第二章、结构是什么

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2.1什么是结构

通过对这个世界的观察，包括感性的，直觉的，浅显的；也包括理性的，思考的，深入的观察。我们发现这个世界的一切事物都是有特定结构的事物。从结构的普遍性可知结构无处不在、无时不在。那么结构是什么呢？

结构在不同的学科中有着不同的含义。如在建筑学的结构是指由各种构件（屋架、梁、板、柱等）组成的能够承受各种作用的体系。所谓作用是指能够引起体系产生内力和变形的各种因素，如荷载、地震、温度变化以及基础沉降等因素。所以建筑学中的结构是用来描述建筑物的各个组成部分的构成，一般可以按部件类型和建筑材料来分。如按材料可分为混凝土结构，砌体结构，钢结构，木结构等。我们再来看看生物结构的定义。

在生物学中，结构存在于组织的各个级别，从原子和分子到细胞、组织、器官、有机体、种群和生态系统等各个层次。通常，较高级别的结构由较低级别结构的多个副本组成。结构生物学与大分子的生物分子结构有关，特别是蛋白质和核酸。这些分子的功能取决于它们的形态和组成，并且它们的结构具有多个水平。蛋白质结构具有四级层次结构。一级结构是序列氨基酸组成的。它具有由氮和磷两个碳原子的重复序列组成的肽主链。所述二级结构包括由确定的重复模式的氢键。两种基本类型是α螺旋和β折叠片。三级结构是一个来回多肽链的弯曲。四级结构是第三单元聚集在一起和交互的方式。生物学中还有特定的结构生物学分支，因此可以得知生物学中的结构指生物体各部分的构成。

通过从建筑学和生物学中的结构可以看出，结构必须是包含各个部分，且各个部分有机、有序；而不是散乱、随意的组合。这种组合虽然是各个部分有机组合而成，但从整体而言并不是各个部分功能、特性的简单叠加，而是整合成一个有独特性质、独立功能的事物。因此我们可以将结构定义为由各部分按一定的关系组合成的一个有机整体，并形成独特性质和功能的物质形态。接下来我们来验证一下这个定义是否准确。

自然界的植物，如一棵小草，一片森林，一块岩石都是由基本元素分子组成，如碳原子因为结构不同表现出的截然不同的硬度，从而形成了钻石和煤炭，这就能很好地证明结构是各部分有机的组合，不同的组合表现出独特的性质和功能。这个也可以用在精神领域，比如一个正常的社会人和一个有精神疾病的人之间的差异，虽然形成精神疾病的因素有很多，但是结果是有精神疾病的人在精神层面的结构出现的问题，导致其独特的行为。

我们再来看看化学元素周期表，元素都是由原子组成的，原子有原子核及核外电子构成的。为什么会形成多种元素呢，目前来说仅是因为原子核内的质子，中子及核外电子组成在一起的数量和相作用不同的原因形成的。我不是专业的化学家也不是专业的物理学家，因而无法精准地解释其中深层次缘由，但有一点是可以肯定的，化学元素之所以有不同种类，表现出不同性质：有的活跃、有的不活跃，原因就在于组成部分的相互作用不同。我们再来看看太阳系中的八大行星，为什么行星有着不同的性质即因为有着不同的组成部分。如木星大概90%是由氢气组成的，剩余10%则是氦气，除了这些气体，科学家同样也检测到了微量的水蒸气、甲烷和氨。火星则是由硅、氧、铁、镁、铝、钙和钾等元素构成，因而表现为铁锈色。

结构是部分的有机组合，这种有机组合，有时表现为相同的部分而组合方式不同，有时表现为组合相同但组成部分不同，或者组合方式与组成部分都不相同。通过这一点我们可以理解为什么有相同构成，却以不同的组成方式形成完全不同的事物，钻石和石墨就是最好的例子。组成部分不同而组成形式相同的事物比比皆是，如树木和灌木，它们的组成部分是不同的，但它们都是由根、茎和叶子组成的。组成部分不同，组成形式也不同的事物有很多种，例子更多。

