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钱学森的系统思维初探

钱学森的系统思维初探

作者:
马育运
来源:
《广西师范大学学报》
2012/01/21 00:00

 

    素有“科学巨子”之称的钱学森同志,是我国当代最杰出的科学家之一。他为我国的火箭导弹技术、航空航天技术和系统工程理论方面作出了开拓性贡献。
 
    钱学森同志之所以取得如此巨大的科学成就,得益于他的系统辩证观——系统思维。可以说,没有其科学的系统思维,就没有共科学上的巨大成就。钱学森同志主持的“总体设计部”,就是其系统思维的成功应用。他在系统工程理论方面的成果,则是其系统思维的结晶。
 
    系统思维指的是,人们必须把研究和处理的对象看作是一个完整的系统,并辩证地对待它的整体与部分、部分与部分、系统与环境等的相互作用和相互联系,以求达到对问题作出的最佳处理的一种思维方式。
 
    研究和推广钱学森的系统思维,对于实现人的思维科学化、现代化,对于培养创造型人才,加速四个现代化建设的进程,具有重要的意义。
 
一、钱学森系统思维产生的条件和形成标志 
 
    恩格斯指出:“每一时代的理论思维,从而我们时代的理论思维,都是一种历史的产物,在不同的时代具有非常不同的形式,并因而具有非常不同的内容。”钱学林系统思维是适应于现时代所需要的科学思维方式,是人类辩证思维发展的现代形态,同时又与他本人优良的德、识、才、学的素质紧密相联。其系统思维产生的条件有四个方面。
 
    (一)高度的爱国主义和集体主义精神是钱学森系统思维产生的思想前提,也是其系统思维得到应用、拓展的动力和源泉。
 
    钱学森同志具有高度的爱国主义精神,时刻为报效祖国创造着条件。他说:我“在美国呆了二十年,二十年中,前三四年是学习,后十几年是工作,所有这一切都是在做准备,为了回到祖国后能为人民做点事。我在美国那么长时间,从来没有想过这辈子要在那里呆下去。”新中国的诞生,促成了他毅然放弃国外优越的生活和工作条件,冲破了重重阻力,于1955年回到了他亲爱的祖国。
 
    钱学森的爱国之举,得到了党和国家领导人毛泽东、周恩来、聂荣臻等同志的高度赞扬,并委以重任。他耳闻目睹新中国的光辉成就,坚信社会主义能够救中国,坚信中国共产党人一定有智慧、有力量打一场科学技术的翻身仗。于是,他凭着强烈的爱国主义的责任感到地共产党人的集体智慧和力量的信赖,满怀信心地主动承担了我国国防尖端技术——火箭导弹技术、航空航天技术的组织、管理、研制工作。他在科学实践活动中,亲身感受到社会主义制度比资本主义制度提供了更好的发展科学技术的环境。他认为,在社会主义制度下,我们不仅能在更广泛民主的基础上进行全国的集中统一,而且我们有人类最先进的关于社会和国家的理论,即马列主义、毛泽东思想;有符合于科学技术本身的发展规律的路线和政策;有党的正确领导和国家的组织、管理;有共同的目标和一致的根本利益。因此,他在生活和工作条件都比较差的条件下,依靠党的群体路线,发挥集体智慧,成功地领导和组织研制“两弹一星”这样一个巨大的系统工程,为其系统思维的形成创造了思想前提和动力源泉。
 
    (二)坚持以马克思主义哲学为指导,为钱学森系统思维的产生准备了哲学基础。
 
    钱学森回国后,十分自觉地学习马克思主义哲学,从中汲取丰富的营养。如他学习了恩格斯曾深刻地概括唯物辩证法的伟大的基本思想,“即认为世界不是一成不变的事物的集合体,而是过程的集合格”后,深有体会的说:“恩格斯讲的集合体不说是我们讲的系统吗?”他多次强调指出,马、恩、列、毛著作中还有许多这方面的论述,我们搞系统工程的一定要熟悉这些论述,作为我们强大的理论武器。钱学林系统思维即系统辩证观,正是吸收了马克思主义哲学——唯物辩证法关于事物普遍联系和运动发展,整体与部分相互作用的辩证统一,事物内部矛盾的发展和演化等思想,构成了其系统辩证观的精髓。钱学森认为,所谓系统就是相互作用相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。而且这个“系统”本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。
 
