贝塔朗菲原则——“整体大于部分之和”（ZT）

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生物自组织和复杂性原理探索《AT HOME IN THE UNIVERSE》 （宇宙为家）
0 q% a' J* ]: F/ ?5 G( q 作者：斯图亚特·考夫曼（STUART KAUFFMANN） 中文版译者：李绍明，徐彬  中文版出版者：湖南科技出版社 出版时间：2002年9月
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作者考夫曼，宾夕法尼亚大学生物化学名誉教授，理论生物学家，也是复杂性科学方面的权威，主要研究生命起源和分子自组织起源等课题。其主要科普作品包括《秩序的起源》、《关于生命本质的研究》和《宇宙为家——自组织和复杂性原理探索》。 . u9 _. {& B9 L0 v# I
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在担任《宇宙为家》8到12章的翻译之前，我对考夫曼和复杂性科学都知之不多，不过了解到其中文版的出版者是96年率先推出以《时间简史》为代表的“第一推动丛书”的湖南科技，推荐和合作者又是我的良师兼益友李绍明先生，自然就义不容辞了。 & o/ w+ O: M. Y3 `- ^  Q- d$ x' [
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翻译过后，跟朋友们聊起这本书，我说，我们所了解的进化论，即初高中生物课本上所介绍的那一点点可怜的进化论知识，是很不完整的。其实，自达尔文以来，进化论本身也在进化。达尔文只是对自然界的生物由低级到高级产生的缘由给出了相对科学的解释，提出了物竞天择、优胜劣汰的自然选择法则。然而，达尔文不仅并没有（当时也不具备这样的条件）对生物性状如何遗传、如何产生变异作出科学的解释，而且，达尔文的进化论，也无法解释最低等的生物最初是如何出现的——地球上本无生命，只有化学物质，生命如何从这一锅化学物质的汤中产生出来，比它本身的进化还要深刻而奇妙。
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, e/ G& M9 Q) f+ o回避这个问题的后果是严重的。一旦有人告诉你，根据科学的概率论的统计，在原始地球上那锅稀淡的化学汤里，两个氨基酸碰上面并相互产生反应的机率是极低的：
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（引文）我新近读到的一组卡通画极好地捕捉到这一想法。卡通画的题目就叫做“生命的起源”。画上写的日期是“38.74亿年前”。在一个不毛的石壁的底下，两个氨基酸飘来飘去飘得很近了。三秒钟以后，两个氨基酸又飘远了。过了412万年，两头氨基酸又在一个远古的石壁下飘近了……计算结果显示，按照概率，给它几十亿倍于宇宙年龄的时间，生命都不会成形。对那个理论来说，这是多么不幸呵，因为，此时此刻我正坐在这儿写东西给您看哪。看来，肯定是什么地方有什么东西出了错。（李绍明译） ; }9 y4 ~& e$ k+ J, e

" Z* K0 L0 z& P+ d5 V试试看吧，当有人冷不丁地把这个事实告诉你之后，你的进化论信仰，甚至你整个的关于自然科学的信仰，会被怎样的动摇？ ( m2 m! w" s& r; `: P
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考夫曼正是试图用整部书的篇幅，来解释生命从无到有的奇迹如何能够产生。当然，想以一篇短短的文字，解释这个问题，注定不可能成功。不过我还是想说一说考夫曼提出的基本概念。
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考夫曼认为，生命起源自自我催化的一组分子。这些自催化分子具有自组织的能力，能够自发地产生秩序。这里大家不妨参考一下我们上一期介绍的《新科学》那本书。在那部书当中，斯蒂芬·沃夫兰姆指出，某些“算法”，可以产生某种秩序。考夫曼在《宇宙为家》这部书中也引用了相似的例子，即“in silico”研究技术，字面解释是“硅片上的研究”，即利用计算机数据综合分析方法进行生物学研究。不过，考夫曼并没有证明生命“一定”是这样产生的，他只是指出，这应该是生命之所以产生的最可能的方式。正如作者在序言中所说： 8 n2 i; z1 N2 |1 S* m0 Q9 s
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（引文）我们生活的世界上，充满着令人惊倒的生物学复杂性。各种各样的分子合在一起跳代谢之舞，终于造作出细胞来。细胞跟细胞交互作用，形成生物；生物与生物交互作用，形成生态系统，形成各种经济形态和社会形态。那么，这一伟大的建构自何而起呢？百多年来，科学只给了一个说法，来解释这种有序状态的起源，那就是自然选择说。达尔文教导我们，众生芸芸，随机发生突变，自然选择大浪淘沙，偏留那些有用的、凤毛麟角的佼佼者，生物的世界于是进化不息。根据这种生命史观，生物体乃是东拼西凑而成的洋玩艺儿，造作者就是那个不声不响的、机会主义的补锅匠——自然选择。这样一来，科学就把我们置于一种可怜的境地：我们原来是一场不可思议、没有可能发生的事故，我们背后，则是那冷漠的巨大时空。 2 y$ s) j% }& }
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三十年的研究，终于让我相信，关于生物的这一主流观念是不完全的。我在本书中就是要论证，自然选择固然重要，可是，自然选择并不是单打独斗，就制作出了生物圈的一切一切，从细胞到生物体到生态系统，这一整个漂亮的建构。我要说，在此之外，生命还有另一个源头，那就是自组织：那才是有序状态的根源。我终于有了这样的信念：生物世界的秩序，不仅仅是零敲碎打地做出来的。那是由于自组织的那些原理自然、自发地生出来的。那些复杂性原理，我们才刚刚揭示出来并加以理解。（李绍明译）
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- H& x+ A1 K& C3 P至于考夫曼到底是如何揭示这些复杂性原理，如何说明生命怎么自然、自发地产生，还是要请大家阅读原书了。 5 H$ P& U2 ]) O
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充满新观点的交响诗 * W  X& c0 m+ A. D) z" y" z- Y

