恩格斯(F. Engels)指出：“自然界不是存在著，而是生成著并消逝著?！盵1]也就是說，自然界的演化，既有進(jìn)化也有退化。進(jìn)化是指“復(fù)雜性和多樣性的增長(zhǎng)”，是“分化了的秩序或復(fù)雜性的展開史”，而“展開”即意味著“過程的交織，這些過程導(dǎo)致了在不同的等級(jí)層次上同時(shí)形成結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象”。[2]本文根據(jù)非線性科學(xué)的最新成果，首先從“序”的概念出發(fā)介紹幾種有序度的描述；進(jìn)而分析有序與對(duì)稱性破缺的關(guān)系以及有序與無序的辯證統(tǒng)一，闡明“世界不是既成事物的集合體，而是過程的集合體”[3]；最后強(qiáng)調(diào)指出非線性是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有序化的動(dòng)力之源，是宇宙演化發(fā)展的終極原因。

　　1　“序”的概念和有序度的描述

　　自然系統(tǒng)的演化有兩個(gè)特定的方向，即進(jìn)化與退化。進(jìn)化，是指由無序到有序、由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從低級(jí)到高級(jí)不斷向前進(jìn)步的方向；退化，則是指由有序到無序、由復(fù)雜到簡(jiǎn)單、從高級(jí)到低級(jí)不斷退步的方向。從哲學(xué)上講，進(jìn)化與退化，這對(duì)范疇同有序與無序、對(duì)稱與破缺又有十分密切的關(guān)系，所以，我們首先從“序”的概念談起。

　　1.1　有序與無序

　　“序”的基本涵義為“排列”，也可引申為一種有規(guī)則的狀態(tài)。但是在現(xiàn)代科學(xué)中，“序”的概念不僅表現(xiàn)為空間結(jié)構(gòu)的某種規(guī)則性，而且反映了演化的某種規(guī)律性。因此，廣義的序或有序一般是指客觀事物或系統(tǒng)構(gòu)成要素之間有規(guī)則的聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化。這種規(guī)則性既可以用來描述自然系統(tǒng)的狀態(tài)，也可以用來反映自然系統(tǒng)演化的過程。同時(shí)，序是一個(gè)整體性概念，單個(gè)事物或孤立的要素是無序可言的。例如，晶體的有規(guī)則排列，行星的繞日運(yùn)動(dòng)，DNA的自復(fù)制過程等，都是自然界中的有序現(xiàn)象，而一盤散沙或者孤立的一個(gè)原子就無所謂序的概念。其實(shí)，有序與無序是一對(duì)相對(duì)概念，如果說有序是指客觀事物或系統(tǒng)構(gòu)成要素之間有規(guī)則的聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化，那么，無序則指客觀事物或系統(tǒng)構(gòu)成要素之間沒有規(guī)則的聯(lián)系、運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)化。在以往對(duì)無序的理解中，人們往往將無序和混亂與死結(jié)構(gòu)聯(lián)系在一起。[4]埃德加·莫蘭(Edgar Morin)卻在無序的概念中注入了生命的跡象。他一方面認(rèn)為：“如果說有序使我們可能預(yù)見從而可能控制，那么無序則帶來面對(duì)不可控制、不可預(yù)見、不可判定的東西的不確定性所引起的焦慮?！盵5]無序包含著幾個(gè)層次：在第一個(gè)現(xiàn)象的層次上，無序是一個(gè)手提箱式的概念，它包含著無規(guī)律性、變異性、不穩(wěn)定性、耗散、碰撞、不測(cè)變故等內(nèi)容。在第二個(gè)層次上出現(xiàn)了所有這些無序現(xiàn)象的共同成分：隨機(jī)性或偶然性。達(dá)到第三個(gè)層次，偶然性向我們剝奪了任何規(guī)律和原則來認(rèn)識(shí)一個(gè)現(xiàn)象。另一方面他又說：“無序的存在與我們宇宙的進(jìn)化不可分離。無所不在的無序不只是與有序?qū)?，也和后者奇妙地合作以?chuàng)造組織。當(dāng)然，隨機(jī)的相撞以動(dòng)蕩，因而也以無序?yàn)榍疤?，但它產(chǎn)生了物理的組織（原子核、原子、星體）和最初的生物。因此無序幫助產(chǎn)生了有組織的有序。同時(shí)，存在于各種組織的起源中的無序，也不斷地用解體威脅著組織。”[6]這樣，埃德加·莫蘭就將有序與無序緊密地聯(lián)系在了一起。

