原标题：系统科学丨钱学森：我對系统学认识的历程

《系统科学进展》作为《系统科学丛书》的首部著作收集了包括钱学森、关肇直、周光召、John Holland等著名科学家的重要文獻。

本期为大家选取钱老1986年1月7日在系统学讨论班第一次活动时的讲话。

钱学森：应用力学、工程控制论、系统工程科学家1911 年12 月11 日生于上海籍贯浙江杭州。1934 年毕业于交通大学1939 年获美国加州理工学院航空与数学博士学位。1957 年被选聘为中国科学院学部委员（院士）

年被选聘为中国工程院院士。中国人民解放军总装备部科技委高级顾问中国力学学会、中国自动化学会、中国宇航学会、中国系统工程学会名譽理事长，中国科学院学部主席团名誉主席中国科学技术协会名誉主席。曾任第七机械工业部副部长、国防科学技术委员会副主任、中國科学技术协会主席和全国政协副主席在应用力学、工程控制论、系统工程等多领域取得出色研究成果，为中国航天事业的创建与发展莋出了卓越贡献1956 年获中国科学院自然科学奖一等奖，1986 年获国家科技进步奖特等奖1991年被授予“国家杰出贡献科学家”荣誉称号，1999 年被国镓授予“两弹一星” 功勋奖章2009 年10 月31 日在北京逝世。

于景元同志今天要我讲讲为什么要研究系统学我就按照他的要求，讲讲这个问题

艏先，什么是“系统学”我想把“系统学”一词的英文译作systematology。讲“系统学”也必然联系到“系统论”给“系统论”起一个英文名字，峩想是不是可以叫systematics这里稍微有一点混乱，就是systematics在法语里的意思是“分类学”当然在英语中这个“分类学”并不叫systematics。关于“分类学”这個词我问过生物学家，他们的习惯是用taxonomy所以，要以英文表达假使把系统学叫做systematology，那么把“系统论”叫做systematics大概是可以的。

要讲这个問题我必须先说一下人类的知识问题。我认为人类的知识包括两个部分一部分是所谓的科学。而现在要说“科学”的话应该把它认為是系统的、有结构的、组织起来互相关联的、互相汇通的这部分学问，我把它称为现代科学技术体系但人类的知识还有许多放不到现玳科学技术体系中去的，经验知识就属这种一年多前，我说这个部分是不是可以叫做“前科学”——科学之前的东西那也就是说，人科学是认识客观世界的动态过程首先是通过实践形成一些经验，经验也总结了一些初步的规律这些都是“前科学”。还要进一步地提煉、组织真正纳入到现代科学技术体系里面去，那才是科学所以知识有这两部分。当然这样一种关系是不断发展变化的前科学慢慢哋总结了、升华了，就进入到科学中去了那么，前科学是不是少了呢一点也不少。因为人的实践是不断发展的所以又有新的前科学絀现。因此人的整个知识就是这样一个不断发展变化的体系也可叫系统吧。

这就说到科学技术或者科学本身的体系问题。我对这个问題的认识开始也是很零碎片面的。那时我只知道自然科学技术，因为我原来是搞工程技术的自然科学里好像有三个部分：直接改造愙观世界的是工程技术；工程技术的理论像力学、电子学叫技术科学，就是许多工程技术都要用的跟工程技术密切相关的一些科学理论；再往上升，那就是基础科学了像物理、化学这些学科。这样一个三层次的结构也是在漫长的历史中逐渐形成的在人类历史上，恐怕原先只有直接改造客观世界的工程技术或者叫技术，并没有科学科学是后来才出现的。那时候科学与改造客观世界的工程技术的关系不是那么明确。科学或者叫基础科学和工程技术发生关系，那还是在差不多一百年前的事就是19世纪六七十年代到20世纪初才开始有技術科学，也就是这个中间层次现在我们说，自然科学好像是这么三个层次：直接改造世界的就是工程技术工程技术共用的各种理论是技术科学，然后再概括成为科学是认识客观世界的动态过程的基本理论，也就是基础科学

后来，我把这样的一个模式发展了说它不呮限于自然科学。自然科学是人从一定的角度科学是认识客观世界的动态过程就是从物质运动这样一个角度。当然人还可以从其它角喥科学是认识客观世界的动态过程，那就属于其它科学了有社会科学，这是一个很大的部门再有，原来在自然科学里面的数学数学實际上要处理的问题是很广泛的，不光限于自然科学今天的社会科学也要用数学。所以我觉得应该把数学分出来，作为一个新的科学技术部门后来又有了新的发展，比如说联系到系统学、系统论这就是系统科学，这是一个新的部门还有思维科学和研究人的人体科學。到这个时候我说科学技术体系有六大部门：自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学和人体科学。后来看还不行不昰所有的人类有系统的知识都能纳入这六大部门。比如说文艺理论怎么办？好像得给它一个单独的位置后来又看到军事科学院的同志，我想军事科学向来是一个很重要的部门应该是个单独的部门，所以又多了一个军事科学那就从六个变成八个大部门了。这时候我感箌恐怕将来还有新的部门，所以我就预先打招呼，说这个门不能关死还可能有新的。果然到了去年年初我又提出了行为科学。而荇为科学好像搁到以前哪个部门里都不合适行为科学是讲个体的人与社会的关系，既不是社会也不是个体的人，所以又多了一个行为科学到现在为止，我的看法是科学技术体系从横向来划分，一共有九个部门：自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学、文艺理论、军事科学、行为科学（钱学森后来又在这个体系中增加了地理科学和建筑科学两个部门共计十一个大部门）。洏纵向的层次都是三个：直接改造客观世界的是属于工程技术类型的东西，然后是工程技术共同的科学基础技术科学，然后再上去哽基础更一般的就是基础科学。

这样的结构是不是就完善了恐怕还不行。因为部门那么多总还要概括吧！怎么概括起来？我们常常说人类科学是认识客观世界的动态过程的最高概括是哲学，是马克思主义哲学所以最高的概括应该是一个，就是马克思主义哲学从每┅个科学部门到马克思主义哲学，中间应该还有一个中介我就把它叫做“桥梁”吧！每个部门有一个桥梁，自然科学到马克思主义哲学嘚桥梁是“自然辩证法”；社会科学到马克思主义哲学的桥梁是“历史唯物主义”；数学科学到马克思主义哲学的桥梁是“数学哲学”；思维科学到马克思主义哲学的桥梁是“认识论”；人体科学到马克思主义哲学的桥梁是“人天观”；文艺理论到马克思主义哲学的桥梁是“美学”；军事科学到马克思主义哲学的桥梁是“军事哲学”；至于说行为科学这个桥梁是什么？应该说是人与社会相互作用的一些最基本的规律可不可以叫马克思主义的“人学”？

刚才剩下来没有讲的就是系统科学了现在我要单独讲一下。系统科学到马克思主义哲學的桥梁是“系统论”就是刚才一开始讲的systematics，而不是现在流行的什么“三论”或者叫“老三论”，还有“新三论”等等我认为这种說法是不科学的。系统科学根本的概念是系统所以应该叫“系统论”。系统论里面当然包括所谓“老三论”里面的“控制”的概念也包括“信息”的概念。这些都应该包括进去了至于说“新三论”，那更怪了实际上也是我们今天要说的系统学里面的东西，即什么“耗散结构”、“协同学”、“突变论”这些东西其实，从科学发展的角度来看并不是到“新三论”就截止了，不会再有更新的东西了现在不是还有“混沌”，还有好多新东西吗那么，到底有完没完呢若按“三论”说发展下去，就成了老三论新三论，新新三论噺新新三论……再下去只能把概念都搞乱了，所以系统科学到马克思主义哲学的桥梁我认为是“系统论”。那么系统科学直接改造客觀世界的工程技术就是系统工程了。现在看来恐怕还有自动控制技术这些都是属于系统科学的工程技术，而系统科学里的技术科学我開始认为是运筹学，后来看还要扩充一下扩充到像控制论、信息论。实际上真正的控制论、信息论就是技术科学性质的。系统科学的基础科学是尚待建立的一门学问那就是系统学。一会儿我要仔细地讲这个问题。这样系统科学的工程技术就是系统工程、自动控制等；技术科学层次的是运筹学、控制论、信息论；将要建立的基础科学是系统学，系统科学到马克思主义哲学的桥梁就是系统论系统科學就是这样一个体系。

最近我看到哲学家们在讲哲学的对象，或者说马克思主义哲学的对象问题搞得挺热闹的。在哲学家里面我认识嘚一个就是吉林大学哲学系的教授高清海，高清海教授在去年的《哲学研究》第八期上有一篇文章就是讨论哲学的对象问题。这篇文嶂我觉得挺好的后来我给高教授写了一封信，说：一方面你写了一篇好文章但另一方面，我也觉得你讨论的这个问题是不是早就解決了？我说的这个科学技术体系九大部门，九架桥梁然后到马克思主义哲学。这就说明了马克思主义哲学与全部自然科学、社会科学、数学科学、系统科学、思维科学、人体科学、文艺理论、军事科学、行为科学这九大部门的关系如果这个关系明确了，那么哲学是研究什么对象的那不是一目了然了吗？也就是我常常讲的：马克思主义哲学必然要指导科学技术研究而科学技术的发展也必然会发展、罙化马克思主义哲学。因为马克思主义哲学不是死的它一方面指导我们的科学技术工作，另一方面科学技术工作实践总结出来的理论必然会影响到马克思主义哲学的发展与深化。我这个想法也许有点怪哲学家们一下子还接受不了。高清海教授已经好几个月还没有复我嘚信呢！最近我又找了一位教授，北京大学的黄楠森又给他提这个问题。我说我给高清海写信了，他没有复我我现在又向你请教。你看怎么样刚写的信还没有回呢！同志们，学问是一个整体的东西实际上不能分割。我们谈一部分也必然影响到其它部分，恐怕這就是系统的概念吧！这就说明所谓的系统学是一门什么学问。在我的概念里它是一门系统科学的基础科学。我们讲基础科学就是技術科学更进一步深化的理论我必须说，这样一个认识我也不是一朝一夕就得到的，中间有一个很长的过程

第二点，讲一讲我对系统學的认识过程这个过程也粗略地在纪念关肇直同志的会议上讲过，今天再讲得仔细一点吧！

我必须说在1978年以前，对于什么系统、系统科学、系统工程什么运筹学这些东西，我也是糊里糊涂的并不清楚，仅仅是感到有那么一些事要干所以那时候在七机部五院宣传这個事，但是没有一个条理1978年以前就是这么一个状态。开始稍微有些条理是在1978年9月27日在《文汇报》上我和许国志、王寿云合写了一篇东覀。这篇东西的基础今天向同志们交心，那并不是我的而是许国志同志的。因为在那年可能是7月份，也许更早一点5月份，许国志給我写了一封信他说，什么系统分析、系统工程又是运筹学，还有什么管理科学在国外弄得乱七八糟，分不清它们的关系是什么怹建议把那个直接改造客观世界的技术系统叫系统工程，有各种各类的系统工程比如，复杂的工程技术的设计体系今天在座的很多人所熟悉的总体部的事就叫系统工程。至于说企业的管理就是属于管理系统工程等等有很多这种系统工程。然后他说各种系统工程都有一個共同需要的理论他那个时候说，这个理论是运筹学运筹学就是一些数学方法，是为系统工程具体解决问题所需要的这就是当时在國外弄得很乱的一种情况。比如说二次大战中先有operations analysis？所以外国人也是不讲什么系统的，说到哪儿是哪儿谁举一面旗帜，他就在那里舉起来可以举一阵子。所以在1978年9月27日《文汇报》上的文章中我们试图把这些东西搞清楚，把直接改造客观世界的一些工程技术叫各種各类的系统工程。这些系统工程共用的一些理论或者叫技术科学就是运筹学。我在1978年秋天的认识就停留在这里归纳起来是两点，一個是我们那时考虑的系统还只限于人为的系统。自然界的系统我们没有考虑进去。二是这些人为的系统里并没有考虑到自动控制，所以对控制论到底如何处理也没有讲清楚。根据这两点今天看来，当时我们对于系统的认识是有局限性的

第三点，大概过了一年茬1979年10月份，在北京召开了系统工程学术讨论会那次讨论会是很隆重的，许多领导同志都去了给系统工程的工作以很大的推动。在那个討论会上我个人才把系统的概念扩大到自然界。也就是在那个时候才提出系统这样一个思想是有哲学来由的，并追溯到差不多一个世紀以前恩格斯在总结了19世纪科学发展的时候讲的一些话，他说：“客观的过程是一个相互作用的过程”这就是说，过了一年我的眼堺才有所扩大。也就是在那个会上我的发言就把系统科学的体系问题提出来了，但这个体系是缺腿的就是说，那时候认识的这个体系呮有一个直接改造客观世界的工程技术——系统工程再加上这些系统工程所需要的共性的理论——技术科学，就是运筹学但那时也稍微有点变化，就是把控制论引进来了但什么是基础科学？不清楚！当时我的说法是“建立系统科学的基础科学”但不知道这个基础科學叫什么。那次也模模糊糊地引了《光明日报》1978年7月21、22、23日沈恒炎同志的一篇长文他的文章用了一个词，就是“系统学”我也引了这個词，但是没敢肯定这个系统学就是系统科学的基础科学那时候有点瞎猜。说系统科学的基础科学是不是理论控制论呢胡猜罢了。所鉯在1979年的秋天到冬天我们仅仅是把系统的概念扩大了，包括到自然界了并把系统这个思想的哲学根源追溯到马克思主义哲学。其它的問题就不清楚了只感到有一个必要，有一个空档就是系统科学的基础科学。但是什么东西没有很清楚的概念。

在这里我必须加一段涉及生物学方面的内容。因为到这个时候我开始感到生物学方面的一些成果要加以研究。比如一些书讲“生物控制论”；也看到一些書叫做“仿生学”。那时候感到“生物控制论”、“仿生学”这些工作，有点把事物太简化了比如说：“生物控制论”里面讲人的血液流通，那个模型太简单了“仿生学”更是有点急于求成。大概是想搞点东西出来吧就把自然的系统简化得太过分了。那时候对于苼命现象的研究据我所看到的这些材料，如所谓“生物控制论”、“仿生学”这方面的工作老实讲，我是不满意的觉得太简化了，倳实不可能那么简单

又过了一年，进入第四个阶段了就是到了1980年的秋天，这时候我又一次得到许国志同志的帮助，是他寄给我R·罗申(Rosen)在Internationa Journal of

的此文才使我眼界大开，原来在生物学界早有人在探讨大系统的问题后来一看，还不只是生物学界物理学界也早有人在探讨。那么从这儿才给了我一条出路我闷在那儿没办法的时候，看了这篇文章并根据它的引注又看了一些文章，才知道冯·贝塔朗菲的工作，有I·普利高津(Prigogine) 的工作有H·哈肯(Haken) 的工作，这些都使我眼界大开贝塔朗菲当然很有贡献了，他是奥地利人本来是生物学家，他感到生粅学的研究从整体到器官器官到细胞，细胞到细胞核、细胞膜一直下去到DNA，还要往里钻越钻越细。他觉得这样钻下去越钻越不知噵生物整体是怎么回事了。所以他认为还原论这条路一直走下去不行还要讲系统、讲整体，这可以说是贝塔朗菲的一个很大的贡献对峩们在科学研究中从文艺复兴以来所走的那条路提出了疑问。

当然对于这个问题，恩格斯在一百年前已经提出来过就是"过程的集合体" 這个概念。而且恩格斯很清楚地提出来：科学要进步也不得不走还原论的这条路。你不分析也不行不分析你不可能有深刻的认识；当嘫这时候，恩格斯也指出只靠分析也不行，还要考虑到事物之间相互的关系在科学家中，也许冯·贝塔朗菲是第一个认识到这个问题的，后来才有了普利高津、哈肯，他们更年轻了。所以许志国给我送来这篇文章，使我在认识上大开眼界才知道生物学里早就提出了所謂"自组织"的概念，在物理学中有"有序化"

正在这时候又看到M·艾根(Eigen) 的工作，他是一位德国科学家又把这个发展了，应用于生物的进化提出hypercycle，即超循环理论把达尔文的进化论定量化了。这时大概已经到了1980 年的秋天或冬天了我又得到贝时璋教授的帮助。他给了我更多的資料使我眼界大开。所以一个是许国志同志，一个是贝时璋教授才使我有了这样一点认识。

后来在1980 年中期的中国系统工程学会成立夶会上我才明确地提出系统科学的三个层次，一个桥梁的体系而这个时候，我也把自动控制、信息工程纳入到直接改造客观世界的系統科学体系里也就是系统工程里面；技术科学也就是包括了运筹学、控制论、信息论，还有大系统理论而基础科学当然应该叫做"系统學"。"系统学" 是什么没有很多素材，而是要概括地综合冯? 贝塔朗菲的一般系统论H·哈肯的协同学和I? 普利高津的耗散结构理论等等。吔就是要把各门科学当中一切有关系统的理论综合起来成为一门基础理论---系统学，这就是系统科学的基础科学我是到1980年年底达到这一步的。感谢很多同志的帮助才使我有这一步的认识。

然后到了1981 年，是第五步了1981 年我参加了生物物理学家跟物理学家们组织的叫"自组織，有序化的讨论会"这我又要感谢北京师范大学的方福康教授，今天他在座他给我带来了西欧关于这方面最新的情况，可我那时还闷茬鼓里呢！因为我看的书是普利高津的是讲远离平衡态的统计学，顶多是看到他关于耗散结构的一些理论当然，我也知道贝塔朗菲僦更差一点了，他还在原理性的理论上就是他的所谓一般系统论。

这时候我也看到哈肯的协同学。我对协同学非常欣赏在我的脑筋裏认为贝塔朗菲和普利高津他们讲的那一套东西，打个比方说有点像热力学。我在大学里听老师讲热力学讲温度。这个温度还好办囚还有些感觉嘛。最糟糕的就是熵熵是什么？简直是莫名其妙老师也讲不清楚，只有一句话你若不信，请你按我这个办法算算出來准对。当时我就是那样硬吞下去的心里还是觉得疑惑。

其实温度也不好说，你说一个分子它的温度叫什么。当时就这么糊里糊涂嘚反正老师怎么说，我就怎么算也可以考90 分。后来出国了念研究生，开始学统计物理统计物理可以得出熵的概念。嗬原来熵是這么回事。按照统计物理熵是什么，那很清楚熵，就是玻尔兹曼(Boltzmann) 常数乘上概率的自然对数这一下，我才眼界大开世界的道理原来昰这么回事！这就是我在大学三年级学热力学时感到莫名其妙的概念，这时候才知道"妙" 在什么地方所以脑筋里一直深深地印着这个统计粅理大权威玻尔兹曼。在维也纳玻尔兹曼的墓碑上刻着一个公式就是刚才说的熵的公式。

我在刚才说的1981 年初的那个大会上因为那天下午还有别的事，我要求主持会议的贝老是不是让我先讲，讲完了我好走贝老说可以。我就讲了这么一套大意是冯? 贝塔朗菲和普利高津不怎么样，真正行的是哈肯讲完以后，贝老给我介绍说坐在旁边是方福康教授，他刚从普利高津那里回来得了博士学位。我一想坏了这下子骂到他老师头上了，这还得了得罪人了。其实方福康同志跟我说你说的这些话，普利高津都很同意他也认为从前他莋的那些不够了。他们就是普利高津、哈肯，还有刚才说的艾根现在经常在一起讨论问题，他们的意见也是一致的我心上的石头才掉下来，也非常高兴因为客观的东西，真正研究科学的人去认识它尽管可以有不同的方向、不同的途径，但最后都要走到一起去因為真理只有一个，我觉得我们做学问应该有这么一个认识尽管中间经过曲折的道路，也许犯错误只要我们实事求是，坚持科学态度嫃理是跑不掉的，最后总要被我们所掌握不同的意见终归要统一起来。

这一段还有一个认识的进展就是生物学界的这些发展，使我开始认识到系统的结构不是固定的系统的结构是受环境的影响在改变的，特别是复杂系统复杂系统的结构不是一成不变的。那么系统嘚功能也在改变。我开始认识到这一点的是大系统、巨系统跟简单系统的一个根本的区别即简单系统大概没有这样的情况，原来是怎么┅个结构就是怎么一个结构这就说到1981 年初。

大概到1982 年初我又学一点东西，知道数学家们在研究微分动力体系北京大学的廖山涛教授僦是这方面的行家，他还有一个研究集体一直在搞微分动力体系。研究微分动力体系实际上就是研究系统的动态变化所以微分动力体系又是系统学的一个素材了。到1982 年的初夏在北京开过一个名字很长的会议，叫"北京系统论、信息论、控制论中的科学方法与哲学问题讨論会"这是清华大学与西安交通大学、大连工学院（现大连理工大学）、华中工学院（现华中科技大学）四个学校组织起来，共同召开的在这个会上，我把自己直到1982 年初的认识在那儿总结了一下

在这以后，又有1983、1984、1985 三年的时间这就讲到第七点，第七步了觉得又有一些新的东西要引进系统学的研究。什么新东西呢很大的一个问题就是奇异吸引子与混沌，即strange attractorchaos，这些理论好像要从有序又变成无序所鉯是一个很大的问题，另外用电子计算机来直接模拟自组织、怎么组织起来的，这是第二点

第三点，叫fractional geometry就是非整几何，非整维的几哬这就是法国数学家