李鴻儀

（上海第二工業(yè)大學(xué)，上海201209）

科學(xué)整合之初探

李鴻儀

（上海第二工業(yè)大學(xué)，上海201209）

試圖對(duì)自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)進(jìn)行整合，并將社會(huì)科學(xué)看作是生命科學(xué)的一個(gè)自然延伸。采用了類似于數(shù)學(xué)的嚴(yán)格思維方法，先根據(jù)已經(jīng)研究得十分清楚的自然科學(xué)知識(shí)證明了結(jié)構(gòu)基本定理，然后從控制論角度證明了生命基本定理和社會(huì)基本定理。用這些定理解釋了諸如熵的熱力學(xué)意義和統(tǒng)計(jì)力學(xué)意義的統(tǒng)一等自然科學(xué)問題，同時(shí)討論了一些社會(huì)科學(xué)、哲學(xué)問題，并討論了社會(huì)價(jià)值觀的科學(xué)基礎(chǔ)。本文結(jié)果應(yīng)該能為科學(xué)的發(fā)展探索一條新路。關(guān)鍵詞：系統(tǒng)科學(xué)；熱力學(xué)；自然科學(xué)和哲學(xué)；結(jié)構(gòu)和性質(zhì)；生命基本定理；社會(huì)基本定理；社會(huì)價(jià)值觀

0 引言

在古代，無論是在東方還是西方，都有一些哲學(xué)家力圖對(duì)物理世界、生命世界、精神世界以及它們的整體與部分做出一個(gè)統(tǒng)一的解釋[1]。中國系統(tǒng)科學(xué)領(lǐng)域和系統(tǒng)科學(xué)哲學(xué)領(lǐng)域占主流的觀點(diǎn)基本上也一直秉持著這樣一種把世界視為有層次結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)的整體主義、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主義和系統(tǒng)普遍主義的大系統(tǒng)觀[2-5]。

雖然“世界是一個(gè)整體” 這一論斷被絕大多數(shù)科學(xué)家和哲學(xué)家所接受和堅(jiān)信，然而，到目前為止，似乎并沒有嚴(yán)格意義上的證據(jù)能夠證明這一論斷。因此，與其說該論斷是一個(gè)科學(xué)的結(jié)論，還不如說是一個(gè)有待證實(shí)的假設(shè)。

近年來，更有學(xué)者對(duì)世界的整體性提出了質(zhì)疑，提出了“斑雜的世界”和“破碎的系統(tǒng)觀”等觀點(diǎn)。

卡特賴特[6]在《斑雜的世界：科學(xué)的邊界研究》一文中認(rèn)為，不存在統(tǒng)一的科學(xué)系統(tǒng)，科學(xué)分為物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)等等，它們的使用也是分別應(yīng)對(duì)不同的領(lǐng)域。這些學(xué)科既沒有統(tǒng)一的定律適用領(lǐng)域，也不存在完全可以還原為一種科學(xué)的那種情景。

國內(nèi)學(xué)者吳彤也認(rèn)為系統(tǒng)是破碎的[7-8]。

世界的整體性假設(shè)究竟是否正確，最后要看根據(jù)該假設(shè)建立的科學(xué)是否能正確地描述世界。

科學(xué)以描述客觀世界為己任。科學(xué)是否客觀地描述世界必須有實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)的驗(yàn)證或證偽。非歐幾何的誕生使人們認(rèn)為數(shù)學(xué)只要自成體系，就可以完全脫離客觀世界[9-10]。這種看法大大擴(kuò)展了數(shù)學(xué)研究的自由度和范圍，也因此產(chǎn)生了大量的數(shù)學(xué)新分支。然而，數(shù)學(xué)實(shí)際上并沒有脫離客觀世界。仍然以非歐幾何為例，雖然它似乎任意地改變了被人們的直覺所反復(fù)驗(yàn)證了的歐幾里得幾何第5公設(shè)，給人以不符合客觀實(shí)際的假象，但實(shí)際上卻將歐幾里得幾何體系所對(duì)應(yīng)的平面改變?yōu)榉菤W幾何所對(duì)應(yīng)的曲面。近代的很多數(shù)學(xué)分支，雖然在誕生之初似乎并沒有很明確地對(duì)應(yīng)客觀世界，但后來大都因?qū)嶋H上與客觀世界的某些方面相對(duì)應(yīng)而在客觀世界中找到了其用武之地[11]。因此，科學(xué)在本質(zhì)上仍然是試圖客觀地描述世界的概念體系。

既然如此，如果世界是一個(gè)整體，科學(xué)把世界細(xì)分成數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物、社會(huì)等領(lǐng)域就只能是為了研究方便的權(quán)宜之計(jì)了，而對(duì)這些領(lǐng)域的研究達(dá)到一定程度，就應(yīng)該能夠把它們整合起來，還世界本來的完整圖像。

本文正是試圖對(duì)科學(xué)作一個(gè)總體上的整合，并將社會(huì)科學(xué)看作是生命科學(xué)的一個(gè)自然延伸。若該工作能完成，實(shí)際上也就為最終證明世界是一個(gè)整體跨出了重要的一步。

在推理的長(zhǎng)鏈上，無論是前提或推理本身，任何十分微小的不可靠或不嚴(yán)格，都可能導(dǎo)致“失之分毫，差之千里”的結(jié)果。這也是思辨哲學(xué)常常導(dǎo)致錯(cuò)誤的原因。例如，黑格爾在自然哲學(xué)里推理出顏色是光明和黑暗的結(jié)合這一結(jié)論，顯然不符合科學(xué)常識(shí)?？档聝H根據(jù)歸納法無法得到普遍真理就斷定空間、時(shí)間等普遍的知識(shí)是先天的這一結(jié)論顯然也缺乏充足的理由，且無法解釋后來出現(xiàn)的非歐幾何和廣義相對(duì)論[9-10]：歐幾里德空間和非歐幾何、廣義相對(duì)論的時(shí)空觀顯然不同，哪一個(gè)才是先天的普遍真理？近代科學(xué)哲學(xué)中也有人對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的可靠性提出質(zhì)疑[9-10]，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)因帶有主觀的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，所以得到的結(jié)果也是不客觀的。這一觀點(diǎn)也經(jīng)不起嚴(yán)格的推敲：當(dāng)我們測(cè)量某一物的長(zhǎng)度時(shí)，除非我們的觀測(cè)方法對(duì)被觀測(cè)對(duì)象產(chǎn)生了影響而導(dǎo)致誤差，所得結(jié)果并不會(huì)因我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟煌煌?。因此，不?yán)格的推理或許在啟發(fā)思維上有一定作用，但用于建立學(xué)問是無意義的，由此建立的學(xué)說也隨時(shí)可能被推翻。為此，在思想方法上，本文力求用數(shù)學(xué)的嚴(yán)密思維來處理自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)和哲學(xué)的各種問題，盡力做到前提可靠、定義明確、推理嚴(yán)格。因此，本文的邏輯前提不包括目前科學(xué)尚沒有研究得很清楚的諸如弦論和夸克加輕子的標(biāo)準(zhǔn)模型究竟哪一個(gè)正確？抑或是都不正確？暗物質(zhì)究竟是什么？中微子起何作用等問題，而是只將科學(xué)已經(jīng)研究得十分清楚的知識(shí)作為前提。本文的結(jié)果將回答諸如為什么有涌現(xiàn)性質(zhì)(emergent properties)？①指部分有機(jī)地構(gòu)成一個(gè)整體時(shí)會(huì)“涌現(xiàn)”部分所沒有的性質(zhì)，例如，氫氣和氧氣結(jié)合成水時(shí)，會(huì)“涌現(xiàn)”氫氣和氧氣所不具有的水的性質(zhì)。亞里斯多德在“形而上學(xué)”[12]中討論質(zhì)料和形式的關(guān)系已提到整體和部分的關(guān)系，文獻(xiàn)[13]則首次從系統(tǒng)論的角度提出這一概念，并認(rèn)為涌現(xiàn)性質(zhì)就是指整體大于部分之和這一非線性加和現(xiàn)象。為何有那么多互相矛盾的哲學(xué)流派？人類為什么可以認(rèn)識(shí)“自在之物”？為什么有對(duì)立統(tǒng)一、量變質(zhì)變、否定之否定、一分為二等辯證規(guī)律？辯證法和形式邏輯能否統(tǒng)一？信息究竟是物質(zhì)的還是精神的？生命的本質(zhì)是什么?美的本質(zhì)是什么？如何科學(xué)地定義善和惡？人類社會(huì)的發(fā)展遵循著怎樣的軌跡？衡量一個(gè)社會(huì)先進(jìn)與否的標(biāo)準(zhǔn)究竟是什么等等問題。

