普利高津的理論表明，與遵循熵增加原理的平衡孤立系統(tǒng)不同，遠(yuǎn)離平衡的開放系統(tǒng)會自組織地向有序發(fā)展。開放系統(tǒng)之所以會產(chǎn)生這種行為，關(guān)鍵因素是外界對系統(tǒng)輸入物質(zhì)、能量與信息，也就是"負(fù)熵流"。

1984年，24位科學(xué)家和數(shù)學(xué)家在美國新墨西哥州的圣塔菲聚會，這些人分別來自不同的學(xué)科。他們熱烈地討論了“科學(xué)中涌現(xiàn)的綜合”。他們打算建立一家新的研究機(jī)構(gòu)，主要致力于對各種高度復(fù)雜和相互作用的系統(tǒng)的研究。這些復(fù)雜系統(tǒng)只有在交叉學(xué)科的背景下才可能研究清楚。

此外，他們還希望推動知識的統(tǒng)一，以及提高科學(xué)家們共擔(dān)責(zé)任的意識，打破目前知識界各自為政的狀態(tài)。就這樣，作為復(fù)雜系統(tǒng)的研究中心——圣塔菲研究所被建立起來了。在20世紀(jì)，“整體大于部分之和”這一反對“還原論者”的口號，影響力變得越來越大。

那么，復(fù)雜性是什么？復(fù)雜系統(tǒng)是什么？古往今來有很多智者哲人都思考過這些問題。除了對復(fù)雜性做出定性的回答之外，幾十年以來，很多科學(xué)家都在努力建立起定量的定義，并希望用這些定義來對各種系統(tǒng)的復(fù)雜程度進(jìn)行定量計(jì)算，以及對不同系統(tǒng)復(fù)雜程度的大小進(jìn)行比較。

關(guān)于復(fù)雜性的定義是五花八門的，從不同的角度和不同的方法出發(fā)，定義也不同。有些定義很難搞懂，更難以計(jì)算。當(dāng)然，重要的不是要有一個(gè)統(tǒng)一的定義，而是通過研究，增進(jìn)我們對復(fù)雜世界的理解。

在物理學(xué)中，對“復(fù)雜性”的最初考慮與爭論是從統(tǒng)計(jì)物理學(xué)建立時(shí)開始算起的，也就是從概率論的描述和統(tǒng)計(jì)方法引入物理學(xué)時(shí)算起的。在一百多年前，以奧地利人玻爾茲曼為代表的物理學(xué)家倡導(dǎo)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的時(shí)候，一切并不那么容易。玻爾茲曼本人也因?yàn)榈貌坏酵械睦斫舛粲艄褮g，最后自殺了，這是科學(xué)史上的一個(gè)悲劇。

到了20世紀(jì)，人類發(fā)明了計(jì)算機(jī)，隨后人類社會進(jìn)入信息時(shí)代。伴隨計(jì)算機(jī)飛速發(fā)展的通信技術(shù)自然地提出了量度、刻畫“信息”的要求，信息論便隨之產(chǎn)生。美國偉大的科學(xué)家約翰·馮·諾依曼和香農(nóng)對此做出了巨大貢獻(xiàn)。

1948年，美國貝爾電話實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了晶體管，這項(xiàng)發(fā)明引發(fā)了電子產(chǎn)業(yè)的革命，為電子技術(shù)的微型化和普遍應(yīng)用開辟了道路。同一年，32歲的香農(nóng)發(fā)表了《通信的數(shù)學(xué)理論》，信息論就此誕生，一個(gè)重要的新詞“比特”從此進(jìn)入人類的視野。作為度量信息的基本單位，比特也成為量綱的一員。

關(guān)于信息的科學(xué)定義還沒有完全統(tǒng)一，更多得到公認(rèn)的定義是所謂的“香農(nóng)定義”。香農(nóng)信息也稱為“信息熵”或者“負(fù)熵”，又可以說是對系統(tǒng)“無知程度"的度量。

物理學(xué)的進(jìn)展增進(jìn)了人們對復(fù)雜性的早期認(rèn)識。諾貝爾化學(xué)獎得主、比利時(shí)化學(xué)家普利高津提出耗散結(jié)構(gòu)理論、非平衡熱力學(xué)和非平衡統(tǒng)計(jì)物理學(xué)，闡述了“自組織”現(xiàn)象的規(guī)律。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，世界一定會因?yàn)殪卦黾釉矶絹碓綗o序，但現(xiàn)實(shí)世界中卻存在許多系統(tǒng)自發(fā)地趨于更加有序的現(xiàn)象，這便是自組織。問題是，它是如何發(fā)生的呢？

普利高津的理論表明，與遵循熵增加原理的平衡孤立系統(tǒng)不同，遠(yuǎn)離平衡的開放系統(tǒng)會自組織地向有序發(fā)展。開放系統(tǒng)之所以會產(chǎn)生這種行為，關(guān)鍵因素是外界對系統(tǒng)輸入物質(zhì)、能量與信息，也就是“負(fù)熵流"。

由于具備了這種條件，系統(tǒng)就會自發(fā)地產(chǎn)生有序的“耗散結(jié)構(gòu)”。這是此前人們以為只有生物系統(tǒng)才具有的復(fù)雜進(jìn)化特征。然而，普利高津用大量可以解析推導(dǎo)的實(shí)際系統(tǒng)模型的演化規(guī)律說明，許多物理學(xué)家習(xí)以為常的“簡單系統(tǒng)”就能展示耗散結(jié)構(gòu)的自組織形成。

與普利高津同時(shí)代的德國人哈肯創(chuàng)立了協(xié)同學(xué)。協(xié)同學(xué)強(qiáng)調(diào)，遠(yuǎn)離平衡開放系統(tǒng)中的各部分之間互相協(xié)作，形成整個(gè)系統(tǒng)有序結(jié)構(gòu)的規(guī)律與理論。協(xié)同學(xué)認(rèn)為，大量“子系統(tǒng)”構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)常常表現(xiàn)出協(xié)同作用，從而自組織向各種各樣的有序狀態(tài)發(fā)展。

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