复杂-第45章
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更重要的是，关联论模型和共同进化模型都没有揭示为什么会出现生命和心智这个
根本的问题。能够产生生命和心智的宇宙是怎么回事？只是谈论“涌现”还远远不够。
整个宇宙充满了涌现的结构，比如银河、云彩和雪花这类仅仅是物理的、没有任何独立
生命可言的物体。这其中一定还另有道理。而这个假设的新的第二定律将告诉我们这道
理何在。
显然，这项工作有赖于那些力图了解基本物理和化学世界的计算机模型，比如朗顿
热衷的分子自动机模型。法默说，朗顿在分子自动机中发现的混沌边缘的奇异相变，似
乎提供了一大部分的答案。在人工生命研讨会上，朗顿由于尚未完成博士论文，所以对
这个问题谨慎地三缄其口，但罗沙拉莫斯和桑塔费的许多人却从一开始就发现混沌的边
缘这个概念非常引人入胜。朗顿基本上说的是，使生命和心智起源的这个神秘的“东
西”，就是介于有序之力与无序之力之间的某种平衡。更准确地说，朗顿的意思是，你
应该观察系统是如何运作的，而不是观察它是由什么组成的。他说，当你从这个角度观
察系统时，就会发现存在秩序和混沌这两个极端点。这非常类似原子被锁定于一处的固
体和原子相互随意翻滚的流体之间的差别。但在这两极的正中间，在某种被抽象地称为
“混沌的边缘”的相变阶段，你会发现复杂现象：在这个层次的行为中，该系统的元素
从未完全锁定在一处，但也从未解体到骚乱的地步。这样的系统既稳定到足以储存信息，
又能快速传递信息。这样的系统是具有自发性和适应性的有生命的系统，它能够组织复
杂的计算，从而对世界做出反应。
当然，严格地说，朗顿只是在分子自动机模型中演示了复杂与相变之间的关系。没
人真正知道是否也能用这一点来解释其它计算机模型，或解释现实世界。但另一方面，
种种迹象表明，朗顿的发现也许具有普遍性的意义。比如事后你会发现，这些年在关联
论的模型中，有半数会出现类似相变的行为。早在六十年代，考夫曼在他的基因网络中
最先发现的事情之一就是相变：如果关联点太稀疏了，整个网络基本上就会处于冻结和
静止状态；如果关联点太稠密了，整个网络就会剧烈翻搅，呈完全混乱状态。只有处于
两者之间，当每个节点只有两条输入时，整个网络才能产生考夫曼想要的那种稳定的循
环。
法默说，到了八十年代中期，自动催化组模型也出现了同样的情况。这个模型有许
多参数，比如像各种反应的催化强度和“食物”分子的供给速率。法默、派卡德和考夫
曼必须通过不断尝试和不断犯错误的方法，用人工来调校这些参数。他们在自动催化组
模型中最早发现的一种情况就是，直到这些参数进入了某个范畴，自动催化组才会启动，
并迅速发展。法默说，这种行为是其他模型中相变的再现。“我们感到了其中的相似性，
但却很难准确地定义这种相似性。这是一个需要有人做谨慎比较的领域，需要建立那篇
罗塞达碑论文中所描述的某种通用构架。”
同时，对于这个混沌的边缘的概念是否也适用于共同进化系统，人们的认识更为模
糊。法默说，在生态或经济系统中，我们对如何准确定义诸如秩序、混沌和复杂这些概
念很不清楚，就更别提要定义它们之间的相变了。但尽管如此，混沌的边缘这个法则也
总让人感到具有某种真意。举前苏联为例，法默说：“现在事情已经很明显了，用中央
集权的办法来控制社会不会有好效果。”从长远来看，斯大林建立的社会体制过于僵硬
