系統(tǒng)科學(xué)導(dǎo)論

前言

系統(tǒng)科學(xué)是20世紀(jì)后半葉形成的綜合性橫斷科學(xué)，它以自然和社會領(lǐng)域的復(fù)雜系統(tǒng)為研究對象，運(yùn)用綜合、整體、集成的方法，特別強(qiáng)調(diào)定性分析與定量計算的結(jié)合，提出了層次、涌現(xiàn)、適應(yīng)等概念，并大量使用計算機(jī)工具對系統(tǒng)狀態(tài)加以描述，對系統(tǒng)演化過程進(jìn)行分析，它的發(fā)展大大推進(jìn)了自然科學(xué)與社會科學(xué)的結(jié)合.21世紀(jì)，人類社會的發(fā)展邁向新的目標(biāo)，系統(tǒng)科學(xué)也面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。系統(tǒng)科學(xué)與中國有著不解之緣.中國深厚的歷史文化、大量的現(xiàn)代化建設(shè)實踐和科學(xué)研究命題都是系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的肥沃土壤.著名戰(zhàn)略科學(xué)家錢學(xué)森敏銳地洞察到系統(tǒng)科學(xué)發(fā)展的有利時機(jī)，與世界同步地帶領(lǐng)我國科學(xué)家在這一領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行探索，使我國對系統(tǒng)科學(xué)的研究處于世界領(lǐng)先水平.1978年，錢學(xué)森等人在《文匯報》發(fā)表文章“組織管理的技術(shù)——系統(tǒng)工程”，推動了系統(tǒng)科學(xué)在工程應(yīng)用方面的發(fā)展；1987年，錢學(xué)森又親自組織系統(tǒng)學(xué)討論班，開展基礎(chǔ)理論層次上的研究.  自此，中國開始了全面研究系統(tǒng)科學(xué)的熱潮.今天，我們不僅成立了全國性的一級學(xué)會——系統(tǒng)工程學(xué)會，而且不少高等院校先后建立了系統(tǒng)科學(xué)及系統(tǒng)工程的本科專業(yè)，在研究生學(xué)科目錄中也設(shè)立了系統(tǒng)理論的學(xué)科.如今在全國范圍內(nèi)，我國已培養(yǎng)了大批系統(tǒng)科學(xué)和系統(tǒng)工程專業(yè)的，博士、碩士，他們不僅成為推動這一學(xué)科繼續(xù)發(fā)展的中堅力量，而且不少人還充實到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國家管理的各個部門，將系統(tǒng)科學(xué)理論、系統(tǒng)工程方法運(yùn)用于實踐，并取得了顯著的成果。

內(nèi)容概要

由于系統(tǒng)科學(xué)學(xué)科體系建立的時間不長，全面介紹這一涉及面廣、用途范圍大的基礎(chǔ)學(xué)科的參考書較少，使得普及系統(tǒng)科學(xué)的知識受到一定的影響，我們這本書正是為了解決這個問題、滿足一般讀者的需要而編寫的，為使讀者較為全面地掌握系統(tǒng)科學(xué)的知識，并鑒于社會上已有部分側(cè)重工程應(yīng)用方面的書籍，本書強(qiáng)調(diào)“三基”，著重介紹基本概念、基礎(chǔ)理論和基本應(yīng)用，我們也在適當(dāng)?shù)牡胤缴婕拔⒎址匠痰囊恍┗局R，便于讀者把握知識的科學(xué)性，且能在實際中加以運(yùn)用。這是為具有基本數(shù)理知識的讀者提供的一本系統(tǒng)科學(xué)的普及教科書，故我們沒有過多地討論其哲學(xué)問題，也沒有深入論述它在某一方向上的前沿成果和專項問題，總之，我們提供的是一個系統(tǒng)科學(xué)的研究平臺，讀者可結(jié)合個人專業(yè)和工作實際，選擇適當(dāng)?shù)姆较蛏钊脬@研，定能從中獲得收益。    此書是由于景元教授提議編寫的，最初是面向中學(xué)物理、數(shù)學(xué)教師，向他們介紹系統(tǒng)科學(xué)的相關(guān)知識，使他們在教學(xué)實踐中能夠主動、自覺地向?qū)W生講解系統(tǒng)科學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，后來，我們將它擴(kuò)充為針對高等學(xué)校公共課的教材，同時也面向廣大希望了解系統(tǒng)科學(xué)的非專業(yè)學(xué)者和工作人員，它可以作為向非系統(tǒng)科學(xué)專業(yè)學(xué)生講授系統(tǒng)科學(xué)理論知識的參考教材，也可以作為自學(xué)系統(tǒng)科學(xué)的入門書，本書按照錢學(xué)森關(guān)于系統(tǒng)科學(xué)的思想體系，在基本理論、應(yīng)用基礎(chǔ)和實際應(yīng)用三個層次上展開論述，經(jīng)集體討論、統(tǒng)一思想，多人執(zhí)筆，發(fā)揮各自專長而完成，具體由譚璐撰寫前7章，甘勇撰寫后3章，最后由姜璐、譚璐修訂統(tǒng)稿。書中大多數(shù)內(nèi)容依據(jù)姜璐為北京師范大學(xué)本科生開設(shè)的公共選修課的講義而編寫，雖然書中內(nèi)容在課堂上已講解多次，我們在編寫中也反復(fù)查閱，但因系統(tǒng)科學(xué)理論發(fā)展迅速，我們學(xué)習(xí)理解這些理論時仍有不準(zhǔn)確之處，成書過程中也難免出現(xiàn)錯漏，懇請學(xué)術(shù)界同仁及廣大讀者指正為感。