    可见,可马克思主义辩证法,为钱学森思维提供了正确的哲学基础。
 
    (三)高度发展主的现代科技技术,为钱学森思想的形成提供了浓厚的科学基础。
 
    科学发展的历史,实际上是人类思维发展的历史,科学的发展推动着人类思维的进步,科学的重大革命,引起人类思维的巨大飞跃。正如恩格斯所说:“随着自然科学领域中每一个划时代的发现,唯物主义也必然要改变自己的形式”。钱学森的系统思维正是现代系统科学和思维科学发展的产物。
 
    首先,它是系统科学发展的产物。系统科学的提出,具有很重要的方法论意义。系统论创立者之一,美籍奥地利生物学家贝塔朗菲认为,系统科学是继相对论和量子力学之后,又一次彻底改变了世界的科学图景和当代科学家的思维方式。系统科学是研究系统的共同本质,揭示系统的结构、演化、协同和控制的最一般规律的科学。钱学森认为,系统科学的建立,为我们处理开放复杂的大系统提供了一个行之有效的方法,就是把存在于许多人的,对一个客观事物的零星点滴知识一次集中起来,集腋成裘,解决问题,这就是系统科学方法。它是科学方法论的重要发展,是真正的综合集成。它体现了“综合就是创造”这一系统思维的独具特色。他还说:“我认为把运筹学、控制论和信息论同贝塔朗菲、普里戈金、哈肯、弗格里希、艾肯等人的工作融会贯通,加以整理,就可以写成《系统学》这本书。”钱学森系统思维正是系统科学发展的产物。
 
    其次,它是思维科学发展的产物。思维科学是关于人的思维的历史发展的科学,也是研究发生于人脑中的高级意识活动的规律和形式的科学。由于思维科学揭示了人类思维发展的规律。从而为人们正确进进行系统思维提供了理性原则。恩格斯说过:“熟知人的思维的历史发展过程,熟知各个不同的时代所出现的关于外在世界的普遍联系的见解,对理论自然科学来说也是必要的,因为这为理论自然科学本身所建立起来的理论提供了一个准则。”
 
    辩证唯物主义哲学对思维科学的建立和发展,提供了两个基本的观点:1.思维是物质运动的最高形式;2.思维是对事物的本质、整体和内部联系的反映。现代思维科学的研究,总离不开这两个基本准则。在本世纪内,从物质运动形式上对思维作出重大研究成果的主要有巴甫洛夫高级神经活动学说的斯佩里等人对脑科学研究的突破性进展。从事物的本质、整体和内部联系反映研究思维的突出成就就是“辩证思维学”,它对钱学森的系统思维的形成有着举足轻重的作用。
 
 
 
    (四)长期坚持系统工程的科学实践活动,奠定了钱学森思维的实践基础
 
    实践是认识的基础和前提,认识在实践中产生和发展。人们对事物的认识,只有在实践的基础上,才可能揭示它的本质。人类也只有在变革客观世界的物质活动的基础上,才能获得对客观世界本质的深刻反映。
 
    钱学森同志正是在长期从事的火箭、导弹、卫星等工程技术的实践活动中认识到,系统普遍存在的,研究这些系统必须应用系统思想方法。因为系统思维方法科学地解决了系统和要素、要素和要素、系统和环境之间的关系,从而为总体协调提供了新的途径。
 
    总之,钱学森的系统思维是马克思主义哲学、现代科学技术与实践相结合的产物,是他个人优良素质与人类社会高度文明的结晶,它为我们提供了一种崭新的方法,即系统工程方法。
 
    钱学森对系统工程作了深刻的概括和总结,他说:“‘系统工程’是组织管理‘系统’规划、研究、制造、试验和使用的科学方法,是一种对所有‘系统’都具有普遍意义的科学方法。”钱学森认为,系统工程方法是定性与定量相结合的方法,就是通过收信专家不同意见,充分让专家发表不同意见和建议,吸收过来,然后用上百个、几百个参数,在众多专家建议和思路的基础上,综合起来,用专家的智慧建立模型,然后进行运算。具体做法就是:
 