上面我们讨论了结构定义中部分的组合是有机组合，正是这种有机组合形成了不同结构的独特性。如人能称之为人，而不是兔子，同样兔子不能称之为人。从根源上来说人和兔子都是化学元素的组合体，但因为这些化学元素的不同组合，形成不同的细胞结构，不同的细胞形成不同的蛋白质，因为上层的结构的组成部分不同，组成形式不同而形成两种截然不同的物种。而我们区分物种的标准则是各物种表现出来的不同特性，如兔子有两只红眼睛，眼睛因生气或者熬夜之后变红的人，我们不能称作兔子。

因此本人认为结构是部分的有机组合，这种有机组合形成事物的独特性。从这个意义上来说结构是物质的组合形式。对事物结构的研究有助于我们深入认识各类、各种、个体的事物，把握各种结构的运行方式，便于人类做出正确的行动，使人们更科学，更合理地认识这个世界。因此事物的独特性来自独特的结构，这是具体事物具体对待的理论依据，是实事求是的理论依据。

2.2结构是怎样形成的

在讨论完结构的定义之后我们来看看结构的组成部分之间是怎样关联的，或者说是怎样形成结构。人类研究一个事物一般先从简单到复杂，从一点着手。我们研究结构各部分之间的关系也可以采用这个方式进行研究。下面我们首先看一个简单结构。现在有一个动物，当然不是从生物学结构来说明，仅从组成部分上进行说明，如一只猫有四只脚，脚趾甲形成爪子，有包裹内脏的身体，有尾巴、皮毛，和头，及长着胡须的嘴巴等部分构成。显然，这只猫依赖爪子才能爬树和行走，依赖嘴巴才能捕捉田鼠，但猫的狩猎行为必须由脑袋指挥才能进行。可见部分之间的关系有隶属 、依赖、协作、对立、竞争关系。而结构的表现方式有：有形形态，无形形态。结构性质可以表述为普遍性，特殊性，层次性，独立性，开放性，封闭性，稳定性，突变性，生命周期性，规律性，可认知性等。

2.2.1结构部分通过关系有机构成

结构从大的方面来说是由部分构成的，这种部分仍然是一种结构。各部分通过关系相互作用，这种关系是变化和运动的。那么部分之间有几种关系呢？

• 隶属关系：

结构中的部分可以是隶属关系。比如原子核和核外电子之间的关系就是一种隶属关系。这种隶属关系的形成的原因是多方面的。有结构跨时间演变而来的原因，也有外部作用力的原因。当维系这种关系的力量被破坏时，这种关系也将不复存在。考虑到结构的运动特性——后面会讲到，新的关系将会建立。

• 依赖关系

顾名思义，依赖指的是结构里一个部分依赖另外的部分而存在。依赖关系在结构中是普遍存在的，依赖关系可进一步分为单向依赖，双向依赖。单向依赖指部分A依赖于部分B，而部分B不依赖于部分A。双向依赖指部分A与部分B相互依赖，这种依赖形成统一关系。双向依赖可以退化为单向依赖，而单向依赖将会退化成无依赖或者其他关系。

• 协作关系

这种关系不是依赖关系，更不是其他关系。他是两个部分之间相互协作。怎么理解这种协作和依赖的区别呢。依赖是一种长期的相对稳定的关系，协作是两个部分之间的短时的协作，表现为一定的偶然性。这也是这个世界充满偶然性的原因。

将结构分为若干级别，每个级别内部的部分之间存在关系，不同级别的部分之间形成上下关系。比如建筑物中的地基、楼层、屋顶等级别，每个级别内部的墙壁、门窗、家具等部分之间存在关系，但不同级别之间的部分属性不同，比如地基用于支撑楼体，而屋顶用于遮盖。

