3.1 动态系统理论

3.1.1 动态系统理论的核心思想

动态系统理论（Dynamic Systems Theory, DST），又被称为复杂系统理论（Complex System Theory, CST）、混沌理论（Chaos Theory）、协同理论（Synergetic Theory）或者自组织系统理论（Self-organizing Theory）。该理论的发展起源于数学中对于双摆系统的描述，在该系统中，一个摆的一端连着另一个摆。尽管这一系统只包括了两个相互关联的变量，但是却呈现出极其复杂的行为表现。一个动态系统的主要特点在于它的动态性，即随着时间的推移而不断地发生着变化，这可以用公式x(t+1)=f(x(t))来描述，也就是说在t时间点的状态x总是被不断地转化为下一个时间点t+1的状态，这说明“任何一个具有两个自由等级的方程式会因为它与其他系统的相互关联而形成一个复杂系统”（de bot et al., 2007:7）。动态系统理论本来是一种纯数学的范式，最初的目标是用来解释复杂系统的发展状况。但数学范式往往代表着一种通用的逻辑，因此它应该具有广泛的普遍意义，可以被应用于各个不同的研究领域。例如，它可以被用于天文学之中，用以解释月球在太阳、地球和其他星球影响下的运动规律；它还被应用于许多实践领域，如心跳的控制或者石油的勘探。随着其在不同学科中的应用，也就产生了各种各样的定义，但是这些应用的共同点在于动态系统理论是用来研究那些变化方式难以预测的现象。作为一种研究范式，它主要强调事件关系的重要性，强调系统内各元素间的关联性。其核心思想主要表现在以下几个方面：

一、动态性与完全相关性。Baranger（2002:7）指出，“任何一个具有随着时间而变化的配组的系统就可以被称为动态系统”。动态系统理论首先强调系统会随着时间而不断地发生变化（de Bot, 2008）。在现实世界里，没有任何事物是静止不变的，一个复杂系统中的各个子系统及其构成要素也是如此，总是处于不断的变化之中。与此同时，各个子系统及其构成要素之间的相互关系也在不断地变化，动态性一直贯穿于系统发展的始终（Larsen-Freeman & Cameron, 2008）。复杂系统理论认为，即使是在一个系统处于相对稳定的状态（即所谓的“引子状态”）之下，它仍然处于某个持续变化的状态之中，并和其他相关联系统保持随时变化的状态。换言之，稳定状态不是静态的，只是处于变异过程的不同阶段而已（王涛，2011）。因此，对于动态系统的研究关键在于其过程，而不是状态。

动态系统内的子系统或者其构成要素之间都是相互关联的，这种关联使得整个系统作为一个整体而起作用，任何要素都不能脱离系统而单独存在。在动态系统内部所有的变量都是相互关联的，一个变量的变化都会对系统内其他所有的变量产生影响（Pienemann, 2007）。完全相关性并不意味着一个系统内部的关联都具有同样的重要性，有些关联的强度是比较大的，还有些关联则比较松散，两个要素之间的相互影响较小。de Bot和Larsen-Freeman（2011）以下图为例来说明动态系统的完全相关性。图3-1描述了在三个时间点上，学习成绩与语言接触、态度／动机和策略使用之间的互动关系。从第一个时间点到第二个时间点，学习成绩发生了变化，而这一变化要受到第一个时间上其他学习成绩、态度和动机、语言接触和语言意识的影响。而学习成绩的变化也会反过来影响这些因素，因为学习成绩的提高可以带来态度和动机、策略使用等方面的变化。而这些变化又会进一步影响学习成绩从第二个时间点向第三个时间点的转变。

