正如彼得·圣吉所说:现实世界是由种种循环所组成的,而我们却只看到直线。这是妨碍我们成为系统思考者的首要障碍。产生这种片段式思考方法的原因之一,就是我们所使用的语言。因此,在系统思考领域,人们通常用一系列相互连接的变量所构成的闭合回路(loops),来表示系统中关键影响因素及其之间的相互联系、重要反馈,从而反映复杂事物之间的因果关系,即系统的结构与本质。
例如,第2章开始提到的倒水的例子,背后就隐藏着一个调节回路(参见本章第3节):我们在往杯中倒水之前,头脑中先有了一个目标水位,然后用手倒水,我们的眼睛和大脑实时监测水杯中水位的变化,反馈给手部的肌肉、调节倒水量,直到达到我们期望的水位。“小试牛刀”4 1所提及的冰川加速融化的例子中也包含好几个回路。
小试牛刀4 1:冰川加速融化
2009年4月30日,据英国《卫报》报道,由于全球气候变暖和温室效应,地球上的冰川和冰架目前正在不断消融,而且速度还在进一步的加快。
科学家们认为,造成冰架融化的罪魁祸首是全球气候持续变暖,直接原因是空气和海洋海水的温度上升。海水比冰颜色暗,所以吸收了更多的阳光,而这又加剧了全球气候变暖。因此,冰盖融化既是全球气候变暖的后果,也是全球变暖的原因之一,因为冰可以反射热量,而水却可以吸收热并使气候变暖,因此导致更多的冰川和雪融化。
请思考:这到底是怎么回事?在现象背后,隐藏着哪些闭合的回路?它们之间的关系如何?在现实生活中,真实系统通常由很多相互作用的回路共同构成,但从结构上看,所有的回路(不管非常简单还是极度复杂)均由两类要素构成:变量和连接。
变量
变量(variables)是系统中的实体、属性或要素;变量会影响其他变量并受到其他变量影响。
所有变量都可以划分为两类:存量(stocks)与流量(flows)。存量是随时间而累积的变量,在每一个时间节点都可以被测量;流量是一段时间内发生的变化量,会导致存量的值增加或减少,只能在一段时间内被测量。存量和流量是系统思考中的两个基本概念。通常说来,任何存量至少都有一个输入流量和一个输出流量。很多实际的存量都有多个输入与输出流量(参考“小试牛刀”4 2)。
小试牛刀4 2:识别变量
乍得湖曾经是非洲第四大湖,但在过去的38年里,它的容量减少了将近95%。气候变化和用水需求的不断增长,使得这个湖泊的面积不断减小,到现在几乎只能用“水坑”来形容它。乍得湖流域为其周围的国家,包括乍得、尼日尔、尼日利亚、喀麦隆、苏丹、中非共和国,总计至少两千万人口提供了宝贵的淡水来源。但不幸的是,乍得湖流域是一个封闭的水系,只能靠季风带来的雨水补充更新。湖底很浅,这意味着水位随雨水的增减变化很大。在20世纪60年代早期,当地经历了一次大规模的降雨,险些引发洪水。
(资料来源:《时代》杂志2001年3月5日)
请阅读上述案例,找出其中包含的变量,并指出哪些是存量,哪些是流量?
在系统思考领域,有一个令人吃惊的观点:任何一个变量,不是存量,就是流量。换句话说,在系统动力学中,所有的变量不是存量,就是流量,除此以外没有别的类型。
连接
连接(links)反映的是变量之间的关系及其变化方向,以有向箭头(由原因指向结果)和极性(同向变化或反向变化,+/-)来表示。有向箭头反映的是两个变量之间的因果关系,在图4 1中,“原因”处于连接箭头的起点,而“结果”处在箭头的尾部。这表示,“A影响了B”,或“A导致了B如何”,“如果A,则B”。