論作為復(fù)雜系統(tǒng)演化推力的漲落及其意義

　　摘要：本文通過對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)演化中對(duì)稱破缺環(huán)節(jié)的細(xì)致考察，以“對(duì)稱疑難”為契機(jī)，凸顯了非對(duì)稱的漲落之于系統(tǒng)演化的不可或缺的地位，探討了漲落本身的層次性以及演化中的優(yōu)劣問題等，從而對(duì)與演化相關(guān)的對(duì)稱與非對(duì)稱的關(guān)系進(jìn)行了較全面的概括，彌補(bǔ)了過去人們對(duì)非對(duì)稱意義認(rèn)識(shí)的不足，并使我們對(duì)系統(tǒng)演化的復(fù)雜性有了更加深刻的理解。

　　關(guān)鍵詞：非對(duì)稱;漲落;層次性;優(yōu)化

　　引言：

　　復(fù)雜系統(tǒng)的演化與“對(duì)稱疑難”復(fù)雜系統(tǒng)演化的主要含義是指系統(tǒng)質(zhì)的不斷變化和豐富的過程，其基本形式就是人們所熟悉的樹狀分叉圖，它被認(rèn)為是世界從宇宙到生命發(fā)展的普遍模式之一：即根據(jù)自組織理論，描述系統(tǒng)狀態(tài)的非線性方程存在多重解，表明由于系統(tǒng)內(nèi)部存在的非線性相互作用，在相同的外界條件下，系統(tǒng)本身可以處于不同的狀態(tài)，這些狀態(tài)也叫做系統(tǒng)不同的演化分支，它為復(fù)雜系統(tǒng)的演化提供了多樣化的可能性。

　　然而，非線性所提供的分叉可能性，并不是演化機(jī)制的全部。很早就有人在突變論等的基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)的臨界分叉問題做過較深入的探討，表明不同的演化分支由于各種性質(zhì)和地位是對(duì)等的，亦即處于對(duì)稱的狀態(tài)中，到底哪個(gè)分支狀態(tài)最終得以實(shí)現(xiàn)，是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。

　　如果它們之間的這種膠著的對(duì)稱狀態(tài)無法突破，系統(tǒng)的演化就會(huì)停滯不前，這就如同歷史上著名的理性的布里丹的驢子一 樣：當(dāng)它站在兩堆對(duì)稱的草堆中間時(shí)，由于找不到行動(dòng)的理由而最終被餓死了!所以復(fù)雜系統(tǒng)的演化，也必須要打破這一對(duì)稱的僵局，這一問題，我們可稱之為“對(duì)稱疑難(symmetryarguments)”�？梢姡瑢�(duì)稱將導(dǎo)致靜止或死亡。所以復(fù)雜系統(tǒng)臨界分叉的核心問題除了人們所熟知的“初值敏感”這一內(nèi)在機(jī)制之外，最重要的問題就是選擇問題———它的提出，將漲落在系統(tǒng)演化當(dāng)中的作用和地位突出了出來，這正是本文的核心議題。

　　一、漲落與非對(duì)稱的引入

　　也許幸運(yùn)的是，我們眼前現(xiàn)實(shí)的世界，大到宇宙、小到微觀粒子的狀態(tài)，還有我們身邊的人、動(dòng)物和那些無機(jī)系統(tǒng)等，一切的一切，事實(shí)上總能在對(duì)稱兩難中“成功地”實(shí)現(xiàn)一個(gè)又一個(gè)實(shí)實(shí)在在的選擇過程。所以，無論這種選擇看起來多么不可思議，它在我們的宇宙中卻隨時(shí)隨地地發(fā)生著。對(duì)此，我們必須做出恰當(dāng)?shù)睦碚撜f明。早在萊布尼茲，就在形而上學(xué)的層次上思考和回答了這一問題。他設(shè)想中的上帝即人格化的自然，依據(jù)最小作用原理用最省力的方式創(chuàng)造了一個(gè)對(duì)稱的世界，但如果沒有“充足的理由”，上帝也無法在對(duì)稱性之間進(jìn)行區(qū)分并做出必要的先驗(yàn)選擇�；蛘咭部梢赃@樣追問，面對(duì)世界上實(shí)際發(fā)生的有關(guān)對(duì)稱狀態(tài)的區(qū)分和選擇，我們必須回答：“上帝是如何行動(dòng)的?”〔1〕

　　然而，這一問題在萊布尼茲之后的哲學(xué)中實(shí)際上一直沒有給出很好的解釋，好在實(shí)際存在著的世界在經(jīng)驗(yàn)上似乎是一目了然的。比如，上面談到的簡(jiǎn)單的例子首先是布里丹的驢子。我們不難想象的實(shí)際情況是，驢子所處的境況中一定存在著諸多非對(duì)稱性的因素：如草堆的大小略有差異或驢子的生理狀態(tài)如左右眼視力存在差距等，所以驢子最終會(huì)轉(zhuǎn)向某一邊，那一定是左右兩邊的所有情況中有非對(duì)稱的因素產(chǎn)生了影響。同理，在科學(xué)史上少年馬赫曾研究過的磁針的偏轉(zhuǎn)問題，如果磁針最終偏向了某個(gè)方向，也許人們馬上就可以告訴他，磁針或?qū)Ь�本身的對(duì)稱性是否嚴(yán)格成立等都是可以審查的因素，另外還有地球磁場(chǎng)的非對(duì)稱性等也需要考慮，這些都是顯而易見的。

