张学文和他的《组成论》

200439日中国气象报3版上潘纪鹏报道:

在新疆气象部门工作近50年且著述颇丰的张学文研究员,1998年退休后愈呈虎啸龙吟之势,他将多年来潜心研究的“分布函数、熵、复杂性、熵原理”创建为一门44万字的新科学知识体系——“组成论”,同名新著也于年初由中国科技大学出版社出版。

 

那么什么是组成论?“组成论就是分析客观事物(包含运动、时间、空间、物理场、抽样实验)的一个抽象模型。”张学文说:“在这个模型中把研究对象称为广义集合、并且指出了每个广义集合都天然具有一个规律——它的分布函数。对分布函数的一种计算可以得到一个数,这个数的大小体现了该广义集合的内部状态的丰富程度,我们称之为复杂程度。神秘的熵原理实际就是复杂程度的自动极大化。它是高概率事件容易出现的浅显道理的神秘化。利用最复杂原理可以反求该客观事物的理论的分布函数。这样我们就组成了一个有模型有概念有原理有应用有实践的知识体系。”他进而作了这样的介绍:“很多事物中都存在组成(成分、构成)问题,‘组成论’为此提供统一的认识模型、分析工具、计算方法和原理。它通过广义集合、分布函数和复杂程度三个概念分析事物组成,并揭示了有随机性的事物都遵守最复杂原理。组成论与系统科学、复杂性研究、信息论和热力学第二定律关系密切。”著名教授吴学谋在《组成论》序言,指出:“组成论是一个新的理论框架”;物理学教授王彬称:“它是跨出物里学的立体知识体系”;哲学、系统科学教授苗东升说,组成问题是系统问题的不可或缺的一个方面,应当把组成论划归系统研究和复杂性研究。

张学文1957年于北京大学毕业后即赴新疆工作。上世纪70年代,他独辟蹊径从信息论的角度研究分析了气象预告问题,他的第一本著作《气象预告问题的信息分析》在1981年被科学出版社印行。接着,廖树生先生的一篇论文引发了张学文的科学灵感,使他首先认识到统计物理学中波尔兹曼分布与信息熵最大的一致性问题,从而成功地把分布函数的概念用于表示降水量的地理分布等场合。他一方面拓展着分布函数在大气科学中的应用,一方面又把分布函数、熵概念和熵原理引入气象领域。于是,1992年,他与马力合著的《熵气象学》正式出版。值得注意的是,这本著作中给出了一个表,把10多种常见的概率分布统一到熵原理的麾下,推进了概率论知识的统一。同时,他在新疆气象部门第—个在因特网上自办了个人科学网站,于始系统介绍这些认识。打开这个网页,广义集合的概念、“最复杂原理”、“广之集合与复杂度定律”等一个又一个新奇而又“另类”的名称映入眼帘,使得分布函数的概念更加物质化。

退休后,张学文求索的脚步越发劲健。在多年结合气象问题学习、应用、研究中,一些定位特殊的知识在他脑海里有了更深刻的认识。他系统地整理了这些联系气象又超脱气象的理性知识,认为“分布函数、熵、复杂性、熵原理”这些认识知应当归入一个新的门类下——客观事物的组成问题。于是,在新世纪到来的第一个夏天,一个新的知识体系——“组成论”从地平线上跃起。正可谓“十年磨一剑”。从《气象预告问题的信息分》到《熵气象学》再到《组成论》,在30 年的岁月里,张学文几乎是十年一个台阶。   

  《组成论》作者个中付出的艰辛与创造非常人所能企及,而其中奥妙更非众人所能理解。但张学文研究员的希望是:“自然科学、社会科学、哲学领域的理论工作者、有探索兴趣的科技专家、研究生都可以从本书中汲取新的思想、概念、方法和理论,并且用于自己的领域。”   

(潘继鹏)