錢學森系統科學思

1、1,1,錢學森系統科學思想的形成發(fā)展與創(chuàng)新,錢學敏 2010-4-10,1,2,,錢學森所倡導的系統科學特別是開放復雜巨系統的探索與研究，是當今人類社會和現代科學技術發(fā)展的需要，也是當今重大的科學問題和哲學問題。,1,3,錢學森系統科學思想 形成發(fā)展與創(chuàng)新的歷史過程,,1,4,一、中國傳統文化的熏陶

2、 開啟系統思想之路,,1,5,,系統思想自古就有，因為無論在自然界還是人類社會中，系統的存在、發(fā)展與變化是很普遍的。在中國，古人為了進行生產、改善生活，在長期的生產實踐中積累起對各種農作物的生長與種子、水分、肥料、土壤、地形、季節(jié)、氣候等相互關系的思想，在《管子。地員篇》、《詩經》農事詩《七月》等著作中都有簡單的表述。這種合理地利用各種有關事物之間相互作用、相互關系的思想和活動，就是一種樸素的系統思想和簡單的系統工程。,

3、1,6,,戰(zhàn)國時期秦國李兵父子設計修造的偉大的都江堰水利工程，包括“魚嘴”岷江分水工程、“飛沙堰”分洪排沙工程、“寶瓶口”引水工程以及120個附屬渠堰工程，各工程之間的關系處理得非常好，形成一個協調運轉的系統工程總體。這是古人在改造自然環(huán)境的實踐過程中，在水利工程方面表現出的十分系統的思想。這些輝煌的成果和思想給錢學森留下了深刻的印象。,1,7,,古人為了增強體質、延續(xù)生命，在長期與各種疾病和衰老做斗爭的實踐活動中，逐漸開始認識到人體各

4、器官的有機聯系、生理現象和心理現象相關、身體健康與自然環(huán)境的變化分不開等等，積累了一套辨證施治的治病防病方案和醫(yī)術，在西漢初年的《黃帝內經》等醫(yī)學著作中，有很詳細的記載。反映出中國傳統文化中樸素的辯證的系統思想和整體觀念。,1,8,,他并且注意汲取現代著名哲學家熊十力、張岱年、馮契等哲學思想的精華，逐漸積累起自己在系統科學思想等方面中國傳統哲學與文化的深厚底蘊。,1,9,二、西方文化與科學技術 對系統思想的重要啟發(fā),,

5、1,10,,在西方，古代希臘也有的哲人提出過整體觀念和系統思想。例如，赫拉克利特（約公元前460-370）在《論自然界》一書中說：“世界是包括一切的整體”；德謨克利特（約公元前540-480），認為宇宙是個大系統等等。但是，由于這種認識主要來自一些哲人的直覺、和天才的臆想。,1,11,,15世紀下半葉，生產和技術的發(fā)展推動近代自然科學興起，當時人們要想排除自然哲學中那些模糊的、臆想的東西，硬要從整個系統切入進去考察其內在聯系很困難，只能

6、先掰開揉碎了一口一口地啃下去，逐漸深入，刨根問底，也就是采用還原論的方法，,1,12,,還原論的方法，實質上是一種孤立、靜止、片面的形而上學的研究方法和思維方法，它對推動近代自然科學的發(fā)展做出了巨大貢獻，是一個進步，但是也往往使人們在思想方法上，忽略了系統的、整體的觀念，阻礙人們從部分走向整體去洞察事物普遍聯系的道路。,1,13,,19世紀前半期，由于自然科學的偉大成就，特別是能量守恒與轉化定律、細胞學說和進化論等的發(fā)現，使人們不僅能夠

7、覺察到自然界各個領域內的過程之間的聯系，而且也能看出各個領域之間的聯系了。,1,14,,恩格斯也由此提出：“一個偉大的基本思想，即認為世界不是一成不變的事物的集合體，而是過程的集合體。其中各個似乎穩(wěn)定的事物以及它們在我們頭腦中的思想映象即概念，都處在生成和滅亡的不斷變化中?！? 1 恩格斯：《路德維希·費爾巴哈和德國古典哲學的終結》， 《馬克思恩格斯選集》第4卷，第239頁。,1,15,,

