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以自然为师:可持续法则的启示

发布时间:2018-06-14    来源:《世界教育信息》2018年第11期
导读
作者简介:弗利特乔夫·卡普拉(Fritjof Capra),著名科学家、教育家、社会活动家。卡普拉于1966年从维也纳大学获得理论物理学博士,先后在巴黎大学、加利福尼亚大学(圣克鲁兹分校)、斯坦福大学线性加速器中心(Linear Accelerator Center)、帝国理工学院、伦敦大学、加利福尼亚大学的劳伦斯·伯克利实验室(Lawrence Berkeley Laboratory)等机构从事理论高能物理学研究,长达20年。他也曾任教于加利福尼亚大学(圣克鲁兹分校)、加利福尼亚大学(伯克利分校)、旧金山州立大学。先后出版了多部国际畅销书,包括《物理学之道》(The Tao of Physics,1975)(中央编译出版社,2012年中译)、《转折点》(The Turning Point,1982)、《生命之网》(The Web of Life,1996)(科学出版社,2017年中译)、《隐藏的联系》(The Hidden Connections,2002)、《列奥纳多·达芬奇的科学》(The Science of Leonardo,2007)、《师从列奥纳多·达芬奇》(Learning from Leonardo,2013)、《生命的系统论》(The Systems View of Life,2014)等。卡普拉是位于加州伯克利的生态素养中心(Center for Ecoliteracy)的创始主任,该中心致力于在中小学推动生态思维和系统思维的教育。卡普拉是英国舒马赫学院(Schumacher College)的院士,该学院是致力于生态研究与教学的国际中心。
  正如我在《生态素养》(Michael K. Stone & Zenobia Barlow 2005)一书序言中所说,我们可以效仿大自然的生态系统,设计(design)可持续的社会。为了理解已经进化了数十亿年的生态系统的规律,我们应当学习生态学的基本法则——这些法则堪称“大自然的语言”(the language of nature)。如今最有助于理解生态学的知识框架是生命系统理论(theory of living systems),这个还在形成中的理论根植于有机生物学(organismic biology)、格式塔心理学(gestalt psychology)、一般系统理论和复杂理论(或非线性动力学,nonlinear dynamics)。想要深入理解生命系统理论及其涵义,请参看拙作《隐藏的联系》(The Hidden Connections)。
  什么是生命系统?我们在大自然见到的一切都是生命系统。首先,从最小的微生物到各种各样的动植物,包括人在内的每一个有机体都是生命系统;第二,生命系统的局部也是生命系统,一片叶子、一块肌肉、我们身体中的每一个细胞都是生命系统;第三,有机体的社群(communities of organisms),包括生态系统和人类的社会系统,如家庭、学校及其他社群,也都是生命系统。
  复杂系统的思维方式现处于科学前沿,它与传统族群据以延续数千年的古老思维相仿。尽管这一思维传统的现代版已近百年之久,但它还是没有在主流文化中广为传播。为什么人们难以接受系统思维(systems thinking)?对此我思考良多,发现有两大原因。
  一个原因是,生命系统是非线性的,是一个个网络,而整个科学传统却建立在线性思维因果链的基础上。线性思维认为,好的东西,多多益善。比如,人们指望“健康”的经济会表现出强劲、无限的经济增长。然而,成功的生命系统是高度非线性的,它们不是让变量最大化,而是将其最优化。如果某个要素是好的,它的数量增长未必导致更好的结果——因为事物是循环的,不是线性发展的。关键并不在于效率,而在于可持续;重要的是质,而不是量。
  我们发现系统思维难以理解,还因为我们生活在价值观和世界观都是物质主义的文化之中。比如,大多数生物学家告诉你,生命的本质存在于高分子——活细胞的DNA、蛋白质、酶等物质结构中。系统论告诉我们,这些高分子当然很重要,但生命的本质并不蕴含在高分子中,而在那些分子相互作用的模式和过程(patterns and processes)中。我们不可能拍到这个生命之网的照片,因为它是非物质的,是各种关系组成的网络。
 
