控制论与科学方法论——第三章 系统及其演化
第三章 系统及其演化
帝曰：五运之始，如环无端，其太过不及何如？
《黄帝内经》
也许，当中国古代哲学家和科学家提出五行运行的相生相克学说的时候，并没有意识到他们是在研究系统理论，更没有意识到几千年以后这种理论会变得如此重要。今天，人们运用系统理论来分析社会结构，处理大工业生产，规划国民经济，研究神经生理学，几乎没有一种复杂事物的研究不在系统理论的对象之内。
自然界存在着许许多多种系统，固然每一种系统都有它的特殊性，但从方法论角度来看，系统方法有没有共同点呢？
人们常说，系统研究方法的特点是：从整体上来考察一个过程，尽可能全面地把握影响事物变化的因素，注重研究事物之间的相互联系以及事物发展变化总的趋势。这是对的。另一方面，要研究整体，又必须分析整体内的各个组成部分，尤其是分析各部分之间的因果关系。系统理论也首先是从剖析因果关系开始的，并且有着自己十分独特的思路。
3.1 系统研究方法中的因果联系
所谓因果联系，大家都比较熟悉。人们遇到一种现象，总习惯于考察它发生的原因是什么以及它所要引起的结果。例如水结冰，温度下降是水结冰的原因；物质的组成和结构不同是物质具有不同性质的原因；导线周围有磁场是导线中有电流的结果；等等。
这种研究方法是有效的，特别是在剖析事物某一具体的、局部联系的时候，它是整体研究的基础。但当我们了解了局部关系后企图来把握整体时，特别是碰到自然界错综复杂的大系统时，这种方法就无效了。在研究大系统时，人们不得不跟许多新的有趣的因果联系形式打交道，我们在这里研究其中的几种。
（1）因果长链
这在科学研究中是时常会遇到的。人们不但要知道某一现象发生的原因，而且往往还要知道原因的原因是什么。如果有可能的话，还要一直追索下去，直到发掘出一长条有因果联系的链来。
早在两千多年前，我国大哲学家庄周就对这种因果长链进行了研究，记载在《庄子》里。一天，庄周到雕陵栗园去游玩，看见一只怪鸟，他紧跟过去，架起弹弓准备打鸟。这时一只蝉正躲在枝叶中叫，没想到已被螳螂发现了，螳螂伸出长臂抓住了蝉，正要咬，却又被那只怪鸟发现了，怪鸟一啄，就把螳螂连同蝉一道吞掉。庄周把弹弓丢在地下，十分感叹地走出园去，园丁见了，以为他是偷栗子的，狠狠骂了他一顿。
庄子通过这个有趣而寓意深刻的故事说明世界上事物之间的关系是复杂的，事物的原因后面还有原因的原因，一环扣一环。如果考察下去，可以追索得很远。如果只看到眼前局部的环节，就要犯错误。螳螂只看到蝉，没顾到背后的鸟，所以被吃掉了。鸟只看到螳螂和蝉，差一点被庄周的弹弓打中，园丁只看到庄周进了园子，就以为他是偷栗子的。实际上，整个过程中各个环节的因果联系应该是一条长链（图3.1）。园丁的行为离开了蝉是难以解释的。要了解园丁当时的行为，必须把蝉、螳螂、鸟、庄子和园丁作为一个系统来研究。
这种研究因果长链的方法在现代科学中占有重要的地位。追索原因的原因以及结果的结果，使许多学科的研究工作越出了自己经典的领域。人们经常发现构成本学科疑点的课题，其解决方法在过去认为毫不相干的科学领域内。这就促进近几十年来边缘科学及新的学科分支纠纷问世。
这种研究因果长链的方法也造成了科学史上另一个有趣的现象，就是人们对自然界一些终极问题越来越感到兴趣，它们构成了著名的三大起源问题。人们发现，许多学科的疑点如果按原因的原因或结果的结果追索下去，都会不约而同地涉及天体起源、生命起源、人类起源这样一些根本问题。
那么，是不是一切化学问题和生物学问题都必须归结为基本粒子或夸克的发现，是不是一切有关人类的意识和社会问题都有待弄清人类起源甚至生命起源才能解决呢？追溯因果长链有助于我们从整体上来把握一个事物，但如果无限地追溯下去，会有一个终结吗？不会的。任何一个科学家如果被一条无限的因果长链缠住，他就无法脱身。
因果长链的无限性使人们再一次提出了所谓终极原因问题，只不过把终点放到了一个无穷远的地方。如果把目前科学所遇到的一切问题都归结为那个无穷远处的原因，实际上也就把科学放逐到一个不可知的世界中去了。因此研究因果长链又必须有一个适当的限度。这样就出现了一个方法论的难题。
一方面为了考虑整体性，人们不得不考虑越来越多的因素，不得不把越来越长的链包含到研究的对象中来。
另一方面，自然界的因果长链又是没有终点的，科学必须为自己规定适当的限度。
那么，当我们研究一个具体问题时，追溯到哪一个因果环节可以认为是适当的呢？这正是系统理论所研究的基本问题。对它的研究导致了“系统”这个概念本身的提出。为了对此有所了解，我们还必须对系统方法作更深入的研究，探讨其他几种因果联系。
（2）概率因果
经典的因果论认为：“任何原因都必然导致一定的结果。”如果考虑到偶然性和不确定性，这种说法就有欠妥之处。问题在于原因和结果之间的联系，常常不能由“必然”和“一定”来归结。
事实上，自然界许多事物之间的联系是有随机性的，原因A不一定会引起结果B，结果B也不一定是由原因A引起的。我们可以借用数学上描述不确定性的术语“概率”，把这类因果称为概率因果，它也是现代科学中常见的因果联系方式。
我们假设上面那个庄周游雕陵栗园是公元前300年发生的一个事件：螳螂捕蝉，鸟啄螳螂，庄周打鸟，园丁骂庄周。如果反过来问：是不是栗园里只要有了一只蝉，就一定会惹起园丁破口大骂，或者只要园丁破口大骂，就一定是某只蝉的缘故呢？显然不是。
我们设栗园中蝉被螳螂捕获的概率平均为百分之一，螳螂被鸟啄的概率也为百分之一，余者类推，那么整个事件发生的概率实际上只有6。也就是说，园丁和蝉之间的因果联系实际是非常微弱的，从数学上来说完全可以忽略不计。
这对我们有什么启发呢？不难看出，当我们按长链笔直地追索原因的原因的原因的时候，虽然可以把问题联系到很远，但那些遥远的原因往往只是一些实际上不起作用的原因，并不是什么“终极原因”，更不是“根本原因”。实际上科学家在处理这一类问题时，当事件之间的概率因果相关小到一定程度，就可以认为事件之间是无关的了。
（3）互为因果和自为因果
如果我们去考察大尺度的气象现象，比如问为什么南极会有冰山。固然，太阳辐射能较少是寒冷的原因，但南极的冰山反射掉大量阳光本身也构成冷的原因。虽然冰山是冷的结果，但这一结果反过来又会影响原因。这种互为因果的现象，当我们把某一个复杂系统作为一个整体来考虑特别是沿着因果长链追溯时，是必然要碰到的。在第一章讨论反馈时，我们已经分析过，互为因果的反馈作用使结果对自身的原因产生影响，所以也可以看作自为因果现象。
例如我们分析经济结构时发现，缺电、缺煤是钢铁厂和机械厂生产不出钢铁和机械的原因，但再看煤矿，又发现，采煤机械不足是煤产量上不去的原因之一，而采煤机械之所以不足，又是和钢铁厂、机械厂开工不足有关。
在分析互为因果或自为因果的关系使各种因素的相互作用形成一个环，环是一种无端的结构，所以如果要追索终极原因的话，我们可以发现它的无限性就存在于系统的内部。在这样的系统中，事物发展的终极原因从根本上来说可以不必追溯到系统以外的因素，事物内部相互作用就决定了事物的发展变化。实际上，我们在研究因果长链时，总会发现因果链的闭合现象。不发生闭合的因果链在自然界几乎是不存在的。
（4）因果网络
科学中许多问题的复杂性还体现在众多变量之间的交叉作用上。在因果链中会出现一些结构复杂的交点。这些交点意味着某一事件可能是许多原因共同作用的结果，而这一事件也可能造成或参与造成许多结果。由许多这种交点构成的复杂系统，变量之间纵横交错的关系会使整个系统的因果链像一张大网一样张开来。
人们在研究生态学、国民经济、生物组织、大脑神经生理等复杂的特大系统时，就经常要跟这种因果网络打交道，就拿一块洋白菜地来说，与它有关的生物构成一个互为因果的生态网。实际上有210个种群与它有关，即使如此，地下的生物及微生物都没有考虑在内。
在以后的章节里我们将研究另外一些因果网络，不过从这个例子中我们已经可以看出问题的复杂性。要考察任何两种生物之间的关系可不是件容易的事。实际上人们研究的系统都是复杂的因果网络，系统任何一处发生的变化，都会波及整个网络。
3.2 相对孤立系统
根据以上对几种特殊的因果关系的分析，我们就可以理解为什么系统理论在处理现代科学种种复杂问题时：
一方面不厌其烦地考虑到所有跟所发生问题密切相关的一大批变量，详尽周到地研究这些变量之间的相互作用和变化趋势；
另一方面又把那些关系不大的变量眼睁睁地忽略掉，或者至少是暂时地忽略掉。