呆滞、对社会的控制过于严密了，所以无法维持下去。或也可以举七十年代底特律的三
大汽车公司为例，这几家汽车公司发展规模过大、过于刻板地锁定在某种特定的运行方
式中了，所以很难认识到来自日本的挑战在不断增强，要对这一挑战做出回应就更是力
不能胜了。
而另一方面，无政府主义也不是行之有效的社会机制。前苏联的某些地区在苏联瓦
解之后似乎已经证明了这一点。放任自流的社会体制是行不通的。狄更斯恐怖小说中英
国的工业革命，或更现代的美国储贷的崩溃，都说明了这一点。这是常识，更不用说还
有最近的政治经验所提供的启示：一切健康的经济和健康的社会都必须保持秩序与混乱
之间的平衡，而不是保持某种软弱无力的、平庸的、中间道路似的平衡。这就像活细胞
一样，它们必须在反馈与控制之网中调整自己，但同时又为创造、变化和对新情况的反
馈留有充分的余地。法默说：“在自下而上组织而成的、具有灵活弹性的系统中，进化
勃然而兴。但同时，在该系统中，自下而上的活动必须导入正轨，使其无法摧毁组织结
构，进化才有可能。”混沌边缘上的复杂动力，似乎是这种进化行为的理想解释。
复杂的增强
法默说：“不管怎样，这一含糊的启示使我们以为自己已对这个有趣的组织性现象
发生的领域有所把握了。”但这也绝非故事的全部。为了易于辩说，可以先假设这个特
殊的混沌的边缘领域确实存在，但即使如此，假设的新的第二定律也必须解释，这些系
统是如何到达这个领域、存在于这个领域的，同时在这个领域都干了些什么。
这个含糊的启示很容易使我们自己相信，达尔文已经对前两个问题做出了回答（正
如荷兰德所概括的那样）。这个观点认为，既然这种能够做出最复杂、最完善反馈的系
统总是能够对这个充满竞争的世界保持其敏锐性，那么，僵化的系统就总是能够通过略
做放松就能表现更好，而混乱的社会就总是能够通过稍做控制就达到更佳的效果。所以，
如果一个系统尚未达到混沌的边缘，那么你就会期望学习和进化功能能够推动它朝这个
方向发展，而如果这个系统正好在混沌的边缘，那么你就希望学习和进化功能能够在该
系统趋于脱轨时将其拉回原地。换句话说，你希望学习和进化功能能够使混沌的边缘变
成复杂的适应性系统的稳固家园。
第三个问题，这类系统达到混沌的边缘时都干些什么。这是一个较为微妙的问题。
在所有可能的动力行为空间，混沌的边缘就像是一片无穷薄的膜片，这是一个产生从混
乱中分离出秩序的复杂行为的特殊领域。就像海水的表面只不过是以一个水分子的厚度
来分隔水与空气那样，混沌的边缘地区也有如海洋的表面，浩淼得无边无际，作用者可
以在这之中以无穷无尽的方式来尽显其复杂性与适应性。确实，当荷兰德提及“永恒的
新奇性”、提及适应性作用者探索可能性的无限空间时，他也许没有使用上述的比喻，
但他所谈的含意，正是指适应性作用者倘徉于浩淼无际的混沌边缘的薄膜片之上。
因此，新的第二定律对此会有何解释呢？当然，它会涉及建设砖块、内在模型、共
同进化、以及所有荷兰德和其他人所研究的任何适应性机制。但法默却怀疑，其核心将
更多地在于指明方向，而不在于描述机制：进化常常导致事物越变越复杂、越变越精巧、
越变越具有结构这个貌似简单的事实。法默说：“云彩比大爆炸后最初的瘴气更具有结
构，初始原汤比云彩更具有结构。”而我们人类则比原始初汤更具有结构。从这个事实
推论，现代经济比美索不达米亚城邦要更具有结构，就像现代技术比罗马时代的技术要
先进发达得多一样。学习和进化功能似乎不仅仅只是把经济作用者缓慢地、时续时断地、