    第一,充分听取各方面有经验的意见与建议。
 
    第二,在充分听取专家意见的基础上,把这些思想建立与综合成一个大模型。
 
    第三,将统计部门的实际数据输入模型,进行估算。
 
    第四,将运算结果与结论请专家们进行评审,在充分听取有经验专家意见的基础上再修改。
 
    第五,根据专家经验和结论,进一步修改模型,再进行运算。
 
    第六,将运算结果,再请专家们研究,如有意见再改,反复多次,直到专家们提不出什么意见来,这样系统工程才算确定了钱学森对系统工程概念概括得日臻完善以及工对系统工程实施程序的科学总结,使他的系统思维由感性的具体上升为科学理论,并在创造性的科学实践中升华为思维的具体,从而标志着他的系统思维的全面形成。
 
二、钱学森系统思维的特征
 
    钱学森在科学实践的活动中,自觉地接受马克思主义哲学的指导,积极地吸收现代科学技术发展的最新成果,不断地总结经验,在其创造性的科学活动中逐步形成既有典型意义又独具特色的系统思维方式。我们认出,钱学森的系统思维有以下五个显著特征:
 
    (一)系统思维的辩证性特征。钱学森的系统思维有以下五个显著特征:
 
    第一,它是整体与部分的统一。钱学森认为,整体是相对的,它既是更大系统的部分,又是本系统的整体。整体是具有一定结构、层次和特定功能的有机整体。系统的整体新质的规律只存在于组成部分的相互联系和相互作用之中。
 
    第二,它是协同和矛盾的统一。矛盾的辩证思维是把矛盾作为人类理性的思维对象,解决矛盾作为思维的目的和归宿;面系统辩证思维则把系统作为人类思维的对象,其根本任务在于协调各种关系(包括矛盾关系和协同关系)。由于钱学森的系统思维既承认系统关系的协同性,又承认了系统关系的矛盾性,而且正确处理了二者的互补性,扭转了人们以往追求“无矛盾性”的思维偏好,纠正了把“悖论”等同于“错误”的历史观念,并且把系统作为自己思维的起点,从而转移了人们的思想的角度,深化了人们的认识。
 
    第三,它也是决定性和非决定性的统一。钱学森的系统思维坚持二者的系统层次的辩证统一:在某些局限下出现的非决定性的问题时,而在高层次中又会变成为决定性的。例如:在微观层次出现的非决定性问题,在宏观层次上又会变为决定性的。
 
    (二)系统思维的开放性特征。钱学森所总结的系统工程方法是在多层次(专家、群众、领导)和多次民主的基础上才逐渐形成目标模型的,没有民主作基础,就没有科学的系统工程方法。他说过:“我的办法就是依靠集体。记得那里,每个星期天下午我就把任新民……等向位总师,还有要林爽同志请到我家去议事,有什么问题,大家提出来,共同研究解决。不同的意见要尽量发表,但议定的事都要执行,执行中发现有什么差错,要尽快改正。我们中国的导弹,就是这么干出来的。”这种广泛的集思广益的方法,生动地体现了钱学森的系统思维的开放性。
 
    (三)系统思维的整体性特征。钱学森的系统思维始终把系统的整体性作为首要原则,把重点始终放在系统整体相互作用、相互联系上,从整体看局部,紧紧把握整体具有各部分所不具有的新质的功能,“整体大于部分之和。”他创设的“总体设计部”、“现代科学技术的体系结构”等等,都突破了单一线性因果论,从而导致科学方法的进一步重大变革,为科学思维提供了新方法。
 
 
 
    (四)系统思维的综合性特征。钱学森系统思维方式要求对任一系统的研究都必须从它的组成、序列、功能、相互关系、历史发展等多方面考察,综合地揭示系统本质特征。综合性是其系统思维的显著特征,表现为三个方面。
 
    第一,微观分析与系统整体相结合。钱学森说:我用的方法是系统科学方法,将中国的古代传统和西方还原论方法结合起来,就是系统科学方法。他非常强调系统思维不仅要把握系统客体的整体效应,而且还要研究系统客体微观机制,深入分析系统内部诸毒素的相互作用、序列、层次、秩序和整体组合方式,分析各要素对整体效果的影响,这就是系统工程方法论的实质。
 