. \4 D# J9 K" z* s/ M西方有的书评人指出，考夫曼的观点新颖奇特，本身就足以吸引严肃的读者，因此他没有必要在书中使用那样充满激情的诗化语言--尤其是第一章和最后一章。我这小半个译者对此也略有些怨言--很多地方，都感觉自己的遣词造句很难传达考夫曼的神韵，给我的翻译出了不少难题。不过我认为读者该因此而感谢考夫曼，他使得这部书读来毫无一般严肃科普的枯燥。它像一部充满新观点的交响诗，或许会激动我们沉睡已久的思想。
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三叶虫来了，又走了；恐龙来了，又走了。每个物种都曾尝试，每个物种都努力向上，每个物种都曾攀登上自身进化的高峰。试想，99.9%的物种，都是来了又走了。小心些吧。你自身迈出的脚步，就可能诱发某个灾变，将你永远带走；你、我、他，谁都无法预言，究竟是哪个微小的变动，会诱发微小的，或是灾难性的变化。小心些吧，但是不要裹足不前。你别无选择。充分发挥自己的智慧，但是同样，要有足够的智慧认识到自己的无知。我们都尽力而为，最终不过是迈向自己的灭绝，为新的生命形式、新的生存方式，让出道路。
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) ^- @, O; h3 ^这个世界不容我们乐观，但也不必悲观。也许这就是我们一直在猜测的现实。尽力而为吧。终有一日，你将会和三叶虫，以及其他牛气哄哄的家伙一样，在这场逐渐展开的庆典中成为陈迹。在这场历险中，即使我们终将失败，能参与其中，也是莫大的快事。（徐彬译） - W6 m& v% B: q
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更为可贵的是，考夫曼力图通过科学，重塑人类心灵中的神圣。他说： ' g' C% Q# G5 o) [5 h% z
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智慧并不是对神俗两界的事摆出确信的姿态。我们共同创造了这个世界。我们所能做的，就是在自己所处的小范围内，尽量地聪明，即便是我们最好的努力，最终结果却是改变我们的地形，使我们的生存方式变得不可预测。在生命的舞台上，我们或昂首阔步，或手足无措，就游戏这一个钟头，而这却是生命戏剧中属于我们自己的唯一的角色。因此，我们要不卑不亢地演好这场戏。
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既然我们最好的努力，最终结果却无法预测，那还努力强争做甚？因为，这世界就是这样，而我们是这世界的一部分；因为生命就是这样，我们是生命的一部分。我们这些后来的演出者，是历经了四十亿年的生命演化的继承者。我们深深地参与其中，如果这还不值得报以敬畏之情，如果这不是神圣，还会是什么？
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" t; ?# x  Y. ?$ e' F若是科学让我们失去了西方的伊甸园，在那里，我们是世界的中心，上帝的子民，日月运行，鸟翔于空，兽栖于野，鱼游于水，一切都是为了我们的福祉，而今被遗弃在这里，漂流到另一个单调的星系的边缘，也许是该打起全副精神振作以对了。. i) N, h0 a5 u9 l: N8 D

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非常有道理，已知的生命形式除尚不确定的阮病毒等外都具有包膜结构，如病毒、衣原体、支原体、立克次氏体、细菌、真菌、藻类、原虫以及高等动植物的各种细胞（体细胞、卵子、花粉、精子）有外膜结构，细胞内各种细胞器包括核膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基体膜、叶绿体膜、过氧化酶体膜等还具有内膜系统，生物膜把生物体系的内容物和周围环境分割开来，建立生物体和所处的环境之间特殊的屏障。生物膜使生物体能够既独立于环境而存在，又能通过生物膜与周围环境进行有选择的物质交换而维持生命活动，还负责进行能量转换和信息识别及传递。* W- Z& Y1 F( U4 w! P

2 a, n8 ~) ~+ B, H. ?' t生物膜确立了生物系统的边界，明确了我们的研究主体。

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7ubo你已升级为注册会员，可以从本贴直接下载此书，不好意思老狼不是该书译者。

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误会了， 复杂系统读物推荐 http://www.swarmagents.com/complex/intro/readings.htm

sunsong7

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. {9 V0 I8 V* U' D9 a  N) p【复杂系统提高级的读物推荐】Kauffman的《科学新领域的探索》是《宇宙为家》的一个延续，虽然书中的很多结论都不能算是精确的科学理论，而是作者的一些猜测，然而该书已经表明的确存在着某种比复杂系统更加深刻的理论。至少从生物学领域来讲，作者已经闻到了“广义生物学”、“热力学第四定律”的味道。9 B2 w! M% j) @7 o7 ~. M* U+ v/ X3 L
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内容简介: U& b7 q$ t/ X" U7 f- [! Y# f
《科学新领域的探索》：美国新墨西哥州洛基山脚下的圣菲研究所离洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）不远，以研究复杂系统而著称。 在圣菲研究所永远充满了对“复杂性”这一科学新领域的激动人心的讨论。圣菲研究所拥有国际顶尖的科学家，包括因凝聚态物理的工作而获得1977年诺贝尔物理学奖的菲利普·安德森，因发现粒子物理中最基本的组分——夸克而获得1969年诺贝尔物理学奖的马瑞·盖尔曼，因普适平衡经济理论而获得1972年诺贝尔经济学奖的经济学家肯尼斯·阿罗和圣菲研究所的创始人、原美国洛斯阿拉莫斯国家实验室研究部主任乔治·科安，以及《宇宙为家》和《科学新领域的探索》的作者，麦国科学家斯图亚特·考天曼等。长期以来，物理科学领域对我们的思维模式产生过重大影响，例如牛顿的经典力学、爱因斯坦的相对论、玻尔等人的童子力学。如今，有关复杂系统，特别是现代生物学领域的研究成果，对我们的思维模式已经开始产生更为深远的影响，并将成为形成我们世界观的重要组成部分。
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9 R4 k% f* V* _: \7 Z/ T编辑推荐 , H0 T5 n2 ?9 S  Y+ _, ?