8、當錢學森走進各門科學技術的深處時，逐漸發(fā)現它們之間有著相互滲透、相輔相成的關系，看到了系統地、整體地、發(fā)展地去觀察問題和解決問題的曙光，并產生了濃厚的興趣和信心。而馬克思恩格斯的辯證唯物主義世界觀和方法論給了他重要的啟迪。,1,16,,錢學森認為科學的系統思想與辯證唯物主義的產生和發(fā)展并行不悖、相輔相成，科學的系統思想是辯證唯物主義的重要內容，系統科學的發(fā)展離不開科學技術的發(fā)展，也離不開辯證唯物主義世界觀和方法論的指導。,1,17,三、

9、系統科學思想在血與火 的戰(zhàn)斗中形成與發(fā)展,,1,18,,二戰(zhàn)爆發(fā)后，當時在美國，錢學森和他的老師馮·卡門等一大批科學家被羅斯?？偨y和國防部邀請去幫助解決復雜的戰(zhàn)略戰(zhàn)術的決策問題，以及組織并參與龐大的尖端武器的研制和試驗工程。 錢學森深深體驗到，戰(zhàn)爭中交戰(zhàn)雙方不僅要知己知彼，還必須運用科學的系統思想，既要從全局出發(fā)，把握住各種復雜事物瞬息萬變的相互關系，又要考慮微觀的戰(zhàn)術和具體的戰(zhàn)斗行動，把宏觀與

10、微觀緊密結合起來，抓準各種戰(zhàn)機，指揮各兵種、各類軍事裝備等準確地（定量化地）相互配合、協同作戰(zhàn)，這樣，才有可能爭取全面勝利。,1,19,,美國秘密研制原子彈的“曼哈頓計劃”，實際就是以羅伯特·奧本海默為首, 15000多人參加的高科技隊伍，分門別類地嚴格組成的一項龐大的系統工程，他們最終研制出了美國的第一顆原子彈。錢學森對這項精心組織的大型系統工程有所了解。,1,20,,錢學森親自組織并參與美國的噴氣式超聲速飛機以及美國最初的

11、火箭、導彈的設計、研制與試驗工程，他曾擔任美國航空噴氣公司的技術顧問。 這些尖端的科學技術武器的研制與大型系統工程的成果，在二戰(zhàn)中為美國打擊德、日、意法西斯發(fā)揮了無可估量的作用。,1,21,,1945年4月底，錢學森作為美國科學咨詢團的專家顧問，與馮·卡門一起，隨軍前往英、法尤其是德國的軍工重地探秘索隱，從中掌握了最新軍事科技機密。,1,22,,隨后，以馮·卡門為首錢學森為核心成員的科學咨詢團為美國陸軍航空

12、兵完成了遠景規(guī)劃報告，題為 《邁向新高度》共有九卷。錢學森在其中撰寫的第三、四、六、七、八卷和技術情報附錄，構成遠景規(guī)劃報告的主要內容。,1,23,,錢學森在這二次大戰(zhàn)血與火的殘酷斗爭中，煉就出了從整個世界風云發(fā)展變幻的戰(zhàn)略高度觀察和思考問題的思維定式，以及把一個宏大的總體目標組織成為切實可行、成效最佳的大型系統工程的方法。,1,24,,錢學森的《物理力學講義》倡導研究復雜性難題需多學科綜合利用，強調走宏觀與微觀相結合的系統科學思想和

13、工作方法。得到學術界廣泛的共識和運用。 “工程控制論”是系統科學在技術科學層次上的重要內容。錢學森的《工程控制論》探討了在更為

14、復雜的工程中（不包括生物），實現自動控制與自動調節(jié)的理論，以及自動控制與自動調節(jié)系統的結構原理。,1,25,四、系統科學在“兩彈一星”研制中運用與發(fā)展,,1,26,,五十多年來，錢學森從親自參與指揮和領導我國“兩彈一星”這種龐大系統工程的成功實踐中，對系統分析、系統工程的基本經驗和理論，又有許多新的體會和認識，大大豐富發(fā)展了自己的系統科學思想。,1,27,,他曾明確指出，系統是由相互作用和相互依賴的若干組成部分結合成的具有特定功能 的

15、有機整體，因此，在解決開放復雜巨系統的各種問題時，要堅持運用還原論與整體論辯證統一的思想方法和工作方法，努力把宏觀的整體任務與微觀的具體工作結合起來，互相配合、大力協作，“從整體上考慮并解決問題”2等系統科學最重要的基本思想和原理。 2 錢學森：《要從整體上考慮并解決問題》，《人民日報》1990年12月31日。,1,28,,提煉出“從定性到定量綜合集成法”，即“大成智慧工程”（Metasynthetic E