1 結(jié)構(gòu)基本定理

1.1 結(jié)構(gòu)基本定理

目前，科學(xué)已經(jīng)研究得十分清楚的事實(shí)是：一定能量的質(zhì)子、中子和電子通過各種力組成了一百多種元素，這一百多種元素組成了大量的化合物，這些元素和化合物又組成了包括人腦和星球在內(nèi)的各種事物。另一方面，各種事物又具有幾乎是無限多的性質(zhì), 例如，非生命物質(zhì)都具有各自的物理、化學(xué)性質(zhì)，生命物質(zhì)具有生存和延續(xù)的功能，人腦具有思維功能等等。然而，既然萬物最后都可分解為質(zhì)子、中子、電子，因此各種不同的性質(zhì)都只能是因質(zhì)子、中子和電子的組成方式即結(jié)構(gòu)的不同而造成的。由此已證得：

結(jié)構(gòu)基本定理 由質(zhì)子、中子和電子組成的各種事物的性質(zhì)都是由其結(jié)構(gòu)所決定的。

這里，結(jié)構(gòu)定義為質(zhì)子、中子和電子的組成方式；事物指由質(zhì)子、中子和電子組成的各種產(chǎn)物；性質(zhì)的定義則涵蓋所有的物理、化學(xué)性質(zhì)和各種功能。

與結(jié)構(gòu)基本定理相關(guān)的具體學(xué)科有物理、化學(xué)、生命科學(xué)、數(shù)學(xué)等。例如，研究原子結(jié)構(gòu)要用量子力學(xué)，研究分子結(jié)構(gòu)及其變化要用量子化學(xué)、化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)等化學(xué)各學(xué)科，研究生命物質(zhì)的結(jié)構(gòu)要用生命科學(xué)各學(xué)科，研究太陽系要用牛頓三大定律和萬有引力定律，研究更大尺度的宇宙空間則要用到廣義相對(duì)論，而數(shù)學(xué)則為上述各種具體科學(xué)提供了定量的工具。

結(jié)構(gòu)基本定理其實(shí)已經(jīng)直接回答了為什么會(huì)有涌現(xiàn)性質(zhì)這一問題。既然事物的各種性質(zhì)都是由其結(jié)構(gòu)決定的，那么，組成新的結(jié)構(gòu)就可以有新的性質(zhì)，這種性質(zhì)就是涌現(xiàn)性質(zhì)。其實(shí)，對(duì)組分間聯(lián)系較緊密的結(jié)構(gòu)來說，產(chǎn)生明顯的涌現(xiàn)性質(zhì)是很自然的。以化學(xué)性質(zhì)為例，如所周知，決定任何元素或化合物的化學(xué)性質(zhì)在于其外層電子結(jié)構(gòu)，而發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)后，化合物的外層電子結(jié)構(gòu)必然發(fā)生變化，化學(xué)性質(zhì)當(dāng)然就變了。不過，從上述例子已可看出，當(dāng)部分組成整體后，雖然“多”出來了涌現(xiàn)性質(zhì)，但通常也會(huì)“少”掉一些性質(zhì)。例如，氫氣和氧氣化合成水, “多”出來的是水的化學(xué)性質(zhì)，但“少”掉的則是氫氣和氧氣的化學(xué)性質(zhì)，原因在于氫氣和氧氣的外層電子結(jié)構(gòu)已消失了。因此，嚴(yán)格地說，不能簡(jiǎn)單地像文獻(xiàn)[13]那樣把涌現(xiàn)現(xiàn)象理解為“整體大于部分之和”。

1.2 性質(zhì)的分類和結(jié)構(gòu)基本定理的初步應(yīng)用

1.2.1 性質(zhì)的分類：孤立性質(zhì)和聯(lián)合性質(zhì)

既然性質(zhì)是由結(jié)構(gòu)決定的，那么，對(duì)任何一種性質(zhì)，就至少要考察該性質(zhì)是由哪個(gè)或哪幾個(gè)結(jié)構(gòu)決定的。因此，至少可把各種性質(zhì)分為由單一結(jié)構(gòu)決定的性質(zhì)（以下稱為孤立性質(zhì)）和多個(gè)結(jié)構(gòu)共同決定的性質(zhì)（以下稱為聯(lián)合性質(zhì)）兩類（見圖1）。

圖1 孤立性質(zhì)和聯(lián)合性質(zhì)的關(guān)系Fig. 1 The relationship between isolated properties and union properties

例如，氫氣的分子量與其他事物無關(guān)，因此是氫分子的孤立性質(zhì)，但氫分子可以與氧分子結(jié)合生成水或過氧化氫，卻是一個(gè)與氫分子、氧分子都有關(guān)的聯(lián)合性質(zhì)（見圖2）。根據(jù)聯(lián)合性質(zhì)的定義：聯(lián)合性質(zhì)是由多個(gè)結(jié)構(gòu)共同決定的，因此，如果世界上沒有也不可能有氧氣，則“氫分子可以與氧分子結(jié)合生成水或過氧化氫”這一聯(lián)合性質(zhì)是不存在的。

圖2 氫氣的孤立性質(zhì)和聯(lián)合性質(zhì)Fig. 2 The isolated properties and union properties of hydrogen gas

這個(gè)看似簡(jiǎn)單的分類其實(shí)可以解決哲學(xué)上的一些疑難問題。很多哲學(xué)家都對(duì)感覺究竟是主觀的還是客觀的感到疑惑不解，其典型例子是顏色：對(duì)同一個(gè)人來說，兩眼對(duì)同一光源所發(fā)出的光的顏色的感受可能有微小的色差，哪一種才是客觀的？如果醫(yī)學(xué)已可將動(dòng)物的眼睛移植給盲人，這些盲人看到的顏色一定與正常人是一樣的？人眼無法感知的紅外光和紫外光，卻能被某些動(dòng)物的眼睛感受到，對(duì)它們來說，紅外光和紫外光也是色彩。有些動(dòng)物是色盲，對(duì)這些眼睛來說，色彩是不存在的。上述事實(shí)已表明，顏色不但與光的波長(zhǎng)有關(guān)，而且與眼睛的構(gòu)造及相關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān)，因此，顏色是光源、眼睛及其關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)共同決定的一種聯(lián)合性質(zhì)。根據(jù)聯(lián)合性質(zhì)的定義，如果世界上沒有也不可能有眼睛，“顏色”這一聯(lián)合性質(zhì)是不存在的。然而，如果沒有眼睛，就沒有顏色，很容易造成感覺是純主觀的這一錯(cuò)覺。而如果感覺是純主觀的，那么，源于感覺的知識(shí)的客觀性何在？于是，唯心主義似乎就有了充足的理由。其實(shí)，從孤立性質(zhì)和聯(lián)合性質(zhì)的角度卻很容易解釋該問題。由圖3可見，光源所發(fā)出的光的波長(zhǎng)是發(fā)光體的孤立性質(zhì)，與發(fā)光體以外的其他結(jié)構(gòu)無關(guān)，因而是純客觀的；而光源所發(fā)光的顏色卻是光源和眼睛及其相關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)等多個(gè)結(jié)構(gòu)共同決定的聯(lián)合性質(zhì)，與主客觀均有關(guān)系。

圖3 光源的孤立性質(zhì)和聯(lián)合性質(zhì)Fig. 3 The isolated properties and union properties of a light source

混淆孤立性質(zhì)和聯(lián)合性質(zhì)的區(qū)別或只見其一不見其二，就會(huì)造成各種問題。例如，如果因只見聯(lián)合性質(zhì)、不見孤立性質(zhì)而誤以為包括光的波長(zhǎng)在內(nèi)的任何性質(zhì)都與感官有關(guān)，進(jìn)而否定一切客觀存在，是典型的唯心主義；而誤以為光源的顏色是光的客觀性質(zhì)而與眼睛及相關(guān)神經(jīng)系統(tǒng)的構(gòu)造無關(guān)，則是機(jī)械反映論的觀點(diǎn)。機(jī)械反映論無法解釋色彩不但和光的波長(zhǎng)有關(guān)，也與眼睛的構(gòu)造有關(guān)這一事實(shí)，容易被唯心主義找到攻擊唯物主義的口實(shí)。由此可見，正確區(qū)分孤立性質(zhì)和聯(lián)合性質(zhì)，為用辯證唯物主義結(jié)束唯心主義和機(jī)械反映論的長(zhǎng)期爭(zhēng)論提供了充足的理由。

