AL123 人文社科会员免费专区文学 2025-07-12

系统之美_【美】德内拉·梅多斯_AZW3_MOBI_EPUB_PDF_电子书（无页码）_【美】德内拉·梅多斯

内容节选

第2章系统大观园「爱因斯坦所有理论的目标都是将基本要素尽可能减少和简化，而不是考虑完整地呈现真实的体验。」学习一项新事物最好的方法之一，是通过具体的范例，而不是抽象的理论。所以，在本章中，我会给出几种常见、简单但很重要的系统范例，来帮助大家更好地理解系统，包括复杂系统的一些基本原则。这就像我们去逛一个动物园，有利也有弊。好处是，我们可以在一个地方快速地看到很多不同种类的动物，让自己对动物有一个总体的概念；但问题是，动物园中的动物远非动物的全部，我们只不过接触到部分代表，而且按科属进行了分类——这边是猴子，那边是熊。虽然你能通过与熊的对比，观察到猴子的行为特征，但这样的观察是有缺陷的：一是动物园为便于管理，将各种动物彼此分隔开；二是动物园无法真实地再现动物们的生存环境。而在大自然中，各种动物是混杂在一起的，相互影响，与生态环境密不可分。因此，我们在这里所提到的几类系统，在真实的情境中通常也是相互关联、相互作用的；不仅如此，它们也会和我们没有提到的其他一些系统相互影响，共同组成了我们身处其中的各种复杂系统，嘈杂、喧闹、纷繁、多变。好了，现在，让我们把生态系统放到一边，先走进“系统大观园”，一种动物接一种动物地看看吧。单存量系统系统1.1：一个存量、两个相互制衡的调节回路的系统典型代表：温度调节器在上一章所提到的咖啡冷却的例子中，你已经认识了调节回路逐渐趋向于某个目标（“寻的”）的行为特征，那么，如果有两个这样的回路，情况会怎么样？是否会牵引着一个存量朝向两个不同的目标变化？这类系统的一个典型范例是居室的温度调节器装置，它控制着你房间的制热或制冷（如果是传统的火炉，只能制热；如果是现代的空调，就既能制热，也能制冷）。跟其他模型一样，图2—1中的温度调节器是一个简化了的家用制热系统的工作原理。 ▲图2—1 受温度调节器和火炉控制的室内温度这一系统的工作原理很简单：当室温低于设定的温度时，温度调节器探测到这一差异后会发出启动火炉加热的信号，从而提高室内温度；当室温升高，超过设定温度时，温度调节器则不再加热。这一调节回路由一个存量维持（如图2—1中左半部分所示）。如果系统中没有其他因素，并且你所设定的室温是18℃，那么该系统的运作情况将如图2—2所示。由于一开始室内温度很低，火炉会打开并开始工作，房间里的温度逐渐提高，当室温达到设定的温度时，火炉会关掉，房间会一直保持在你所设定的目标温度。 ▲图2—2 室温快速升高到设定的温度然而，事实并非如此，这也不是系统中唯一的回路，因为热量会散失到室外。热量流出的调节回路如图2—1中的右半部分所示。就像咖啡冷却的案例一样，这一回路的目标是使室内外温度一致。如果这是系统中唯一的回路的话（也就是说假设没有火炉），系统运作的情况就会如图2—3所示，一开始室内较温暖，然后热量逐渐散失，室内温度逐渐下降，最后和室外温度相差无几。 ▲图2—3 室温慢慢下降接近室外温度以上这种情况是假设房间的保温效果不是很好，由于存在室内外温差，一些热量会从室内散失到室外。房屋的保温效果越好，温度降低的速度就会越慢。好了，现在让我们看一看，当以上两个回路同时运作时，情况会怎么样？假设房间的保温效果足够好，火炉的功率很充足，制热的回路将取代制冷的回路居于主导地位；结果是，房间里会很温暖，即使刚刚你还在冰天雪地的日子里处于一个冰冷的房间里（如图2—4所示）。随着室温的升高，向外流出的热量也在增加，因为室内外温差加大，但是由于火炉持续加热，流入的热量超过了流出的热量，所以室温会逐渐达到目标温度。至此，火炉释放的热量与从室内流失的热量达到了均衡。 ▲图2—4 制热回路取代制冷回路居于主导地位在这个案例中，虽然温度被设定为18℃，但均衡的室温会略低于18℃。这是因为存在向外的热量散失——即使火炉因室温未达到设定目标值而一直加温，但同时仍有一些热量在源源不断地流失到室外。这是两个相互矛盾的调节回路，这样的系统会呈现类似的特征，有时会产生人们意想不到的结果。就像你试图让一个底下有漏洞的水桶装满水一样，一切尝试都是徒劳的。更糟糕的是，如果漏出的水受一个反馈回路的影响，水桶里的水越多，水桶底的水压越大，从破洞中流出的水流量也会增加。在上述案例中，如果我们试图让室内比室外更暖和一些，那么屋里越暖和，向外的热量散失也会越快。这就要让火炉花更多的时间去工作，以弥补更多的热量散失，与此同时便伴随有更多的热量在散失。因此，保温效果更好的房间，热量散失更慢，这样往往比一个保温效果差却装备着一个大火炉的房间更令人感到温暖舒适。对于家用制热系统，人们已经知道需要将温度设定得比他们实际需要的温度稍高一点。当然，具体高多少，是一个相对棘手的问题，因为在越冷的日子里，热量向外散失的速率越高。对此，人们并不会太精确地计算或控制，只......