金觀濤 華國(guó)凡：萬(wàn)物皆變，本質(zhì)為何不變？｜雙體實(shí)驗(yàn)室

大家好，我是船長(zhǎng)。

在瞬息萬(wàn)變的世界中，我們常常習(xí)慣于追問(wèn)“事物為何變化”，卻很少思考一個(gè)更為根本的問(wèn)題：事物為何能夠保持其確定的性質(zhì)？一塊木頭為何始終堅(jiān)硬？一杯水為何始終是水？我們身處的這個(gè)世界，如果沒(méi)有某種內(nèi)在的“定力”，恐怕早已在干擾與沖擊中分崩離析。而這“定力”，正是我們今天要探討的主題——質(zhì)的穩(wěn)定性。

金觀濤老師與華國(guó)凡老師從系統(tǒng)科學(xué)的角度深入剖析了“質(zhì)的穩(wěn)定性”這一核心概念。任何物質(zhì)都處于內(nèi)外環(huán)境的持續(xù)干擾中，但為何它們沒(méi)有因此瓦解？關(guān)鍵在于，物質(zhì)所表現(xiàn)出的確定性質(zhì)，實(shí)際上是其穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)所決定的。文章系統(tǒng)闡述了三種不同類型的穩(wěn)定性，層層遞進(jìn)，引人深思。

抗干擾的穩(wěn)定性、回歸穩(wěn)態(tài)的能力、系統(tǒng)自發(fā)趨向穩(wěn)定的趨勢(shì)這三種穩(wěn)定性共同構(gòu)成了事物“之所以是它自己”的底層邏輯。沒(méi)有穩(wěn)定性，就沒(méi)有可識(shí)別的物質(zhì)，沒(méi)有可重復(fù)的規(guī)律，也沒(méi)有可延續(xù)的文明。

在當(dāng)今這個(gè)充滿不確定性的時(shí)代，重讀這篇關(guān)于“穩(wěn)定性”的文章，具有特別的現(xiàn)實(shí)意義。無(wú)論是個(gè)人面對(duì)生活的波動(dòng)，組織應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的變遷，還是社會(huì)在技術(shù)沖擊下的調(diào)適，我們都需要理解：穩(wěn)定不是靜止，而是一種在動(dòng)態(tài)中保持本質(zhì)的能力。這篇文章不僅為我們提供了一種理解世界的方式，更啟示我們?nèi)绾卧谧兓袑ふ也蛔儯诟蓴_中建立秩序，在流動(dòng)中錨定價(jià)值。

圖 ： 霍貝瑪 《米德?tīng)柟崴沟牧质a道》

萬(wàn)物皆變，本質(zhì)為何不變？

文/金觀濤 [美]華國(guó)凡

穩(wěn)態(tài)：萬(wàn)物存在的根基

為了研究質(zhì)變的方式，我們首先必須解決一個(gè)問(wèn)題，這就是為什么物質(zhì)會(huì)具有某一種確定的性質(zhì)。對(duì)此，或許哲學(xué)家會(huì)認(rèn)為不成問(wèn)題，因?yàn)槲镔|(zhì)總是具有一定的屬性。

但是對(duì)于科學(xué)家，這個(gè)問(wèn)題常常引起他們的深思。為什么這塊木頭有固定的物理性質(zhì)？為什么這杯水有固定的化學(xué)性質(zhì)？科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，任何物質(zhì)都處于內(nèi)外環(huán)境密不可分的作用之中，任何物質(zhì)都會(huì)受到來(lái)自內(nèi)部和外部不可排除的干擾。

木塊受到內(nèi)外應(yīng)力的復(fù)雜干擾，為什么沒(méi)有在壓力的作用下變成碎片呢？水分子由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子組成，氫原子和氧原子不斷受到內(nèi)在電子運(yùn)動(dòng)和外來(lái)分子的干擾，這些干擾使氫氧原子處于不斷振動(dòng)之中。為什么這種振動(dòng)沒(méi)有動(dòng)搖水分子的結(jié)構(gòu)，使氫原子、氧原子飛散開(kāi)去呢？就拿原子本身而言，它也處于內(nèi)部基本粒子運(yùn)動(dòng)和外部場(chǎng)的不斷干擾之中，為什么原子沒(méi)有瓦解呢？

圖 ：水分子的結(jié)構(gòu)示意圖

實(shí)際上，任何一種物質(zhì)都是一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)的可能結(jié)構(gòu)有很多，它的結(jié)構(gòu)在內(nèi)外干擾作用下不斷發(fā)生這樣的形變。在干擾存在的條件下，只有穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)才能存在，因此，事物表現(xiàn)出的性質(zhì)一般都是某一種穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)所具備的質(zhì)。

換言之，對(duì)于事物質(zhì)的規(guī)定，干擾像海浪一樣包圍著它，沖擊著它。在干擾的沖擊之下，物質(zhì)要具有某一種確定的性質(zhì)，無(wú)論是幾何形狀、物理性質(zhì)或化學(xué)性質(zhì)，都不能是任意的。這種性質(zhì)必須具有穩(wěn)定性，要滿足穩(wěn)定性必備的條件。

