協同學是一個跨學科的研究領域,其應用無處不在:諸如有機體的形成和發(fā)展成長、激光和化學鐘、感知和思維以及社會、政治和經濟的集體發(fā)展。大自然,首先是動物界和植物界,一再以其千姿百態(tài)的精妙結構及其各部分之間極其高度有效的協調工作而使我們贊嘆不已。這些結構是怎樣形成的?什么力量在其中起作用?這是赫爾曼·哈肯創(chuàng)立的協同學的主要議題。
中譯本修訂版作者序
科學技術和社會都在迅速發(fā)展中。本書中文版的譯者凌復華教授不久前告訴我,現存版本即將售罄,他打算修訂一部新譯本。中國讀者對本書的持續(xù)興趣使我十分高興。但我必須自問,這里闡述的“協同學”現今在什么程度上仍然適用。經過深入探討以及與不同科學領域同事們的會議和交談,我得以確定,協同學歷經多年仍未失去其有效性。恰恰相反,我在這本書中提到的許多具體應用有了更深入的發(fā)展,從而進一步驗證了協同學的許多論點。在我看來,發(fā)展最快的領域是信息技術,它終于進入了“認知科學”領域。因此我添加了題為“信息、信息、信息”的一節(jié)。關于對克服個人矛盾的心理導向的補充,我滿足于較少的增添。我衷心希望我的中國讀者們在閱讀本書時獲得很多樂趣。
赫爾曼·哈肯
2016年4月于斯圖加特擴充袖珍版前言
本書的“職業(yè)生涯”已經非常成功。1981年首次由德意志出版社出版并多次再版,而后由烏爾斯丹出版社出了兩個袖珍版。與此同時,出現了中文、英文、意大利文、日文和西班牙文譯本。當皮特森先生建議我為羅沃爾特出版社準備一個新的袖珍版時,我深受鼓舞。這自然同時也是測試那時所寫的東西在今天還有多少現實性的一個絕佳機會。對此可以直截了當地說,它甚至比那時更有現實性。協同學導致的一般認識之一是,在特定的情況下,即使環(huán)境參數的微小改變,也可能給一個系統帶來突然的顛覆性變化。關鍵詞氣候災變可以說明,這種認識是何等及時。
以前版本展示的結果在原則上并無變化,但協同學深入到了許多其他領域,這些在本版的新增章節(jié)或段落中有所體現。這樣的一章,即第10章,專注于運動協調這個對運動科學很重要的一個領域,但它也在例如康復需求中起重要作用。正如讀者將要見到的,協同學在這里提供了嶄新的視角。
除了已有的關于混沌的一章,我又添加了新的一章(第13章),它提供了這一科學分支的理論基礎。這在我看來很有必要,因為關于混沌,不僅發(fā)表了許多有意義的文章,在有些媒體上也發(fā)表了許多毫無意義的文章。同時也很明顯,混沌理論與此前已建立的協同學,十分密切地相互聯系著,有些如今在混沌理論中描述的東西,早已在協同學范疇內發(fā)現和發(fā)展了。
增加的其他較長或較短的小節(jié)包括神經網絡計算機和協同計算機,它們打開了解釋人類感知的一條新途徑。如同已為彼得·克魯斯(Peter Kruse)和邁克爾·斯塔德勒(Michael Stadler)以及本書作者所證明的,這里也很清楚地看出協同學與格式塔理論19世紀末,奧地利及德國的心理學家創(chuàng)立了格式塔(Gestalt)理論,它強調經驗和行為的整體性,反對當時流行的構造主義元素學說和行為主義“刺激反應”公式,認為整體不等于部分之和,意識不等于感覺元素的集合,行為不等于反射弧的循環(huán)!g者之間的關系。若要介紹協同學應用的所有新結果,那會需要一整套書,而且它們也確實在《施普林格協同學叢書》這個框架下,以專業(yè)科學著作的形式出現,這套叢書現已出版了63卷。截至2017年10月已出版118卷!g者在袖珍版框架的范圍內,經常局限于較少較短的提示,例如關于新的管理理論便是如此。有些最新的發(fā)展十分熱門,但它們是如此之新,也許還不應在這一本供廣大讀者閱讀的書中提及。屬于這一類的有西佩克(G. Schiepek)、恰赫(W. Tschacher)、布倫納(E. J. Brunner)和其他作者借助協同學在臨床心理學和臨床精神病學方面的工作,或露絲·拜塞爾(Ruth Beisel)應用協同學對一個汽車工廠中團隊工作的分析。相應地我也略去了在純技術領域中的發(fā)展,這些雖然使專業(yè)人員極受鼓舞,但外行卻多半甚少興趣。屬于這類的有基于協同學的半導體元件——對稱電阻。
讀者從上面的簡短概述中可以看到,協同學是一門高度活躍的科學,也可以于其框架內在看來互不相干的不同科學分支之間確立許多重要的橫向聯系。我沒有把這本袖珍書寫成一部百科全書的打算;而是更多地致力于通過精選的例子使讀者熟悉協同學的基本概念,并說明這些概念如何不斷地建立闡釋自組織過程的基礎,從而生成進一步的關鍵詞。
過去的十年給我們帶來如此之多與協同學有關的令人驚喜的發(fā)展,因此我毫不懷疑,自組織復雜系統的研究還只是剛剛開始。
感謝伊姆加德·默勒(Irmgard Mller)女士對補充內容快速而仔細的錄入,以及馬爾克·諾伊費爾德(Marc Neufeld)博士和安德烈亞斯·達費特肖費爾(Andrear Daffertshofer)物理學學士完成的新增插圖。
赫爾曼·哈肯
1994年秋于斯圖加特第一版前言
自然界,尤其是動物界和植物界,常以其形態(tài)的繁多、結構的精致,以及結構中各組成部分之間極其巧妙的協作,使我們驚嘆不已。以往,人們世世代代都認為這些結構出自上帝所賜。如今,科學日益關注這些結構究竟是怎樣產生的,是什么力量在起作用的問題。有鑒于直至近來,結構的自發(fā)產生似乎還被認為與物理學原理相矛盾,本書就不啻為科學思想的一個轉折點。我們的出發(fā)點基于以下認識: 即便是在無生命物質中,新的、井然有序的結構也會從混沌中產生出來,并隨著恒定的能量供應而得以維持。本書從物理學和化學方面,提供了有關這種發(fā)現的極富啟發(fā)性的實例,諸如激光束的有序排列,液體的蜂窩狀模式和化學中的螺線形波。由此可見,結構的形成是以普遍適用的規(guī)律為基礎的。具此認識,就能研究較為復雜的問題,如動物細胞模式形成的受控,商業(yè)公司集體行為方式對經濟事務的左右,以及社會輿論的形成所取決的法則。在所有這些過程中,許許多多的個別部分幾乎總是以一種富有意義的方式協同行動。確如人們所說,我們面對著“復雜性系統”。對此可從各種角度加以觀察: 可以考察個別組成部分的功能,也可以對該系統做整體性研究。第一種情況猶如按照一定規(guī)則的競技,這些規(guī)則確定了各部分的具體步驟,由此最終得出一種“模式”。曼弗雷德·艾根(Manfred Eigen)和魯蒂爾德·溫克勒(Ruthild Winkler)合著的《競技論》一書(皮佩爾出版社,1976年版),令人信服地對此做了說明。
協同學即“協調合作之學”,所取的是第二種途徑。這里很少探討個別的基本規(guī)則,而旨在發(fā)現結構賴以形成的普遍規(guī)律。盡管所有比擬都有不足之處,但不妨用下國際象棋為例,對協同學略加說明。我們可以不時地舉棋落子,并跟蹤觀察每一步棋的走法。但也可以究問: 一盤棋的終局如何?顯然,眾所周知,不是白王被擒,就是黑王就縛,或則握手言和。雖然整個對局中一著著棋非常復雜,但最終結局只需寥寥數語即可說明。協同學研究結構形成時的情況也相仿,探討的是最終形成的總體模式。我們由此會認識到,存在著普遍的更高層次的必然性,它們導致新的結構和新的模式。在科學領域里所獲得的關于集體行為的知識,確定無疑地也與我們的個人事務有關,無論是在經濟領域,還是在社會領域。然而,本書并不提供這方面的現成答案。作者希望本書有助于啟發(fā)思考,但不為我們自己的行為開具萬應良方。我們甚至將提出并證明這樣的命題: 準確無誤的答案,往往是完全不可能找到的。這就為認識矛盾的本質和怎樣解決矛盾提供了新的思路。
協同學的領域正在迅猛擴展,這既可以見諸國際會議的日益增多,也可以從大眾汽車公司基金會把協同學列為科技領域的重點項目而予以促進的舉動中得到佐證。施普林格出版社為協同學專門出版了《施普林格協同學叢書》。科學家們對這一新領域早已心儀神往,本書旨在使感興趣的非專業(yè)人員對此也能初涉門徑。
在我們的時代,科學“負債”的說法不絕于耳。據我看來,社會與科學同生共存,不可分離。社會之于科學,一如科學之于社會,都是興亡攸關。因而溝通二者的每一座橋梁都至關重要。對科學家來說,償還負債并非易事。并非缺乏良好的愿望,但科學的語言——尤其是在用到數學時——與日常用語相差太遠,以致轉譯甚為困難。盡管如此,我倒是認為,無論是在自然科學或者例如在經濟學中的一件事情,科學家往往只有在無需借助任何公式,單憑日常用語就能予以說明時,才算完全理解了它。也正是把自己的思想對非專業(yè)人員講清楚的那種需要,使科學家對更重要的相互關聯有了新的認識。
希望我對這一新學科的論述能給讀者以鼓舞和啟迪,從而應用大自然成功的奧秘為自己和全人類謀福利。