　　我們看重有序，追求有序，是因?yàn)橛行虼砗侠硇院颓斑M(jìn)性，而無序代表隨機(jī)性和偶然性。但我們不能漠視無序的存在和作用。一方面有序和無序是不可分離的，沒有絕對(duì)的有序，也沒有絕對(duì)的無序；另一方面，有序是從無序中走出來的，無序能使有序的層次提升，耗散結(jié)構(gòu)就是一種通過漲落從無序中走出來的有序，一種經(jīng)過提升的有序。對(duì)此，莫蘭做了很好的注解，他認(rèn)為“一個(gè)嚴(yán)格的決定論的宇宙是一個(gè)只有有序性的宇宙，在那里沒有變化，沒有革新，沒有創(chuàng)造。而一個(gè)只有無序性的宇宙將不能形成任何組織，因此將不能保持新生事物，從而也不適于進(jìn)化和發(fā)展。一個(gè)絕對(duì)被決定的世界和一個(gè)絕對(duì)隨機(jī)的世界都是片面的和殘缺的，前者不能進(jìn)化而后者甚至不能產(chǎn)生?！盵7]

　　1.2　有序度的描述

　　由此可知，任何系統(tǒng)都是有序和無序的辯證統(tǒng)一，這種統(tǒng)一的不同程度就構(gòu)成了系統(tǒng)的一定秩序，即有序度。如果系統(tǒng)向有序化發(fā)展，我們就說它的有序度愈來愈高；反之，如果系統(tǒng)向無序化發(fā)展，我們就說它的有序度愈來愈低。前者是從低級(jí)有序到高級(jí)有序的上升或進(jìn)化過程，后者則是從高級(jí)有序到低級(jí)有序、再到更低級(jí)有序的下降或退化過程。這樣，我們就可以解釋一個(gè)更寬泛的概念——演化。“演化”除了指稱事物上升的、從無序到有序、從低度有序到高度有序的不可逆過程，即“進(jìn)化”之外，還包括了事物下降的、從有序到無序、從高度有序到低度有序的“退化”和從宏觀有序態(tài)到遠(yuǎn)離平衡的“混沌態(tài)”以及不同“混沌態(tài)”之間的更替。因此，系統(tǒng)的演化（有序度）可以用不同的參量來描述和度量。

　　1.2.1　用“熵”表示系統(tǒng)的有序度

　　在熱力學(xué)中，系統(tǒng)的宏觀參量熵S與相對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)出現(xiàn)的概率P的對(duì)數(shù)成正比，即有：S=klnW

　　式中k是玻爾茲曼(L. E.Boltzmann)常數(shù)，P為熱力學(xué)幾率。這一公式表明，宏觀參量熵S是系統(tǒng)微觀組分混亂程度的度量，并隨著熱力學(xué)幾率的增大而增大，即熵增對(duì)應(yīng)著無序化程度的增加，熵減對(duì)應(yīng)著有序化程度的增加。

　　1.2.2　用“信息量”表示系統(tǒng)的有序度

　　在信息論中，信息被看作是人們對(duì)事物了解的不確定性的減少或消除，因而信息量愈大，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)愈有序；信息量愈小，系統(tǒng)就愈無序。計(jì)算信息量的公式為：I=log1/P=-logP

　　即信息量I為事件出現(xiàn)概率P的倒數(shù)的函數(shù)。這與前面計(jì)算熵的公式十分相似，不同的是信息量I公式前面有個(gè)負(fù)號(hào)。因此，控制論的創(chuàng)始人維納(N. Wiener)指出：“信息量的概念非常自然地從屬于統(tǒng)計(jì)力學(xué)的一個(gè)古典概念——熵。正如一個(gè)系統(tǒng)中的信息量是它的組織化程度的度量，一個(gè)系統(tǒng)的熵就是它的無組織程度的量度；這一個(gè)正好是那一個(gè)的負(fù)數(shù)?！盵8]既然信息量是負(fù)熵，那么，系統(tǒng)的信息量愈大，熵就愈小，系統(tǒng)的有序度就愈高。例如，人的大腦是一個(gè)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，它包含著巨量的信息，因此，人腦是高度有序的系統(tǒng)。