1.2.2 結(jié)構(gòu)基本定理和認(rèn)識(shí)論

根據(jù)結(jié)構(gòu)基本定理，人的感官及相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)也是一種結(jié)構(gòu)，而根據(jù)孤立性質(zhì)和聯(lián)合性質(zhì)的定義，人的感官只能直接感受到由感官和其他結(jié)構(gòu)共同決定的聯(lián)合性質(zhì)。于是就有了認(rèn)識(shí)論難題：人類是如何認(rèn)識(shí)世界的，即康德的“自在之物”是怎樣被認(rèn)識(shí)的？其實(shí)，人的知識(shí)源于感覺但不止于感覺：人類通過假設(shè)、推理、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等可以得到比感覺多得多的知識(shí)。在這里，實(shí)踐起著不可或缺的驗(yàn)證和糾錯(cuò)作用：如果知識(shí)是錯(cuò)誤的，就早晚會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果，使人在實(shí)踐中碰壁，從而可以使人類認(rèn)識(shí)到這種錯(cuò)誤并設(shè)法加以糾正，直到獲得正確的知識(shí)。更具體地說，人腦可以設(shè)想出大量用以解釋感官經(jīng)驗(yàn)的假設(shè)，然后用邏輯或?qū)嶒?yàn)對(duì)其進(jìn)行遴選。該過程和推理小說中的破案過程并無區(qū)別。當(dāng)然也存在“冤假錯(cuò)案”的可能性，但由于錯(cuò)誤的知識(shí)會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的實(shí)踐結(jié)果，因此，“冤假錯(cuò)案”早晚會(huì)“平反”。顯然，在沒有攝像頭的過去，對(duì)偵探專家來說，他并不可能看到已經(jīng)發(fā)生的案情，因此，對(duì)他來說，已經(jīng)發(fā)生的案情就是一個(gè)“自在之物”，但并不等于破案是不可能的。

恩格斯曾對(duì)不可知論進(jìn)行了如下批判[14]：“既然我們自己能夠制造出某一自然過程，使它按它的產(chǎn)生條件產(chǎn)生出來，并使它為我們的目的服務(wù)，從而證明我們對(duì)這一過程的理解是正確的，那么康德的不可捉摸的‘自在之物’就完結(jié)了?！薄翱档碌牟豢勺矫摹栽谥铩钡倪壿嬊疤崾羌俣ㄈ祟悓?duì)外界世界的認(rèn)識(shí)是不可靠的[15]，其理由是人的認(rèn)識(shí)能力含有不可靠的、先天的、無法校正的因素。但該觀點(diǎn)是否正確？從眼睛的構(gòu)造和眾所周知的“針孔成像”原理可以知道，外在世界在人的視網(wǎng)膜上的映像是倒立的，但相關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)卻把它處理成正立。這是因?yàn)?，如果不這樣處理，人眼睛就無法提供大致正確的圖像，也因此難以正確地指導(dǎo)人的行動(dòng)，這樣的“人類”連站穩(wěn)都有困難，又如何能有很好的生存競(jìng)爭(zhēng)力？由此可見，哪怕是先天的認(rèn)識(shí)能力，只有當(dāng)它較為可靠時(shí)，才有可能被自然選擇保留下來。至于后天的認(rèn)識(shí)能力，則更是一直在接受實(shí)踐的檢驗(yàn)和校正。例如，各種數(shù)學(xué)悖論及其導(dǎo)致的數(shù)學(xué)危機(jī)及其消除過程表明，人類的思維邏輯規(guī)則一旦導(dǎo)致與實(shí)踐不一致的悖論，就可以通過對(duì)邏輯規(guī)則的修整來消除悖論。數(shù)學(xué)家對(duì)樸素集合論規(guī)則的修正以消除各種悖論（例如理發(fā)師悖論）就是一個(gè)很生動(dòng)的例子[16]。由此可見，整理和發(fā)現(xiàn)知識(shí)的方法----邏輯等思維方法----是否正確也要被實(shí)踐所檢驗(yàn)，且是可校正的。以上分析均已表明，無論是先天的還是后天的，只有經(jīng)得起實(shí)踐考驗(yàn)的認(rèn)識(shí)能力才會(huì)被長(zhǎng)期保留下來，這就保證了人類具有的認(rèn)識(shí)能力的可靠性，康德的“自在之物”的不可認(rèn)識(shí)性在邏輯上就不成立了。近代自然科學(xué)的發(fā)展也證實(shí)了這一點(diǎn)。例如，提出分子結(jié)構(gòu)、原子結(jié)構(gòu)理論的時(shí)候，無論是人類的感官還是儀器，根本就無法直接“看到”這些微小的結(jié)構(gòu)，但人類通過假設(shè)、演繹、驗(yàn)證等邏輯推理和科學(xué)實(shí)驗(yàn)等方法，對(duì)這些結(jié)構(gòu)早已知道得非常清楚。甚至，對(duì)一些較為簡(jiǎn)單的分子結(jié)構(gòu)，用量子化學(xué)計(jì)算出來的結(jié)果比原本用于衡量理論是否正確但或多或少有誤差的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更為可靠！

同為不可知論者的休謨的主觀斷言：“一個(gè)既不可觸而又不可見的廣袤是不能被我們所構(gòu)想的”[17-18]，顯然也已被自然科學(xué)的發(fā)展所證偽。休謨顯然低估了人類的思維能力的作用，且他的結(jié)論也因此與自然科學(xué)的上述發(fā)展事實(shí)相違反。休謨認(rèn)為除了第一印象和感覺以外，一切認(rèn)識(shí)都是不可靠的， 其理由是用于整理感覺材料的規(guī)則(因果律等)本身也來源于感覺，因此并不會(huì)使感覺材料更可靠，從而否定了理性思維在人的認(rèn)識(shí)中的地位。其實(shí)，人類的感覺之所以能感覺到因果律等，是因?yàn)榭陀^世界本來就存在的這種關(guān)系。因而，當(dāng)人類將這種客觀的關(guān)系理論化， 則可得到比主觀感覺可靠得多的規(guī)律，用這些規(guī)律去整理感覺材料，得到的結(jié)果就比第一印象更可靠。休謨其實(shí)并不否認(rèn)理性思維能力在數(shù)學(xué)中的作用，但卻反對(duì)理性思維能力在其他科學(xué)中的作用，原因在于他認(rèn)為數(shù)學(xué)是思想的結(jié)果，與感覺沒有關(guān)系。其實(shí)，數(shù)學(xué)在邏輯上最基本的出發(fā)點(diǎn)，例如幾何公設(shè)，甚至是諸如“1+1=2”等最簡(jiǎn)單的加法，都無法從更普遍的原理推出，而是用歸納法等對(duì)經(jīng)驗(yàn)感覺材料的加工而得。歌德爾不完備定理表明，一個(gè)相容且完備的算術(shù)系統(tǒng)是不可能的[11]，實(shí)際上也表明了數(shù)學(xué)并不能離開經(jīng)驗(yàn)而自成系統(tǒng)。因此數(shù)學(xué)和其他科學(xué)并沒有根本的區(qū)別，只不過數(shù)學(xué)在邏輯上的出發(fā)點(diǎn)比其他科學(xué)要簡(jiǎn)單、顯然且可靠得多，從而可以用邏輯進(jìn)行可靠的演繹而已。因此，如果承認(rèn)理性思維在數(shù)學(xué)中是有效的，就沒有理由認(rèn)為理性思維在其他科學(xué)中是無效的。

1.2.3 結(jié)構(gòu)和辯證法

結(jié)構(gòu)基本定理還可以解釋辯證法的一些規(guī)律。例如，一個(gè)結(jié)構(gòu)必然有某種力將各組分統(tǒng)一起來，否則組分就無法形成結(jié)構(gòu)。然而，結(jié)構(gòu)中的各組分又必須有某種力將其在一定程度上獨(dú)立起來，否則各組分就會(huì)“分工”不清（例如，既當(dāng)運(yùn)動(dòng)員又當(dāng)裁判員）甚至混為一個(gè)組分而無法形成結(jié)構(gòu)。對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律由此得到了較為嚴(yán)格的證明。再例如，結(jié)構(gòu)中的任一組分都只能在一定的范圍內(nèi)活動(dòng)，否則該組分就會(huì)從將它們結(jié)合起來的力中逃逸而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的分裂或蛻變，而根據(jù)結(jié)構(gòu)定理，結(jié)構(gòu)一旦變化，其性質(zhì)通常也會(huì)發(fā)生變化，這就證明了量變引起質(zhì)變這一規(guī)律。

當(dāng)各結(jié)構(gòu)互相作用時(shí)，可以產(chǎn)生多種聯(lián)合性質(zhì)。例如，當(dāng)帶有靜電的人體與金屬物質(zhì)接觸時(shí)，至少有光、聲、痛感等性質(zhì)產(chǎn)生。若將這些性質(zhì)稱為一組聯(lián)合性質(zhì)，則一個(gè)結(jié)構(gòu)與多個(gè)結(jié)構(gòu)發(fā)生作用時(shí)，可以產(chǎn)生很多組性質(zhì)歸。由數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)不難算出，若某結(jié)構(gòu)和n個(gè)結(jié)構(gòu)體互相作用時(shí)至多可以產(chǎn)生

組聯(lián)合性質(zhì)。表1給出了不同n值時(shí)的聯(lián)合性質(zhì)及其數(shù)目。其中 0 表示某指定結(jié)構(gòu)，1，2，3，…，n表示與該結(jié)構(gòu)發(fā)生作用的其他結(jié)構(gòu)，0-1表示結(jié)構(gòu)0與結(jié)構(gòu)1發(fā)生作用時(shí)的一組聯(lián)合性質(zhì)；0-1-2表示結(jié)構(gòu)0與結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)2共同發(fā)生作用時(shí)的一組聯(lián)合性質(zhì)……

表1 不同n值時(shí)的聯(lián)合性質(zhì)及其組數(shù)Tab. 1 The number of union properties with different n

由式（1）和表1可見，隨著n的增大，聯(lián)合性質(zhì)數(shù)急劇增加。例如，當(dāng)n=10時(shí)，聯(lián)合性質(zhì)數(shù)最多可達(dá)1 023組。不過，由于有些性質(zhì)可能雷同，有些結(jié)構(gòu)之間并不能發(fā)生作用，因此以上計(jì)算結(jié)果僅是性質(zhì)組數(shù)的上界。

由于性質(zhì)，尤其聯(lián)合性質(zhì)是大量的，因此，若對(duì)其根據(jù)某種價(jià)值觀進(jìn)行分類，“一分為二”也有了合理的解釋。若分類標(biāo)準(zhǔn)有三，四……個(gè)，則一分為三、一分為四……也是可以的。

根據(jù)形式邏輯的排中律，某物不能既是好的又是壞的，而辯證法卻認(rèn)為任何事物既有好的一面也有壞的一面。因此，表面上看，辯證法和形式邏輯是矛盾的。其實(shí)不然。根據(jù)聯(lián)合性質(zhì)的定義，某結(jié)構(gòu)的聯(lián)合性質(zhì)離不開與其相作用的結(jié)構(gòu)。例如，對(duì)某人來說，甲與乙作用顯示出好的一面，與丙作用則顯示出壞的一面，那么，對(duì)該人來說，甲與乙作用就必定是好的，而不是壞的；甲與丙作用就必定是壞的，而不是好的。兩種情況都符合排中律。所謂“壞事變?yōu)楹檬隆?，在上例中，其?shí)就是把本來與丙作用的甲轉(zhuǎn)為與乙作用而已。1.2.4 結(jié)構(gòu)和創(chuàng)造的本質(zhì)

結(jié)構(gòu)定理也可用來給出創(chuàng)造的本質(zhì)[19-22]：既然事物的任何性質(zhì)都是由其結(jié)構(gòu)決定的，即分解世界上的任何事物，就只能得到一些舊的組分，而創(chuàng)造就只能是其反過程：將一些舊的組分整合成新的、有意義的結(jié)構(gòu)的過程。這就是創(chuàng)造的本質(zhì)。不過，由于人類的已知知識(shí)未必一定能預(yù)測(cè)新結(jié)構(gòu)的性質(zhì)，且大量的新結(jié)構(gòu)未必有意義，因此，創(chuàng)造是帶有一定偶然性的試錯(cuò)過程。

1.3 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、能量和分類

根據(jù)結(jié)構(gòu)基本定理，事物的性質(zhì)是由結(jié)構(gòu)決定的，因此，有什么樣的結(jié)構(gòu)就有什么樣的性質(zhì)，而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)通常容易具有復(fù)雜的聯(lián)合性質(zhì)。

除了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以外，結(jié)構(gòu)的能量也與聯(lián)合性質(zhì)密切有關(guān)。由于目前的科學(xué)尚無法可靠地確定能量的絕對(duì)值，因此可以用相對(duì)值進(jìn)行計(jì)算。例如，可以規(guī)定孤立狀態(tài)的質(zhì)子、中子和電子的能量為零，于是可以得出各種結(jié)構(gòu)的相對(duì)能量。如果不考慮核反應(yīng)，則可規(guī)定孤立狀態(tài)電子能量為零，然后通過電離能計(jì)算各結(jié)構(gòu)外層電子或所有電子的能量，并計(jì)算分子的動(dòng)能、位能等，算出各種結(jié)構(gòu)的相對(duì)能量②為了方便計(jì)算，目前的熱力學(xué)數(shù)據(jù)表規(guī)定一定溫度下的穩(wěn)定單質(zhì)為與能量有關(guān)的焓的零點(diǎn)，并不能正確反映結(jié)構(gòu)的相對(duì)能量。例如，單質(zhì)形態(tài)的活潑金屬和惰性氣體，其化學(xué)活潑性大不相同。如果按本文三種方法中的任何一種方法，只要計(jì)算出各原子的相對(duì)能量，都可對(duì)目前的熱力學(xué)數(shù)據(jù)表進(jìn)行更新，使其更科學(xué)。。通常能量越高的結(jié)構(gòu)，與其他結(jié)構(gòu)發(fā)生作用的可能性也越大，其聯(lián)合性質(zhì)也越復(fù)雜。

熵變dS的熱力學(xué)定義是

其中Qr是熱力學(xué)封閉系統(tǒng)（定義為與環(huán)境之間只有能量交換而沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)）和環(huán)境之間的可逆熱交換，T為絕對(duì)溫度。

用卡諾循環(huán)可以定量地得到熵的熱力學(xué)意義：假定某封閉體系在絕對(duì)溫度(0)T＞可逆地吸收了r(0)Q＞的熱，現(xiàn)考察若體系回到原狀態(tài)，原先所吸收的熱最多能做多少功？即所吸收的熱能中有效能量為多少？為了將熱最大程度地轉(zhuǎn)化為功，可將過程設(shè)計(jì)成熱力學(xué)中能做最大功的可逆卡諾熱機(jī)

式中T'為低溫?zé)嵩醇礋釞C(jī)的環(huán)境溫度，為熱機(jī)和環(huán)境的熱交換。在經(jīng)過一個(gè)可逆的卡諾循環(huán)后，體系回到原狀態(tài)，因?yàn)镼r＞0，故由式(3)可知即體系所吸收的熱Qr中能用來做的功最多為

而熱量中不能用來做功的能量（以下稱無效能量）至少為

由式(2), (3)可得：

因?yàn)?0T>，故熵增大意味著無效能量的增加，而這就是熵的熱力學(xué)意義。由于實(shí)際的過程都是不可逆的，因此實(shí)際過程無效能的增加比由式（4）右端計(jì)算所得的更多。不過，由式(4)可見，無效能量的增加不但與熵的增加有關(guān)，而且與所設(shè)計(jì)的將熱轉(zhuǎn)化為功的熱機(jī)的環(huán)境溫度'T有關(guān)：當(dāng)'T趨于零時(shí)，無效能量的增加也趨于零。

同理可證熵減小意味著無效能量的減少。

如所周知，從統(tǒng)計(jì)力學(xué)的角度來看，熵的增加(或減小 )則意味著無序度的增加(或減小)。

能量可以視作物質(zhì)運(yùn)動(dòng)能力的度量。物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)可分為有序運(yùn)動(dòng)和無序運(yùn)動(dòng)兩類，其對(duì)應(yīng)的能量也可分為有序能量和無序能量（熱能）兩類。有序能量可以全部轉(zhuǎn)化為無序能量，無序能量卻不可以全部轉(zhuǎn)化為有序能量。無序能量中無法轉(zhuǎn)化為有序能的那部分能量即為無效能。從該角度，實(shí)際上已經(jīng)統(tǒng)一了熵的熱力學(xué)意義和統(tǒng)計(jì)力學(xué)意義，同時(shí)給出了熱力學(xué)第二定律的解釋。

熱力學(xué)第二定律可以表述為熵增原理：在孤立系統(tǒng)或絕熱系統(tǒng)內(nèi)，熵永不減少，即

這里，孤立系統(tǒng)為與環(huán)境之間既沒有能量交換也沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。熵增原理表明自然界的無效能在不斷地增加。然而，應(yīng)該指出的是，如果既不是孤立系統(tǒng)，也不是絕熱系統(tǒng)，熵的減少是完全可能的。

由（2）式可見，可逆過程的熵變小意味著放出熱（rQδ＜0）, 若過程是不可逆的，則要放出更多的熱[23]。由于除了隕石、宇宙射線等外，地球與太空之間沒有物質(zhì)交換，因此可以將地球近似地看作一個(gè)熱力學(xué)封閉系統(tǒng)。根據(jù)自然界的能量循環(huán)知識(shí)不難得到，在生命誕生之前，絕大部分太陽能都用來加熱地表，而地表又將熱通過輻射最后散發(fā)到太空，其它的太陽能則為地球上的其它物理過程和化學(xué)反應(yīng)提供能量；生命誕生后，除了上述過程，一部分太陽能通過植物的光合作用轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能。這些化學(xué)能中的一部分通過動(dòng)植物的呼吸作用最后也變成了熱量散發(fā)到太空，另一部分則儲(chǔ)存在煤、石油和天然氣中。人類出現(xiàn)后，這些能量最后也通過燃燒等逐步轉(zhuǎn)變成熱量散發(fā)到太空中。無論哪一種情況，地球都在不斷地接受太陽能，同時(shí)向太空散發(fā)熱量，從而達(dá)到能量的平衡。這就為熵和無效能量的減少、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化提供了可能，也是復(fù)雜的生命結(jié)構(gòu)之所以能夠產(chǎn)生并生存、延續(xù)、進(jìn)化的熱力學(xué)原因。

