73 圖2.17中由M，到M，的過程就是一個組織過程，A、B、 C三個人受到越來越強的約束，在這個過程中，他們位置的不確定性逐步減少，最後形成一個有高度組織性的系統。如果 SA、SB、S.不代表三個人的位置，而代表不同原子的位置，那麼對這個可能性空間的約束就可能意味著一個分子的組織過程。 那麼組織跟資訊有什麼關係呢？我們馬上會想到，控制、資訊和組織都可以表述為可能性空間的縮小。差別在於可能性空間的狀態不同。在組織中可能性空間的狀態不是一般的可辨狀態，而是代表事物相互聯絡的方式，一個狀態代表一種聯絡方式。因此，組織起來的過程實際上是事物間建立某些確定的聯絡，排除了其他種聯絡的可能，從而也就排除了聯絡的混亂性和隨機性。 實際上，組織過程與獲得資訊是密不可分的。控制論指出，一個系統必須獲得一定量的資訊才能組織起來。在上面操場上排隊的那個例子中，A、B、C三個人之所以能一步步組織起來，是因為他們接到了命令，命令就是資訊。生物體之所以能組織成一個協調的整體，是因為生物體內各個細胞、 器官之間能夠透過神經、體液、經絡以及其他各種通道互相傳遞資訊，也能夠與環境互相傳遞資訊。現代社會的組織程度是古代社會無法相比的，通訊及其他資訊傳遞技術的發展在組織社會中起了很大作用。可以設想，今天如果沒有電報、電話、電視、報紙、廣播、報紙、火車和其他傳遞資訊的工具，整個社會就會迅速地發生解體。因此在控制論中，一個系統組織程度的度量跟資訊量是一致的。
74 控制論和科學方法論讀者可能已經發現，我們在考慮組織的時候，實際上是碰到了一個更為廣闊的領域。研究控制和資訊的傳遞，我們是把一個複雜組織的各個部分互相孤立起來、考慮區域性的時候得出的基本概念。其實，就拿資訊的傳遞來說，除了極其個別的場合，沒有一個東西單純是資訊源、通道或者接受者。 事物在資訊的交流中結合成一個整體。人類社會中每一個人都是資訊源，又是資訊的接受者，同時又是一個社會資訊通道組成的要素。我們必須把一個事物的整個控制、反饋和資訊傳遞過程綜合起來考察。不僅要考慮單向傳遞，而且要考慮相互影響及相互影響的綜合效果。這就是系統理論。 如果把控制和資訊概念作為大廈的基本磚塊，那麼系統理論就是研究這些磚塊是怎樣構成大廈的。 必第三章系統及其演化帝曰：五運之始，如環無端，其太過不及何如？ 《黃帝內經》 也許，當中國古代哲學家和科學家提出五行執行的相生相剋學說的時候，並沒有意識到他們是在研究系統理論，更沒有意識到幾千年以後這種理論會變得如此重要。今天，人們運用系統理論來分析社會結構，處理大工業生產，規劃國民經濟，研究神經生理學，幾乎沒有一種複雜事物的研究不在系統理論的物件之內。 自然界存在著許許多多種系統，固然每一種系統都有它的特殊性，但從方法論角度來看，系統方法有沒有共同點呢？ 人們常說，系統研究方法的特點是：從整體上來考察一個過程，儘可能全面地把握影響事物變化的因素，注重研究事物之間的相互聯絡以及事物發展變化總的趨勢。這是對的。另一方面，要研究整體，又必須分析整體內的各個組成部分，尤其是分析各部分之間的因果關係。系統理論也首先是從剖析因果關係開始的，並且有著自己十分獨特的思路。