这种方法就是系统理论中经常采用的建立“相对孤立体系”的方法。系统理论中的“系统”，一般就是指相对孤立体系，那么什么是相对孤立体系，它是怎样划分的呢？
首先，我们沿着因果长链追溯时，忽略那些影响概率足够小的因素，把它看作系统所受的干扰和系统之外的。
其次，一个相对孤立体系尽可能是自相闭合的互为因果网络。
第三，根据我们研究的目的和系统变化的时间尺度，抓住主要的互为因果变量，构造出系统模型。
下面我们举一个例子。
假定在一个生态环境中存在着鹿、森林、狮子、狼、气候、土壤等因素。显然，这里面有许多互为因果的关系。其中影响鹿的数量的因素很多，有捕食者狮子和狼的数目，森林供给鹿的食物多少等等。鹿的数目本身又对森林的茂密程度以及狼、狮子的数目等发生影响。它们三者形成一个闭合的互为因果网络。
在研究这个整体时，我们发现，如果研究的时间尺度不很长，那么我们可以把鹿群、森林、捕食者三个作为一个系统来研究。即主要的互为因果过程是在它们三者之间发生的。当然，土壤、气候对它们都会有影响，严格说来这种影响也是互为因果的。因为土壤的肥力和气候影响森林的状态，而森林可以影响土壤肥力，也可以影响气候。但当我们只考虑短期作用时，土壤和气候的影响相对比较稳定，较少变化，我们可以把鹿、森林、捕食者这三者看作一个系统来研究（图3.2）。
而土壤和气候对它们的影响暂时忽略不计，或者当作不变的条件来考察。必须注意，这种对系统的划分是相对的，是根据我们研究的对象、要求来决定的。如果我们研究大范围生态变化，如几十年、几百年，那么这个生态系统跟土壤、气候的相互影响就不能忽略，这时互为因果是一个包括土壤、气候在内的更大系统。
由此可见，系统理论在定义一个系统时，对于系统内究竟应当包含哪些变量是根据客观情况和主观目的来决定的。
严格地讲，系统并不是指一个客观存在的实体，而是人们的一种规定。人们把一组相互耦合并且相关程度较强的变量规定为一个系统。这种规定：
一方面考虑到各种变量之间的因果联系形式，尤其是那些互为因果的联系形式。
另一方面也考虑到各变量之间因果联系的紧密程度，即相关性。
当某些变量与我们所要考察的那些变量的相关性小到一定程度，就不再把它们作为系统的组成部分。实际上，我们采用规定系统的方法，也就是对客观事物之间错综复杂关系的一种科学抽象。通过对一个系统的规定，把一些无限的问题变换成了有限的问题来考察。当然，这种有限是相对的，因此系统又被称为“相对孤立系统”。
将系统规定好后，怎么来研究呢？我们知道，传统的对复杂事物的研究办法是：当影响事物因素很多时，常常固定其他因素，分别考察一个个因素变化对事物的影响，然后再综合研究。比如影响催化剂效率的有温度、压力、湿度等因素，常用的方法是：固定其他因素，去研究温度和催化剂效率的关系，再固定别的变量，研究压力等等。但系统中的各部分是互为因果的，因此，通常固定其他因素不变，考察其中一个因素变化而造成的影响这种传统办法就不灵了。
著名的开巴鹿的故事就是一个例子。1907年，美国开巴高原七十万亩的范围中，约有四千只鹿生活在那里，同时生存着不少狼、狮子等捕食者。起先人们用固定其他因素不变的办法来研究这个系统，显然，为了增加鹿的数量，人们就得大量捕捉猛兽。到1924年，狼和狮子等捕食者基本捕捉殆尽，鹿的数量一下子增加到10万头。但同时当地的森林几乎被大量繁殖的鹿吃光，结果森林被破坏，大量鹿很快饿死。最后，鹿的数量大大减少，甚至比原来还少。
为什么会出现这种错误？因为人们忘了系统中存在着互为因果的作用。固然，狼和狮子等的存在是鹿数量减少的原因，但森林能供给的食物是鹿数量的另一个条件。鹿本身的大量繁殖却有可能破坏它本来得以存在的条件。因此，在系统的研究中，传统的研究局部单向因果关系的一些方法暴露出很大的弱点。我们必须从整体的角度来处理系统内互相关联的各个部分。
这方面，人们不得不更多地借用数学工具来研究问题。可惜，当19世纪末奥地利著名的物理学家兼哲学家马赫提出用数学函数概念代替因果概念来研究现象的相互依存关系时，他的观点并没有引起足够的重视。固然，企图用函数来代替并否定因果性，是马赫哲学的一个缺陷。但马赫的观点也包含了批判形而上学因果论中不完整性、不精确性和片面性的合理内核。
现代系统理论并不否定因果性，相反，非常重视对各种复杂因果联系的分析研究。同时，系统理论还充分认识到采用数学工具研究因果联系对避免形而上学的重要性。
3.3 系统的稳态结构
既然互为因果的系统是不能用单向因果决定论和寻找主要因素这种古典方法来研究的，那么怎么分析它呢？系统论控制论有着十分独到的思路。
我们先来举一个最简单的互为因果的反馈系统，即只有二个子系统互相作用（图3.3）。A可以假定为一种生物的数量，它的数量受另一种生物B的限制，限制条件用图3.3a函数关系来表示（即B数量决定A数量），而反过来B的存在也受到A数量的限制。限制条件用图3.3b函数关系表示。
在这两个系统互相作用之中，A、B数量怎样变化呢？我们先来看，当A、B各处于哪些量时，它们各自在相互作用中不被改变。显然，求不变的平衡态只要把两张图重叠起来，看两条曲线有哪些交点即可。
假定两条曲线有三个交点：。即当A、B二个子系统分别处于
点时，系统的相互作用使A、B都处于不变状态。不过，
三个平衡态中只有
是真正稳定不变的。
状态和
状态虽然是平衡状态，但只要系统受到微小的干扰，就会变化。
比如点，当系统B值稍许有一点偏离，会使A、B都离开
点。如果B值比
点稍大，那么A、B的互相作用就会使A、B值不断增加。B值比
稍小，那么A、B的相互作用就会使A、B值都趋向
状态。同样，
状态随干扰不同可趋向O点，也可变到
状态。这种简单的分析告诉我们，这样一个高度简化的系统有几种可能性：
（1）当A、B值处于与
点之间时，系统最后都要变化到不变状态
去。
（2）当在A、B值大于时，系统的值是不断增加的。
（3）当A、B值小于点时，系统值要变到O点去。
随A、B二个子系统作用方式不同，两条函数曲线可以没有交点，也可以有一个、二个、三个或多个交点，但系统变化都不外这三种可能性。这三种可能性实际上揭示了互为因果系统变化规律的最基本特征：
第一种表示系统处于一种稳态结构。
第二种表示系统发生了震荡或崩溃。
第三种表示系统从一种稳态结构向另一种稳态结构的演化。
一个复杂系统包含的变量当然要比上面这个简化了的反馈系统多得多，但总的发展趋势基本还是这三种形式或这三种形式的交替出现。对于系统变化的后两种可能性我们在后面还要加以讨论，我们这里先来研究第一种可能性：稳态结构。
显然，当系统处于状态时，有一个有趣的特点，这就是如果干扰使系统偏离这一状态，系统内的互相作用仍可以使它回到这一状态。这种状态称为稳定态。在稳定态附近，系统的两个变量都保持在不变的数量上。它告诉我们，一个互为因果的体系可以因自身的相互作用而处于一种不变的稳定的状态，一般干扰都不会破坏这种状态。在研究系统时，这是一个十分重要的结论。
自然界许多互为因果的系统由于系统各部分的相互作用而使各部分都处于一种稳定的平衡状态之中，我们将其称为稳态结构。整个系统处于稳态结构的条件是系统的每一个子系统都处于稳定态。它们的互相作用保持着各自的稳定。生态系统各生物群由于互相抑制而保持各自数量稳定是最常见的例子。
就上一节所谈到的开巴鹿生态系统，很明显，鹿、森林、捕食兽组成一种稳态结构。离开这种稳态结构，系统不可能存在，想单个地改变某一子系统数量也是不可能的。实际上，我们在第一章所谈的负反馈调节是一种最简单的稳态结构。负反馈是系统趋向稳定的过程，正反馈是系统偏离旧稳态向新稳态过渡的过程（我们在后面研究质变量变时还要讨论）。人们常说，系统理论是从反馈开始的，这确实不错。正是反馈的发现，人们开始自觉地研究互为因果过程，把目的性与系统变化联系起来考察。
以温度自动调节为例，如果是一个单向的因果关系，即室内温度取决于火炉和外界能源，那么，室内温度是否稳定不取决于自身，而取决于外界温度和能源放热的变化。
如果有一个温度自动调节器，使火炉放出的热量是室内温度高低的原因，火炉放出热量的多少直接受室内温度的影响，即室内温度高低是火炉放热的原因。温度低，放热多；温度高，放热少。这就构成了互为因果。它可以保持室内温度的稳定（图3.4）。
对于复杂的互为因果系统，也是类似的。在生态学中有一种奇怪的岛屿均衡现象。生态学家发现，如果岛屿大致的生态环境一致，那么离大陆最近的大岛屿上物种数目最多，而在小的远离大陆的岛上物种数目最小，对于一定的岛屿物种数目基本不变。为什么一定岛屿上物种数目一定呢？从系统处于稳态结构的角度很容易理解。
