城市生态研究的物理事理人理方法论

王海峰，赵国杰，郝文升

（1．天津大学 管理与经济学部，天津 300072；2．华北电力大学 经济管理系，河北 保定 071003；3．天津市环境保护科学研究院，天津 300191；4．清华大学 环境学院，北京 100084）

一、引 言

王如松院士自上世纪80年代始一直从事城市生态研究，在此研究过程中他形成了一种颇有特色的方法论，即物理事理人理方法论。本文考察了王如松城市生态研究的物理事理人理方法论的发展历程，发现其在形成基础和解决问题的思路上，与钱学森的大成智慧思想相契合，与顾基发等提出的“物理事理人理方法论（即 WSR方法论）”是殊途同归的。这既凸现了这个有中国特色的科学哲学的方法论生成的涌现性，也彰显出大成智慧与WSR方法论的相互契合与系统可集成性。

二、王如松院士城市生态研究方法论的发展历程

（一）城市生态研究形成物理事理人理方法论的基础

我们认为，物理事理人理方法论思想形成的基础是“社会——经济——自然复合生态系统”概念的提出。在上世纪80年代攻读博士学位期间，王如松师从马世骏院士。1984年，二人共同署名发表了论文《社会—经济—自然复合生态系统》［1］。他们在此论文中明确指出，城市是一类典型的社会——经济——自然复合生态系统［1］。自然，城市问题也就是一类典型的社会——经济——自然复合生态系统问题（若干系统相结合的复杂问题）［1］。该论文成为研究城市生态问题和城市发展问题的经典，被众多学者高度关注，广泛引用。面对社会——经济——自然复合生态系统这样一个复杂系统，必须选择或生成一个正确的方法论来指导相关研究，才能使复杂系统研究取得突破。

（二）城市生态研究的物理事理情理方法论思想的萌生

王如松在生态学领域得到了马世骏的指导，在系统科学领域受到许国志院士的启迪，萌生出最初的城市生态领域研究的“物理”“事理”“情理”方法论思想①见文献2中276页，王如松在后记中的感谢词。。

王如松（1987）在城市生态系统辨识的研究中指出，城市生态系统不仅是一个空间实体、物理实体，也是一个事理实体、社会实体。城市生态辨识的关键（第三步）是弄清导致系统矛盾运动的主要物理过程、事理过程和情理过程。为了揭示物理过程，可以用生态滞竭指数来测度城市生态系统中的各种物理流，如物质循环过程、水循环过程和能量转化过程等。为了揭示事理过程并实现组分关系的和谐，可以用生态协调指数测度系统组分的横向、纵向比例关系及内外关系。为了把握情理过程，应该用人的自我调控能力来测度人的情理过程及状态。因为，城市中的人既是城市的物理组分，受整个城市系统行为的支配和影响，又是城市的社会组分，支配和控制城市的行为向着符合各自利益的方向发展。城市不同利益的个人、集团之间相互冲突、相互协调的行为特征决定了城市复杂的情理关系，总体表现为城市自我调控能力的高低。三者的具体内容如表1所示［2］。关于生态城的建设问题，他认为应从以下三方面入手：第一是从生态工艺的设计与改造方面，第二是从生态关系的规划与协调方面，第三是从生态意识的普及与提高方面［2］。也就是，从物、事、人三方面同时入手来进行生态城的建设［2］。

将近10年后，王如松对于“情理”的理解深化了。他与欧阳志云（1996）在论文中进一步指出，城市生态系统要遵从自然界的“道理”、人类活动的“事理”和人类行为的“情理”［3］。并且，应该用不同于传统机械控制论的生态控制论解决或者调理“物”“事”“情”之间的复杂关系［3］。因此，必须要研究方案的合理、合法、合情、合意［3］。他们认为：合理就是符合一般的物理规律；合法就是符合当时当地的法令法规；合情就是能够被人们的行为观念和习俗接受；合意就是符合系统决策者及与系统利益相关者的意向［3］。

由表1可知，王如松于1987年已经从城市生态研究中提炼出“物理”“事理”“情理”方法论思想，而且在运用此方法论思想时重视矛盾分析，完成了“从定性到定量”的综合集成。

表1 城市生态系统辨识的指标体系［2］

（三）城市生态研究的物理事理人理科学方法论的生成

在后续的研究中，王如松将城市生态研究中的“物理”“事理”“情理”方法论思想明确发展为由“物理”“事理”“人理”集成的科学方法论。

在深入研究城市环境问题时，王如松（2007）深刻地指出，城市环境问题严峻的生态症结有三：一是物，即资源代谢问题，由于资源代谢在时间、空间尺度上的滞留和耗竭；二是事，即系统结构和功能问题，源于系统在结构功能关系上的破碎和板结；三是人，即人的行为和信息反馈机制问题，缘于社会行为在局部和整体关系上的短见和反馈机制上的开环和时滞［4］。