16、ngineering） 作為從整體上認識、研究和處理各種開放的復雜巨系統的方法，并把運用這個方法的集體稱為“總體設計部”。,1,29,,“總體設計部”研討廳體系的工作 ①、將各方面有關專家的群體智慧、數據和各種信息與計算機、人工智能技術、信息網絡等有機地結合起來。 ②、也把各種學科的科學理論、知識與難以言表的經驗、直覺、靈感等結合起來。 ③、是半經驗、半理論和專家判斷的結合。,1,30,五、汲取國內外系統研究成果創(chuàng)建系統

17、科學體系,,1,31,,錢學森很高興知道貝塔朗菲這位大生物學家也看到了還原論的不足，認為需要考慮整個系統，并試圖以一般系統論應用到其他科學領域，貢獻很大。但是錢學森又感覺到貝塔朗菲的一般系統論比較空泛，論述得還不太具體?？上驳氖清X學森從《一般系統論》一書中引出了對比利時的物理化學家 普利高津的關注。,1,32,,發(fā)現普利高津對自己曾提出的非平衡態(tài)熱力學又有所發(fā)展，從稍有一些不平衡的熱力學轉到遠離平衡態(tài)的熱力學。 還提出“耗散結構

18、理論”（dissipative structure theory），探討在遠離平衡態(tài)的情況下，形成有序結構的問題，提出一些有關系統的理論。比貝塔朗菲的“一般系統論”進了一步。,1,33,,1980年初，當錢學森讀到德國理論物理學教授哈肯·海爾曼的著作《協同學導論》（Synergetics－ An Introduction）時非常興奮，該書用統計物理的理論和統計力學的方法來解決復雜系統的有序化問題，并嚴格證明了在一定條件下，復雜

19、系統有序化的出現是不可避免的。哈肯曾以激光的形成為例。,1,34,,錢學森由此曾激情滿懷地說：“科學這個東西不能含糊，對就是對，不對就是不對?！玫臇|西（科學的東西）終究要被大家共同認識。我這個姓錢的，遠在萬里，沒有見過普利高津教授，也沒有見過哈肯，我在這里“放炮”，我這個“炮”居然和他們是一致的。所以科學畢竟是科學。這樣一個經歷對我教育很深，使我有信心說系統科學完全可以搞起來?！? 6 錢學森:“系統思想、

20、系統科學和系統論”, 引自錢學森在1982年7月10日～14日北京系統論、信息論、控制論中的科學方法與哲學問題討論會上的報告。載《系統理論中的科學方法與哲學問題》，清華大學出版社 1984年1月。,1,35,,不久，錢學森又拜讀了德國化學家及生物物理學家、諾貝爾化學獎獲得者曼弗雷德·艾根發(fā)表在《自然科學》雜志上的論文。艾根在20世紀70年代直接從生物領域的研究中提出的“超循環(huán)理論”（supercirculation theor

21、y ），是關于非平衡態(tài)系統的自組織現象的理論。 超循環(huán)理論對研究系統演化規(guī)律、系統自組織方式以及對復雜系統的處理都有較大的影響。,1,36,六、系統科學在社會建設中開創(chuàng)性地運用與發(fā)展,,1,37,1、特別重視復雜性的問題,認為“復雜性”實際是開放復雜巨系統的動力學，凡是不能單純用還原論方法處理，或者說不宜用還原論方法處理的問題，都是復雜性問題，是非常現實、非常重要的問題，錢學森在1990年就指出：“復雜性的問題，現在要特別地重視。

22、因為我們講國家的建設，社會的建設，都是復雜的問題。再說人這個問題不搞清楚，醫(yī)療衛(wèi)生怎么解決？所以我覺得，我們現在要重視復雜性的問題。而且我們要看到解決這些問題，科學技術就將會有一個很大很大的發(fā)展。我們要跳出從幾個世紀以前開始的一些科學研究方法的局限性。我們既反對唯心主義，也反對機械唯物論。我們是辯證唯物主義者?！?1,38,,指出開放的復雜巨系統（Open complex giant system）指的是，系統本身與系統周圍的環(huán)境有物質

23、、能量、信息等的交換，因而是“開放的”。系統所包含的子系統很多，成千上萬，甚至上億萬，所以是“巨系統”。巨系統內子系統的種類繁多，有幾十、上百、甚至幾百種，每個子系統既參與整個系統的行為活動，又受整個系統和環(huán)境的影響，形成復雜的相互作用，高度非線性。并且有許多層次結構，各層次結構之間的關系也很復雜，以致有些層次及層次間的關系、結構都還不清楚。沒有被認識。例如，人腦系統、人體系統、社會系統、地理系統（包括生態(tài)系統）、星系系統以及目前與互聯

24、網有關的種種復雜系統等，都是開放的復雜巨系統。,2、提出開放的復雜巨系統概念,,1,39,3、要從整體上考慮并解決問題,整體觀包括觀察整個世界。 中國的崛起與整個世界息息相關，要站得高，望得遠，時刻注意觀察世界風云變化，認清當今世界發(fā)展的主流以及未來發(fā)展的趨勢和特點，世界已逐漸形成一個大社會，哪個國家也不能閉關自守，世界一體又多極分割，正在形成 “世界社會形態(tài)”，它將為實現人類理想社會走向世界大同，奠定物質和精神文化的基礎。,1,40,

25、4、系統科學要接受馬克思主義哲學的指導,馬克思主義的辯證唯物論作為一種科學的世界觀和方法論，是人類一切知識和實踐的最高概括，處于現代科學技術體系（橋梁-基礎科學-技術科學-應用技術等層次）的最高層次，以人的社會實踐為基礎，扎根于科學技術中，并因科學技術的發(fā)展而發(fā)展。,1,41,5、運用現代科學技術體系解決各種復雜性問題,各門科學之間只是從人們研究問題的著眼點不同或看問題的角度之不同來加以區(qū)分，它們相互滲透、相互促進。人們的創(chuàng)造性成果

26、往往出現在不同學科的交叉點上，跨度越大，創(chuàng)新的程度也越大，努力學習與運用現代科學技術體系中的知識與智慧團結協作，去解決中國社會主義建設中的各種復雜性問題。,1,42,6、揭示我國社會主義建設的系統結構,即政治文明建設、物質文明建設、精神文明建設和地理建設四個領域，共包括九個方面。強調政治文明建設的重要性和四個文明建設要協調發(fā)展。 倡導建立自然科學與社會科學交融的地理科學，重視地理系統建設和保護生態(tài)環(huán)境。,1,43,7、積極倡導建立“總

27、體設計部”,作為黨、國家、軍隊、地方以及大型工程、企業(yè) 等領導部門的決策咨詢和參謀機構。它應由德高望重、學識淵博勇于開拓的總體設計師及各行各業(yè)具有創(chuàng)新精神和實際經驗的有關科學技術專家組成，運用從定性到定量綜合集成法和研討廳體系，人-機結合，以人為主，群策群力、集思廣益 。真正貫徹民主集中制，使決策更加科學化、民主化。,1,44,8、積極發(fā)展農業(yè)系統工程,建議建立農業(yè)型知識密集產業(yè)——農業(yè)、林業(yè)、草業(yè)、海業(yè)和沙業(yè)。充分利用太陽能和生物資源

28、，依靠各種高新科學技術改進農業(yè)生產、提高效益，因地制宜，多種經營，運用農業(yè)系統工程，組成農、工、貿一條龍的綜合生產體系，使農業(yè)盡快產業(yè)化、工業(yè)化。,1,45,9、倡導運用系統科學建設“山水城市”,將建筑科學這個大部門列為現代科學技術體系中，主張城市建設要作為一個發(fā)展的整體、一個開放的復雜巨系統來統籌規(guī)劃，強調把微觀建筑與宏觀建筑結合起來。提倡人工環(huán)境與自然環(huán)境協調發(fā)展，努力利用現代科學技術和地理條件，把每個城市都建設成一座超大型園林——

29、“山水城市”，讓人們都能安居樂業(yè)，享受“天人合一”和“ 回歸自然”的幸福生活。,1,46,10、開放復雜巨系統的研究與探索 將引起一次新的科學革命,用開放復雜巨系統的理論與方法研究和發(fā)展思維科學。 用開放復雜巨系統的理論與方法研究和發(fā)展人體科學。 用開放復雜巨系統的理論與方法研究和發(fā)展軍事科學。 用開放復雜巨系統的理論與方法研究和發(fā)展地理科學。 用開放復雜巨系統的理論與方法研究和發(fā)展行為科學。 用開放復雜