第3章解决复杂系统问题的方法论
随着计算机通信、智能物联、分布控制、云计算等信息领域高技术的蓬勃发展和普及应用，原本各自独立、毫不相关的系统(个体)可以通过“信息”搭建的“纽带”，将彼此联结为一个由“独立系统”作为组分而构成的大系统，形成一个关于“系统的系统”的存在形态。信息技术在“系统的系统”中的应用提升了内在组分系统间信息传递的速度、共享信息的程度，增强了独立系统对环境的感知和响应能力，使得多个系统间完全可以通过自主协调，以自同步的方式相互配合，来完成个体、单一平台难以完成的任务。可以说，信息技术结束了系统孤立存在的形态和独立工作的方式，使分散的系统(组分)可以实现相互配合、协同工作，使个体聚合成为整体，产生更高效能的体系能力，在这个被压缩的时空维度下，整体功能的形成使得它更像一个具有强大功能的有机整体。
21世纪制造业的竞争已经不再是企业和企业个体之间的竞争，已经转变为生态圈之间的竞争。如果企业是一个复杂系统，生态圈则是一个体系。生态圈内的企业作为生态圈内的组分相互依存、协同工作，共同创造价值。生态圈之间的竞争则是体系与体系之间的抗争。当然，生态圈并不是固定不变的，它会随着环境的变化而发生演化，并且随时都可能有新的企业加入生态圈，也会有企业被淘汰出生态圈。
3.1复杂系统概述
复杂系统(complex system)是相对于牛顿时代构成科学事业焦点的简单系统而言的，两者具有根本性的不同。简单系统通常具有少量个体对象，它们之间的相互作用比较弱，或者具有大量相近行为的个体，以至于我们能够应用简单的统计平均方法来研究它们的行为。而复杂不一定与系统的规模成正比，复杂系统要有一定的规模，但也不是越大越复杂。
复杂系统是指单元数目很多但有限，单元之间的关系存在较强规律性和耦合作用的系统。复杂系统的例子无处不在，全球气候、有机体、人脑、电网、交通、通信系统等基础设施网络、城市社会和经济组织网络、生态系统、细胞甚至整个宇宙，都可以看作是复杂系统。系统的复杂性可以分为无序复杂性和有组织复杂性。从本质上说，无序复杂性系统包含很大数目的组分; 而有组织复杂系统是一主体系统(很可能只有有限数目的组分)。虽说人类研究复杂系统已有数千年，但现代科学研究复杂系统则比研究简单系统的普通科学较迟。
国际系统工程协会(INCOSE)给出的复杂系统的定义： 系统的因果关系之间存在非平凡关系，即每种效应可能是由多种原因引起的; 每种原因都可能导致多重影响; 原因与影响可能与反馈循环有关，包括正面和负面; 因果链是循环的和高度纠缠的，而不是线性的和可分离的。复杂系统中关系的非平凡性使得整个系统是不确定的、模糊的或混沌的。这一定义侧重于强调复杂系统动力多样性与非线性规律。
从组成来说，成员组成单元越多，系统一般都会越复杂，但这不是必要条件。整齐划一的系统成员再多，在结构和关系上也简单，构不成复杂系统。从关系来说，即INCOSE的定义中强调的原因与结果之间是一种多对多的关系，而且有正反馈、负反馈及反馈循环链的存在，从而使得系统成为一个非线性系统。从环境来说，复杂的环境作为系统外部的输入和输出的承受者，可以并入系统动力学考察的范畴。而从系统的目的来说，系统都是有目的导向的，目的既是系统之所以成为系统的根据，同时也是牵引系统进行适应性变化的方向，目的本身无所谓复杂，但却是系统产生复杂性的源泉。
复杂系统用来描述模式的产生。现实生活中模式无处不在。例如，同类型的商店往往比邻而居; 分久必合，合久必分; 生命过程的演进。这些现象本质上就是自然界中通过模式涌现的过程。这些模式往往可以归结为组成系统的个体，通过简单相互作用达到某种复杂群体的现象。
复杂系统多用于描述一个系统随时间的变化过程，比如市场价格的波动、神经网络随时间的活动等。研究这个时间变化过程，往往要考虑此刻的结果对下一时刻系统输出的影响，例如股市就是一种典型的反馈系统。在所有复杂系统中，都有正反馈和负反馈两种状态。
