《复杂》的简单真谛

复杂性科学――二十一世纪的科学

《复杂》的简单真谛

尽管《复杂》里充斥了包括天文学、物理学、生物学、医学、经济学在内的大量学术术语，这仍然是一本引人入胜的书，我读完第一章就被深深吸引并一口气通读了一遍。不敢说书中提及的理论和思考逻辑我都已理解，事实上，如果没有对各个学科有广泛且深入的学习，很少有人能够透彻的读通本书，但这至少给读者打开了一扇通往21世纪的、全新的、新一代科学的大门，这门科学就是复杂性科学。

迄今为止，我们所说的科学，基本上是指由培根、牛顿、伽里略、笛卡儿等开创的，近三四百年内发展起来的一整套观点、方法、学说，通常被称为近代科学。近代科学的精确完美吸引了无数科学家为之奋斗终身，我们自小学开始接受的科学知识，绝大部分都立足于这个体系。

报酬递增率与新经济学

在西方世界，QWERTY键盘设计几乎用于所有的打字机和计算机键盘。（QWERTY是这项设计名称头一行六个字母的拼写。）这是最有效地安排打字机键盘的设计吗？事实本非如此。其实QWERTY是一个名叫克里斯多夫·斯考勤思（Christopher Scholes）的工程师在1873年设计的。他特意设计成这样是为了放慢打字人的打字速度。因为那时如果打字人的打字速度太快的话，打字机就很容易卡壳。那时仁民顿缝纫机公司（the Remington Sewing MachineCompany）大批量生产了一种用这种设计制作键盘的打字机。这意味着，许多打字的人都开始学习用这种键盘打字。这又意味着，其它打字机公司也开始产销QWERTY键盘设计的打字机。这意味着有更多打字的人学习用这种键盘的打字机打字，以此类推。

上面是本书描述的经济学家阿瑟研究报酬递增率所用的例子，其他例子包括装有沿“顺时针”方向移动的时针和分针的时钟成为主导；汽油机车打败蒸汽机车占领市场等等。下表给出了阿瑟对新旧经济学的比较：

复杂的适应性系统

计算机专家霍兰德研究的是包含人脑、免疫系统、生态系统、细胞、发育中的胚胎和蚂蚁群的自然系统和人类社会的文化和社会制度、政党和科学社团这样的系统，他称之为“复杂的适应性系统”，这些系统具有某种至关重要的共性。霍兰德总结为以下四点：

第一，每个系统都是一个由许多平行发生作用的“作用者”组成的网络。在人脑中，作用者是神经细胞；在生态系统中，作用者是物种；在经济中，作用者也许是个人或家庭；商业圈，作用者就会是公司。每一个作用者都会发现自己处于一个由自己和其他作用者相互作用而形成的一个系统环境中。每一个作用者都不断在根据其他作用者的动向采取行动和改变行动。

第二，每一个复杂的适应性系统都具有多层次组织，每一个层次的作用者对更高层次的作用者来说都起着建设砖块的作用：比如一组蛋白、液体和氨基酸会组成一个细胞，一组细胞会组成生理组织，一组生理组织会形成一个器官，器官的组合会形成一个完整的生物体，一群不同的生物体会形成一个生态环境。一组劳动者会以完全相同的方式形成一个部门，很多部门又会形成更高一级的部门，然后又形成公司、经济分支、国民经济，最后形成全球经济。复杂的适应性系统能够吸取经验，从而经常改善和重新安排它们的建设砖块。

第三，所有复杂的适应性系统都会预期将来。每一个复杂的适应性系统都经常在做各种预期，这种预期都基于自己内心对外部世界认识的假设模型之上，也就是基于对外界事物运作的明确的和含糊的认识之上。事实上，你可以把内心的假设模型想象成是行为的建设砖块。它们就像所有其它建设砖块一样，也能够随着系统不断吸取经验而被检验、被完善和被重新安排。

