复杂-第20章
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考夫曼特意把研究重点放在小小的果蝇身上。基因学家在二十世纪初已对果蝇做了
大量的研究。果蝇现在仍然是生物学家从事发展进程方面研究时最喜欢的实验对象。果
蝇有许多有利于做实验的特点，它会出现古怪的变化，新孵出的果蝇的腿会长在触须应
该长的地方，或它的生殖器会长在应该是它的头部所在的位置，等等。果蝇的这些变化
给了考夫曼研究遗传形式的充分余地，他可以由此思考发育中的胚胎是如何进行自组织
的。
1973年，他对果蝇的研究使他来到了华盛顿郊外的美国健康研究所。那个研究所给
他的两年任期使他得以逃脱去越南战场服兵役。「他在华盛顿的时候已经设法推延了四
年服兵役。根据众所周知的“贝雷计划”（Berry Plan），物理学家在做医学实验期间
可以推延服现役。］1975年，他对果蝇的研究使他获得了宾夕法尼亚大学终身教授的职
位。他开玩笑说：“我选择宾州大学，是因为那附近有非常好的印度餐厅。”但认真地
说，他选择宾州，是因为他觉得无法再回到芝加哥大学地区的海德公园街区，把家安在
那里，尽管当时加州大学也允诺了他同样的职位。他说：“那儿的犯罪率太高，种族关
系太紧张了。你会感到你无力对此做出任何改善。”
考夫曼当然不会后悔他耗费在果蝇上的时间。他发表的关于果蝇发育的论述就像他
对网络形式的论述那样充满激情。但他同时也记得1982年那生动的一幕。“我在塞拉利
昂山上，忽然意识到，我已经有好几年对果蝇提不出什么新的见解了。我忙忙碌碌地做
着核移植实验、无性系实验和其它实验，但我其实并没有产生任何新的想法。我感到一
种全面的困顿。”
不知为什么，他当时立刻就明白，是回到他起初关于基因网络和自动催化研究去的
时候了。见鬼，如果没有其它内容的话，他觉得他已经善尽其职了。“我已经有权去思
考我想去思考的问题了。在读完医学院、做过医生、接生过六十个婴儿、为新生儿吸抽
过骨髓、照料过贲门抑制等一个年轻的医生应该做的一切事情以后，在主持过实验室，
学会了如何使用闪烁计数器、如何拿果蝇做遗传实验等其它一切事情以后，尽管生物学
界依然蔑视理论，但我已经有权做任何我想做的事情了。我已经满足我在牛津读书时的
渴望，已经不怕自己会才思缥缈了。我现在深信自己是个优秀的理论家。这不一定是说，
我总是对的。但我信任自己。”
特别是他认识到，现在是回到自动催化组的研究上去的时候了，而且这次要把它做
对。他说，在1971年，他真正拥有的只不过是非常简单的计算机模拟。“我非常清楚地
知道，随着方案中蛋白质数额的增加，它们之间相互反应的次数增加得会更快。所以当
这个系统变得足够复杂时，就会产生自动催化现象。但在分析工作中我并没有得到多少
结果。”
所以他重又开始进行计算，就像以往一样，一路研究下来，总是以发明数学公式而
告终，“1983年，我耗费了整个秋季，从十月份一直到圣诞节，一直在证明各种数学定
律。”他说。聚合物的数量、相互作用的次数、聚合物的接触催化反应的次数、这个巨
大的反应图示中的相变次数，从中探测究竟在什么样的条件下自动催化才会发生。他怎
么能证明会发生自动催化现象呢？他记得整个结果匆匆忙忙地形成于11月份，在他从印
度开会回来的二十四小时的飞机航班上，“我返回到费拉德尔菲亚时简直累坍了。”他
说。圣诞节那一天他匆匆忙忙地草涂下这个定律，到了1984年元旦前，他获得了结论：
