39思維模型：自組織一世界大一統理論的合格候選者

對宇宙的認識,存在兩種不同的看法:一種認為宇宙是靜止的,世間的萬物一直沒有改變。另一種認為宇宙是演化的,自然界的一切事物都是隨時間變化的。

演化有兩個方向,一個是無生命世界的退化現象。例如:濃度不同到濃度一樣,溫度不同到溫度一樣,擴散、傳導、輻射到簡單、均勻、平衡,宇宙熱寂。

第二個方向是生命世界的進化現象,從單細胞演化成整個生物界,人類社會從個人到家庭、到村莊和部落演化為現在專業化分工的複雜的社會形態。無生命世界和生命世界不斷進步和演化,形成新的結構。

在不同領域和層次上,存在各種各樣的結構、模式、形態。

物理層次:晶體、山巒、雲團、星球

生命層次:花卉、樹木、飛禽走獸

社會領域:家庭、社群、村鎮、城市、國家等

精神領域:語言、概念、理論、文化

這些結構、模式及形態是如何產生的?如何演化的? 這個世界背後有一個強大的理論叫做自組織。如果有一個理論可以統領全世界,那麼自組織理論一定是一個合格的候選者。

自組織的研究物件主要是複雜自組織系統(生命系統、社會系統)的形成和發展機制問題,即在一定條件下,系統是如何自動地由無序走向有序,由低階有序走向高階有序的。

達爾文的進化論是生物學的自組織理論,自然選擇(或物競天擇)原理就是一種自組織原理。

20世紀60年代末以後,出現了一批以揭示一般自組織規律為目標的科學學派,代表人物有普利高津、哈肯、艾根、巴克等,提出耗散結構論、協同學、超迴圈論、自組織臨界態理論,以現代科學的前沿成果為依據,建構描述自組織現象的概念框架。

聖塔菲學派在80年代以來強有力地推動了自組織理論得發展。

一、自組織理論概述

自然界有各種各樣的組織過程,德國著名物理學家哈肯認為:從組織的進化形式來看,可以把它分為兩類:自組織和他組織。

不存在外部指令,系統按照相互默契的某種規則,各盡其責而又協調地、自動地形成有序結構,就是自組織。自組織系統無需外界指令而能自行組織、自行創生、自行演化,即能自主地從無序走向有序。在複雜系統中只有這種自組織結構才能夠真正做到有序,而那種依靠外界的力量來直接控制複雜系統的方式是一種無序結構。

一個最典型的例子是,我們的計劃經濟體系,表面上看來非常有序,一切都按我們人為的計劃執行。而實際上我們越計劃,社會越亂,以至於最後不得不解體。而市場經濟,我們幾乎不需要巨集觀計劃,而只需要保障經濟體系中各個組織健康發展的條件,整個體系就會自動的形成有序運動。這種自組織現象將完全改變我們的世界觀和認識論。

如果一個系統靠外部指令而形成組織,就是他組織。

舉例:年輕人被逼相親是“他組織”,而自由戀愛則是“自組織”。

自組織現象無論在自然界還是在人類社會中都普遍存在。

天上的星星,地上的山川,人間的家庭,社群的市場,物理世界的雪花與雲層,生物世界的各種物種,它們在沒有外界強加特定的干預和指令的條件下,依靠各部分的相互協調,而獲得相對穩定的秩序,形成有組織的行動,我們將這種現象稱為自組織。

自然界中存在的大量旋渦,都是自組織系統,塵埃微粒,自動結合在一起,作整體有序運動,呈現出旋渦狀。地球上的龍捲風也是一種自組織,龍捲風的形成一般都與區域性地區受熱引起上下強對流中氣體分子的自組織有關。

同理,颱風,又稱熱帶風暴,它的漩渦狀也是由大量分子在熱力及動力不穩定的條件下,通過自組織而形成的有序運動,呈現出旋渦狀結構。

日常生活中,水流形成的各種各樣的相似旋渦特徵,無一不是遵從自然界的一條基本規律:大量微觀子系統,通過自組織形成有序運動,出現巨集觀的旋渦狀相似特徵。

二、自組織理論的基本概念 

1、自組織 

所謂自組織是指系統的構建及演化依靠與外界的“特定”干涉,不斷向結構化、有序、多功能方向發展,系統的結構、功能隨著外界環境變化也將“自動”改變。這裡“特定”一詞是指那種結構或功能並非外界強加給系統的,自組織包含三類過程:

(1)從混亂的無序狀態到有序狀態的演化。

(2)由組織程度低到組織程度高的層次躍升的過程演化。

例如,從分子到細胞,從細胞到生命體,形成兩個完全不同的組織層次。

(3)在相同組織層次上由簡單到複雜的過程演化。

例如,單分子到多分子體系,單細胞到多細胞體系,哺乳動物類從簡單哺乳動物到高階哺乳動物的演化,等等。這三個過程呈現出交替作用的情形,形成了組織化的連續統一體。

這三個過程有著本質的區別:

第一過程是從混亂的無序狀態到有序狀態的演化,研究自組織的起點和臨界點問題;

第二過程是自組織層次躍升過程;是有序程度通過躍升得以提升的過程,是自組織形式的革命;

第三過程標誌著自組織結構與功能在相同自組織層次上從簡單到複雜的水平增長。

2、平衡態和非平衡態

平衡態具有兩個特徵:一是系統參量不隨時間變化;二是系統內部不存在物理量的巨集觀流動。可見系統的平衡態是一種封閉的、不與外界交流的定態。不具備這兩個條件的稱之為非平衡態,又稱遠離平衡態。系統因素在外界的作用並且達到一定程度下,其平衡態則偏離原來的狀態形成了非平衡態。處在非平衡態的系統,長期不與外界交流,系統狀態將逐漸趨於“靜止”,”穩定”,平衡態產生,因此,平衡態與非平衡態在一定條件下是可以轉化的,而且系統演化正是系統狀態由平衡態向非平衡態,再由非平衡態向更高層次的平衡態轉化的螺旋式上升的變化過程。

3、序和熵 

序是系統科學中的一個概念,如果組成系統的每個個體能夠互相協調,方向一個,那麼這個系統就是有序的,如果系統內的個體互相獨立,方向各異,那麼,這個系統就是無序的。

序”反應了系統之間或系統內部各要素之間的關係所具備的一定次序。

熵是熱力學中的概念,通過熵的大小對系統的無序程度進行度量,熵的最大狀態就是無序狀態,即平衡態。因此,熵值大小可以衡量系統的無序程度。一個系統的熵值越高,它就越顯得混亂無序,或者說,它的有序化程度就會越低。

例如:一個人在屋子裡抽菸,一會煙味就均勻的散佈到整個屋子,煙粒子從原來的有序變為無序,即為熵增。

4、漲落

漲落也稱起伏,從系統存在狀態來看,漲落是對系統平衡狀態的偏離;從系統的演化過程來看,漲落是系統在同一發展演化過程之中的差異。他們都是對系統平衡態的“破壞”.這種偏離和差異的出現是隨機的、普遍的。

例如:股市從牛市到熊市,在從熊市到牛市; 國家從貧窮到富有,再從富有到貧窮;三十年河東三十年河西,都是複雜系統的漲落所致。

5、相、相變和序參量

所謂“相”是指系統在某一條件下所處的狀態,系統由一種狀態向另一種狀態的轉變稱為相變,因此,相變也表示系統“序”的產生,變化和反映。相變是系統有序程度累積,是系統發生質變的結果。序參量用於描述系統的整體行為,是微觀子系統集體運動的產物、合作效應的表徵和度量引數,序參量支配子系統的行為,主宰著系統演化過程。

6、湧現

湧現是系統在演進過程中新的功能和結構的出現。是複雜系統自組織過程中出現在系統的巨集觀層次上的新的,協同的結構與模式和性質。儘管湧現現象發生在不同型別的系統裡,但是,他們具有一定共同性特徵,主要包括在以下方面:

(1)湧現產生全新的現象;

(2)湧現是總體或巨集觀層次的;

(3)湧現是系統各元素協同、關聯的結果;

(4)湧現是動態的;

(5)湧現是可以顯示性的,湧現要通過自身的演示過程而得到辨識。

三、自組織理論群

自組織理論是以研究自組織現象為研究物件而形成的理論體系,它主要包括耗散結構理論、協同學、超迴圈理論、突變理論、混沌理論和分形理論等若干關於系統演化的理論。

自組織理論體系中,耗散結構深刻地揭示了自組織現象形成的環境與產生條件;協同學較多地涉及了自組織形成的內在機制;超迴圈理論闡述了系統自組織演化的具體形式以及結合發展的過程;突變論著重剖析了自組織演化的途徑;混沌動力學和分形理論則對系統走向自組織過程中的時間複雜性和空間結構與特性進行了解釋和描述。