在《科学新领域的探索》中，斯图亚特·考夫曼以其广泛的涉猎和全新、独特的视角，从广义生物学、生命多样化的途径，探索大于世界的方方面面的整体图景，探索超越牛顿、爱因斯坦、玻尔的远离平衡态的非线性的复杂系统的更具普遍的自然观，字里行间无不表现出其溯本求源的睿智。读者在阅读《科学新领域的探索》时，不仅能够学到科学新领域的丰富知识，更能够激发起探索未知世界的热情。
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《整体的哲学——组织的起源、生长和演化》要点(金观涛著) , K- @5 c& t+ V/ ]' g1 r7 A

［ 源自：金观涛   属性：推荐阅读      本文搜索 ］

原文地址：http://www.szbf.net/Article_Show.asp?ArticleID=1232 3 v4 E' n* ^4 Q8 q+ q* ? 2 `& s0 w( A# x$ A+ O4 H. F 1 ^# Z: S# B- k% ~! p& d' _3 H% T  D  e 序：理性哲学的理想     我们认为，一般系统论、控制论、信息论，耗散结构理论；协同学和突变理论都从各自不同的角度来研究组织系统，至今却还没有统一，除了它们的侧重点有所不同外，还有一个重要原因，这就是在有关组织和整体的思想中，各有关理论内部和理论之间还存在着某些重要的缺环，而其中最重要的就是缺乏对组织内部演化动力的研究，只有结合更深入的哲学思考，从社会科学和自然科学的更广泛的领域吸取营养，才能升华出新的概念。 2 b3 w: l! I* ~3 f* a! \* C    我认为系统论、控制论这些横断科学的兴起有着特殊的意义，因为这些横断科学本身是从自然科学、社会科学、人文科学内部和之间生长出来的，从研究对象到内容，它们都具有强烈的边缘性。这些学科的兴起特别是其哲学基础的探讨则更有意义。它们和思辨哲学不一样，思辨哲学想用纯思辨来包容自然科学和社会科学，而这些横断科学则本身充满了科学和理性精神。它们正在蕴育着自然科学和社会科学更高层次统一的方法论。因此，我们应为这些学科的兴起而欢欣鼓舞，并期待着它们有一天成熟起来，产生一种包容今天人类精神成就的更为强大的科学方法和理性思维。也许，这正是今天哲学家的使命。 ; N+ j; U# `: K3 b8 ~4 o8 w$ d( N    科学上的多元论和探求世界的统一性是认识之剑的两个不同的刃，缺少了任何一个，我们都将变得肤浅而易于满足。彻底的多元主义本身也应该容忍反对多元主义。历史似乎表明，人类在理性科学上的重大进步，几乎都是因为发现了世界看来是相互独立的各方面之间的联系；而最初的起点都是对已经分裂的既成现实的不满。, j& R+ F5 ?8 T8 A, @     多元主义之所以有合理的成分，关键在于它主张科学的宽容精神。在多元的背后隐藏着一个统一，那就是对进步与创新的渴求。哲学家应该永远充满着无畏的怀疑精神。当一元论居于主导地位时，他应该去怀疑是否已出现了一种迷信；当多元主义思潮滚滚而来时，他同样应怀疑表面上的多极性或许只是一种浅薄的时髦。思想深刻的哲学家永远在寻找世界深刻的统一性。正如波尔所说，浅薄真理的反面是谬误，但深刻真理的反面照样是真理，我认为这恰当地说明了多元论和一元论之间的关系。 , F" m* f* O7 V: [: o- R3 \    在自然科学和社会科学迅速发展、知识爆炸、而理性主义却在退潮的今天，囚禁于专业性越来越强甚至一天比一天狭窄的学科领域、或者沉溺于种种非理性的无为信仰，都是十分自然和容易的倾向。正因为如此，我们的时代更渴求着勇敢的整体的哲学！ ! r( T" J. M5 Z% S " V* R# G# K4 F8 T, W第一章　历史的导言：整体方法的兴起 8 |: t4 [" }) J5 s3 X    艾什比的哲学理想是动人的：那些高级的目的性，甚至人类的目的行为，能不能用各种层次的交互作用和对稳态的寻找来解释呢？我认为，这值得深思。世界上没有无缘无故的目的，特别是那些社会化的目的。人类具有意识，意识无非是人对自然关系与社会关系的功能反映，我认为，人类的一大类目的是从行为的预期中产生的，是从各种社会需要和可能中出现的，在某种程度上，它也许正是各个子系统交互作用的记忆模式或能动的反映。4 I9 d& u( S4 d0 ~     总之，艾什比的方法之所以比维纳的反馈分析更为普遍，更为有效，关键在于他对反馈调节机制的本质作了更高更深刻的概括。维纳发现反馈调节必须有目标差，有信息传递，需要构成一个回路，从而根据机制的观点统一了调节行为。艾什比则把这些分析提高到更普遍的方法论高度，他把信息传递，效应器作用都看作是事物之间互相作用的方式。只要两种事物存在着耦合即交互作用，就必然包含看信息传送的回路，因而交互作用造就了内稳态和维系它的负反馈调节。其次，艾什比发现了调节功能的层次。只要子系统的耦合有着几个层次，那么不同层次之间反馈的关系就会形成比目的性更高级更复杂的行为。比如“试错法”学习机制实际上包含了两个层次的反馈。趋于一个确定目的，只是低层次反馈；而根据反应模式是否能形成稳定的场来决定要不要改变反应模式，这是更高层次的反馈。两者的结合组成学习机制。在艾什比的工作中，我们已经隐隐感到了一种整体方法的轮廓。 ; I; Z& Z8 u) L4 d- V4 m1 f    科学永远渴望着那些未开垦的处女地。五十年代后，组织理论研究的重心开始转移。人们不仅要了解“可能的”机制，而且试图真正搞清楚支配真实有机体组织的行为机制。在分子遗传学，生态学迅速发展的背景下，耗散结构理论兴起。为了探讨生命和有序怎样从处于热力学平衡状态中均匀无序中起源，要解决的问题必然涉及热力学和真实系统中的能量和物质流。这些探讨势必在数学表达上越来越复杂，但解决的问题却日益实际和具体。