我们知道，物种在一个岛上的灭绝率和大陆的迁移率是物种数目的函数，据一些生态学家计算，函数关系如图3.5所示。岛上物种数越多，大陆上的物种越难迁入，但对于临近大陆和远离大陆的岛屿，迁入曲线是不一样的，临近大陆的岛屿要比远离大陆的岛屿迁入率高（实线所示）。同样，物种数越多，岛上的物种越容易灭绝，但对于大岛屿和小岛屿灭绝曲线是不一样的，小岛屿比大岛屿灭绝率高（虚线所示）。
两组曲线的交点表示系统物种数处于稳定平衡的状态。即A表示远离大陆的小岛的稳定的物种数，B表示邻近大陆的大岛稳定物种数。也就是说，只要系统处于稳态平衡中，岛上的物种数不是随意的。如果太多，会绝灭；太少，大陆上新来的将进行补充。系统必然处于这种稳定的平衡态中，这跟系统的状态一开始怎样无关。事实证明了这一结果。
生态学家发现，在最后一次冰河期，有些岛是和大陆相连的，因此物种数与大陆相同。但大约距今一万年前，冰河时代结束时，由于水从冰川释放使海平面升高而形成这些岛屿。结果原有岛上的物种减少，并达到这些岛屿上应该有的稳定数目。生物地理学家对不列颠岛、阿鲁群岛、特里尼达德岛和日本的分析都证明了这一结论。
实际上，如果不从整个系统互相作用的观点出发，很难理解为什么物种数会保持某一稳定态。在这里没有一个原因是终极原因。
3.4 稳态结构和预言
利用稳态结构我们可以预见那些看来极为复杂的系统将怎样发展变化。复杂系统的可能结构很多，并且发展方向像树枝一样纵横交错。如果我们能判断系统未来可能结构中哪些稳定，哪些不稳定，我们就可以期望那些稳定的结构将是事物最可能趋向的目标。这对需要作出预言的科学家尤为重要。
地质学家就是运用“稳态结构”这一概念来找石油的。石油的生成要有一定的古地理条件，如适当的气候，周围有大量生物繁殖，陆上经常输入大量泥沙等等。但仅有生油条件是不够的，因为生成的石油往往是分散的，只有这些分散的点滴石油集中起来，才能形成油田。在漫长的地质年代中，地壳结构在变化，石油也在不断地流动。如果地质学家要确定生油地质系统的具体演化过程，那到目前为止，还是做不到的。但却可以用稳定结构来预见系统最终的状态。
比如说，油田要满足一个重要的条件——储油条件。即形成一个空间，油可以从四面八方聚集到这里，并且一旦进入了这一地区，就流不到别的地方去了。显然，所谓储油条件就是说，油田对于石油流动来说是一个稳态结构。石油不断富集的过程就是石油流向稳定区的过程。地质学家指出了维持这一稳态结构的条件，如它必须是一个广阔的低洼地区，它在慢慢下降，周围在逐渐上升等等。
天上的月亮尽管或圆或缺，但我们从地球上始终只能看到它固定的半面。多少年来，人们对它背面的景观猜测纷纭，在宇宙飞行时代之前，人们始终未能看到一眼。我们知道，这是因为月球的自转速度跟它绕地球公转速度一致的缘故。那么，为什么月亮自转速度恰恰会和它绕地球公转速度相一致呢？这是巧合吗？以后月球的自转速度会不会快一点或者慢一点，使它的背面能够转过来朝向地球呢？
原来，由于月球跟地球之间存在着潮汐摩擦，不管月球原来的自转速度比它的公转速度快还是慢，最后总会趋向一致，也就是说，月球永远把固定的一面朝向地球是一种稳态结构，不大会发生改变。根据同样的道理，人们预言地球的自转速度也将逐渐缓慢下来，最终将跟月球的公转速度一致。
1754年康德写了《关于地球自转问题的研究》一文，他认为，只有当地球表面和月球表面处于相对静止的时候，潮汐摩擦才会终结。那时候只有半个地球上的人才能看到月亮，另外半个地球上的人想看一眼月亮，得漂洋过海跑到地球的另一端去。
利用稳态结构研究事物变化趋势的方法，使我们可以省略考虑许多中间步骤，当只需要知道最后结果的时候尤其是这样。
碳氢化合物可能进行哪些化学反应，可能分解或化合为哪些中间产物？是一个非常复杂的问题。但稍有一点化学知识的人都知道碳氢化合物在燃烧以后最后必定形成水和二氧化碳。因为在高温和氧充分的条件下，只有水和二氧化碳这两种产物才是稳定的。
一群蜜蜂在田野里飞着，假设要对它们两小时后的位置进行估计。如果我们把蜜蜂飞行的路线及到达空间各点的时间都一一记下来，像研究行星轨道一样来研究它，那也许是一件十分艰巨的工作。谁知道每一只蜜蜂下一时刻会飞到空间哪一点去呢？不过我们只要看一看附近田野里哪儿有较丰盛的花草，并估计一下两小时内蜜蜂所能飞行的距离，断言蜜蜂会出现在那些花草多的地方，总是不会错的。因为，蜜蜂停在花上，这对于系统的各种可能状态（结构）来说是一种稳态结构。
用稳态结构来预测事物发展方向时，必须注意，要把可能结构中一切稳定态都找出来，进行分析比较，看哪一个更稳定些。古时候洪水泛滥，大禹的爸爸鲧用“堙”法治水，治了九年不见效，结果被舜处死了。大禹改用“导”法，经过长期努力终于征服了洪水。为什么“导”法比“堙”法好呢？
“堙”就是填塞，鲧企图用筑堤堆土的方法堵住洪水的去路。从暂时的局部的范围来看，洪水稍微稳定了一些，这种方法可能有点用处。但从整体来看，洪水仍处于高势位，这里不泛滥了，必然要在别处泛滥，整个系统依然是极不稳定的。大禹采用“导”法疏通河川，让洪水东流归海。“归海”是洪水最稳定的状态，大禹总结了他父亲的经验教训，选择这个最稳定状态为治水的目标，所以取得了成功。
系统总是自动趋于稳态结构，这是不是总是好的、有用的呢？不见得。有时候，系统的稳态结构会给我们带来很大的麻烦。仪表的指针如果在某一位置或角度上是稳定的，比如总是不动或者总往某个刻度偏，那可是很糟糕的事。我们会说，这种仪表太不灵敏了。系统对外界反应的灵敏性跟稳态结构常常会发生矛盾。
很久以来人们对一种名叫北鳟的鱼一直感到困惑。北鳟平时生活在海里，它的身体是流线形的。交尾时沿着江河逆流而上，但不知为什么，体形发生了很大的变化，一到江河口，它的脊背上就长出了一个又高又扁的大包。后来人们发现，北鳟的这种变化是为了在江河中运动能够具有更大的灵敏性。在海里，北鳟的体形适于作稳定的高速运动，但江河里地形复杂，这种稳定性就有害了。运动速度总是很快，随机应变地控制转弯就会困难。为了适应环境，北鳟就改变了体形，使得重心尽可能靠近动压力作用点。这样，运动的稳定性差了，但灵敏度提高了。
了解系统变化中的稳态结构，就是为了我们在控制系统时更好地利用它、改造它，促使事物向有利的方向发展。如果自然的稳态结构不利于我们达到所需要的目的，我们就必须实行控制改变系统，选择适当的条件，破坏自然的稳态结构，建立对我们有利的稳态结构。
古时候有两个人，一个叫？，一个叫囫。他们不大会种田，田里杂草长得很茂盛。？想了一个办法，用一把火将田里的草和稻子都烧得干干净净。结果稻子倒没长，杂草又很快茂盛起来。囫采用了另一个办法，他任草和稻子一块儿生长，结果稻子不但没长好，反而退化了，稻子变成稗子。长杂草，这是农田的稳态结构。只有实行控制，比如经常除草等等，才能使不长杂草成为新的稳态结构。
3.5 均匀和稳定
有一种现象跟系统的稳态结构有着密切的关系，这就是均匀性。
什么是“均匀”？直观上讲，一杯糖水是均匀的，无非是指它各点浓度一致。这是对的，但不深刻。说得更精确一些，所谓某一系统在空间上是均匀的，是指对物体空间各位置实行任一变换，变换后，系统不变。也就是属于“均匀”的那种性质是系统空间位置交换中的不变量。
我们用筷子搅拌一下糖水，使糖水发生对流，如果糖水是均匀的，那么在进行这一变换后，糖水各点浓度分布和原来一样。如果糖水浓度分布不均匀，搅拌（对糖水各部分进行变换）后得到的新的浓度分布就和原来不一样了。既然如此，我们马上就可以想到，为什么均匀和稳定之间常有着紧密的联系。
稳定性是指系统在干扰作用下不变的性质，如果干扰刚好是对系统空间位置的无序变动，那么它显然不会改变系统那种称为均匀的性质，这种性质就是稳定的。
均匀和稳定的这种联系也可以使我们解释为什么自然界许多系统会自动地趋向均匀。
往一杯水里滴一滴红墨水，开始墨水局限在一个小区域内，它的红色和水的无色形成鲜明的对照，整个系统是不均匀的。但这种状态不能持续下去，因为它不稳定。随着墨水的扩散作用，系统自动趋向稳定，逐渐成为淡红色的均匀的液体。这种状态是稳定态，能长期地维持下去。我们把电池的正负极连结起来，就会产生电流，这个电流使正负极的电位互相接近，最后电位差为零。一个物体跟环境交换热量，它的温度最后会跟环境温度一致。这都是系统自动趋向均匀的例子。
