复杂适应系统的进化 中国科学院院士 周光召 一、系统 “系统”一词在古希腊时代就有组合、整体和有序的含义，在物理科学中太阳系指以引力相互作用维系太阳和九大行星还有流星、彗星等组成的天体系统，在生物学中消化系统、呼吸系统和神经系统等名称，这些是描述的联合执行同种功能之器官的组织学结构。 1 、系统层次 一个系统内部通常都是一些结构分明的子系统，它本身又有可能是一个更大系统的子系统。比如说我们肉眼看不见的分子是一个内部结构复杂的系统。分子是由原子组成的，原子又是由原子核和电子组成的，原子核是由质子和中子组成的，质子和中子是由夸克组成的等等。现在正研究夸克是由什么组成的，到目前为止还没有一个确定的科学结论，有待于我们同学们将来发现。像肉眼看不清的宏观世界也是结构层次分明的天体系统。像太阳系、太阳系外边是银河系，太阳系内地球本身也是一个复杂的系统。这是一张银河系的图，太阳系在银河系中占据一个很小的位置，而太阳系又是由九大行星组成的一个复杂的系统。 2 、物质能量和信息 所有的自然系统都是由物质构成的，物质在不停的运动，运动在时空中进行，它们都是有规律的。有些社会系统主要是由信息组成的，比如文学系统、法律系统它们都是由信息组成的。社会系统虽然是由信息组成的，但在自身规律的作用下面也在不停的变化和发展。比如文学系统从古到今就在不断地增添新的文学作品。法律系统也在不断地完善变化。所以，任何一个系统都在不断的运动变化的过程之中，运动变化都有它自身的规律。那么，系统的构成，系统每一个部分所处的运动状态，每一部分相互之间的相互作用和运动所遵守的规律都是可以认识的，它们都是一种知识性信息。可以认为物质，能量（运动）和信息是一起构成宇宙行行色色、丰富多彩现象的三大基本要素。 3 、守恒量--变化中的不变量 研究发现，在某些确定环境下，系统（相互作用着的一组物体）无论发生什么样的运动变化，无论运动变化出的形态多么千差万别，总有这种或那种可测度的量（如能量、电荷等）的总和在整个运动变化期间是恒定不变的，变化中的不变这就是能量守恒定律--变化中的不变量。这个定律在我们的研究过程中间有很重要的意义。 4 、能量守恒和转化定律 运动量是由能量来度量的，它等价于引起该运动状态所作的机械功运动。这点我们在中学物理中学过。在运动形式的转化过程中能量的形式也随之在转化，能量形式有多种，如动能、势能、电能、热能、...