• 对立关系

对立关系指结构部分之间的斗争关系，这种对立有时表现得比较温和，有时表现得比较激烈。这种对立可以理解为一种特殊的依赖关系。这种对立关系如果存在为结构的主要关系，结构可能表现得相对不稳定。这种不稳定也是结构对于外部环境的一种反映。

对立关系在结构上也是普遍存在，这种对立不是绝对的，无条件的对立。这种对立也不是一成不变的，这种对立可以在特定条件下，不同部分的相互作用下进行转换。

• 竞争关系

对立关系可以理解一方竭力想克服另一方，摧毁另一方。而竞争关系是一种平等的关系，一方并不会摧毁一方。双方有相似的结构表现，都有成为主控整个结构的可能性。竞争关系不是对立关系，竞争在可控的情况下是有利于结构发展的。

2.2.2结构的性质

结构的抽象是简单的，其组成也是简单的，但是如果部分之间关系错综复杂，那么结构的特性将变得极其复杂。以下是本人对结构特性做的浅显的说明。

• 普遍性与特殊性

结构的普遍性指的是在物质世界中一些基本结构模式和规律是普遍存在的，例如晶体的结构、分子的结构和细胞的结构等等。这些结构模式和规律是不受时间和空间限制的，它们在不同的领域和层次上都有应用。

而结构的特殊性则指的是在特定的领域、特定的物质、特定的环境下出现的独特的结构模式。这些结构模式通常与特定的功能或特定的属性紧密关联，例如蛋白质的三级结构和酶活性之间存在紧密的关系，纳米材料的结构决定了其特殊的物理和化学性质，城市的结构决定了其社会、经济和文化发展的特点。

因而，结构的普遍性和特殊性是相互关联、相互影响的。普遍性的结构模式为特殊性的结构提供了基础和范本，而特殊性的结构则通过其独特的功能和属性进一步丰富和拓展了普遍性的结构模式。

• 层次性和独立性

结构的层次性指的是在物质世界中，结构在不同层次上的组织模式和规律是不同的。从最基本的微观层面开始，物质通过来自自身及其周围环境的信息和能量相互作用，在不同层次上逐渐组合成更加复杂和有机的结构，例如原子、分子、细胞、组织、器官、生物、集合体等等。每个层次的结构都具有独特的组织模式、功能特点和规律，但是又与其他层次的结构密切关联和相互影响，形成了一个多层次、复杂而有机的整体。

结构的独立性则指不同层次上的结构具有一定的相对独立性，即每个层次的结构在一定程度上可以被看作是独立于其他层次的结构单元，具有自己的功能和内在逻辑，同时也又与其他层次的结构相互关联和相互作用。

因此，结构的层次性和独立性是相互关联的。结构的层次性使得复杂的物质组织可以被分解为具有不同层次结构的单元，便于理解和分析，同时也为构建更加复杂和有机的结构提供了基础和范本。而结构的独立性则保证了每个层次的结构都具有一定的自主性和独立性，使得不同层次的结构可以在一定程度上独立地发挥自己的功能。

• 开放性和封闭性

结构的开放性和封闭性是描述一个系统在与外界交互时的倾向性质的概念。结构的开放性指系统之间或系统与环境之间具有相互作用的能力，即可以向外界进行物质、能量、信息以及适应性等交流和转化的过程。开放系统可以通过与环境的互动来获得所需的资源、信息和能量，并适应和反映环境的变化。因此，开放系统是一种动态、活跃的系统，它的结构可以通过与外界的交互不断发生变化和适应。在这个过程中，开放系统不断更新自身的知识和信息，从而具有更加灵活和机动的适应性和创新性。

相反，结构的封闭性指系统内部不向外界交互的倾向性质，即系统不对外部环境进行能量、物质和信息的交换和转化，也不受外部环境的影响和干扰。因此，封闭系统的结构相对稳定，但同时也缺乏适应新环境的能力，容易导致局部优化和僵化。

