古代原子论创立者德谟克利特认为，必然事件是有原因的事件，偶然事件就是没有原因的事件。怀疑论者休谟认为因果关系并不存在于客观世界中，而只能看成人们的一种思维习惯，偶然与必然的划分失去了意义。与德谟克利特和休谟的理解方式都不相同，机械唯物主义则肯定大自然受严格的因果关系制约，整个宇宙处于一个巨大的因果关系链中。世界上发生的每一个事件都有其原因，都是必然会发生的。历史唯物主义断言，像秦始皇统一中国那样的历史事件，即使没有秦始皇这个人，也会有别的帝王来实现。《百科全书》主要撰稿人之一，法国科学家霍尔巴赫说：和必然事件一样，人们通常说的偶然事件同样是有原因的，只是暂时没有找到它的原因，而无法准确预言它的出现。所以，偶然性是人们无知的遮羞布。他相信，只要掌握了客观规律，对自然界和社会的发展进行准确预言的理想，迟早会实现。

　　唯物主义将宇宙中的演变划分为五个层次：最低层次的运动是机械运动，就是物体之间相对位置的变更；第二个层次是热学、光学一类物理运动；第三层次是一种物质变成另一种物质的化学过程；第四层次是生命现象；最高一级运动形式，就是物质运动的第五个层次，是人类社会的发展。每一层次的运动都必须以较低层次的运动为基础，都可以化解为低层次的运动形式加以说明，这就是科学的还原论思想。为了揭示化学反应的本质，就应该研究分解与化合过程中原子之间相互作用，理论化学获得成功印证了这种想法。按照还原论的思想，既然基础的运动是机械运动，整个宇宙的演变规律都建立在力学规律的基础上。任何过程都可以分解成机械运动问题来研究，可以在力学规律中找到最后解答。所以彻底的唯物主义都坚持力学本原的世界观，采用还原论的方法。

　　随着牛顿力学在科学研究和工程技术方面的成功应用，决定论的宇宙观和还原论的方法推广到物理学、化学、博物学和生物学等自然科学领域，甚至也波及医学、心理学和社会学研究领域。在机械唯物主义者看来，既然组成人的每一个细胞，每一个分子都严格服从物理化学定律的支配，生命活动便可以化解为物理化学过程来研究，生命的规律就可以通过物理化学定律来阐明。人的大脑由物质构成，思想不过是大脑严格按照物理化学定律的演变成果。人的行为接受思想的支配，思想和行为之间，同样接受不可动摇的必然逻辑制约。更进一步，社会由人组成，社会的发展就是将预先存在于社会中的必然联系转化为实现的过程。于是，历史会像一部时代活报剧，每一个情节不仅被铁的规律锁定，而且已经排练成熟，絶对按时上演。这便是对历史决定论的形象说明。

　　十九世纪法国天文学家，拉普拉斯大胆宣称，只要你告诉我宇宙在某个特定瞬间的状态，我就可以计算出她从前和未来任何时刻的状态。很显然，他已经把牛顿力学看成是宇宙中絶对可靠，永垂不朽的真理。宇宙万物无一例外地按照力学定律行事，即使是无与伦比的生命现象，也不过是无数原子、分子严格遵守力学定律的行为总和。既然已经掌握了指导宇宙中一切运动的伟大定律，对宇宙进行正确预言就只差初始状态的确定了。

　　如果真像决定论者所说的那样，任何一个物理事件的发生都严格按照因果关系运行，原因先于结果，一环扣着一环，那么宇宙的未来进程，必定是已经发生了的全部物理事件的单值映射。历史的确应该像一幅已经绘制成功的巨幅画卷，只等时间的发条将其渐次展开。不过，在浩瀚宇宙的历史长河中，任何一个小小的违规都可以将决定论世界观击得粉碎。所以，决定论貌似强大，其实相当脆弱。把还原论的方法当成科学研究根本方法的观点，不仅受到宗教界人士坚决反对，也遭到科学界的普遍质疑。因为个人行为的随意性就是一个不可否认的事实。如果一切都按照规律进行，客观规律只能认识，不能改变。世界上将会发生的一切，包括人类的出现及其最后归宿都已命中注定的，还有什么奋斗的必要？所以说，宿命论是决定论的自然推论，彻底的唯物主义者应该听天由命。

　　二十世纪初，普朗克创立了量子论。大量事实显示，基本粒子的行为只符合统计意义上的广义因果关系。原子核的衰变是突发式的，不存在量变的积累过程。海森堡发现并证明瞭测不准原则：人们无论如何不可能同时精确测定微观粒子的位置和动量大小，其中一个量的测定越精确，另一个便越难确定。这不是由于仪器和观察能力方面的原因，是由认识本身无法企及的因素造成。在客观世界中，严格的因果关系也许只属于一定的物质层次。