也就是說(shuō)，系統(tǒng)表現(xiàn)出的確定性質(zhì)必須是系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)所決定的性質(zhì)。關(guān)于穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，我們?cè)谇耙徽乱延泻芏嗝枋觥５拔膬H僅從系統(tǒng)各部分互相作用來(lái)把握穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)在我們把穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)的某一種質(zhì)的規(guī)定性聯(lián)合起來(lái)考察，將由穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)決定的性質(zhì)稱為事物質(zhì)的“穩(wěn)定性”。初看起來(lái)，質(zhì)的穩(wěn)定性似乎就是一種不變的性質(zhì)，其實(shí)問(wèn)題要復(fù)雜得多，在控制論中，它有著深刻而嚴(yán)格的含義。

穩(wěn)態(tài)：世界的三重基石

從穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)角度分析，質(zhì)的穩(wěn)定性大致包括了這樣幾類含義。

第一類質(zhì)的穩(wěn)定性的含義是，當(dāng)事物受到一個(gè)比較大的干擾時(shí)，事物質(zhì)的規(guī)定性也即狀態(tài)發(fā)生的變化很小。烏龜?shù)目住⑽伵５臍ぃ约叭祟惖姆孔佣季哂羞@種穩(wěn)定作用，它們使外界溫度的、機(jī)械的以及各種其他變化不致對(duì)內(nèi)環(huán)境發(fā)生顯著的影響。

化學(xué)中常用的緩沖溶液也具有這種性質(zhì)。比如我們配成緩沖溶液，它的pH值為4.74。當(dāng)溶液受到較大的干擾，如加入一定量的酸和堿時(shí)，pH值的變化不大。這種性質(zhì)非常寶貴，我們知道，許多化學(xué)反應(yīng)需要在較穩(wěn)定的酸堿度條件下進(jìn)行，用這種方法配制的緩沖溶液，提供了一個(gè)穩(wěn)定的酸堿環(huán)境。這里pH值4.74被稱為這個(gè)緩沖溶液的穩(wěn)定態(tài)。

圖 ：化學(xué)試 劑與 pH值

第二類穩(wěn)定性的含義是指事物處于這樣一種性質(zhì)或這樣一個(gè)狀態(tài)：如果我們給事物一個(gè)干擾，使事物偏離這一狀態(tài)，事物能以某種方式自動(dòng)地回到原來(lái)那個(gè)狀態(tài)去。不倒翁的直立是一個(gè)穩(wěn)定態(tài)，無(wú)論干擾使它的角度發(fā)生怎樣的偏離，只要干擾一消失，它又會(huì)自動(dòng)回到直立狀態(tài)。

事物一旦偏離某一狀態(tài)，再也回不去了，就叫不穩(wěn)定。我們常說(shuō)“危如累卵”，把雞蛋一個(gè)個(gè)疊起來(lái)，那可是太不穩(wěn)定了。只要稍有點(diǎn)干擾，比如一絲微風(fēng)，走路時(shí)地板的振動(dòng)，都會(huì)使雞蛋摔下來(lái)。而雞蛋一旦摔下來(lái)，它們不會(huì)自動(dòng)地疊在一起，所以“累卵”是一個(gè)不穩(wěn)定態(tài)。

第三類穩(wěn)定性似乎具有更廣義的含義，它指事物自動(dòng)發(fā)生或容易發(fā)生的總趨勢(shì)。如果一個(gè)事物能自動(dòng)發(fā)生趨向某一狀態(tài)的變化，那么我們就說(shuō)這一狀態(tài)比原來(lái)的狀態(tài)更穩(wěn)定。這在系統(tǒng)的研究中特別重要。我們前面講過(guò)的自組織系統(tǒng)，在這個(gè)意義上就是在自動(dòng)趨向穩(wěn)態(tài)。

圖 ： 約翰·康斯泰勃爾《干草車》

不管對(duì)質(zhì)的穩(wěn)定性的定義如何，它都是指在內(nèi)外干擾下事物保持自身某一狀態(tài)不變的能力，它的意義對(duì)我們的研究極為重要。

我們這個(gè)世界是現(xiàn)在這個(gè)世界，各種事物能存在并進(jìn)行有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，都離不開(kāi)穩(wěn)定性。經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要有穩(wěn)定的貨幣。生物的生存需要有穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境。任何一種語(yǔ)言的詞匯實(shí)際總是穩(wěn)定在一定的數(shù)量極上，太少了不能表達(dá)思想，太多了無(wú)法掌握。

任何物理規(guī)律都具有穩(wěn)定性，這是近代科學(xué)的信條。一個(gè)微分方程如果不是穩(wěn)定的，就不能代表物理規(guī)律。事物內(nèi)在的聯(lián)系如果沒(méi)有穩(wěn)定性，那么這種聯(lián)系既發(fā)現(xiàn)不了，也不會(huì)對(duì)事物的發(fā)展起支配作用。

本文系摘選自《控制論與科學(xué)方法論》一書第四章節(jié)第3節(jié)。為便于閱讀，部分段落做了拆分和刪減，推文標(biāo)題為編者所擬，學(xué)術(shù)討論請(qǐng)以原文為準(zhǔn)。文中部分配圖來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系公眾號(hào)后臺(tái)刪除。

內(nèi)容編校：穎睿

編發(fā) 審定：船長(zhǎng)

聲明

雙體實(shí)驗(yàn)室出品 如需轉(zhuǎn)載聯(lián)系后臺(tái)

歡迎轉(zhuǎn)發(fā)朋友圈 一起探索人文科技