　　總之，無論是系統(tǒng)本身存在的某種對(duì)稱性缺陷，還是系統(tǒng)所處環(huán)境中某些條件的不對(duì)稱，這些非對(duì)稱因素都會(huì)導(dǎo)致對(duì)稱平衡的打破。當(dāng)然在生活中人們更容易想象的還是倒立的圓錐甚至是數(shù)學(xué)擺等問題。上面幾個(gè)典型例子都表明：“只有不對(duì)稱性才能生出不對(duì)稱性”〔2〕25。而我們可以把系統(tǒng)內(nèi)外條件的這種不對(duì)稱的微小變化和差異，稱之為漲落。在自然科學(xué)中，熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理最早系統(tǒng)地研究了由大量分子、原子組成的系統(tǒng)的狀態(tài)的漲落。我們知道，表征熱力學(xué)系統(tǒng)宏觀狀態(tài)的那些參量如溫度、壓強(qiáng)等，反映著組成系統(tǒng)的眾多微觀粒子的統(tǒng)計(jì)平均效應(yīng)，如溫度就是分子運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能大小的量度。

　　由于我們不可能完全追蹤和控制每一個(gè)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)過程，所以系統(tǒng)在任一時(shí)刻的實(shí)際的宏觀物理量像溫度等就不會(huì)精確地處于這些平均值上，而是或多或少地存在一些偏差，這些偏差就是漲落。漲落有兩個(gè)突出特點(diǎn)：其一，漲落是偶然的、隨機(jī)的、雜亂無章的;其二，漲落是指附加在某個(gè)參量平均值之上的微小變化，其數(shù)量級(jí)約為10-12。

　　就算偶爾有一些大的漲落，也會(huì)立刻被耗散掉。總之，漲落的存在并不會(huì)對(duì)系統(tǒng)宏觀量的實(shí)際測(cè)量產(chǎn)生影響，一般可以忽略不計(jì)。這種意義的漲落概念在自然科學(xué)的后續(xù)發(fā)展中得到了廣泛的運(yùn)用，現(xiàn)代科學(xué)所研究過的漲落，還有許多更復(fù)雜的情況，如各類自組織現(xiàn)象和微觀量子現(xiàn)象涉及的漲落等，如今它已成為系統(tǒng)科學(xué)等理論中的一個(gè)重要的基本概念了。

　　既然漲落具有不可預(yù)言的隨機(jī)的特點(diǎn)，那么其本質(zhì)就是非對(duì)稱性的，而這種非對(duì)稱的漲落對(duì)于解決上面提出的對(duì)稱疑難問題具有決定性的意義，尤其是結(jié)合復(fù)雜系統(tǒng)理論所揭示的“初值敏感”特性以及以非線性為基礎(chǔ)的“負(fù)反饋”機(jī)制等，為我們今天從世界觀、方法論的角度探討對(duì)稱性及其破缺問題，提供了可理解的基礎(chǔ)，它將進(jìn)一步為由馬克思所斷言并由恩格斯所詳細(xì)論述過的唯物主義的演化的自然史思想提供堅(jiān)實(shí)的現(xiàn)代科學(xué)理論依據(jù)。當(dāng)然有關(guān)漲落性質(zhì)的復(fù)雜性的討論還有很豐富的內(nèi)容，下面本文擇要討論兩個(gè)方面的問題。

　　二、漲落的層次性及其意義

　　上面，我們探討了漲落在復(fù)雜系統(tǒng)演化的單次選擇中的不可或缺的作用;但是接下來我們還必須追問，這個(gè)具體的漲落是如何形成的呢?即根據(jù)對(duì)世界的因果鏈狀傳遞的理解模式，我們自然會(huì)問漲落的成因及其原因的原因。這種對(duì)原因的不斷追索，將我們引向了早在人類從幼年時(shí)就懷有的一個(gè)夢(mèng)想———古希臘哲學(xué)家提出的“終極原因”的概念。

　　這種思想的極致，迫使我們從理解自然的一貫性上去追問宇宙在誕生最初時(shí)的非對(duì)稱的產(chǎn)生原因及其機(jī)制，無疑，這一問題的本質(zhì)就是有關(guān)“上帝第一推動(dòng)”問題的思考的延續(xù)或者叫“現(xiàn)代翻版”———它肇始于人們有關(guān)終極原因的形而上學(xué)式的朦朧直覺，經(jīng)過牛頓的“科學(xué)論證”，到今天我們對(duì)對(duì)稱與非對(duì)稱的關(guān)系的科學(xué)探索和哲學(xué)思辨，有關(guān)這一問題的探討事實(shí)上已經(jīng)接近世界的底蘊(yùn)，我們?cè)��?jīng)有過專門的研究�！�3〕

