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生命系统的自组织现象探究
作者：李丹 李润珍 李欢欢
来源：《科技创新与应用》2014年第11期
摘 要：系统科学的不断发展为我们认识纷繁复杂的生命现象提供了广阔的视野和理论基础，基于系统科学的研究特点，文章从自组织理论的开放性、与外界物质信息能量的交换着手研究生命系统的复杂性，通过达尔文的自然选择以及生命体中最基本的单位——细胞中“鞭毛”细菌的机理运行模式对达尔文的进化论进行反思，最终通过霍兰的“适应性造就复杂性”来理解生命的本质。
关键词：系统科学；自组织；鞭毛细菌；隐秩序
1 绪论
无论是自然界、社会或是生命，冥冥之中都有一双“隐形的手”在控制着这些系统千差万别的组织、结构、性质以及性状等等。而这双“隐形的手”，我们称之为自组织。哈肯
（H.Haken）对其是这样定义的：“如果系统在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定干预，我们便说系统是自组织的。”[1]自组织在现实世界中的产生是千差万别的，无论是在外形、结构、模式或是形态等方面，但是无论如何，都必定由普遍起作用的原理、规律支配着。
2 生命的真相
19世纪以前，科学家们醉心于将生命系统用精确的物理学及物理现象来解释，他们认为生命体就是有机体，而这些有机体按照精确的物理学定律实现颇有规则、颇有秩序的功能。这与当时科学界崇尚的用物理学来解释一切学科、系统的大背景是息息相关的。经典的牛顿力学研究的都是可逆的过程，即使这类过程的反演也是遵循着经典力学的定律，正如维纳在《控制论》所指出的：“天文历书顺读和倒读都是一样的”，维纳把这种现象形象地比喻成“回文”（palindrome），类似于一个句子倒过来仍能保持原来的含义。但是，对于现实世界中的很多事物，他们都是不可逆的。
2.1 分岔可以带来多样性和创新之源吗？
普利高津以前，科学家们都是将各种系统局限在一个密闭的系统内进行研究。而事实上，真正的封闭系统在客观世界中并不存在，它仅仅是为了科学家研究上的方便，与之相反，开放的系统却在自然界和人类生活中无处不在，无时不在。从“进化论”的角度说，自组织是一个系统在自然选择的基础上，在遗传、变异、优胜劣汰的作用下，组织模式和运行结构等不断地进行自我完善，从而提高适应周围环境能力的过程。薛定谔在其著作《生命是什么》中指出：“新陈代谢的本质就在于使有机体成功地消除了当它活着时不得不产生的全部的熵。”[2]
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生命系统的自组织现象探究
作者：李丹 李润珍 李欢欢
来源：《科技创新与应用》2014年第11期
摘 要：系统科学的不断发展为我们认识纷繁复杂的生命现象提供了广阔的视野和理论基础，基于系统科学的研究特点，文章从自组织理论的开放性、与外界物质信息能量的交换着手研究生命系统的复杂性，通过达尔文的自然选择以及生命体中最基本的单位——细胞中“鞭毛”细菌的机理运行模式对达尔文的进化论进行反思，最终通过霍兰的“适应性造就复杂性”来理解生命的本质。
关键词：系统科学；自组织；鞭毛细菌；隐秩序
1 绪论
无论是自然界、社会或是生命，冥冥之中都有一双“隐形的手”在控制着这些系统千差万别的组织、结构、性质以及性状等等。而这双“隐形的手”，我们称之为自组织。哈肯
（H.Haken）对其是这样定义的：“如果系统在获得空间的、时间的或功能的结构过程中，没有外界的特定干预，我们便说系统是自组织的。”[1]自组织在现实世界中的产生是千差万别的，无论是在外形、结构、模式或是形态等方面，但是无论如何，都必定由普遍起作用的原理、规律支配着。
2 生命的真相
19世纪以前，科学家们醉心于将生命系统用精确的物理学及物理现象来解释，他们认为生命体就是有机体，而这些有机体按照精确的物理学定律实现颇有规则、颇有秩序的功能。这与当时科学界崇尚的用物理学来解释一切学科、系统的大背景是息息相关的。经典的牛顿力学研究的都是可逆的过程，即使这类过程的反演也是遵循着经典力学的定律，正如维纳在《控制论》所指出的：“天文历书顺读和倒读都是一样的”，维纳把这种现象形象地比喻成“回文”（palindrome），类似于一个句子倒过来仍能保持原来的含义。但是，对于现实世界中的很多事物，他们都是不可逆的。
2.1 分岔可以带来多样性和创新之源吗？
普利高津以前，科学家们都是将各种系统局限在一个密闭的系统内进行研究。而事实上，真正的封闭系统在客观世界中并不存在，它仅仅是为了科学家研究上的方便，与之相反，开放的系统却在自然界和人类生活中无处不在，无时不在。从“进化论”的角度说，自组织是一个系统在自然选择的基础上，在遗传、变异、优胜劣汰的作用下，组织模式和运行结构等不断地进行自我完善，从而提高适应周围环境能力的过程。薛定谔在其著作《生命是什么》中指出：“新陈代谢的本质就在于使有机体成功地消除了当它活着时不得不产生的全部的熵。”[2]