　　微观世界中的偶然性得到确认，对于决定论世界观，以及还原论的思想方法是一个致命的打击。基于这样的偶然性，通过探讨每个光子的运动规则来揭示光的传播规律，既没有必要，也没有可能。与此类似，在研究社会的发展时，只能把历史事件作为研究对象，将每一个人的思想行为都研究一遍不仅不可能，也会于事无补。那就更不可能通过研究人的组织细胞，从而得知社会发展的方向。也就是说，把宏观物理过程分解为粒子的运动来研究，无异于缘木求鱼，离我们研究的目标只会越来越远。

　　事实上，五个层次的运动，就是一种复杂组织结构，还原法之所以不能解决组织系统问题，关键就在于她没有注意到“整体大于部分之和”的重要原则。我们在研究由没有相互作用的对象组成的“单纯集合”的时候，原则上只要把每一个成员的性质搞清楚了，就可以推导出整体的规律。用分子运动论解释气体实验定律就是这样完成的。但是，这种方法不适合用来研究具有组织结构的固体和液体。晶体的性质主要决定于分子或者原子之间的相互作用。我们所说的系统，主要就是指各组成部分之间存在相互作用的非单纯集合，她的各子系统之间往往存在着复杂的关系。系统的性质，不仅与构成整体的元素有关，更主要的是与子系统之间的关系有关。也可以说，在元素组成系统的时候，已经出现了新的性质，而新的性质由元素之间的交互作用决定。在应用还原论方法的时候，研究对象是元素，恰恰把它们之间的交互作用排除在考虑之外，当然不能得到整体性质的正确结果。

　　冯·诺依曼曾经对最简单的生命形式和一般机器进行对比，发现了一个奇特的现象。他说，尽管汽车可以采用经过严格检验的部件组装起来，但是，其可靠性从运转的那天开始就逐渐减退。水母的组织十分脆弱，在复杂多变的自然环境中运转的可靠性却相当高。仔细研究还会发现任何生命体总是生活在包括大量不确定因素的环境中，一辈子伴随着干扰和威胁成长。生物体对突发性环境变化，以及自身运行中的局部性错误容忍度非常大。某些部分发生了故障，其他部分不仅可以继续运转，往往还可以在短时间内增援修复。

　　生命系统的可靠性的确大有文章。一般机器在遇到偶然事变的时候，最多就是自动停机，等待修理。而高层次负反馈却可以让生物个体对多变的环境应付自如。也许关键在于对于一个确定的刺激，生物往往具备若干种不同的反应模式，而对于一个确定的外来“刺激”，机器只能做出一种确定的“反应”。机器的特征是以一变应一变，而生物的特征则是以万变应万变。

　　二十世纪中期分子生物学获得突破性进展，人们已经能够应用生物化学的理论方法对新陈代谢、遗传与变异、对环境的适应，以及生命的诞生、成长、衰老、死亡做出原则说明。人们发现，每一个生命组织实质上就是一个庞大的信息传输网络，各部分之间互相依赖，相互补充，相互调节。生命的信息一部分来自外界刺激，反映了环境的特征。另一部分来自体内的运行过程，表征身体各部分的运行状况。人们发现，生命组织进行信息处理的规则包括提升、放大、抑制、阻遏、截断、选择、扩散和反馈。经处理之后的信息，以特殊方式输出。各组织可以根据综合信息，独立做出反应。生命体对信息的反馈作用，一般都是促使系统趋向平衡和稳定。如果你考察的是生命系统的整个演变过程，那么系统的调节作用，却总是使生命系统离开当前的平衡状态，趋向于发展和更新。其实，贝纳德关于生物适应性的描述，只阐述了生命系统稳定性的一面。但是，生命系统还有一个更重要的特征：即使环境条件不发生变化，内环境也在发生演变。演变的趋势是使组织，乃至于整个系统走向成熟，走向衰老，从而造成生命系统的自演进。

　　按照热力学第二定律，一般封闭系统随着时间的推移，总会面临混乱程度的增加和组织化的减退。但是，在一定的时间范围内，生命组织的有序性却不断加强。布里渊把这个现象叫做生物组织的悖论。与此相关的另一个现象是，整个宇宙的进程并没有朝着越来越混乱的方向发展，她不仅走出了最初的热力学混沌状态，而且成功地演化出物质、构成庞大星系、创造了生命系统、让具有思维能力和高度意识的人类得以诞生。我们也可以把这个发展趋势和热力学定律之间的冲突称为“宇宙的悖论”。

　　在维持现有科学理论权威性的前提下，生命悖论勉强可以通过生命系统与外界发生物质、能量和信息交流的情况加以说明。最初有人认为热力学定律适合有限系统，而不适合宇宙，这样似乎可以暂时避开热寂说带来的困难。可是，二十世纪初，宇宙的有限性得到确认，宇宙沿着增加负熵的方向前进的问题被再次提了出来。生命和宇宙的悖论迫使我们不能不怀疑人类业已建立的物理学化学定律是否总是有效，依据她们是不是真能揭开宇宙和生命的奥秘，进而对客观世界做出透彻的、全面的说明。

