一、国际复杂性研究起步时期的钱学森

20世纪40年代到50年代初，是世界范围复杂性研究的起步阶段。主要标志有二：一是把复杂性与现代科学联系起来，以研究对象是简单性还是复杂性划分科学发展的两个不同时期，宣告复杂性从此进入科学研究的视野；二是建立了第一批以描述和处理复杂性为对象的科学理论，即一般系统论、控制论、信息论、运筹学、博弈论、系统工程等，提供了系统、信息、通信、反馈、控制、运筹、博弈等对付复杂性必不可少的新概念，初步确立了研究复杂性必须的新思维方式——系统思维。

钱学森恰好在这个时期进入世界科学第一大国美国的科学界。1939年获得博士学位后，他留在美国从事力学理论和火箭技术研究。在十多年时间里，作为力学（属于简单性科学）家的钱学森迅速成长为还原论科学的高手，发表了一系列名垂力学史的论文；作为火箭技术（属于复杂的高新技术）的探索者，钱学森获得了形成系统工程思想的初步实践经验，避免养成独尊还原论的“死心眼”，从而植下日后走向复杂性研究的“慧根”。

20世纪30年代末，在美国加州理工大学攻读博士学位的钱学森参加了被戏称为“自杀俱乐部”的火箭研究小组，其成员后来成为著名的喷气推进实验室（JPL）的核心力量，JPL则成为美国航天系统工程实践经验和理论的诞生地。喷气推进中心第二任古根海姆讲座教授、后来成为JPL主任的皮克林，曾于20世纪60年代撰文回顾和总结JPL从一个“以纯粹研究为方向的实验室”到“一个大力从事开展复杂的大型工程项目系统工程实际应用的实验室”的演变过程。他把JPL系统工程思想归结为两个主要方面，一是研制工程系统工程的原理和经验，二是组织管理工程队伍的原理和经验。按照皮克林的叙述，这一演变过程始于二战末期，完成于1958年JPL加入NASA后。作为第一任古根海姆讲座教授，钱学森不仅是这个过程前期的参与者，而且在当时处于学术指导地位，尽管未见他在这方面留下文字的东西，但把他形成系统思想的起点追溯到这个时期是正确的。

发展控制理论和技术是系统科学研究的基本课题之一，维纳的控制论至今仍被视为复杂性科学的一个重要理论。钱学森及时抓住科学的这一新生长点，推出在世界范围发生重大影响的著作《工程控制论》。通常认为，钱学森是在受到美国政府迫害后开始研究控制论的，今天看来，此一说法需要修正。据他在美国的同事和好友马勃说：“甚至在喷气推进中心成立之前，钱学森就想把控制论和它在导弹控制和制导上的应用纳入教程。”维纳控制论的前身是伺服系统理论，在20世纪30年代已有大量研究成果。马勃的话表明，出于研制喷气推进系统的需要，钱学森在维纳控制论问世之前已经研究过伺服系统理论，维纳的新著使他看到新的理论生长点，美国政府的迫害只是迫使钱学森把精力集中于这一新领域，集中力量才能打歼灭战。这反倒成就了他在控制论方面的重大建树。

我们要特别提醒读者注意的是钱学森在发展工程控制论过程中形成的一些很有创意的系统思想。作者对此曾有所分析，这里再作点补充。在还原论科学一统天下的时代，科学理论一向重分析轻综合，只有工程实践强调综合。还原论的目光指向事物的微观性质，重在从宏观走向微观；系统论倒转行程，把目光指向事物的宏观性质，重在从微观走向宏观。据马勃所说：“在1952年的开创性论文中，他指出，科学家利用统计力学来证实分子模型的合理性，工程师则反其道而行之，利用统计力学，从已知并且可靠的分子模型出发，推导出工程材料的宏观性质。”能够在1952年提出这种见解是令人钦佩的。作为力学家，钱学森懂得利用统计力学来证实分子模型的合理性。作为工程学家，钱学森懂得应从微观模型出发用概率统计方法推导出对象的宏观性质。这后一方面不仅是工程师的方法论，更是系统科学理论研究的重要方法论。可见，尽管钱学森那时的认识仅限于工程实践，但毕竟从这个侧面把握了系统思维的要害。须知在20世纪50年代整个系统科学界的认识还不可能达到这一高度。10多年后，耗散结构论特别是协同学终于找到一条从巨系统的微观描述过渡到宏观描述的道路，成功地建立起自组织理论。