然而却不可阻挡地拉向混沌的边缘，而且使作用者沿着混沌的边缘往越来越复杂的方向
发展。这是为什么呢？
法默说：“这是个棘手的问题。我们很难阐述清楚生物学中‘进步’的概念。”当
我们说一种生物比另一种生物更高级时是什么意思？就拿蟑螂来说，它存在的时间较之
人类要长几百万年，作为蟑螂，它们已经进化得非常高级了。我们人类是比它们更高级
呢，还只不过是与它们不同罢了？六千五百万年前，我们的哺乳类祖先真是比凶残的霸
王龙高级呢？还只不过是因为幸运地躲过了彗星陨落的劫难？法默说，缺少对“最适”
这个概念的客观定义，“适者生存”就变成了“生存者生存”的赘述。
“但我也并不相信虚无主义，不相信任何事物都不比其它事物强这个概念。并不是
进化造就了我们，这个念头很愚蠢，但如果退后一步，用更加宽广的眼光来看待进化的
完整过程，你就会看到不断精巧化、复杂化和功能强化的总趋向。较之最早期的生物体
和最近期的生物体之间的差别而言，T型车和法拉瑞车之间的差别简直不值一提。尽管
这令人费解，但进化的设计从总体上来说确实趋于‘质’的不断提高。这正是最令人入
迷、也是最深奥的全面解释生命现象的线索。”
他最喜欢举的一个例子就是他和派卡德、考夫曼创立的自动催化组模型中的进化现
象。关于自动催化，最美妙之处就是你可以从头开始跟踪涌现的过程。少数化学物的浓
度自发地、大幅度地超越其平均浓度，因为它们采取了相互催化成形的集体行动。这意
味着，这个自动催化组作为一个整体已经转变为一个新的、涌现的个性，从其均衡的背
景中脱颖而出了，而这正解释了生命的起源。“如果我们知道怎样在现实的化学实验中
实现这个过程，我们就能获得某种平衡于活物和非活物之间的东西了。这些自动催化个
体并不具有基因密码。但却能以其原始型态做到自我维生、自我扩张，尽管做得不如种
子那么完善，但比一堆乱石却要强过百倍。”
当然，在最初的计算机模型中，并不存在这类自动催化组的进化，因为在最初的模
型中不存在任何与外界环境之间的相互作用。这个模型假设，一切都发生在搅拌均匀的
化学溶剂中，所以自动催化组一涌现出来就是稳定的。但在四十亿万年前的真实情况下，
这些定义含糊的自动催化单体是处在各种颠簸起伏的环境之中的。这种情况下会发生什
么呢？法默和研究生里克·巴格雷为了解这个，将模型置于不稳定的“食物”供给之下。
所谓“食物”，就是一串串当作原料提供给自动催化组的微小分子。“最为奇妙的就是
有些自动催化组就像熊猫一样只吃竹子，改变了食物供应它们就无法存活了。而另外一
些却像是杂食动物，它们有许多不同的新陈代谢的方法，这使它们能够适应食物的变化。
所以，你改变食物供应后它们基本上没有受到什么影响。”这类强健的催化组也许就是
存活在地球上的物种。
法默说，最近，他和巴格雷、以及罗沙拉莫斯的博士后沃尔特·方塔纳（Walter
Fontana）对自动催化模型又做了改进，使它能够产生偶尔的自发反应，这种现象确实
存在于真实的化学系统中。这种自发的反应导致许多自动催化组的分裂。但分裂的自动
催化组为进化的飞跃铺平了道路。“分裂引发了各种新鲜事物纷至沓来。某种变异会被
扩大，然后再次进入稳定状态，直到下一次大崩散的到来。我们观察到了一系列自动催
化组的新陈代谢、相互取代现象。”
也许这就是一个线索。“如果我们在阐释‘进步’概念时能够包括涌现结构中的某