　　因此它不是本文關(guān)注的焦點(diǎn)。我們現(xiàn)在關(guān)心的問題是，如果一次“上帝的推動(dòng)”，把邊界條件的非對(duì)稱性賦予了世界，于是早期宇宙的漲落就能連續(xù)地傳遞到今天，甚至還會(huì)影響著今天新的漲落? 無論如何，讓過去的漲落效應(yīng)一直延續(xù)到今天，這看起來似乎太遙不可及，也太簡(jiǎn)單化了。而且，像眾所周知的那樣，在宇宙漫長(zhǎng)的演化過程中，新的物質(zhì)作用方式和運(yùn)動(dòng)形式經(jīng)過了一個(gè)不斷產(chǎn)生和發(fā)展的過程，形成了目前世界存在的層次性。

　　例如，從自然界最基本的四種相互作用來看，其發(fā)揮作用的范圍各有限制，如強(qiáng)、弱作用局限在原子核內(nèi)，引力主要用于解釋宇宙的大尺度空間中的現(xiàn)象，電磁力主要在宏觀、微觀范圍起作用。而從運(yùn)動(dòng)形式來看，像人們通常所做的那樣，將物質(zhì)運(yùn)動(dòng)分為物理運(yùn)動(dòng)、化學(xué)運(yùn)動(dòng)、生物運(yùn)動(dòng)、社會(huì)運(yùn)動(dòng)等。客觀存在的這種層次性意味著，對(duì)于不同運(yùn)動(dòng)形式的不同系統(tǒng)，其內(nèi)部相互作用的方式和機(jī)制可能存在著巨大差異，最終將導(dǎo)致不同系統(tǒng)的對(duì)稱性及其破缺表現(xiàn)出自己的獨(dú)有特性。

　　以前，我們?cè)�詳�?xì)討論過熵和時(shí)間等的層次性問題;作為一種延伸，這里我們將討論選擇的層次性，即新的漲落形式、作用機(jī)制的出現(xiàn)是不可避免的，從而漲落本身的層次性也凸顯出來，亦即漲落的傳遞鏈條發(fā)生了斷裂和突變。這種斷裂表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是最初的漲落不可能直接影響到今天某個(gè)系統(tǒng)的對(duì)稱破缺，如我們考慮人類社會(huì)的對(duì)稱破缺問題時(shí)根本不需考慮宇宙大爆炸之初的漲落對(duì)它的影響，事實(shí)上，這種漲落現(xiàn)在早已消失得無影無蹤了。

　　二是漲落的層次性也意味著，同樣是一個(gè)漲落，它對(duì)不同系統(tǒng)的作用可能是完全不同的，例如在眾所周知的貝納德花紋的例子中，觸發(fā)花紋形成的微觀分子水平的漲落，顯然就不可能影響到人類社會(huì)發(fā)展中的對(duì)稱破缺現(xiàn)象�；蛘哒f，作為高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式的人類社會(huì)中系統(tǒng)演化的形式和機(jī)制有自身的特點(diǎn)———具體的論證，將在本文的第四部分詳細(xì)討論。

　　總之，這種人類或退一步講是具有意識(shí)活動(dòng)的動(dòng)物才具有的高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式的漲落，與微觀粒子層次的漲落沒有直接的關(guān)系。正因?yàn)槿绱�，�?dāng)人們現(xiàn)在再來討論布里丹驢子的問題時(shí)，大多不是像我們那樣去追溯非對(duì)稱的起源，而是去探討理性與自由意志的關(guān)系問題了。〔4〕

　　這意味著，如果我們僅考慮當(dāng)今一些局域現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的對(duì)稱破缺問題，我們就不需要去追溯到宇宙的源頭，或者說像當(dāng)代概率理論所做的那樣，從很大的程度上，我們可以在承認(rèn)非對(duì)稱的客觀性的基礎(chǔ)上來討論我們所關(guān)心的問題。這樣做的合理性可以從近代科學(xué)與古希臘自然哲學(xué)之間關(guān)系的比照中得出：近代科學(xué)的成功，很大程度上是因?yàn)楹髞淼娜藗儗W(xué)會(huì)了簡(jiǎn)化和截取因果關(guān)系片斷的方法即力學(xué)的隔離方法，從而避免了古希臘人對(duì)問題窮根究底式的探尋———古希臘人在無力把握自然細(xì)節(jié)的情況下，總是將問題引入對(duì)“終極原因”的追問，結(jié)果只能是無功而返。

　　所以，當(dāng)我們?cè)谟懻摼唧w的對(duì)稱破缺問題的時(shí)候，也應(yīng)像近代科學(xué)那樣，有能力將對(duì)象從復(fù)雜的背景當(dāng)中抽取出來，而只考慮直接相關(guān)的漲落，也許這樣也使我們更容易看清楚漲落在復(fù)雜系統(tǒng)演化當(dāng)中的作用。其實(shí)即使真的能追溯到漲落的源頭，那可能也沒有多少意義了。綜上所述，漲落一直不斷地產(chǎn)生并發(fā)展著一些新的形式，從而推動(dòng)著自大爆炸以來的宇宙從超對(duì)稱狀態(tài)逐步破缺并演化出如今這樣一個(gè)豐富多彩的世界，這恰恰體現(xiàn)了非對(duì)稱的復(fù)雜性。

