复杂系统演化的普遍性证据

复杂系统演化理论的基本观点适用于分析一切事物的变化和发展。

（一）非生物领域的复杂系统演化

具体的自然物，只要具有两个以上物质层次，其性质是由不同层次的相互关系决定的，都可以被视为复杂系统。

星球的演化就是一种复杂系统的演化。星球是宇宙物质层次结构序列整体中的一段，星球内部包含了许多个物质层次，可能有化学凝聚物、大分子聚合物、分子、原子、原子核等，视不同的星球而异。星球的外部有一系列更高级的层次重重包围着它，这些已知的层次是：星系、星团、星团系和总星系。星球的演化就在这样一种跨层次关系中开始了：在跨越层次的相互作用下，各个原生层次发生变异，生成或消灭。当来自上一层次与内部层次的抗衡达到某种程度的妥协的时候，中间层次上的各种不同事物就被迅速地演化出来了。

我们所见看到的地球以及地球上的各种各样的事物不就是这样产生的吗？各种凝聚态物质，包括生物体在内，都在物质层次的相互作用下产生和演化。具有相同化学成分的矿物可以有各种不同的形态。它们的起源，我们很难仅仅通过考察它们本身所具有的成分获得满意的答案。如果把它们作为一个多层次的复杂系统演化的产物，那么，就可以得到较好的解释：在跨越层次的相互关系之中贮藏着各种未来矿物的信息，通过跨越层次的相互作用，不同形态的矿物即被随机地制造出来了。地球上的其他事物的产生大都经历类似这样的途径。在内外跨越层次的相互作用下，地球自身构成了一个我们现在看到的复杂的层次结构体系。

不过，我们的地球也迟早会有一天被越来越多的演生层次和越来越沉重的复杂性累垮，演化在我们居住的这个地球的范围里中断，我们现在看到的地球上的这个复杂系统将解体。地球未来的状态由那时的物质高低层次的相互关系决定。未来地球这个系统也可能会进入一个混沌时期，将会产生另外一种多样性统一的具体化形式。无论如何，未来的地球决不会是像今天的这个样子，甚至连现在的一点痕迹也没有。

化学中的自组织现象是近几十年来被研究得比较透彻的地球上的非生物复杂系统演化事件。这是一种普遍现象。天体的演化，地球上各种物质形态的形成和环境的变迁，生命物质的起源等都同这类化学事件有关联。从某个角度上看，现存一切有差异的物质形态及各种自然现象都是化学自组织事件的产物。

1959年，苏联的两位化学家贝洛索夫和扎布金斯基在前辈们已经发现的非均相反应的化学振荡的基础上，首次发现了均相反应化学振荡，简称B-Z反应。从此揭开了化学自组织研究的序幕。经过数十年研究之后，比利时耗散结构理论的创始人普里高津对化学自组织现象做出了概括：化学反应体系，要能和外界进行物质流、能量流、信息流的交换和流通；不可逆的化学反应，只要是在远离平衡状态下进行，就有可能出现时间和空间上的有序行为。(www.xing528.com)

我们关心的问题是：第一，所谓化学自组织现象是单个物质层次上的事件，还是涉及多个物质层次的事件？答案显然是肯定后者。就一个孤立的化学层次上的不同化合物之'间的反应，最终只能达到化学平衡，不会出现不可逆的自组织现象。而自组织现象必定产生在远离化学平衡的状态里，形成远离化学平衡的状态必定涉及包括化学层次在内的多个物质层次之间的相互作用关系。所谓开放系统不过是跨层次相互作用的一种说法，其确切的含义是：处于物质层次系列之中的某一个特殊的部分，由于内外层次间的相互作用，物质、能量、信息在其中集中和耗散，交换和流通。如果我们切断了这个部分与上下物质层次的联系，把它当作一个孤立的物质层次处理，便不会产生自组织现象。第二，在化学自组织过程当中是只保留了原有的物质层次，还是有新增加的层次或层次结构改变呢？答案同样是后者。如果在化学反应中，反应只是一环套一环地在一种平面水准下进行，那么就不可能有非周期的或周期性的振荡现象出现，因为这时没有跨层次的相互关系在其内部起作用。但是，如果在反应过程中，反应是在立体水准下进行的，跨层次的相互关系就会在内部起作用。事实上，在反应一开始，化学系统在更大范围的跨层次相互作用下，内部就有许多新增层次的产生。例如，在振荡反应中，新产生的分枝链和并存的直链即组成了一个新增层次。内部新增层次的相互作用及在反应过程中形成的新的层次结构关系是系统内部随机性的根源。现在已经搞清楚，这种内部随机性是宏观有序性的一个直接来源。跨层次相互关系形成的系统的有序性不容易由于外部随机扰动而发生逆转。以外部事件为框架的经典物理学上的可逆性概念在这里显得不适用了。第三，化学自组织是一个完全连续的过程，还是必须经历间断的过程？答案是，必须经历至少一个演化中断期。在B-Z反应的整个过程中，出现了区域性的湍流现象，即非周期的振荡。从某种意义上说，可以把它视为复杂系统演化中断。这是在局部方向上的演化中断。正是由于这种局部方向上的演化中断带来了系统整体演化方向上的延续。中断是自组织的一种必要的手段。中断延续期是自组织系统形成的重要阶段：在中断延续期中局部方向的演化几乎全部中断，原有的层次结构和层次间的相互关系发生急剧的变化。系统内多样性统一的新形式处于孕育阶段。在化学自组织过程中，我们观察到的只是一个非常暂短的时期，但这是一个极重要的演化阶段。没有这重要的一步，化学反应系统就不可能走向不可逆的自组织状态。第四，在化学自组织过程中，演化方向是不是自始至终都没有差异性呢？答案是否定的。我们看到，在化学反应系统中，在反应的不同阶段，演化方向的可能性范围是不同的。在一开始的时候，反应的结果的范围只受到反应物和原始条件，即原生层次及其相互关系的制约。其后反应结果的可能范围逐步缩小到喇叭形状，不可逆现象开始出现。倘若在这以后，化学反应系统不是和一种信息化中介（一个新的演生层次）共同进行反应的话，系统整体的演化方向就不可能保持稳定。而这一点，正如我们看到的，在非生物系统中是不寻常的。