复杂系统的单个组分如同计算机网络中的节点、大脑中的神经元、市场中的买家和卖家。当许多部件对相互之间的行动做出响应时，并没有十拿九稳的方法预测系统的整体行为。了解一个复杂系统的行为，有必要观察这个系统每一步是如何展开的。
复杂系统的具体特征包括非线性、混沌、涌现性、自组织、自适应、不确定性、开放性、演化等。
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第3章解决复杂系统问题的方法论
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(1) 非线性是复杂性产生的根本原因之一。复杂系统中的非线性关系往往是难以用解析式来描述的。复杂系统的状态就像是一个层峦叠嶂、连绵起伏的山峰群，存在多个局部的峰值，难以找到真正的最优状态。
(2) 混沌来源于非线性，是指非线性不确定系统中存在的初值敏感性，初始条件的细微改变，导致结果变化非常大，使得系统无法预测，因此也称作复杂系统的非预测性。
(3) 涌现性是指仅通过系统的各个组成部分的认识而无法预知的系统整体行为，是一种非预期的，甚至令人惊讶的结果。涌现的思想反映了宏观和微观的有机联系，是微观行为展现的宏观效应。涌现性有积极的、消极的和中性的之分，我们利用积极的涌现性来提升复杂系统的能力，也要尽量避免或减缓消极涌现性带来的后果。
(4) 自组织与他组织对应，是指在系统内在机制的驱动下，自行从简单向复杂、从粗糙向精细的方向发展，不断提高自身的复杂度和精细度的过程。自组织可以理解为一种宏观的通用意义上的认识，自然界系统的发展与演化，都遵循自组织的原则。从无机世界的变迁，到无机向有机生命的转化，再到有机生命的不断进化，直至高度智慧的具有思想的人类的出现，都是自组织的结果，只是目前大部分的规律还没有被人们认识到而已。
(5) 自适应是指系统对外界环境干扰或内部变化的自我适应过程。自然系统的自适应广义上来说，仍是一种系统的自组织行为。自适应含有主动性的意味，因此自适应仅限于自然系统中的有机生命系统，它是一种有机生命系统所特有的自组织性。
(6) 不确定性与随机性相关，而复杂系统中的随机因素不仅影响状态，而且影响组织结构和行为方式。复杂系统的自适应性使得组分可以自学习，能记住这些经历，并将其“固化”在自己以后的行为方式中。
(7) 开放系统与环境相互作用，接收物质、能量、信息流入并排放物质、能量、信息流出。它能够适应自身环境，还可以保持稳定的状态。开放系统的稳态是一种动态平衡。开放系统通常接收负反馈，使得开放系统能够修正相对于某个预定进程的偏差。
(8) 复杂系统不断演化。复杂系统对于外界环境和状态的预期适应自组织过程导致系统从功能到结构的不断演化。这种演化运动在物理系统中是不存在的。物理系统一般由多个已有的元素组成，其功能和结构都不会改变。而复杂系统一般是由简单的元素组合，经过不断的演化而发展成为功能和结构更为复杂的系统。从低级到高级、从简单到复杂不断地演化，是复杂系统的本质特性。
复杂系统中的个体一般来讲具有一定的智能性，这些个体都可以根据自身所处的部分环境通过自己的规则进行智能的判断或决策。这意味着系统内的元素或主体的行为遵循一定的规律，根据“环境”和接收信息来调整自身的状态和行为，并且主体通常有能力根据各种信息调整规则，产生以前从未有过的新规则。通过系统主体的相对低等的智能行为，系统在整体上显现出更高层次、更加复杂、更加协调智能的有序性。在复杂系统中，没有哪个主体能够知道其他所有主体的状态和行为，每个主体只可以从个体集合的一个相对较小的集合中获取信息，处理“局部信息”，做出相应的决策。系统的整体行为是通过个体之间的相互竞争、协作等局部相互作用而涌现出来的。例如，在一个蚂蚁王国中，每一只蚂蚁并不是根据“国王”的命令来统一行动的，而是根据同伴的行为以及环境调整自身行为，而实现有机的群体行为。复杂性在有互动主体参与的系统中产生。把一些行为简单的主体通过特定的方式联结在一起，就会变成影响全局意义的行为。改变联结方式，又会有新的全局行为产生。
