系统科学基础理论在防控全球新冠肺炎疫情的应用

           -----最小作用量原理的物理意义与我国传统文化元典精神内涵一致性的应用

                  范清风 ，吴琼莉 ，范文涛

 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院，邮编：430071，邮箱：fanqingfengxue@163.com，wuqiongli@wipm.ac.cn。

摘要: 根据系统科学基础理论框架，宇宙万物是根据这个基本的原则衍生发展而来的：大爆炸以来,世界物质总是在其不同时空点的几种基本相互作用而形成的制约机械构造的物质——能量结构与分布仍非完全平衡态势的推动下,不断地一层一层完成其全方位整体性进一步精细平衡结构,实现其该层次从无序到有序的起伏演化——这一总体自然法则。根据最小作用量原理，物理系统如同人工系统一样, 也具有目的性： 即只有系统整体——包括系统的每一个部分在每一段时间内, 它们全都是处于全力“奋斗”的“工作状态”时, 才能使得整个系统达到整体的稳定平衡态——即总的势能取极小值的结构状态。2020年初，中国武汉爆发冠状病毒，为了实现歼灭疫情的总体目标，我们党，国家和人民做过很多与系统工程密切相关的事情，系统内的每一个体，及各层子系统， 都在积极行动，积极作用，实现物质能量信息，相互交换，相互影响。 依据孔子、老子的《大学》、《中庸》及 《道德经》之道，表述了总贯客观世界万事万物“玄之又玄”的“众妙之门”的非常道，以及文化性的等价概念----“和文化”表征的基本理念,又为人类社会的每类成员制定了适应、认识、利用此“道”的总的规律而向善行善、求真逐美的各类道德伦理与行为规范。中国政府和人民特别是一些智者不断拆招、创新终于取得阶段性胜利, 这是一场全球的灾难，中国因该从全局系统的角度出发帮助全世界，人类终将会战胜疫情。

关键词: 系统科学基础理论; 最小作用量原理; 中国传统文化; 防控全球新冠肺炎疫情。

               第一作者简介简介

范清风，男，1974年出生。留法双博士，即法国凡尔赛PRISM实验室博士，研究方向是大数据；和巴黎中央理工，香港城市大学和武汉大学计算机学院联合培养博士，研究方向是云计算。完成两版英文毕业论文和一版中文毕业论文，博士论文等级评定非常优秀，且前10%。两版博士论文，统一体系结构，90%不同。2015年，武汉市黄鹤英才，130多个项目评审排名第一。在国际计算机及相关期刊会议发表文章20篇以上，其中以第一作者发表SCI一区文章且高倍引5篇。

1.   引言

系统科学讨论的对象是：系统以及对象运动变化所依据的原则，和系统的目的性原则的真实含义与整个问题的研究历史， 这正是系统科学涉及的两个基本概念[1]。一般以为, 现代意义下，1911年发表的《科学的管理法》中提出的这两个概念[2]。 事实上,系统的概念,不仅源于生产实践,并早已体现在古代中国的哲学思想之中。 如公元前571年的老子所著《道德经》中开篇明义指出“道可道,非常道; 名可名,非常名。无,名天地之始;有,名万物之母。 故常无,欲以观其妙;常有,欲以观其微。此两者同出而异名,同谓之玄,玄之又玄,众妙之门。 ”

“道”如果可以用言语来表述,那它就不是常“道” ; “名”如果可以用文辞来命名,那它就不是常“名”。 “无”可以用来表述天地混沌未开之际的状况;而“有”则是宇宙万物产生之本原的命名。 因此,要常从“无”中去观察领悟“道”的奥妙;要常从“有”中观察体会“道”的端倪. 无与有这两者,来源相同而名称相异,都可以称之为玄妙、深远。它不是一般的玄妙、深远,而是玄妙又玄妙、深远又深远,是宇宙天地万物之奥妙的总门。

孔子的《中庸》, 把对自然与社会的统一规律探求方法与观点作了精辟归纳: “尊德性而道问学”，而不是‘学问’，中国自古都把做学问这个职业称之为`问业’,这也是中国传统学术思想之精深的一种自然反映, 它往往把做一件事的方法要点通过对这件事的正`名’ 直截了当得给你最精当的提示!

2. 基于系统科学基础理论框架的最小作用量原理概述

2.1 系统科学基础理论框架

在我国传统文化与学术元典中，早已表述清楚而且运用至今, 仍然显现其系统、深刻、质朴、真善美一体化的，整体特征。

来自物理学及其他各学科的对宇宙质-能演化过程中， 在不同层次内与各层次间及所有局部，物质能量的，相互作用和相互比较，所达到的平衡、协调的稳定结合状态，进而也包括，人类社会事务结合演变过程的自在统一规律。这同一规律，不仅具有一致性, 而且更显示出其总的纲领。 不仅可认为它是对于社会经济系统的类似于物理系统的同一理念、内涵的社会经济意义的同一性表述, 且本质上已是整个系统科学意义下的基本的概念与规律的定性刻画[3,4]。

根据系统科学基础理论框架，宇宙万物是根据这个基本的原则衍生发展而来的：由大爆炸理论所描述的物理世界之最初情景出现以来,世界物质总是在其不同时空点具体结构状态下的几种基本相互作用属性形成的制约机械造成的物质——能量结构与分布仍非完全平衡态势的推动下,不断地一层一层完成其全方位整体性进一步精细平衡结构,实现其该层次从无序到有序的起伏演化——这一总体自然法则[5]。

2.2 最小作用量原理

最小作用量原理的意义可以表述为: 对于一个封闭系统来说, 系统在运动发展过程中所走的自然轨迹，指在相空间描述时的真实路径，总是按照要使得除了系统建立，或者反过来从某时刻起解除约束使系统诸单位元复归于自由状态，所耗费的能量之外, 各单元所剩下的总和能——它们可自身独立支配用于新的相互作用者——即自由能为最小的原则去实现的[6]。

进而，其意义可简述为：系统中每一部分物质均无一例外地运动特点是，要在此系统整个的存在期间都是以尽可能使约束能(势)减少、整体动能增大的方式进行着相互作用, 一直达到其总结构能(势能)值趋于极小的绝对“稳定”状态, 且尽可能在此状态稳定平衡下去。这个稳定态就是所谓的“最优化状态” 即稳定平衡态[5]。

因而可得，物理系统如同人工系统一样, 也具有目的性：即只有系统整体——包括系统的每一个部分在每一段时间内, 它们全都是处于全力“奋斗”的“工作状态”时, 才能使得整个系统达到整体的稳定平衡态——即总的势能取极小值的结构状态[7,8]。

3. 我国传统文化与学术元典与“最小作用量原理”的一致性

3.1 儒家学说与“最小作用量原理”的一致性

3.1.1 儒家的基本理论核心

儒家学说，是我国先民，在漫长的史前文明时期，在生存与发展的实践经验基础上提出的，为建立一种以家庭和部落作为基本单元子系统, 与相对分散和集中控制相结合的组建体制, 结合而成的社会-伦理-生态-经济-政治管理系统的思想理论方法体系[9]。

儒学大家张载总结性指出, 建立这一学说宗旨的世界与人生观是: “为天地立心,为生民请命,为往圣继绝学,为万世开太平”, 并为此, 提出所谓“天人合一”, 即把“天道”与“人道”看成是一个统一的道——规律, 或者, 自然与人类社会乃至每一个人的行为, 均应是遵从统一的法则和规范; 并针对“天道”与“人道”分别提出了“中庸之道”与“忠恕之道”作为其学说的基本理论核心[10]。

3.1.2 儒家的实践方法论

儒家的“道”，就是以爱己之心而爱人,逐渐从恕性、恕道、恕己、恕人以至恕于世界。 综此可得, 他们倡忠恕仁爱,导人伦纲常, 尚四维入德以及广传博爱、重利用厚生…… 等, 都是为了从探求自然、政治、经济、社会的客观内在规律, 以制定所在系统中的各种作用主体的人伦道德与行为规范,保证系统的运行目标尽可能理想化的实现或者用当时语言说的“日日新,又日新” 渐趋优化之境[12]。

3.1.3 儒家的系统论思想

这里强调的是世界万事万物都是因不同方面,不同要素构成的统一整体。在这个统一体中,不同方面、不同要素相互依靠、相互影响、相合相异、相辅相成; 即事物要形成整体的统一稳态,只能以相互和谐、和睦、和平(衡)、祥和、中和所含的方式“相处”; 并有着和以从众、和衷共济、政通人和、内和外顺等描述的自在的普遍规律[11]。

3.1.4 儒家的系统平衡协调论

如果要想实现个人的充分发展和全社会的和谐与稳定，需要把个人的目标同社会需要结合起来; 表现在处理国家间的关系上,倡导“协和万邦” ,亲仁善邻、讲信修睦、礼尚往来, 国与国不以大欺小、以强凌弱、以富压贫, 国际争端要通过协商和平解决, 各国之间应在平等相待、相互尊重的基础上发展友好合作关系; 表现在各种文明融合演变的关系上,主张“善解能容”、“兼收并蓄”、“互补融和” , 她们都是人类整体文明(文化)的部分, 都应被尊重、学习, 保持,共同进步。

3.2 道家学说与“最小作用量原理”的一致性

3.2.1 道家的基本理论核心

道家学说，更近于从自然法则与科学的角度,论述统一事物演化之“道”概念, 而且是更深刻、系统地直接阐明了与儒学类似，甚至在本质上等同的思想。 他们不仅认为大自然和人的生命同在, 且同等珍贵; 并进一步把人与自然看作是一个统一的整体, 非常接近现代系统论的看法。 因此,他们特别注意探讨人与自然统一的规律,尤其是两者间的和谐关系以及寻求这种规律的办法。

3.2.2 道家的实践方法论

老子曾指出: “人法天,天法地,地法道,道法自然。”可见, 他是把法乎自然, 顺其自然,按自然规律行事, 且主要是通过向自然界学习,以求得人类自己的行事准则作为其主要特征的。

3.2.3 道家的系统论思想

甚至可以认为,他们是早已清醒地把握了宇宙物质包括直到出现了人类社会的管理与生存实践事务自始至终都是沿着层次性的从不平衡协调的无序到新的精细平衡协调的有序状态——这一总的不断并不可逆的趋势方向演化着的规律事实的[11]。

《道德经》开宗明理“玄之又玄,众妙之门”的不可道的“非常道”, 也恰恰指的是这一总的宇宙规律。 他还在其多处, 对具体实现此平衡点以及出现对此点的偏离混乱后恢复，或出现新的平衡态的机制，作了许多生动而概括性的定性描述与刻画。

如: “天之道,其犹张弓与? 高者抑之,下者举之,有余者损之,不足者补之”; 进而: “天之道损有余而补不足,人之道则损不足以奉有余. 孰能有余以奉天下? 唯有道者! ”

3.2.4 道家的系统平衡协调论

这就明确地提出了自然的规律是舍有余来补不足,以建立整体平衡协调， 从而在对社会或者国家政治-经济-生态系统的管理中应效法此自然规律, 使之“无为”地， 即自动演化而达到其平衡状态。为了实现这一境界, 如同儒家一样, 他一方面在《道德经》中论述了规律的方方面面, 给出了一系列的例释, 同时, 又同样地以自己的方式, 以人类的国家政治-经济-生态社会为对象, 提出了一系列不同层次与条件下的决策管理者的行为规范与准则——《道德经》中所包含的主体内容总的意思即是：以清静无为的方式，听任自然规律，把偏乱的现实演进到新的理想状态——即协调平衡之境[12]。

4．2020年中国控制冠状病毒实例分析证明其一致性

全世界是一个复杂系统，主要目标是和平与发展。当今时代，全世界发展最快的是中国，中国发展做快的是武汉，尤其是我们回国的这五年，武汉市发展的黄金期，武汉每天不一样，特别是最近一年2019年11月武汉世界军人运会，是中国继奥运会以后, 举办的最大的体育盛会。在之前发展的基础上，几百个亿投下去，把武汉发展推向顶峰，使武汉瞬间变成世界焦点，换句话说，武汉市是全球发展，曲面积分二阶导数最大值点。

因而进入2020年1月以来，军运会引发武汉市冠状病毒。 中国武汉人口稠密，一千一百万常驻人口，美洲次大陆就没有这个级别的城市，欧洲的第一大城市巴黎，九百六十万常驻人口，而且武汉地处中国地理中心，高铁之心；水陆空电，九省通衢；正值春运，流动频繁。因而引发冠状病毒在全国大爆发，甚至辐射到全球，让武汉再次成为世界焦点。

4.1 中国武汉疫情爆发

冠状病毒，来势汹汹，为了达到尽快治愈冠状病毒的目的，我们党，国家和人民做过很多与系统工程密切相关的事情。

这次我们面临的是一个极其复杂的不确定系统，系统内组成成份不清楚，相互之间的关系是极其错综复杂，要达到的目的是多目标，即医学、社会、经济以至外交政治等等。但是党和人民特别是一些智者不断拆招、创新终于取得阶段性胜利。

为了实现歼灭疫情的总体目标，系统内的每一个体，及各层子系统， 都在积极行动，积极作用，实现物质能量信息，相互交换，相互影响。

4.1.1 国家层面防控

中央紧急决定，武汉封城，湖北封省，全国防控，全球预警，这是人类历史上第一次一千万以上的大城市封城……

在全国掉医护人员定向支援湖北武汉；在10天之内建好火速盖火神山、雷神山医院，创下世界纪录，进而建设几十家方仓医院， 将轻重病人分开；在治病方案方面国家已经公布了第七版，将轻重病人分开，在治病方案方面国家已经公布了第七版；其中特别加强了中医治疗，将轻重病人分开；对普通群众采取封城、封小区，采取各种隔离措施；为了保障医用口罩等，加紧组织生产，为了保证居民生活，采取各种保证供应链不断的措施；为了保证整个国家经济正常生产，又启动各项经济措施等等。

4.1.2 社会层面响应

武汉人民，湖北人民，全国人民，全球华人，和全世界关心中国的外国朋友，都在积极行动，大家群情激愤。

由于病毒来势太猛，武汉市各大医院， 医疗物质极度缺乏，纷纷告急，向全社会求助。有很多个人和机构，主动组织筹措捐款， 通过各种渠道，在海内外购买物资。因为国内的医疗物资生产厂家，基本上已被国家掌控，但是社会需求远远不够,只有从海外购买。  

很多社会团体，纷纷捐款捐物，并帮助采购医疗物资，尤其是海外华人， 把海外各各大洲，各各国家，各各城市，各各医院的口罩等医疗用品都卖空了。

其中，最具代表性的就是带有附属医院的武汉大学和华中科技大学全球各地的校友会，纷纷行动， 捐款捐物。不同班级，不同年级，不同院系，不同国家，不同大洲，的各级校友团体都在积极行动， 相互作用，相互配合，有时也相互竞争资源。

4.1.3 个人层面行动

如果要想实现个人的充分发展和全社会的和谐与稳定，需要把个人的目标同社会需要结合起来;

各各地方，各各单位，各各社群，都涌现出大量自愿者，义务为大家服务：送药，送粮，送油，送菜，站岗，送病人，等等。

普通市民也积极配合党和政府的号召，呆在家中不出门，配合隔离，服从管理，减少传染。即使外地滞留在武汉的人员，也受到了政府相关部门和志愿者的照顾。

系统中的每个个体到各层级的子系统，从微观，中观到宏观系统都在满足最小作用量原理，都在尽全力贡献本子系统的力量，获得最小势能和最大动能。这样疫情虽然严重，但是在全系统各各成员和各各子系统的全力配合下， 疫情很快得到控制，并稳步获得胜利。

4.2 中国疫情好转全球疫情爆发

4.2.1 中国的“和”文化与“最小作用量原理”

在本系统内部逐步平衡协调，达到稳态的同时，还应该考虑系统与系统之间的作用关系，如国家与国家之间的平衡与协调，体现中国的“和”文化。国与国之间，应该协调平衡的演化原理与所设计策略,顺应情势发展,重建新的整体协调平衡稳定态,以达到“双赢”。 在《道德经》中, 这是一个很典型的均是以己柔克彼之刚的以柔克刚的决策的例子, 具有极为普遍的适用性。 对此例, 我们已不必再作任何多余的解释了, 而仅指明一点:

如果双方在“天下大势,分久必合”的情势到来时,只要双方都使用上述策略,完成了这一趋势,建立起了新的国家系统, 则在原来的分离态到联合态的过程中花在建立、维持联合态的代价—— 即此态的势能必然很小,且双方又没“私心” ,则相当于“自由能”总和(作用 量)的各自藏私之总和必然较小,于是结合为新的联合体中等值于系统总动能之可用于整体的公益贡献部分势必随之相对的大;   

反之, 不是都按上述策略办事, 而是采用对抗、以暴易暴的形式,则即使强行联合了, 结果也只能得到一个接近两败俱伤、长期纷争,动乱不已,双方都百废难举——类似于当今世界中东阿以的悲惨局面,这就是用最小作用量原理对此例的解释。

4.2.2 全球疫情爆发中国支援海外

正在我国不断取得阶段性成果时，全球疫情大爆发：新型冠状病毒累计确诊超59万，这占了全球人口总数的0.1%左右。首先, 某些国家疫情都没有爆发完毕，人数还在不断的增长; 其次, 某些国家隐瞒他们真实的患病人数。目前意大利的累积患病人数已经超过了8万例，西班牙已经超过了6万例，伊朗已经超过了3万例，德国目前累计的病例已经超过了4万例，法国已经超过了3万例，英国目前累计确诊了1万多例，他们的查尔斯王子也检测呈阳性。

全系统是相互关联相互作用的，首先我们不应该忘记海外支援我们的海外华人，进而，也应该尽我们所能的帮助我们的朋友，与我们相关的国家，如意大利，伊朗，塞尔维亚，等等，体现大国担当。 这是一场全球的灾难，希望各个国家希望大家都能够齐心协力共同来面对这次灾难，人类终将会战胜疫情。

4.2.3 反对以暴易暴的狭隘形式

反对美国那种敌对他国的态度，在中国病毒施虐时，不但没有伸出援手，还对我国敌对我国，现在却甩锅给中国，不应该这样反对以暴易暴的狭隘形式，以这种逆反的态度不可能达到系统的平衡协调状态， 结果也只能长期纷争,动乱不已, 矛盾更加尖锐，系统更加混乱。

4.3 中国尽显大国担当承担全球义务

4.3.1 “修身、齐家、治国、平天下”

我国,自春秋战国开始, 即明确地将之提出作为一种可操作性很强的“修身、齐家、治国、平天下”并且“自天子以至庶人,壹是皆以修身为本”——即“正心诚意、格物致知、厚德载物、利用厚生”的达道了。

综此, 我们可以认定这样的一个基本事实,自开始以孔子、老子等为代表的我国文化学术先哲们提出前述的《大学》、《中庸》之道与总贯客观世界万事万物“玄之又玄”的“众妙之门”的非常道以及文化性的等价概念——“和文化”表征的基本理念,又为人类社会的每类成员制定了适应、认识、利用此“道”的总的规律而向善、行善、求真逐美的相应各类道德伦理与行为规范以来, 继之又经过近三千年的融合、完善、丰富、演变,业已形成了我们现在所称的中华民族传统文化与学术思想的基调, 即“天人和谐”、“应天顺人”、“顺天承运”、“道法自然”以及进一步地“法乎历史”——因为历史的真实应当被如实看作是实际大自然和人类社会,尤其是两者作为一个整体相互作用的动态性关联规律的实验记。

4.3.2 全球疫情将改变世界格局

一次和二次世界大战划分世界格局，奥匈帝国和奥斯曼土耳其帝国已退出历史舞台，日本这个民簇已经被打败，德意志民簇的信心遭到摧毁，法兰西失去了拿破仑的荣誉，英格兰倚仗英吉利海峡挽救了最后的尊严。战后只剩下三大强国: 美国，苏联，中国。三十年的冷战，苏联解体，留下虚弱的俄罗斯。中美贸易战拉开了中美持久战的序幕，期待中的拉锯战，却演变成了伏击战。在接踵而来的全球疫情抗战中，中国奋战告捷大国担当，美国瞬间沦陷推诿搪塞，全世界都可预见到未来的结局。

这次全球疫情堪比第三次世界大战，将改变世界格局。战争必然改变世界格局。一战和二战，彻底改变了世界的格局，并引发了科技的创新、社会的革命。非常规的第三次世界大战，毫无疑问，也将对科技革命、世界格局带来深远影响。当然，也更让人类反思，我们毕竟都是同类，我们都生活在同一个地球，不应该贪欲无限、以邻为壑、勾心斗角，而应该携手共进。

4.3.3 中国援助世界战胜病毒

其实，进一步看，中国想要发展，离不开世界，而世界离开了中国，也同样无法运转，目前来看，也唯有中国，能够帮助世界战胜病毒。作为全球工厂，制造业大国，中国正在全面发动机器，源源不断制造出药物、口罩、消毒液，驰援灾区。曾经，中国口罩日产能为2000多万，今天，中国口罩日产能已达到1.1亿只。

艰难的时刻，可能又要开始了，武汉疫情，我们没有拉世界下水！这一次，我们可能被迫多线作战，既要防止被世界重新拉下水，还要加快复工复产，努力去救助整个世界....

中国已经毅然向83个国家和国际组织提供紧急援助，还向伊朗、伊拉克、意大利、塞尔维亚、柬埔寨和巴基斯坦这6个国家派出7批医疗专家组。现在，中国正在全力以赴，联手协助其他国家抗疫，打败新冠肺炎这个人类共同的敌人，并用自己的复工复产和努力勤奋，推动全球经济的繁荣。

5 总结

根据最小作用量原理，物理系统如同人工系统一样, 也具有目的性： 即只有系统整体——包括系统的每一个部分在每一段时间内, 它们全都是处于全力“奋斗”的“工作状态”时, 才能使得整个系统达到整体的稳定平衡态——即总的势能取极小值的结构状态。

这里强调的是世界万事万物都是因不同方面,不同要素构成的统一整体。在这个统一体中,不同方面、不同要素相互依靠、相互影响、相合相异、相辅相成; 即事物要形成整体的统一稳态,只能以相互和谐、和睦、和平(衡)、祥和、中和所含的方式“相处”; 并有着和以从众、和衷共济、政通人和、内和外顺等描述的自在的普遍规律。

总而言之，中华民族拥有五千年持久的文明史，九百六十万平方公里，十四亿人口，成为世界工厂，应该站在全局系统的角度，帮助所有需要帮助的民族，承担他人无力承担的责任，在新的时代，中华民族将重新引领世界人民，迈向繁荣与昌盛。

参考文献：

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