　　不過，我們眼前正在發(fā)生的這個(gè)世界，通常是與日常經(jīng)驗(yàn)相一致的那些“最廉價(jià)”和最有可能的漲落緊密聯(lián)系在一起的。從漲落及其作用的這種層次性來看，那種試圖在人類社會(huì)英雄人物的靈機(jī)一動(dòng)與微觀粒子的漲落之間找到聯(lián)系的做法注定是要失敗的———目前的科學(xué)與哲學(xué)早已表明，徹底、純粹的還原論方法是根本行不通的!這樣，當(dāng)我們對(duì)對(duì)稱破缺的原因進(jìn)行探究時(shí)，就可以把自己限制在某個(gè)有限范圍內(nèi)，即我們只需要追溯引起一個(gè)系統(tǒng)對(duì)稱破缺的具體漲落，而把這一層次之外的東西當(dāng)作客觀存在就可以了，因此我們更為關(guān)注的是正在“創(chuàng)造著”當(dāng)下世界的最尋常的漲落及其意義。

　　與漲落的層次性相關(guān)的另外一個(gè)問題是，如果漲落以及與它相關(guān)的對(duì)稱破缺是有層次之分的，那么對(duì)于不同層次的對(duì)稱破缺現(xiàn)象，我們能夠做出統(tǒng)一的理解和說明嗎?要知道，尋找究竟是什么東西把世界統(tǒng)一為整體，并由此得出一種統(tǒng)一的宇宙觀，是推動(dòng)認(rèn)識(shí)前進(jìn)的根本動(dòng)力之一，有人將其稱為“通向上帝之路”。所以，在強(qiáng)調(diào)非對(duì)稱的層次性的同時(shí)，對(duì)不同的對(duì)稱破缺現(xiàn)象作出統(tǒng)一而深入的說明，也是我們無法回避的一項(xiàng)任務(wù)。有關(guān)對(duì)漲落的“共同模式”問題的探討，顯然，這種努力是人們所熟悉的，它不僅限于自然科學(xué)，也見于哲學(xué)方面，我們以后將另文討論。下面本文轉(zhuǎn)入在漲落背景下如何看待系統(tǒng)演化的另外一個(gè)非常重要的話題即演化中的“優(yōu)化”問題的探討。

　　三、演化中的“優(yōu)化”問題

　　在有關(guān)復(fù)雜系統(tǒng)演化的理解中，類比于生物進(jìn)化論中的觀念，人們?cè)跐撘庾R(shí)里就暗含了“優(yōu)勝劣汰”的思想。所以在系統(tǒng)演化的研究過程中，從理論和實(shí)踐兩個(gè)方面，人們都提出了所謂的“優(yōu)化問題”，尤其是在人造系統(tǒng)中，人們總是千方百計(jì)地在追求某種功效的最優(yōu)化。其實(shí)，關(guān)于世界存在與演化的優(yōu)化觀念古已有之。在古代西方人看來，我們所處的世界，既復(fù)雜又和諧有序，就像是被有目的的高智能設(shè)計(jì)出來的。從柏拉圖、亞里士多德，到西塞羅(M.T.Cicero，BC106—43)、阿奎那(ThomasAquinas，約1225—1274)，整個(gè)宇宙都被想象成上帝最優(yōu)化設(shè)計(jì)的產(chǎn)物。

　　17世紀(jì)后，隨著自然科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展，世界的最優(yōu)化問題中的神學(xué)色彩逐漸淡去，如前面已經(jīng)提及，萊布尼茲等從“最小作用”的角度出發(fā)，力求從邏輯上論證我們的世界是眾多可能世界中最好的一個(gè)。雖然他依舊使用了“上帝設(shè)計(jì)”的說法，即認(rèn)為上帝是依據(jù)最小作用原理創(chuàng)造了我們這個(gè)簡(jiǎn)單和對(duì)稱的世界，但對(duì)于萊布尼茲，上帝只是對(duì)自然人格化的隱喻，其實(shí)質(zhì)是強(qiáng)調(diào)自然界的簡(jiǎn)單、節(jié)約、經(jīng)濟(jì)的本性。這一思想后來經(jīng)過莫培督、歐拉、哈密頓等人的工作，從猜測(cè)變成了一條普遍的科學(xué)原理。

　　總之，對(duì)最小作用原理在無機(jī)界系統(tǒng)選擇過程中的作用機(jī)制的詳細(xì)分析已有很多，但有機(jī)界的情況就復(fù)雜多了。雖然生物的體形構(gòu)造和生理功能依然在最基礎(chǔ)的層面上由最小作用原理所支配，如絕大多數(shù)的植物根、干、枝、莖都是近似的圓柱體，而其果實(shí)則呈近似的球形;動(dòng)物的血管也是如此，等等。造成這些司空見慣的現(xiàn)象的原因是什么呢?這都是因?yàn)樵谥荛L(zhǎng)一定時(shí)圓的面積最大，即根、干、枝、莖、血管等的橫截面積會(huì)盡可能大，亦即當(dāng)它們的形狀都呈圓柱時(shí)可以最大限度地實(shí)現(xiàn)其輸導(dǎo)功能和支持功能等，實(shí)現(xiàn)了形體結(jié)構(gòu)和生物功能的最優(yōu)化。