复杂系统的组分本身可以是复杂系统。由于复杂系统内组分间的强烈耦合作用，一组或多组故障能导致级联故障，这可能造成系统功能灾难性的后果。
3.2方法与方法论
方法(method)和方法论(methodology)在认识论上属于两个不同的范畴。人们在探索未知的自然规律时，总要运用一定的研究方法。一些哲学家和自然科学家为了寻求更有效的研究方法，往往对方法本身进行研究，例如亚里士多德(Aristotle)对演绎法的研究、弗朗西斯·培根(Francis Bacon)对归纳法的研究、大卫·希尔伯特(David Hilbert)对公理化方法的研究、诺伯特·维纳(Norbert Wiener)对控制论方法的研究。以科学方法为研究对象的学科被称为科学方法论。
方法论是关于研究问题所遵循的途径和路线，在方法论指导下是解决问题的具体方法。方法也不止一种，可能有多种。如果方法论不对，具体方法再好，也解决不了根本问题。
3.2.1方法
在英文中，“方法”一词的表述为“method”。这个词来自希腊语，其字面意思是沿着正确的道路进行。《高级汉语词典》中将“方法”的概念定义为“为达到某种目的而采取的途径、步骤、手段等”。百度百科的解释为： 方法的含义较广泛，一般是指未获得某种东西或达到某种目的而采取的手段与行为方式。方法虽然也被人们称为手段，但它不是物化了的手段，是人类认识客观世界和改造客观世界应遵循的某种方式、途径和程序的总和。黑格尔说： “方法也就是工具，是主观方面的某个手段，主观方面通过这个手段和客体发生关系……”
本书采用如下定义： 方法指的是人们为达到某种目的而采取的某种思路、途径、方式和过程。从这个定义可以看出它既包括认识方法、表达方法，也包括实践方法; 还可以看出它是为实现目标服务的一个有层次的系统。这个系统包括思路(train of thought)、途径(channel)、方式(way)和过程(procedure)4个层次，这4个层次形成了有序的、相互联系、相互影响、相互补充的方法内部结构系统。
方法不等同于理论,但方法的基本内容首先是经过检验的科学理论。两者的区别在于： 科学理论是过去研究活动的最终成果，是对已知事物的认识; 方法则是进行未来研究活动的手段，它所面对的是未知的事物和领域。但是，理论一经证明是正确的、有效的、科学的，那么它便可以在同一知识领域(甚至不同领域)里建立其他新理论的过程中，作为出发点和条件，在实质上起着方法的作用。而且往往是抽象程度较高的知识对较为具体的知识发挥方法的功能。所以，从这个意义上来讲，一切知识都可以通过应用转化为方法。例如，系统工程在构建工程系统时就起着方法的作用。
科学研究的目的是认识和改造客观世界、探索世界的规律性，对观察到的事实做出理论解释，通过理论对客观世界做出精确和深刻的描述，在理论的指导下设计出改造方案并付诸实施。在实现这一目的的过程中，就要遵循可行的途径，采取合理的策略，运用科学的方法。
方法有如下3个特点： 
(1) 方法是与任务联系在一起的。不同任务、不同目标，就有不同的完成任务、解决问题、实现目标的方法。任务的多样性决定了方法的多样性。
(2) 方法是与理论联系在一起的。方法是在理论的指导下产生的，提出完成任务的方法、解决问题的途径、实现目标的手段，必须遵循客观事物发展的规律，即方法要与解决任务的各种具体对象的理论有关，同与之有直接或间接联系的各种理论和知识有关，还同人们的世界观、哲学观有关。一定意义上说，方法就是人们已有的理论、思想的一种特殊的具体化。