图3-1 语言学习的动态系统互动示例（de Bot & Larsen-Freeman, 2011:11）

二、复杂性。复杂性是动态系统的核心特点之一，这也是为什么该理论又被称为复杂系统理论的原因。一个动态系统中包含众多的子系统，每个子系统又可能包含多个分系统，每个分系统又要包含多个构成成分，系统与系统之间、子系统与子系统之间、要素与要素之间相互联系、相互影响，而且它们又都处于动态的变化过程之中。另外，子系统、分系统、甚至构成要素本身也可以被视为一个复杂系统，这也进一步增强了动态系统的复杂性。以语言为例，语言系统的复杂性主要表现在两个方面：第一，语言系统由许多内嵌的子系统组成，每个系统永远都是另一个系统的组成部分。语言系统本身包括语音、词汇、语法等子系统，而每个子系统之内又包含更小的子系统（de Bot et al., 2005）；第二，这些子系统之间彼此交互作用。“一个系统的变化会导致其他系统的变化”，而高层系统的“整体行为从子系统的交互作用中浮现出来。这样，对每个子系统的描述只能告诉我们子系统如何，并不适合语言整体”（Larsen-Freeman, 1997:143）。因此，动态系统理论主张充分考虑系统的复杂性，要从整体上研究语言，因为“要孤立地把某个因素的确切作用剔除出来是不可能的”，而且“我们也永远不能确切地预测某个特定的因素是如何影响某个特定的学习者，这不仅是因为我们不可能知道到底涉及了哪些因素，更重要的是因为这些因素是交互作用的”（de Bot et al., 2005:3）。

三、非线性。一个动态系统不能被视为其子系统及其构成要素的简单之和，因此动态系统不能按照简单的叠加原则进行运作，而是非线性的。所谓非线性是指在这个系统中，结果和原因是不成比例的。某些小变化可能会产生大的影响，而某些大的变化则有可能被系统所吸收而不产生影响。也就是说，原因未必必然导致结果的发生。这有别于传统线性系统所认为的某个力量形成的原因会产生同等力量的结果。Bak（1997）用沙堆效应来描述系统的自组织功能和随时间变化发生的临界性（转引自王涛，2011），也可以用来说明非线性的因果关系。把沙粒堆到桌面上，形成一个圆锥形的小沙堆，我们不断地往沙堆上撒沙子，随着沙粒的增加，沙堆的坡度会逐渐增大，在到达某个临界点时，只要再撒一粒沙子就可能会导致沙堆的坍塌。这样，撒落的沙粒和坍塌之间就呈现出非线性的因果关系。动态系统的非线性与系统的完全相关性具有密切的关系。一个系统所包含的要素越多，系统内部所包含的互动关系也就越复杂，我们就更加难以预测系统的变化规律。

四、对初始状态的敏感性。表面上混乱无序的现象实际上隐含着深层次规律性的特殊运动形态，它的特点是对于系统的初始状态具有很强的敏感性，在系统初始任何一点点的细微变化，甚至是偶然随机的变化都会牵一发而动全身，很有可能会引起系统后期巨大的变化，导致一个难以预测的结果。美国麻省理工学院的Lorenz教授在进行长期的天气预报实验过程中发现，仅仅在初始的数据中四舍五入掉一位小数，实验结果中所表明的几个月后的天气状况就大不相同：一个是万里无云；另一个是电闪雷鸣。他在1972年美国科学发展学会第139次会议上宣称“巴西的亚马孙丛林中一只蝴蝶轻轻地扇动几下翅膀，就会在美国的得克萨斯州掀起一场龙卷风”，其原因在于蝴蝶扇动翅膀的运动，导致其身边的空气系统发生变化，并产生微弱的气流，而微弱的气流的产生又会引起四周空气或其他系统产生相应的变化，由此引起一个连锁反应，最终导致其他系统的极大变化。在我们的日常生活之中，这种现象也无处不在。西方的一首民谣说：“丢失一个钉子，坏了一只蹄铁；坏了一只蹄铁，折了一匹战马；折了一匹战马，伤了一位骑士；伤了一位骑士，输了一场战斗；输了一场战斗，亡了一个帝国。”这一民谣就形象地说明了动态系统对于初始状态的高度敏感性，仅仅是一个钉子的丢失就有可能引起一系列的变化，从而对后期产生巨大的影响。我们汉语中常说的“失之毫厘，差之千里”也说明了动态系统对初始状态的敏感性。在外语学习过程中，同一个班级的学生，有相同的教师，使用相同的教材和同样的教学方法，但是最终学习结果却大相径庭，其原因很可能就在于学习者之间的一些细微的差别。