書籍目錄

緒論  熱力學(xué)與不可逆性  兩種時間箭頭——進(jìn)化與退化第1章　系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展史  1.1  定性的系統(tǒng)思想的產(chǎn)生和發(fā)展  1.2  定量的系統(tǒng)科學(xué)方法的建立和發(fā)展    1.2.1　科學(xué)技術(shù)背景    1.2.2  20世紀(jì)40～60年代形成的系統(tǒng)科學(xué)“學(xué)科群”    1.2.3　20世紀(jì)70～80年代基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展促進(jìn)系統(tǒng)科學(xué)的建立    1.2.4  20世紀(jì)80年代以來系統(tǒng)科學(xué)與其他科學(xué)的發(fā)展相互交織在一起    1.2.5  系統(tǒng)科學(xué)在中國的發(fā)展  1.3　綜合的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系    1.3.1  學(xué)科分類的標(biāo)準(zhǔn)與形式    1.3.2  錢學(xué)森學(xué)科分類的原則及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系第2章　系統(tǒng)科學(xué)的基本概念和方法  2.1  系統(tǒng)的定義、結(jié)構(gòu)和功能    2.1.1  系統(tǒng)的定義　　2.1.2  系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　　2.1.3  系統(tǒng)的功能　2.2  系統(tǒng)的狀態(tài)、演化及分類　　2.2.1  系統(tǒng)的狀態(tài)　　2.2.2  系統(tǒng)的演化　　2.2.3  系統(tǒng)的分類　2.3　系統(tǒng)方法論第3章　耗散結(jié)構(gòu)理論  3.1　非平衡熱力學(xué)的背景    3.1.1　什么是熵    3.1.2  開放系統(tǒng)的熱力學(xué)第二定律    3.1.3  非平衡系統(tǒng)的局域平衡假定  熵產(chǎn)生率    3.1.4  昂薩格倒易關(guān)系  最小熵產(chǎn)生原理  3.2　耗散結(jié)構(gòu)理論的創(chuàng)立    3.2.1  普利高津及耗散結(jié)構(gòu)理論創(chuàng)立的歷史背景    3.2.2  非平衡系統(tǒng)在遠(yuǎn)離平衡區(qū)的演化    3.2.3  自組織現(xiàn)象和耗散結(jié)構(gòu)  3.3　穩(wěn)定性    3.3.1  穩(wěn)定性和Lyapunov函數(shù)    3.3.2　定態(tài)解的線性穩(wěn)定性分析    3.3.3　定態(tài)解的性質(zhì)    3.3.4  一個實例——Lootka—Voherra模型  3.4　分岔理論    3.4.1  從熱力學(xué)分支到耗散結(jié)構(gòu)分支    3.4.2　分岔現(xiàn)象  3.5　耗散結(jié)構(gòu)現(xiàn)象    3.5.1  熱力學(xué)分支的失穩(wěn)    3.5.2  耗散結(jié)構(gòu)現(xiàn)象的特點(diǎn)    3.5.3  耗散結(jié)構(gòu)形成的條件  附錄：最小熵產(chǎn)生原理的證明第4章　協(xié)同學(xué)第5章　非線性行為第6章　復(fù)雜性研究　第7章　運(yùn)籌學(xué)第8章　控制論第9章　信息論第10章　系統(tǒng)工程參考書目

章節(jié)摘錄

第1章 系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展史了解一門科學(xué)，首先需要了解它的歷史，系統(tǒng)科學(xué)作為一門新興科學(xué)，自然也有它的孕育、產(chǎn)生、發(fā)展和成熟的過程，由于系統(tǒng)科學(xué)是一門交叉科學(xué)，它的內(nèi)容不僅涵蓋了自然科學(xué)（包括數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等）的多個領(lǐng)域，而且涉及工程技術(shù)的多個部門，還與社會科學(xué)和哲學(xué)的不少學(xué)科存在聯(lián)系，所以，系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展史是與整個人類社會的發(fā)展歷史緊密相連的。系統(tǒng)思想的產(chǎn)生最早可以追溯到原始社會，古代人類認(rèn)識周圍的世界就是從對自然的整體認(rèn)識開始的，這種整體性的觀念可以看做是系統(tǒng)思想的某種體現(xiàn)，而系統(tǒng)科學(xué)真正作為一門科學(xué)，其科學(xué)體系被構(gòu)建起來，則要?dú)w功于當(dāng)代社會各項科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一系列新成就，現(xiàn)代科學(xué)的諸多新理論都被系統(tǒng)科學(xué)在一定程度上兼容并蓄，并改造成為自身理論體系的一部分。從自然科學(xué)的歷史來看，系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展大致可以分為三個階段：定性的系統(tǒng)思想的產(chǎn)生、定量的系統(tǒng)科學(xué)方法的建立，以及綜合的系統(tǒng)科學(xué)體系的構(gòu)建。1.1 定性的系統(tǒng)思想的產(chǎn)生和發(fā)展作為一門科學(xué)的系統(tǒng)科學(xué)理論雖然是20世紀(jì)后半葉才建立起來的，但樸素的系統(tǒng)思想古來有之，與所有科學(xué)概念一樣，系統(tǒng)的概念最初也來源于古代人們的社會生活實踐，人類的生產(chǎn)活動一開始便是在自然系統(tǒng)中進(jìn)行的，在原始人類完成對自然界的初步探索并逐漸形成社會群體之后，人們學(xué)會總結(jié)在與周圍環(huán)境打交道的過程中積累下來的各種經(jīng)驗，并逐步形成了潛在的系統(tǒng)觀念。

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《系統(tǒng)科學(xué)導(dǎo)論》由北京師范大學(xué)出版集團(tuán)，北京師范大學(xué)出版社出版。

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