人们常常利用均匀性来控制和选择某些系统的稳态结构。我们知道，金属的晶体组成并不到处一样，有些地方晶体缺少电子，会发生变形，这种情况称为空穴。空穴是金属结构中比较脆弱的地方，金属在受力情况下，一般在空穴多的地方容易断裂。那么怎样增加金属的强度呢？一个办法是消灭空穴。但这很困难，空穴出现的机会太多了。我们可以利用均匀和稳定的相互关系来解决这一问题。
实际上，我们并不需要消灭空穴，只要使空穴在整块金属中分布均匀，金属的强度就可以大大提高。因为在外力（干扰）引起晶体位置变化时，空穴如不均匀，那么将引起空穴的重新分布，应力可能在空穴周围积累起来，金属容易断裂。如果空穴分布均匀，那金属在受到外力作用时，空穴和空穴之间互相牵制，重新使应力分布变得均匀，金属就不易断裂。因此，用X射线轰击金属，使空穴均匀，是增加金属强度的有效途径。
热力学第二定律对这种均匀导致稳定的现象进行了理论上的概括。这个定律认为，一个孤立系统不管内部如何变化，它的熵总要趋向极大。熵趋向极大就是变成一种内部均匀的、无序的、混乱的情况。这种状态是系统自然趋向的最稳定结构。
但是，事情并不这么简单。如果把热力学第二定律推广开来，我们这个宇宙早就应当变成一团温度均匀密度一致的物质了。而现实的宇宙却并非如此，在我们这个世界上，找不到一小块内部绝对均匀绝对无序的物质。恰恰相反，有许多系统一旦内部趋向混乱、无序，它们就不能稳定地存在下去。
最明显的是生物界，这是一个大不均匀的世界。几乎无须举例，就可以证明任何稳定的生命体都具有不均匀的结构。生物体只有死亡之后，才真正开始被环境同化，跟环境均匀一致。一部生物进化史，就是生物从原始的比较均匀的无序结构发展为高级的比较不均匀的有序结构的历史。原始细胞有了细胞膜，避免了自身和海水的均匀。真核细胞更进一步，在细胞内分化出细胞核和各种细胞器来。植物为什么要由根、茎、叶、花、果组成？动物为什么要分化出各种系统、器官？无非是这种不均匀性有利于生命的稳定。任何一棵由花均匀地构成的草和任何一只由胃均匀地构成的狗都是不可思议的。
奥地利物理学家薛定锷最早注意到生命体这种特点，它似乎与热力学第二定律描述的体系的熵趋于极大的原则不同，它使生命物质能避免趋向与环境平衡的衰退。薛定锷认为，生命体之所以能免于趋近最大值熵的死亡状态，就是因为生命体能通过吃、喝、呼吸等新陈代谢的过程从环境里不断汲取负熵。他认为，有机体就是赖负熵为生的。新陈代谢中本质的东西，乃是使有机体成功地消除了当它自身活着的时候不得不产生的全部的熵。
生命体只有通过一种有序化的过程才能维持自身的稳定。类似的现象具有普遍性。例如社会组织，整个人类文明史都证明稳定的社会需要一种有序的结构。一个国家，一支军队，一个企业，它们能否在社会上稳定地存在、发展，它们是否能繁荣昌盛，是否具有战斗力和竞争能力，主要取决于它们内部的组织程度。我们常常用“一盘散沙”来形容那些濒于灭亡的社会组织，就是因为那种无序的均匀体系是极不稳定的。
在无机世界中，我们也可以到处看到系统自动趋于有序结构的现象。星系、分子、原子、原子核，都不是绝对均匀体，它们具有不同特点的结构。星云就是从密度极稀的星际弥漫物质中集结起来的，在这种集结过程中，又逐渐形成密度集中的恒星群。我国古代早有混沌创世说，其基本思想也认为目前的有序结构产生于原始的无差异的均匀的物质。
获得诺贝尔奖金的化学家普里高京创立了耗散结构的热力学。他认为一个与外界有能量和物质交换的开放体系不能维持均匀稳定结构，它们在与外界交换过程中会自动趋向有序的不均匀结构，以保证自身的稳定。一个封闭体系跟外界隔绝，它们的无序状态是“死”的，其实在现实世界中很难找到。现实世界中大量存在的是跟外界有密切交往的开放体系。它们是“活”的，能够通过新陈代谢存在下去。
系统的稳态结构与均匀的关系是现代科学正在密切注视的课题。
3.6 不稳定和周期性振荡
系统由于其子系统互相作用处于不稳定状态，也是常见的。这种不稳定状态可以分为两种基本情况，一种是慢慢趋向稳定结构，另一种是处于周期性的振荡之中。我们在这里谈谈周期性振荡。先看一个例子：北美的枞蚜虫和它的寄主针枞、香叶枞组成一个互为因果系统（图3.6）。
枞蚜虫可将针枞等毬果类植物的芽吃掉，甚至还去吃花与叶子。这两个子系统的相互作用可以成为稳定结构，如蚜虫数量保持一定，针枞的数量也保持一定。但在某些条件下，这一系统内的相互作用使它们各子系统数量都处于一种振荡状态。该蚜虫寿命可达5年之久，若其族群数量增多了，就会导致该地区针叶枞叶子过多地掉落，当叶落尽时，蚜虫食物减少，而使大量蚜虫缺乏食物死亡。但蚜虫一少，枞树出芽时损失相对减少，枞树又多起来。这样二者交互地作用，形成蚜虫族群和枞树数都会发生振荡。图3.7表明一些生态系统处于周期性振荡的情况。
系统处于不稳或周期性振荡状态是作为系统处于稳定结构的一种补充而存在的。几乎所有的稳定系统，在一定条件下都可以转化为不稳和振荡。果树有大小年，气候会出现周期性冰河，这些都和系统的振荡有关。
当振荡频率一定时，可以用这种振荡来构成计时系统。实际上，生物种就是靠生命系统中这些周期性振荡来实现的。
什么条件下，系统处于稳定结构，什么时候出现不稳和振荡，这在系统研究中十分重要。系统在结构基本不变的条件下，系统的初始状态往往有很大作用。在上一节第一个例子中，系统的初始值大于点时，系统就进入不断增值的不稳定状态。小于
值时，就进入不断减少的不稳状态。只有在
和
之间时才会稳定。对于我们后面将要讨论到的自繁殖系统，
和
就是两个临界值，
是自繁殖爆炸的临界值，
是灭绝的临界值。
对于生态系统，系统的初始值是十分重要的。比如，美国的黑格母鸡，以往值是稳定的，但一旦它的数量降到临界点以下，就开始不稳定。如1916年，黑格母鸡还有2000只，但经过一场大火、大风和一个难度的冬天，仅余下50对。以后，系统即使条件不变，因初始值小，其数目也不能稳定。到1927年，只有20只。1937年，只有最后一只了。
当然，主要决定系统振荡的还是系统内各子系统的相互作用方式。我们前面已经讨论过正反馈耦合使系统偏离平衡的现象。子系统以正反馈这种方式相互作用，就会使系统不稳定。而负反馈则是使系统趋向稳定的作用方式。
子系统之间的作用方式在控制论中用各种数学关系式来表示。人们通过精确的计算来确定一个系统是趋于稳定或不稳定。一般说来，那些相互作用过分强烈的子系统往往会发生振荡。根据这个道理，人们可以通过改变系统结构的办法来控制系统的稳定性。
通常，在一个反馈回路中加一个放大器，在一定条件下可以将原来趋向稳定的相互作用变成不稳定的，而在反馈回路中加一个滤波器，则可以使原来不稳定的相互作用变成稳定（图3.8）。
所谓放大器就是增大A对B的作用。比如人对自己说话的控制如图3.9a。这里有两个反馈回路。
一个是大脑→口→大脑，即大脑神经通过对嘴的动作的自我感觉来控制嘴说话。
还有另一反馈回路，即大脑→口→声音→耳朵→大脑，大脑通过耳朵听到声音，反馈回来纠正自己发音的准确性。对于一般人这一系统是稳定的，但对于口吃的人这一系统是不稳定的，尤其第二条反馈回路的作用常常过分强烈。
口吃的人听到自己的发音，不但不能帮助他控制自己的发音准确，反而引起他神经的过分紧张。他对自己的声音太注意了，越口吃得重，心越慌；心越慌，越口吃，形成了恶性循环。怎样使这一系统由不稳定变成稳定呢？一般加一个滤波器就可以做到这一点，使其相互作用变为图3.9b。滤波器是这样工作的：当人一说话，一个发音器立即发出嗡嗡声，以减弱声音→耳→大脑之间的作用。这是纠正口吃的一种较有效的办法。
有时干脆把某一影响完全切断（如果可能的话），也可使一系统由不稳定变为稳定。比如我们用手端着盛得很满的一碗水，如果眼睛盯着它，小心地走着，反而容易晃出来。这是因为我们的脑→手→脑这一控制系统上又加上一个从眼→脑的反馈回路，正是这回路作用，使系统反而不稳定了。这时，只要眼睛不看水，这一条影响通道切断了，系统就稳定了。
同样，如果要使稳定变为不稳定，可加上新的影响（当然要看具体情况是否可能）。很多时候，改变结构和改变初始条件的方法是同时运用的，比如在纠正口吃的例子中，系统不稳时，加上滤波器，改变了系统的结构，待系统在新结构中得到稳定后，重新把滤波器去掉，使结构恢复到原来状态。
这就是两种办法并用的例子。对于复杂系统，上述研究反馈过程中碰到的振荡和稳定转化的条件常常也是适用的。
3.7 超稳定系统
