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Multi-dimensional structure of pratacultural science

草业科学的多维结构



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草业科学的多维结构
任继周,侯扶江
(兰州大学草地农业科技学院 甘肃省草原生态研究所 农业部草地农业生态系统学
重点开放实验室,甘肃 兰州730020)
摘要:在现代科学领域,无论自然科学还是人文科学,维的概念被普遍运用。维具有理论体系的实在性,为科学构
架所依附。草业科学有自己的维度。草原类型学、草原生态化学、草地农业生态学和草业信息学分别构成草业科
学的类型维、化学维、系统维和信息维。其中类型维是认知草原现象的总钥匙。化学维是系统生态效率和经济效
率的本初判读刻度。系统维是现代草业和草业科学生命存在和延续的依托。信息维是现代草业科学的神经网络。
4维学科独立地阐述了各自完整的理论体系,又互相交叉渗透,贯彻于草业科学各个板块和分支学科之间,既联系
又规整了草业科学,形成草业科学整体丰富多彩的多维结构。
关键词:草业科学;多维结构;类型维;化学维;系统维;信息维
中图分类号:S812  文献标识码:A  文章编号:10045759(2010)03000105
  维(dimension)原是几何学和空间理论的基本概念,后来为现代科学普遍运用。自然科学、人文科学,都有各
自认知的维和由此发生的多维结构。物质世界中认为一切物体都由多维结构构成[1]。在高维空间更容易发现事
物的属性,如细胞,在二维只能观察平面,而三维空间才能看清它们的详细构造。同样,在任何一个宏大的精神世
界中,也有自己的多维结构。例如,春秋时期管子说“礼义廉耻,国之四维”。他说一个国家四维不能缺失,“一维
绝则倾,二维绝则危,三维绝则覆,四维绝则灭”[2]。他说:“四维不张,国乃灭亡”。管子认为这4条大纲贯彻国人
的精神世界,支撑了华夏的文化大厦。
草业科学也有自己的维度。如维度缺失,草业科学内涵将有所缺损。维度缺失越多,系统损失越大。维度缺
失过多,可导致草业科学的实质严重变性甚至全然消失。
草业科学的框架结构如图1所示,由3类因子群,3个主要界面和4个生产层这3个板块构成草业科学整
体。它们是既相对独立、又相互关联的3个知识系统[3]。这3个独立的科学板块主要靠四维科学连缀、规整为草
业科学整体。
图1 草业科学教育发生图(虚线可理解为四维科学)
犉犻犵.1 犗狉犻犵犻狀犪犾狊犽犲狋犮犺狅犳狆狉犪狋犪犮狌犾狋狌狉犪犾狊犮犻犲狀犮犲犲犱狌犮犪狋犻狅狀
(犅狉狅犽犲狀犾犻狀犲犻狀犱犻犮犪狋犲狊犳狅狌狉犱犻犿犲狀狊犻狅狀狊狊犮犻犲狀犮犲)
我们不妨以草业科学的教育体系为样本,来
鸟瞰草业科学板块结构及其相互关系。因为学科
的教育系统总是最全面而简约地体现该学科全部
科学内涵,并清晰表达其科学系统。
草业科学普通高等教育主要立足于草业科学
的界面过程 ,探讨各个界面,揭示其理论问题及
其在生产中的映射,它们构成草业普通高等教育
的框架;而草业职业教育主要针对草业科学的生
产过程,亦即4个生产层,依据各个生产层的需
求,形成职业教育的框架[4]。尽管在具体教学、研
究中,生产层过程和界面过程两者常有交叉,但它
们的基本区别在于前者偏重草业科学的基础理
论,而后者在基本理论的基础上,着重于理论的运
第19卷 第3期
Vol.19,No.3
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA   
1-5
2010年6月
 收稿日期:20090226;改回日期:20090312
基金项目:国家科技支撑项目(2009BAC53B04)和农业部草地农业生态系统学重点开放实验室开放课题资助。
作者简介:任继周(1924),男,山东平原人,中国工程院院士。
用和技术研制,面向产业和市场[5,6]。
构成草业科学的3个板块都是相对独立的科学单元,它们之间如果缺乏内在联系和制约,仍然不能构成完整
的草业科学。这种内在联系和制约的科学系统,我们称为维。维将草业科学的各个板块连缀、规整为一个整体。
1 维在科学中如何理解
维应该是某些物质构建或精神构建的必要轨迹。欧氏几何研究的规则图形,长度、面积、体积是它们的维特
征量[7]。但在维数(狀)大于4时(狀>4),则不具象[8]。它虽是无形的,但它是实在的客体,亦即理论体系。这个理
论体系将学科内部的实在物质属性或精神属性的事物连缀、规整为一个整体系统。
