境的复杂和不确定,这个问题的解决还存在许多困难。[11]然而,
正如对进化生物学研究一样, 同态学的建立,也为经济动态发展的研究提供了一套完整的、定性与定量相结合的、既抽象又实用的理论与方法。
根据同态学来研究,可以发现, 经济系统运动的过程,
本质上是一个互适应多层次压缩自组织的过程。
经济系统的互适应是通过市场各经济主体间的供求关系来形成,在经济系统自组织的相对稳定阶段,
由于市场各经济主体间的合作和竞争(同一性干涉和差异性干涉),经济系统的各种联系被稳定化,
从而可达到某种“均衡”,
而由于政治、经济、文化、科技、消费心理等因素的影响,则形成的“均衡”形态各不相同,
例如:有“充分就业的均衡”、"就业不足的均衡"等。
在经济系统自组织的相对变化阶段,
各种新经济主体涌现、各种新联系被建立起来、部分原有的相对稳定的联系被打破和重组,经济系统原有的均衡被不断打破,而趋向于新的均衡,
在新的均衡之下,
新经济主体和保存下来的原有经济主体间通过合作和竞争而共处于一个经济系统中,
这样, 经济系统就表现出层次来。
经济系统自组织的稳定、变化过程不断反复进行,经济系统就形成了多层次自组织结构。
无论在经济系统自组织的相对稳定阶段,还是在相对变化阶段,
经济系统的信息压缩和信息突现都无时无刻不在进行着,
这是通过各经济主体变革、重组、更新、淘汰、新生来实现的,每个经济主体都可能面临以下诸种选择:1.在经济系统自组织结构的某现有层次中找到自己的位置,而通过变革来适应经济系统的变化;
2. 在经济系统自组织结构的某新层次中找到自己的位置,而通过重组、更新、新生来适应经济系统的变化;3.被经济系统自组织结构淘汰。
任何经济主体要在经济系统自组织结构中具有自己的位置,都必须有自己的信息突现,
也就是必须形成其它经济主体不可替代的核心竞争力。
任何经济主体要在经济系统自组织结构中生存,则它必须同时具有信息压缩和信息突现功能,要有所为和有所不为,这就有目标问题、决策问题、管理问题等等,而这些较具体的问题都与信息压缩和信息突现有关。
关于统一医学问题。随着医学研究的发展,
医学工作者提出了统一医学的问题, 这主要是指中西医理论的统一。[7][12][13][14]正如对进化生物学、经济发展的研究一样,
同态学的建立,也为统一医学的研究提供了一套完整的、定性与定量相结合的、既抽象又实用的理论与方法。
正如生命起源的过程是一个互适应多层次压缩自组织过程一样,
人体的生长、发育、新陈代谢、功能调节也是一个互适应多层次压缩自组织过程。
人体的生长、发育过程虽然是在遗传约束下进行的,
但它仍然是一个自组织过程,是一个遗传约束下的互适应多层次压缩自组织过程。
这一点在发育学研究中是比较明确的,
因为“自我构建”和“自我组织”己经是两个常用的发育学术语。
19世纪60年代, 德国学者提出重演律,
认为胚胎发育大体上重演祖先的进化过程;
本世纪建立的分子胚胎学则进一步研究了胚胎发生过程中遗传基因表达的时空顺序和调控机制;
生理学研究则揭示了人体复杂的结构、新陈代谢和功能调节过程,
这一切都说明,人体是一个多层次自组织结构,
人的生命是一个互适应多层次压缩自组织过程。互适应多层次压缩自组织过程贯穿于人的整个生命历程中。
在人体的正常状态, 人体系统的各种联系被稳定化,
从而可达到某种“平衡”, 在中医中,这被称为“阴平阳秘”,在西医中,这被称为“内环境稳态”。人体的平衡是一种动态平衡,是由各种内外因素通过合作和竞争(同一性干涉和差异性干涉)而达到的动态平衡,是通过不断的自组织来达到的多层次动态平衡。
当人体的平衡被破坏的时候, 人体就出现病态,而无论中医还是西医,
他们诊病治病都是为了找出人体平衡被破坏的原因,
然后使用一定的治疗手段, 使人体恢复平衡。
中西医的分歧首先发生在人体系统的描述上。中医在人体系统的描述上是基于阴阳五行、藏象经络学说;西医在人体系统的描述上是基于生理学等。由于描述上的不同,
就导致病因、病理、疾病分类、诊病和治病方法等等方面的不同,
从而形成中西医两个医学体系。