　　1.2.3　用“序參量”表示系統(tǒng)的有序度

　　序參量(order parameter)源于相變理論，它是由著名物理學(xué)家朗道(L. Landau)在研究平衡相變（如物態(tài)相變、鐵磁相變等）時(shí)首先提出來的。后來，協(xié)同學(xué)的創(chuàng)始人哈肯(Hermann Haken)把這一概念引入自組織過程，認(rèn)為子系統(tǒng)的合作形成序參量，序參量又支配子系統(tǒng)，從而主宰系統(tǒng)演化的進(jìn)程和結(jié)局。序參量一般是可以測(cè)量的物理量，但也可能是某種抽象的量。隨著控制參量趨于臨界值，序參量會(huì)突然出現(xiàn)并迅速放大，標(biāo)志系統(tǒng)已達(dá)到某種有序的時(shí)空結(jié)構(gòu)和功能行為，系統(tǒng)已運(yùn)行于某種特定模式之中，或以這種模式自行組織起來并投入運(yùn)行。

　　2　有序與對(duì)稱性破缺

　　序和對(duì)稱性密切相關(guān)。完全的對(duì)稱、均勻、各向同性也是無序可言的。只有對(duì)稱性破缺了，各部分有了區(qū)分，才能談得上排列或有序。這與人們的常識(shí)不大相容。在自然語言中，秩序往往意味著整齊劃一，均勻協(xié)調(diào)?，F(xiàn)在的情況是不均勻，不整齊才算有序。

　　2.1　對(duì)稱性與對(duì)稱性破缺

　　所謂對(duì)稱性，是指對(duì)象的某一特征在一定變換 （運(yùn)動(dòng)或操作）下的不變性。序與對(duì)稱性是反向消長(zhǎng)的關(guān)系，對(duì)稱性越大，有序性越??；對(duì)稱性越小，有序性反而越大。因此，我們也可以用對(duì)稱性的大小來描述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有序性。然而，對(duì)稱性根源于要素之間的線性相互作用。線性相互作用所具有的對(duì)稱性、均勻性、獨(dú)立性使系統(tǒng)構(gòu)成要素之間分布均勻、能量平衡、運(yùn)動(dòng)過程可逆，任何一個(gè)方向都沒有區(qū)別于其他方向的特殊性質(zhì)和特殊點(diǎn)。比如牛頓方程和薛定諤方程在時(shí)間反演變換(t→-t)下都保持不變，我們稱這個(gè)過程是可逆過程。也就是說，在這些方程中，時(shí)間是反演對(duì)稱的，它僅僅是描述運(yùn)動(dòng)的一個(gè)幾何參量；空間也是均勻的、各向同性的，平移和旋轉(zhuǎn)也不會(huì)改變對(duì)物理世界的描述。這樣的狀態(tài)是穩(wěn)定的、平衡的，因而也是無序的。所以，完全對(duì)稱的世界是沒有任何秩序和結(jié)構(gòu)的無序世界，在這里一切對(duì)易（對(duì)稱操作）都是允許的，反演不變的。[9]如果宇宙起源于混沌、無序，起源于對(duì)稱性，可以想象宇宙在大爆炸前的混沌狀態(tài)時(shí)，空間不分上下、左右、前后，時(shí)間不分過去與未來，物質(zhì)不分正反粒子與場(chǎng)，是完全對(duì)稱的。著名物理學(xué)家海森堡(W. K. Heisenberg)就曾指出，物質(zhì)的初始狀態(tài)或“終極”狀態(tài)，都是“由其對(duì)稱性所決定的物質(zhì)客體”，“在粒子的譜，及其相互作用以及宇宙結(jié)構(gòu)和宇宙史的基礎(chǔ)上所建立的自然規(guī)律，可能取決于某種基本的對(duì)稱性?！薄艾F(xiàn)代物理學(xué)中的粒子，正是基本對(duì)稱性的數(shù)學(xué)抽象?！盵10]而熱力學(xué)第三定律告訴我們，絕對(duì)零度不可達(dá)到，因此，現(xiàn)實(shí)世界不存在絕對(duì)的無序。