我们知道，当系统中各子系统之间相互作用方式和子系统本身不变时，一般整个系统保持在稳态结构之中。这种稳态结构有某种抗干扰能力，能保持一个时期不变。但是，实际上任一系统内部的子系统总在变，并且从长时期来看，其相互作用也在变，还要受到外界的影响。系统原先的稳态结构总要破坏的。有没有一种特殊的系统可以抗拒这种变化趋势，而保持高度的稳定性呢？有的，这就是超稳定系统。
超稳定系统有一个重要特点，就是靠不稳定来维持稳定。为什么只有靠不稳定才能维持超稳定呢？因为系统本身的变化往往是一种不可抗拒的趋势。实际上要维持系统长期不变是做不到的，惟一的办法是当系统本身变化了，不稳定出现时，重新修复系统。
比如一架温度控制器，使室内温度保持不变，这是一个一般的稳定结构。但时间长了，温度控制器的零件总会损坏，零件一坏，整个系统就坏了。我们可以把被破坏的系统看作一个新系统，对于这种系统，它可能产生新的稳定结构。因此，一般的系统由于本身系统变化会演变到其他的稳定结构。但是，如果我们另外加上一个控制机制，比如安置一个维修工人，看到恒温器坏了，系统稳定性破坏时，能够给温度控制器换零件，使系统恢复。这样，系统一经破坏，不久又恢复到原来的稳定结构，这就是一个超稳定系统。
为什么叫超稳定，因为它比一般的稳定结构更多了一层，这一超稳定是通过对不稳定的修复来实现的。刚才的例子因为有修复者存在，使人们觉得这种系统太平常，并没有专门研究的必要。实际上，可以存在一类系统，当它不稳定时，开动修复机制不是由人来做的，而由系统本身完成，这就很有趣了。
自然界能保持长期不变的系统都是超稳定系统，它们都有这种修复机制存在。因此，超稳定系统有一种特殊的现象，那就是周期性地出现稳定——不稳定——稳定现象。不稳定时，新的机制发生作用，使系统回到原有的稳定结构，而不是新的稳定结构。这种超稳定系统应用在社会科学中，非常有趣地说明中国封建社会长期停滞的原因。中国封建社会有两个明显特点，一个是几千年来社会结构基本保持不变，另一个是几百年出现一次周期性的大动荡。这明显地表现出超稳定系统的特点，并暗示了中国封建社会停滞原因在于它是一个超稳定系统。
超稳定机制是一种重新寻找稳定的机制，一直到找到原有的稳态结构，系统才回到不变状态。所以，有时人们也把超稳定系统称为自稳定系统。自稳定系统最早由著名控制论专家艾什比提出。在《大脑设计》一书中，他详细地描述了一种叫内稳定器的特点。这种机器被用来模拟那些结构复杂而又能自动保持稳定的系统。内稳定器有两个非常有趣的特点：
第一，如果某一子系统对稳定态有着不大的偏移，这时其他子系统对它的相互反馈作用可以帮助它回到原稳定态。但一旦这个偏移充分大，在短时间内，其他子系统的相互作用不能使它回到稳定态，那么由于它的影响，别的一个或几个子系统也可能偏离稳定态。
第二，如果系统只有一个稳定态，那么不管系统开始处于什么状态，由于子系统之间的相互作用，系统最终总会达到这个稳定态。只要系统处于非稳定态，机器就会不断运转，好像在寻找稳定态。
在自然界中，最妙的内稳定器或许就是人体本身。内稳定器的一些重要性质在人体内是广泛存在的。在各种关于人体的生理病理模型中，中医的脏象学说别树一帜。在某种意义上说，脏象学说正是人体内稳定器的一个简化模型。脏象学说把人体结构分为5个主要的子系统：心脏、脾脏、肺脏、肾脏、肝脏。每个脏与其余四脏都有反馈作用（图3.10）。这个模型反映了人体各部分生理功能的相互滋养、生化和相互约束、克制作用。也反映了病理状态下疾病的转变方式以及机体各部分抗病功能的协调方式。
脏象学说中稳定的观念是十分基本的。各子系统的变量之间，由各种正反馈回路和负反馈回路交织成复杂的调节关系，使人体的各种生命运动、各种功能维持在稳定状态。在一般情况下，这种稳定的维持是强有力的。如果机体受到接连不断的内外因素干扰，一些子系统的变化可能越出某个阈值，我们就说人得病了，这时人体的功能处于一种不稳定状态。
一般情况下，人体具有极强的恢复功能，借助各子系统之间的调节作用，整个系统仍然回到原来的健康状态。只有当致病作用十分强烈，而人体的抵抗能力不足时，才会形成病态稳定态。这时可能要借助一定的外部输入，使系统脱离病态，回到正常状态。脏腑模型提供了各种正气的协调方式，也提供了各种致病干扰的传递方式，因此根据这个模型还可以有效地指导对许多疾病的调节和控制。
中医提出的脏腑模型跟内稳定器极其类似，这绝非偶然巧合。这是祖国医学在长期实践中把握了人体各部分互相调节趋于稳定特性的结果。在控制论产生之前两千年，我国人民就开始运用这样一个内稳定器模型来调节人体，是非常了不起的。
3.8 系统的演化
系统旧有稳定性破坏后，在新的作用方式下，一般又有新的稳定结构。当系统没有变到这种新的稳定结构中去时，它将处于不稳定状态之中，它的各个子系统都在变。但只要它一进入新结构所规定的范围之内，就会形成新的稳定性。
我们先分析一个由老鼠、蛇、三叶草和土蜂组成的生态系统。假定一开始，这个生态系统处于老鼠多、土蜂少、三叶草少、蛇少这样一个状态（图3.11a）。老鼠多，大量的土蜂窝被破坏，造成土蜂少。土蜂少不能传播三叶草花粉，造成三叶草少。三叶草少使蛇得不到生息的环境，造成蛇少。蛇是老鼠的天敌，蛇少对老鼠不会构成威胁。显然，由于各子系统的相互作用，结构a是稳定的。各个子系统如果偏离了原来的状态，都会被子系统之间的这种相互作用拉回来。
但如果有大量猫被引入这个系统，因为猫大量吃老鼠，系统的稳定结构被破坏。老鼠数量的变化造成整个系统发生一连串的变化。老鼠变少则被破坏的土蜂窝变少，土蜂变多使三叶草和蛇增多，而蛇变多又使老鼠数量更加减少。这样，整个系统都处于不断改变中。最后变到新的结构：老鼠少，土蜂多，三叶草多，蛇多（图3.11b）。新结构也是一种稳定结构。为什么是一种稳定结构呢？因为即使在新结构中猫变少了，老鼠也不见得能增加。因为蛇很多，蛇大量捕食老鼠使老鼠数量受到抑制。
从这个例子我们可以看到，尽管系统中各子系统互相影响很复杂，系统在不稳定时具体会怎样变也很复杂，可能通过非常曲折的途径，但稳定结构之间却可以转化，这种转化是可以从系统中各子系统的互相作用方式来分析的。这一结论对研究复杂系统的变化很有意义。因为对于复杂系统，虽然其中不稳定结构的变化过程非常复杂，一时难以预测，但有哪些稳定结构，却是可以把握的。这就为研究复杂系统的变化提供了方便。
二百万年前的更新世，北美洲和南美洲的巴拿马陆桥形成之前，南美洲与北美洲是两个孤立的大系统。从大范围看它们各自哺乳动物数目处于稳定状态。巴拿马陆桥形成后，两个系统发生了互相影响，物种在两个大陆中进行迁移。这时两个系统原先物种稳定结构打破了。固然，迁移过程物种变化是十分复杂的，但最后两个系统都进入新的稳定状态，哺乳动物物种数量又重新稳定下来（图3.12）。
一个生态系统本身可以允许多少物种稳定地存在，可以从系统中各子系统的互相作用来预测。但在迁移过程中物种具体怎么变化极为复杂，并且具有很大的随机性。现代生态学在研究大生态系统几千年中演变时，使用这种方法，获得了有意义的结果，这就是生态消长理论。
研究大时间尺度上生态系统的变化，一般把生态系统分成三个互相作用的子系统：生物群落、土壤和气候（图3.13）。这个系统有两种稳定态。
一种是不毛状态，即没有生物群，但当气候适宜和附近有生物群落时，这种不毛状态会慢慢变化。假定某地一开始是沙漠和岩石，慢慢由于地衣的生长，会有薄薄的土层出现。随着土壤中生物有机质的增加，生态系统进入苔期，土壤加厚二三公分，保水力加强。保水力加强的后果有利生态系统进一步改变，生态系统进入杂草期，有早熟禾、车前草、狗牙根、蒲公英出现。随着杂草丛生，土壤中有机质进一步增加，生态系统进入了灌木期，土层越来越厚，保水力也越来越强。最后树木茂盛到一定程度，地面蒸发减少，使微生物在其间繁衍，地面上地衣、苔藓及草丛逐渐减少。最后，生态系统达到盛林期，各种树木竞争，达到稳定，土壤有机质达到动态平衡。生态系统把这一整个系统的平衡态称为顶极状态。到这一状态，生态消长不再变化。并且森林对气候也有一定调节能力。整个系统达到新的稳定态（图3.14，图3.15）。
从系统理论看来，系统结构不同，互相作用方式不同，它们的演化过程也不同。就拿生态消长过程来看，在系统中没有别的因素（如人）的干扰时，演化后果趋向顶极群聚。但在美国东部的温带区，有一个牧草受损群聚的例证，原因是人类大量放牧（图3.16）。如果没有人的活动，本区将会产生落叶性灌木、葡萄树等植物，最后演变成顶极群聚。但因为有人类活动，系统将稳定在受损群聚。又比如台湾的高山地带，季风时火灾频繁，使消长停滞在草原期，若火灾可制止，则此种高山草原可继续演化，在短期内发展为森林，到达顶极群聚。
