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系统科学的灵魂——运动的不对称(2.3)

仓央嘉措:失去了自由,却没失去自在
仓央嘉措:一个梦我就富有了
仓央嘉措:你说相思不如相见,我说相见不如相思
系统科学的灵魂——运动的不对称(2.3)

系统科学的前提假设之二——运动的不对称

所有物体都是有同一种最朴素的东西组成的,要想从物质的细部找寻它们的不对称是不可能的,唯一的可能就是在物质的运动过程中存在着不对称。事实上我们都可以发现,每一个物质系统都有一个产生、发展、壮大、衰退、灭亡的过程,这个变化过程都不是平均的,而是充满着不对称,具体表现为物质系统的产生与发展过程相对较慢,而物质系统的衰退和灭亡过程相对较快。基于这个事实,我们提出了系统理论的第二个基本假设,这就是物质系统的发展过程是不对称的,物质系统的产生、发展、壮大阶段是能量的蓄积过程,而物质系统的衰退、灭亡阶段是能量的释放过程,正是有了这种发展过程上的不对称,自然界的能量才永恒地在物质的周期组织与离散中存在。

在这里,我们可以用一个数学模型来描述这个物质系统的发展过程。见下图:

   

我们设最外面的大圆为一个系统存在的环境,而内切于原点A但半径依次增大的小圆为这个在变化中存在的系统,以B点向小圆引切线,切点C的轨迹为这个系统产生、发展、壮大、衰退、灭亡的过程,切点C的高度H表示这个系统承受的压力。显然,当这个小圆刚在大圆内部产生时,大圆相对于小圆来说生存的环境是无限的,于是小圆加速成长起来,但随着小圆不断长大,大圆的环境相对于小圆逐渐变得有限起来,它承受的竞争压力也开始变大起来,于是小圆加速度变慢,但发展速度依然增快。当达到一定极限,系统不得已开始走向它的衰退,并逐渐走向它的灭亡。有兴趣的爱好者可以计算这条切点的轨迹,它是一条流线型的曲线,并且有始有终,过程中存在一极限点,而这一极限点正好对应在大圆直径AB的黄金分割点。

黄金分割数是我们所熟知的,它最早由古希腊毕达哥拉斯学派发现,被古希腊美学家柏拉图誉为“黄金分割律”,并断言:宇宙万物,凡符合黄金分割律的,总是最美的形体。在现代科学中,黄金分割数也被认为是宇宙和谐之数,从叶子在植物梗子上的排列,花朵的花瓣数,蜜蜂的繁殖、钢琴音节排列、植物的叶、动物的卵、流线体、人口年龄结构的预测、优选法,直到方程论,无不显示出它巨大的作用。但长期以来,人们并不理解黄金分割数的由来,原来,它的出现不是偶然的,而是一个事物在发展过程中的必然,自然也正是有了这事物发展上的不对称,统一的物质世界才永恒地表现出生机与活力。

这个数学模型虽然简单,但我们发现用它描述一个事物的不对称发展过程是恰如其分的。每一个物质系统都从属于一个母系统,这些子系统都是在竞争中存在的,表面上来看,它们都遵循着优胜劣汰的规则,其实,这种竞争从来就是不对称的,而是受着母系统力量的制约,顺应了母系统的变化,就会得到母系统力量的优先支持,它的生存空间就是相对无限的,这使它有可能在系统空间迅速地发展壮大;但母系统的空间是有限的,一旦子系统成长到一定程度,它的生存空间就变得有限起来,承受的压力越来越大,这使它发展逐渐走向顶点。当子系统威胁到母系统的统治者的时候,它就会受到母系统力量的强力抑制,从而使之迅速走向衰退灭亡。

事实上,物质运动上的不对称还体现在“一”和“多”的矛盾之上。每一个物质系统的空间都是不对称的,它们都有中心和层次上的区别,物质系统的产生就是以中心要素的产生为特征的。可我们都知道,中心要素和其它要素本质上是一样的,它们都是在竞争中存在的,可中心要素只有一个,而周边要素却是大量的,它是如何控制如此大量的其它要素呢?如果你没有了解物质的本性,那你是永远不可能发现其中的奥秘的,只有了解了物质的本性,我们才能够清楚地知道,中心要素是通过众多要素之间的竞争来实现有效统治的。具体地说就是:顺应中心要素意志的要素就会得到中心要素的优先支持,使之不断在系统空间中产生并发展,违背中心要素意志的要素就会受到中心要素的强力抑制,使之不断在系统空间衰退并灭亡,通过众要素之间的竞争,中心要素就可以用很小的力量控制整个物质系统的要素。更为重要的是,这让我们认识到了物质系统普遍联系的真相,要素是一个秩序的物质集合,它相对于系统空间无序的物质密度较大,内在的能量也大,当要素产生的时候,就会吸收系统空间的能量,而当要素走向灭亡的时候,就会释放它内聚的能量,要素的周期产生与灭亡本身就是一种能量传递方式,它体现着中心要素的意志,通过连续在系统空间某一层次物质的有序和无序变换在系统中流动,控制着所有要素的生死存亡。

  在现代科学的发展过程中,不少科学家基于物质世界的统一性而相信其空间的对称性,不可否认,宇宙空间确实存在着一种对称性,但这种对称仅仅是一种动量势上的对称,即由连续的物质周期性地组织与离散形成的能量流动引起的,它不仅在宇宙空间中存在,而且在每一个系统中都存在这样一种能量传递方式。需要指出的是,这种对称并不代表物质在空间分布上的对称,也并不代表物质在系统空间运动上的对称,相反,正是由于物质在系统空间的不对称分布和不对称运动才使空间表现出它动态的对称性。

学过高等物理学的人都知道,热力学第二定律认为:在一个封闭的环境中,系统就只能单调地走向无序。但这里有一个显而易见的佯谬,即在人们已知的任何封闭环境中,仍然存在着有序,简单地说,达到热力学平衡的系统中的物质并没有停止运动,而是在微观仍然处于周期性地组织与离散当中,能量就在永恒的这种不对称运动中存在着。从微观的观察也可以知道,暂态的组织正是由于局部的不平衡造成的,玻尔兹曼正是发现了这一点才不相信自然的单调性,同样,普里高津也是利用这一点提出了著名的耗散结构理论。

为什么局部的物质在不断地组织与离散中存在,能量仍然通过局部的不平衡流通在封闭环境之中呢?显然,自然有其对称的一面,同样也有其不对称的一面,这一面就体现在系统产生、发展、壮大、衰退、灭亡的过程是不对称的,当局部物质受到周围物质的不对称压迫时就组织起来,成为一个暂态的有序结构,这个有序结构不仅是物质的有序组合,而且内部物质的紧张程度也高,内聚能量也比周围空间较大,因此,这个暂态的有序结构并不稳定,它会迅速离散开来进入无序状态,并释放内聚的能量,而这能量的不对称释放又会引起周围物质的重新组织,继而又离散,周而复始,能量就通过连续的物质周期性地组织与离散流动在封闭环境之中。从此我们也可以领悟出,不对称是系统发展过程的一种属性,正是由于这种属性的存在,能量才没有平均化,自然也并没有单调地走向无序,相反,有了这种系统发展过程上的不对称,丰富多样的世界才产生了。

通过系统的的产生与灭亡的过程认识,我们可以得到系统理论的另一条重要规律,这就是:外在世界的力量是不可抗拒的,顺应外在世界的变化系统就能够不断地产生并发展壮大,违背外在世界的变化系统就只能走向衰退和灭亡,系统的存在就是一个在与外在世界变化的对立中不断寻求统一的一个过程。

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