(3) 方法是与实践联系在一起的。方法可以看作是在一定理论指导下的一种特殊的实践活动，而且是极富创造性的实践活动。因此，对于一个确定的任务来说，方法是联结理论与实践必不可少的环节。科学理论通过在方法中的体现也显示出理论对实践的指导作用，而人们在实践中不断创造出来的种种新方法，又是丰富和发展理论的一种重要源泉。
3.2.2方法论
方法论是关于人们认识世界、改造世界的方法的理论。方法论一词的创始人是英国哲学家培根，他首先提出以方法论体系武装科学的思想，并在《新工具》一书中付诸实践。培根对科学认识的归纳法及经验法所作的论证，对后来的方法论的发展起了重大作用，同时使方法论问题成为哲学的中心问题之一。
方法论是从人类认识过程中总结出来的规律，它把各种方法系统作为研究对象，它是具有普遍意义的方法系统的综合集成。方法论是一种以解决问题为目标的理论体系或系统，通常涉及对问题阶段、任务、工具、方法技巧的论述。方法论会对一系列具体方法进行分析研究、系统总结并最终提出较为一般性的原则。方法论是普遍适用于各门具体社会科学并起指导作用的范畴、原则、理论、方法和手段的总和。本书采用的定义为： 方法论是由方法组成的系统，是各学科所用方法、规则和假设的载体。
方法论是描述和研究方法本质的理论，是指导方法的原则，是方法的方法，可称源方法。方法论不是一个方法，也不是一种方法，而是一类方法的本质，是一种具有哲学原理的思想原则。方法论知识既可以是某种规定和标准的形式，用以确定某些特定活动类型的内容和顺序(标准方法论)，也可以是实际已经完成的某一活动的描述形式(描述方法论)。方法论决定了下属方法的科学性，也会带来其局限性。有效的方法论可以促进新的科学发现与理论发展，可以使科学研究程序更加规范、更加优化，也可以扩充科学成果运用的深度和广度。错误的方法论会制约研究成果，导致给出错误的结论。正确的方法论中的局限性也会导致科学研究产生错误。
方法论的研究对象最初是自然科学的一般研究方法，后来扩展到社会科学、人文科学等众多科学领域的方法。因此，方法论的研究也形成了3个层次： 具体科学方法论、一般科学方法论、哲学方法论。这三者大体上呈现个别、特殊、普遍的联系。研究某具体学科，涉及某一具体领域的方法理论是具体科学方法论; 概括自然科学的一般方法的自然科学方法论、概括社会科学研究方法的社会科学方法论和概括人文科学研究方法的人文科学方法论等，即研究各门具体学科，带有一定普遍意义，适用于许多有关领域的方法理论是一般科学方法论; 关于认识世界、改造世界、探索实现主观世界与客观世界相一致的最一般的方法理论是哲学方法论。三者之间的关系是相互依存、相互影响、相互补充的对立统一关系。哲学方法论在一定意义上带有决定性作用，它是各门科学方法论的概括和总结，是最一般的方法论，对一般科学方法论、具体科学方法论有指导意义。方法论作为关于研究方法一般规律性的理论，既研究个别特殊的研究方法的规律性以及人类认识客观事实的基本程序，也研究这些个别研究方法在整体上的相互联系。事实上，各种研究方法并不是彼此独立的，而是相互之间通过某种形式在某种程度上关联。成功的科学家往往能够把所需的各种方法巧妙地结合起来综合运用。
方法论也是一种哲学概念。一定的世界观原则在认识过程和实践过程中的运用表现为方法，方法论则是有关这些方法的理论。人们关于世界是什么、怎么样的根本观点是世界观，用这种观点作指导去认识世界和改造世界，就成为方法论。世界观主要解决世界“是什么”的问题，方法论主要解决“怎么办”的问题。没有和世界观相脱离、相分裂的孤立的方法论，也没有不具备方法论意义的纯粹的世界观。有什么样的世界观就有什么样的哲学方法论。唯物主义世界观要求人们在认识和实践中从实际出发，实事求是。唯心主义世界观则从某种精神的东西出发。客观唯心主义世界观要求人们在行动中遵从某种客观的精神原则或宗教教义、神灵的启示等。