　　系統(tǒng)要走向有序，就必須打破平衡，使對(duì)稱性發(fā)生破缺，有序是對(duì)稱性破缺的結(jié)果。所謂對(duì)稱性破缺，是指一定變換下所表現(xiàn)的可變性，或?qū)ΨQ性的降低。過去和未來不一樣，上下不對(duì)稱，左右不相等……，正是這種對(duì)稱性的破缺，才使系統(tǒng)從無序中走了出來，有了自己演化的歷史?！斑@就導(dǎo)致了一種新的物質(zhì)觀。在其中，物質(zhì)不再是機(jī)械論世界觀中所描述的那種被動(dòng)的實(shí)體，而是與自發(fā)的活性相聯(lián)的?！盵11]天體的演化、地球的變遷、物質(zhì)的構(gòu)成、生命的進(jìn)化、社會(huì)的發(fā)展，可以說就是一個(gè)從完全對(duì)稱到對(duì)稱性逐步喪失，非對(duì)稱性逐步形成的過程，也是一個(gè)從無序到有序，從低序到高序的演化發(fā)展過程。化學(xué)鐘現(xiàn)象表現(xiàn)得更為明顯：某些化學(xué)反應(yīng)隨時(shí)間振蕩，其頻率只依賴于濃度和溫度，并且在一定的邊界條件下均勻的空間分布變得不穩(wěn)定，出現(xiàn)了空間不均勻的結(jié)構(gòu)。這種內(nèi)部存在著宏觀流動(dòng)，狀態(tài)隨時(shí)間變化的結(jié)構(gòu)，或者說內(nèi)部存在著宏觀差別，以致對(duì)稱性發(fā)生破缺的結(jié)構(gòu)，可以統(tǒng)稱為非平衡有序結(jié)構(gòu)。非平衡意味著“對(duì)外開放”（交換）和“對(duì)內(nèi)搞活”（流動(dòng)），它是耗散結(jié)構(gòu)的宏觀特征，并且是自組織過程中不可缺少的第一個(gè)基本要素。普利高津之所以把非平衡有序結(jié)構(gòu)稱之為“耗散結(jié)構(gòu)”，“為的是強(qiáng)調(diào)在這樣的情形中，一方面是結(jié)構(gòu)和有序，另一方面是耗散或消費(fèi)，這二者之間有著初看上去是悖理的密切聯(lián)系?！盵12]混沌現(xiàn)象更為有趣：混沌的對(duì)稱性幾乎為零，對(duì)任何變換都表現(xiàn)出巨大的變動(dòng)性。從表觀上看，似乎是完全無序的一團(tuán)亂麻，然而在混沌表現(xiàn)無序的現(xiàn)象背后，卻潛藏著更為復(fù)雜、更為深刻的高級(jí)有序——無限嵌套的自相似幾何結(jié)構(gòu)。正是在這個(gè)意義上，我們領(lǐng)悟到了“非對(duì)稱創(chuàng)造了世界”。

　　2.2　對(duì)稱性破缺與演化原理

　　自然界的演化是一個(gè)不斷發(fā)生對(duì)稱性破缺的過程。自然界每發(fā)展到一個(gè)新的里程碑，就有一個(gè)基本的物質(zhì)的或相互作用的、時(shí)間的或空間的對(duì)稱性破缺與之相適應(yīng)；高度有序化、復(fù)雜化和組織化的系統(tǒng)，即是對(duì)稱性逐步破缺的產(chǎn)物。

　　宇宙大爆炸學(xué)說和基本粒子物理學(xué)就描述了這種過程。當(dāng)大爆炸的最初瞬間，溫度達(dá)到時(shí)，存在著完整的對(duì)稱性，夸克和輕子不可分，強(qiáng)、弱和電磁作用是統(tǒng)一的；當(dāng)溫度降到時(shí)，對(duì)稱性逐漸破缺，強(qiáng)相互作用分了出來，剩下了弱作用和電磁作用的對(duì)稱性，即弱電統(tǒng)一；當(dāng)宇宙溫度繼續(xù)下降到時(shí)，弱電統(tǒng)一也破缺了。在這一系列的過程中，宇宙的對(duì)稱性在不斷地降低，而有序程度卻在不斷地提高?！拔覀兊挠钪妗本褪沁@樣形成和演化的。

　　生命的形成和演化也是一個(gè)對(duì)稱性破缺的過程。生物大分子包括各種無生命的氨基酸在內(nèi)，無論從隕石發(fā)現(xiàn)的還是用人工方法合成的都有兩種旋光異構(gòu)體：一種是L型的（左旋的），另一種是D型的（右旋的），它們數(shù)目相等，是左右對(duì)稱的?？墒墙M成生命的最基本物質(zhì)卻是左右不對(duì)稱的。在地球上生命蛋白質(zhì)的組成中，其氨基酸幾乎都是L型的。一旦錯(cuò)誤地出現(xiàn)了D－氨基酸，生物體就會(huì)合成一種酶去分解它。而生命體中的糖與糖苷，以及承擔(dān)生命復(fù)制任務(wù)的核酸都是D型的，卻沒有L型的異構(gòu)體。生命系統(tǒng)的許多功能都來自于這種對(duì)稱性的破缺。沒有這種左右對(duì)稱性的破缺就沒有生命世界，正如沒有質(zhì)子與反質(zhì)子的對(duì)稱性破缺就沒有實(shí)物世界一樣。所以著名生物學(xué)家巴斯德(L. Pasteur)早在1860年就指出：“生命向我們顯示的乃是宇宙不對(duì)稱性的功能。宇宙是不對(duì)稱的，生命受不對(duì)稱作用支配?！盵13]

