结构

结构
哲學概念
上级分类实体集合 编辑
所属实体系統 编辑
话题方面功能-行为-结构本体论、​形而上学 编辑
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DNA的分子结构对于其功能的实现分外重要。

结构是指在一个系统或者材料之中，互相关联元素的排列及组织。[1] 材料结构包括了诸如建筑物、机器在内的人造物体，以及生物、礦物和化学物质在内的天然物质。抽象的结构则包括计算机科学和音樂形式的数据结构等。结构按类别可分为等级结构（有层次地排列，由上至下，一对多）、网络结构（多对多）、晶格结构（临近的个体互相连接）等。

多巴胺的結構式

结构的概念在哲学中同样具有核心地位。从形而上学到科学哲学，"结构"被用于探讨实在的本质——事物是由其内在属性所定义，还是由其与其他事物之间的关系所定义。[2]

承重结构

建筑物、飞行器、骨骼、蚁丘、水坝、桥梁和盐丘等都是承受荷载的结构实例。人造结构可分为建筑物和非建筑结构，共同构成人类社会的基础设施。荷载对物理结构的影响通过结构分析来确定，这是结构工程的任务之一。

结构构件可按维度分类：一维结构（绳索、支柱、梁、拱），二维结构（膜、板、板、壳、拱顶），三维结构（实体质量）。[3] 大部分日常承重结构是框架类"截面受力"结构；其他类型包括"向量受力"结构（如桁架）、"面受力"结构（如壳体和折叠板）、"形受力"结构（如索膜结构）以及混合结构。

承重生物结构如骨骼、牙齿、贝壳和肌腱，其强度源于多层次的结构等级体系，底层为胶原纤维。[4]

生物结构

向日葵头状花序中小花的螺旋排列，体现了所有生物共有的高度有序结构。

在生物学中，生命的重要特征之一是其高度有序的多层級结构，可以在细胞、组织、器官和生物体等多个层面上观察到。[5]

在另一层面上，结构也体现在大分子——尤其是蛋白质和核酸——之中。这些分子的功能由其形状和组成共同決定，其结构具有多个层级：蛋白质结构的四级层次体系包括一级结构（氨基酸序列）、二级结构（α-螺旋和β-折叠）、三级结构（多肽链的折叠）和四级结构（亚基的组装）。[6] 结构生物学致力于研究大分子的生物分子结构。

化学结构

化学结构既指分子几何，也指电子结构。结构可以通过多种结构式来表示。路易斯结构使用点符号表示原子的价电子；这些电子决定原子在化学反应中的作用。[7] 原子间键合可用线条表示，每条线代表一对共享电子。在简化的键线式中，仅显示碳-碳键和官能团。

晶体中的原子具有晶体结构，其特点是由称为"晶胞"的基本单元重复排列而成。原子可被建模为布拉维晶格上的点。每种晶体都具有一个有限的空间群（共230种可能），对应的对称操作将该晶体映射到自身。[8]

数学结构

在数理逻辑中，数学结构是一个标准概念：数学结构是一个由抽象实体及其之间的关系组成的集合。例如，在算术运算下的自然数构成一个结构，其中包含"整除"和"大于"等关系。在欧几里得几何中的空间点和实数构成另一个结构，其关系包含"点P1与点P2之间的距离为实数R1"。其他结构还包括广义相对论中的黎曼空间和量子力学中的希尔伯特空间。[2]

音乐结构

参见：音乐形式
肖邦前奏曲Op. 28 no.6第1–3小节的动机

音乐分析的一个重要部分就是识别和解释音乐作品的结构。结构可以出现在作品的局部、整部作品或多个作品之间。[9] 音高、时值和音色等音乐元素组合成动机和乐句等小单元，这些单元进一步组成更大的结构。

与语言学术语类似，动机和乐句可组合成完整的音乐思想，如乐段。较大的形式有奏鸣曲式和对位形式，多乐章形式则有交响曲等。[10]

社会结构

主条目：社会结构

社会结构是一种关系模式，是各个生活情境中个体的社会组织形式。结构适用于理解社会作为一个系统是如何通过其特征性的关系模式组织起来的，这即称为群体的社会组织。[11] 结构与能动性是关于人类行为的两种对立理论。在这一语境中，"能动性"指个体独立行动和做出自由选择的能力；"结构"指社会阶级、宗教、性别、族群、习俗等限制或影响个体机会的因素。

数据结构

主条目：数据结构

在计算机科学中，数据结构是在计算机中组织信息以便高效利用的方式。[12] 数据结构由两种基本类型构建而成：数组具有索引，可用于直接访问任何数据项；链表可重组、扩展或缩小，但其元素必须通过将元素以特定顺序链接起来的指针来访问。[13] 由此可创建栈、队列、树和哈希表等多种其他数据结构。

软件结构

主条目：软件架构

软件架构是框架内各可能方案之间的具体选择。软件的结构即其划分成相互关联的组件的方式。一个关键的结构问题是最大限度地减少这些组件之间的依赖关系，这使得修改一个组件时无需修改其他组件。[14] 结构元素反映应用的需求：例如，若系统要求高容错性，则需要冗余结构，以便在一个组件失效时有备份。

哲学中的结构

结构的概念在哲学史上具有悠久而重要的地位。在科学哲学中，科学结构主义（structuralism），也称结构实在论（structural realism），主张实在的所有方面都最好从实体及其关系的经验科学构造来理解，而非从具体实体本身来理解。[2]