    第二,理论与经验相结合。没有理论指导的实践是盲目的实践;不能指导实践的理论是空洞的理论。经验是实践知识的总结,因而经验和理论必须相结合。钱学森主张,在解决复杂的系统工程时,往往不可能一下就从理论入手,可以直接引用一些经验的知识,利用专家系统的方法,才能找到最关键的突破口。例如,研究气功的途径,可以先建立唯象科学(知其然而不知其所以然),就是先把各种功法的书整理并系统化,建立起一个模型,再考虑这个模型与气功的理论、马克思主义、系统科学、生理学等是事相违背来建立,否则就不知所措,无从下手。这就是钱学森称之为“中间突破”的方法,也就是系统科学方法。
 
    第三,定性与定量相结合。定性与定量相结合是现代科学技术发展对人们思维提出的要求,对于一个系统来说,既要讨论系统的结构,又要讨论它的参数,这是一个问题的两个方面,如果单从数量上把握,仅仅注重于数学模型的数字处理,难免陷入“数学游戏”之中,而仅仅从质的方面去把握,人们又难于把握量的界限。只有将定性和定量的结合起来,才能准确地把握系统的规律性。
 
    (五)系统思维的超前性特征。思维的超前性特征是现代社会发展对人类思维的必然要求。由于现代实践发展的节奏加快,社会运动加速,未来的因素成为现实的过程,这就要求加强超前预测。而且,只有加强超前预测,才能为人们进行“目的性”的活动提供保证。钱学森系统思维具有时代所需要的超前性特征,他的系统思维是未来作为我们的目的和归宿。他高瞻远瞩,认真思考着21世纪的科学技术、中国科学战略家的培养以及21世纪公民的素质特别是青年一代的素质塑造,提出了系统的设想方案,激发和引导人们满怀信心地创造条件,迎接美好未来。
 
三、钱学森系统思维的重大意义
 
    钱学森的系统思维方式是辩证法思维的现代发展形态,对指导人们的科学实践和提供科学的思维方式具有非常重大的理论价值和现实意义。
 
    (一)钱学森的系统思维体现了辩证法的普遍联系的思想,为我们提供了实现目标最优化的途径。
 
    钱学森的系统思维揭示了系统联系、功能联系和起源联系等整体性联系,从而导致了人们在思维方式上用整体因果联系代替线性因果关系的改变。它不借助于现代科学技术的发展成果、现代化的工具和手段,把系统大量的因果联系起来,把瞬息万变的因素组成有意义的整体,对大量的变量作出高度综合的系统分析,使人们的认识更接近于整体性。
 
    (二)钱学森的系统思维方式是把事物联系的方式作定性把握,突出定量化、模拟化、精确化,这种定性与定量相结合的方法,是人类思维方法的现代化发展。它适用于一切复杂社会系统、自然系统、人造系统。它是先从整体性出发定性分析系统的结构和功能,然后借助于数量化的形式化的分析,从而达到对系统的定量化,最后在系统优化选择中进一步对系统进行定性分析,这样就为人们的科学认识提供了新的方法,从而丰富和发展了辩证法的内容。
 
    (三)钱学森的系统思维正是改革开放所需要的科学思维方式。
 
    我国正在实行的改革开放,不仅要求观念转变,而且要求思维方式的转变。运用系统思维方式,才能更好地理解和坚持改革开放政策。社会主义国家的建设,只有放在整个世界国际的环境中,置身于国际经济系统之中,使自己成为世界体系的一个组成部分,以国际市场为活动范围,发挥本国的优势,不断与国外进行物质、能量、人员、科学、技术、信息的交流,互通有无,才能加速本国的发展。
 
    运用系统思维方式,才能更好地协调改革开放所遇到的各种问题。我国的社会主义改革开放,从根本上说是调整各种关系,进行各种结构性调整,合生产关系适合生产力的发展。改革涉及的各个部门、多种因素、关系都极为复杂。解决这种多因素、动态复杂系统的问题,要靠系统思维。改革是一项巨大的社会系统工程,涉及的因素众多,配套性很强,必须同时进行科技体制、教育体制和政治经济体制的同步配套改革,才能取得成功。
 
    (四)钱学森的系统思维为领导决策提供了新的科学方法。如对社会系统的整体相关性决策法、结构层次有序决策法、动态随机过程决策法、价值目标优化决策法,以及钱学森系统工程方法的实施步骤,为领导决策提供了决策的科学程序,确保决策的准确性、可靠性和可行性。

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