　　同理，果實(shí)多是承擔(dān)貯存營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，繁殖后代的功能，而當(dāng)表面積一定時(shí)，球體的容積最大，貯存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)最多，所以植物的果實(shí)也就向著球體的方向進(jìn)化;還有我們身體中的紅血球形狀，即在體積和面積一定的條件下，細(xì)胞變形時(shí)所需的能量最小。

　　可見，生物體的許多最基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和功能的形成，都離不開最小作用原理的支配：有人就蔓生植物沿直立支桿向上攀爬的路徑進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)學(xué)分析，證明這種螺旋線恰恰是所有可能路線中的最短線〔5〕;氨基酸的左右旋的成因等，也是這方面最典型的例子。不過，對(duì)于生物界的優(yōu)化問題，實(shí)際上選擇的方式和機(jī)制是異常豐富多彩的;盡管如此，人們依然從令人眼花繚亂的擇優(yōu)表象中逐漸發(fā)現(xiàn)了其中的許多共同規(guī)律或問題，其中最著名的有19世紀(jì)下半葉建立起來的達(dá)爾文的進(jìn)化論，它揭示出了其中的部分奧秘，或者更準(zhǔn)確地說是進(jìn)一步突出了生物進(jìn)化中的優(yōu)化問題———生物發(fā)展是一個(gè)優(yōu)勝劣汰的過程。

　　特別地，生物的演化發(fā)展出了自身獨(dú)特的新的層次性規(guī)律：如植物的生長(zhǎng)發(fā)育中，花朵進(jìn)化出鮮艷的顏色、芳香的氣味以吸引動(dòng)物為其傳遞花粉;還有“藤纏樹”現(xiàn)象特別是熱帶雨林復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)的共生性等，體現(xiàn)出這一新的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式在實(shí)現(xiàn)其最優(yōu)化目的時(shí)，具備了更加多樣和復(fù)雜的途徑與方法。

　　對(duì)于動(dòng)物來說，擇優(yōu)的復(fù)雜性就更無需多言了，像(兩)性的產(chǎn)生，一方面通過基因及其顯性與隱性不同作用的重組，可以防止遺傳密碼的錯(cuò)誤表達(dá)發(fā)生等;另一方面，“雜交”———個(gè)體基因之間的交叉或交換，事實(shí)上也加速了物種的變異、增強(qiáng)了進(jìn)化的能力，便于實(shí)現(xiàn)后代的多樣化發(fā)展的可能，甚至是新物種的爆發(fā)，從而為生物體更好地適應(yīng)變化無常的外部環(huán)境，做好更加充足的準(zhǔn)備———多樣化是群體在應(yīng)對(duì)未來環(huán)境的不確定性時(shí)的最優(yōu)化戰(zhàn)略〔6〕，比如新生機(jī)體的獨(dú)特性，雖然大多屬于“中性突變”，但其中也增加了“抗病”的可能性。另外就是各種動(dòng)物中大多數(shù)雌性選擇雄性的方式，更是千姿百態(tài)，構(gòu)成了動(dòng)物實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的特有的選擇方式。

　　正因?yàn)槿绱�，人們才�?duì)動(dòng)物界的自然選擇方式“物競(jìng)天擇，適者生存”留下了如此深刻的印象。對(duì)于生物而言，其實(shí)更復(fù)雜的問題還有生態(tài)問題，植物與動(dòng)物之間如花與蜜蜂、動(dòng)物與動(dòng)物之間如犀牛與犀牛鳥的互利互惠關(guān)系，體現(xiàn)了生態(tài)作為一個(gè)整體系統(tǒng)所具有的和諧的一面。但是，所有的“生物”都需要新陳代謝，即都需要“吃飯”，這必然意味著由于環(huán)境中資源的有限性而帶來的殘酷和血腥———每一食物鏈上相關(guān)的處于競(jìng)爭(zhēng)中的兩(多)方，每時(shí)每刻都在上演著“吃”與“被吃”的生存大戰(zhàn)———不過，恰恰是在這種相互作用的反制過程中，它們分別進(jìn)化出了適合、獨(dú)屬自己的精巧絕倫的器官及其功能與生存策略等。

　　總之，每一個(gè)緊密相連的生態(tài)鏈，就如同是一個(gè)巨大的有機(jī)體，復(fù)雜而精致，沒有一絲疏漏———龐大復(fù)雜的食物鏈，環(huán)環(huán)相扣，作為其中一環(huán)的任何一個(gè)成員，都是不可或缺的，萬物休戚與共，才能呈現(xiàn)出一幅生機(jī)勃勃的景象�？傊�，一切現(xiàn)有生物的形態(tài)、習(xí)性等都是和環(huán)境條件相適應(yīng)的最優(yōu)狀態(tài)，一切被淘汰的生物物種都是失去最優(yōu)狀態(tài)的結(jié)果。在有機(jī)界中每時(shí)每刻進(jìn)行著的生存斗爭(zhēng)即“自然選擇”過程，不僅展示了自己區(qū)別于無機(jī)界的實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的獨(dú)特方式，而且更細(xì)致的研究早已表明，動(dòng)植物之間的互利互惠、優(yōu)勝劣汰以及生態(tài)的和諧等，從宏觀角度上看，這是“任何一點(diǎn)能量都不會(huì)被浪費(fèi)”的另一種表現(xiàn)，是最小作用原理、最優(yōu)經(jīng)濟(jì)原則即最優(yōu)原理的最生動(dòng)的體現(xiàn)。