感謝我的妻子,她評閱原稿,提出了寶貴的改進意見;感謝烏爾蘇拉·馮克(Ursula Funke)夫人迅速錄入了完美的定稿。她不倦的熱忱,對我成功地完成全書大有幫助。
對德意志出版社的工作人員,特別是勒伯(Lebe)博士和洛克(Locke)夫人給予的難能可貴的合作,在此一并致謝。
赫爾曼·哈肯
1981年春于斯圖加特
中譯本修訂版作者序……001
擴充袖珍版前言……001
第一版前言……0011引言和概述……001
為什么這本書會引起你的興趣……001
探尋一個統一的宇宙觀……003
分解或建構……004
生物結構與基本自然規(guī)律矛盾嗎?……0062無序有增無已?世界的熱寂……012
自然界的單行道……012
什么是無序?……013
能量不斷貶值……0163晶體——有序但無生命的結構……019
超導性和磁性: 微觀有序性產生宏觀的力量……021
相變: 從無序到有序或者從有序到無序……024028……4流體模式、云圖和地質構造
040……運動模式的梯級045……5“要有光”——激光
045……光有多種
049……激光器中的自組織
051……激光器一個具有相變過程的開放系統055……6化學模式
055……化學里的牽線搭橋
056……化學鐘
058……化學波和螺線
060……一個新的一般原理061……7生物的進化: 適者生存
064……生物分子間的競爭067……8不是最適者也能生存: 專門化并創(chuàng)造自己的生態(tài)小環(huán)境075……9生物有機體是怎樣起源的?
075……通過分子進行遺傳
079……生物形態(tài)形成的典型例子
082……分子基礎上的宏觀模型10生物的運動模式 ……08711矛盾有時不可避免……094
測試你自己的心境……095
生活中充滿矛盾……097
在社會領域中矛盾的轉移……099
矛盾也可能用別的方式解決……10112混沌、偶然和機械論世界觀……102
確定還是偶然?……102
既確定亦偶然!……103
吃角子老虎: 計劃好的混沌……106
北方并不總是北方……108
協同學中的混沌: 自相矛盾嗎?……108
天氣是否可以預報?圣彼得是否總留著一扇小小的后門?……109
等離子體可以制服嗎?核聚變中也有混沌嗎?……11013混沌理論背景概述……114
馴服混沌……120
混沌研究者的預測……12114經濟中的協同效應……125
兩個冰淇淋小販在海灘上做買賣,怎么做最好?……127
為什么城市越來越大?……128
130……經營管理: 跟著你的對手亦步亦趨嗎?
131……經濟的繁榮和衰退——一件事的正反兩面
132……技術革新永遠是經濟的動力嗎?
137……經濟生活中突發(fā)的集體變化
139……經濟不像亞當·斯密所想的那樣簡單
139……國家控制: 是禍抑福?
141……考慮不周的控制造成經濟混亂
142……經濟聯系越緊密,和平就越有保障嗎?
143……協同效應的意義與無意義
144……用協同學規(guī)律為人類造福145……15革命能不能預測?
145……作為序參數的輿論
148……人是可影響的嗎?
152……意見的改變: 怎樣和通過什么來進行?
153……大眾傳媒: 篩選壓力下的序參數
156……世界的簡化
158……電視——非同等閑的影響力
159……政府與輿論
161……專制
163……輿論與少數派
164……革命
167……能定出行動的普遍原則嗎?
168……對官僚主義的一些思考16幻覺能證明關于大腦功能的理論嗎?……171
有沒有“祖母細胞”?……172
大腦的激發(fā)模式——假設和實驗……175
整體思維……178
身與心……179
大腦是按計劃生長的嗎?……18017計算機的解放: 希望還是噩夢?……183
二十世紀的神童……183
程序編制……185
計算機網絡……187
模式識別……190
感知與協同計算機……193
計算機的內部世界……197
邏輯過程——與材料無關……202
神經網絡計算機和協同計算機……204
計算機會變幻莫測嗎?……205
不要放棄思維……207
信息、信息、信息……20818科學感知的原動力——科學家之間的競爭……211
科技雜志之間的競爭……220
協同學論協同學……221226……19 回顧
226……一項新原則
228……無生命自然界到有生命自然界之間的橋梁
228……生活在火與冰之間
230……生命的又一特征?
230……知識的界限233……譯校后記
235……譯者的話
240……參考文獻
254……插圖來源