以上這些理論在極短一個時期內相繼問世、迅速發展,形成了當今自然科學探索自組織的複雜性演化的前沿。他們從不同側面研究了複雜系統從無序向有序方向演化的規律。

1、耗散結構理論

耗散結構理論是1969年由比利時物理化學家普利高津(1977年提出自組織概念,獲得諾貝爾化學獎)在《結構、耗散和生命》一文中提出的,普利高津把自然組織產生的結構分為兩大類。

平衡結構:通過平衡過程中的相變而形成的有序結構,稱為平衡結構,如晶體、超導體等。平衡結構的基本特點是無須與外界環境進行交換即可保持其結構,甚至只有隔斷與外界的聯絡才能長久保持自己。

耗散結構:系統在遠離平衡態的條件下通過相變而形成的有序結構,稱為耗散結構,基本特點是隻有與外部環境不斷交換物質、能量、資訊,才能保持有序結構。這種分類是以現代熱力學為根據給出的的,但耗散結構十分廣泛,不僅存在於物理界,一切生命系統和社會系統都是耗散結構,精神領域的各種系統,如語言、科學理論、文化形態等,也是耗散結構。

耗散結構理論是研究遠離平衡態的開放系統從無序到有序的演化規律的一種理論,解決了系統怎樣從混沌無序的初始狀態向穩定有序的結構組織演化和演化規律的問題。耗散結構的形成和維持必須滿足三個條件:

一是系統必須是開放的,即系統必須與外界進行物質、能量的交換;

二是系統必須是遠離平衡狀態的,系統中物質、能量流和熱力學力的關係是非線性的;

三是系統內部不同元素之間存在著非線性相互作用,並且需要不斷輸入能量來維持。

例如:人體就是一個耗散結構,需要開放和遠離平衡態、不斷的輸入能量才能保持這種結構。

2、協同學

協同學主要研究開放系統在一定條件下如何自發的產生協同有序結構及其功能和行為的理論,研究系統在外部參量的驅動下和在子系統之間相互作用下,以自組織的方式形成有序結構的條件、特點及其演化規律。系統的狀態可以由一組狀態參量,即序參量來描述。序參量是代表系統巨集觀有序度的參量,序參量的存在標誌著系統處於某種巨集觀有序狀態,它的大小表示系統所能達到的有序化程度。

協同學的研究物件與耗散結構有類似之處,他們都是研究與外界保持物質和能量交換的,遠離熱力學平衡態的開放系統,但協同學更為綜合性地研究了系統從獨立無序向協同有序轉變的共同規律。

3、突變論

1972年數學家勒內·託姆在《結構穩定性和形態發生學》一書中,明確地闡明瞭突變理論,宣告了突變理論的誕生。英國數學家奇曼將之命名為“突變論”。

突變論認為,系統的相變,即由一種穩定態演化到另一種不同質的穩定態,可以通過非連續的突變,也可以通過連續的漸變來實現,相變的方式依賴於相變條件。如果相變的中間過渡態是不穩定態,相變過程就是突變;如果中間過渡態是穩定態,相變過程就是漸變。原則上可以通過控制條件的變化控制系統的相變方式。

4、超迴圈理論

1970年,英國生物化學家艾根總結了大量的生物學實驗事實提出了超迴圈思想,並於1971年發表了《物質的自組織和生物大分子的進化》一文,正式建立了超迴圈理論。超迴圈理論已成為系統學的一個組成部分,對研究系統演化規律、系統自組織方式以及對複雜系統的處理都有深刻的影響。

該理論認為在生命現象中包含許多由酶的催化作用所推動的各種迴圈,而基層的迴圈又組成了更高層次的迴圈,即超迴圈,還可組成再高層次的超迴圈。超迴圈系統即經迴圈聯絡把自催化或自複製單元連線起來的系統。在此係統中,每一個複製單元既能指導自己的複製,又能對下一個中間物的產生提供催化幫助。

5、混沌理論

混沌的發現和混沌學的建立,同相對論和量子論一樣,是對牛頓確定性經典理論的重大突破,為人類觀察物質世界開啟了一個新的視窗。所以,許多科學家認為,20世紀物理學永放光芒的三件事是:相對論、量子論和混沌學的創立。

混沌的原意是指無序和混亂的狀態。這些表面上看起來無規律、不可預測的現象,實際上有它自己的規律。 混沌學的任務就是尋求混沌現象的規律,加以處理和應用。60年代混沌學的研究熱悄然興起,滲透到物理學、化學、生物學、生態學、力學、氣象學、經濟學、社會學等諸多領域,成為一門新興學科。科學家給混沌下的定義是:混沌是指發生在確定性系統中的貌似隨機的不規則運動,其行為卻表現為不確定性,不可重複、不可預測,這就是混沌現象。