最后，复杂的适应性系统总是会有很多小生境，每一个这样的小生境都可以被一个能够使自己适应在其间发展的作用者所利用。正因为如此，经济界才能够接纳计算机编程员、修水管的工人、钢铁厂和宠物商店，这就像雨林里能够容纳树獭和蝴蝶一样。而且，每一个作用者填入一个小生境的同时又打开了更多的小生境，这就为新的寄生物、新的掠夺者、新的被捕食者和新的共生者打开了更多的生存空间。如果这个系统确实达到了均衡状态，达到了稳定状态，它就变成了一个死的系统。

人工生命

计算机专家朗顿研究的是“人工生命”。朗顿非常喜欢玩一个游戏，这个游戏是英国数学家约翰·康卫（John Conway）开发的程序，它更像是一个可以按照你的意愿演化的缩微宇宙。开始时，计算机屏幕上只出现这个宇宙的一个影像：一个平面坐标方格上布满了“活着的”黑方块和“死了的”白方块，最初的图案可以任你摆布。但一旦你开始运作这个游戏后，这些方块就会根据很少几条简单规则活过来或死过去。每一代的每一个方块首先要环顾其四周的近邻，如果近邻中早就有太多活着的方块了，则这个方块的下一代就会因为数额过剩而死去。如果其近邻中存活者过少，则这个方块就会因为孤独而死去。但如果其近邻中存有两个或三个“活着的”方块，比例恰到好处，则这个方块的下一代就能存活下去。也就是说，要么是这下一代已经活着，能够继续存活下去，如果不是这样，就会产生新的一代。

这个“生命游戏”的奇妙之处在于，当你把这些简单的规则变成一个计算机程序之后，如果你用心观察，就可以看到计算机屏幕沸腾着各种活动，就像是在一台显微镜下观察一滴池塘水里的微生物。开始时你可以随意设置一些活着的方块，可以观察到它们如何很快自组织成各种连贯一致的结构。其中有的结构翻滚不已，有的结构的振荡有如野兽呼吸。你还会发现“滑翔机”，即一小簇以常速滑过屏幕的活细胞。你还会看到稳定地发射出新的滑翔机的“滑翔机枪”，以及在那里气闲心定地吞食滑翔机的其他结构。如果你走运的话，甚至还可能看到《爱丽丝梦游仙境》里的那种“切夏猫”，它缓慢地销声匿迹，只留下微笑和足痕。每重玩一次，出现在屏幕上的图案都会有所不同，没有人能够穷尽其可能性。

计算机屏幕上的某些东西是活生生的。朗顿从某种深层次上认识到，在计算机上发生的一切和在肉体上发生的一切其实并没有很大的区别。计算机屏幕上所显示的确实是这两件事的同一种过程。

正如朗顿在观察了“生命游戏”之后所言，“我记得我那天深夜向窗外望去，计算机仍然在出声地运转着。那是一个清朗的寒夜，星星在天上闪烁，可以凭窗看到剑桥查里斯河对岸的科学博物馆和周围疾驰而过的汽车。我思索着活动的型式，以及其中所发生的一切。城市就卧在那里，它是有生命的，好像和‘生命游戏’是同一回事。当然它要复杂得多，但却并没有什么不同”，整个世界和“生命游戏”都是同一回事，尽管它要复杂很多，但却并没有不同。

这就是包括物理学家马瑞·盖尔曼（Murray GellMann）、菲利普·安德森（Philip Anderson）和经济学家肯尼思·阿罗（Kenneth Arrow）这样的诺贝尔桂冠得主聚集在桑塔费研究所进行跨学科的研究的最根本的原因。他们都坚信一个将普照自然和人类的新科学——复杂性科学。他们认为近二十年来神经网络、生态平衡、人工智能和混沌理论这样一些领域所取得的成果已经助使他们掌握了建立这个复杂性理论框架的数学工具。他们正在凌厉地冲破自牛顿时代以来一直统治着科学的线性的、还原论的思维方式。他们相信，他们正在开创的是二十一世纪的科学。