由此可見，即使沒有普利高津的耗散結(jié)構(gòu)理論，生命的產(chǎn)生和進(jìn)化，非但與熱力學(xué)不矛盾，而且還可以用熱力學(xué)加以解釋。事實(shí)上，如前所述，熱力學(xué)第二定律的熵增原理只能用于孤立系統(tǒng)或絕熱系統(tǒng)，而只要太陽沒有熄滅，地球就因與外界有能量交換而不是孤立系統(tǒng)，也不是絕熱系統(tǒng)，因此熵增原理并不能用于地球。誤將熵增原理用于地球而得到的諸如“達(dá)爾文的進(jìn)化論與熱力學(xué)第二定律矛盾”之類的命題是無科學(xué)意義的偽科學(xué)命題。當(dāng)然，如果人類消耗有效能的速度大于有效能的生成速度，仍然是不可持續(xù)的。

生命產(chǎn)生后，無論是地球上的生命本身還是最高級(jí)的生命----人類----的制造物，其結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)都已不同于生命產(chǎn)生前自然界萬物的結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)。因此，有必要對(duì)各種結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。

控制結(jié)構(gòu)[24]：具有在變動(dòng)的環(huán)境中達(dá)到不變的目標(biāo)（稱為控制目標(biāo)）這一性質(zhì)的結(jié)構(gòu)。

簡(jiǎn)單控制結(jié)構(gòu)：通過比較反饋信息和控制目標(biāo)之間的差異并采取相應(yīng)的反應(yīng)來達(dá)到控制目標(biāo)的控制結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是

1）具有特定的控制目標(biāo)；

2）結(jié)構(gòu)內(nèi)外有信息（定義為與控制目標(biāo)有關(guān)的各種性質(zhì)）的傳遞；

3）具有信息分析能力；

4）能根據(jù)分析結(jié)果做出相應(yīng)的反應(yīng)。

最易于理解的簡(jiǎn)單控制結(jié)構(gòu)是空調(diào)，其控制目標(biāo)是設(shè)定的溫度，傳遞的信息是環(huán)境的溫度，分析能力是比較設(shè)定的溫度和環(huán)境的溫度的高低，能根據(jù)分析結(jié)果做出相應(yīng)的反應(yīng)是加熱或制冷。

控制結(jié)構(gòu)是通過比較反饋信息和控制目標(biāo)之間的差異并采取相應(yīng)的動(dòng)作來達(dá)到某種相對(duì)穩(wěn)定的目標(biāo)的。因此控制過程都有延遲性，其最后的表現(xiàn)是控制效果在控制目標(biāo)的左右搖擺。由于控制結(jié)構(gòu)非常普遍，因此，這種搖擺現(xiàn)象也非常普遍，這就解釋了“否定之否定”這一規(guī)律。

當(dāng)控制目標(biāo)較難達(dá)到時(shí)，需要將多個(gè)簡(jiǎn)單控制結(jié)構(gòu)復(fù)合起來。

復(fù)合控制結(jié)構(gòu)：各簡(jiǎn)單控制結(jié)構(gòu)互相協(xié)作以完成一個(gè)目標(biāo)（稱為總目標(biāo)）的控制結(jié)構(gòu)。

在復(fù)合控制結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)控制結(jié)構(gòu)（稱為子控制結(jié)構(gòu)）都有自身的控制目標(biāo)（稱為子目標(biāo)），其綜合運(yùn)作則構(gòu)成了復(fù)合控制結(jié)構(gòu)的總目標(biāo)。

顯然，復(fù)合控制結(jié)構(gòu)的工作效率與總目標(biāo)和各子目標(biāo)之間的協(xié)調(diào)性有關(guān)。

復(fù)合控制結(jié)構(gòu)的控制目標(biāo)可以有倒樹狀的多層次的結(jié)構(gòu)（見圖4）。機(jī)器人是復(fù)合控制結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。例如，控制機(jī)器人腳的程序的控制目標(biāo)是行走；控制手的程序的控制目標(biāo)是完成手的動(dòng)作，而機(jī)器人的總目標(biāo)則是完成機(jī)器人設(shè)計(jì)者給機(jī)器人指定的任務(wù)③能拉小提琴、能對(duì)話、甚至還會(huì)“不開心”，“發(fā)脾氣”的機(jī)器人逐漸面世，且機(jī)器人在某些方面（例如下棋）還超過了人類。為此，常有人擔(dān)心未來機(jī)器人是否因其能力超過人類而對(duì)人類構(gòu)成威脅？其實(shí)，機(jī)器人這一復(fù)合控制結(jié)構(gòu)的總目標(biāo)是由設(shè)計(jì)者指定的，因此，只要設(shè)計(jì)者不把反人類作為機(jī)器人的總目標(biāo)，就不存在機(jī)器人對(duì)人類構(gòu)成威脅的可能性。。

圖4 倒樹狀的多層次復(fù)合控制結(jié)構(gòu)Fig. 4 Compound control structure with inverse tree shape

非控制結(jié)構(gòu)：控制結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)。

無論是空調(diào)還是機(jī)器人，都是人類制作的，因此，從歷史發(fā)展的角度來看，生命產(chǎn)生之前只有非控制結(jié)構(gòu)，而生命本身，是自然界通過自然選擇而形成的控制結(jié)構(gòu)。

2 生命基本定理

生命必須具有生存和延續(xù)的能力，否則就會(huì)被自然選擇所淘汰；生命生存和延續(xù)所賴以的環(huán)境是多變的，因此生命必須具有在變動(dòng)的環(huán)境中完成生存和延續(xù)的這一相對(duì)不變的目標(biāo)的能力；由于完成該目標(biāo)必須有能量獲取、自身復(fù)制等多個(gè)子目標(biāo)，由此已證得：

生命基本定理 生命是一種將生存和延續(xù)作為總目標(biāo)的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)。

生命的生存和延續(xù)也是一種熵減過程。在地球生命的食物鏈中，植物主要通過吸收光能并通過呼吸氧化放熱使得熵變小，動(dòng)物則主要靠進(jìn)食直接或間接地源于植物的、有序化程度較高的物質(zhì)、排出有序化程度較低的物質(zhì)使得自身熵變小。這就是所謂的新陳代謝。

不但新陳代謝、植物的光合作用和動(dòng)物的進(jìn)食是生存和延續(xù)的手段，任何生命現(xiàn)象，包括很復(fù)雜的精神現(xiàn)象，都是生存和延續(xù)這一總目標(biāo)的子目標(biāo)。以人類的美感為例，當(dāng)我們來到一個(gè)風(fēng)景秀麗的地方，我們會(huì)本能地感到心曠神怡。其實(shí)，所謂風(fēng)景秀麗，往往就是有山有水，有山適宜于原始人類居住（例如有山洞），有水則意味著有豐富的食物。因此美感的作用之一是尋找合適的生存和延續(xù)的環(huán)境，也是人類的一種生存本領(lǐng)：假定原始人類對(duì)風(fēng)景秀麗的地方?jīng)]有好感，則原始人類將找不到適宜于生存的地方而滅亡。人類原始美感的另一作用是尋找優(yōu)秀的繁衍對(duì)象以提高繁衍的效率和質(zhì)量，從而使生命更好地延續(xù)下去。

從這里也可以看出，感官其實(shí)也在對(duì)世界進(jìn)行一種“分類”，凡是有利于生存和延續(xù)的事物，感官將其歸于能引起好感的一類，反之則歸于引起惡感的一類。原始美感只是好感中的一種，通常與視覺或聽覺有關(guān)，而與嗅覺有關(guān)的好感和惡感則有“香”、“臭”等。

由于人的感官不可能直接認(rèn)識(shí)到生命的基本規(guī)律，甚至人的理性也未必認(rèn)識(shí)到該規(guī)律，因此人的追求目標(biāo)表面上似乎都是“追求幸?！?、“追求美”等各種有意識(shí)的目標(biāo)。然而，無論這些目標(biāo)如何多樣和可變，它們都被生命的基本定律所實(shí)際控制，是總目標(biāo)管轄下的子目標(biāo)。換言之，人的每一個(gè)實(shí)際的追求目標(biāo)都有其隱性的本質(zhì)。例如，追求美、追求幸福的隱性本質(zhì)最終就是更高質(zhì)量的生存和延續(xù)。

叔本華認(rèn)為，欲望由欠缺所致，而欠缺就是痛苦，欲望一旦滿足， 便是無聊，所以人生就在痛苦和無聊之間搖擺?！耙磺猩?，在本質(zhì)上就是痛苦”[26]。其實(shí)，在痛苦和無聊之間，還有一個(gè)幸福：當(dāng)接近目標(biāo)但還沒有達(dá)到目標(biāo)時(shí)，幸福感最強(qiáng)。因此，幸福感不但誘導(dǎo)人類向既定目標(biāo)前進(jìn)，同時(shí)也提供了相應(yīng)的動(dòng)力， 在人類追求特定目標(biāo)的過程中不可或缺。痛苦----幸福----無聊的結(jié)果，就是人達(dá)到了某種應(yīng)該達(dá)到的境界，過后應(yīng)該會(huì)有一個(gè)更高的、新的目標(biāo)出現(xiàn)，然后再進(jìn)入一個(gè)新的痛苦----幸福----無聊的過程。如此往復(fù)，使人的生存延續(xù)質(zhì)量得到不斷的提高。由此可見，幸福、痛苦和無聊都是有積極意義的，它們促使人們?nèi)ソ⑿碌?、更高層次的追求目?biāo)并達(dá)到這些目標(biāo)，因此，在本質(zhì)上都是生命基本定理的表現(xiàn)。

人類的其他的精神現(xiàn)象，也都是達(dá)到較高生存和延續(xù)質(zhì)量這一總目標(biāo)的手段。例如，人本能地根據(jù)該目標(biāo)確定與之相應(yīng)的子目標(biāo)，然后再設(shè)法實(shí)現(xiàn)該子目標(biāo)。具體地說，欲望驅(qū)使人類去確立子目標(biāo)；抱負(fù)驅(qū)使人類規(guī)劃達(dá)到子目標(biāo)的計(jì)劃；毅力、意志等則有助于完成子目標(biāo)。當(dāng)達(dá)到子目標(biāo)有一定的難度時(shí)，意志是重要的?？梢姡荒岵蔁o限夸大的意志也不過是達(dá)到較高生存和延續(xù)質(zhì)量這一總目標(biāo)的手段。所謂自由意志其實(shí)并不自由，只是當(dāng)有多種方法可以達(dá)到某一不變的目標(biāo)時(shí)，才有選擇的自由。

如果古代某個(gè)西方哲學(xué)家突然復(fù)活，見到現(xiàn)代的空調(diào)或機(jī)器人，很可能會(huì)認(rèn)為它們是上帝創(chuàng)造的，且認(rèn)為一定有一個(gè)靈魂在主宰著它們。但作為現(xiàn)代人，我們知道它們都是純物質(zhì)的。所謂精神現(xiàn)象，其本質(zhì)不過是信息處理的方法之一，是遠(yuǎn)在生命這一復(fù)合控制結(jié)構(gòu)產(chǎn)生以后才出現(xiàn)的，無論從歷史發(fā)展的角度，還是從邏輯的角度，其地位都在信息之下，后者又在控制結(jié)構(gòu)這一概念之下。把精神與物質(zhì)放在同等的地位甚至認(rèn)為精神是第一性的，都不符合科學(xué)常識(shí)，也無任何科學(xué)意義。

甚至是個(gè)體的死亡，也是種群生存和延續(xù)的一種手段。這是因?yàn)?，除了人類以外，其他生命都沒有改造環(huán)境的能力，因此環(huán)境一旦發(fā)生變化，就必須有進(jìn)化能力以適應(yīng)環(huán)境的變化。而進(jìn)化只能發(fā)生在新生的一代，因此，生命必須有不斷產(chǎn)生新生代即自我復(fù)制的能力。然而，由于空間和資源是有限的，因此，老一代只能通過死亡來為下一代提供空間和資源。這就是死亡的意義。對(duì)死亡的思考一直是哲學(xué)家最關(guān)心的問題之一[27]，有的哲學(xué)家甚至認(rèn)為哲學(xué)就是死亡的預(yù)演。但對(duì)其真正的意義，以往文獻(xiàn)并沒有給出令人信服的回答。

由于新陳代謝可以使生命物質(zhì)不斷更新，故沒有理由認(rèn)為個(gè)體生命的衰老和死亡是不可避免的，而實(shí)際的衰老和死亡就應(yīng)該是一個(gè)被控制的過程。在某些特殊情況下，如果該過程不起作用，則死亡是可以避免的。據(jù)文獻(xiàn)[25]報(bào)道，科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)了世界上第一個(gè)不朽的動(dòng)物，叫Turritopsis水母（見圖5）。這種水母可以重新進(jìn)入較早的息肉階段，交配后重新開始它的生命周期。它可以無限期地重復(fù)這個(gè)過程，這意味它永遠(yuǎn)不會(huì)老化死亡?？茖W(xué)家們希望通過研究這種水母，能在扭轉(zhuǎn)人類衰老的過程中有所突破。

圖5 不朽的Turritopsis水母Fig.5 Immortal Turritopsis jellyfish

由于個(gè)體生命的生存延續(xù)質(zhì)量與配偶、后代、種群、共生生命等相關(guān)生命的生存延續(xù)質(zhì)量有關(guān)，因此，生命追求的是盡量提高個(gè)體和相關(guān)生命的生存延續(xù)質(zhì)量。對(duì)人類來說，因每個(gè)人的能力和境界不同，“相關(guān)生命”可以是家庭、朋友、階層、同一民族或同一國家的人，全人類，同時(shí)還包括與人類的生存和延續(xù)有關(guān)的動(dòng)植物即共生生命的生存延續(xù)質(zhì)量，例如，農(nóng)業(yè)就以提高糧食作物的生存和延續(xù)質(zhì)量為目標(biāo)。

3 社會(huì)基本定理及其應(yīng)用

3.1 社會(huì)基本定理

根據(jù)生命基本定理，生命追求的是盡量提高個(gè)體和相關(guān)生命的生存、延續(xù)質(zhì)量。如果以某種方式（例如分工和協(xié)作）形成的社會(huì)可以更好地提高各個(gè)體和相關(guān)生命的生存和延續(xù)質(zhì)量，且社會(huì)成員具有了相應(yīng)的智力，社會(huì)就必然會(huì)產(chǎn)生；又由于社會(huì)的每一個(gè)成員本身都是復(fù)合控制系統(tǒng)，由此已證得：

社會(huì)基本定理 人類社會(huì)是以某種方式（例如分工和協(xié)作）以使社會(huì)成員達(dá)到更高的生存和延續(xù)質(zhì)量這一總目標(biāo)的復(fù)合控制結(jié)構(gòu)。

社會(huì)的所有其他目標(biāo)，都應(yīng)該只是實(shí)現(xiàn)定理所示總目標(biāo)的子目標(biāo)。

實(shí)現(xiàn)社會(huì)總目標(biāo)的首要任務(wù)當(dāng)然是人類的生產(chǎn)活動(dòng)，與此直接有關(guān)的是馬克思主義所敘述的生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系等。為了組建、調(diào)整生產(chǎn)關(guān)系，政府和政治必不可少。為了提升生產(chǎn)力，還必須有科學(xué)技術(shù)和教育。為了協(xié)調(diào)、規(guī)范社會(huì)成員之間的關(guān)系，道德和法等也是必須的，同時(shí)也是教育的內(nèi)容之一。

任何社會(huì)現(xiàn)象，都可以用社會(huì)基本定理來解釋。例如，馬克思主義所敘述的上層建筑中似乎是純精神領(lǐng)域的文學(xué)、藝術(shù)甚至宗教所追求的目標(biāo)，其實(shí)也是社會(huì)基本定理的子目標(biāo)。這是因?yàn)?，人類究竟?yīng)該采用何種生活方式，才能最大限度地提高社會(huì)成員的生存和延續(xù)質(zhì)量，在人類社會(huì)之前，并沒有一個(gè)現(xiàn)成的模式，因此是一個(gè)需要研究、交流、探討、甚至想象的問題。通過觀察可以發(fā)現(xiàn)，文學(xué)主要以探討、交流現(xiàn)有的生活方式為主，其中小說通過具有不同孤立性質(zhì)（個(gè)性、學(xué)識(shí)、修養(yǎng)等）的人在特定情景因互相接觸而產(chǎn)生的無限多樣的聯(lián)合性質(zhì)來演繹故事情節(jié)，從而探討、交流各種生活方式；追求藝術(shù)美感的藝術(shù)以想象與明天更美好的生活方式相聯(lián)系的情感、情操體驗(yàn)的視聽特征為主；社會(huì)科學(xué)從科學(xué)的角度研究生活方式；而宗教則倡導(dǎo)某種生活方式。例如，佛教倡導(dǎo)一種低碳、和諧的生活方式。不過，佛教以降低甚至阻斷人的需求來做到這一點(diǎn)。在生產(chǎn)力極其低下的時(shí)候，該方法不失為一種不得已而為之的方法，但其副作用是使人降低甚至失去了追求更高生存、延續(xù)質(zhì)量的動(dòng)力。