如果系统的演化可以归为由一种稳定结构向另一种稳定结构的过渡，那么演化过程可以用两种不同的基本模式来表示，一种是分叉，一种是汇流。
分叉是这样一种现象，系统原来具有稳定结构A，由于系统内子系统及其相互作用方式的改变，原有稳定结构不再稳定，在新的作用方式下，系统有一些新的稳定结构，但稳定结构很可能不止一种，而有B、C两种。这时系统演化到新的稳定结构就有两种可能B和C，而系统一旦演化到B或C，系统就出现较大的差别。内部和外部条件改变时，它们又不能进一步稳定，可能孕育出新的稳定结构（图3.17）。
我们在谈可能性空间时就谈到过这一点。实际上，分叉现象是可能性空间一种特殊的展开形式。它的特点是可能性空间各元素都代表稳定态结构。
生物的进化可以看作生物和环境组成的系统的演化。物种适应于环境就是两个子系统在相互作用中保持稳定结构。同一种原始物种如犀牛祖先，进化到犀牛，头上长出角来是有利于适应环境的，这是稳定结构。但同一犀牛祖先，对环境有两种适应办法，一种是头上长出两只角（如非洲犀牛），一种是只长一只角（印度犀牛），这是同一系统的两种稳定结构。
生物系统适应环境的稳定结构可用适应空间的适应峰（也可用洼）来表示。或者说同一个问题有两个答案。这时，系统到底演化到两种稳定结构的哪一种去，就或多或少带有一点偶然性。我们没有理由说非洲犀牛必定是两只角，而印度犀牛注定只可能有一只角，当系统演化面临分叉现象时，单纯的决定论是不适用的。很多时候，初始条件微小的差异，可以导致系统演化到有巨大差异的不同系统。
汇流和分叉现象相反，它表明开始系统可以有许许多多不同的稳定结构，但这些稳定结构打破后，系统都面临着一些共同的稳定结构。
系统在什么条件下的演化是分叉，什么条件是汇流呢？这要具体问题具体分析。一般说来，一个孤立的系统在演变时常出现分叉的现象。而许许多多原先孤立但后来发生了密切互相影响和联系的系统往往出现汇流现象。
生物的进化就是分叉。在人类历史的早期，各民族之间交往影响较小时，社会形态变化也基本是分叉。但随着技术的进步，各民族之间交往的增多，汇流现象渐渐占主要地位。
复杂系统的演化，也常常取分叉和汇流的中间形态，即演化为复杂的网状结构。
3.9 系统的崩溃：自繁殖现象
我们有必要专门讨论一下系统演化过程中旧结构瓦解时发生的一种特殊情况，这就是自繁殖。自繁殖现象往往标志着系统原有稳态结构迅速打破，发生崩溃，造成系统旧稳态结构急骤瓦解，系统以暴风骤雨般的力量向新稳态过渡。核爆炸、激光、细菌繁殖、癌的生长、传染病的流行等现象，表面看去，它们之间毫无共同之处，但控制论却给它们一个统一的名字：自繁殖系统。它们是系统从一种稳态结构向另一种结构演化过程中出现的现象，它们有一个共同的特征：在一定条件下，某变量值越大，变量值增加越快。
比如核爆炸，在一定条件下，核反应速度随着核物质质量的增加而迅速地增快，即参与核反应的原子越多，放出的中子就越多，核反应也进行得越快。这样一来，参与反应的原子以几何级数增加着，直到核燃料全部参加反应为止，在极短的时间里释放出巨大的能量。自繁殖系统一旦存在，那么不管开始它对周围的影响是多么小，最后将产生巨大的不可忽视的影响。一个光量子放出的能量是很小的，可一旦具有同一频率的光量子自繁殖起来，就会产生巨大能量的激光。个别分化不良的细胞对整个人体来说没有什么影响，但大量的癌细胞以自繁殖的速度增长起来，却可以危害一个人的生命。
自繁殖过程有什么共同性呢？
（1）任何自繁殖过程往往存在一个临界值，只有当一个系统变量大于这一临界值，才会有自繁殖发生。
一般说来，这个临界值取决于系统结构的稳定程度，系统越稳定，抗干扰的能力越大，相应的临界值就越高。如果铀235的质量小于一定值，并且达不到一定纯度的话，核爆炸是不会发生的，这个值被称为铀235的临界质量。为什么必须大于临界质量才会发生核爆炸呢？
当中子引起铀235核裂变时，每个铀235原子核平均放出2.5个中子。新放出的中子叫做二次中子或第二代中子，它们和原来的中子一样，又能使别的铀235裂变，产生第三代中子。裂变过程这样继续下去，就会产生第四代、第五代等等许多代中子。照理这种反应按几何级数增长，核爆炸会迅速发生。但实际上，不是全部裂变产生的中子都能继续参加裂变反应。有些中子会飞到铀块外面去，有的要被设备中铀以外的材料所吸收。
通常把链式反应中下一代中子数对上一代中子数的比例叫做中子增殖系数。中子增殖系数大于1时，链式反应的规模越来越大，称作中子的增殖，又叫自持式链式反应。中子增殖系数小于1时，链式反应的规模越来越小，最后就中断了。中子增殖系数跟铀块的质量有关，在临界质量以上，中子增殖系数大于1，核爆炸才会发生。
生物界也存在着类似的情况。任何一种生物照理都可以构成一个自繁殖系统，如果生物所有的后代都能存活并继续产生后代，数量就会以几何级数增长。但这一自繁殖过程并不总是出现，原因在于生物和环境密切作用，它们的数量受到食物、天敌、气候等制约。要使一个物种的实际增殖系数大于1，这个物种的数量必须要大于一定的值。
（2）自繁殖系统内部存在着一条有因果关系的自动增长链。
在积雪很厚的陡坡上，开始由于偶然的原因可能有一些雪下落，这些雪下落过程中又冲击着更多的雪下落，这样下落的雪越来越多，奔腾直下，造成大规模的雪崩，会把位于山谷中的房屋道路都给埋没。这也是一个自繁殖过程。我们看到，在一定条件下，雪下落的事实本身就成为更多雪下落的原因，系统内形成一条自我因果的链，造成系统繁殖的原因来自系统内部。
核反应中铀235放出的第一代中子引起其他铀235核裂变，成为第二代中子产生的原因。而第二代中子放出的结果又成为第三代中子产生的原因。生物世代交替，子代所承袭的不仅是父代的形体，也承袭了父代繁殖的本领。正因为系统内存在着这样一条自我增长链，自繁殖过程也常常被称为链式反应。
（3）很多自繁殖系统的形成是由于负反馈控制机制破坏引起的。
自然界许多具有自繁殖能力的系统不是孤立存在的，它们跟周围环境有相互反馈的制约作用，在一般情形下，自繁殖现象被这种反馈作用有效地控制着，一旦反馈控制机制破坏，自繁殖现象就出现了。
一个突出的例子是癌产生的原因问题。有的生理学家认为，人体很多细胞的繁殖是通过如下机构（图3.18）控制的。
这一过程一般是正常的。即可以生长出一些适量的新细胞来补充旧细胞的老化和死亡，维持新陈代谢的进行。新细胞的产生又受到一定的抑制不会无限增生。如果抑制机构失灵了，在一定条件下，就会使新生细胞的产生不可遏制，成为一个自繁殖系统，这就产生了癌。
比如一些理论家认为，一般细胞繁殖之所以不以几何级数增长，构成一个自繁殖系统，其原因是有这种反馈抑制系统存在。即当新生细胞生长成熟到一定程度就有一种抑制生长的因子放出来，这一抑制生长因子反馈回来阻止着细胞进一步分化。但如果这一反馈过程受到破坏，比如当新生细胞尚未成熟就死亡了，而一般抑制因子是在新生细胞完全成熟后才产生的，这样，这一反馈过程就被减弱，抑制因子数量大大减少，以至于幼稚细胞大量繁殖，造成了癌。
新生细胞之所以在未成熟之前就死亡，原因可能是由于某些酶的缺乏，造成了新生细胞不能维持正常寿命，从而使反馈中断，形成一个自繁殖系统。如将卵巢用手术移植至动物的脾脏，使得反馈中断，垂体得不到反馈信息而分泌大量促性腺激素而造成卵巢癌。
关于癌的研究，可以说，控制论是一个新的并且看来是很有希望的方法。目前用控制论建立了不少癌症病理模型，基本思想是把癌看作一个控制系统失调而引起的自繁殖过程。
不仅是癌，自然界许多自繁殖系统的发生与反馈抑制的失调有关。比如20世纪60年代，在意大利，毒蛇猛增，以致危害到居民住宅的安全，这在历史上从未有过。原因是由于以往蛇的天敌如刺猬等存在，它们的数量有效地抑制着蛇的数量。但由于近年来环境的变化，使调节着各生物之间数量平衡的反馈受到破坏，使蛇的天敌数量减少，造成蛇的自繁殖。
研究自繁殖系统究竟有什么用处呢？有了这种研究，就可以指导我们去抑制我们不需要的自繁殖过程，引发对我们有利的自繁殖过程。
这方面最有趣的例子是消灭蜼蝇的试验。为了消灭蜼蝇，除了用化学杀虫剂以外，是否有更有效、更简单的办法呢？通过自繁殖过程的分析知道，如果我们将蜼蝇的数量压制到一定数量以下，则由于自然原因，它繁殖不起来，就会自然消亡。而分析蜼蝇的自繁殖过程发现，蜼蝇一生只交配一次。因此，人们放出一定数量的受过放射性照射的雄蝇，这些雄蝇和雌蝇交配后所产的卵是不能孵化的，和受过放射性处理过的雄蝇交配过的蜼蝇再也不会和其他雄蝇交配了。这样只要受到放射性照射的雄蝇超过一定数量。就可将子代蜼蝇的数量控制在临界值以下，从而使雌蝇的自繁殖链受到抑制，造成蜼蝇死亡。
第一次试验是在加勒比海的某海岛进行的。由飞机低空撒下经过处理的雄蝇，每周每平方公里100只。三个月后，100％的卵都不能孵化了。第二次试验是在面积为170平方公里的古拉克岛，4个月后，岛上便再也找不到一只蜼蝇了。在这一控制中撒雄蝇数量很重要，在一定数量以下，就会没有作用。多于一定数量，又是没有必要的。
此外人们还想出了许多遏制自繁殖过程的方法，如化学中的防爆剂，游离基吸收剂，某些胶溶液中的稳定剂等等。在核子反应堆中，最重要的问题就是控制链式反应，使它不发生像核爆炸那样的自繁殖过程。科学家找到了各种中子慢化剂和中子吸收剂，把反应堆内的中子增殖系数控制在1.007以下。由于反应堆实际参加链式反应的是寿命较长的慢中子，因此即使有事故发生，也最多是厂房受到破坏，放射性物质外逸出来。像原子弹那样的猛烈爆炸是绝对不会有的。
在另一方面，人们又想尽方法创造条件来引发自繁殖过程，利用它达到人们的某种目的。激光器的发明就是一个很好的例子。激光器与寻常的光源大不相同，它的性质是很奇特的。它发出激光，具有很高的方向性，非常纯净单一的颜色以及极强的功率，因此在现代科学技术中占有十分重要的地位。为什么激光跟普通的光线不同呢？
原来，普通充气灯的发光都属于原子的自发发射过程，处于激发能极的原子自发地跃迁到基能极
上，同时发射出一个光子来。每一个发光的原子都是独立的发光体，它们彼此之间没有联系。
而激光的基础是原子的受激发射过程，处于激发能级的原子受到一个光子的激发，跃迁到基能级
上同时发射出一个光子，这样一来，就有了两个光子了。我们注意到，受激发射的结果正是产生受激发射的原因。这个宝贵的性质使受激发射有可能成为一个有自动因果链的自繁殖系统。
但是要具体构造一个激光器，使自繁殖过程能顺利进行，还要为它创造许多条件。
首先，如果工作物质的原子大多处于基能级，它们有可能将受激发射出的光子都吸收掉，使那条因果链中断掉。科学家在激光器中使用了气体放电等方法，使处于高能级
的原子数目超过处于低能级
的原子数目，造成所谓“反分布状态”。
其次，为使这条自动因果链能够产生数量巨大的光子，科学家用两个面对面的反射镜构成一个谐振腔，在光学中被人们称为法布里—珀罗干涉仪，它的主要作用是把被放大了的光的一部分作为反馈来进一步地将光放大。沿着轴线方向的光子在两个反射面之间不断往返运行，不断地刺激处于激发态的原子，使它们发射出更多的光子来。通过这种受激发射作用，沿轴线方向的光子数目就会不断增加，形成一个自繁殖系统，在腔里逐渐积聚起很强的光来，并从部分反射镜那一端透射出去，这就是激光。
自繁殖系统内变量发生迅速增长的现象。但实际上，任何自繁殖系统这种变量增长的现象不会无限延伸下去。系统演化经过自繁殖过程一般会发生系统的崩溃。原有的变量耦合关系将发生变化，还会出现一些新的变量。自繁殖是系统演化过程中的一个不稳定阶段，这种不稳定迅速把系统由原有的稳定结构推向另一稳态结构，产生一个新系统。
3.10 自组织系统
最后，我们谈谈系统的起源。
人们经常跟各种各样的系统打交道。在各种系统中，变量之间都有自己独特的耦合方式和变化趋势。既然系统是指一组相互耦合互为因果而且相关程度较强的变量，那么就必然会有一个问题：这些事物，或者说是变量，最初是怎么开始耦合起来的？也就是一个内部有一定组织程度的相对孤立系统是如何形成的？
读者们一定记得我们在2.8节曾经讨论过组织。组织是事物或一组变量从无联系的状态进化到某些特定状态的过程。因此，系统的形成过程也就是一个组织过程。
自然界有各种各样的组织过程，其中有一种极其重要而又非常有趣的组织过程，这种过程是在一组事物或变量之间自动发生的，不需要这组事物或变量以外的力量进行干预。这样形成的系统被称为自组织系统。
我们为了在自然界和人类社会中建立某种秩序，往往不得不跟无组织的混乱状态打交道。这种努力常常是艰苦的。有的系统是如此难以组织，有的刚被建立起来的秩序又是如此执拗甚至近乎本能地回复到当初的无组织状态，使我们很少想到系统内部的组织力量。我们已经习惯于使自己成为各种各样系统的外来组织者，习惯于想像，如果没有人的干预，整个世界的秩序将会多么糟糕。
自组织系统提供了例外，它能从无组织的混乱状态中自动产生，并且不断发展和完善自己的秩序。研究这类系统变化的规律性，有助于我们充分地利用被控制对象的内在因素，把我们所要达到的目标跟系统固有的建立秩序的能力协调起来。
我们先来看二个简单例子。将一批磁针任意排在一起，如果地球和其他外来磁场不存在，那么开始这批磁针的方向是混乱的，并且可以自由地来回摆动，这就是开始的无组织状态（图3.19a）。这时，每一个磁针都是一个相对独立系统。这许许多多小系统是互相独立的，它们没有结合成一个有组织的大系统。
但在这批磁针自由摆动的过程中，某几个磁针有可能偶然地方向一致。只要这种状态一发生，那么这几个磁针马上就会在空间产生一较强的较为一致的磁场，这一磁场又会使其他相邻的磁针朝同一方向摆动。这样用不了多久，所有磁针的方向都将变为一致（图3.19b）。原来方向混乱无组织的磁针经过一段时间后自动地形成了自己的组织。即这些小的相对孤立系统结合成一个有结构的整体：大的磁针系统。类似过程在生命起源、人类思维、国家组织等复杂系统中也同样存在，它反映了事物从低级向高级发展的辩证规律。
自组织系统存在着如下5个特点：
（1）先有一个组织核心。
从磁针的自组织例子我们可以看到，是方向一致的几个磁针的取向具有关键作用，它可以大致确定发展起来的组织（在这里是磁针取向）的形式。比如化学中大晶体的培养是一个自组织过程，在晶体形成之前，溶液内晶体物质的分子处于无规则的分布与运动状态。而晶体形成的过程，就是晶体物质形成组织的过程。在这一过程中，最后形成的晶体组织形式究竟是一个有规则的大晶体，还是很多乱七八糟的小晶体，这完全决定于开始形成的组织核心——即晶核。如果晶核只有一个并且是很规则的单晶，那么自组织系统的发展最后可形成一个在光学上具有很高价值的大单晶。如果晶核很多，并且有的晶核是几个单晶结合在一起，那就生成形状乱七八糟的很多小晶体。
（2）自组织系统是一个不稳定系统，或者是一个亚稳定系统。
什么样的小系统集合可以成为一个自组织系统呢？这个问题肯定是人们所关心的。因为一个小系统集合一旦是自组织系统，它就可以自动地组织起来，而不需要我们过多地干预这个过程。构成自组织系统的小系统集合必须是不稳定的或亚稳定的，因为只有一个不稳定的或亚稳定的小系统集合才具有向各种不同组织形式发展的可能性。如果它们过于稳定，改变它的结构需要外界施加很大的影响才行，它的组织过程很难自动进行。也就是说，一个稳定的小系统集合本身已形成某种牢固的组织，改变它的结构就不那么容易了。
比如说结晶过程，可以看作是结晶物质的自组织过程。供结晶的母液必须是一个不稳定和亚稳定系统，即需要过饱和溶液。如果是一般的不饱和溶液就不行，因为不饱和溶液是稳定的系统，溶液浓度可以长期不发生变化。如果分子间存在着过分强烈作用，比如是一块固体结晶物质，它太稳定，不能成为自组织系统。
（3）自组织系统内部存在着一条有因果关系的自动选择链。
我们曾经讨论过，所谓形成组织实际上是系统内部联系的可能性空间缩小的过程。自组织实际上只是说，这一缩小是自动进行的。它之所以会自动进行，是因为存在着一条有因果关系的自动选择链。在磁针的例子中，开始的几个磁针选择的方向使这几个磁针的可能性空间缩小，这种缩小又导致其他磁针的可能性空间缩小，从而也形成一条由核心开始的自动选择链。
因此，自组织过程中，使可能性空间缩小的选择因素是可能性空间前一次缩小带来的，自组织的动力来自系统内各部分的相互作用。
（4）自组织过程是不可逆的。
自组织系统的发展过程一般都有不可逆性的特点。一旦形成了一种组织，再要改变，使其形成别种组织形式就很难了。比如磁针自组织的例子中，开始要取得任意一个方向都很容易，但一旦混乱的磁针已经朝着某一固定方向排列起来形成一种组织，再要改变磁针的排列，形成另一种方向就很困难。因为大多数磁针的朝向已形成一个固定磁场。