主观唯心主义世界观则认为人们可以按照自我的感觉经验、愿望、主观意志等行事。辩证法的世界观要求从事物的普遍联系和永恒运动中把握事物，分析事物自身的矛盾和解决这些矛盾。形而上学世界观则促使人们孤立地、静止地、呆板地考察事物。哲学方法以一定的世界观为根据，世界观以自身对人们的认识方法和实践方法的指导意义而取得存在的价值。哲学方法论离不开世界观，自然科学方法论也必须以自然观和科学观为前提。各门具体科学的研究方法归根结底也受一定世界观约束。这种制约以不同层次的方法论为中介。各层次的方法论不直接统一，它们之间存在着某种差别。世界观与方法论的一致性不是简单的同一，懂得世界观并不等于掌握方法论。方法论是运用世界观的理论，但运用世界观、掌握方法论均需要作专门研究。
方法论是科学认识必不可少的手段，在科学研究中具有引导、促进和规范的作用。科学研究是一个艰苦的探索过程，没有行之有效的方法，就无法达到研究的目的。而方法论对方法的创造具有启发功能。方法论通过对哲学方法、一般科学方法和各门学科专门方法的形成与发展机制和规律的研究，能够抽象出各类方法建立的一般原则，从而指导具体方法的建立与发展。方法论作为科学理论体系的有机组成部分，为科学研究提供了正确的思维方式，促进了科学理论研究的深入与理论体系的完善。方法论通过制定具体研究中方法选择的一般原则及方法使用的规则，为遵循规范化的研究程序、选择和使用最优化的研究方法提供依据和指导； 通过把握科学研究的发展规律，对于科学研究的未来具有预见功能。
方法论的决定作用是相对的而不是绝对的，它会伴随知识理论的发展、变化而相应地调整、变化; 方法论又是灵活的、务实的，没有永恒不变的方法论。例如，观察手段从古代的感官观察发展到近代的仪器观察，又发展到现代采用信息化手段进行的观察。手段和工具的发展，使观察的深度、广度、细度均发生了巨大的变化。要适应这些变化，就需要深入研究方法论，促进科学研究水平的提高。
方法论也不是一成不变的，而是随着科学技术的发展不断创新和完善。要适应这些变化，就需要深入研究方法论，促进科学研究水平的提高。随着人类社会实践以及科学理论的发展，方法论已形成了多层次的许多学科和分支，例如数、理、化、天、地、生等学科的方法论及其分支学科的方法论，逻辑思维、形象思维、直觉思维等学科的方法论及其分支学科方法论，计算机科学、人工智能、知识工程等学科的方法论及其分支学科方法论，系统论、信息论、控制论、协同论、耗散结构论、突变论等学科方法论。在这些学科方法论的基础上，还分别形成了以各种学科及其分支学科的方法论为前提的生产物质产品和精神产品的各种工程技术方法，如电子、能源、超导、激光等工程技术方法，小说、诗歌、音乐等创作工程技术方法等，并在所有方法论基础上又形成了总括一切方法论的方法论原理系统。方法论科学已经形成了一个庞大的学科群体。
3.3系统科学方法论
系统科学方法论的产生和发展是人类长期实践的结晶，它随着人类对客观世界认识和实践的不断深化而充实、丰富和提高。朴素的系统观念可以追溯到很早的一些哲学家和科学家那里，如亚里士多德关于整体和部分的分析等。但是把系统作为科学认识的一种基本方法，形成协调科学的方法论，则是最近几十年各边缘学科和综合学科发展的结果。20世纪，系统论、控制论、信息论等横向科学的迅猛发展，为发展综合思维方式提供了有力的手段，使科学研究的方法不断地完善。以系统论方法、控制论方法和信息论方法为代表的系统科学方法，又为人类的科学认识提供了强有力的主观手段。它不仅突破了传统方法的局限性，而且深刻地改变了科学方法论的体系。系统科学方法把研究对象视为整体和复杂系统，将定量分析方法引入各个学科，使科学研究方法产生了质的飞跃。