當(dāng)不需要神也能解釋世界時(shí)，神應(yīng)該就消失了，但在科學(xué)高度發(fā)達(dá)的今天，有悖于科學(xué)原理的宗教卻能存在至今，其原因就在于其提倡了某種被人們認(rèn)可的生活方式。

從這里也可以看到，所謂藝術(shù)美，是以人類原始美感為基礎(chǔ)的對(duì)所追求的事物的想象：與所追求的明天更美好的生活方式相聯(lián)系的視聽特征被認(rèn)為是美的。原始美感和藝術(shù)美感的本質(zhì)都是人類用一種大同小異的主觀分類標(biāo)準(zhǔn)對(duì)客觀事物進(jìn)行的一種感性分類：凡是人類所追求的有利于提高人類生存和延續(xù)質(zhì)量的事物的視聽特征，被認(rèn)為是美的。其中原始美感側(cè)重于個(gè)體的生存和延續(xù)，藝術(shù)美感則側(cè)重于群體的生存和延續(xù)。

從古希臘開始，人類對(duì)柏拉圖所提出“美是什么”這一問題的回答一直眾說紛壇，近代取消主義美學(xué)思潮甚至認(rèn)為該問題無解而應(yīng)該放棄對(duì)其研究[28]。但從生命基本定理和社會(huì)基本定理的角度來看，并不難科學(xué)地回答該問題。

生存和延續(xù)質(zhì)量當(dāng)然可以用各種指標(biāo)來描述，但人的平均壽命應(yīng)該是一個(gè)比較容易度量的定量標(biāo)志。顯然，該指標(biāo)與物質(zhì)生活水平和精神生活狀態(tài)均有關(guān)系。

與空想社會(huì)主義社會(huì)不同，科學(xué)社會(huì)主義原本就建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，因此，可以將符合社會(huì)基本定理的社會(huì)稱為社會(huì)主義社會(huì)。

應(yīng)該注意的是，從目標(biāo)的一元論并不能邏輯地推出方法的一元論。因此，人類的最終追求目標(biāo)----盡量高的生存和延續(xù)質(zhì)量----雖然是唯一的，并不意味著其實(shí)現(xiàn)方式----生活方式或各種相關(guān)制度----是唯一的④“破碎的系統(tǒng)觀”原意之一是提倡多元化[29]，防止世界霸權(quán)，這在現(xiàn)今世界有一定的積極意義，但在科學(xué)上既不能成立也無此必要。世界的多元化趨勢(shì)并不需要“破碎的系統(tǒng)觀”。。因此，以為全世界人民只能采用一種制度和生活方式的看法其實(shí)是一種坐井觀天式的狹隘思維。

3.2 社會(huì)基本定理的應(yīng)用----社會(huì)主義價(jià)值觀的科學(xué)基礎(chǔ)

根據(jù)社會(huì)基本定理，如何提高社會(huì)成員的平均生存和延續(xù)質(zhì)量即生活質(zhì)量，是任何合理的社會(huì)所追求的唯一的目標(biāo)。任何社會(huì)的發(fā)展，只能以提高社會(huì)成員的平均生活質(zhì)量為目標(biāo)，這就是科學(xué)發(fā)展觀的科學(xué)基礎(chǔ)。任何社會(huì)要素，包括體力和腦力勞動(dòng)、資本及其運(yùn)作、制度設(shè)計(jì)等等，都只是實(shí)現(xiàn)該總目標(biāo)的子目標(biāo)。如果不能正確地處理子目標(biāo)和總目標(biāo)的關(guān)系，就會(huì)導(dǎo)致各種問題。例如，資本主義把資本運(yùn)作及其效益這一子目標(biāo)當(dāng)成總目標(biāo)，雖然在提高投資效益方面有所成就，但畢竟因違反了社會(huì)基本定理而必然導(dǎo)致各種矛盾，并早晚會(huì)被社會(huì)主義社會(huì)所替代。

價(jià)值觀則用以判斷各種事物對(duì)總目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是否有利：凡是對(duì)提高社會(huì)成員平均生活質(zhì)量有利的事物，被認(rèn)為是有價(jià)值的；否則就是無價(jià)值或有害的。

根據(jù)生命基本定理和社會(huì)基本定理，應(yīng)該可以較科學(xué)地定義“善”和“惡”：提升生存延續(xù)質(zhì)量的行為或意圖稱為“善行”或“善意”；降低生存延續(xù)質(zhì)量的行為或意圖稱為“惡行”或“惡意””。進(jìn)一步還可以有對(duì)自己的“善”、“惡”和對(duì)相關(guān)人群的“善”、“惡”之分。隨著相關(guān)人群的范圍越來越大，“善”和“惡”的級(jí)別也越來越高?！罢x”可定義為對(duì)“惡”的反對(duì)、限制和宣戰(zhàn)。追求小“善”難度低，收效快，因此是一個(gè)很容易自動(dòng)發(fā)生的過程，但卻可能因侵犯其他人群利益而導(dǎo)致大“惡”，從而社會(huì)甚至世界就不會(huì)太平，小“善”最后也無法獨(dú)善其身。消滅小善而只保留大善不但難度高，收效慢，也因?yàn)橹苯舆`反生命基本定律且與人類建立社會(huì)之前的生存方式相沖突而難以成功。因此，最符合社會(huì)基本定理的制度應(yīng)使得小“善”和大“善”有機(jī)地統(tǒng)一起來，實(shí)現(xiàn)多贏。當(dāng)然，這需要一個(gè)利益博弈的過程，也是原始社會(huì)后人類社會(huì)發(fā)展總的軌跡，是社會(huì)主義追求的目標(biāo)。

從復(fù)合控制結(jié)構(gòu)的角度看，社會(huì)各成員、各階層、各種社會(huì)組織本身都有各自的控制目標(biāo)。如何防止這些控制目標(biāo)發(fā)生沖突，并使這些控制目標(biāo)有機(jī)、和諧地結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)社會(huì)的總體目標(biāo)，是社會(huì)主義制度設(shè)計(jì)者所要考慮的關(guān)鍵問題。這也是將小“善”和大“善”有機(jī)地統(tǒng)一起來的科學(xué)基礎(chǔ)。

要使得小“善”和大“善”有機(jī)地統(tǒng)一起來，關(guān)鍵在于如何使各種利益（可定義為有利于提高生存和延續(xù)質(zhì)量的事物）追求有機(jī)地統(tǒng)一起來。首先表現(xiàn)在個(gè)人利益和集體、國家、全人類利益的關(guān)系上(為敘述方便，以下將集體、國家、全人類利益統(tǒng)稱為社會(huì)利益)。

在該問題上，任何制度設(shè)計(jì)，理論上都存在以下3種可能性：

1） 將個(gè)人利益和社會(huì)利益對(duì)立起來（典型例子：對(duì)社會(huì)利益具有破壞性的個(gè)人利益，窮廟富方丈、國富民窮等）；

2） 將個(gè)人利益和社會(huì)利益割裂開來（典型例子：大鍋飯）；

3） 將個(gè)人利益和社會(huì)利益聯(lián)系起來（典型例子， 我國近30年來一些成功的改革案例）。

顯然，第一種情況不符合社會(huì)基本定理，因此必將導(dǎo)致社會(huì)混亂；第二種情況效率低下；只有第三種制度設(shè)計(jì)，才可能具有高效率，且個(gè)人利益和社會(huì)利益的聯(lián)系越緊密，效率越高。

為此，在社會(huì)主義社會(huì)，對(duì)于有勞動(dòng)能力的人來說，可以把分配領(lǐng)域的公正與否定義為一個(gè)人從社會(huì)得到的利益與其對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)匹配是否：匹配則公正，不匹配則不公正。

根據(jù)該定義，公正將有助于效率，而不公正則會(huì)降低效率。以公正促效率，應(yīng)該是社會(huì)主義社會(huì)的價(jià)值觀之一。

應(yīng)該注意分配領(lǐng)域公正與平均的區(qū)別。簡(jiǎn)單地將公正混同于平均，將會(huì)失去效率，也是我國改革開放前之所以發(fā)展速度不快的原因；同理，分配差距的擴(kuò)大可以是公正的，也可以是不公正的，關(guān)鍵在于貢獻(xiàn)和獲取是否匹配：匹配則公正且促進(jìn)效率，不匹配則不但降低效率，而且會(huì)引發(fā)社會(huì)矛盾。

可以有多種方法來衡量貢獻(xiàn)和獲取是否匹配。例如，各種工作崗位，其應(yīng)聘人數(shù)對(duì)招聘人數(shù)之比各不相同。重要的崗位，該比值應(yīng)該大一些，這樣有利于吸收優(yōu)秀人才；門檻較低的崗位，應(yīng)聘人數(shù)相對(duì)較多，該比值高一些也是正常的。然而，對(duì)于各種崗位，在正常競(jìng)爭(zhēng)的條件下，如果某一崗位的比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于社會(huì)平均值，就說明該崗位享受的利益過高；反之，如果某一崗位的比值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于社會(huì)平均值，則說明該崗位享受的利益過低。無論是過高還是過低，都是不公正的表現(xiàn)，對(duì)于構(gòu)建高效和諧的社會(huì)都是不利的，國家應(yīng)該加以干預(yù)。