　　由此可見，自然系統(tǒng)演化發(fā)展的基本特征之一就是對(duì)稱性與對(duì)稱性破缺的統(tǒng)一。系統(tǒng)的演化發(fā)展離不開對(duì)稱性破缺，對(duì)稱性破缺與否標(biāo)志著系統(tǒng)的演化狀況。因此，我們可以把對(duì)稱性破缺看作是自然界的演化原理。人們可以對(duì)事物的發(fā)展?fàn)顩r給出一定的判斷標(biāo)準(zhǔn)，即這事物或系統(tǒng)是否發(fā)展，發(fā)展的快與慢，可以從對(duì)稱性破缺的角度來理解。但是，這種演化的方向是向上還是向下，則要從對(duì)稱程度來判斷。研究表明，當(dāng)系統(tǒng)從無序走向有序時(shí)，對(duì)稱操作和對(duì)稱元素都會(huì)逐漸減少，這時(shí)系統(tǒng)是朝著向上的方向發(fā)展的（進(jìn)化）；相反，當(dāng)系統(tǒng)從有序走向無序時(shí)，對(duì)稱操作和對(duì)稱元素就會(huì)增加，系統(tǒng)則是朝著向下的方向演化的（退化）；當(dāng)系統(tǒng)處于混亂狀態(tài)時(shí)，會(huì)有無窮多的對(duì)稱元素，任何對(duì)稱操作都是允許的，反演不變的。[14]

　　3　有序與無序的辯證關(guān)系

　　以往科學(xué)之為秩序，乃是指時(shí)間上具有周而復(fù)始的周期性，空間上具有旋轉(zhuǎn)、反射等對(duì)稱性。非線性科學(xué)的誕生打破了原有秩序，把表觀的無序與內(nèi)在的規(guī)律性巧妙地融為一體。混沌現(xiàn)象就不是純粹的無序或混亂，而是一種“無序中的有序”。

　　3.1　有序和無序是對(duì)立統(tǒng)一的

　　3.1.1　有序和無序之間的區(qū)別是相對(duì)的

　　任何自然系統(tǒng)不可能處于絕對(duì)有序或絕對(duì)無序的狀態(tài)。一方面，沒有離開有序的絕對(duì)無序，事物即使處于毫無秩序的混亂狀態(tài)，其內(nèi)部也包含著有序的因素。例如，分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)在宏觀層次上就卻顯示出一定的秩序和規(guī)律，具有一定的溫度和壓力，可以用統(tǒng)計(jì)方法來描述。所以，絕對(duì)無序的系統(tǒng)是不存在的。另一方面，也沒有離開無序的絕對(duì)有序，如人腦是一個(gè)高度有序的系統(tǒng)，但也并非絕對(duì)有序。人腦的進(jìn)化并沒有走到終點(diǎn)，它還要不斷消除自身的無序，向更高的有序發(fā)展。這也就是說，系統(tǒng)不可能完全有序，也不可能完全無序?！盎煦缧颉本褪且环N鑲嵌在無序中的有序，是一種更高級(jí)的有序性。有序和無序不僅相互滲透，而且在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化。由于信息具有負(fù)熵的數(shù)學(xué)特征，因此能否及時(shí)獲取外界信息是系統(tǒng)克服熵增，保持有序發(fā)展的關(guān)鍵因素。所以，信息是信息化時(shí)代最重要的資源。[15]