在论及生态城市与和谐社会问题时，王如松（2007）指出，生态城市与和谐社会是统一的，生态城市中的物、事、人相应由现代科技子系统、政治子系统、文化子系统来分别支撑［4］。其中，科技子系统推动经济发展，它是格物的，设计物理空间，强调物质文明；政治子系统主事，来管理众人之事，调控事理空间，创造政治文明；文化子系统育人，化育心灵空间，倡导精神文明［4］。而和谐社会的目标就是通过生态关系的调控把这些几方面联结起来，促进精神、物质和政治三个文明和谐的生态文明［4］。所以，和谐社会强调的是一种多维生态关系的统筹［4］。

在探究城市的生态适应能力退化问题时，王如松（2008）又一次指出，其深层原因是代谢的失衡、系统的无序和管理的失调，是资源代谢在时间、空间尺度上的滞留和耗竭，系统耦合在结构、功能关系上的破碎和板结，社会行为在局部和整体关系上的短见和调控机制上的缺损，即物、事、人在城市发展过程中生态关联的失衡［5］。

显然，王如松已经坚定不疑将他的物理事理人理方法论聚焦于解决城市生态这个复杂问题的研究，取得了重要进展。可惜的是他没有将他的方法论视为一种更高层次的具有普适性的系统方法论，未能展开更深入系统的研究。

无独有偶，在1988年，即在王如松萌生物理事理情理方法论思想之后，顾基发研究员也独立把钱学森、许国志、王寿云、宋健、李耀滋等人提出的“物理”“事理”“人理”等概念集成在一起②见文献6中8页，提出WSR方法论的过程。，并且在1994年与朱志昌博士合作，正式提交了关于物理事理人理方法论（WSR方法论）的工作论文［6－8］。

这个事例凸现出科学发展中的涌现是具有普遍性与必然性的。而且，王如松在城市生态研究中萌生的物理事理情理方法论思想和顾基发提出的物理事理人理方法论都与许国志有着密不可分的渊源关系。当然，从时间上来看，王如松的物理事理情理方法论思想稍早于顾基发提出的物理事理人理方法论。

三、城市生态研究方法论与大成智慧思想相契合

（一）形成的基础是契合的

如前所述，王如松在城市生态研究中萌生的物理事理情理方法论的思想基础是“社会——经济——自然复合生态系统”概念。他和马世骏指出，“当代若干重大社会问题，都直接或间接关系到社会体制、经济发展状况以及人类赖以生存的自然环境。社会、经济和自然是三个不同性质的系统，但其各自的生存和发展都受其它系统结构、功能的制约，必须当成一个复合系统来考虑，即社会——经济——自然复合生态系统”［1］。城市是人类经济和社会活动最集中的场所，自然是一类典型的社会——经济——自然复合生态系统［1］。

另一方面，钱学森院士提出大成智慧思想的基础是“开放的复杂巨系统”概念。钱学森等（1990）指出，“如果子系统种类很多并有层次结构，它们之间关联关系又很复杂，这就是复杂巨系统。如果这个系统又是开放的，就称作开放的复杂巨系统。例如：生物体系统、人脑系统、人体系统、地理系统（包括生态系统）、社会系统、星系系统等”［9］。并且，开放的复杂巨系统存在于自然界、人自身以及人类社会［9］。，此后，周干峙院士进一步指出，城市就是一个典型的开放的复杂巨系统［10］。

其实，“社会——经济——自然复合生态系统”就是“开放的复杂巨系统”中的一类系统，它们的共同特点就是“复杂”和“开放”。针对这样的系统，王如松在城市生态研究中提出了“物理事理人理方法论”，而钱学森则提出了“大成智慧思想”方法论。二者形成的基础是契合的。

（二）解决问题的思路是契合的

为了处理“社会——经济——自然复合生态系统”，马世骏和王如松给出了图1所示的复合系统的研究程序。在该研究程序中的第一步就是组织一支包含多种学科的研究队伍。其中，包括生态、经济、社会、建筑、工程、系统和数学［1］，并且指出，“一般说来，构模过程一半是经验的思维、设计过程，一半是数学的模拟、调试过程，通过现实数据、基本理论和人的大脑之间不断的信息反馈，揭示出系统组分之间，以及各亚系统之间相互关系的基本规律”［1］。

为了处理“开放的复杂巨系统”，钱学森院士提出了“从定性到定量的综合集成方法”［9］。该方法进一步发展为“大成智慧工程”，成为钱学森“大成智慧思想”的一部分［11－13］。钱学森等（1990）指出，“唯一能有效处理开放的复杂巨系统（包括社会系统）的方法，就是定性定量相结合的综合集成方法。就该方法实质而言，是将专家群体（各种有关的专家）、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来，把各种学科的科学理论和人的经验知识结合起来。这三者本身也构成了一个系统，这个系统具有整体优势和综合优势”［9］。

图1 社会–经济–自然复合生态系统研究过程示意图［1］

显然，文献1与9是高度契合的。这两种解决问题的思路都在强调“综合集成”。不仅要实现“各个学科的集成”，还要实现“科学知识、经验和智慧的集成”和“定性与定量的集成”。王如松以“社会——经济——自然复合生态系统”为基础，所萌生的城市生态研究的物理事理情理方法论思想已经初步完成了“从定性到定量”的综合集成。

四、结 论

1．许国志院士等老一辈学者的“事理”既是对顾基发提出物理——事理——人理（WSR）系统方法论的启迪，也启发了王如松的物理事理情理方法论思想。

2．城市就是“开放的复杂巨系统”中的一类“社会——经济——自然复合生态系统”。中国学者亦以形成了对城市发展问题进行研究所遵循的“马世骏——钱学森院士研究范式”。城市发展的研究必须以钱学森大成智慧思想为指导，进行“综合集成”。

3．顾基发等（2004）指出，可以用他们提出的物理——事理——人理（WSR）系统方法论来实现综合集成研讨系统的建构［14］。顾基发、刘怡君和牛文元院士（2010）指出，处理社会系统需要钱学森大成智慧思想作为指导，并且处理社会系统有三个方面：处理物与物的关系需要物理，处理物与人的关系需要事理，处理人与人的关系需要人理，总起来要求运用物理——事理——人理的方法［15］。也就是说，物理事理人理方法论可以进行综合集成，从而贯彻钱学森大成智慧思想。

4．王如松院士在城市生态领域研究中最终形成的物理事理人理方法论契合钱学森大成智慧思想，可以用来进行城市发展领域的综合集成，实践大成智慧工程，实现城市发展研究的“集大成，得智慧”。

5．物理事理人理方法论具有普适性。是一种既可以适用于一般管理系统来解决现实问题，又可以适用于开放的复杂巨系统来解决大问题的方法论。因此，它是一种科学哲学方法论，不能仅定位为系统方法论或管理方法论。

［1］马世骏，王如松．社会—经济—自然复合生态系统［J］．生态学报，1984，4（1）：1－9．

［2］王如松．高效·和谐——城市生态调控原则与方法［M］．长沙：湖南教育出版社，1988，6．

［3］王如松，欧阳志云．天城合一：山水城建设的人类生态学原理［J］．现代城市研究，1996，（1）：13－17．

［4］王如松．生态安全·生态经济·生态城市［J］．学术月刊，2007，39（7）：5－11．

［5］王如松．绿韵红脉的交响曲：城市共轭生态规划方法探讨［J］．城市规划学刊，2008，（1）：8－17．

［6］顾基发，唐锡晋．物理—事理—人理系统方法论：理论与应用［M］．上海：上海科技教育出版社，2006．

［7］顾基发，唐锡晋，朱正祥．物理一事理一人理系统方法论综述［J］．交通运输系统工程与信息，2007，7（6）：51－60．

［8］朱志昌．物理事理人理方法论国际交流的启示［C］／／第11届中国系统工程学会年会论文集．北京：Research Information LTD，2000：135－150．

［9］钱学森，于景元，戴汝为．一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论［J］．自然杂志，1990，13（1）：3－10．

［10］周干峙．城市及其区域——一个典型的开放的复杂巨系统［J］．城市规划，2002，26（2）：7－8，18．

［11］钱学敏．论钱学森的“大成智慧学”［J］．中国工程科学，2002，4（3）：6－15．

［12］钱学敏．钱学森关于复杂系统与大成智慧的理论［J］．西安交通大学学报：社会科学版，2004，24（4）：51－57．

［13］钱学敏．钱学森对“大成智慧学”的探索——纪念钱学森百年诞辰［J］．科学学研究，2012，30（1）：14－27．

［14］顾基发，唐锡晋．综合集成系统建模［J］．复杂系统与复杂性科学，2004，1（2）：32－42．

［15］顾基发，刘怡君，牛文元．社会复杂问题与综合集成方法［J］．科学中国人，2010（9）：17－19．