　　分子生物学的创立，不仅开辟了用物理化学规律解释生命的道路，同时也打开了应用整体方法揭示生命奥秘的大门，而后者体现了更加深刻的意义。为了揭开生命的奥秘，我们必须首先确定生命系统的整体功能，再研究各子系统之间的交互作用，进一步去探索生命过程的本质。因为生命体是一个不断自我复制的自组织系统。从个体诞生那一刻开始，它的各子系统就处在不断解体、不断衰老、不断重建和再生的过程中。干扰、噪音一类对生命组织的破坏作用，往往会变成生物体甩掉旧的成分，为新生组织腾出空间的积极因素。这样一来，于生命不利的因素反而成了个体生长的必须。

　　以天气动力学为例，可以扼要说明研究复杂系统的困难。如果大气系统受必然逻辑所制约，只要我们把某时刻的天气要素测准了，把天气在各气象要素影响下演化的规律建立起来，无论多么久远的天气情况都可以给出准确的判断。然而，这个想法并不正确。影响天气的变化因素不仅很多，而且大多具有偶然性。美国气象学家洛伦兹做了一个很好的比喻：非洲丛林里一只蝴蝶鼓动一下翅膀，就可能引起席卷美洲大陆的龙卷风。你也许会觉得这只是一种夸张的说法，那你就想一想玩骨牌时的情形吧：将骨牌排成一列，在第一块骨牌后面一定距离处竖直叠放两张骨牌，再隔一定距离叠放四张。以后每一次竖直叠放的骨牌数都是前一组的两倍，而且都能够被前一组骨牌倒下时打倒，一共安放四十组骨牌。现在将第一张骨牌推倒，每一组都将后面的骨牌打倒，直到第四十组骨牌倒下。这组骨牌的高度有两千万公里！那就是说，只要有足够的能量储备，一个小小的扰动，激起一阵狂涛巨浪是完全可能的。自然界已经储存了足够的能量，向各种方向演化的决定性因素是偶然事件，对任何时刻都做出准确天气预报显然不可能。

　　对生态系统的分析进一步加强了我们对系统复杂性的认识。地球上的生命，是以若干群落的方式组合起来共同生长的。在同一个群落中有消费者也有生产者形成食物链。非洲草原上的角马在每年大迁徙的途中，除了旅途疲劳等自然原因伤亡严重而外，还会遭到狮子的袭击。可是，被狮子吃掉的往往是老弱病残，或者品质较差的角马。自然淘汰的结果会使角马的整体素质不断提高。由此看来，一个完整的生态系统不仅需要旺盛的生物种群，各个物种之间需要合作、也需要竞争；需要生长、也需要淘汰；需要各种有利于生存的条件、甚至也需要恶劣的环境。

　　一种理想的社会形态是极具诱惑力的：在这种社会中流传的知识都建立在不言而喻的事实基础上；对客观世界的全部理解方式都由严密逻辑推演出来的命题组成；人们的思维方式都从同一个原理演绎得来；掌管社会权力的人士都是毫不利己，专门利人，克己奉公，德才兼备的英雄；大家说话都是同一个腔调，知识和科学达到了高度一致；社会公议维护着社会的正义，人间的公道有了完美而统一的标准；各种社会关系和谐而稳定。然而，这样的社会状况不仅不可能出现，也不应该作为我们的理想追求。

　　其实，也许人类的知识体系比自然生态更复杂。各类理论互相渗透，相互制约，相互促进。如果人类的知识已经构成自满自足的体系，哪就不再具有创新的机会和可能。只承认严密逻辑的社会，精神是凝固的，文化是封闭的，没有继续发展的可能性，那是历史的悲剧。从根本上讲，生命的逻辑和社会的逻辑都与力学的和物理化学的逻辑不同。生命需要平衡、同时也需要干扰、需要失衡。纵观中华文化的历史洪流，凡是知识发展迅速的时代，都是各种思潮风起云涌的时代、是政治动乱的时代、是朝野上下不安宁的时代。春秋时代、东汉末年、大宋年间、明末清初，以及清末至民国初年。都是统治者对民间思想控制较弱，而人心涣散的时代。有人说这叫乱世出英雄，我看首先是乱世出思想。社会需要稳定、同时也需要动荡；需要主流意识、也需要歧见、需要争辩、需要噪音。历史的进步需要盛世、需要乱世。真正有效的社会，不是仅仅能维持稳定，更是能够将消极因素转变成积极因素的组织系统，一切具有生命力的组织系统都需要复杂性和不确定性。

　　对复杂系统的研究是一个崭新的领域。由于偶然性、不确定性、无序性在自组织系统中发挥着重要作用，研究这个领域所采用的方法，应该和我们熟知的物理化学方法完全不同。不过，随着人类认识的发展，需要研究的问题越来越多，为解决新课题而创造的科学方法也将不断涌现。历史进程并没有结束，人类的创造永远没有终结，人类的发展永远不会终止。