大体上说来，由于有关组织形成的重大方法论问题已由控制论、系统论所解决，耗散结构理论只需要直接引用就行了，剩下的是考虑生命和有序怎样和无机界中有关的自然定律互相衔接。普里高津发现，化学反应要形成耗散结构需要四个条件，第一是远离热力学平衡态；第二是系统和外界有物质或能量交换；第三是系统各部分存在反馈耦合；第四是非线性。我们可以看到，后面两点正是艾什比早就指出的。而第一、二点作为耗散结构的新发现，它所谈的恰恰就是组织系统和能量与热力学的关系。 . v. f; Z6 s) Y    我们鸟瞰了控制论，系统论主要哲学思想发展的部分脉胳后，人们或许会觉得疑惑：迄今为止，它们大多是探讨了诸如目的性、学习、自适应等复杂系统行为的可能机制，组织系统整体与部分关系谈得不多，对生命、人身、大脑以至社会这些复杂的组织是怎样将部分形成统一整体的机制则谈得更少。例如，艾什比的《大脑设计》一书几乎没有涉及大脑的结构和组织，他只是详细地讨论了大脑种种复杂的功能如何由一些简单的系统在互相作用中产生出来。是的，今天控制论、系统论、耗散结构和协同学在研究具体的组织系统方面取得的成果和它们在社会上获得的声望是不相称的。那么为什么它们会产生如此深远的社会影响又为什么说它们已经产生并正在形成一种研究组织系统的整体的方法论？  }, L$ `8 S9 m1 x     不要忘记，整体之所以是一个谜，大多是基于如下的事实：组成整体的砖块是分子和原子，它们是服从广义因果律的，但由它们形成组织时，总体上会出现违反广义因果律的性质。整体方法的困难也正好在于，我们不知道组成整体的各部分的性质和整体统一具有的高级的复杂性质是什么关系。现在控制论系统论已经给出一种方法，它可用因果性和随机性来合成高级行为，这难道不正是暗示着，这些随机性和因果性的组合方式恰恰是部分形成整体的秘密吗？这种合成机制也许正好是人们寻找了数百年之久的整体哲学。) x; m1 Q& Q+ ]( M$ ^0 q* u     我认为，科学解释的因果图象和概率图象是正确的，我们分析任何复杂对象都不能离开它们。但是原有的科学方法论只是把它们简单堆砌起来。它是一个被捆住了手脚的巨人，虽然在无机界已显出惊人的威力，但简单地对其加以应用，那实际上只是抓住了自然现象的两极：单纯的因果律和单纯的统计规律；而对界于其中间一大部分（是自然现象的绝大部分）必须把它们加以组织，这就需要创立一种组织的哲学。 3 a. I; Q6 [3 u2 w4 I    复杂而具有目的和学习机能的组织系统必须将随机性与因果性结合起来。结合方式越复杂，出现的行为也越高级。而物质尺度过大－－比如行星，它的运动规律几乎遵循着铁的必然性，在那里因果性太多而随机性太小。在量子力学的世界中，随机性占了主导地位。前者太井然有条，后者太没有秩序，因而尽管大自然是慷慨的，它都不能由此制造那种从无序中维持秩序的东西——生命。也就是说生命和复杂的有机体的组织必须依赖各种因果性与随机性巧妙地多层次地结合。只有在于宏观与微观之间才能做到这一点。 & u% `' C7 K$ H8 B, H0 V    一种理性之光正在照进那昏暗的由有机体构成的整体世界。我们已可以沿着大师的脚步进一步前进，把半个多世纪来贯穿于控制论、系统论等新兴学科中有关整体的思想汇集起来，走向一种新的结合。提出一种组织理论，一种整体的哲学。: a) r4 g+ e  z) E3 s 第二章　　什么是组织？     这样我们可以得到一个十分重要的结论，只要将有组织的整体用某种适当的方式分解成某些适当的部分，整体的性质正是这些部分所具有的性质通过组织产生的，组织方式就是机制分析中功能耦合的方式。必须注意关键的一步是我们必须对应着整体功能机制分析中每一个环节来寻找部分，把机制分析中每一个具体环节所需功能的部分定义为子系统。在这里，组织系统是用它的功能来定义的，而组成整体的子系统也是用功能来定义的。 ; H* I5 i1 j' [/ D     但是在很多场合，整体的性质往往如鬼魂一般，在部分之间突现。我认为，人们看不到整体的性质和各部分具有的性质之间的联系，这大多是因为我们没有找到一种正确地将整体分解成部分的方法造成的，也就是说子系统定义得不对！整体从来是混沌的，它是无限复杂的，它包含着无限多种分解成部分的方法。有机体可以看作由器官组成的整体，但也可以看作细胞组成的整体，甚至当作分子、原子和基本粒于组成的整体。社会组织可以分为由政治、经济、文化等子系统组成的整体，但也可以当作由成千上万人集合组成的整体，甚至可以当作地域组织的集合。哪一种分法是合理的？整体中哪些部分形成整体功能，即哪些部分是在整体之中真正起作用的子系统？通常人们不重视这个问题。但这正是造成困难的关键！% s0 i! B5 E+ W9 }& b; G: u& M7 ^     我认为，科学的整体分析方法必须严格按如下程序进行：第一步是明确地、定义我们要研究的整体功能是什么。第二步是考虑这些功能可以由哪些广义因果律（或较低级的功能）通过耦合合成，即设想形成整体功能的可能机制。第三步是将机制中每一环节所需的功能和整体中各个部分所具有的性质进行对比。一般说来，当把整体分成部分时，随着分法不同，部分的性质是不同的。如果我们不能将机制分析中各环节的功能和整体有关部分的性质对应起来，那么我们必须重新考虑一种新的将整体分成部分的方法，或者修改原先设想的可能机制。经过反复对比，不断尝试，一直到我们在机制分析中每一环节的功能和整体中相应部分性质一致，我们才能认为，这些部分才是存在于整体之中的子系统，是真正起作用的部分。从这些部分互相耦合就可以说明整体的功能。 ( {/ J0 K/ [* T+ O; n, k# w    现在我们可以对有组织整体作一种科学的抽象，提出组织系统的普遍表达式。 & W4 H7 B. a! S% T    对某一个有组织整体，它的整体性质为W，如果它能由一些较低级的功能WA、WB、WC、WD…WM…耦合而成，而在整体中存在着部分A、B、C、D、M…，它们具有功能：WA、WB、WC、WD…WM…，那么整体W可以看作子系统A、B、C、D、…M…通过功能耦合而成的组织系统。因为每个子系统都是符合广义因果律的。那么必定可以给子系统规定有输人和输出。输入是这个子系统存在的条件，输出为子系统的功能。令子系统M的条件集合为Xm={X1,X2，…Xi｝，功能集合为Ym＝｛Y1，Y2，…Yj｝。由于功能是由条件决定的，即有： ! Y- s! Y4 h2 h) I8 B7 }    Ym＝M[Xm]! j1 x/ s8 [6 W' J# O3 A' r+ h0 h     M表示从Xm到Ym的映射，即Xm和Ym的关系，它就是子系统M的结构。Ym＝M[Xm]表示当条件集Xm存在时，系统结构确定时，某种功能Ym是确定的。它是广义因果律的表现。4 {3 v* v8 G$ E( m$ \% _9 N2 t     我认为，任何有组织的整体都可以用功能耦合系统来研究。实际上，在近几十年兴起的种种边缘学科中，科学家们早就在运用这种方法了，只是没有从哲学上对它加以总结而已。" u- O- H$ v$ ~) g# [4 R     总之，我认为，无论是机器系统、有机体、生命、生态系统还是社会，它们都是形形色色的功能耦合系统。组织系统越复杂越高级，功能耦合网层次就越多、越庞大复杂。只要研究功能耦合系统的共性，就能探讨整体方法的本质，发展整体的哲学。 4 ^3 s: F+ H% y9 ]    瑞士著名的心理学家皮亚杰曾说过：“人文科学中最普遍的先锋运动倾向之一就是结构主义，它正在取代原子论的观点和整体论的解释。”近半个世纪来，结构主义哲学是在社会科学研究中取得了引人注目的成就，在文学，美学、心理学、人类学等领域中，它已经发展为一套研究整体行为的有效的方法论。为了阐明结构主义方法的本质，1976年皮亚杰写了著名的《结构主义》一书。这本书到1979年已再版7次，产生了巨大的社会影响，成为目前结构主义科学学派的代表著作。他在书中高度客观地总结了近几十年来在数学、物理、心理学、语言学和社会研究中取得重大成果的结构主义方法，并从中抽出三条基本的原则。 7 W! y8 D$ t; y( l! h' {9 P& o    结构的整体性。任何结构中各个部分不是孤立存在的，而是作为和其它部分的关系存在的。整体的性质不是从整体以外去寻找，而是由互相依存的各个部分的关系来说明。4 _* l$ u# P7 A9 ~1 Q     结构的各个部分必须满足转换规则。根据这个规则，可以把结构中某一部分转换成相应的另一部分（或与别的部分联系起来）。正是转换规则把部分联成整体，产生整体的性质。, X( `3 e4 a; _0 M1 y4 [     结构第三个基本特征就是任何结构都具有“自身的调整性”。结构中各个部分存在着互相调节的能力。3 l3 a  h- n( l5 d! Y, P% a) ~     结构主义第一条原则讲的恰恰是怎样寻找整体中的子系统。只要作简单对比，就可以发现存在于结构中的部分正是功能耦合系统中的子系统的输入与输出集。而转换规则正是由广义因果律（输入集和输出集的关系）组成的功能耦合网。我们前面已经证明，功能耦合网的整体功能可以由于系统功能耦合产生，而不需要从外部去寻找。这样，也就证明结构主义第一条原则，结构的整体性质来源于结构。 0 L/ A; Z$ r# {/ F& q4 f& I7 |6 M    对于一个功能耦合系统，只要它是闭合的，即任何一个子系统的输入都是某一个子系统或者它自已的输出，那么我们从任何一个集合出发，通过功能耦合网和广义因果律，都可以将其变换到任何一个集合。这正好构成皮亚杰的结构主义第二个原则。结构中任何部分通过转换规律都可以对应于另外一个部分。结构主义认为，部分间的转换规律形成整体的性质，而这正好是功能耦合网的特点。 ; [/ W! u3 f5 i2 h: |6 q    结构主义第三个原则的证明稍微复杂一点。结构的自动调整能力正是功能耦合系统的一个特点，因而在原则上，结构主义第三条原则也可以得到证明。也就是说，结构主义之所以正确，恰恰是因为它概括了组织系统的一些共性！我们可以进一步证明，凡是皮亚杰用上述三条原则来说明的种种结构都可以用某种相应的功能耦合系统来表示，它们都是组织系统。: ~) z  o7 L2 d. v     一种最为常见的结构是“关系”。包括人的社会关系，亲属关系，概念之间的关系，以及语言学中的句法、符号之间的关系等。众所周知，列维－－斯特劳斯在《亲属系统的基本结构》和《结构人类学》中对关系结构作了著名的探讨。在一切关系研究中，结构主义三原则得到充分体现。结构中的任何一个部分离开对于其它部分的关系就没有意义。如果把概念、句法部分当作符号，符号的意义是从关系中产生的。但什么是关系？什么是由一定关系网构成的组织？我认为，它正是一种最为简单的功能耦合系统。$ q3 ?' E2 ^( \% p1 f5 T" d3 \: U5 B     整体哲学面临一个十分重要的任务，是必须提出一种方法，以能说明一个组织系统，一个固定的结构在什么条件下是稳定的，当它受到干扰时具有自我调整能力以保持整体存在，而什么样的结构是不稳定的？它一经扰动就转化为别的结构？结构主义哲学没有解决这个问题，它在结构的起源和演化方面遇到了困境。% A( \/ E2 x& {/ I- _0 f9 O6 A/ s     虽然皮亚杰千方百计地企图将结构的发生和转化引入结构主义哲学，认为只要引进结构层次，时间性和强调转换体系的调节作用特别是趋向平衡的过程，那么就可以“从有时间性的形成作用过渡到非时间性的相互联系”。但是皮亚杰前进的道路困难重重，因为结构主义由于其方法的特点必定造成它先天上和历史主义对立！结构主义中讨论的整体往往都是自我维持的具有“共时性结构”的系统。