他在1971年只能推测，不能证明的滑稽的相变得到了确凿的证明，这个定律表明，如果
化学反应过于简单，相互作用的复杂程度过低的话，相变的现象就不会发生，这个系统
就会是一个低于临界点的系统。但如果相互作用的复杂性达到了一定的程度，考夫曼的
数学定律就可以精确地界定这意味着什么——这个系统就会是超越临界点的系统，自动
催化现象就会变得不可避免，秩序就会自由存在于其中。
真是太妙了。很显然，他接下来要做的事，就是要用更加先进的计算机模拟技术来
证明这些理论设想。他说：“我已经有了关于超越临界点和在临界点之下的两种系统的
设想，我急切地希望看到计算机是否能模拟这两种系统的表现。”但同样重要的是要将
象征真正化学和热动力学的某种情形也编进模拟模式里去。一个更现实的模式至少可以
在如何在实验室创造一个自动催化组这一方面给实验者提供指导。
考夫曼知道有两个人可以帮助他，其中的一个他已经见到过了。在巴伐利亚开会期
间，他结识了罗沙拉莫斯物理学家多伊恩·法默（Doyne Farmer）。法默的想象力就和
考夫曼一样丰富，一样充满活力，而且也像考夫曼一样着迷于自组织的概念。他们俩非
常愉快地在阿尔卑斯山滑了一整天的雪，一直在讨论网络和自组织。他们相处得好极了，
法默甚至安排考夫曼作为顾问和讲师来罗沙拉莫斯做阶段性学术访问。不久，法默又介
绍考夫曼认识了伊利诺斯大学年轻的计算机专家诺曼·派卡德。
法默和派卡德自七十年代末在桑塔·克鲁兹读加州大学物理系研究生成为同学开始
就一直合作默契。在加州大学读书时他们俩就都是自喻的“动力系统团体”的成员。这
个团体的成员是一小群致力于那时的前沿领域——非线性动力学和混沌理论研究的研究
生。这个团体的成员对非线性动力学和混沌理论作出了富有创意的贡献。这使他们的动
力系统团体在詹姆士·格莱克（James Gleick）的著作《混沌》（Chaos）中占有一个
篇章。《混沌》一书发表于1987年秋，差不多就在阿瑟、考夫曼和其他人为参加经济学
会议而聚集桑塔费的那段时间。
当考夫曼八十年代初第一次见到法默和派卡德时，他们俩已经开始厌倦混沌理论了。
就像法默所说：“又怎么样呢？混沌的基本理论已经血肉丰满了。”他向往走在前
沿的激情。在科学的前沿，事情还没有能够被完全理解。对派卡德而言，他希望自己搅
到真正的复杂之中去。混沌动力学是复杂现象，当然，想想一片树叶在徐徐微风中随意
摇曳吧。但这种复杂太简单化了。在树叶摇曳的情形中，只存在来自于风的一组动力。
这组动力可以被一组数学等式描述出来。而这个系统只是盲目地、永远地遵循这些方程
式运作。没有任何变化，也没有任何改进。“我希望超越这个，深入到生物学和心智这
类更复杂、更丰富的形式之中。”派卡德说。他和法默一直在寻找切入要害的研究课题。
所以当考夫曼建议，他们可以在计算机模拟自动催化系统方面相互合作时，他们便一拍
即合，立即决定做这个尝试。
1985年，当考夫曼从巴黎和耶路撒冷体完年假回来后，他们就着手这项研究。“我
们之间开始了密切的合作。”考夫曼说。对化学反应的随机网络的讨论是一回事，这样
的网络可以用纯数学语言来描述。但用相对真实的化学来模拟这些反应又是另一回事了，
这时事情很快就变得复杂化了。
考夫曼、法默和派卡德最后得出的是一个聚合物化学的简化模型。基本的化学建设
砖块，也就是根据米勒－尤瑞过程初理在初始原汤中可能形成的氨基酸和其他这类简单
的混合物，在计算机模拟中用a、b、c这样的象征性符号来表达。这些建设砖块能够相
互连接成链，形成更大的分子，比如像accddbacd。这些更大的分子反过来又会发生两
种化学反应。它们可能分裂开来：
accddbacd→accd＋dbacd或者它们也可以反过来，最终合为一体：bbacd＋cccba→
bbcadcccba
每一组反应都有一个相关的数——化学家将其称为率常数——这个数能够决定在没
有接触剂的情况下发生化学反应的频率。
当然，这个实验的全部意义在于观察在有接触剂的情况下会发生什么情况。所以考
夫曼、法默和派卡德必须找到能够分辨哪一个分子触发哪一种化学反应的方法。他们尝
试了好几种方法，其中考夫曼提议采取的一种与其他方法的效果类似的方法，即只是选
取一系列的分子，比如像abccd，然后任意指定每一个分子的化学反应，比如baba＋
ccda→babaccda。
在进行模拟时，一旦所有的反应速率和催化强度被界定清楚后，考夫曼、法默和派
卡德就让计算机开始丰富他们模拟的原始池塘，源源不断地提供像a、b、aa这一类的分
子“食物”。然后他们就坐下来，看看他们的模拟会产生什么样的结果。
在很长时间内，他们的模拟产生不出多少结果。这很令他们沮丧，但却并不令人吃
惊。反应速率、催化强度和食物供给率，所有这些参数都可能有误。要做的是改变这些
参数，然后再看看什么参数会起作用，什么参数不会起作用。他们在这样做时偶然发现，
当他们把参数修改到有利的范围之内时，模拟的自动催化组就产生了。更进一步的是，
自动催化组形成的条件，似乎正像考夫曼在他的关于抽象的网络定理中所预测的那样。
1986年，考夫曼和他的合作者发表了他们的研究结果。虽然这时法默吸收了一名研
究生，里查德·巴格雷（Richard Bayley），来拓展和大幅度加快这个模拟实验，但法
默和派卡德这时早已兴趣别移了。考夫曼自己也开始进一步思考进化中自组织情形发生
的其他方式。但在这次计算机模拟实验之后，他比以往更深刻地感到，他已经真正面对
造物主的奥秘了。
他记得有一次独自登上泰后湖畔的塞拉斯山，到他最爱去的豪塞泰尔瀑布。他回忆
说，那是一个怡人的夏日。他坐在瀑布旁的一块石头上，思考着自动催化的问题及其意
义。“我突然明白了，上帝已经部分地向我展示了宇宙运作的奥秘。”当然，他指的不
是通常人们认为的那个上帝，考夫曼从来没有相信过有上帝的存在。“但我有了一种理
解宇宙的神圣感觉，一个展现在我面前的宇宙，一个我身为其中一部分的宇宙。事实上，
这是与虚荣自负正好相反的一种感觉。我感觉到上帝正在向愿意倾听的人展示世界运行
的奥秘。”
他说：“这是一个美好的时刻，一个我离宗教体验最接近的时刻。”
桑塔费
经济学研讨会召开的日期日趋逼近，阿瑟开始把越来越多的时间花费在完善他的发
言上（会议安排阿瑟为第一天的第一个发言人），考夫曼则在自家附近尘土飞扬的道路
上独自长时间地散步。他说：“我记得我来来回回地踱步，一边尽力归纳我演讲的中心
概念的构架。”他们约定，由阿瑟来谈报酬递增率，而考夫曼早已就他所要谈的网络模
拟做出了发言提纲。另外，对他俩共同的关于技术发展和自动催化的想法，还会增加一
次讨论。把经济看作自动催化组这个想法实在是妙不可言，不可能被轻易放过。考夫曼
急于让大家共同分享这一点。
对考夫曼来说，他在桑塔费的家就像豪塞泰尔瀑布一样是他对这类问题做沉思默想
的好地方。他在桑塔费的家是一个宽大而不规则的建筑物，巨大的落地窗从地板一直顶
到天花板。这座房屋坐落在桑塔费西北部沙漠地区的一条尘土飞扬的道路上，从那里可
以眺望到里奥格兰德河谷对面的杰梅兹山脉的壮丽景观。这景观有某种永恒的、几乎精
神性的意味。他买下这处房产还不到一年，主要是为了能够在桑塔费研究所呆更长的时
间。
桑塔费研究所无疑是他经历过的第三个最优秀的学术环境。他说：“就像牛津和芝
加哥那样令我激动和神往。但把桑塔费和牛津、芝加哥大学相比，桑塔费就像小土豆一
样渺小。这儿简直是个令人震惊不已的地方。”他是1985年和法默一起进行自动催化计
算机模拟时听说桑塔费研究所的。但直到1986年8月，当他参加研究所的一次研讨会时，
才有机会亲历桑塔费。那次“复杂的适应性系统”研讨会是由杰克·考温和斯坦福大学
的进化生物学家马克·菲尔德曼组织召开的。考夫曼就像阿瑟一样，一下子就喜欢上了
这个地方，他几乎不假思索地认定，这儿正是他向往的地方。“这儿一直充满了追求真
理的热情、知识的激情、以及混乱而严肃和欢乐，还有‘感谢上帝，我不是孤独的’这
样的感觉。”
他的夫人和两个孩子，爱森和麦瑞德也为能够在桑塔费消磨时光而欣喜若狂。当考
夫曼带他们来看这个地区时，他们立刻喜欢上了这个地方。考夫曼还记得他们去桑格里
德克里斯托山去采蘑菇的那天。他夫人是个画家，而世界上没有任何地方拥有像新墨西
哥这样明媚的阳光了。所以1986年9月12日，考夫曼选购了他们在桑塔费的家，计划每
年来新墨西哥居住一个月左右的时间。
但就在1986年10月25日，他们在桑塔费购买房子还不到两个星期，麦瑞特就遇车祸
身亡。女儿死后，桑塔费的家对考夫曼来说突然比假期别墅具有了更大的意义。从那时
候开始，桑塔费的家就成了他的避难所。他的家人基本上就算搬到这儿来常住了。而考
夫曼自己就像在往来于两个家之间的流放者，使他维系于宾夕法尼亚大学的仅仅是他的
学生、年薪和终身教职。他所在系的主任知道考夫曼这样做是因为需要感情上的自我拯
救，所以做出了能够让考夫曼每年在桑塔费度过一半时间的安排。考夫曼说：“宾州大
学已是非常照顾我了。不是很多地方能够允许你这么做的。”
考夫曼说，对在桑塔费第二年的情形他已记不太清楚了。1987年5月，他得知他获
得了麦克阿瑟基金会无条件的“天才”研究基金，他为此而非常欣喜，但却又感觉不到
快乐。“最倒霉的事情和最幸运的事情都发生在我身上了。”他躲进了自己的研究工作
中。他说：“作为一个科学家，这是我能够进入并能够恢复正常感觉的地方。”他会经
常沿着尘土飞扬的道路漫步，凝视着山脉，探寻着造物主的奥秘。
第四章 “你们真的相信这套？”
布赖恩·阿瑟通常对做学术报告并不感到紧张。但当时在桑塔费研究所召开的经济
学会议却非同寻常。
他在到桑塔费之前就感到某件重大的事情正在进行之中。“当那天阿罗在校园截住
我时，我听说约翰·里德、菲尔·安德森和马瑞·盖尔曼这些人物是这次经济学会议的
幕后策划人，后来桑塔费研究所所长又给我打了电话，事情已经很清楚了：这次会议被
桑塔费研究所的人认为是一个里程碑。”阿罗和安德森作为会议的组织者，将会期定为
整整十天，这对学术会议的标准而言，是相当长的会期了。乔治·考温准备在会议的最
后一天召开新闻发布会，那一天约翰·里德也将亲自出席。（确实，安德森准备参加会
议就是一个见证。七个月之前，即1987年2月，世界上所有的凝聚态物理学家都为发现
外表粗糙，但在达到相对温和的液化氮沸点，华氏零下321度时能够高度导电的陶瓷新
材料感�
