系統論思想和人居環境科學是解決我國城鄉發展問題的金鑰匙

周干峙

系統論思想和人居環境科學是解決我國城鄉發展問題的金鑰匙

周干峙

系統論思想是錢學森先生在上世紀70年代（其萌芽思想可能更早些）就提出來的科學思想；“人居環境”是上世紀80年代初吳良鏞先生在中科院的一次報告中提出來的。兩者在不同層次，體現了科學思想的規律，體現了科學的哲學的規律。這些規律指導、引領著各學科的發展。我想先談談系統思想，這是科學哲學的最高層次。再談人居環境，這是一個印證科學哲學的相當大的行業層次。再談作為復雜巨系統的人居環境科學及其規律。

一

從事力學、航空、導彈、航天的研究和實踐，這是人們“熟知”的錢老。但是1979年的錢老就說他研究力學已經是從前的事了。[見錢學森“智慧的鑰匙”79年、80年、85年86年幾篇文章］之后，錢老說到“我們完全可以建立起一個科學體系……去解決我們中國社會主義建設中的問題。”“我們是把馬克思主義的認識論與現代系統工程的方法論結合起來了”。這是件認識科學和科學認識的了不起的事。2004年胡錦濤總書記說“落實科學發展觀是一項系統工程……，要把自然科學、人文科學、社會科學等方方面面的知識、方法、手段協調和集成起來，不斷認識和把握社會發展的客觀規律，對科學發展觀進行周密的科學解釋，為科學發展提供堅實的科學理論和基礎。

系統科學是從眾多的科學實踐和科學理念中提升而來的。所謂“系統“是從事物的部分和整體、局部和全局、以及其層次關系和相互作用的角度來研究客觀世界的。反映事物特性的一個基本概念——即事物都具有系統，都處于系統狀態。系統是由一些相互關聯、相互影響、相互作用的組成部分所構成的具有一定功能的整體。這樣定義系統，在自然界、人類社會、包括人自身，都是普遍存在的。所以，系統科學的理論、方法和技術具有廣泛的適用性。一個城市是一個系統，一個經濟協作區是一個系統，一個社會組織也是一個系統，也可以把一個國家作為一個巨系統。

錢老還說過，“在一切規模較大的工程技術中都有‘總體’，都有‘協調’問題……，因此必須有個‘總設計師’來抓總，來協調各項工作。錢老在完成航空航天的事業中，就不僅僅主持了科研、設計，同時也主持了工程管理和工程建設工作。

錢老有不少文章論及系統科學的體系。他的思想很開闊，他的“體系”包括“硬件”和“軟件”，他不僅僅講理性認識，還講了經驗的重要性。他曾經講過“當人們尋求從定量方法處理復雜系統時，數學模型看起來‘理論性’很強，其實難免牽強附會、脫離實際，……。不如一開始就承認理論的不足，而求援于經驗判斷，讓定性的方法和定量的方法結合起來，最后定量”。

錢老同時也非常重視管理工作，主張用科學的方法論和先進的科學手段來進行管理。而且非常重視“抓大局”和“全局性”的工作。錢老在1985年的論文“從系統科學看我國今后60年的社會革命中”還具體提出了應該用系統工程和開展系統學研究的八大戰略，其中之一就是“國家環境管理”。當時，國家剛設置城鄉建設環境保護部，所要研究和解決的問題，就是一項龐大的系統工程。恐怕至今還沒有梳理清楚。這也從一個側面說明該系統的復雜性，還須要進一步付出巨大的努力。

二

“人居環境科學”是建筑科學在實踐中不斷發展形成的。起初，建筑是從土木學科中分離出來的。建國前，梁思成先生首先在東北大學創辦建筑系，建筑第一次作為一個獨立學科。建國后，在清華率先把建筑系改名為營造系，把建筑學重新概括為體形環境學，以后提出過廣義建筑學，這一歷史進程都可以證明，當時已經從學術的系統特點考慮學科應包含的內容，不滿足于傳統的專業內容和名稱。

建國后，特別是改革開放后三十年，建筑學科的方方面面趨于成熟，大體上建筑學、城市規劃、風景園林和建筑工程形成了大建筑學科的四大分支。對于對應城鄉發展這一大系統，必須要有一個大的學科系統，用以概括，協同組織各分系統，推動全局的發展，看來只有“人居環境”科學理念可以統籌幾大分支，分工互補，協同集成，加強學科力量，而不是相互削弱，相互抵消。錢老在“集智慧之大成”的論述中，就把所有學科劃分為11大門類時，就曾把“大建筑學科”或“城市學科”列入，當時名稱尚無定論。看來用“人居環境學”還是比較合理的。

總的看來，近半個多世紀以來，隨著社會經濟和科學技術的發展，隨著城市化現象的發展，這門大學科是必須確立，必須適應建設工作的需要，其結構框架大體如圖1。

圖1

三

這四大分支中，每一個分支都具有4的2次方以上的二級學科，即：

(學科分類極為復雜，以上概括不可能完全，僅作為研究參考。)

上述70多個2級學科，以下有更多的大專題、大專題下又有更多的課題、構成課題的“基因”(因子、要素)，則更為復雜繁多，估計共有八位數以至九位數的因子，影響著一個地區和城市的生存與發展 (圖2、3)。