76 控制論和科學方法論 3. 1 系統研究方法中的因果聯絡所謂因果聯絡，大家都比較熟悉。人們遇到一種現象， 總習慣於考察它發生的原因是什麼以及它所要引起的結果。 例如水結冰，溫度下降是水結冰的原因；物質的組成和結構不同是物質具有不同性質的原因；導線周圍有磁場是導線中有電流的結果；等等。 這種研究方法是有效的，特別是在剖析事物某一具體的、區域性聯絡的時候，它是整體研究的基礎。但當我們瞭解了區域性關係後企圖來把握整體時，特別是碰到自然界錯綜複雜的大系統時，這種方法就無效了。在研究大系統時，人們不得不跟許多新的有趣的因果聯絡形式打交道，我們在這裡研究其中的幾種。 （1） 因果長鏈這在科學研究中是時常會遇到的。人們不但要知道某一現象發生的原因，而且往往還要知道原因的原因是什麼。 如果有可能的話，還要一直追索下去，直到發掘出一長條有因果聯絡的鏈來。 早在兩千多年前，我國大哲學家莊周就對這種因果長鏈進行了研究，記載在《莊子》裡。一天，莊周到雕陵慄園去遊玩，看見一隻怪鳥，他緊跟過去，架起彈弓準備打鳥。這時一隻蟬正躲在枝葉中叫，沒想到已被螳螂發現了，螳螂伸出長臂抓住了蟬，正要咬，卻又被那隻鳥發現了，怪鳥一啄，就把螳螂連同蟬一道吞掉。莊周把彈弓丟在地下，十分感嘆地第三章系統及其演化 77 走出園去，園丁見了，以為他是偷栗子的，狠狠罵了他一頓。 莊子透過這個有趣而寓意深刻的故事說明世界上事物之間的關係是複雜的，事物的原因後面還有原因的原因，一環扣一環。如果考察下去，可以追索得很遠。如果只看到眼前區域性的環節，就要犯錯誤。螳螂只看到蟬，沒顧到背後的鳥，所以被吃掉了。烏只看到螳螂和蟬，差一點被莊周的彈弓打中，園丁只看到莊周進了園子，就以為他是偷栗子的。實際上，整個過程中各個環節的因果聯絡應該是一條長鏈 （圖3.1）。園丁的行為離開了蟬是難以解釋的。要了解園丁當時的行為，必須把蟬、螳螂、鳥、莊子和園丁作為一個系統來研究。 莊周螳螂蟬 -… 圖 3.1 這種研究因果長鏈的方法在現代科學中佔有重要的地位。追索原因的原因以及結果的結果，使許多學科的研究工作越出了自己經典的領域。人們經常發現構成本學科疑點的課題，其解決方法在過去認為毫不相干的科學領域內。這就促進近幾十年來邊緣科學及新的學科分支糾紛問世。這種研究因果長鏈的方法也造成了科學史上另一個有趣的現象，就是人們對自然界一些終極問題越來越感到興趣，它們構成了著名的三大起源問題。人們發現，許多學科的疑點如果按原因的原因或結果的結果追索下去，都會不約而同地涉及天體起源、生命起源、人類起源這樣一些根本問題。 那麼，是不是一切化學問題和生物學問題都必須歸結為
78 控制論和科學方法論基本粒子或夸克的發現，是不是一切有關人類的意識和社會問題都有待弄清人類起源甚至生命起源才能解決呢？追溯因果長鏈有助於我們從整體上來把握一個事物，但如果無限地追溯下去，會有一個終結嗎？不會的。任何一個科學家如果被一條無限的因果長鏈纏住，他就無法脫身。因果長鏈的無限性使人們再一次提出了所謂終極原因問題，只不過把終點放到了一個無窮遠的地方。如果把目前科學所遇到的一切問題都歸結為那個無窮遠處的原因，實際上也就把科學放逐到一個不可知的世界中去了。因此研究因果長鏈又必須有一個適當的限度。 這樣就出現了一個方法論的難題。一方面為了考慮整體性，人們不得不考慮越來越多的因素，不得不把越來越長的鏈包含到研究的物件中來。另一方面，自然界的因果長鏈又是沒有終點的，科學必須為自己規定適當的限度。那麼， 當我們研究一個具體問題時，追溯到哪一個因果環節可以認為是適當的呢？ 這正是系統理論所研究的基本問題。