然则在科学中“维”的一般特性是什么?对维的明确科学界说不多。我们尝试对维的特质做如下表述:
1)无论自然学科或人文学科,都有各自定位的维。
2)维本身是可以认知的、实在的、可以界定的知识体系。
3)因为事物总是多维的,这些可以被称为维的知识体系对于一个事物或学科来说,总是群体存在,共同构成
多维结构。
4)作为多维的知识体系群中,维贯穿于各个板块,是学科大厦的知识支柱,任何一个维都对相关事物或相关
学科的所有板块发生影响。
5)维对相关事物或相关学科,既有连缀作用,也有规整作用,即在学科内排除非规范知识,强化规范知识。
6)作为多维体来说,维与相关事物或学科共始终。它们长期、普遍存在作用于关系事物或学科系统之内,而
不是短时间或特殊条件下才出现,才起作用的。
2 草业科学中维的涵义
依据以上的概念审视草业科学,在当前认知水平下,我们认为在草业科学内部,有4个学科具有维的性质,亦
即这4个学科体现草业科学的多维性。它们是草原类型学,可称为类型维;草原生态化学,可称为化学维;草地农
业生态系统学,可称为系统维;草业信息学,可称为信息维。它们各有独具的知识流,或多或少地,或迟或早地分
别贯穿于草业科学的各个板块,因而也贯穿于全部草业科学。它们对草业科学既连缀又规整的作用至关重要。
草业科学的3个板块靠维来联系,使之成为一个整体,毋庸置疑,不必赘述。但维对草业学科板块的规整作用,则
需略加诠释。理论上,草业学科内的任何知识板块都可无穷延伸。但是它们如果缺乏四维学科的支撑和约束,脱
离草业科学框架任凭发展,这些过度扩张的部分将游离于相关社会与学科需求之外,沦为知识“废品”,破坏草业
科学的严整系统。而四维学科可将这类冗余知识排除。因此,各个板块在学科运行中,如何针对草业科学的总目
标,驾驭取舍,不使缺漏或冗繁,需要四维学科群作为准绳加以规整。
上述具有维性的学科,迄今为止,我们在草业科学领域内认知4门,不妨称为草业科学的四维学科。其基本
含义有4层:其一,四维学科的知识流,或多或少,广泛映射于草业科学之中;其二,这些学科的知识为草业专业内
的各个学科的知识结构所皈依,而不是反悖;其三,四维学科从不同的侧面,体现了草业学科的方法论,它们以各
自的方式阐述了草业科学的特殊内涵,并覆盖草业科学;其四,四维学科与草业科学整体共同发生和发展,既是连
缀草业科学各个板块的网络,也以其方法论规范各个板块科学内涵,从而体现其对草业科学的规整意义。
我们尝试对草业科学的四维学科作概略说明。
草原类型学(类型维)。它阐述了分布于全球各地的不同草地的发生学联系,使原本被认为互相分隔的、纷纭
杂陈的草原现象纳入一个发生学系统,揭示世界各地的草地内在联系[9]。它们不再是散漫于各地互不联系的个
体存在。它们是在草原类型检索图中左右相携,上下相应的有机整体。这是认知草原现象的总钥匙。
草原生态化学(化学维)。它追溯草原能流和物流的全部流程[10],阐述它们的草业科学行为,构成贯通草原
科学知识流的大动脉,流贯草类-地境界面、草地-动物界面、草畜-社会界面,从而成为连缀整体草业学科的轨
迹。它是现代农业系统生态效率和经济效率不可或缺的本初判读刻度,也就是各类评估草地生态效益和经济效
益的基本素材。
草地农业生态学(系统维)。草地农业系统是由非生物因子、生物因子、社会因子3类因子群,经过人们对它
们的特定组合,把自然生态系统农业化,使生态系统在特定的地境之内,将固有生态系统的各个组分加以重新构
2 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.3
建,通过特定界面和生产层构成的新农业系统[11]。草业科学的任何具体构件,都应纳入这个系统以内,而不是在
系统以外。否则这些构件难以和谐、永续生存。它是现代草业和草业科学生命存在和延续的依托。
草业信息学(信息维)。它是探究草业各个因子群、各个界面、各个生产层而建立的众多板块之间的信息认
知、采集、流通、反馈、调控的科学[3,6,12]。它以信息学自身的特殊手段,将草原类型学、草原生态化学、草地农业系
统学,以及草业科学内部各个分支学科所提供的信息加以整合,建立自身的学科系统,阐述草业科学内部的信息
关联并加以调控。其集成表现之一就是草业专家信息系统。它是草业科学现代化的神经网络。缺此,现代草业
将陷于瘫痪,草业科学也将无从谈起。
从草业科学的方法论来说,四维学科独立地阐述了各自的完整理论体系,又互相交叉渗透,贯彻于草业各个
板块和分支学科之间,形成草业科学整体丰富多彩的多维结构。在四维学科的支撑之下,草业学科大厦将不断地
伸向知识的天空。
3 四维学科与非四维学科的关系
3类因子群是草业大厦最初的基石,它们在草业产业链上形成了4个生产层。沿着草业发展主轴对3类因
子群互作关系的理论探索则产生了界面。它们共同构筑了草业科学的框架要素。如果我们把草业科学体系比作
一个不断生长的四边形锥体,四维学科就是这个锥体的四边,草业科学内部的其他学科是它的内髓,我们可以在
锥体的不同部位,截取一系列的不同大小、形状的截面,这些截面群可以比作草业科学体系中的非四维学科(图
2),它们以不同的时空、速度、强度次第发展而很少同步,后发学科应居上层。每一个学科从一个侧面刻画草业科
学特征。可见,草业科学犢 可以定义为4个四维学科和非四维学科的“函数”,犢=犳(犡,犡′),犡={四维学科},犡′
={非四维学科},这个学科体系显然不是四维学科和非四维学科简单的和。
图2 草业科学的四维学科和其他学科的四边形锥体图解
犉犻犵.2 犛犽犲狋犮犺狅犳犻狀狏犲狉狋犲犱狆狔狉犪犿犻犱犿狅犱犲犾狅犳狆狉犪狋犪犮狌犾狋狌狉犪犾狊犮犻犲狀犮犲,犻狀犱犻犮犪狋犻狀犵犳狅狌狉犱犻犿犲狀狊犻狅狀犪犾
狊狌犫犼犲犮狋狊狑犻狋犺狀狅狀犳狅狌狉犱犻犿犲狀狊犻狅狀犪犾狊狌犫犼犲犮狋狊
从发生与发展的角度看,四维学科与非四维学科之间的关系可以描述为:
1)共同的原点。它们都起源于3类因子群草业发展的主轴。
2)共同的动力。草业主轴的延伸提供了草业系统发展的动力。
3)共同的方向。在产业链上沿着前植物-植物-动物-后生物这一能流与物流主干,通过地境-植物、植物
-动物、草畜系统-经营管理3个界面,链缀为草业的学科群。
3第19卷第3期 草业学报2010年
4)这些学科群中的各个分支互为支撑,相互拉
图3 四维学科与非四维学科在发展过程中的“共振”关系
犉犻犵.3 犛犽犲狋犮犺狅犳‘狊狔狀狋狅狀犻犮’狉犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆犫犲狋狑犲犲狀犳狅狌狉犱犻犿犲狀狊犻狅狀犪犾
狊狌犫犼犲犮狋狊犪狀犱狀狅狀犳狅狌狉犱犻犿犲狀狊犻狅狀犪犾狊狌犫犼犲犮狋狊犻狀犱犲狏犲犾狅狆犻狀犵
狆狉狅犮犲狊狊狅犳狆狉犪狋犪犮狌犾狋狌狉犪犾狊犮犻犲狀犮犲
动。尽管它们的起点、动力和方向相同,但是发展的
不同步性造成了草业科学四维学科和非四维学科间
的“和而不同”的和谐共振。这种和谐共振中发生交
叉点,是草业科学的“关节”(图3),亦即学科发展的
约束点,这里体现了四维学科对草业科学的规整作
用。
5)这些关节表征草业科学发展过程中四维学科
与非四维学科的关联,体现四维学科对草业学科整
体的规整过程,反映草业科学发展的客观刻度。
4 结束语
维的概念被普遍运用于现代科学。维是某些物
质构建或精神构建的理论框架,它具有连缀、规整多
个知识板块,并构建科学整体的功能。它虽不是实
在的物质,但具有理论体系的实在性。它是整体科
学的灵魂。
就目前科学水平认知,草业科学是由类型维、化学维、系统维和信息维组成的多维结构。这个多维结构依靠
四维学科将草业科学3类因子群板块、3个界面板块和4个生产层板块连缀、规整、构建成完整的草业科学。
草业科学的四维学科是可以界定的、实在的知识体系;这些可以被称为维的知识体系对于草业学科来说总是
群体存在,共同构成草业科学的多维性;作为维的知识体系群中的任何一个维都对草业学科的各个板块发生连
缀、规整的作用;四维学科的影响长期而普遍存在于草业学科系统之内。
四维学科不能取代草业科学中的任何板块,但它为所有知识板块提供在本学科内的坐标参数,并使之宗向共
同目标。四维学科与非四维学科发生的原点、动力、方向是一致的,但发展的时空、速度、强度难以同步,两者构建
了共振波和共振波上的关节。关节体现其对草业科学的规整作用。
从草业科学的理论层面看,草业科学的四维学科,是草业科学中最本质的理论和技术支柱。草业科学内涵的
各个知识板块,都从不同的侧面演绎了对维的认知;而四维学科又以各自的理论系统规范了草业科学各个板块。
它把属于草业科学的知识纳入视野,而把不属于草业科学的知识排除于视野之外,使草业科学轮廓明晰,目标集
中,井然有序。草业科学是四维学科和非四维学科的“函数”。
从草业的社会实践层面看,四维学科为我们提供了草业科学的行为准则和草业系统健康的管理规范。任何
草业行为,所含措施和政策,对四维学科的基本原则都应恪守勿逾。我们在社会实践中,如对四维学科中的任何
一维把握松弛,必将导致不良后果。譬如,对类型维的忽视,将使我们对草地资源的认知和措施陷于凌乱无序,不
是事倍功半就是劳而无功,甚至适得其反;对化学维的忽视,将使我们的投入和管理策略失去本初的评估尺度而
陷于盲目;对系统维的忽视,将使我们的管理措施游离于草业系统之外,失去草业系统本身持续发展的生命力而
