简单系统与复杂系统自然辩证法

1、复杂系统和简单系统的基本区别在哪？举出两个生活或科研中的具体例子，来说明复杂系统进化的基本模式，并说明其中体现了复杂系统的那些特点。答：（1）简单系统的基本特征：死的，没有进化的，线性的，其组分少，具有可还原性。如微积分、牛顿力学、热力学的研究对象，机械结构、理想气体，这些均属于简单系统，它把自然界存在的没有生命力的某些事物及规律抽象成了一种简单的、受有限个因素影响、三个组分以下、能够被还原和重复的系统。（2）复杂系统的特征：活的，进化的，含三个以上组分，能形成非线性的耗散结构。随机性造就了其复杂性，涨落造成了复杂系统的有序性，被冻结了的随机性/路径依赖。复杂系统还有分形、幂律分布、涌现性以及不可还原性等特点。如细胞、生物体、大脑、社会组织、生态系统等。复杂系统已经不仅仅是无数个简单系统的叠加，复杂系统内的各个因素之间还存在着相互联系和相互影响，这些联系和影响使得复杂系统成为了一个网络结构。此外，复杂系统除了内部因素相互影响之外，还受到外界因素的影响，如生态系统作为一个复杂系统需要阳光提供能量；动物作为一种生物体，也是复杂系统，要维持其各种生理机能的正常，需要进食、饮水等。复杂系统与简单系统相比有时间性，且不可逆。比如达尔文的进化论提到自然界的物种不断进化以适应变化中的环境，而那些无法适应环境的物种则在自然选择过程中被淘汰。这一自然选择的过程就体现了自然界这一复杂系统的时间性以及不可逆性。哈佛大学天体物理学家雷泽尔提出了自然科学的四种世界图景：第一种是无时间性、可逆的图景，这属于第一类简单系统，处于绝对的时间和空间，或者说一种理想状态，可以利用一些科学分析方法来还原。如牛顿力学用时间来定义运动，但时间本身没有定义——既没有进化，也没有衰退，即使在逆转时间的条件下，仍然是符合牛顿定律的。第二种是有时间性，熵增序减的图景，属于第二类简单系统。比如一管气体静置在桌上，气体分子与外界隔绝，在没有外力的作用下，气体分子之间会自发相互碰撞，其混乱度增加，这就是熵增序减的过程，属于第二类简单系统。而当我们给这一管气体施加一个外力，使气体压缩，气体分子从混乱趋向与有序，这就是一个熵减序增的过程，属于第三种世界图景——熵减序增有时间性并且可预测,它所属的系统已经是一个开放的系统了，因为我们给它施加了一个外力，它与外界有了能量交换，产生了负熵流，使系统熵减少，向远离平衡态的方向发展。第四种世界图景是有时间性，熵减序增，且不可预测的世界图景。比如说进化论所表示的生物演化过程，这是一类典型的复杂系统，其内部存在非线性的相互作用。在平衡态和近平衡态，进化过程中各种不可预料的波动因素的涨落破坏了有序性和稳定性，但在生物进化这种逐渐远离平衡态的过程中，其非线性使这种涨落放大，使之达到有序。复杂系统进化的基本模式：“爬楼梯”模式。负反馈维持稳定态，正反馈推动稳定态向前发展，到达另一个稳定态，这个稳定态被另一些负反馈所维持，又被其他的正反馈因素所推动继续向前发展，以此推之。举例一：人类社会的发展和变革。人类社会是一个典型的复杂系统。从原始社会到奴隶社会到封建社会再到资本主义社会再到社会主义社会最后达到我们的终极目标——共产主义社会。这其中社会形态的更替就是复杂系统进化的过程。当生产关系与当时的生产力发展状况相适应时，这种社会形态就得以维持（稳定态一），随着生产力不断发展，生产关系逐渐落后于生产力，当这种状况积累到一定程度时，就会爆发改革或革命，推翻原来的生产关系，建立新的生产关系（变革一），社会形态就发生更替，形成新的社会类型（稳定态二）。这就是正反馈推动复杂系统进化的过程。而新生的社会关系与生产力相适应，这又是另外一种稳定态的维持，以此类推，社会得以不断的发展和进步，并且这一过程是不可逆转的。体现了复杂系统是进化的，熵减序增的（从变革到稳定态），有时间性，不可逆转的特点。而社会关系中的君臣关系，上级与下级的关系等则体现了复杂系统分形的特点。举例二：人类的进化。首先，人类作为一个复杂系统，是活的，不断进化的。人类从高级哺乳动物中分离出来，是因为人类学会了从树上摘取果实，使用简单的工具，并且学会了直立行走，这是自然界（开放系统）对人类的选择作用以及人类适应外界变化的过程，也是人类从一个稳定态（四足行走，甚至还不足以被称之为人类）到另一个稳定态（直立行走）的过程。而推动这种变化的力量来自于自然界。后来，人类从直立行走，使用简单的工具再到钻木取火，吃熟食，群居，有了简单的计数方法（稳定态2），再到发明较为复杂的工具如铁器、形成部落甚至社会（稳定态三），再到形成复杂的社会，复杂的生产关系，发明精密的仪器（地动仪，印刷术）（稳定态四），再到科学的出现……（稳定态五……），这其中包含的人的智力的不断进步，思维的逐渐复杂化，知识的不断积累，体现了人作为一个复杂系统是活的，不断进化的，并且存在与自然界这个开放系统中，时刻受外界影响，并且靠与外界的能量和物质交换产生负熵流，推动自身的进步和发展（熵减序增），并且这个过程是不可逆转的。