系统科学是研究系统的结构与功能关系、演化和调控规律的科学，是一门新兴的综合性、交叉性学科。系统科学以不同领域的复杂系统为研究对象，从系统和整体的角度，探讨复杂系统的性质和演化规律，目的是揭示各种系统的共性以及演化过程中所遵循的共同规律，发展优化和调控系统的方法，并进而为系统科学在社会、经济、资源、环境、军事、生物等领域的应用提供理论依据。对复杂系统的研究主要集中在系统复杂性、涌现性、演化性及隐秩序等方面。
系统科学方法是指用系统科学的理论和观点，把研究对象放在系统的形式中，从整体和全局出发，从系统与要素、要素与要素、结构与功能以及系统与环境的对立统一关系中，对研究对象进行考察、分析和研究，以得到最优化的处理与解决问题的一种科学研究方法。
系统科学方法论是解决复杂问题的、具有普遍性的综合性方法体系。近代科学技术的发展出现了高密度综合和高层次分化的趋势，为系统论方法的应用和发展提供了更为广阔的空间。系统科学方法论在工程技术上得到了广泛的卓有成效的应用，并逐步被普遍应用于一切领域，特别是在大型的技术工程和经济工程以及社会工程、军事工程等领域。系统论方法的发展也经历了从还原论(reductionism)、整体论(holism)方法到还原论与整体论相结合的系统论方法的过程。还原论和整体论是有着根本区别的，在科学发展的过程中，都有着十分辉煌的成果，成为科学研究的重要的方法论。这两种方法论中有的观点是对立的、不相容的，虽然都有各自的优点，但也暴露出一些弱点。
3.3.1还原论
古代科学的方法论本质上是整体论，强调整体地把握对象。但是那时的科学知识很有限，对自然界观察的科学和思辨的哲学浑然一体，对许多自然现象不能合理解释。古代的整体论是朴素的、直观的，没有对整体的把握，建立在对部分的精细了解之上。随着以还原论作为方法论基础的现代科学的兴起，这种整体论不可避免地被淘汰了。近400年来，科学发展所遵从的方法论是还原论，主张把整体分解为部分去研究。“还原论”一词最早由著名哲学家蒯因于1951年在《经验论的两个教条》一文中正式提出，但还原论的思想却源远流长。中国古代的思想家和古希腊的哲学家在探讨物质的构成和世界的本源时所提出的一系列思想便可以看成是还原论思想的萌芽，但这些萌芽与现代意义上的还原论思想相差很大。
所谓还原，是一种把复杂的系统层层分解为其组成部分的过程，是一种由整体到部分，由连续到离散的操作，是对研究对象不断进行分析，恢复其原始状态，化复杂为简单的过程。人类思维正是在这种连续与离散的矛盾中行进的。
还原论是一种哲学思想，其认为复杂的系统、事物、现象可以通过将其化解为各部分组合的方法，加以理解和描述。还原论最深刻的影响在自然科学方面，比如化学是以物理学为基础，生物学是以化学和物理学为基础。还原论是否能用于社会科学如今争议还很大，比如心理学能否归结为生物学，社会学能否归结为心理学，政治学能否归结为社会学等。总之，信仰还原论的人认为，只要知道了一个体系中的每一个部分，并且知道了这些部分之间如何相互作用，那么就知道了整个体系的全部信息。
还原论是把物质的高级运动形式(如生命的运动)归结为低级运动形式(如机械运动)，用低级运动形式的规律代替高级运动形式的规律的方法。还原论认为，各种现象都可以被还原成一组基本的要素，各基本要素彼此独立，不因外在因素而改变其本质，通过对这些基本要素进行研究，可推知整体现象的本质。从科学和哲学思想史上来看，笛卡儿是还原论思想的奠基者，他所提出的指导人们思维活动的著名的“四条原则”，完整表达了还原论的基本内涵，笛卡儿方法论思想经过牛顿到爱因斯坦历代科学家的补充和发展，经过400年科学实践的检验不断完善，形成了还原论在现代科学体系中的支配地位。这4条原则是： 
(1) 除了清楚明白的观念外，绝不接受其他任何东西。
(2) 必须将每个问题分解成若干个简单的部分来处理。
(3) 思想必须从简单到复杂。
(4) 我们应该时常彻底地检查，确保没有遗漏任何东西。
还原论的特点与优势如下： 