生物由低级向高级进化，也是一个自组织过程。现有的一些较高等物种都是由一些共同的较低等的生物进化而来的。显而易见，这一过程是不可逆的。现有的高等物种不但不会退化为低等物种，而且也不可能从一个现有的物种转化为另一个。生物类型这种不走回头路的特点有深远的进化意义。它使生物所获得的适应可以得到稳定，不致消失，并且在这基础上继续发展。同时，由于性状分歧形成的不同生物类型，可以各自更好地利用周围多样性的生活条件，对生物的发展有利。
（5）自组织核心微小的差别，可以导致最后形成大组织的巨大差别。
这一重要特征在药理学中十分重要。1932年，德国化学家格哈德多马克发现，一种叫百浪多息的染料能治疗小白鼠的很多由细菌感染的病。1935年，百浪多息成为一种“神药”。百浪多息为什么能治病？原来它在体内分解为两部分，其中一部分是对氨基苯磺酰胺，它对细菌有抑制能力。对氨基苯磺酰胺之所以能治病，其原因就和自组织系统这一重要特点有关。
大家知道，有的细菌需要叶酸，叶酸是合成核酸所必需的，有了核酸细菌才可以生长繁殖。细菌可以从几种简单的化合物中制造叶酸，其中有一种原料是对氨基苯甲酸。对氨基苯甲酸的分子很像对氨基苯磺酰胺。细菌不能区别这两种化合物，但对于细菌繁殖的一系列组织过程来说，含有对氨基苯磺酰胺分子的叶酸就不能发挥应有的作用，这样就遏制了细菌的繁殖。许多药物都是利用了这一原理，如：链霉素分子中，有一个糖很像葡萄糖，抗维生素通常与维生素很相像。这一原理在药理学中称为竞争性抑制。
这方面最有趣的例子也许是春秋战国时的一个故事。据说，有一次齐桓公和管仲视察马厩，齐桓公问管理人员说：“马厩的工作哪一件最难？”管理人员答不上来。管仲回答说：“我以前当过马夫，知道缚马线最难，如果先固定曲木，那第二根、第三根等也要用弯曲的木头，直木就没有用了。如果第一根用直木，那以后都要用笔直的木头，曲木就没有用了。”
第一次选曲木决定了第二次选曲木。第二次选曲木决定第三次选曲木。显然，这是一个组织过程。第一根木头是直木还是曲木，对整个马厩的结构有着决定性的影响。管子机智地用这个例子说出一个道理，就是上梁不正下梁歪，说明国家组织在很大程度上要取决于国家的核心领导班子，特别是最高统治者。
学习过程也可以看作一个自组织过程。一个人在学习某一门知识前，他对这门知识的基本概念和内容处于无组织状态。他不知道这些概念和内容之间有什么联系，更不知道哪些联系是正确的，是客观规律的反映。通过学习人们使各种概念和内容建立一种正确的联系。学习过程具有自组织系统的几个特征。
首先学习过程有相对的不可逆性。例如一个人在学习过程中建立了一种错误的概念，以后要改变它就比较困难，甚至比一点也没有学过还要困难。
在学习过程中，有些基础的、关键性的概念建立起来后，学习过程就可以大大加快。这些关键性概念就相当于组织核心。
此外，如果一个人不善于把各种概念相互比较、联系，即各种知识处于孤立与隔离状态，这样学习就很困难。但如果一个人把各种概念之间的关系看得太紧密，那么他接受新的观念也很困难。
目前已用计算机来模拟学习过程，这就是学习机。这种学习机可以根据外界条件来进行学习，从中找出控制某一体系的最佳条件。显然，这些学习机的设计要用到自组织系统的一些基本原理。
如果要促使一个小系统的集合成为我们所需的自组织系统，我们又该怎么做呢？
第一，我们可以控制组织核心使系统形成我们所需要的组织。人工降雨本质上也是一种促进自组织的过程。天空中的大量水蒸气结起来成为水滴，对水蒸气来说，是一种自组织过程。但在有些时候，因为缺乏组织核心，即雨滴形不成核心，使这个组织系统条件不完备而不能自组织。这时，我们就需要飞机在天空人为地散布一些组织核心，或促使组织核心形成的物质碘化银，使这一自组织过程能够完成。
第二，我们可以人为地改变一个系统，使其成为不稳定或者亚稳定的。如果原来系统各部分相互作用过于强烈，应适当减弱其相互作用。如果原来系统各部分相互作用太小，则应适当地增加其相互作用。比如制晶体的母液，我们可以通过调节溶液的浓度和温度来使它成为亚稳定的过饱和状态，也就是将系统调节到最适合产生新组织的那个状态。
第三，因为自组织过程有不可逆性，我们必须密切注意和观察自组织过程的发展，不失时机地对其加以控制。
3.11 智力放大与超级放大器
首先我们谈谈什么是“智力放大”。
人们早已熟悉人的体力放大，这就是用机器代替人力。那么什么是“智力放大”呢？控制论把智力在某种程度上看作一个人或一个组织在单位时间进行正确选择的能力。所谓智力放大，实际上是一个选择能力的放大问题。矿石的浮选，是一个典型的选择能力放大的例子。
我们知道，有些宝贵的金属矿常常和大量的岩石、泥沙混在一起，需要选矿后才能冶炼。如果人去一块块挑选，那工作量就太大了，这时候我们的做法是，人先进行小范围内的选择，即针对这种矿物性质，选择合适的选矿剂。再利用选矿剂（表面活性物质）的性能，通过一个机构实行大范围的选矿。
从选择选矿剂，到用选矿剂选矿的过程，可以说人的选择能力放大了。人们往往不把这类问题当作智力放大。要是所需选择的对象不是矿物，而是一大堆可能的方案，这就是一个明显的智力放大问题了，而本质上它也是一种选择能力的放大。比如一个人要解决一个复杂的问题，他本身无能力解决这个问题，即他不具备对这一问题可能方案的选择能力。但他却知道哪几个人可能会解决这类问题，于是他只要选择了合适的人，他就解决了这个问题。选择人的范围比原来选择方案范围小得多了，这也是一个智力放大的例子，计算机就是最通常的智力放大器。
智力放大和自组织系统又有什么关系呢？我们知道，自组织系统往往有一个组织核心，一旦这一组织核心确定，这个系统就可以自动形成某一组织。而组织核心的选择范围远远比形成这个大组织必须进行选择的范围小得多。比如我们以上面熟悉的磁针为例，如果磁针数目很多，我们要所有指针都排在一指定的方向，那我们就碰到很大范围的选择。但我们只要选择一个组织核心，即几个磁针，把它们的方向调到我们所需要的方向，其他磁针的方向也就会指到我们指定的方向了。通过一个小范围的选择和调节，整个选择过程便得到自动放大。
汉高祖刘邦本人并不是一位很杰出的军事家，他直接指挥的战役经常失利，韩信说他最多只能指挥十万人马。但刘邦最后能够打败项羽，组织建立起汉王朝，完成统一中国的大业。这是为什么呢？从军事才能来说，刘邦确实不如项羽。但项羽采取了孤家寡人的政策，不善于用人，他的智力再强，得不到放大，毕竟是有限的，不能在相同的历史条件下把国家组织起来。
刘邦尽管没有很大的军事指挥和管理国家的才能，但他善于用人，他选择了张良、萧何、韩信这样一批人才，在他周围形成一个组织核心，通过这些人去打天下、治天下，这样他的智力就大大地增强了。历史上所有有组织才能的大政治家，都是知人善任，善于通过组织核心放大自己选择能力的。
自组织现象还可以用来达到一些很有意义的目的，比如实现所谓“超级放大”。
基本粒子的相互作用过程任何显微镜都不能放大到可供我们观察的程度。两种化学性质相同而只是结构左旋右旋不同的分子，目前的任何显微镜都不能区别它们。这时就需要一种超级放大器。一个自组织系统就可以充当这种超级放大器。
基本粒子的相互作用过程可以通过观察在作用过程中蜕变出来的粒子运动轨迹来了解。如果能设计一个自组织系统，把那些蜕变出来的粒子作为这一系统的组织核心，而这系统在数量上又是自繁殖的，即由这一核心引发成长起来的新组织在数量上是不断增大的，一直到我们可以看见的地步，那么我们就能根据这个系统形成的大组织形态来判断基本粒子的相互作用，这就成了一个超级放大器。
目前观察基本粒子相互作用的最主要的三种仪器：威尔逊云室、气泡室和乳胶照片，都是按这一原则制成的。
对左右旋不同的分子也可用类似的方法观察区别。在这里采用的自组织系统是分子自己的结晶过程。先制成左右旋不同分子的过饱和溶液，当其自组织的结晶过程成长出肉眼可观察的晶体时，就可以通过光学性质对它们区别和研究了。
除了自组织系统外，在系统工程中常见的系统还包括最佳控制系统、自适应控制系统及随动系统等。其中：
最佳控制系统亦称最优控制系统，它是使选取的目标函数在所限定的条件下达到“最好”的自动控制系统。
自适应控制系统，它是能够适应环境条件变化而自动调整系统参数或特性的自动控制系统。
随动系统亦称跟踪系统，它是用来精确地跟随或重复某种过程的一种自动调节系统。
各种系统的研究都广泛地使用了数学工具。目前，系统理论已经渗入社会科学，在那里系统理论充分显示了它处理复杂问题的特长。