概言之，复杂性科学起步时期的钱学森，虽然还不可能像贝塔朗菲等大家那样从基础科学和哲学层次上形成并阐述系统概念和系统原理，但已经同这一新研究领域结下不解之缘，特别是就控制论这个重要分支做出极富创造性的工作，终于使他跻身于系统科学和复杂性研究的早期开拓者行列。

二、从系统学到复杂性研究

从钱学森回到祖国的20世纪50年代中期到20世纪70年代，是国际复杂性研究通过艰难探索而全面展开的时期。西方大国对新中国的封锁使他脱离了国际复杂性研究的前沿，但长期作为中国发展导弹、火箭事业的科技总指挥，又给他提供了特殊的条件。研制导弹火箭属于当代世界尖端技术，但中国的科学、技术、工业和经济极端落后，照搬美、苏那一套做法不可能搞出成果来。这两方面形成一对尖锐的矛盾，使长期处于这一矛盾旋涡中的钱学森获得了切身体验复杂性的绝佳机会，对他后来转向复杂性研究极有意义。

作为中国航天事业的科技主帅，钱学森的主要工作已不是在科学技术的具体问题上攻关，而是指导部属攻关对重大方案作出评价和拍板，尤其是负责这支在极其落后条件下从事尖端科技研究的庞大队伍的组织管理。而组织管理的科学技术就是系统工程。尽管他在美国时期已经从事过系统工程的应用和开拓研究，那不过是一个小小实验室的一名讲座教授，又处于美国社会的大环境中，与在中国组织管理庞大的航天队伍不可同日而语。作为典型的高科技，航天事业需要组织数十万科技人员协作才能成功，因而是产生系统工程思想和技术的良田沃土，再加上十分特殊的中国国情和文化传统，使钱学森形成颇具中国特色的航天系统工程思想和技术，只是当时尚无时间作系统的理论总结罢了。

20世纪70年代末，从领导岗位退下来的钱学森重新开始以理论探索为主的学术生涯。他的研究几乎触及现代科学的所有领域，但放在第一位的是系统科学，而第一步是对国内外系统工程理论的现状进行梳理和总结。以组织领导中国航天事业20年的实践经验为依据，钱学森深入分析系统工程的产生背景、发展历史、研究对象、主要内容、学科性质和归属、指导理论、应用前提、社会意义、存在问题、发展方向等，澄清西方学术界造成的认识混乱，形成一整套独特的理论观点，建立起具有中国特色的系统工程理论。

第二步是从系统工程中走出来，在更广阔的范围内考察国际系统研究的态势，以学科系统观点为指导剖析现代科学技术体系结构，在此基础上构建系统科学的体系结构，发现作为系统科学之基础理论的系统学还是空白，提出把建立系统学作为系统科学的中心任务，并于20世纪80年代中期组织队伍采用研讨班的形式着手建立系统学。

第三步是从系统学走向复杂性研究。20世纪80年代是复杂性科学正式产生的时期，它的触角伸向所有知识领域，但贯穿其中的是关于复杂系统研究方法论的探索。钱学森注意吸收世界复杂性研究成果，耗散结构论、协同学、突变论等在中国大规模传播，得力于他的大力推动。钱学森是最早注意到圣塔菲复杂性研究的中国学者，并要求他的合作者们注意物理学家盖尔曼和经济学家阿罗的学术“联姻”。到20世纪80年代后期，钱学森及其追随者终于把主要注意力转向复杂性研究。

世界复杂性研究已形成大大小小的学派，各自沿着不同进路走向这个领域，形成自己的理论“品牌”，如系统动力学、模糊理论、混沌理论、复杂适应系统理论等等。钱学森工作的特点，一是把复杂性研究看成系统科学的延伸和新阶段，明确采用系统观点和方法来研究复杂性；二是始终结合中国的实际需要进行复杂性探索，寻找解决实际问题的方法。钱学森学派的理论“品牌”是开放复杂巨系统理论，这是他们近20年探索的结晶，要点可归结为：一个核心概念，一个基本定义，一种新的方法论（既是科技层次的可操作方法又是哲学层次的方法论思想）。

三、开放复杂巨系统概念的形成

按照钱学森的定位，开放复杂巨系统“已经成为整个系统科学的核心概念”。我们曾把这个概念的形成过程概括为三次飞跃：系统（1978以前）巨系统（1979）复杂巨系统（1987）开放复杂巨系统（1989），本文再作点补充。