　　3.1.2　有序和無序是構(gòu)成自然界的兩極

　　一切自然系統(tǒng)都是有序和無序的矛盾統(tǒng)一體。只是在不同系統(tǒng)中具體情況不同而已，有的有序占主導(dǎo)地位，有的無序占主導(dǎo)地位，有的呈現(xiàn)難分難解的狀態(tài)。非平衡自組織理論認(rèn)為，一個(gè)遠(yuǎn)離平衡態(tài)的開放系統(tǒng)，其內(nèi)部各要素之間存在著非線性相互作用以及導(dǎo)致有序的漲落，就能夠從無序狀態(tài)演化為新的穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)?；煦缋碚撨M(jìn)一步指出，系統(tǒng)不僅可能通過突變從無序轉(zhuǎn)化為有序，也可能通過突變從有序轉(zhuǎn)化為無序，轉(zhuǎn)化的途徑是多種多樣的。肖(Shaw)在《奇怪吸引子、混沌行為和信息流》一文中指出，“混沌是宏觀標(biāo)度與微觀標(biāo)度的橋梁，它能使信息由小世界傳到大世界，能量由大世界傳到小世界，它既是能量的渠道，又是信息的通道?！盵16]在這里，系統(tǒng)的宏觀熵增與微觀熵減兩極相通，處于統(tǒng)一體中。因此，混沌是信息之源，它使能量、信息和熵更富有生機(jī)和活力。難怪有人說，“演化就是混沌加反饋?！?/p>

　　3.1.3　空隙是生長(zhǎng)的活躍區(qū)

　　近年來，分形理論的開拓者芒德勃羅(B. Mandelbrot)通過對(duì)典型的生長(zhǎng)模型DLA巨集團(tuán)，即受限擴(kuò)散凝聚模型的進(jìn)一步研究，發(fā)現(xiàn)了分形生長(zhǎng)更深層的特征和規(guī)律性。他指出，生長(zhǎng)實(shí)際上包括兩大集團(tuán)區(qū)域：實(shí)體與空隙。實(shí)體區(qū)域是分形已經(jīng)生成的部分，它不再因生長(zhǎng)而進(jìn)一步改變：空隙區(qū)域則是分形生長(zhǎng)的活躍區(qū)，它是生長(zhǎng)過程尚在繼續(xù)的活動(dòng)區(qū)。如果將這兩個(gè)區(qū)域像格式塔視覺那樣變換一下背景與圖像，立即就會(huì)發(fā)現(xiàn)：原來那巨大的空隙區(qū)竟然也是一種分形。對(duì)于生長(zhǎng)它比已經(jīng)生成的部分更重要、更有趣。因此，空隙實(shí)際上是充滿生成信息的空間。任何新事物的生成都必須有空隙，空隙與正在生長(zhǎng)的實(shí)體部分是不可分割的整體。芒德勃羅在揭示了“空隙”對(duì)生長(zhǎng)重要性的基礎(chǔ)上，又給出了定量測(cè)量“空集”的重要參數(shù)——負(fù)分?jǐn)?shù)維，并以此作為對(duì)空隙的復(fù)雜性和空的程度的度量，從而使空隙規(guī)律（包括空隙與實(shí)體相互轉(zhuǎn)化的規(guī)律）不僅成為把握系統(tǒng)生長(zhǎng)的關(guān)鍵，而且向科學(xué)敞開了一個(gè)全新的“無”——即潛在存在和潛在發(fā)展的世界。這一突破超越了傳統(tǒng)科學(xué)僅限于“實(shí)”（實(shí)物）和“有”（顯在）的眼界，使科學(xué)的參照系開始從“以有觀有”轉(zhuǎn)向了“以無觀有”，大大深化了科學(xué)對(duì)整體和演化的理解。[17]

　　3.2　混沌帶給我們新的哲學(xué)思考

　　3.2.1　混沌抓住了“妖魔曲線”

　　對(duì)傳統(tǒng)科學(xué)來說，混沌是大量無序的數(shù)字和“幾何怪物”，這里沒有人們通常理解的周期和對(duì)稱性，沒有任何一個(gè)點(diǎn)或一批點(diǎn)組成的圖形會(huì)再次出現(xiàn)。但是，對(duì)非線性科學(xué)來說，對(duì)稱性破缺意味著演化，而無周期隱藏著新的有序，因?yàn)樗鼈兙哂锌缭匠叨鹊膶?duì)稱性和“決定性的非周期流”。這里新的有序的關(guān)鍵在于時(shí)空的尺度變換，混沌現(xiàn)象表現(xiàn)的尤為明顯。它既非常規(guī)之有序，亦非常規(guī)之無序，從單層次看無周期性，即無規(guī)律可循；但從多層次看，卻有一種標(biāo)度變換下的不變性，即對(duì)稱性。因而，混沌的規(guī)律不是單層次規(guī)律，而是跨越層次的規(guī)律性，不是量的守恒律，而是質(zhì)的相似律。傳統(tǒng)科學(xué)是在一個(gè)既成的世界中研究物體如何運(yùn)動(dòng)，所以以往的動(dòng)力學(xué)都是在一個(gè)尺度上尋找秩序，建立模型的：而混沌和分形卻是跨越時(shí)空的每一個(gè)尺度，不是在特定的一個(gè)或另一個(gè)尺度上發(fā)現(xiàn)守恒律，而是穿越時(shí)空演化的歷史過程，尋求不同尺度上共同的演化律。因此，“一旦科學(xué)改換了它觀察世界和建立有序的方式，它便發(fā)現(xiàn)了隱藏在無序數(shù)據(jù)流中出乎意料的有序，抓住了'妖魔曲線’深處看不見的尺度上異乎尋常的結(jié)構(gòu)?！盵18]