  认知转型
 
  因为生命系统是非线性的,根植在各种关系的模式之中,因此,理解生态学的法则需要一种新的观察事物和思考的方式——从事物的关系(relationships)、联结(connectedness)和语境(contexts)中探究——这与传统的西方科学和教育的理路相反。这种“语境化”或“系统性”的思考蕴含几个认知转型(perceptual shifts):
  从局部到整体(from the parts to the whole)。生命系统是一个互相交融的整体,它的特性不能被化约(reduced)为更小的组成部分的特性,系统的特性是生命体作为整体的特性,是其中任何部分都不具备的。
  从客体到关系(from objects to relationships)。一个生态系统不仅是各种物种的集合,而且是一个社群(群落)。无论生态系统还是人类系统,社群的特征都取决于各种关系的集合(或网络)。从系统论的角度看,研究的“对象”(object)是各种关系的网络,而这些网络又嵌入更大的网络之中。在实践中,按照这个生态法则设计的组织比其他组织更凸显基于关系的过程思维,比如合作和基于共识的决策。
  从客观知识到语境知识(from objective knowledge to contextual knowledge)。将关注的焦点从局部转向整体意味着从分析思维转向语境思维(contextual thinking)。局部的特性不是局部固有的,而只能在整体的语境中被理解。正因为在语境中解释事物意味着根据它们所处的环境去解释,故所有系统思维都是环境思维(environmental thinking)。
  从量到质(from quantity to quality)。理解关系实非易事,对于那些受过科学熏陶的人尤其难,因为西方科学一直坚持认为,只有那些能被测量和被量化的事物才能用科学模型来描述。暗含的意思是,那些能够被测量和被量化的现象更重要,甚至于那些不能被测量和被量化的现象根本不存在。然而,关系和语境不可能用天平来称重或用尺子来丈量。
  从结构到过程(from structure to process)。系统在发展和演化,因此,对于生命结构的理解,一定会涉及对生命的更新(renewal)、变化(change)和转型(transformation)过程的理解。
  从内容到模式(from contents to patterns)。当我们画关系图时,会发现某些关系的构型(configurations of relationships)一次又一次地出现,我们称之为“模式”(patterns)。我们研究的重点不是生命系统由什么构成,而恰恰是它们的模式。
  在此我们发现,研究自然的两种进路之间存在分歧,这一分歧贯穿了西方科学史和哲学史。一种进路始于这个问题:事物由什么构成?这通常被称为物质研究(study of matter)。另一种进路始于这个问题:是什么样的模式?自古希腊以来,这种研究被称为形态研究(study of form)。
  在西方,物质研究长期主导着科学的发展。但在20世纪后期,随着系统思维的出现,形态研究又开始兴起。混沌理论和复杂理论本质上就是关于形态的理论。混沌理论中所谓的“奇异吸引子”(strange attractors),就是以可视化的方式表现混沌系统的动力学模式。分形几何(fractal geometry)中的分形也是可视化的模式。事实上,新兴的复杂系统数学(new mathematics of complexity)本质上也是关于形态的数学。
 
  对教育的启示
 
  因为对各种形态的研究需要可视化和绘制图形,所以每当形态研究兴起之时,艺术家们就会对科学发展作出重大的贡献。在西方科学史上,有两个最著名的范例,一个是莱昂纳多·达·芬奇,他在文艺复兴时期的科学工作可被视为形态研究;另一个是18世纪的德国诗人歌德,他的形态研究对生物学卓有贡献。
  这就为教育者打开了融艺术于生态素养课程的大门。在发展、提升孩子与生俱来的认识和表现形态的能力时,几乎没有什么方式比艺术更有效。无论是文学、诗歌、视觉艺术,或者音乐和表演艺术,在生态素养教育上都将大有可为。
  因为所有的生命系统都呈现一系列共同的特性和组织法则(principles of organization),因此,可以运用系统思维整合过去碎片化的学科知识。生物学家、心理学家、经济学家、人类学家和其他专家探究的都是生命系统。因为各种生命体遵循一系列共同的法则,所以这些学科可以共用一个框架。
  我们也可以将这些认知转型运用到人类社群上,这些法则可以被称为社群的法则。当然,生态系统和人类社群之间存在很多差异。生态系统不可能教会我们所需要的一切知识。生态系统无法达到人类意识和文化的层面;意识和文化是和语言一起在灵长类动物中出现的,并在人类演化过程中臻于繁荣。
 