圖2

四

圖3

這一復雜的巨系統具有一切復雜巨系統的特點：

(1)系統結構具有相互緊密聯系的層次和系列。城市系統具有層層疊疊的大系統套小系統，既有串行樹枝狀結構，也還有橫向蔓延的網絡狀、鏈狀、原子結構狀的“系統元”，各子系統之間既有統一性，又有非均質性和各向異性，如經濟系統、生活系統，實際上都是一種以人的活動和意識作為子系統而構成的社會系統，可算是一種特殊復雜的巨系統。

(2)系統的作用大于系統各部分的簡單的總和。城市系統的所謂整體優勢、整體作用十分明顯，這就是所謂的聚集效應。只有聚居到一定程度，有了優化組合，城市就具有諸如經濟的、文化的、新的特有的中心作用。城市中完整的硬件，良好的軟件，以及軟硬件的配合，城市的職能就得到強化，效益就增強；反之，各自為政，各搞一套；建設不錯，管理不善，也仍然缺乏吸引力。總的，就是我們常說的搞得好，會1+1＞2，搞不好，也可能1+1＜2。

(3)巨系統中，總是上一層次的大系統決定性地影響下一層次的小系統。在城市系統中一切相對處于低層次的系統都受高一層次系統的決定性影響。所以，做好規劃不能沒有全局、不能不受更大系統的影響。但眾多的小系統也會反過來影響大系統。

(4)系統有邊界，并總是和更大的系統、旁系統進行種種交換。城市系統的邊界具有封閉的和滲透的，靜態的與運動的，有勢的和無勢的，實質的和虛擬的。隨著時代發展，城市內部系統日益復雜，外部系統影響日益增強，無論城市經濟、城市建設、城市文化與外界關系日益密切。而且總是通過邊界與外界進行資源交換、信息交換、物質交換和能量交換等等。相互影響、相互作用。這種交換貫穿規劃編制、控制全過程，如果停止，城市生活也就停止。

(5)系統的非勻質性和相互作用。這是區域中常碰到的城鎮布局不均勻和強、弱不同的相互作用。各類城市的凝聚和擴散作用也各不相同。如：在高密集、高城市化地區，由于城鎮間距緊縮到只有自行車行駛距離(幾公里)，城鎮的強相互作用顯著，形成一種優勢使區域的功能更為突出，但也帶來問題，認識這一點，就要加強規劃的控制，更加注意防治負面影響，如：綜合解決環境問題，注意交通聯系，提高生活質量，等等。

(6)系統的自組織和自適應性。城市系統本身有一定的學習功能，系統具有一定的自適應性和自組織性。許多規劃建設中考慮不到而實際生活中必須解決的問題，往往通過這種功能得以暫時解決。如某些建筑改變使用性質，某些缺陷通過管理方法適應實際需要。這種通過自適應、自組織作用往往反過來取得經驗，最終取得接近優化解決的方案。

(7)系統的復雜性。對巨系統的復雜性的認識，對城市決策有重要作用。正因為簡單化地對待復雜的系統問題，如對一些政策性本來很強的問題，由于看不到種種相關因素，就產生決策失誤，控制失誤。還有對重大工程，由于不認識其長遠影響及深度影響，不肯花必要的調查研究時間，而倉促決定，造成根本性缺陷和難以挽回的損失。

只有認識了復雜性特點，才能慎重決策、民主決策，避免主觀性、表面性、片面性。

(8)系統運行的非定常性規律。也完全適用于城市系統。即錢老所指出的，“關于開放的復雜巨系統，由于其開放性和復雜性，不能用還原論方法處理它，不能象經典統計物理以及由此派生的處理開放的簡單巨系統方法來處理，我們必須依靠宏觀觀察，只求解決一定時期的發展變化方法，所以任何一次解決都不可能是一勞永逸的，它只能管一定的時期。過一段時間，宏觀情況變了，系統成員本身也會有其變化，具體的計算參量及其相互關系也都會有變化。因此，對開放的復雜系統，只能作短期的預測計算，過一定時間，必須根據新的宏觀觀察作新的調整。”我國幾十年的城市規劃經驗就是這樣，所以，規劃法已規定20年為期的城市規劃設想，每5年應進行修改補充。

（9）系統并非一成不變，而總是存在著動態的平衡和不平衡狀態。我們企求事物要向有利于人們的方向發展，就必須了解掌握這一特點，爭取舊的平衡狀態能有所突破，新的平衡狀態有健康發展。

（10）從相對較長時間考察，作為整體性的系統和交叉學科的系統，往往不僅具有量的變化，還可能出現質的變化。所謂從量變到質變。如太陽系統、星球物理系統、氣候、地球物理系統，已有影響人類生存的苗頭，值得注意研究，提高認識。

復雜巨系統規律，實際不止以上10點，我們可以看到系統科學的規律是放之四海而皆準的。學科的、科學的哲學在不同學科間是相通的，各學科是互相促進、互為參照、互為依存而本身也是形成大系統的。

此外，還有系統學的方法論，把復雜問題的解決由定性到定量，由粗略到比較準確，有可能使城市規劃、城市設計和城市管理更加科學合理，對提高效益，節約資金，優化生活，具有不可估量的巨大作用。

特別是在當今，我們必須總結歷史經驗，改變發展方式，用系統思想，綜合集成，協同發展，是必由之路。而且，這些發展對于社會經濟的不斷提高，必將發揮越來越大的難以估量的作用。所以我們認為，錢老的思想光輝在人居環境領域中的作用是歷史性和原創性的。他的科學思想一定將發揚光大，結出豐碩的果實。