认知结构实在论

'认知结构实在论（Epistemic structural realism, ESR）由彭加莱（1902）、伯特兰·罗素（1927）和鲁道夫·卡尔纳普（1928）各自独立提出，1989年由约翰·沃勒尔重新发掘。该理论认为，科学理论更替过程中存在结构的保留——例如菲涅耳方程和麦克斯韦方程组都将光描述为振动，尽管两者对其媒介的解释不同。这种结构的保留既避免了"悲观元归纳"，也使得科学的成功不再显得不可思议。[15]

1928年，马克斯·纽曼对罗素在《物质分析》（1927）中提出的结构主义观点提出了著名的"纽曼问题"：任何事物集合都可以组织成具有任意抽象结构的形态，因此认知结构实在论对知识的主张可能沦为空洞的真理。[16]

本体结构实在论

本体结构实在论（Ontic structural realism, OSR）进一步主张"结构即一切"——实在没有隐藏在可观察结构之下的"本质"。这一观点受到现代物理学特别是量子场论的强烈支持，后者削弱了关于可识别对象具有内在属性的直觉概念。赫尔曼·外尔（1931）、恩斯特·卡西尔（1936）和阿瑟·爱丁顿（1939）等早期量子物理学家持有这一立场。OSR被称为"现代物理学最流行的本体论框架"。[2]

马克斯·泰格马克的数学宇宙假说更进一步，提出如果我们的宇宙只是一种特定结构，那么它并不比其他任何结构更加真实。[17]

在形而上学中，关于结构的讨论涉及一个根本问题：事物的同一性是由其内在属性决定，还是由其与外部事物的关系决定。这一"内在属性 vs 关系"的争论贯穿了从亚里士多德的范畴论到现代分析哲学的整个哲学史。

逻辑结构

{{Main|抽象结构]] 作为哲学的一个分支，逻辑学关注区分好的论证与坏的论证。其核心关切是论证的结构。[18] 一个论证由一个或多个前提和一个从中推论出的结论组成。推理步骤可以形式化表达，其结构可以被分析。两种基本的推理类型是演绎和归纳。在有效的演绎中，结论必然从前提出发，不论前提是否为真；无效的演绎则包含推理错误。归纳论证主张如果前提为真，则结论很可能成立。

参见

  • 抽象结构
  • 数学结构
  • 结构地质学
  • 结构稳定性
  • 科学结构主义

参考文献

  1. ^ structure, n.. Oxford English Dictionary Online. [2015-10-01]. （原始内容存档于2024-06-14）. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Ladyman, James. Structural Realism. Stanford Encyclopedia of Philosophy. [2026-03-27] （英语）. 
  3. ^ Carpinteri, Alberto. Structural Mechanics: A Unified Approach. CRC Press. 2002. ISBN 9780203474952 （英语）. 
  4. ^ Zhang, Z.; Zhang, Y.-W.; Gao, H. On optimal hierarchy of load-bearing biological materials. Proceedings of the Royal Society B. 2010, 278 (1705): 519–525. doi:10.1098/rspb.2010.1093 （英语）. 
  5. ^ Urry, Lisa; Cain, Michael; Wasserman, Steven; Minorsky, Peter; Reece, Jane. Campbell Biology 11th. Pearson. 2017. ISBN 978-0134093413 （英语）. 
  6. ^ Purves, William K.; Sadava, David E.; Orians, Gordon H. Life, the Science of Biology 7th. Sinauer Associates. 2003. ISBN 9780716798569 （英语）. 
  7. ^ DeKock, Roger L.; Gray, Harry B. Chemical Structure and Bonding 2nd. University Science Books. 1989. ISBN 9780935702613 （英语）. 
  8. ^ Ashcroft, Neil W.; Mermin, N. David. Solid State Physics. Holt, Rinehart and Winston. 1977. ISBN 9780030839931 （英语）. 
  9. ^ Bent, Ian D.; Pople, Anthony. Analysis. Grove Music Online. Oxford University Press （英语）. 
  10. ^ Meyer, Leonard B. Explaining Music: Essays and Explorations. University of California Press. 1973. ISBN 9780520022164 （英语）. 
  11. ^ Lopez, J.; Scott, J. Social Structure. Open University Press. 2000. ISBN 9780335204960 （英语）. 
  12. ^ Black, Paul E. data structure. Dictionary of Algorithms and Data Structures. National Institute of Standards and Technology. 15 December 2004 （英语）. 
  13. ^ Sedgewick, Robert; Wayne, Kevin. Algorithms 4th. Addison-Wesley. 2011. ISBN 9780132762564 （英语）. 
  14. ^ Gorton, Ian. Essential Software Architecture 2nd. Springer. 2011. ISBN 9783642191763 （英语）. 
  15. ^ Worrall, John. Structural Realism: The Best of Both Worlds. Dialectica. 1989, 43: 99–124. doi:10.1111/j.1746-8361.1989.tb00933.x （英语）. 
  16. ^ Newman, M. H. A. Mr. Russell's Causal Theory of Perception. Mind. 1928, 37: 137–148. doi:10.1093/mind/XXXVII.146.137 （英语）. 
  17. ^ Tegmark, Max. Our Mathematical Universe: My Quest for the Ultimate Nature of Reality. Knopf. 2014. ISBN 9780307744258 （英语）. 
  18. ^ Kemerling, Garth. Arguments and Inference. The Philosophy Pages. [2026-03-27] （英语）. 
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