这两种结构的倾向性质在自然界、社会生活中都得到了良好体现。例如，生物细胞、生态系统以及社会组织等都是开放系统，它们通过吸收、释放等方式与周围环境进行交互和适应；而工程中的闭环反馈控制系统、电路等则是封闭系统，它们的结构较为稳定，但也较为僵化。

结构的开放性和封闭性在不同的领域都具有重要的意义和价值。它们的存在使得系统具有更加灵活和机动的适应能力，也保证了系统内部行为的稳定和一致性。

• 稳定性和突变性

结构的稳定性和突变性是描述一个系统在发生变化时的倾向性质的概念。结构的稳定性指的是系统在面临外部环境的变化时，保持相对稳定的倾向性质。这种稳定性来自系统内部的相互作用和协调，各个结构组件之间的联系和关联比较紧密，每个组件都具有相对稳定的位置和功能。在面对外界扰动时，系统会通过内部调节和适应来保持稳定的行为和结构特征。例如，在生态系统中，各种生物之间存在相互作用和协调，通过形成物种、食物链等组织结构来保持生态平衡，使得系统能够在一定程度上抵抗各种外界因素的影响。

相反，结构的突变性指的是系统在面临外部环境变化时，呈现出较大幅度或较快速度的变化的特征。这种变化常常与系统内部的非线性关系、协同作用以及外界扰动等因素相关。在面对外界扰动时，系统会呈现出非线性的、不可预测的行为特征，并且可能出现较大程度或范围的变化。例如，在金融市场、自然环境灾害等领域中，系统内部存在较为复杂的相互关系和协同作用，可能出现快速而剧烈的变化和突变。

结构的稳定性和突变性是相互关联且相互制约的。系统的稳定性使得系统更加有序和可预测，但也可能导致系统的局部固化和僵化。相反，系统的突变性增加了系统的活跃性和创新性，但也可能导致系统的不稳定和混乱。因此，在不同的领域和应用中，需要根据具体问题的特点选择不同的结构设计方法和优化策略。

• 生命周期性

结构的生命周期性是指结构在不同的时间段内具有不同的特征和状态的倾向性质。具体而言，一个结构在其生命周期内可能经历以下几个阶段：

初期阶段：在这个阶段，结构的设计、构建和组织刚刚完成，它处于一个比较稚嫩和动态的状态。此时，结构需要不断完善和优化，以适应不断变化的外界需求和内部挑战。

成熟期阶段：在这个阶段，结构已经基本成形并具备一定的稳定性和可靠性。此时，结构可以应对一定程度的变化和挑战，并适应日趋复杂的外部环境。

衰退期阶段：在这个阶段，结构可能会面临逐渐衰退和退化的状态。这可能是由于技术的过时、竞争的加剧、外部环境的变化等原因导致的。这时，结构需要寻找新的生机和突破，进行再次更新和改造，以重新获得竞争力和活力。

重建阶段：在这个阶段，结构需要从衰退和解体中寻找再生的机会，进行重建和再生。这个阶段的关键是寻找新的愿景和机遇，重新塑造结构的形态和组织，以满足新的需求和挑战。

结构的生命周期性在不同的时期具有不同的特征和状态，需要采用不同的策略和方法来应对。对于不同类型的结构，在不同的行业和领域中，其生命周期的表现也可能存在差异。例如，生物细胞、生态系统以及社会组织等都具有其特定的生命周期，需要进行差异化的管理和优化。

• 规律性

结构的规律性是指在结构的形态、组织和特征上表现出来的一定的规律和模式性质。这些规律和模式可以通过数学方法描述和分析，并且可以应用于不同类型的结构中。在自然界和社会生活中，结构的规律性具有广泛的表现形式。以下是一些常见的结构规律：