结构主义的逻辑构架可能很难承受加砖添瓦的修改所引起的过载重荷。我认为，在结构主义碰到困难的地方，采用功能耦合系统的哲学研究都可以大踏步前进。只要通过不大复杂的分析，我们就能证明组织系统稳定性的条件，找到一种研究组织系统的发生、自我调整以及演化乃至解体的方法。1 \* C6 F6 p5 w/ M5 q# v ) x4 Y9 K; G6 [) F 第三章　　稳定性、存在和价值     我们发现要真正搞清楚整体和部分的关系，仅仅去分析整体各部分的相互联系、相互依存，用它们来说明整体的功能是远远不够的。我们必须正视另一个问题，这就是有组织的整体为什么能存在？因为在普遍的干扰背景中，不稳定的组织是不能存在的！要证明一个有确定结构组织的存在必须要证明这个组织系统功能耦合本身的稳定性，也就是我们碰到组织系统的稳定性问题。 & E* I9 t$ p! G, C& V- y    内稳定态有着双重含义，一方面它是一种高级适应机制。但另一方面，它恰恰又是普遍存在的保持功能耦合稳定的机制。问题在于我们从哪个角度来看待它。 / O: g1 k( w5 M( t% R/ `    因此，为了建造组织理论的大厦，我们现在必须迈出关键的一步。我认为，必须发展艾什比关于系统稳定性和超稳定的理论，不要把它仅仅当作学习机制，而把它看作保持一个组织系统存在的基本功能和结构！# C+ @" W; h: e0 [     实际上，只要我们严格审查一个处于有干扰环境中的组织系统，总可以发现如下一个普遍规律：维持这个组织生存的必需条件（指环境提供的条件）往往是这个组织系统自身所具有的功能之一。 / o+ E0 q9 t2 T* H1 }    我们知道，动物饿了，就会去寻找食物，见到火与天敌就会逃避。这些功能的作用正是为了维持生物体这个组织能够生存的那些必需条件（比如一定的营养，温度等）在干扰存在时能稳定。这一点艾什比已作过详细的讨论。这个反馈正好是有机休的维生结构之一。它亦是一个自耦合系统，只是因为它太常见，人们往往熟视无赌罢了！, R" S3 C0 r. N! i! ^! o2 l9 V     一般说来，复杂的系统存在着由多个层次组成的功能耦合网，因而维生结构亦是多层次的。例如社会，高度宏观地看，它的维生结构就是政治结构、经济结构和文化结构的功能耦合网。然而对每一个子系统，它都有维系自身稳定的结构，甚至到每一个微观组织如一支消防队，一个医院等等，人们都可以发现这些系统中都包含着正常运转状态受到干扰时开动应急系统的程序，它们正是这些微观组织的维生结构。, o, q5 n! L' b$ s% A* Y& ?5 ]     我们在上一节开始时指出，当维生结构稳定时，组织能保持自己的存在，当其解体时组织会瓦解或演化。这意味着，维生结构的思想对组织稳定性的解决，已使我们不自觉地卷入了组织的发生和演化问题的探讨。从维生结构来探讨组织的起源，使我们接近了整体哲学或者说本书的核心，接近了整体哲学的核心原理，这就是事物作为有组织整体存在的逻辑，也就是整体哲学的起点！   r  h' S; K) h. N* E& c# O, A; p    如果我们以事物性质和存在的条件性作为哲学出发点，那么整体就可以规定为一批事物的集合，它们的性质和存在是互为条件的！这样，作为这些事物的集合的性质，我们也不需要从外部来寻找它们的根据。 / e' P" a3 f0 {  d5 d    一个互为条件之事物的组合是什么？是现实存在吗？不！它是存在的可能性，因为各种各样条件系统的可能组合要比实际上存在的整体多得多，如果我们坚持哲学中公理应具有可证伪性，那么就应该承认从中推出的结论！这样我们得到了一个十分重要的哲学观点：可能性比现实性更为基本，我们不应该用现实来推出可能，反过来应该从可能来推知现实！ ! u* d9 z/ D+ Y    总之，我们发现，整体哲学的基础必须遵循着一条独特的思路，这就是从有条件的存在，到它们互相依存的各种组合可能，再从中找出稳态，最后这些稳态中的部分才对应现实的整体。这样整体的哲学本质上是发展的。因为我们在探讨任何现实的整体时，一定要考虑可能性的海洋，只有在可能性背景下的整体才是有意义的 % t  S5 s  |% B6 T9 l0 w; B8 c/ C- R    把现实存在看作可能性空间中的稳态，一下于给组织起源的研究指明了方向。起源在思辨哲学中是一个从无到有的变化，它是神秘的。而在我们的哲学框架中起源则变为从可能性空间的一个状态向另一个稳态的变迁，它是可以用科学方法来研究的。我们的视野投向那新的世界的岛屿和大陆，这就是组织理论向我们展示的组织系统产生、存在、生长、发展、老化的历程！2 ]; e" R0 j) k( h     为什么有组织的整体一定大于部分之和？为什么只要把组织支解，作为整体的属性就会消失？关键在于任何组织系统都形成了部分之间互为条件、互为因果的维系网。组织作为功能耦合系统，其中任何一个部分（子系统）存在的条件是整体中别的子系统或它自己功能提供的，因而一旦割断功能耦合网，每个子系统都失去了别的子系统对它功能存在必需的那些条件的提供，这样整体功能当然不复存在！在明确了整体和部分的关系后，我们又从功能耦合网出发，提出了维生结构，并从维生结构的产生和瓦解来研究组织的进化。这样，我们把活力和神秘的“有机性”一点点从组织中驱逐出去，建立了对组织性的科学解释。 ( B/ R2 A  I) o. g  w( ?! c( J    对耦合层次很多的复杂组织，组织从无组织状态直接起源不可能，因为巨涨落一下子把一个混乱系统推进到极为复杂的组织之洼是不可思议的。那么它是怎样生成的呢？众所周知，自然界每天都在生产这些活的组织，生命组织形成的确有着统一的模式，这就是生长！我们必须迈出更勇敢的一步，去研究生长的机制。