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周法哲的博客

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做过工,开过荒,教过书,扛过枪,当过干部仍在党,现任公司董事长。业余以探索天地人和谐之道为乐!

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(原创)系统及其种类  

2008-04-18 23:26:39|  分类: 科学的皇后 |  标签: |举报 |字号 订阅

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系统论是现代发展起来的新兴学科,它是一种研究方法论的科学理论。系统论的主要目的是引导人们全面地、联系地、发展地看问题,尽量避免由于片面地、孤立地、静止地看问题而发生错误的判断。

即使冰雪聪明的人,也很容易犯错误。尤其是当任务繁多、时间紧急、情绪浮躁的时候,难免一叶障目、不见泰山,或顾此失彼、轻率决断,或今日有酒今日醉、哪管明天喝凉水!中国人家喻户晓的盲人摸象的故事,就是片面地看问题的最好例子。江河上游城市排污到自己城市的下游,忘记了这条江河下游还有成千上万的城市和村庄要喝你排出来的污水,就是孤立地看问题的真实写照。中国古代还有一个刻舟求剑的寓言,可谓是静止地看问题的典型案例。

系统论的方法,就是把任何事物都可以看作一个系统。不论自然界、人类社会还是人的思维活动,都可以按照系统论的方法去界定问题、分析问题、解决问题、预测后果。系统论的数学物理模型是建立在现代数学的集合论、图论、概率论、数理统计理论、数理方程和特殊函数等分支的科学理论基础上,但对于一般人处理日常生活和工作中的问题,主要是运用系统论的基本思想、基本概念和基本方法。况且这些思想和方法并不是系统论学家的最新独创,而是早已存在于中国古圣先贤的经典和历代劳动人民的实践经验和生活智慧中,甚至已经比较系统地被总结吸收在马克思主义哲学和毛泽东思想里,对中国人来说,毫不陌生。

如果把一辆汽车看作一个系统,那么构成汽车的各个部件、零件就是系统的元素,把这些元素一个不缺地组装到一起,就可以叫做一个集合。所以说,系统是指相互关联的诸元素的集合。这就是系统论最核心最重要的观念,好理解吧!

系统不是一劳永逸的,它会变化,一会儿一个样,比如汽车停在商场地下车库里是一个样,你开了车门放上东西就又一个样;插上钥匙发动起来是一个样,你开出来上路就又一个样。这个通常所说的“样”就叫做状态。系统在某时刻的状态是指系统在该时刻所具有的有关特性的集合。所谓的“特性”,就是指汽车是熄火还是发动着,放了东西还是空车,坐了你一个人还是旁边还有一个靓女,甚至那个靓女是你老婆还是女朋友,车的位置是在车库还是在路上,是停着还是跑着,如果是跑着,速度多少km/h,等等。所谓的“集合”,就是把这些特性考虑全了,统统集合起来。注意,系统的状态不是一成不变的,就象汽车的位置,你边开车边打电话告诉朋友“我在××商场侧门”,等你朋友真到商场侧面找你,你可能早已上了环城高速了,他又犯了刻舟求剑的错误,因为运动着的汽车的位置,与时间有关。所以系统论的理论家们,一谈到系统的“状态”,念念不忘是哪一时刻的状态。

系统的结构层次是相对的。实际上,系统外界的环境是一个更大的系统,而系统则可以看作是环境这个更大系统的一个子系统。比如汽车以外还有整个小区、城市,你的汽车只不过是更大系统里的一个因素或子系统。

另一方面,复杂系统的各个元素也可以分别看作是一个系统,一个比系统更低一个层次的系统(子系统)。比如汽车的发动机,也是一个系统,也包含许多零件(元素),但发动机在汽车这个系统里,仍然属于元素或子系统。辈份不能乱!

进一步,环境可能还有更大的环境,城市外面还有国家,天外有天。子系统有可能包含子子系统,如此等等。这样就形成了一系列的层次,它们之间互相依存,互相关联,形成一定的整体结构,表现出特定的整体功能。

根据系统与外界环境的关系,可以把系统分为孤立系统、封闭系统和开放系统三大类。

孤立系统是指没有环境的系统,在一般系统论上也叫做封闭系统。理想的孤立系统与外界环境既无物质交换、也无能量交换,笔者认为应该加上一个条件――与外界环境也无信息交换。实际中没有孤立系统,除了整个宇宙。不过理论上有实用价值。

封闭系统是热力学上特有的概念,是指被恒温热库所包围的系统,理想的封闭系统与外界环境只是没有物质交换,而可以有能量交换,自然应该有信息交换。但系统的变化反过来对外界环境的影响微不足道。日常所见的系统多属此类。所谓的封闭系统,外界环境是一个恒温热库,主要含义是说系统(比如汽车)外界温度不受你一个系统的影响,比如今天气温升到28度,你汽车里的温度也得升到28度,但你开空调降至25度,外界环境的温度还是28度,你自己状态的变化对外界环境温度基本没有多大影响。

开放系统是指具有环境的系统。只要与外界环境有任何物质和(或)能量交换的系统,都属于开放系统。笔者认为开放系统与外界环境必然有信息交换。由此可见,热力学上所说的封闭系统,也属于一种特殊的开放系统。比如印度的大巴许多都不装玻璃,车内车外温度一样,外界环境对系统内的温度影响很大,属于典型的开放系统。

实际中的系统都是开放系统。不过根据所研究问题的侧重点,可以根据需要合理地忽略系统与外界环境交换(流进或流出)的物质和(或)能量和(或)信息,从而使复杂的实际问题变得简单一些,以便于抓住问题的实质。这是一种科学的方法。

周法哲以上谈的就是系统论的精髓。系统论不神秘吧!

(作者:周法哲2008-4-18于珠海)

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