整體大于部分之和

普利高津的理論表明，與遵循熵增加原理的平衡孤立系統不同，遠離平衡的開放系統會自組織地向有序發展。開放系統之所以會產生這種行為，關鍵因素是外界對系統輸入物質、能量與信息，也就是"負熵流"。

1984年，24位科學家和數學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科。他們熱烈地討論了“科學中涌現的綜合”。他們打算建立一家新的研究機構，主要致力于對各種高度復雜和相互作用的系統的研究。這些復雜系統只有在交叉學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一，以及提高科學家們共擔責任的意識，打破目前知識界各自為政的狀態。就這樣，作為復雜系統的研究中心——圣塔菲研究所被建立起來了。在20世紀，“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，復雜性是什么？復雜系統是什么？古往今來有很多智者哲人都思考過這些問題。除了對復雜性做出定性的回答之外，幾十年以來，很多科學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的復雜程度進行定量計算，以及對不同系統復雜程度的大小進行比較。

關于復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，定義也不同。有些定義很難搞懂，更難以計算。當然，重要的不是要有一個統一的定義，而是通過研究，增進我們對復雜世界的理解。

在物理學中，對“復雜性”的最初考慮與爭論是從統計物理學建立時開始算起的，也就是從概率論的描述和統計方法引入物理學時算起的。在一百多年前，以奧地利人玻爾茲曼為代表的物理學家倡導統計物理學的時候，一切并不那么容易。玻爾茲曼本人也因為得不到同行的理解而郁郁寡歡，最后自殺了，這是科學史上的一個悲劇。

到了20世紀，人類發明了計算機，隨后人類社會進入信息時代。伴隨計算機飛速發展的通信技術自然地提出了量度、刻畫“信息”的要求，信息論便隨之產生。美國偉大的科學家約翰·馮·諾依曼和香農對此做出了巨大貢獻。

1948年，美國貝爾電話實驗室發明了晶體管，這項發明引發了電子產業的革命，為電子技術的微型化和普遍應用開辟了道路。同一年，32歲的香農發表了《通信的數學理論》，信息論就此誕生，一個重要的新詞“比特”從此進入人類的視野。作為度量信息的基本單位，比特也成為量綱的一員。

“信息論之父”——克勞德·香農

關于信息的科學定義還沒有完全統一，更多得到公認的定義是所謂的“香農定義”。香農信息也稱為“信息熵”或者“負熵”，又可以說是對系統“無知程度"的度量。

物理學的進展增進了人們對復雜性的早期認識。諾貝爾化學獎得主、比利時化學家普利高津提出耗散結構理論、非平衡熱力學和非平衡統計物理學，闡述了“自組織”現象的規律。根據熱力學第二定律，世界一定會因為熵增加原理而越來越無序，但現實世界中卻存在許多系統自發地趨于更加有序的現象，這便是自組織。問題是，它是如何發生的呢？

普利高津的理論表明，與遵循熵增加原理的平衡孤立系統不同，遠離平衡的開放系統會自組織地向有序發展。開放系統之所以會產生這種行為，關鍵因素是外界對系統輸入物質、能量與信息，也就是“負熵流"。

由于具備了這種條件，系統就會自發地產生有序的“耗散結構”。這是此前人們以為只有生物系統才具有的復雜進化特征。然而，普利高津用大量可以解析推導的實際系統模型的演化規律說明，許多物理學家習以為常的“簡單系統”就能展示耗散結構的自組織形成。

與普利高津同時代的德國人哈肯創立了協同學。協同學強調，遠離平衡開放系統中的各部分之間互相協作，形成整個系統有序結構的規律與理論。協同學認為，大量“子系統”構成的復雜系統常常表現出協同作用，從而自組織向各種各樣的有序狀態發展。

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