科学史视角下的景观规划

2016-10-12 13:48:00    作者:刘京一     来源:中国风景园林网     浏览次数:

科学史视角下的景观规划

  第三次科学革命就是20世纪至今。前边的大家都了解,是为了说明方法,但后边的估计就比较少有人了解了,或者了解不够。

  先是物理学方面。相对论和量子力学对经典物理学乃至整个人类认识的冲击是前所未有的。比如量子力学的一个粒子可以同时既在一个位置又不在这个位置,一只猫可能同时是活的也是死的,世界的本质是不确定性和非线性。

  人们开始重新思考整个世界和人类认识的本质。于是出现了一系列匪夷所思的哲学,罗素、维根斯坦、怀特海的逻辑实证主义:科学的合理性由经验证实,而哲学的合理性由逻辑证实,于是发展出了一系列有关逻辑、语义、解释的哲学。胡塞尔、海德格尔、萨特创立的现象学和存在主义……

  另一方面,有关之前所说的机械和有机的矛盾也逐渐揭开。以往,把研究的事物细分,然后研究每个部分性质的相互作用规律,这种方式被称为还原论,是经典科学的基本方法。然而生物学家贝塔朗菲提出,诸如生物和社会这些系统是一种有机的系统,特点是系统整体的行为超出了部分行为的累加结果。这种系统普遍存在,并遵循着共同的规律,贝塔朗菲提出了这种系统行为的数学表达,发展出一般系统论。

  香农和韦弗提发现,信息网络符合有机系统的特征,提出了信息论和信息熵的概念。洛伦茨从气象现象中发现了混沌的规律,即确定性的行为可以产生随机的结果。曼德博创立了分形理论。分形结构是指在不同的尺度上重复同样的结构,而自然界中很多自发形成的结构都具有这种特征,例如雪花、植物、河流分支,海岸线等等。这说明了随机的过程也会形成一定的模式。普利高津等的耗散结构理论解释了自然界的随机行为自发形成秩序结构的动力学机制,这种结构叫做耗散结构,这种自发形成秩序的过程叫做自组织,新秩序的形成机制称为涌现,形成的秩序结构具有分形特征。

  于是诞生了一门研究这种自组织的科学:复杂性科学。由于这种系统广泛存在于自然界和人类社会,很多学科都多多少少会碰到这种系统,因此整个的科学的研究范式都逐渐发生了变化,这就是20世纪科学的转折点。1984年美国成立了圣塔菲研究所,专门研究这种系统,并提出了复杂适应系统的概念。

  我们以复杂适应系统为例,简单地介绍一下什么是自组织理论。大量简单、并行的自治体,遵循简单的规则相互联系,根据耗散结构理论,它们通过自组织涌现出一个新的层级,这个过程周期性地重复。好比细胞组成了组织,组织就这样又形成了器官,再重复,形成有机体。

  这个原理知道了以后,可以用计算机模拟这个过程,结果是直观可见的,而不必了解涌现的动力学机制,这种新的研究范式的新方法称为涌现论。所谓的分布式网络就是基于这个原理,在很多领域都有应用,人工智能的算法就是根据这个,大数据也是复杂性科学的应用。

编辑:lianqi

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