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细解新一轮科学革命的系统科学理论(2)对称与不对称

已有 380 次阅读 2025-10-27 09:16 |个人分类:系统科学|系统分类:科研笔记

自然有对称的一面,即万物都是由同一种物质组成的,也有不对称的一面,那就是个性上的不同。而个性上的不同是由环境的不对称决定的,但这种不对称到底是从哪来的呢?

事实上,现代科学的最大难题就在于此,真实的自然是在不对称变化中存在的,虽然精密仪器测不到,但它的客观实在性是不容否认的。最典型的就是地球上的引力不对称变化,随着日地、月地距离的变化,地球上任意一点的引力都是周期变化的,海水的潮汐效应就是由引力的不对称变化引起的。难道精密仪器探测不到就不承认它的存在吗?

热力学第二定律的困境也证实了这一点,如果空间真的是空无一物和对称的,按照热力学第二定律,所有秩序的物质系统都只能单调地走向无序,可事实上并不是这样,比如宇宙中无数系统都长期秩序井然地存在着,比如原子。反过来,如果真实的空间中连续着不对称运动的统一物质,这个问题就迎刃而解,万物都是在反抗这种不对称运动中获得了持续运动的能量,保持了系统的秩序。

可以毫不夸张地说,迷信精密仪器,观察不到就不承认它的存在,就是现代科学的最大误区。原因很简单,如果万物归一,那么组成精密仪器的物质和所有被观测的物质本质上就是一样的,用它只能观测到由统一物质组织起来并出现个性的东西,而对共性的统一物质的混沌状态是永远不可观察的。或者说,如果空间中连续着统一物质的混沌状态,就是任何精密仪器都不可观察的。

现在最重要的问题来了 ,那就是自然界的不对称到底是从哪里来的?

显然,整个世界只有一种物质,不对称不可能从物质上的差异上来,它只可能产生于内在。寻找来寻找去,结果我们发现它只可能来源于物质系统发展过程上的不对称。我们可以观察自然界的任何一个物质系统的发展过程,它的产生发展阶段是比较缓慢的,但它的衰退灭亡阶段是比较快的。或者说,系统的成长壮大过程,是一个物质和能量不断积累的过程,但它的释放却是突发性的,一挥而就的。这个过程我们可以用一个数学模型来进行描述(见图):

黄金分割.png

我们设最外面的大圆为一个子系统所依赖生存的环境,即母系统,而内切于原点A但半径依次增大的小圆为这个在变化中存在的子系统,以B点向小圆引切线,切点C的轨迹为这个系统产生、发展、壮大、衰退、灭亡的过程,切点C的高度H表示这个系统承受的压力。显然,当这个小圆刚在大圆内部产生时,大圆相对于小圆来说生存的环境是无限的,于是小圆加速成长起来,但随着小圆不断长大,大圆的环境相对于小圆逐渐变得有限起来,它承受的竞争压力也开始变大起来,于是小圆加速度变慢,但发展速度依然增快。当达到一定极限,系统不得已开始走向它的衰退,并逐渐走向它的灭亡。有兴趣的爱好者可以计算这条切点的轨迹,它是一条流线型的曲线,并且有始有终,过程中存在一极限点,而这一极限点正好对应在大圆直径AB的黄金分割点。

黄金分割数是我们所熟知的,它最早由古希腊毕达哥拉斯学派发现,被古希腊美学家柏拉图誉为黄金分割律,并断言:宇宙万物,凡符合黄金分割律的,总是最美的形体。在现代科学中,黄金分割数也被认为是宇宙和谐之数,从叶子在植物梗子上的排列,花朵的花瓣数,蜜蜂的繁殖、钢琴音节排列、植物的叶、动物的卵、流线体、人口年龄结构的预测、优选法,直到方程论,无不显示出它巨大的作用。但长期以来,人们并不理解黄金分割数的由来,原来,它的出现不是偶然的,而是一个事物在发展过程中的必然,自然也正是有了这事物发展上的不对称,统一的物质世界才永恒地表现出生机与活力。

这个数学模型虽然简单,但我们发现用它描述一个事物的不对称发展过程是恰如其分的。每一个物质系统都从属于一个母系统,这些子系统都是在竞争中存在的,表面上来看,它们都遵循着优胜劣汰的规则,其实,这种竞争从来就是不对称的,而是受着母系统力量的制约,顺应了母系统的变化,就会得到母系统力量的优先支持,它的生存空间就是相对无限的,这使它有可能在系统空间迅速地发展壮大;但母系统的空间是有限的,一旦子系统成长到一定程度,它的生存空间就变得有限起来,承受的压力越来越大,这使它发展逐渐走向顶点。当子系统威胁到母系统的统治者的时候,它就会受到母系统力量的强力抑制,从而使之迅速走向衰退灭亡。

有了对称和不对称两个前提假设,系统理论就可以完整地推导出来了。



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