對它的研究導致了“系統”這個概念本身的提出。為了對此有所瞭解，我們還必須對系統方法作更深入的研究，探討其他幾種因果聯絡。 （2） 機率因果經典的因果論認內：“任何原因都必然導致一定的結果。”如果考慮到偶然性和不確定性，這種說法就有父妥之處。問題在於原因和結果之間的聯絡，常常不能由“必然”和 “一定”來歸結。事實上，自然界許多事物之間的聯絡是有隨機性的，原因 A不一定會引起結果B，結果B也不一定是由第三章系統及其演化 79 原因A引起的。我們可以借用數學上描述不確定性的術語 “機率”，把這類因果稱為機率因果，它也是現代科學中常見的因果聯絡方式。 我們假設上面那個莊周遊雕陵慄園是公元前300年發生的一個事件：螳螂捕蟬，鳥啄螳螂，莊周打鳥，園丁罵莊周。 如果反過來問：是不是慄園裡只要有了一隻蟬，就一定會惹起園丁破口大罵，或者只要園丁破口大罵，就一定是某隻蟬的緣故呢？顯然不是。我們設慄園中蟬被螳螂捕獲的機率平均為百分之一，螳螂被鳥啄的機率也為百分之一，餘者類推，那麼整個事件發生的機率實際上只有10- -°。也就是說， 園丁和蟬之間的因果聯絡實際是非常微弱的，從數學上來說完全可以忽略不計。 這對我們有什麼啟發呢？不難看出，當我們按長鏈筆直地追索原因的原因的原因的時候，雖然可以把問題聯絡到很遠，但那些遙遠的原因往往只是一些實際上不起作用的原因，並不是什麼“終極原因”，更不是“根本原因”。實際上科學家在處理這一類問題時，當事件之間的機率因果相關小到一定程度，就可以認為事件之間是無關的了。 （3）互因果和自因果如果我們去考察大尺度的氣象現象，比如問為什麼南極會有冰山。固然，太陽輻射能較少是寒冷的原因，但南極的冰山反射掉大量陽光本身也構成冷的原因。雖然冰山是冷的結果，但這一結果反過來又會影響原因。這種互為因果的現象，當我們把某一個複雜系統作為一個整體來考慮特別是沿著因果長鏈追溯時，是必然要碰到的。在第一章討論反饋
80 控制論和科學方法論時，我們已經分析過，互為因果的反饋作用使結果對自身的原因產生影響，所以也可以看作自為因果現象。例如我們分析經濟結構時發現，缺電、缺煤是鋼鐵廠和機械廠生產不出鋼鐵和機械的原因，但再看煤礦，又發現，採煤機械不足是煤產量上不去的原因之一，而採煤機械之所以不足，又是和鋼鐵廠、機械廠開工不足有關。 在分析互為因果或自為因果的關係使各種因素的相互作用形成一個環，環是一種無端的結構，所以如果要追索終極原因的話，我們可以發現它的無限性就存在於系統的內部。在這樣的系統中，事物發展的終極原因從根本上來說可以不必追溯到系統以外的因素，事物內部相互作用就決定了事物的發展變化。實際上，我們在研究因果長鏈時，總會發現因果鏈的閉合現象。不發生閉合的因果鏈在自然界幾乎是不存在的。 （4） 因果網路科學中許多問題的複雜性還體現在眾多變數之間的交叉作用上。在因果鏈中會出現一些結構複雜的交點。這些交點意味著某一事件可能是許多原因共同作用的結果，而這一事件也可能造成或參與造成許多結果。由許多這種交點構成的複雜系統，變數之間縱橫交錯的關係會使整個系統的因果鏈像一張大網一樣張開來。人們在研究生態學、國民經濟、生物組織、大腦神經生理等複雜的特大系統時，就經常要跟這種因果網路打交道，就拿一塊洋白菜地來說，與它有關的生物構成一個互為因果的生態網。實際上有210個種群與它有關，即使如此，地下的生物及微生物都沒有考慮在內。