种以前从未有过的反馈环（为求稳定而有的反馈环），那一定会很有意思。关键在于，
是一系列进化事件构架了斯宾塞观念中宇宙的物质，在这之中，每一次涌现都为下一次
涌现铺平了道路。”
法默说：“其实我在谈论所有这一切时很感困扰。这里真的存在语言上的障碍。大
家都忙着试图给‘复杂’和‘涌现计算倾向’这类的概念下定义，而我却只能用尚未用
数学术语明确定义的语言来向你提供含糊的意象，现在就好像是处于热动力学出现之前
的阶段，目前我们处于上个世纪二十年代，那时人们知道有某种叫作‘热’的东西，但
那时人们只会用后来听上去非常荒唐的语言来称谓它。”事实上，那时人们甚至不能确
定热究竟是什么，更不了解热运动的机制。那时，最有声誉的科学家确信，一根烫得发
红的拨火棍上密布了无重量、无形状的被称为“卡路里”的流体，这种流体不可阻止地
从拨火棍流向较冷、卡路里含量较低的东西。只有少数人认为热代表了拨火棍原子的某
种微观运动。（这少数人的观点是对的。）那时似乎没有人能够想象到，像蒸汽机、化
学反应和电池这些复杂而无序的事物竟全都是被简单的、一般性法则所控制的。直到
1824年，一位名叫赛地·卡诺（Sadi Carnot）的年轻的法国工程师发表了他的第一篇
论文，这篇文章陈述的就是后来众所周知的热动力学第二定律：即，热不会自动从冷物
流向热物。（卡诺在为他的同事写一本畅销书时，十分正确地指出，这个简单而寻常的
事实对蒸汽机的效率设定了许多限制，就更别提对内燃机、电厂的涡轮机、或任何靠热
力运转的机器的限制了。对这个第二定律的统计性解释，即，原子不断力图使自己随机
比，直到七十年以后才出现。）
同样，直到上个世纪四十年代，英国的酿酒商和业余科学家詹姆士·焦耳（James
Joule）才为热动力学的第一定律奠定了实验基础。这个热动力学的第一定律就是众所
周知的能量不灭定律：即能量能够从一种形式转换为另一种形式，包括转换为热能的、
机械的、化学的、电能的形式，但能量却永远不可能被创造出来或被毁灭。一直到上个
世纪五十年代，科学家们才用准确的数学形式对这两条定律作出说明。
法默说：“我们正悄悄地朝自组现象的解密挺进。但了解组织远比了解混乱更难得
多。我们仍未发现关键的概念，起码还不能以清晰的、定量性分析的形式阐述自组织的
概念。我们需要像阐述氢原子那样清晰地阐述这个概念，能够把它拆解开来，对其机制
做出完美而清晰的描述。但我们现在还做不到这一点。我们对这个谜只有支离破碎的了
解，对其每一部分的了解都是孤立的。比如，我们现在对混沌和分形有了很多了解，混
沌理论告诉我们，由简单的零部件组成的简单的系统是如何产生极其复杂的行为的。我
们对果蝇的基因调节也已知之甚多。对在少数特定情况下大脑中的自组是如何发生的，
我们也略有所知。在人工生命领域，我们创造了‘玩具宇宙’的全景。这些模型的行为
略微反应了自然系统中的真实情形。但我们能够完全对它们进行模拟，任意对它们做出
改变，完全知道是什么导致它们现在的行为。我们希望我们最终能够退后一步，将所有
这些集成为一个完整的进化与自组的理论。”
法默说：“这个领域不适于那些喜欢对付定义明确的问题的人。但让人激动的，正
是这个领域尚未形成僵化的定见。事情还在发展，我尚未发现有谁找到了明确的解题途
径。但我们已经发现了许多初见端倪的线索，有了许多小巧的玩具系统和含糊的概念。
所以我预测，在今后的二三十年内，我们将会形成一个真正的理论。”
榴弹炮�
