時鐘為什么要順勢逆轉(zhuǎn)？

黃艾禾

圣塔菲是什么？圣塔菲（又譯圣菲、桑塔菲）是個地名，位于美國的新墨西哥州。圣塔菲這個城市并不大，從前也并不出名，但是現(xiàn)在它的名聲卻日益遠播，因為那里的一個“圣塔菲研究所”。

圣塔菲研究所成立于1984年，它的故事聽起來是一個傳奇，是一個科學史上的傳奇。

A

不分學科的研究所

大凡人們想到研究所這樣的地方，都會問：它是研究什么的研究所？它的研究領域總應該歸在什么學科，這是常識。

但是圣塔菲是一個不分學科的研究所。這樣的研究所，全世界恐怕獨一無二只有這一份。圣塔菲的規(guī)模不大；它目前只有6個專職研究人員，卻聘請了50多個所外教授，有大批來自世界各地的博士、博士后和訪問學者在這里做短期研究工作。圣塔菲每年拿出90多篇能在一級學術雜志上發(fā)表的論文，出兩份專業(yè)雜志。這些研究項目，涉及到經(jīng)濟學、物理學、生命科學、人工智能等等許多學科，研究者分別是這些學科中赫赫有名的大家。但是在這個研究所里偏偏不掛出這些學科的招牌，如果一定要說圣塔菲的學科，那就是它自己創(chuàng)造出的一個新名詞：復雜科學（Complexity Sci-ence）。

當300年前牛頓為近代科學莫基以后，科學就一直朝著分工越來越細致的方向發(fā)展。各門學科取得深入進展的結(jié)果，是使得科學家越來越鉆入自己的窄小領域而與外人隔絕，所謂“隔行如隔山”，不要說搞經(jīng)濟學的與搞物理學的沒有什么共同語言，即使同是搞數(shù)學的人，由于研究的分支不同，也可能坐在一起互相聽不懂。而在圣塔菲卻不同，各個不同學科的人們在一起進行學術討論，他們會發(fā)現(xiàn)：這種討論竟然比在本學科內(nèi)部進行的討論更為激動人心。

最有名的一次討論，發(fā)生在經(jīng)濟學家和物理學家之間。會議剛開始時，好像最令人擔心的事真的發(fā)生了：物理學家與經(jīng)濟學家互不服氣。物理學家們以一種科學貴族的態(tài)度來對待經(jīng)濟學家，而坐在長桌另一端的經(jīng)濟學家們本能地對這種輕蔑予以反擊。物理學家中有人問：“經(jīng)濟學是不是比物理學要簡單多了？”經(jīng)濟學家阿瑟則回答：“某種意義上是這樣……但是，經(jīng)濟學的粒子很聰明，物理學的粒子很笨拙?！彪[隱出現(xiàn)了一種劍拔弩張的對立氣氛。這時候，計算機學家荷蘭德的加入發(fā)言，把在座的科學家引上了一個充滿希望的方向。荷蘭德說：經(jīng)濟只不過是圣塔菲想致力研究的復雜系統(tǒng)的一個例子。在自然界里，這樣的例子無處不在，如大腦、生態(tài)系統(tǒng)、分子等等。在人類社會中，這樣的系統(tǒng)也比比皆是，如文化和社會體制、政黨、科研機構等。他接著敘述了這些系統(tǒng)的一些共有的特征。荷蘭德的發(fā)言把在座科學家（不管是經(jīng)濟學家還是物理學家）長久以來積蓄在頭腦里、但尚未理清的觀點歸納、提升到一個新高度，很快成為圣塔菲的科學家們的共識。

在參加了這樣的討論以后，無論是經(jīng)濟學家還是物理學家，人人都感覺到無比的興奮。所有的人累得精疲力盡，卻累得極其愉快。阿瑟說：10天的會議后，他需要3周的睡眠才能恢復體力，但他覺得就像置身天堂一樣。

B

戴著桂冠的反判者們

進行像圣塔菲這樣的學術研究，這在科學界是屬于“叛經(jīng)離道”的事。如果你沒有自己所屬的學科，那么你做的一切都是不正規(guī)的，不被承認的。說個最簡單最實際的例子，你的職稱都沒有地方評，因為你干的事“四不像”。那么加入圣塔菲的又是些什么人？他們是不是都是在本學科混不下去的人——絕對不是。恰恰相反，他們都是在本學科里赫赫有名的大師，一大批都是諾貝爾獎的獲得者，如物理學獎得主蓋爾曼（MurrayGEllmann）、安德森（Philip Anderson）、經(jīng)濟學獎得主阿諾（Kenneth Arrow）等?？梢哉f，他們是一群戴著桂冠的反叛者。

這一群不同科學領域中的杰出人物們在自己的研究生涯中日益發(fā)現(xiàn)，他們已經(jīng)越來越無法忍受自牛頓時代以來一直主導著科學的直線的、簡化論的思維束縛。近代科學的傳統(tǒng)理論是把一切復雜的事簡化，簡化到分子、原子、基因，然后用最清晰的公式來解決問題。但是如此發(fā)達的科學，卻不能解釋看來很簡單的問題。比如，為什么股票市場會在1987年10月的一個星期一這一天之中猛跌500多點？有許多人把這歸咎于股票生意的計算機化。但是計算機已經(jīng)應用多年了，為什么偏偏會在那個特殊的星期一狂跌不已呢？再比如，在考古中我們發(fā)現(xiàn)，有許多物種在穩(wěn)定生存了幾百萬年后，會突然滅絕或演變成新的物種，比如恐龍。許多人解釋為小行星的碰撞，但那時并沒有那么多的小行星，還有其他的因素在起作用嗎？任何單一的學科都無法解決上述的問題?？茖W似乎到了一個關口，在它從最初的綜合走向了分化以后，現(xiàn)在正面臨著新的大整合。

經(jīng)濟學家阿瑟很早就發(fā)現(xiàn)，他在經(jīng)濟學課程中學到的大量漂亮的數(shù)學公式在復雜的現(xiàn)實經(jīng)濟運行中只不過是很有限的工具。在經(jīng)典經(jīng)濟學中，一切都是那么完美，供總是永遠正好等于求，但現(xiàn)實中總不能符合這種情況，就是說，人們并非這么理性。1981年，阿瑟提出了他的“收益遞增”理論，結(jié)果根本不能為絕大多數(shù)經(jīng)濟學家所接受，認為這不屬于經(jīng)濟學的范疇。絕望之中，阿瑟噩夢連連，甚至考慮自己要不要放棄經(jīng)濟學。直到1987年4月，阿瑟才在圣塔菲找到了他的知音。其實，所有來圣塔菲的人都有著與阿瑟同樣的驚喜：他們從此不再孤軍奮戰(zhàn)。

阿瑟的努力終于開始得到了經(jīng)濟學界的承認，1990年他榮獲了在經(jīng)濟學界威望極高的“熊比特獎”。同樣地，圣塔菲從成立起在經(jīng)歷了不被理解、募不到資金的窘困以后，逐漸聲名鵲起，贏得了世界范圍的知名度，財源滾滾而來，在1994年，圣塔菲從各種渠道籌集到了3900萬美元的科研經(jīng)費。

C

關于《復雜》，關于渾沌學

有一個美國的科學記者名叫米歇爾·沃爾德羅，他對圣塔菲的科學家們進行了大量深入的采訪后，寫成了一本書《復雜——誕生于秩序與混沌邊緣的科學》，于1992年在美國出版。1993年，這本書出現(xiàn)在英國的書店里，被正在這里留學的中國留學生陳玲發(fā)現(xiàn)了。她說自己最初讀到這本書的感覺是“驚喜萬分，就像是書中的阿瑟被邀請到圣塔菲研究所一樣驚喜萬分，我被一群比我優(yōu)秀得多膽大得多的物理學家經(jīng)濟學家們邀請加入了他們的思想盛宴，我發(fā)現(xiàn)他們的苦惱他們的設問起初比我更吃飯穿衣也更海闊天空，他們比我還‘瘋！我找到了一種歸屬感?！?997年，這本書被陳玲翻譯成中文由三聯(lián)書店出版。要知道，雖然這本書中大量涉及的是物理、生物、計算機、經(jīng)濟學、人工生命等屬于理科的范疇的內(nèi)容，陳玲卻是學文科出身的人。對于她，《讀書》雜志的前主編沈昌文先生有一個絕妙的評價：她就像是張愛玲的姑姑，總愛說“聰明的外行話”。

即使是在《復雜》這本報告文學性質(zhì)的科普類的書中，也是無法用很簡單的語言將復雜科學解釋清楚。《復雜》這本書中雖然沒有涉及什么數(shù)學公式，但是看《復雜》這本書仍然是要花腦筋費力氣的。但是，這本書仍是那么有吸引力，那是因為“復雜”這件事本身就具有無盡的魅力：為什么一只在巴西的蝴蝶扇動翅膀，最終會在美國引起一場龍卷風？為什么今天的所有鐘表都是順時針方向轉(zhuǎn)，而不是相反——據(jù)考證，在中世紀就有人做過逆時針方向轉(zhuǎn)的鐘，但又是什么因素使得大家沒有用這種鐘……這種“非線性的”問題很多很多，復雜科學可以涉及到我們生活周圍的一切。

混沌學是復雜科學里的一種，以上的許多問題正是混沌學研究的范疇?？上驳氖?，混沌學的研究在中國正在興起，混沌研究已被列入“八五”和“九五”國家攀登計劃，北京大學、中國科大和復旦大學等都相繼成立了“非線性研究中心”。國內(nèi)已經(jīng)出版了不少的有關書籍，其中較具普及性的讀物有：《從拋物線談起》（郝柏林著），《渾沌：開創(chuàng)新科學》（格萊克著）等。

本文圖選自《走向混沌》