2 q2 G- \; |) R( Z 7 b) D6 T$ L6 G2 |, K# O5 s7 R第四章　　生长的机制     （蝴蝶花纹和圆锥曲线的关系）这个例子暗示我们，生长过程似乎和内稳态有着内在联系。第一，一个低层次的内稳可以控制和激发一个确定性过程（如化学物质控制一定图案和器官的生存）。第二，从另一个层看来，生长形成的东西似乎字也是内稳态。因为从维持生存的角度分析，生物特定性状，形态都是维持种种生存的维生结构的内稳态。这就要问，生长是不是和某种从一个层次的内稳态达到另一个层次的内稳态的过程有关呢？从三十年代坎农发现组织系统的内稳态以后，控制论系统论又进一步指出了组织系统维持内稳态的机制和内稳态形成的条件有关。我们在第三章提出任何组织系统都有维生结构，组织系统功能耦合本身必须是维生结构的内稳态。现在我们可以进一步想象，内稳态也许不仅对于维持生存是重要的，而且参与了生长过程，是组织生长过程的基础。 8 C' v9 y  Q0 Q! V    我们从蝴蝶翅膀图案形成中得到的启发有没有普遍意义呢？自然界的组织系统是这样千姿百态，生命组织，生态组织一直到社会组织，它们的结构，在自然界的位置以及层次都是不同的。然而我们却发现，虽然这些组织生长具体过程毫不相同，却都有一个共同点，这就是任何组织生长都必须以某种稳态存在作为前提。 2 m* _: |5 {2 m    首先，我们必须严格区分组织生长和组织从无序中发生这两种不同的过程。在生命系统中，两者存在着明显的差异。但在社会组织演变中，人们常常将两者混为一谈。一般说来，组织从无序中发生是一个准随机过程，而且由无序转向有序经过的中间状态一般不是稳态。 4 @3 e, v2 J3 A$ g8 H$ Y    如果组织复杂程度的增加过程自始至终都是稳态，这就是一个组织生长问题。这样，在社会处于稳定时期，社会组织的复杂化大多是属于组织生长问题，而不是起源问题。原因不难理解，社会是由人与人之间关系和人与物之间关系组成的一张巨网。这个功能耦合网逐步复杂化，新的关系网的确立需要一系列条件，而在社会稳定时期这些内稳定性则又依赖于原有功能耦合网。 " V5 O$ q, |3 y    生长过程第一步是从原有功能耦合网的稳态开始的，这个稳态可以引发一个过程。当有某种基础的维生结构的稳态可以引发一个过程，而这个过程又刚好能形成一个新的功能耦合网时，那么新形成的功能耦合网就可以形成新的内稳态。我们在3．2节中已证明，只要新形成的功能耦合系统满足适当条件（它是稳定的），就会造成新的稳态，如果这些新的稳态又能引发新的功能耦合网，那么这个过程就自动进行下去。作为维生结构的功能耦合网越来越大，这就是生长。; q% j, k. B7 q1 s/ \     其中的困难是，为什么内稳态会促使形成新的功能耦合网？我再三指出，组织生长和组织从无序中自发产生是不同的，前者是一个一意确定的过程，后者是一个准随机过程，依靠的是稳定性洼成为吸引中心。对于前者，关键确实在于稳态如何控制新功能耦合网的建立。正因为这些稳态的控制作用才使生长成为一个确定的建设过程，因此我认为，只有理解了这一环节，才能使我提出的生长过程一般原理具有科学性，才能洞察生长的机制。3 |" f8 _! C) q$ e, _5 }1 M     组织生长有两个必要条件：第一，原有组织提供完备的内稳态，这些内稳态能适当配合，以产生新的功能耦合；第二，功能耦合创造出的新稳态会进一步促成新的功能耦合，即：组织生长内稳态要自动增加，必须通过“内稳态→新的功能耦合网→新内稳态……”这样的一条链。当这条链中断时，或某个组织系统所提供的内稳志虽然很多，但不足以合适地配合起来形成新的功能耦合网以创造新的内稳态时，组织将不会自动走向复杂化。 , U" a% g- N% h( X  L    亚里士多德在他著名的“四因说”中专门设立了一种目的因，很大一部分是用来解释有机体的生长过程。近代科学兴起后，目的论虽被抛弃，生长过程却始终是个谜。由于它和因果律的关系不清楚，从十八世纪以来，不少哲学家不得不从“活力”、“有机性”、“隐得来希”等等方面来对它进行解释，更使生长蒙上一层神秘的色彩，现在生长机制中非科学的神秘主义的鬼魂终于可以完全被驱逐出去了。我认为，生长和广义因果律并不矛盾，它正好是一个组织层次的展开，它奇妙地依靠了内稳态和功能耦合之间互相生长的关系。它处于两者之间，它表明一个系统在某些特定条件下，功能耦合会使一些随机变量成为稳态，而稳态可以使自然界潜在的因果性得到实现，它又导致新的稳态……。生长不过是这样一个特殊的稳态形成序列而已。1 q$ |( h* v& Q- S3 W; D2 h   @4 ~0 e( ]; t* M 第五章　　组织的结构、容量和形状     生长机制的探讨使我们涉及到一个重要的问题，这就是组织的层次。子系统的功能耦合可以是多层次的，组织越复杂，耦合的层次往往越多，一个多层次功能耦合系统一定存在相应多层次的维生结构或功能。这样，我们必须考察多层次维生结构的稳定性。 + w# `4 b3 P6 v& @) c5 Z     在多层次维生功能中，我们必须考察两个不同层次内稳态之间的关系。有时候，组织每个层次都是稳定的，但层次之间的耦合却可以导致不稳定，这就必须研究组织的结构稳定性问题。 & w, `/ L  x2 ?7 o. o8 |$ L    组织系统的结构稳定性是一个十分重要的性质，我们知道，绝大多数功能耦合系统都存在几个层次，因此，维生结构或功能都包括两个层次以上的功能耦合网，那些由组织生长而成的复杂功能耦合系统，层次则更多。因此，我们总可以认为，任何一个组织的维生结构或功能不仅是稳定的，而且是结构稳定的。结构稳定性是研究组织理论的金钥匙，依靠它可以得出很多重要的推论。) B! E9 {# _8 K1 y( r     结构稳定性推出的第一个重要结论是：任何一个结构固定的组织生长必定有一个极限。* i3 m7 t$ E! e0 r  N+ ?1 s- w     我认为，利用组织理论能对生长过程的极限提供更为深刻的理解。组织结构稳定性研究可以表明，为什么在一些复杂组织成长过程中，远在达到资源局限所规定的极限之前，组织生长过程早就停止下来了。我们知道，生长是功能耦合网的扩大，从维生结构或功能角度来分析，它是维生结构或功能层次的展开，即一个基本维生结构的稳态，控制了一个新的维生结构的形成。 5 M) k' E7 J, z6 d  n" m4 Q    原则上讲，只要条件合适，这个链可以无限增长，组织的功能耦合网可以无限复杂。但实际上，这却是不可能的。关键在于当层次过多时，系统结构稳定性必定破坏。9 V' W$ \% W5 x; m     当功能耦合系统层次复杂性达到一定程度时，结构稳定性会下降，每随着一个新的功能耦合系统生成，必然给组织带来新的干扰的可能性，这样，我们看到一个互相加剧的过程，一方面是结构稳定性在慢慢降低，另一方面是所受到的干扰是在不断增加，因此，必然会到一个极限，有序的增长不再可能了！即使不给于外界资源条件的限制，结构稳定性亦将从内部规定了生长的极限。9 W/ R3 r  p: |* n4 W( k     到目前为止，托姆的形态发生理论只在一个组织程度比较低的系统中得到证实，比如地质学中断层形状，力学稳定结构，光学系统的焦散面；闪电形状等等。对于生命系统，可以从突变理论直接推出的形态还非常少，以至于很多生物学家对此抱怀疑态度。我认为，突变理论从组织系统稳态之间的关系，即结构稳定性来推导形态，这从方法论上是深刻的，是人类哲学思想的一次重大飞跃。但目前突变理论还不能推算出生命系统的形态发生，原因可能有两个方面。第一，生命系统所涉及的参数数目和状态变量数目非常之多，当参数数量大于五个时，稳态结构可有无穷多，而且突变集的推导也十分复杂，它必须依赖计算机和突变理论本身的进一步发展，第二，突变理论只考察了组织系统二个层次稳态之间的关系，即作为参数的那些在空间上连续分布的稳态和状态变量稳态的关系，但在生命组织中，稳态的层次非常之多，决不止两个。 9 F- `' q& @$ R4 N2 `) B2 b" n$ v( D: F; N - A7 P4 e3 d' x, W4 j/ ~/ z目录 8 C( u8 \9 q5 H; d整体的哲学 % X# C9 N5 `: l. u# [. m－－组织的起源、生长和演化1 E. T: [8 P# @5 `" Y 金观涛9 o& q/ `7 N9 o) V6 a: w2 | 序：理性哲学的理想 / ]1 B! j% }$ _- s第一章：历史的导言：整体方法的兴起 $ F$ x7 F" c/ }: u$ X, O  1－1整体之谜( z. z2 d6 o4 d8 \" r! T. L   1－2内稳态的发现 7 G/ B/ P2 r) {9 [& T8 u  1－3从维纳到艾什比：调节行为的起源9 V' M/ a2 l: J) H, E: H   1－4目的性、大脑和学习机制 ! \) I, E- j' X+ C& D3 z  1－5生命：介于随机性和因果性之间 " N+ L2 m' {0 `, K, Q5 a第二章：什么是组织？' ~+ {* k0 |( c! d1 s   2－1黑箱和整体中的部分- k& c+ `) D" z' d' r   2－2组织：功能耦合系统 1 X7 a% \% K9 R! E7 i, s  2－3结构主义三要素/ I, W9 ?  N# w3 _+ _ 第三章：稳定性、存在和价值" t. i  G& M" d1 J! {$ `, b   3－1组织系统和稳定性) s9 N7 s' K" J0 F* I   3－2自耦合分析 0 D; a! |* Y( U: r) ^  3－3维持生存的功能和结构 9 H  `' [: `% s$ |* b: ^  3－4存在的逻辑7 _  T1 j8 T$ G4 O   3－5吸引子、组织起源和价值观4 i6 j- c6 M+ V# M  N   3－6小结：活的组织' R. \" m" ?  F. t0 t5 u0 y 第四章：生长的机制; A- a! \/ F0 t' {   4－1从蝴蝶花纹和圆锥曲线的关系讲起( J4 b  Q. e1 v  W+ ]   4－2内稳态对生长的意义! `+ g. V: }+ x2 h   4－3货币的起源和神经系统的发育 * y5 C" ?5 L! c+ D/ l  4－4生长作为层次展开：超目的与超因果8 h# c) Q( h9 E0 ] 第五章：组织的结构、容量和形状 0 ^" C" [& K" R+ C  t. T+ X% t. L  5－1组织的层次和结构稳定性 ' o' E7 u' a3 H9 N9 N3 F  5－2结构对容量的限制：为什么生长有极限？3 J2 D3 s) y5 @2 P7 K4 X   5－3维生结构与突变理论 # N# `9 r3 z9 m1 U  5－4形态发生机制4 b3 c# r' w0 @0 @' A 第六章：老化过程和功能异化4 W: y$ h) \0 w! [; ]9 N( j   6－1从仪器老化原理讲起/ u6 ^8 v) ~* ^  r( S   6－2浴盆曲线和功能对结构的反作用 8 D/ t; Q4 `% Z+ ?# P4 Z  6－3衰老理论种种 ( A6 L! v6 ?( C, B) G9 o  6－4功能异化与结构畸变 & F+ S. p* d3 o* l% e  6－5模拟演化 ! H4 B4 C! l* M2 {+ s  6－6无组织力量和熵增加的异同 " m0 z  o4 E: i5 p  6－7组织演化：我们面临新的综合 " _6 U# ?4 h' T ' \& v' G. s9 R$ F+ X4 ?1 h, t! k6 I( z ; w* j- s& O: e' q( f" z7 a7 t