系统科学的创始人是贝塔朗菲，他把系统作为认识和处理复杂性的总概念，适用于一切领域的一切对象。系统科学的发展要求给系统以分类，揭示系统的各种子类。早期的系统分类主要是依据系统模型的数学特性给出的，如线性的与非线性的、连续的与离散的、集中参数的与分布参数的等等，尚未考虑系统规模和复杂性。虽然在文献中不时见到简单系统与复杂系统等术语，但只是一种方便的说法，并未被当作科学概念，还没有认识到“复杂”一词中蕴涵深刻的系统意义。控制论、运筹学、系统工程经历了20世纪50-60年代的大发展，在系统概念创新上有两个重要收获。一是按照数学建模把系统分为“结构良好”的与“结构不良”的两种，但没有意识到这实质上是简单系统和复杂系统的一个重要区别。二是发现早期控制论、运筹学、系统工程成功处理的都是中小规模系统，所谓“结构不良”系统的规模往往比它们大得多，开始按照规模进行系统分类，提出大系统概念，建立大系统理论。这就是1978年钱学森重新回到系统科学领域时系统概念发展的大致情形。

回归祖国后的钱学森日益把自己的一切同国家的发展联系在一起，到改革开放开始时，他思索的问题早已不限于航天事业，不限于科学技术，而是新中国的方方面面。面对大型复杂的经济、军事、社会问题，他既充满信心地认定“系统科学真是社会主义治国之本”，又感到大系统概念仍然不够用，系统概念尚须进一步创新。思考的结果，于1979年提出巨系统概念。这是钱学森系统概念创新的起点。在考察普利高津、哈肯等人的理论建树后，发现这类理论处理的正是典型的巨系统，更坚定了这一认识，相信巨系统理论可以克服所有有关困难。在其后的几年中，他利用各种机会在人体、地理、经济等领域大力提倡用巨系统概念认识和解决问题。至于“复杂”一词，当时在他那里总的来说还是一个一般用语，尚未和科学概念挂钩。1984年11月在人体科学讨论班上发言时提出：“我近来也在想什么叫复杂？系统怎么叫复杂？复杂是不是由于组成这个系统的单元非常之多，这个叫复杂呢？我想来想去，这个恐怕还不是。”这表明，在此之前他基本是在“单元非常之多”的意义上理解“复杂”一词的，“巨”即“复杂”。1984年底的这一反思可能是他另一次概念创新的萌芽处。真正的转折点是1987年，在系统学讨论班上把巨系统分为简单的与复杂的两类，提炼出复杂巨系统概念，初步议论了相关的方法论问题，指导他的助手们写成文章，把这一新认识公诸学术界。这是钱学森系统概念发展中最关键的一步，花了8年多时间。

从复杂巨系统概念到开放复杂巨系统概念就比较顺畅了。起先只针对某些具体对象偶尔加上限制词“开放的”。例如，他曾在1987年6月1日人体科学讨论班上说：“我们把人体看成一个开放的复杂巨系统，比以前的观点全面得多。”其后，又间或把社会、人脑、地理等称为开放的复杂巨系统，但尚未一般地提到“开放的复杂巨系统”，因而还算不上一个新的科学概念。直到1989年5月8日在分别致朱照宣和于景元的信中第一次在一般意义上论及开放复杂巨系统概念，并于同年10月公诸于学术界。

四、给出颇具特色的复杂性定义

复杂性是复杂性研究的核心概念。随着复杂性科学的发展，如何定义复杂性成为这一领域普遍关注的焦点之一。据霍根10年前的统计，国外学者已提出45种复杂性定义。吴彤把它们归结为信息类、熵类、描述长度类、深度类、复杂性类、多样性类、维数类、综合（隐喻）类共9类。这表明，对于如何定义复杂性，学界存在极大的分歧。

钱学森于1993年给出一个别具特色的定义：“所谓‘复杂性’，实际是开放的复杂巨系统的动力学，或开放的复杂巨系统学”。这个定义的文字表达有点毛病，需要加以澄清。其一，把一种系统属性界定为“XX学”，不妥当，我猜测属于笔误。按照我的理解，准确的表述应是“复杂性是开放复杂巨系统的动力学特性”。其二，从字面看，用复杂巨系统定义复杂性，有自我定义（用复杂定义复杂）的逻辑毛病。但这是表面的，只要把“开放复杂巨系统”中的“复杂”代之以具体含义，即可消除自我定义之嫌。

把钱学森在不同地方的有关阐述收集整理，即可看出，他讲的复杂性是整合以下特性产生的系统整体涌现性：

1.巨型性。系统组分多少代表系统的规模，是系统的一个重要数量特性。量变可以导致质变。从小系统到大系统，规模增大尽管给描述系统带来许多麻烦，还不足以产生全新的性质；增大到巨型规模则会涌现出全新的系统特性，如出现自组织。所以，不同学派都关注系统的规模。钱学森的看法是：“子系统数量少，这个系统称简单系统。子系统数量达到几十、上百，这个系统称大系统。如果子系统数量极大，成万上亿、上百亿、万亿，那是巨系统了。”他特别重视巨大规模带来的特殊系统问题。

2.异质性。简单巨系统虽然规模巨大，由于组分大致相同，花色品种太少，因而相互之间的联系、作用相当单纯，则系统不可能是复杂的。“但如果巨系统里子系统种类太多，子系统的相互作用的花样繁多，各式各样，那这巨系统就成了开放的复杂巨系统。”

3.结构的等级层次性。组分数量巨大而且种类繁多的系统，最有效的整合方式是等级层次结构。钱学森反复强调复杂系统具有层次结构，“开放复杂巨系统的一个特点是：从可观测的整体系统到子系统，层次很多，中间的层次又不认识；甚至连有几个层次也不清楚。”

4.非线性。系统组分之间、变量之间、系统与环境之间的线性相互作用不会产生复杂性，非线性相互作用才可能产生复杂性。复杂巨系统“每个成员既参与整个系统的行为，它又受整个系统环境的影响，形成复杂的相互作用，高度非线性，这就是‘复杂性’。”

5.动态性。行为状态不随时间而改变的静态系统原则上都是简单的，行为状态随着时间而改变的动态系统常常产生复杂性。钱学森对此有很多论述，如谈复杂系统的结构和功能并不固定，而是不断变化的。又如，对于开放复杂巨系统“任何一次解答都不可能是一劳永逸的，它只能管一定的时期。过一段时间，宏观情况变了，巨系统成员本身也会有其变化，具体的计算参数及其相互关系都会有变化。”这里讲的都是系统的动态性。

6.开放性。开放复杂巨系统的“开放性指系统与外界有能量、信息或物质的交换。说得确切一些：（1）系统与系统中的子系统分别与外界有各种信息交换；（2）系统中的各子系统通过学习获取知识。”

按照钱学森本人的解释，三个限制词“重在‘复杂’及‘巨’。”在上述6个义项中，2到5都是解释“复杂”的，可见“复杂”是重中之重。

如果把国外学者提出的复杂性的定义和钱学森对复杂性的定义进行比较，可以看出：国外学者给出的都是某个具体学科的复杂性定义，追求严格，但适用范围狭窄，就刻画的对象看，有些（如所谓热力学深度）实在算不上复杂性；而钱学森的定义最具系统科学特色，最适于用系统思维认识复杂性，使用范围要比其它定义广阔得多。

五、综合集成方法论的形成

毛泽东讲说得好：“我们不但要提出任务，而且要解决完成任务的方法问题。我们的任务是过河，但是没有桥或没有船就不能过。不解决桥或船的问题，过河就是一句空话。不解决方法问题，任务也只是瞎说一顿。”复杂性研究能否取得实效，也在于能否找到适宜的方法。所以，自觉的方法论探索一直是近60年来复杂性研究领域的主旋律，并形成这样的共识：要解决复杂性问题，不要还原论不行，不要整体论也不行，必须把二者结合起来，以系统论取代还原论和朴素整体论作为方法论。关键是如何从局部描述过渡到整体描述，从微观描述过渡到宏观描述。不同学派的差别很大程度上是处理复杂性问题的方法或方法论不同。我们称钱学森开创了一个复杂性研究学派，主要依据是他提出一种颇有特色的方法论，即从定性到定量综合集成法，简称综合集成法。

如何对待定性描述与定量描述、经验知识与理论知识的关系，是从处理简单性的方法论进到处理复杂性的方法论必须解决的基本问题。简单性科学崇尚定量方法，贬低定性分析，追求用数学工具给对象以精确的定量描述。简单性科学的认识论断定，经验只在建立理论的过程中有价值，一旦有了理论，经验在科学方法中就不再有意义，只有工程技术人员才重视经验知识。但从20世纪50年代后期开始，随着研究对象越来越转向复杂系统，对这种方法论的反思在系统科学中日渐兴起。系统动力学、模糊理论、软系统方法论、灰色系统理论等都主张重新认识定性描述和经验方法，寻找把定性与定量、经验与理论结合起来的具体方法。贝塔朗非、普利高津、哈肯等理论系统科学家对此一动向不敏感，也没有兴趣，但作为工程学家的钱学森不同，在他重新回归学术界后很快就注意到此一动向，作出积极响应，经过反复提炼概括，提出复杂行为系统的定量方法学。按照王寿云的表述：“处理复杂行为系统的定量方法学，是科学理论、经验和专家判断力的结合。这种定量方法学，是半经验半理论的。”这一认识的获得是钱学森通向综合集成法道路上的重要驿站。

从新词汇创造角度看，综合集成包含两个组分，即综合和集成。集成，英文为integeration，由电子电路设计技术首先使用，把巨量电子元件集中安置在一个很小的空间，叫做集成电路，可以产生整体的微型化、高速度、高可靠性等涌现特性。综合作为分析的反义词早已有之，也是产生整体涌现性的手段。复杂性研究需要创造一个比如此讲的综合或集成更高的新概念即综合集成。简单性科学也讲综合和集成，但都限于某个学科的综合或集成。综合集成，通俗地讲，指集成的集成，更高级的集成；综合的综合，更高级的综合。跟那些限于在同一领域的综合相比，这是跨越不同领域、不同层次的综合，甚至是对整个人类知识体系的综合；跟那些限于在同一领域的集成相比，这是跨越不同领域、不同层次的集成，甚至是对整个人类知识体系的集成，是集大成，大集成。

20世纪80年代，国外学者开辟了meta-analysis的研究，中译文为跨域分析，钱学森说它是“更高一个层次的分析研究”。据笔者的记忆，在20世纪80年代末系统学讨论班大班的活动中，举行过两次关于跨域分析的学术研讨会，分别由王琳和朱照宣作报告，钱学森作评论和总结。跨域分析，尽管加上词头meta，核心还是分析而非综合，不足以解决复杂性问题，因为复杂性研究“需要的是‘系统综合’”。但这一动向还是给钱学森以启发，把meta-analysis改造为meta-syn-thesis，作为综合集成的英文词。当然，英文meta-syn-thesis与作为汉字的综合集成还有差别，前者难以体现集大成，后者体现了中国文化的特殊底蕴。

综合集成法的提出还有其实践基础。钱学森经常提到的一个成功案例，是701所在经济学家马宾指导下对社会经济系统中财政补贴、价格、工资的综合研究，被他视为定性定量相结合处理复杂性的典范。仅仅依据一个案例概括出一个重大方法论命题是不可能的，也是不科学的。实际上，国际系统科学和复杂性探索几十年的实践和理论提供了大量事实材料和思想启迪，利用大型计算机对经济、军事、社会之类复杂系统进行的大量数值实验，甚至20世纪40年代毛泽东指挥三大战役的胜利，新中国“两弹一星”事业的成功，等等都是综合集成方法论的实践依据。

在从系统学到开放复杂巨系统理论的20年中，新概念新思想的主要提炼者是钱学森，但他不是一个人在工作而是依靠一支队伍。这个队伍，大者指整个中国系统科学界，小者指前后两个系统学写作班子。第一个班子活动于1986至1990，成员有朱照宣、于景元、郑应平、周政、姜璐、董镇喜，他们对开放复杂巨系统概念的形成发挥了作用。第二个班子活动于1990至1997，成员有王寿云、于景元、戴汝为、汪成为、钱学敏、涂元季，号称“六大将”，其中大多数人是在这一概念提出一年多以后才参与进来的，他们的工作是阐述这个概念，就几个典型的开放复杂巨系统进行研究。在前后11人中，只有于景元参加了两个写作班子，他在帮助钱学森孕育和形成新思想方面所做工作最多。特别应当提到的还有马宾，因为中国的开放复杂巨系统研究“是最先由马宾同志发起的”。1997年钱学森在给戴汝为的信中指出：“马宾老和于景元早在十多年前就提出了‘从定性到定量综合集成法’。”1998年致信戴汝为时又指出：“从定性到定量的综合集成法源于马宾同志，他的功劳不可忘记！”反复提到这一点，表现出钱学森十分看重的一种学术道德品质：尊重他人的劳动成果。