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哲学新思维4 浑沌学--一门探索复杂系统的新学科

金煊

启迪睿智感悟芬芳哲学新思维4

浑沌学--一门探索复杂系统的新学科 浑沌理论是一门对复杂系统现象进行整体研究的

科学。它在一类“紊乱”现象背后出人意料地发现惊人的规律性，这不能不引起科技界的广泛

注意。 浑沌现象的研究是从19世纪末开始，几代人置于科学主战场之外默默耕耘，

他们的辛勤劳动竟被人嗤笑为无用之工，然而，这些开拓者们锲而不舍，一点一滴积累了科学成就，锻造了方法工具，迎来了这一领域鲜花盛开的春天。如今，浑沌研究已是科学前沿最热门的学科之一，吸引了几乎所有学科分支的优秀研究人员。 现代浑沌学中所研究的浑沌不同于一般人所说的无序混乱的浑沌状态，也不是指开天辟地之前的浑沌。而是描写随机的不规则的运动特征。扼要地讲，浑沌特指具有不可预测性、不可分割性，还有一种规律性的成分，即稠密的周期点的运动状态。因此，浑沌是一种偏序现象，赫柏林称之为一种非周期性的有序。我国科学家钱学森称浑沌是宏观浑沌，局部有序的现象。浑沌论发现许多动力系统是在浑沌状态中运行的，如正常人的脑电图是浑沌的，倒是不少癫痫病人的脑电图是有序的。而且不少浑沌行为对系统进步还起着促进作用。于是，对大多数人来说，他们更关心的是浑沌是怎么样生成出现的。现在微分动力系统理论为此提供了犀利的武器，从理论上和实验上发现了多条道路通向浑沌的道路。迄今为止人们熟知的有如下几条：第一条道路是倍周期分岔产生浑沌，物质运动的周期会加倍，最后丧失周期行为。如心脏跳动减慢，严重时会导致心跳紊乱乃至死亡。经济萧条期太长也是较危险的现象。第二条道路是阵发性浑沌产生浑沌。如在经济建设中存在着混乱无序状态，不得不失衡调整，最后有序混乱跳跃阵发频繁，会步入完全的浑沌态。第三条道路是从周期准周期运动走向浑沌，也称为茹勤-泰肯道路：系统内只要有三种以上不同频率的振动互相耦合时，系统的运动就可能出现浑沌。例如，在一条道路上，有三四种不同方向运动交叉在一起时就可能出现浑沌，所以现代城市一般把大商场建在远离交通要道的商业区。茹勤-泰肯道路也为我们党政分开、政企分开、官商分开、科商分开提供了有力的理论根据。 （原文稿《浑沌论》较长，以后打好后发布在 金煊网页http://cn.geocities.com/jinxuet上） 浑沌理论打破了牛顿以来决定论的传统观念。牛顿认为，只要建立了运动方程，就可以依据初始条件来确定随后的运动。拉普拉斯还夸下海口说，只要给宇宙中所有质点的初始条件，我就能算出将来的一切。许多社会学家受其影响也试图构建理想社会学说。而浑沌理论粉碎了决定论的狂妄梦想。它指出，具体刻画浑沌运动的轨迹具有强烈的不稳定性，其突出特点之一是，初始条件如遇微小扰动就表现出极端的敏感性，简直是失之毫厘差之千里。在浑沌运动中，对长期社会的、经济的、气象的或生物的预测变得不可行了，浑沌系统表现出巨大的内在繁杂性、分岔性和随机性。这类繁杂性现象，即不可预测性、不可分割性和周期点稠密的浑沌现象在自然界和社会领域层出不穷：菲根鲍姆的恩师卡鲁瑟说过：“科学工作往往不出自计划”，无心插柳柳成行的现象在科技发展史中数不胜数。“黑色星期一”股票市场一夜暴跌找不到任何理论理由和征兆，再如湍流、生物种群的涨落，心室纤维性颤动和大面积心肌梗塞，地震突然爆发，处处出现的分岔现象防不及防，这些浑沌现象引起科学家们的普遍注意后，动力系统的复杂性行为的研究蓬勃展开，国际上有关文献爆炸式地增长，迅速地遍及众多领域，计算机模拟、理论物理与实验物理、化学、生物学、气象学、经济学、社会学、人口学等等，浑沌学已成为当今科学研究中最富有挑战性的课题之一。 浑沌论研究表明，我们的世界是一个简单与复杂一致，有序与无序伴生的（偏序）世界，以往那种单纯追求有序、精确、简单的观点是不全面的，我们真正面临的确是一个复杂纷纭的世界。如社会是政治教育经济文化科技纠缠同步在一起的大系统，不可优先发展其中的一支。科学理论研究应用研究发展研究象辫子一样编在一起不可分割。对任何人来说，任何简单片面的认识和行为都有可能欲速而不达，甚至会造成预想不到的浑沌和恶果。因此，有必要学用浑沌新思维方法，对复杂性进行深入地研究和艰苦不懈地工作，才能保证我们社会或事业健康有序地进展。