中医人体系统描述的科学性何在呢?东汉张仲景在《类经》中谈到藏象时说:“象,形象也。藏居于内,
形见于外,故曰藏象。”可见, 中医藏象学说是基于“有诸内,
必形于外”的观察、分类方法。这种方法的内在依据是: 无论人体内部生理活动怎样复杂,
它最终都必然整合起来, 形成人体外在的生理现象。这里有一个内部结构与外在功能的关系,
也有一个微观结构与宏观功能的关系,由此可见,
中医藏象学说与系统科学的基本命题是一致的。
人体的内部生理活动与外在的生理现象表现为一个庞大的、相互关联的信息集合,
如果把该信息集合放在一定的系统参照系空间中,采用信息同一性压缩法来处理,
则可以发现, 人体系统至少有两种同一性:一是人体的内部生理活动;二是人体外在的生理现象。如果通过第一种同一性来表达人体系统,
则有生理学等;如果通过第二种同一性来表达人体系统,
则有中医藏象学说等。这两种表达方式是等价的,因为人体的内部生理活动和外在的生理现象是相互关联的。
采用人体外在的生理现象来表达人体系统,直接触及到人体系统的一个关键问题,即整体的调节问题,
因为任何外在的生理现象,
都是人体内部所有层次的组织协同活动(同一性干涉和差异性干涉)的综合体现,
而人体内部所有层次组织的协同活动则与人体活动的调节机制相关,这就把握住了人体系统描述的中心环节—调节。生理学告诉我们,
人体活动的调节机制包括三个层次即器官、组织、细胞的自身调节,体液调节和神经调节,而这些调节还必须整合起来,
才能形成人体外在的生理现象。这些调节的整合有没有它的外在体现—“象”呢?应该有,这个“象”即是“经络”,近20多年的研究表明,经络是不能单纯用解剖方式“发现”的,它是人体活动的所有调节机制的综合体现。
根据信息同一性压缩法来分析, 当采用人体的内部生理活动来表达人体系统时,人体外在生理现象的信息被压缩;当采用人体外在生理现象来表达人体系统时,人体的内部生理活动的信息被压缩,因此,为了达到中西医统一,
就分别为中西医人体系统描述提出一个基本课题:
中医人体系统描述的基本课题就是:人体外在生理现象是怎样联系人体的内部生理活动的?也就是藏象经络学说是怎样联系生理学等学说的?
西医人体系统描述的基本课题就是:人体的内部生理活动是怎样联系人体外在生理现象的?也就是生理学等学说是怎样联系藏象经络学说的?
如果按照同态学的方法,将人体系统信息放在系统参照系空间中来考虑、采用信息同一性压缩法、探寻人体系统“互适应多层次压缩自组织”的具体形态,
就有可能在上述基本课题的解决上取得进展,从而使
中西医人体系统描述趋于统一,由此而使中西医在病因、病理、疾病分类、诊病和治病方法等方面的学说趋于统一,进而形成统一医学。
参考文献
1 陈雨思.试论系统科学的困惑与出路.<<熵·信息·复杂性>>网站,2000.
2 陈雨思.克服不确定,发展系统科学.<<熵·信息·复杂性>>网站,2001.
3 中国大百科全书图文数据光盘.哲学卷.北京：中国大百科全书出版社，1999.
4 吴彤.“复杂性”研究的若干哲学问题.《自然辩证法研究》，2000(1)[见：熵·信息·复杂性网站
转刊]
5 苗东升.论复杂性.《哲学动态》.1999(12)[见：熵·信息·复杂性 转刊]
6 伊·普利高津，伊·斯唐热.从混沌到有序.上海：上海译文出版社，1987.
7 21世纪100个科学难题编写组.21世纪100个科学难题.长春：吉林人民出版社,1998.
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10 周希澄,郭平仲,冀耀如主编.遗传学.第2版.北京：高等教育出版社,1989.
11 (美)保罗·A·萨缪尔森,威廉·D·诺德豪斯著.经济学.高鸿业等译.北京：中国发展出版社,1992.
12 雷顺群主编.<<内经>>多学科研究.南京：江苏科学技术出版社,1990.
13 胡翔龙,包景珍,马廷芳主编.中医经络现代研究.北京：人民卫生出版社,1990.
14 黄世林,孙明异著.中医脉象研究.北京：人民卫生出版社,1986.
(四川大学,电子信箱 chenyusi5225@yeah.net)