（二）生物领域的复杂系统演化

生物体具有典型的复杂系统特征：具有生物大分子和凝聚态化合物等两个以上的原生物质层次；受到来自更高物质层次和更低物质层次相互作用的制约；生物体内部具有一系列在演化过程中产生的演生层次，它们是，多分子聚合物、细胞核（器）、细胞、组织、系统、有机体各部分；生物体的自组织完全是在信息化中介——一个特殊的新增层次——控制下进行的，或更确切地说，是在一种特定的跨层次相互关系的制约下进行的。生物体自组织过程事先受到一种特定模式，即，贮存在遗传物质结构中的遗传信息的规定。生物的自组织包括生物个体发育和种系的形成。生物的演化包括生物体在内的各层次同它们的信息化中介的共同变化。跨层次的相互关系导致了它们自身的变化。生物个体的死亡和大部分种族灭绝说明在生物演化过程中存在着确定无疑的中断。在生物领域中，我们看到，演化的延续是以演化的中断为前提的。达尔文的自然选择学说提供了这方面的证据：选择建立在淘汰的基础上。生物演化的内在动力是生物体内的基因突变，可以说这是在原有的多样性统一的具体化形式里出现的局部化学湍流。因为它影响到了各层次之间相互关系的统一性和协调性，所以迫使各层次间的相互关系做出新的调整。显然，在新的统一性关系开始建立以前，必须有一个非常短暂的混沌、非平衡无序阶段，令原有的多样性统一关系解除或畸变。这样，由于跨层次的相互作用，使生物体内部包括其信息中介在内的各层次产生随机变化，从而导致了种系上的演化。这种由跨层次关系造成的生物体内部的内在随机性同化学反应系统的内在随机性一样，它对系统所造成的影响是不可逆的。但由于在生物体中出现了DNA（RNA及其他）这个特殊的信息化中介新层次，系统整体演化方向的可能性范围就与纯化学的自组织系统有了很大差异。演化的范围通常是稳定的，即，我们看到生物的遗传性是保守的，变异对于遗传来说通常是一个很小的步骤。

信息化中介层次的出现，是生物演化过程中最重要的事件。跨越层次的相互作用所导致的内在随机性被积累、凝固，同时又在参与新的跨越层次的相互作用中得到改造。于是出现了生物体中的任一层次或任一部分“是自身，同时又是别的东西”即自身以它物为模板，又是它物的模板这样一种特殊的自组织性质。我们通常称生物的这种自组织特性为“活”性。

（三）社会复杂系统的演化

社会也是一个复杂系统。任何一个具体的社会组织都由许多个层次构成，靠各个层次之间的相互关系维系着，而这些相互关系又是使社会产生演化的原因。新社会组织出现的标志是新层次和新层次统一关系的建立。

作为复杂系统，社会的演化具有复杂系统演化的一切特征和机制。所不同的是，在社会的自组织过程中，信息化中介的存在和所起的作用比非生物和生物系统里的情况更加突出。最明显的是，个体的意识和社会文化这两个层次的出现。社会在个人、群体需求及生产力作用的推动下，形成了一系列具有等级性的组织层次：家庭、部落、民族、国家，等等。其中，大层次之中又包含着许多中小层次。一个社会的稳定主要不是靠高级组织层次对低级组织层次的强力约束，而是靠各种跨越层次的相互关系的统一。社会组织的演化必须通过信息化中介，即个体意识和社会文化传统的参与。当社会组织从一种形态跃迁到另一种形态，即由一种多样性统一的具体化形式转变为另一种多样性统一的具体化形式时，贮存于个人头脑中的思想和社会文化传统发挥极重要的作用。同非生物和生物系统的信息化中介层次不同，个人思想和社会文化传统是可以经过学习（包括研究）得到改变的。所以，社会组织整体上的演化方向的可能性范围较生物和非生物的更窄，显示出了一种必然的共同趋势。