混沌的三大特徵:

特徵1、對初始條件的敏感依賴性。

特徵2、極為有限的可預測性。

特徵3、混沌的內部存在著超載的有序。

清華大學的吳彤教授認為:

(1)耗散結構理論是解決自組織出現的條件環境問題

(2)協同學基本上是解決自組織的動力學問題

(3)突變論從數學抽象的角度研究了自組織的途徑問題

(4)超迴圈論解決了自組織的結合形式問題

(5)分形理論和混沌理論,則是從時間序與空間序的角度研究了自組織的複雜性和圖景問題。

在這樣的定位下,不同的方法論不存在邏輯衝突,它們是一個序列,是一個研究自組織各個方面和全過程的方法論集合體,它們各自在整體的自組織方法論中有自己的“生態龕”。

四、自組織理論群的7大基本原理 

1、湧現原理

一種自行組織起來的結構、模式、形態、或者他們所呈現的特性、行為、功能、不是系統要素所固有的,而是相互作用的產物。

2、開放性原理

普利高津指出了開放性是自組織的必要條件。當系統出現熵減時自組織產生。只要有能量交換就是開放性的。

3、非線性原理

系統要素間的合作與競爭本質上是非線性的,真正的自組織只能出現在非線性足夠強的系統中,非線性時自組織的必須。

4、反饋原理

正反饋和負反饋共同作用保證了自組織的生長和自我抑制。反饋應該有直接反饋和間接反饋。

5、不穩定性原理

新結構的出現以原有結構失去穩定性為前提,或者以破壞系統與環境間的穩定平衡為前提。去除系統結構的剛性,讓系統變得柔性,降低系統內子系統之間的耦合度,這樣系統才能適應外界的變化,才能在系統內形成各種自組織。

6、漲落原理

狀態量對其平均值的偏離,稱為漲落。漲落的特點是隨機生滅,或大或小。按其來源,有內漲落和外漲落之分,按其規模,有小漲落、大漲落、巨漲落之分。一切真實系統都存在漲落。漲落在自組織中起極為重要的作用,系統通過漲落去觸發舊結構的失穩,探尋新結構,建立新結構。普利高津認為,漲落導致有序。

7、支配原理

系統內部的不同組分、要素、趨勢、力量、變數、模式之間如果不分伯仲,一樣的起作用,系統就不會形成有序結構;只有形成少數趨勢(或力量、模式、中心部分等)去引導、規範、支配大量其他組分、要素、趨勢、模式等的行為,使它們協同動作,才能形成有序結構。這種起支配作用的模式或力量,哈肯稱為序參量,也就是亞當·斯密稱為“看不見的手”的東西。這種支配模式是在組分之間、系統與環境之間相互合作與競爭中形成的,反過來,系統的組分、要素又是在這種模式的支配下相互合作與競爭,從而建立系統的有序結構的。

五、自組織理論的應用

1、經濟系統的自組織理論

計劃經濟是一種他組織的行為,而市場經濟是一種自組織行為。在市場經濟中,國家的巨集觀調控政策起到一種控制引數的作用,但它不是唯一的控制引數,因為自組織經濟還取決於開放的程度,取決於國內經濟與國際經濟環境間的相互作用。我國提出的改革開放政策,其中,“開放”就是使我國變為一個適合於自組織經濟結構產生的開放系統,“改革”就是在尋求個體與個體、企業與企業、集團與集團之間的合作與競爭中創造序參量,使我國的經濟走向有序與繁榮。我國加入WTO,為我國經濟與國際經濟協同發展創造了一個條件。

在城市中經常看到飯店挨飯店,商店挨商店,商業一條街,小吃一條街,鞋城、服裝城等。這些競爭對手為什麼自發地集中在一個地方?