  大自然教导的可持续法则
 
  地球大家庭的各种成员处于复杂的关系网之中,如果我们从系统论的角度加以观察,就能识别大自然据以维系生命的各种模式和过程。我们用一系列核心概念来描述这些规律,因此掌握这些概念是营造可持续社群的起点。这些规律可以被称作生态学法则、可持续的法则、社群的法则,甚至是生命的基本法则。我们需要开设各种课程,把这些基本的生命法则传授给孩子们。
  这些密切关联的法则是生命组织的一条核心规律的不同侧面。这条规律是:大自然通过创造和培育社群来维系生命。通过对数百个生态系统的观察,我们总结了一些最重要的概念,它们包括“网络”(networks)、“巢系统”(nested systems)、“相互依赖”(interdependence)、“多样性”(diversity)、“循环”(cycles)、“流动”(flows)、“发展”(development)和“动态平衡”(dynamic balance)。
 
  网络
 
  一个生态社群的各个成员的本质特征,甚至于它们自身的生存,都有赖于成员之间的相互关系;因此,可持续不是单个个体的特性,而是整个网络的特性。
  在生态素养中心(the Center for Ecoliteracy),我们认识到,为了长久地解决问题,我们需要让解决局部问题的人们一起形成一个支持和对话的网络。比如,我们的一个水域修复项目始于一群关心濒危虾种的四年级学生,这项工作至今仍在延续,因为大家组成了一个共同参与的网络:学生、教师、家长、资助者、牧场主、设计师和建筑专业人士、公益组织和政府部门。网络的每个部分都为项目贡献自己的力量,每个部分的努力又因为全体的工作而更加卓有成效;而且,即便个别成员离开,网络仍然具有恢复力(resilience),可以让项目处于活跃状态。
 
  巢系统
 
  在大自然各个不同的层级上,我们发现一个个生命系统彼此嵌套在一起,即网络中有网络。每个层级都遵循生命组织的共同法则,但不同的系统又呈现不同程度的复杂性。
  比如,保护濒危虾项目的学生发现,虾栖居的池塘是一条小溪的一部分,而小溪属于一片更大的水域;小溪汇入的河口是国家海洋保护区的一部分,后者又属于一个范围更大的生态区域(bioregion)。系统的某个层面发生的事件会影响嵌于其他层面的系统的可持续性。
  在像学校这样的社会系统中,个体儿童的学习经历受到课堂活动的影响,而课堂又像巢一样嵌在学校系统中,学校又处于学区中,然后是周围的学校系统、生态系统、政治系统等。每个层面的现象所呈现的特性,是低层面所不具备的。为了影响这些系统,我们在选择策略时必须同时考虑系统的多个层面,认清每个层面适合什么样的策略。例如,生态素养中心认识到,要改变学校的食物系统,必须从单个学校上升到学区层面,然后再到学区所在的更大的教育系统和经济系统。
 
  相互依赖
 
  各个群落的可持续与整个生态系统的可持续是相互依赖的。个体的生命无法孤立存在。动物所需的能量源自植物的光合作用,植物则需要动物产生的二氧化碳以及细菌在其根部固定的氮。植物、动物和微生物共同调节整个生物圈,维持生命赖以生存的条件。
  可持续必然关系到整个社群,这是我们需要从大自然中学习的深刻经验。生态系统中的能量和资源交换有赖于广泛的合作。生命之所以能掌管地球,依靠的不是争战,而是合作、伙伴关系和网络化。生态素养中心支持玛丽·依·瑟尔维拉小学(Mary E. Silveira School)这样的生态素养示范学校,让广大师生认识到社区-生态的相互依存关系,弘扬互助精神和社区团结。
 
  多样性
 
  多样性的功能与系统的网络化结构紧密相连。一个多样的生态系统富有恢复力,因为系统中许多物种的生态功能相互重合,可以部分地彼此替代;当某个物种因严重干扰而遭受破坏,网络中的一个链接断开时,多样化的生态系统作为整体能够幸存下来并重新进行自我组织,这是因为其他链接至少可以部分地发挥被破坏物种的功能。网络化相互连结的方式越复杂,整个系统越有恢复力。
  另一方面,在缺乏多样性的社群,比如在只生产单一品种的玉米或小麦的单一作物农业中,作物无力抵抗的一种病虫害就会威胁整个生态系统。
  对于人类社群,民族和文化的多样性能够发挥的作用,类似于生物多样性在生态系统中的作用。多样性意味着丰富多样的关系,意味着对待同一个问题有很多不同的角度。生态素养中心的工作表明,没有“万能”的可持续课程。对于任何问题,我们鼓励和支持人们从多种角度进行探索,因人而异、因地制宜地应用生态法则应对不断变化的情况。
 
  循环
 
  物质在生命之网中循环往复。水、空气中的氧气和所有的营养物质都在循环。在有机体群落数十亿年的演化历程中,同样的矿物质分子、水分子和空气分子被不断地循环利用。与社会系统相比,生态系统中的相互依赖关系更直接影响到成员的生息存亡,因为它们之间是捕食关系。在生态学发展之初,生态学家便认识到了这一点。他们潜心研究摄食关系(feeding relations),并发现了至今我们仍在使用的食物链(food chain)概念。但是后来他们认识到食物链不是线性的,而是循环的;因为较大的生物最后被昆虫、细菌等分解者吃掉,物质是在生物系统中循环的。一个生态系统不会产生垃圾。一个物种的垃圾是另一个物种的食物。正如我在前言中指出的那样,生态素养中心热衷于学校农园建设的原因之一,是它们为学生(甚至包括幼儿)提供了体验大自然循环的机会。
  人类社群显然可以从中获得启示。经济学和生态学之间之所以产生冲突,是因为大自然是循环的,而工业过程是线性的。工商企业将资源转化为产品和垃圾,将产品卖给消费者,消费者在消费产品之后丢弃更多的垃圾。根据“垃圾就是食物”(waste equals food)这条生态原则——如果工业系统要实现可持续转型——那么,所有制造出来的产品和材料,连同在生产过程中生成的垃圾,必须最终为某个新事物提供营养。在这样一个可持续的工业系统中,每个工商业组织的产出——包括产品和垃圾——都应作为系统中循环着的资源来理解和对待。
 
  流动
 
  所有的生命系统,从有机体到生态系统,都是开放的系统。太阳能驱动着大部分的生态循环,它经过绿色植物的光合作用转化为化学能。但能量本身无法循环。当能量从一种形态转化为另一种形态(比如,储存在汽油中的化学能转化为驱动汽车活塞的机械能),部分能量(常常是绝大部分能量)不可避免地以热量的形式消耗掉。因此我们必须依赖不断流入的能量。
  为了实现可持续,一个社会的能源消耗量应该相当于它能获得的太阳能,这可以通过以下措施来实现:减少能源需求,提高能源利用率,通过各种方式更加高效地获得太阳能,例如太阳能加热、光伏发电、风能、水力发电、生物质能以及其他可再生、高效、环境友好的能源形态。生态素养中心之所以推动“农场到学校”食物项目(farm-to-school food programs),目的之一便是为了通过就近购买食物减少千里迢迢运输食物所消耗的不可再生能源。
 
  发展
 
  所有的生命系统都在发展,所有的发展都会引发学习(learning)。在发展过程中,一个生态系统会经历一系列演替的阶段,从一个迅速成长、变化和拓展的先锋群落(pioneer community),到逐渐放缓的生态循环,然后形成一个更加稳定、利用率最优的生态系统。这个生态演替过程的每个阶段,都表现为一个自成一体的独特群落。
  在物种层面,发展和学习表现为生命演化过程中的创造性。在一个生态系统中,演化不仅限于有机体逐渐适应环境的过程,因为环境本身也是一个由具有适应能力和创造力的生命体所组成的网络。
  个体和环境彼此适应,在持续的互动中共同演化(coevolve)。因为发展和共同演化是非线性的,所以我们永远不可能完全预知或控制起始过程会出现怎样的结局。即使微小的改变也能产生深远的影响。例如,在学校农园中生产自己吃的食物,可以让学生体会到品尝新鲜、健康食物的快乐,由此可以为改变学校食谱提供契机,而这又在整个学校系统中催生了新鲜食物的市场需求,从而支持了本地家庭农业的可持续发展。
  另一方面,非线性的过程会产生不可预知的灾难,例如有机氯类杀虫剂DDT酿造的悲剧和耐抗生素的“超级有机体”(superorganisms)的出现;再如转基因生物,一些科学家也担心它们带来的后果不堪设想。一个可持续的社会应该对结果未知的行为保持谨慎。在“慢学校”(Slow School)那一章,莫里斯·霍尔特(Maurice Hall)指出,学校教育全盘接受源自制造业和产业体系的标准化评估技术,导致了始料不及的恶果。
 
  动态平衡
 
  所有生态循环都以反馈环路(feedback loops)的方式工作,以使生态社群持续地自我调节和自我组织。当生态循环中的一个链接被干扰时,整个循环又会使状态重回平衡。因为环境的变化和干扰一直都会发生,所以生态循环总是处于持续的波动状态。
  这些生态波动发生在可容许的范围内,但是整个系统始终存在一种危险,即一旦波动超出极限,系统不再能够修补时,整个系统就会崩溃。人类社群也同样如此。缺乏弹性表现为压力。暂时的压力是生命的必需品,但是持续的压力是有害的,对于系统有破坏性。根据这些规律,我们认识到,管理一个社会系统——比如一家公司、一座城市或者一个经济体——意味着为系统的变量找到最佳值。试图将任何一个单一变量最大化而不是优化,将不可避免地导致整个系统的破坏。
  每一个生命系统都会偶尔遭遇某种不稳定(对于人类而言,表现为危机或混乱),从中自发涌现出新的结构、新的形态和新的模式。秩序的自发涌现(spontaneous emergence)是生命的特征之一,这也让我们认识到生命的所有层面都拥有内在的创造性。
  生态思维最大的应用价值之一,就是培养我们这样一种能力,让我们认清新的形态和模式涌现的时机是否已经到来。比如,鉴于零碎的饥饿预防工作没有产生长远的效果,全国出现了一系列“社区食品保障”项目。这项运动着眼于从总体系统上解决问题——从能源、运输到政府采购、媒体对于儿童食物偏好的影响等——这些系统会影响社区居民能否获得有营养的、安全的、适宜的食物。
  毫不夸张地说,人类的存亡将取决于未来数十年我们能否理解这些生态法则并按照这些法则而生活。大自然向我们展现了可持续的系统是可能的,最好的现代科学也正在教我们去认识系统自我存续的过程。能否学会运用这些法则,能否创建让这些法则代代相传的教育系统,让一代又一代的人们按照这些法则去设计一个可持续的社会,这就取决于我们自己了。
  版权信息:原文为美国生态创新传播机构“生态先锋”(Bioneers)的丛书中《生态素养:教育我们的孩子创造一个可持续的世界》一书中的一章,原题为“Speaking Nature’s Language: Principles for Sustainability”。中译版已获得该书版权所有者Collective Heritage Institute授权,并经作者本人许可。(Translated and reproduced from Ecological Literacy: Educating Our Children for a Sustainable World(edited by Michael K. Stone and Zenobia Barlow, Sierra Club Books, 2005)by kind permission of the author and Collective Heritage Institute.)

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