雖然對(duì)于社會(huì)來說，應(yīng)盡力做到讓每個(gè)人的貢獻(xiàn)和獲取相匹配。但對(duì)個(gè)人來說，如果每個(gè)人都斤斤計(jì)較甚至希望少貢獻(xiàn)多獲取，則社會(huì)必然會(huì)矛盾重重，最后對(duì)每一個(gè)人都不利。因此，對(duì)個(gè)人應(yīng)該提倡多貢獻(xiàn)少獲取，并鄙視少貢獻(xiàn)多獲取的意圖和行為。為此，可以把多貢獻(xiàn)少獲取定義為高尚，而把少貢獻(xiàn)多獲取定義為卑劣。

對(duì)于沒有勞動(dòng)能力的人來說，分配領(lǐng)域的公正和平均則并無區(qū)別。這是因?yàn)?，他們暫時(shí)還沒有或已經(jīng)喪失了勞動(dòng)能力，都需要得到保障。因此任何不平均的待遇都是沒有理由的，也是不公正的。人人“生而平等”、“老而平等”應(yīng)該是社會(huì)主義的一個(gè)基本價(jià)值取向。在暫時(shí)還不能完全做到這一點(diǎn)的今天，社會(huì)主義社會(huì)至少應(yīng)該提供 “教育”、“醫(yī)療”等基本待遇方面的平等。

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中，一個(gè)人或一個(gè)企業(yè)要想在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)中立足并獲利，通常就必須為市場(chǎng)提供社會(huì)所需要的商品或服務(wù)，且為市場(chǎng)提供的商品或服務(wù)越多，個(gè)人或企業(yè)的獲利也越多。這也是個(gè)人利益、企業(yè)利益和國家利益緊密聯(lián)系的一種表現(xiàn)，也是自從我國在社會(huì)主義中引入了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制后社會(huì)生產(chǎn)力得到極大發(fā)展的原因。然而， 不能排除因追求個(gè)人或企業(yè)利益而破化國家利益的可能性，在個(gè)人利益神圣不可侵犯的資本主義價(jià)值觀的指導(dǎo)下，資本主義社會(huì)往往對(duì)此無能為力，從而容易形成經(jīng)濟(jì)危機(jī)和金融危機(jī)等危害絕大多數(shù)人利益的事件。在社會(huì)主義社會(huì)，在制度層面的設(shè)計(jì)上，要防止出現(xiàn)這種情況，社會(huì)主義的價(jià)值觀也不允許這種情況發(fā)生，因此這種情況即使發(fā)生，社會(huì)主義社會(huì)應(yīng)有足夠的理由和力量予以糾正。

將小善和大善大結(jié)合起來的另一個(gè)層次是將社會(huì)各組織、各階層的利益追求有機(jī)地統(tǒng)一起來以防止各組織、各階層子目標(biāo)的沖突。要讓每一階層都有與其對(duì)社會(huì)的貢獻(xiàn)相對(duì)稱的話語權(quán)和決定權(quán)，以防止任一階層占有過多的利益。例如，可以通過民主政治、民主協(xié)商、民主監(jiān)督等制度設(shè)計(jì)來做到這一點(diǎn)。

4 結(jié)論和討論

本文從具有堅(jiān)實(shí)的自然科學(xué)依據(jù)的結(jié)構(gòu)基本定理出發(fā)，解釋了一些哲學(xué)基本問題，同時(shí)得出了生命基本定理和社會(huì)基本定理。這些定理可以解釋自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)等各種問題，并為社會(huì)主義價(jià)值觀提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

世界雖然非常復(fù)雜，但從原理上說，其實(shí)非常簡(jiǎn)單。當(dāng)然，再簡(jiǎn)單的原理，在沒有認(rèn)識(shí)到它之前，也可能顯得很復(fù)雜，眾多的、互相矛盾的哲學(xué)流派的存在即是明證。本文的意義在于揭示了世界的本來面目。

應(yīng)該指出的是，雖然本文從“宏觀”的角度綜合了各學(xué)科，揭示了世界的本來面目，但其具體機(jī)制，仍然要由各門具體科學(xué)來研究。例如，復(fù)雜結(jié)構(gòu)的具體形成機(jī)制可由耗散結(jié)構(gòu)理論（Dissipative Structure）、自組織學(xué)、協(xié)同論（Synergetics），合成生物學(xué)等來研究；量變引起質(zhì)變可由突變論（Catastrophe Theory）來研究等等。但本文的結(jié)果有可能對(duì)這些具體科學(xué)今后的發(fā)展提供一個(gè)方向或總體規(guī)劃。

本文的整合未考慮暗物質(zhì)、弦論等科學(xué)尚不十分清楚的知識(shí)。將來，當(dāng)科學(xué)有了更多的成熟知識(shí)，應(yīng)該可以對(duì)科學(xué)予以重新整合。整合的結(jié)果則無非以下兩種可能: 1）本文的基本原理并未變化，但涵蓋的科學(xué)知識(shí)更廣泛；2）本文的基本原理被改寫。這一切當(dāng)然是未來的話題了。

近代科學(xué)的高度分化和知識(shí)爆炸，使得從整體思維的角度把握世界的難度越來越大，近代西方文獻(xiàn)中也未見有能將近代自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)嚴(yán)格地整合起來的報(bào)道。當(dāng)代西方哲學(xué)和社會(huì)學(xué)，特別是后現(xiàn)代的理論，趨向于認(rèn)為人類社會(huì)和人類精神生活日益呈現(xiàn)出多元化、碎片化狀態(tài)，并由此發(fā)展出許多相關(guān)的理論。這種情況的積極意義是對(duì)傳統(tǒng)的一種反思和重構(gòu)，也是對(duì)多元化社會(huì)現(xiàn)實(shí)的一種反映。然而，正如前所述，“條條道路通羅馬”，目標(biāo)的唯一性并不意味著方法的唯一性。人類社會(huì)和人類精神生活的多元化與科學(xué)上的整體觀并不矛盾。事實(shí)上，如果世界是一個(gè)整體，那么學(xué)術(shù)上的多元化是不匹配的，實(shí)際上折射了其發(fā)展還很不成熟，甚至還很幼稚、有很大的上升空間。因此，后現(xiàn)代理論的碎片化只是一種暫時(shí)的傾向，最后還是要走向自然界和人類社會(huì)迄今為止的發(fā)展都支持的有序和整體的觀念。文獻(xiàn)[30]認(rèn)為，后現(xiàn)代的西方哲學(xué)在其人文精神的價(jià)值取向上，反基礎(chǔ)主義、反本質(zhì)主義、反理性主義而導(dǎo)致了放逐理想、躲避崇高、消解責(zé)任、無正義、無道德、無進(jìn)取、享樂當(dāng)時(shí)、游戲人生等消極頹廢的傾向。因此，本文的結(jié)果有可能為世界哲學(xué)和社會(huì)科學(xué)更科學(xué)、積極、健康的發(fā)展探索一條新路。

另外，本文與西方現(xiàn)代哲學(xué)在語義系統(tǒng)（本文正文中的黑體字）、思想方法和最后結(jié)果的不同還有可能有助于增強(qiáng)中國文化的自信性，將國人從迷信西方思想理論的教條主義束縛中解放出來[31]，有利于打造中國特色、中國風(fēng)格、 中國氣派的話語體系[32]，為在國際舞臺(tái)上占領(lǐng)道德高地，提升我國的國際地位起到拋磚引玉的作用。

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An Initial Approach to Integration of Sciences

LI Hong-yi (LEE Hong-Yi)
( Shanghai Second Polytechnic University, Shanghai 201209, P. R. China)

An attempt was made to integrate natural science and social science. The social science was regarded as an extension of the life science. Similar to the strict mathematical way of thinking, the approach started from a proof of a fundamental theorem for structure according to some clear scientific knowledge and then proved the fundamental theorems for life and social respectively from the view of cybernetics. Based on the three theorems, some issues of natural science, such as the unification of the significance of entropy from thermodynamics and statistical mechanics, and social science and philosophy were explained. The scientific basis of social values was also discussed. The results may explore a new approach for the development of science.

Systems Science; thermodynamics; natural sciences and philosophy; structure and properties; fundamental law of life; fundamental law of society; social values

N05

A

1001-4543(2012)03-0226-13

2012-07-02;

2012-09-12

李鴻儀（1952－），自然科學(xué)研究員，研究范圍較廣，在熱力學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)表的文章被SCI收錄，電子郵箱hyli@sspu.cn。