〔中图分类号〕NO 〔文献标识码〕A 〔文章编码〕1000-0763(2009)02-0019-08 近年来复杂性科学研究方兴未艾，“复杂性”一词在自然科学与社会科学领域内的使用频率也越来越高，然而，由于其自身的多样性与复杂性，截至目前，对于“复杂性是什么”这个基本的问题众说纷纭，没有统一的答案。我们知道，要解释一种事物或现象，首先需要阐明它的产生机制和条件。而要达到这个目的，必须发现复杂系统在不同领域内的同构性(isomorphism)。系统科学的奠基人贝塔朗菲反复强调：系统科学的目的是“发现不同领域的规律在形式上的相同或同构性。在许多场合，同构的定律适用于‘系统’的某些类或亚类，与涉及的实体的性质无关。”[1]复杂性和复杂系统是系统的一个最重要的类或亚类，自然在研究的不同领域中存在着有关它们的规律、原理、机制与条件上的同构性。本文的目的，就旨在探索几个不同的研究领域内复杂性产生条件的同构性。 一、不同的研究领域内复杂性的产生条件 所谓复杂系统主要指的是导致生命出现的前生物化学系统、生命系统以及有生命参与或组织的任何系统，包括人类文化系统。而所谓复杂性，主要指的是复杂系统的一种根本性质，它指的是系统具有相当数量的多样性元素之间的密切相关和相互缠结，以及这些联系的非线性和非对称性等特性。对于这种复杂系统和复杂性形成的条件，不同的学科和研究领域有不同的研究。在本节中我们首先分析科学史、耗散结构等自组织理论，以及混沌科学这些不同领域中复杂性产生的条件，以寻求复杂性或复杂系统形成条件的某种同构性。 1.从自然科学发展的情况来看 在复杂性研究的开创时期，大约是1948年左右，信息论的创始人之一沃伦·韦弗尔(Warren Weaver)在第一篇关于复杂性的重要文章《科学和复杂性》(Science and Complexity)中讨论“科学是什么”和“科学不是什么”的问题时，从哲学的角度概括地讨论了350年来自然科学的发展情况。他在讨论中根据自然科学自身构造复杂性的状况，提出了一种新的系统复杂性的分类方法，即把系统分为三类：19世纪已经征服了的有组织简单性的问题、20世纪战胜了的无组织复杂性的问题和未来50年中要解决的有组织复杂性的问题。[2] (1)有组织的简单性(Organized simplicity)：概括起来，在17-19世纪，物理学所研究的变量就是简单性的问题。也就是说，大约在1900年以前，物理学所涉及到的通常是只有两个变量的简单性问题，人们研究的系统所涉及的元素数目非常少且它们之间的行为是完全可以预测的，是决定论的，可以用牛顿力学进行分析。 (2)无组织的复杂性(Disorganized complexity)：1900年以后，以吉布斯(Josiah Willard Gibbs)为首的科学家对物理学的进展发起了攻击。在他们看来，研究问题时所涉及到的变量不止两个，甚至有些更为极端的人要去开发能处理20亿个变量的分析方法。在这种情况下，韦弗尔以台球桌上台球的数量对台球运动的影响为例，详细地说明了19世纪的经典动力学只适合分析和预测少数几个变量的变化，如果用它去分析十个或十五个变量的变化，那么事情就变得难以控制。由此他认为，无组织复杂性的变量数目非常大，某一个变量与其它变量之间有不确定的或完全未知的行为，它们之间的耦合也非常微弱，而无法用现有的数学方法和计算机进行研究，通常使用概率论和统计力学的方法来处理这种无组织复杂性的问题。在复杂性科学中，这种“复杂性”仍然被认为是简单性的一种变形。 (3)有组织的复杂性(Organized complexity)：从韦弗尔对上面两种分类中可以看出，虽然简单性的问题只有两个变量，无组织复杂性的问题有着接近天文数字的变量，但它们都是简单性的不同形式，它们只是走向了科学方法论的两个极端，在这两者之间留下了一个它们都未触及的中间区域（如图1中灰色部分所示）。
图1 韦弗尔的系统分类示意图
图2 混沌理论的倍周期分叉图 从图1中可以看出：有组织简单性和无组织复杂性问题仅仅覆盖了所有系统问题中的小部分，大多数问题处于中间复杂性的区域。从根本上说，这个中间区域的重要性并非完全取决于它所包含的变量个数，因为它所涉及的变量个数大于两个变量，但小于一块盐的原子数目，是中等大小的。事实上，中间区域通常包含相当多的变量，而且变量之间具有强耦合作用。这个中间区域的真正重要特征（科学几乎还没有探究或解决）在于它表现了有组织的基本性质，而与统计方法能够解决的无组织情形恰恰相反，它被看作是有组织的复杂性。显而易见，有组织的复杂性（即今天我们所说的复杂系统）存在于简单性与无组织的复杂性（由于在当时混沌的概念并不流行，韦弗尔所说的无组织的复杂性在某种意义上就是今天我们所说的混沌）之间。