　　3.2.2　跨越層次的規(guī)律性

　　混沌沒有傳統(tǒng)意義上的周期和對(duì)稱性，不是明顯的有序。但是它卻具有一種更深刻的變換下的不變性，即跨越尺度的對(duì)稱性——不是上下左右之間的對(duì)稱，而是大小尺度之間的對(duì)稱。有序深深滲透在表觀無序之中，真正無序的數(shù)字總是散開成一團(tuán)糟，而隱藏著奇怪吸引子的無序數(shù)字，卻可能把模糊的斑點(diǎn)連接成可以辨認(rèn)的結(jié)構(gòu)，從而使自己亮相。它不是以往規(guī)則的幾何圖形，而是具有自相似性的分形。原因是在事物的生成演化中，奇怪吸引子集有序與無序于一身，正是它導(dǎo)致了不可預(yù)測(cè)性，從而使原來沒有信息的地方產(chǎn)生了信息?！霸诨煦绲难芯恐?，標(biāo)度律和普適性代替了通常的周期性和規(guī)則性：分叉的出現(xiàn)盡管是非周期的，但卻是有節(jié)律的；走向混沌的道路盡管是隨機(jī)的，但卻是有共同規(guī)律可循的；運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)和演化的長(zhǎng)期效應(yīng)盡管是不可預(yù)言的，但演化的短期效應(yīng)和最終結(jié)果卻具有某種可預(yù)測(cè)性——世界顯示出'有規(guī)則的不規(guī)則性’或'無周期的有序性’。分形盡管具有無標(biāo)度性，通常的歐氏測(cè)度——長(zhǎng)度、體積、質(zhì)量等盡皆失效，但它卻找到了描述其本質(zhì)——復(fù)雜性程度和演化圖形瞬時(shí)狀態(tài)的新的定量參數(shù)——分維。現(xiàn)在，我們可以說，自然界中既存在著周期性的有理序，也存在著準(zhǔn)周期性的無理序和非周期性的混沌序，而混沌序比前兩者更高級(jí)，也更普遍?！盵19]這使我們對(duì)“序”的概念有了新的認(rèn)識(shí)，混沌的真正魅力也在這里。

　　3.2.3　混沌與秩序間的張力常新

　　對(duì)今天的科學(xué)而言，有序和無序也是相對(duì)的，在演化的共同背景和過程中，所謂有序和無序本來就是互相包含的：有序來自混沌，又可以產(chǎn)生混沌；混沌來自有序，又可以產(chǎn)生有序。在表觀的有序背后隱藏著一種奇異的混沌，而在混沌的深處又隱藏著一種更奇異的有序！有序和無序，本來就是自然之鏡的兩面。這正如“—枚有正反面的硬幣，一面是有序，其中冒出隨機(jī)性來；僅僅一步之差，另一面即是隨機(jī)，其中又隱藏著有序?！盵20]“在科學(xué)的創(chuàng)造性過程中，混沌與秩序間的張力常新。經(jīng)典科學(xué)終結(jié)處，亦即其已無法建立有序處，新科學(xué)卻建立起新的規(guī)則和有序?！盵21]至此，非線性科學(xué)向我們展現(xiàn)了一幅從無序到有序，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從低級(jí)到高級(jí)的演化圖景。中國(guó)古代道家關(guān)于“道生一，一生二，二生三，三生萬物”的思想竟然在此得到了現(xiàn)代科學(xué)的某種解答。

　　3.3　非線性是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有序化的動(dòng)力之源

　　所有從無序到有序的演化，都出現(xiàn)了對(duì)稱性破缺，這樣對(duì)系統(tǒng)有序演化的概括和描述就有了共同的概念，也可以用它來比較不同系統(tǒng)演化的有序程度。其實(shí)，對(duì)稱性破缺是非平衡顯示的重要特征，也是一切事物演化發(fā)展的基本前提。研究表明，只有在遠(yuǎn)離平衡區(qū)，非平衡定態(tài)才可能失穩(wěn)，演化過程才可能使有序增加，并產(chǎn)生突變而導(dǎo)致宏觀結(jié)構(gòu)的形成。突變本是一種失穩(wěn)現(xiàn)象，只有遠(yuǎn)離平衡，才能打破系統(tǒng)原有的穩(wěn)定而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)去尋找新的穩(wěn)定態(tài)。在遠(yuǎn)離平衡態(tài)下，自然系統(tǒng)隱藏著多姿多彩的演化能力，并為多元化發(fā)展提供條件和可能。正是在這個(gè)意義上，普利高津(I. Prigogine)才強(qiáng)調(diào)“非平衡是有序之源”，外界物質(zhì)能量的供給只是一種條件。

　　然而，對(duì)稱性之所以會(huì)發(fā)生破缺，其根源卻在于系統(tǒng)構(gòu)成要素之間的非線性相互作用。就一般情況而言，在用以描述“化學(xué)或生物活性”的微分方程中，一定少不了非線性項(xiàng)。而這種非線性項(xiàng)的存在是系統(tǒng)的臨界效應(yīng)（狀態(tài)突變）、分叉效應(yīng) （多重選擇）和相干效應(yīng)（長(zhǎng)程關(guān)聯(lián)）的總根源。對(duì)此，普利高津講：“對(duì)于耗散結(jié)構(gòu)所必須的另一個(gè)基本特征是在系統(tǒng)的各個(gè)元素之間的相互作用中存在著一種非線性機(jī)制?！盵22]與非平衡相比，非線性可以說是耗散結(jié)構(gòu)的微觀特征。從非線性方程我們可以知道，非線性相互作用有三個(gè)明顯的特點(diǎn)：一是多項(xiàng)變化不均勻，不成比例，不具有加和性，系統(tǒng)的整體性質(zhì)不等于各個(gè)孤立部分性質(zhì)的機(jī)械疊加，突現(xiàn)了一種各個(gè)孤立要素不曾有的系統(tǒng)新質(zhì)；二是具有非獨(dú)立性，也叫相干性，方程中交叉項(xiàng)的出現(xiàn)，表明構(gòu)成系統(tǒng)的各個(gè)要素之間并非各自獨(dú)立、互不干涉，而是交叉滲透、互相影響、互相制約，融合在一起產(chǎn)生了相干協(xié)同效應(yīng)；三是沒有惟一的解，解是多元可能的，且不穩(wěn)定，隨時(shí)間、地點(diǎn)和條件的不同而變化，這就使系統(tǒng)具有了多重選擇性，在系統(tǒng)演化中預(yù)先包含了系統(tǒng)失穩(wěn)（對(duì)稱性破缺）以后進(jìn)入新的穩(wěn)定態(tài)的多種可能性，即確定了系統(tǒng)演化的可能方向和途徑。非線性方程在一個(gè)確定的變量下，可以同時(shí)有多個(gè)不同的分支解，從而使系統(tǒng)演化的結(jié)果呈現(xiàn)多樣性和隨機(jī)選擇性。一經(jīng)選擇，不確定性消除了，對(duì)稱性發(fā)生了破缺，非平衡有序結(jié)構(gòu)的可能形態(tài)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。所以說“選擇破譯了信息”。這時(shí)候“每當(dāng)我們達(dá)到一個(gè)分叉點(diǎn)，決定論的描述便破壞了。系統(tǒng)中存在的漲落的類型影響著對(duì)于將遵循的分支的選擇。”[23]可見，隨機(jī)漲落實(shí)際上是非線性機(jī)制本身所預(yù)設(shè)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。離開了它，非線性作用就不能充分得以發(fā)揮，對(duì)稱破缺也難以實(shí)現(xiàn)。

　　綜上所述，無論是系統(tǒng)的存在（整體≠部分之和）還是系統(tǒng)的演化（從無序到有序），都離不開非線性相互作用這個(gè)根本。所以，我們說“非線性是對(duì)稱破缺的源泉，是系統(tǒng)有序演化的根本”，因?yàn)樗┮坏貨Q定著系統(tǒng)可能的存在方式和演化方向。[24]誠如愛因斯坦的名言：世界是這樣的，是令人驚異的，而這樣的世界居然能夠被我們所理解，是更令人驚異的。

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