五、系统的自组织性。在动态系统理论的视角之下，系统的变化与发展不仅来源于与外部变量的互动，也来自于系统内部的自我组织性。所谓自我组织性是指“存在于开放、动态的系统内，模式与模式变化的一种自发产生”（Kelso, 1995:3）。由于系统内部各种变量都是相互关联，相互影响的，整个系统总是处于内部各个子系统及其构成要素的不断变化和相互适应的过程之中。语言是一种自我组织、自我适应的系统，子系统的交互作用会引起自我组织。除此之外，一个动态系统又是开放性的，需要不断地从环境中汲取能量，外部因素通过和内部因素的交互作用也可能引起系统的重组，从而使得一个系统不断地从无序状态转变为有序状态。语言习得与学习的过程也是如此。van Geert（2003）认为，语言习得和其他发展中的现象一样，是一种自我组织的过程，语言对外部输入进行反应，并通过自我组织引起复杂语言系统的浮现。

3.1.2 动态系统理论与信息加工理论

动态系统理论为二语习得研究带来了一种新的视角和研究思路。在很长的一段时间内，二语习得的研究主要以信息加工理论为基础。信息加工理论把人看作是一个信息的处理器，而对二语习得以及语言的处理就是一个信息处理的过程，包括信息的输入、编码、加工、储存、提取和使用。具体到学习的过程，美国教育心理学家Gagne提出了信息加工的学习理论（如图3-2所示）。

图3-2 学习的信息加工模式（转引自冯忠良等，2010：125）

由图3-2我们可以看出，学习的过程可以被视为信息流在不同的处理器之间进行流动的过程。首先，学习者从环境中接受刺激，刺激进入到感受器之中，并转化为神经信息，这些信息进入感觉登记（又称感知记忆），这是非常短暂的记忆储存，在这一过程中，有些信息被登记了，有些则很快就消失了。登记下来的信息进一步进入短时记忆，短时记忆的容量非常有限，一般只能存储7个左右的信息项目，一旦超过这个数目，新的信息进来，就会把原有的信息赶走。当进入长时记忆时，信息发生了关键性的转变，要经过编码的过程，也就是需要采用各种方式把信息组织起来。当使用信息时，需要经过检索提取信息，被提取的信息可以直接通往反应发生器，从而产生反应；也可以再回到短时记忆，对该信息的合适性作进一步的考虑，结果可能是进一步寻找信息，也可能是通过反应发生器作出反应。王涛（2010）指出，信息加工理论对二语习得和语言处理基本认识的影响包括以下四点：（1）语言的处理的内容是相互独立、互不联系、不受语境约束的符号，而符号又独立于语言的使用之外；（2）语法规则支配词的使用，词汇是被支配的对象，它们对规则的使用没有影响；（3）词与句子都是静态的，不随时间的变化而变化；（4）造句如同砌墙，词汇如同砖块，规则就是灰泥，负责把词汇联系起来。Elman（2004）认为，采用信息加工理论来解释语言的处理和二语习得的过程是不妥的，因为语言的表征不是静态的、脱离语境的，而是具有高度的语境敏感性，会随着语言使用环境的变化而变化。因此，体现语言处理和二语习得的决定性因素应该是时间。因此，动态系统理论在解释语言处理和二语习得方面要比信息加工理论更具合理性。

Shanker和King（2002）用传真机和跳舞两个比喻来说明信息加工理论和动态系统理论之间的区别。信息加工理论的核心思想如同两台相互交换信息的传真机，一台发出信息，另一台接收信息。发出的信息首先要经过编码，而接收的信息则要经过解码。因此，两台传真机使用同样的编码发送和接收信息。其交际的特点是双方均按照事先约定的规则轮流给对方发送信息并加工接收的信息。动态系统理论的核心思想则如同跳舞。在两个人跳舞的过程中，双方的舞步需要相互配合与协调，舞步的选择不是事先确定而是需要双方依照当时的具体情况，根据双方的变化而定。而且随着时间的延续和其他对舞伴的加入，这种多重的互动形式就会变得愈加复杂，愈加无法预测。再加之音乐、节拍、表情等多种因素，这种互动形式就形成一种复杂的多模态的结构。在跳舞的过程中，舞者的行为是不断变化的，即使是完美的舞伴之间也会出现错步，但是双方通过不断地调整与适应，彼此能够心领神会、天衣无缝地互动同步。