(1) 它使人类的认识深入到事物的内部，从构成成分、因素及其结构、功能等不同角度揭示事物的内在本质与规律。
(2) 它把事物从环境的复杂联系中剥离出来，减少干扰，使之以比较纯净、理想的状态表现出来，以便分清真相与假象、本质与现象。它为人类对事物本质与规律的认识提供了有利的条件。
(3) 逻辑学是还原论的基本理性工具或手段。科学实验所获得的资料，只有运用逻辑的手段进行理性分析，才能实现对事物本质与规律的认识，建立科学理论。逻辑的严密推演，使科学实验所得数据、资料的真实性过渡到结论的真实性得到保证。
(4) 数学的运用使分析思维定量化、精确化，这是近代以来还原论取得成功的主要原因之一。
还原论并非完全不考虑对象的整体性。还原论方法的奠基者之一，法国哲学家、科学家笛卡儿(1596—1650)主要是从如何研究整体才算是科学方法的角度论证了还原论的必要性。他认为： 凡是在理性看来清楚明白的就是真的，复杂的事情看不明白，应当尽可能把它分成简单的部分，直到理性可以看清楚其真伪的程度。还原论并非不考虑对象的整体性，而是强调为了认识整体必须认识部分，用部分说明整体、用低层次说明高层次，即认为经过分解、还原，再把它们累加、整合，整体的面貌就清楚了。还原论主张“分析重构方法”。在还原论方法中居主导地位的是分析、分解、还原： 首先把系统从环境中分离出来，孤立起来进行研究; 然后把系统分解为部分，把高层次还原到低层次; 最后用低层次说明高层次，用部分说明整体。在这种方法论指导下，400年来的科学研究创造了一整套可操作的方法，取得了巨大的成功。可以说，没有还原论，就没有今天的自然科学。还原论还会继续长期存在并且发挥积极作用。
还原论信念的核心理念在于“世界由个体(部分)构成”。牛顿力学观盛行的18—19世纪是还原论的高峰。古代有机的、生命的和精神的宇宙观被将世界看作“钟表机器”的观念所取代。还原论信念的持有者相信客观世界是既定的，世界是由基本粒子等“宇宙之砖”以无限精巧的方式构成的，宇宙之砖的性质与相互作用从根本上决定了世界的性质，最复杂的对象也是由最低层次(同时也是最根本)的“基本构件”组装而成的，只要把研究对象还原到那个层次，搞清楚最小组分即“宇宙之砖”的性质，一切高层次的问题就迎刃而解了。从德谟克利特的原子论构想，卢克来修的原子和无限虚空说，到近代牛顿的具有一定质量和运动的物体，又经过道尔顿的原子论，并最终发展到当代还原论者的对原子内部的基本粒子和能量的确认。既然宇宙由不同层次的基本单元构成，那么那个最终无法还原的最小实体就是宇宙的本质与本原。
在还原论方法的解析下，世界图景展现为前所未有的简单性。早在19世纪，德国物理学家亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz)就曾认为： “一旦把一切自然现象都化成简单的力，而且证明自然现象只能这样来简化，那么科学的任务就算完成了。”现代物理学家借助“还原”，把世界的存在归于基本粒子及其相互作用; 生物学家开始相信分子水平的研究将揭开生命复杂性的全部奥秘。复杂的世界经由还原被清晰地分割为可以重组的简单粒子、部分，关于世界的知识也被分解为种种不同、分类庞杂的学科与部门。卡普拉(Fritjof Capra)对此指出： “过分强调笛卡儿的割裂成碎片的方法成为我们一般思维和专业学科的特征，并且导致了科学中广泛的还原论态度——一种相信复杂现象的所有方面都可以通过将其还原为各个组成部分来理解的信念。”即我们由还原论方法嬗变为本体论意义上的还原论信念。由此，根源于还原论方法理念的还原论信念反过来强化了还原论方法，并对科学方法论产生了一个普遍影响： 各种复杂现象被认为总可以通过把它们分解为基本建筑砌块及其相互作用的关系来加以认识; 不同科学分支描述的是实在的不同层次，但最终都可建立在关于实在的最基本的科学——物理学之上。