經濟中的合作與競爭在商業活動中表現最為明顯。原因是通過競爭與合作會使這個地方具有更大的吸引力,招攬更多的顧客。在這種合作中,他們之間又施以計謀,進行競爭,以期獲得支配地位,如提高服務質量,引進流行時裝,使商品種類繁多,物美價廉等。在一定條件下,有的商店計謀獲得成功,吸引了這個商業中心的大部分顧客。這就是說,漲落不斷放大,使其成為有支配地位的序參量,但這樣的地位不會一勞永逸,在激烈競爭中有可能被其他商店取代。

美國經濟學家亞當·斯密第一次在經濟學中提出了自組織的思想,協同的概念,這就是著名的“看不見的手”。亞當·斯密在這裡提出了一個重要問題,即資本主義經濟的自發調節機制問題,人們追逐他自己利益的隨機行為卻導致了一個協同的目標,表現出社會經濟系統的組織結構和有序化,從而保證這種體制的生存和發展。薩繆爾森在其《經濟學》中作了陳述:

競爭機制是一架精巧的機構,通過一系列的價格和市場,發生無意識的協調作用。它也是一臺傳達資訊的機器,把千百萬不同個人的知識和行為匯合在一起。雖然不具有統一的智慧,它卻解決著一種可以想象到的牽涉到數以千計未知數和關係的最複雜的問題。沒有人去設計它,它自然而然地演化出來;像人類的本性一樣,它總在變動。

2、自組織理論對管理思想發展的影響

所謂管理就是對管理物件施加一種影響和約束,使之達到希望出現的效果。一般管理系統所包含的子系統數量少,相互關係簡單,運動規律相對清楚,可以使用比較精確的管理手段加以控制。受一般系統管理思想影響所形成的傳統管理模式是:從外部來對系統加以設計、組織和控制,這種模式可稱為“他組織”的模式,迄今包括人類的製造系統在內的幾乎所有的人造系統都是採用“他組織”的模式。

然而對複雜管理系統而言,系統生存環境的隨機多變,難以預測的不確定性;系統本身及其子系統與外界有物質、能量和資訊交換的開放性;系統固有的非線性。面對這些複雜問題,以往的傳統控制方式與管理模式都是難以駕馭的。系統自組織理論的建立與發展,給管理學界帶來了新的思路——“自組織”化的思路。

自組織管理模式中最重要的兩個概念是“自治”和“協調”。

自組織理論告訴我們:在複雜的條件下,系統可能同時表現出“多中心”和“無中心”。因此,應該按照“非中心化思維”來進行管理。由於它主要是從個體出發,採取自下而上的研究策略,所以又稱為“基於個體的思維正規化”。舉例來說,計劃經濟體現了自上而下的“中心控制思維方式”,而市場經濟則建立在“基於個體思維正規化”的基礎上,商品生產者根據價值規律的指示相互作用也能自發地形成巨集觀經濟秩序。

由此觀之,根據自組織理論來觀察管理,所得出的結論是:用中央集權的辦法來進行管理不會有好的效果,但無政府主義也不是行之有效的辦法。一切健康的經濟和健康的社會都必須保持秩序與混亂之間的平衡。這種組織管理既不是自上而下的集權式執行模式,也不是自下而上的無政府狀態,它在形式上可能是混沌的,但實質上則是有序的。

例如:企業管理中的阿米巴經營就是一種自組織管理的典範,可以啟用每一個智慧個體,進而實現高效的管理,自組織的管理有以下特點:

(1)去中心化,建立分散式、多中心的控制手段。在自組織狀態下,就會出現去權威、去中心化,人人都可能成為CEO。

(2)自我驅動力強。在自組織裡,一定是高度授權的,要使每個人都是自動去負責、自動去追求協同。

(3)網狀的結構形態。它不再是過去那種矩陣式或者是直線式的結構,而是一種基於價值的網狀結構形態。在非線性、網狀的結構中,任何一個變數或要素都有可能帶來顛覆性的創新。

(4)強大個體的自我變革與學習力。

自組織並不是等於無組織,它只是說這種組織的秩序不是預先設計,而是自發所形成的,通過共創、共享、共治自發從無序到有序,進而創造更高價值。

總結

一個系統自組織功能愈強,其保持和產生新功能的能力也就愈強。例如,人類社會比動物界自組織能力強,人類社會比動物界的功能就高階多了。自組織現象是系統的構建及演化現象,系統依靠自己內部能量,在相對穩定的狀態下,將能量和資訊不斷向結構化、有序化發展,系統的結構和功能隨著變化也將產生自我改變。不管你是個人還是企業,作為系統中一份子,只有不斷的改變和演化,湧現出新的結構和功能,才能跟上世界變化的腳步。這個世界是混沌的,複雜的,非線性的,自組織理論可以幫助我們更好的認知複雜世界的底層執行法則,人類社會的發展是不斷演化的過程,只有遵循自然發展規律,把握好規律,才能更好的適應這個社會。

參考文獻

資訊與自組織 (德)哈肯 著 郭治安 譯 四川教育出版社

自組織方法論研究 吳彤  清華大學出版社

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