导致夭折,“国家投入停止之时,就是项目瓦解之日”的流弊难以遏制[13]。历史上许多“良好”措施的“人亡政息”
也多源于此;对信息维的忽视,将使草业科学这一系统失去操控而趋向崩溃。
总之,一旦四维学科被淡化,甚至从草业科学概念中被抽掉,我们将面对一个支离破碎、杂乱无章的草业和草
业科学。而这样的事例过去丛出不穷,当今也屡见不鲜。轻则大走弯路,重则造成难以估量的损失。
有关草业科学维的研究,目前处于初始阶段。随着有关维的学科研究的深入,将加深我们对草业科学本身的
理解和应用,帮助我们绕开陷阱,走出误区,把草业和草业科学引向康庄大道。
致谢:本文撰写过程中,承刘加文、胡自治、林慧龙、李镇清各位教授审阅并提出宝贵意见。胥刚同志代为收集整
理文献资料并提出建议,特此致谢。
4 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.3
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犕狌犾狋犻犱犻犿犲狀狊犻狅狀犪犾狊狋狉狌犮狋狌狉犲狅犳狆狉犪狋犪犮狌犾狋狌狉犪犾狊犮犻犲狀犮犲
RENJizhou,HOUFujiang
(ColegeofPastoralAgricultureScience&Technology,LanzhouUniversity,GansuGrassland
EcologicalResearchInstitute,Lanzhou730020,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Conceptofdimensionhasbeengeneralyusedbothinnaturalscienceandhumanitiesamongmodern
scientificsystem.Dimensionownsitsrealityoftheoreticsystemandisonepartofscientificframework.Pratac
ulturalsciencehasfourdimensionswhereGrasslandTypology,GrasslandEcologicalChemistry,GrasslandAg
roecologyandPrataculturalInformationSystemconstitutestypologicaldimension,chemicaldimension,sys
tematicdimensionandinformationdimension,respectively.Typologicaldimensionplaysakeyroleincognition
ofgrasslandphenomena,chemicaldimensionisprimaryindicatorofecologicalefficiencyandeconomicefficiency
ofprataculturalsystem,systematicdimensionmaintainstheexistenceandcontinuationofmodernpratacultural
industryandPrataculturalscienceandinformationdimensionformsthe‘neuralnetworks’ofmodernPratacul
turalscience.Everydimensionalsubjecthasthedistinctiveandwholetheorysystemwhilstfourdimensional
subjectsinfiltratemutualyanddevelopcrosswise,whichisexpressedinthreeknowledgesectorsandtheother
subjectsofPrataculturalscience.Inthisway,dimensionalsubjectsintegrateandcondensePrataculturalscience
andhenceproducethemultidimensionalstructurewithhighecosystemdiversity.
犓犲狔狑狅狉犱狊:prataculturalscience;multidimensionalstructure;typologicaldimension;chemicaldimension;sys
tematicdimensionandinformationdimension
5第19卷第3期 草业学报2010年