　　不過，在探討了生物界的演化必然遵循的“優(yōu)化”軌跡之后，我們也應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，這些“優(yōu)化”其實(shí)都是相對(duì)的、有條件的，而且各種偶然性的漲落在其中也會(huì)起到不可替代的作用。一方面，達(dá)爾文在考察北大西洋東部的馬德拉群島時(shí)所發(fā)現(xiàn)的眾多殘翅的昆蟲就是環(huán)境擇“優(yōu)”作用的最突出的例子;另一方面我們都知道鷹的眼睛和老鼠的眼睛都是自然界長(zhǎng)期“優(yōu)化”的結(jié)果，但這種結(jié)果如果放在錯(cuò)位的環(huán)境里，即假如老鷹在長(zhǎng)空中只有“鼠目寸光”，那它是無法存活下去的;反之，假如老鼠具有了鷹一般敏銳的眼睛，那它在地穴之中恐怕也是沒有什么用武之地的，這充分表明了優(yōu)化的條件具有相對(duì)性。

　　另外，美國(guó)著名的進(jìn)化生物學(xué)家古爾德(StephenJayGould)在質(zhì)疑進(jìn)化論的過程中也提出了一個(gè)顯而易見的問題：假如進(jìn)化的歷史可以像一盤磁帶那樣倒回起點(diǎn)重新播放，那么地球上會(huì)不會(huì)出現(xiàn)跟原來完全一樣的生物進(jìn)化過程呢?顯然，這樣的可能性幾乎為零———不管我們把“進(jìn)化的磁帶”重新播放多少次，即雖然進(jìn)化晚期相對(duì)復(fù)雜的生物一定會(huì)出現(xiàn)，或者說生命朝向“進(jìn)步”的發(fā)展是必然的，但是人類是否會(huì)在40億年之后重新出現(xiàn)?這一結(jié)果是完全無法預(yù)測(cè)的。因?yàn)闆]有證據(jù)表明，在生物進(jìn)化的過程中存在一種確定的朝向進(jìn)步即優(yōu)化方向的推動(dòng)力�！�7〕總之，生物器官及其功能的優(yōu)劣問題是非常復(fù)雜的，我們除了要理解“優(yōu)化”或“進(jìn)化”的普遍性或一般規(guī)律之外，也要注意到它的特殊性、多樣性、層次性和偶然性特征。

　　四、人類社會(huì)中的最優(yōu)化與決策特征

　　人類作為自然界長(zhǎng)期演化的最高級(jí)產(chǎn)物，其選擇“最優(yōu)化”的過程和形式都具有一些新的特點(diǎn)。

　　1.主觀能動(dòng)性的發(fā)揮問題

　　人類行為區(qū)別于其他事物包括其他動(dòng)物的最突出的特點(diǎn)，是其“高級(jí)的”意識(shí)行為，這一特性是以人類大腦的高級(jí)功能為基礎(chǔ)的。所謂高級(jí)，我們這里不用詳細(xì)探討，有關(guān)人類意識(shí)本身的物質(zhì)基礎(chǔ)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及意向性特征等方面的研究目前也正是學(xué)術(shù)界關(guān)注的前沿?zé)狳c(diǎn)問題之一�！�8〕

　　實(shí)際上，有關(guān)人類意識(shí)的研究，是哲學(xué)長(zhǎng)期關(guān)注的主要問題之一，除了確定性的“理性”特征之外，意識(shí)所具有的自主能動(dòng)性、主觀性等，都具有很大程度的不確定性———我們這里可以把它稱為意識(shí)的漲落現(xiàn)象，無論是對(duì)于個(gè)體也好，還是群體也好，概莫能外。所以，人類及其社會(huì)對(duì)最優(yōu)化的追求就可以分成兩個(gè)方面來討論。首先，人類的選擇行為是一種自覺的理性的追求。

　　經(jīng)過千百萬年的曲折發(fā)展，人類文明在今天獲得了高度發(fā)展，我們現(xiàn)在擁有了較為可靠的邏輯推理能力和以可重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)為標(biāo)志的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，進(jìn)而我們還構(gòu)建了龐大的有關(guān)世界的認(rèn)識(shí)理論體系，諸如各門類的科學(xué)技術(shù)、人文社會(huì)科學(xué)包括系統(tǒng)科學(xué)、運(yùn)籌學(xué)、決策學(xué)等等，使我們能夠在追求自身目標(biāo)的最優(yōu)化過程中，相比于其他動(dòng)物，具有更大的自主性、深刻性、前瞻性等。所有這些，已經(jīng)成為當(dāng)代社會(huì)的常識(shí)性觀點(diǎn)，本文在此不擬詳述。其次，人類的選擇行為也具有明顯的非理性特征。關(guān)于理性本身的限度問題，也是一個(gè)由來已久的問題，比如在科學(xué)哲學(xué)中有關(guān)理性與非理性之爭(zhēng)的研究已經(jīng)告訴我們，理性與非理性的兩種觀點(diǎn)其實(shí)處于一種競(jìng)爭(zhēng)的態(tài)勢(shì)中，既各不相讓，又旗鼓相當(dāng)。

　　〔9〕非理性的不可消除性除了在理論探討方面的表現(xiàn)之外，在人類社會(huì)的歷史進(jìn)程中實(shí)際上充滿了許多“非優(yōu)”的選擇事例，人類社會(huì)中許多事件的發(fā)生，在很多情況下將取決于當(dāng)事人主觀意識(shí)的漲落，下面我們以鐘表表盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向?yàn)槔龑?duì)此作一個(gè)簡(jiǎn)單說明�，F(xiàn)在的鐘表都是順時(shí)針方向設(shè)計(jì)的，但在1443年，意大利的保羅·烏切洛(PaoloUccello，1397—1475)曾制造過一個(gè)24小時(shí)逆時(shí)針方向運(yùn)行的“怪鐘”。但它并沒有得到應(yīng)用推廣，為什么呢?本來，表盤的設(shè)計(jì)可有現(xiàn)被稱為“順時(shí)針”和“逆時(shí)針”的兩個(gè)方向，它們本沒有什么本質(zhì)性差別，即是對(duì)稱的。

　　在15世紀(jì)，鐘的設(shè)計(jì)尚未定型的時(shí)候，像烏切洛那樣，設(shè)計(jì)并運(yùn)用逆時(shí)針型的表盤也應(yīng)該是可行的。只是由于個(gè)別匠人對(duì)現(xiàn)被稱為順時(shí)針方向運(yùn)行的表盤具有某種主觀偏愛，以該方向設(shè)計(jì)的表盤得以流行起來，同時(shí)，這也使越來越多的人更習(xí)慣于認(rèn)讀這種類型的表盤，因此它的應(yīng)用就愈來愈多，以致形成現(xiàn)在的慣例：人們只用該方向運(yùn)行的表盤而幾乎無人用相反方向運(yùn)行的，于是也出現(xiàn)了對(duì)稱性破缺。如果用我們?cè)缫咽煜さ淖越M織理論來分析這一過程，易見，其一，表盤的設(shè)計(jì)本來可以是順逆對(duì)稱的，但是由于人的主觀偏愛即意識(shí)的漲落，導(dǎo)致了最初設(shè)計(jì)上的微小差異。其二，社會(huì)系統(tǒng)中存在一個(gè)非線性的正反饋機(jī)制，使微小漲落不斷被加速放大，最終使系統(tǒng)原有的狀態(tài)失穩(wěn)并建立起一種新的穩(wěn)定狀態(tài)，從而完成了這一對(duì)稱破缺的過程，但就結(jié)果本身而言，我們并不能夠得出孰優(yōu)孰劣的結(jié)論來。

　　人類社會(huì)中類似的例子還有很多，比如計(jì)算機(jī)鍵盤的使用�，F(xiàn)在計(jì)算機(jī)鍵盤的設(shè)計(jì)，實(shí)際上源于最早的英文打字機(jī)的字母排列樣式，充其量體現(xiàn)了舊的機(jī)械敲擊方式與手指之間的優(yōu)化關(guān)系，而非符合當(dāng)今人們才終于明確的“人體工程學(xué)”的要求，即它只是過去習(xí)慣的所謂“經(jīng)濟(jì)學(xué)鎖定”;還有愛迪生發(fā)明電燈以后在推廣過程中所遇到的阻力，主要來自于煤氣公司的利益、落后體制的保護(hù)與人們舊有觀念的接受程度等;以及如當(dāng)下社會(huì)流行的某種時(shí)尚，像一種新的文學(xué)風(fēng)格或文化思潮等，常常表現(xiàn)為由于一個(gè)社會(huì)條件的小小的意外漲落，導(dǎo)致了整個(gè)群體的行為突然傾向于一種新的觀念�？梢韵胂�，由于社會(huì)的復(fù)雜性，這一過程及其機(jī)制是極其繁復(fù)的。

　　著名學(xué)者哈肯從協(xié)同學(xué)的角度曾較詳細(xì)地分析過社會(huì)群體行為的特征，他指出，大眾傳媒和輿論對(duì)個(gè)人意見的形成和政府決策行為有著非同尋常的影響力，從而使心理、社會(huì)意識(shí)的作用及其作用方式更加凸顯出來。上面的眾多事例已充分表明，人的意識(shí)與社會(huì)心理方面的漲落是導(dǎo)致鐘表設(shè)計(jì)與應(yīng)用等等系統(tǒng)中的對(duì)稱破缺現(xiàn)象產(chǎn)生的重要原因，同時(shí)也更充分地顯示了所謂“優(yōu)化”的意義了。

　　2.人類擇優(yōu)活動(dòng)的復(fù)雜形式

　　人類社會(huì)演化擇優(yōu)過程的另一個(gè)顯著特點(diǎn)是，通過長(zhǎng)期的發(fā)展，人類具有了極其復(fù)雜的社會(huì)形態(tài)，用系統(tǒng)科學(xué)的術(shù)語(yǔ)表述就是，人類社會(huì)作為一個(gè)大系統(tǒng)，其內(nèi)部包含著豐富多彩的結(jié)構(gòu)，比如包含了政治、經(jīng)濟(jì)、教育和軍事等等不同層次的子系統(tǒng)。社會(huì)的這種復(fù)雜性，同時(shí)也意味著人類在追求“最優(yōu)”的結(jié)果時(shí)，將面臨著非常復(fù)雜的困局。

　　首先，從系統(tǒng)科學(xué)的角度看，任何系統(tǒng)作為一個(gè)整體，在自己的演化過程中，都有自己的發(fā)展目標(biāo)，有人據(jù)此還概括出了一般化的系統(tǒng)發(fā)展的“最優(yōu)化原理”，其含義比較復(fù)雜：通常指系統(tǒng)演化的進(jìn)步方面，即一定條件下對(duì)于系統(tǒng)的組織、結(jié)構(gòu)和功能的改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)耗散最小而效率最高、效益最大的過程�！�10〕但是，除不同的子系統(tǒng)都會(huì)有自己相對(duì)獨(dú)立的最優(yōu)化指標(biāo)外，更為重要的是這些子系統(tǒng)為了實(shí)現(xiàn)各自的目標(biāo)，其間實(shí)際上在資源、資金等的分配上存在著分裂和競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)系。

　　其次，無論是對(duì)于個(gè)體還是群體，人類在事實(shí)與價(jià)值的認(rèn)知和統(tǒng)一方面一直存在著巨大的差異，這一點(diǎn)在所謂的“地方性知識(shí)”的方面表現(xiàn)得尤為顯著;如果再考慮到國(guó)家與民族問題，還有性別問題等等，可以想象，在不同主體由于對(duì)世界認(rèn)知水平的差異和自身需求與利益發(fā)生沖突的情況下，我們的選擇將變得何等復(fù)雜和艱難�？傊�，一個(gè)純粹理性的“上帝的視角”是不存在的。因而上面討論過的意識(shí)的漲落的作用就會(huì)更加頻繁地被放大，即人類社會(huì)的最優(yōu)化問題因?yàn)橐庾R(shí)的漲落作用被放大到了極致而變得更加復(fù)雜就成了不言而喻的事情;當(dāng)我們不知道什么是“最優(yōu)”或者無法達(dá)到“最優(yōu)”時(shí)，也許退而求其次———兩害相權(quán)取其輕，可以被當(dāng)做是一種無奈的也是理性的選擇。

　　至此，我們從系統(tǒng)演化過程中的對(duì)稱與非對(duì)稱關(guān)系即“對(duì)稱疑難”入手，細(xì)致分析了對(duì)稱性與非對(duì)稱性在單個(gè)的對(duì)稱破缺行為中的作用，特別是強(qiáng)調(diào)了過去常常被人們忽視了的隨機(jī)的非對(duì)稱漲落在系統(tǒng)演化中扮演的不可或缺的角色和意義：普遍存在于復(fù)雜系統(tǒng)演化中的以“初值敏感”為特征的行為方式，使大自然似乎擁有了一個(gè)神奇的杠桿〔11〕———類比于阿基米德的名言：給我一個(gè)支點(diǎn)，我就能撬動(dòng)地球。

　　而恰恰是借助于“初值敏感”這一超級(jí)杠桿，漲落在系統(tǒng)演化中不可替代的作用和地位才凸顯出來———它不再像過去那樣僅僅是一個(gè)消極的破壞者，而是作為演化的動(dòng)力，不僅可以打破系統(tǒng)演化過程中的對(duì)稱僵局，而且以其特有的隨機(jī)特征，使我們從中認(rèn)識(shí)到，這個(gè)世界并不是“上帝”創(chuàng)造或選擇的最優(yōu)的世界，它只是一系列對(duì)稱的可能世界中最幸運(yùn)的一個(gè)，因?yàn)橹挥兴�在漲落這一推動(dòng)力的作用下變成了現(xiàn)實(shí)，所以在本質(zhì)上是“被凍結(jié)的偶然事件”，而其他的可能性“與此同時(shí)”則會(huì)化作歷史中的煙塵。當(dāng)然，如果同時(shí)考慮到系統(tǒng)演化在絕大多數(shù)情況下所具有的不可逆性，就必須承認(rèn)我們這個(gè)在宇宙的某一特定時(shí)空區(qū)間內(nèi)呈現(xiàn)的世界的獨(dú)特性。

　　這樣，明確了這一原理的普遍意義，漲落本身就成為一種不斷創(chuàng)造的源泉和工具，即沒有非對(duì)稱的漲落，世界將是停滯不前的和死氣沉沉的;正是作為系統(tǒng)演化的活水之源的漲落，把世界帶到今天這種豐富多彩和生機(jī)勃勃的局面中來。這也意味著，我們終于可以這樣說，系統(tǒng)的演化是對(duì)稱與非對(duì)稱的統(tǒng)一，是必然性與隨機(jī)性的統(tǒng)一，它們就如同硬幣的兩個(gè)面，永遠(yuǎn)相生相伴。明確這一點(diǎn)，對(duì)于我們從細(xì)節(jié)上更加深刻地理解世界的存在與演化，有著積極而深刻的理論意義。

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　　作者：董春雨，熊華俊

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