古代原子論創立者德謨克利特認爲，必然事件是有原因的事件，偶然事件就是没有原因的事件。懷疑論者休謨認爲因果關係並不存在於客觀世界中，而只能看成人們的一種思維習慣，偶然與必然的劃分失去了意義。與德謨克利特和休謨的理解方式都不相同，機械唯物主義則肯定大自然受嚴格的因果關係制約，整個宇宙處於一個巨大的因果關係鏈中。世界上發生的每一個事件都有其原因，都是必然會發生的。歷史唯物主義斷言，像秦始皇統一中國那樣的歷史事件，即使没有秦始皇這個人，也會有别的帝王來實現。《百科全書》主要撰稿人之一，法國科學家霍爾巴赫説：和必然事件一樣，人們通常説的偶然事件同樣是有原因的，只是暫時没有找到它的原因，而無法準確預言它的出現。所以，偶然性是人們無知的遮羞布。他相信，只要掌握了客觀規律，對自然界和社會的發展進行準確預言的理想，遲早會實現。

　　唯物主義將宇宙中的演變劃分爲五個層次：最低層次的運動是機械運動，就是物體之間相對位置的變更；第二個層次是熱學、光學一類物理運動；第三層次是一種物質變成另一種物質的化學過程；第四層次是生命現象；最高一級運動形式，就是物質運動的第五個層次，是人類社會的發展。每一層次的運動都必須以較低層次的運動爲基礎，都可以化解爲低層次的運動形式加以説明，這就是科學的還原論思想。爲了揭示化學反應的本質，就應該研究分解與化合過程中原子之間相互作用，理論化學獲得成功印证了這種想法。按照還原論的思想，既然基礎的運動是機械運動，整個宇宙的演變規律都建立在力學規律的基礎上。任何過程都可以分解成機械運動問題來研究，可以在力學規律中找到最後解答。所以徹底的唯物主義都堅持力學本原的世界觀，采用還原論的方法。

　　隨着牛頓力學在科學研究和工程技術方面的成功應用，决定論的宇宙觀和還原論的方法推廣到物理學、化學、博物學和生物學等自然科學領域，甚至也波及醫學、心理學和社會學研究領域。在機械唯物主義者看來，既然組成人的每一個細胞，每一個分子都嚴格服從物理化學定律的支配，生命活動便可以化解爲物理化學過程來研究，生命的規律就可以通過物理化學定律來闡明。人的大腦由物質搆成，思想不過是大腦嚴格按照物理化學定律的演變成果。人的行爲接受思想的支配，思想和行爲之間，同樣接受不可動摇的必然邏輯制約。更進一步，社會由人組成，社會的發展就是將預先存在於社會中的必然聯繫轉化爲實現的過程。於是，歷史會像一部時代活報劇，每一個情節不僅被鐵的規律鎖定，而且已經排練成熟，絶對按時上演。這便是對歷史决定論的形象説明。

　　十九世紀法國天文學家，拉普拉斯大膽宣稱，只要你告訴我宇宙在某個特定瞬間的狀態，我就可以計算出她從前和未來任何時刻的狀態。很顯然，他已經把牛頓力學看成是宇宙中絶對可靠，永垂不朽的真理。宇宙萬物無一例外地按照力學定律行事，即使是無與倫比的生命現象，也不過是無數原子、分子嚴格遵守力學定律的行爲總和。既然已經掌握了指導宇宙中一切運動的偉大定律，對宇宙進行正確預言就只差初始狀態的確定了。

　　如果真像决定論者所説的那樣，任何一個物理事件的發生都嚴格按照因果關係運行，原因先於結果，一環扣着一環，那麽宇宙的未來進程，必定是已經發生了的全部物理事件的單值映射。歷史的確應該像一幅已經繪製成功的巨幅畫卷，只等時間的發條將其漸次展開。不過，在浩瀚宇宙的歷史長河中，任何一個小小的違規都可以將决定論世界觀擊得粉碎。所以，决定論貌似强大，其實相當脆弱。把還原論的方法當成科學研究根本方法的觀點，不僅受到宗教界人士堅决反對，也遭到科學界的普遍質疑。因爲個人行爲的隨意性就是一個不可否認的事實。如果一切都按照規律進行，客觀規律只能認識，不能改變。世界上將會發生的一切，包括人類的出現及其最後歸宿都已命中注定的，還有什麽奮鬥的必要？所以説，宿命論是决定論的自然推論，徹底的唯物主義者應該聽天由命。

　　二十世紀初，普朗克創立了量子論。大量事實顯示，基本粒子的行爲只符合統計意義上的廣義因果關係。原子核的衰變是突髮式的，不存在量變的積累過程。海森堡發現並證明瞭測不準原則：人們無論如何不可能同時精確測定微觀粒子的位置和動量大小，其中一個量的測定越精確，另一個便越難確定。這不是由於儀器和觀察能力方面的原因，是由認識本身無法企及的因素造成。在客觀世界中，嚴格的因果關係也許只屬於一定的物質層次。

　　微觀世界中的偶然性得到確認，對於决定論世界觀，以及還原論的思想方法是一個致命的打擊。基於這樣的偶然性，通過探討每個光子的運動規則來揭示光的傳播規律，既没有必要，也没有可能。與此類似，在研究社會的發展時，只能把歷史事件作爲研究對象，將每一個人的思想行爲都研究一遍不僅不可能，也會於事無補。那就更不可能通過研究人的組織細胞，從而得知社會發展的方向。也就是説，把宏觀物理過程分解爲粒子的運動來研究，無异於緣木求魚，離我們研究的目標只會越來越遠。

　　事實上，五個層次的運動，就是一種復雜組織結構，還原法之所以不能解决組織系統問題，關鍵就在於她没有注意到“整體大於部分之和”的重要原則。我們在研究由没有相互作用的對象組成的“單純集合”的時候，原則上只要把每一個成員的性質搞清楚了，就可以推導出整體的規律。用分子運動論解釋氣體實驗定律就是這樣完成的。但是，這種方法不適合用來研究具有組織結構的固體和液體。晶體的性質主要决定於分子或者原子之間的相互作用。我們所説的系統，主要就是指各組成部分之間存在相互作用的非單純集合，她的各子系統之間往往存在着復雜的關係。系統的性質，不僅與搆成整體的元素有關，更主要的是與子系統之間的關係有關。也可以説，在元素組成系統的時候，已經出現了新的性質，而新的性質由元素之間的交互作用决定。在應用還原論方法的時候，研究對象是元素，恰恰把它們之間的交互作用排除在考慮之外，當然不能得到整體性質的正確結果。

　　馮·諾依曼曾經對最簡單的生命形式和一般機器進行對比，發現了一個奇特的現象。他説，盡管汽車可以采用經過嚴格檢驗的部件組裝起來，但是，其可靠性從運轉的那天開始就逐漸减退。水母的組織十分脆弱，在復雜多變的自然環境中運轉的可靠性却相當高。仔細研究還會發現任何生命體總是生活在包括大量不確定因素的環境中，一輩子伴隨着干擾和威脅成長。生物體對突發性環境變化，以及自身運行中的局部性錯誤容忍度非常大。某些部分發生了故障，其他部分不僅可以繼續運轉，往往還可以在短時間内增援修復。

　　生命系統的可靠性的確大有文章。一般機器在遇到偶然事變的時候，最多就是自動停機，等待修理。而高層次負反饋却可以讓生物個體對多變的環境應付自如。也許關鍵在於對於一個確定的刺激，生物往往具備若干種不同的反應模式，而對於一個確定的外來“刺激”，機器只能做出一種確定的“反應”。機器的特徵是以一變應一變，而生物的特徵則是以萬變應萬變。

　　二十世紀中期分子生物學獲得突破性進展，人們已經能够應用生物化學的理論方法對新陳代謝、遺傳與變异、對環境的適應，以及生命的誕生、成長、衰老、死亡做出原則説明。人們發現，每一個生命組織實質上就是一個龐大的信息傳輸網絡，各部分之間互相依賴，相互補充，相互調節。生命的信息一部分來自外界刺激，反映了環境的特徵。另一部分來自體内的運行過程，表征身體各部分的運行狀况。人們發現，生命組織進行信息處理的規則包括提昇、放大、抑制、阻遏、截斷、選擇、擴散和反饋。經處理之後的信息，以特殊方式輸出。各組織可以根據綜合信息，獨立做出反應。生命體對信息的反饋作用，一般都是促使系統趨向平衡和穩定。如果你考察的是生命系統的整個演變過程，那麽系統的調節作用，却總是使生命系統離開當前的平衡狀態，趨向於發展和更新。其實，貝納德關於生物適應性的描述，只闡述了生命系統穩定性的一面。但是，生命系統還有一個更重要的特徵：即使環境條件不發生變化，内環境也在發生演變。演變的趨勢是使組織，乃至於整個系統走向成熟，走向衰老，從而造成生命系統的自演進。

　　按照熱力學第二定律，一般封閉系統隨着時間的推移，總會面臨混亂程度的增加和組織化的减退。但是，在一定的時間範圍内，生命組織的有序性却不斷加强。布裏淵把這個現象叫做生物組織的悖論。與此相關的另一個現象是，整個宇宙的進程並没有朝着越來越混亂的方向發展，她不僅走出了最初的熱力學混沌狀態，而且成功地演化出物質、搆成龐大星系、創造了生命系統、讓具有思維能力和高度意識的人類得以誕生。我們也可以把這個發展趨勢和熱力學定律之間的衝突稱爲“宇宙的悖論”。

　　在維持現有科學理論權威性的前提下，生命悖論勉强可以通過生命系統與外界發生物質、能量和信息交流的情况加以説明。最初有人認爲熱力學定律適合有限系統，而不適合宇宙，這樣似乎可以暫時避開熱寂説帶來的困難。可是，二十世紀初，宇宙的有限性得到確認，宇宙沿着增加負熵的方向前進的問題被再次提了出來。生命和宇宙的悖論迫使我們不能不懷疑人類業已建立的物理學化學定律是否總是有效，依據她們是不是真能揭開宇宙和生命的奥秘，進而對客觀世界做出透徹的、全面的説明。

　　分子生物學的創立，不僅開闢了用物理化學規律解釋生命的道路，同時也打開了應用整體方法揭示生命奥秘的大門，而後者體現了更加深刻的意義。爲了揭開生命的奥秘，我們必須首先確定生命系統的整體功能，再研究各子系統之間的交互作用，進一步去探索生命過程的本質。因爲生命體是一個不斷自我復製的自組織系統。從個體誕生那一刻開始，它的各子系統就處在不斷解體、不斷衰老、不斷重建和再生的過程中。干擾、噪音一類對生命組織的破壞作用，往往會變成生物體甩掉舊的成分，爲新生組織騰出空間的積極因素。這樣一來，於生命不利的因素反而成了個體生長的必須。

　　以天氣動力學爲例，可以扼要説明研究復雜系統的困難。如果大氣系統受必然邏輯所制約，只要我們把某時刻的天氣要素測準了，把天氣在各氣象要素影響下演化的規律建立起來，無論多麽久遠的天氣情况都可以給出準確的判斷。然而，這個想法並不正確。影響天氣的變化因素不僅很多，而且大多具有偶然性。美國氣象學家洛倫兹做了一個很好的比喻：非洲叢林裏一只蝴蝶鼓動一下翅膀，就可能引起席捲美洲大陸的龍卷風。你也許會覺得這只是一種夸張的説法，那你就想一想玩骨牌時的情形吧：將骨牌排成一列，在第一塊骨牌後面一定距離處竪直叠放兩張骨牌，再隔一定距離叠放四張。以後每一次竪直叠放的骨牌數都是前一組的兩倍，而且都能够被前一組骨牌倒下時打倒，一共安放四十組骨牌。現在將第一張骨牌推倒，每一組都將後面的骨牌打倒，直到第四十組骨牌倒下。這組骨牌的高度有兩千萬公里！那就是説，只要有足够的能量儲備，一個小小的擾動，激起一陣狂濤巨浪是完全可能的。自然界已經儲存了足够的能量，向各種方向演化的决定性因素是偶然事件，對任何時刻都做出準確天氣預報顯然不可能。

　　對生態系統的分析進一步加强了我們對系統復雜性的認識。地球上的生命，是以若干群落的方式組合起來共同生長的。在同一個群落中有消費者也有生産者形成食物鏈。非洲草原上的角馬在每年大遷徙的途中，除了旅途疲勞等自然原因傷亡嚴重而外，還會遭到獅子的襲擊。可是，被獅子吃掉的往往是老弱病殘，或者品質較差的角馬。自然淘汰的結果會使角馬的整體素質不斷提高。由此看來，一個完整的生態系統不僅需要旺盛的生物種群，各個物種之間需要合作、也需要競争；需要生長、也需要淘汰；需要各種有利於生存的條件、甚至也需要惡劣的環境。

　　一種理想的社會形態是極具誘惑力的：在這種社會中流傳的知識都建立在不言而喻的事實基礎上；對客觀世界的全部理解方式都由嚴密邏輯推演出來的命題組成；人們的思維方式都從同一個原理演繹得來；掌管社會權力的人士都是毫不利己，專門利人，克己奉公，德才兼備的英雄；大家説話都是同一個腔調，知識和科學達到了高度一致；社會公議維護着社會的正義，人間的公道有了完美而統一的標準；各種社會關係和諧而穩定。然而，這樣的社會狀况不僅不可能出現，也不應該作爲我們的理想追求。

　　其實，也許人類的知識體系比自然生態更復雜。各類理論互相滲透，相互制約，相互促進。如果人類的知識已經搆成自滿自足的體系，哪就不再具有創新的機會和可能。只承認嚴密邏輯的社會，精神是凝固的，文化是封閉的，没有繼續發展的可能性，那是歷史的悲劇。從根本上講，生命的邏輯和社會的邏輯都與力學的和物理化學的邏輯不同。生命需要平衡、同時也需要干擾、需要失衡。縱觀中華文化的歷史洪流，凡是知識發展迅速的時代，都是各種思潮風起雲涌的時代、是政治動亂的時代、是朝野上下不安寧的時代。春秋時代、東漢末年、大宋年間、明末清初，以及清末至民國初年。都是統治者對民間思想控制較弱，而人心涣散的時代。有人説這叫亂世出英雄，我看首先是亂世出思想。社會需要穩定、同時也需要動盪；需要主流意識、也需要歧見、需要争辯、需要噪音。歷史的進步需要盛世、需要亂世。真正有效的社會，不是僅僅能維持穩定，更是能够將消極因素轉變成積極因素的組織系統，一切具有生命力的組織系統都需要復雜性和不確定性。

　　對復雜系統的研究是一個嶄新的領域。由於偶然性、不確定性、無序性在自組織系統中發揮着重要作用，研究這個領域所采用的方法，應該和我們熟知的物理化學方法完全不同。不過，隨着人類認識的發展，需要研究的問題越來越多，爲解决新課題而創造的科學方法也將不斷涌現。歷史進程並没有結束，人類的創造永遠没有終結，人類的發展永遠不會終止。