对称性：很多结构都具有对称性，例如生物体的左右对称、花朵的轴对称、建筑物的对称设计等。对称性不仅会使得结构更为美观和协调，而且也可以增加结构的稳定性和刚性。

分形性：分形结构是指具有变化尺度和不规则外形的结构。这种结构常见于自然界中，例如叶子、云朵、山峰等。分形结构通过简单的规则反复迭代而形成，具有高度的自相似性，其形态特征与尺度无关。分形性结构的存在使得系统更具复杂性和自组织性，因此在网络、信息处理和物质材料等领域中具有重要的应用价值。

功能分化：在很多结构中，不同的组件和部位具有不同的功能和环境适应性，这种功能分化也可以视为一种结构规律。例如，人体的不同器官、城市的不同区域、计算机的不同模块等，都具有不同的功能和协同作用，从而形成一个复杂的整体系统。

连通性：连通性是指结构内部不同元素之间的联系和交互的强弱程度。在很多结构中，连通性可以看作是一种结构规律，它对于结构的稳定性、复杂性和自适应性具有重要影响。例如，网络中节点之间的互联关系、生态系统中生物之间的食物链关系、社会组织中人际关系等都体现了不同连通性的影响。

综上所述，结构的规律性是结构中普遍存在的一种特征，也是人们深入研究和应用结构的重要途径之一。通过对结构规律性的深刻理解和利用，可以更好地优化和拓展各种类型的结构，发掘其内在的潜力和创新力

• 可认知性

结构的可认知性是指结构的复杂程度是否可以被人类所理解和掌握的特征。一个结构的可认知性，取决于结构的复杂度、抽象度、难度和人类的认知能力等多个因素。

在很多实际应用中，结构的复杂度往往达到了非常高的水平，例如天气模型的气象数据网络，金融市场的沟通系统等。这些超复杂结构的复杂度常常超过了人类的认知能力，因此需要借助计算机科学、人工智能等领域的技术来处理和分析。例如，利用数据挖掘、机器学习和模拟仿真等技术，可以从大量复杂数据中提取出有用的信息和模式，帮助人类更好地理解和掌握这些超复杂结构。

除此之外，结构的可认知性还受到结构的抽象度和难度的影响。例如，在计算机编程中，结构的可读性和可认知性是很重要的问题，编程人员需要设计清晰、模块化且易于理解的代码结构，以便于团队协作、维护和扩展。另外，在建筑设计、工业制造等领域中，结构的可认知性也对结构的质量和工程效率产生了很大的影响。

结构的可认知性是一个重要的性质，它可以影响人类对结构的理解和掌握，而人工智能和计算机科学等领域的技术可以帮助我们更好地理解和应对超复杂结构的挑战。

2.2.3结构的特性的融合

任何一个结构或多或少表现为几种性质。结构的不同性质也是主次分明，有层次性的，有的特性占主导，支配地位；有的属于附属地位。因此看待一个新事物，除了要用结构化思维对其进行分析之外，还要采用重点性思维把握其特性。

结构的各部分的融合是一种平衡，这种平衡的形成有多少面因素，比如有内部多方力量的组合与抵消；也有外部力量的干预等。这种平衡是一种短期的适应环境的需要，表现为结构的稳定性，当不平衡发生时，一个结构将面临着重构的可能，重构就是一个结构的组成部分发生变化，但不足以改变其外在特性的一种内部结构变化，这种重构不会是革命性的，不会改变该种结构的外部性态。结构的变革是革命性的结构变化，这种变化对结构的外部性态产生重大改变，与变革前有着几乎不同的性态，因此变革是革命性的，对结构内部来说是新的平衡的诞生，对外部来说表现为新的性态。

本章通过对结构的定义，分析了结构有部分及部分关系组成并对结构的关系进行了讨论，并对结构的特性进行梳理。结构就是通过各部分的相互作用，对外界表现出不同性态特征的物质具体形态。