复杂-第48章
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不定，随着不断发现新的进化途径而转为绿色。大小不一的变化之波扫过计算机屏幕，
包括偶尔出现的巨大波涛自发地席卷屏幕，使整个生态系统变得面目全非。
考夫曼说，这看上去像是间断式平衡行为。但有意思的是，我们所能看到的三种动
力形式都是以这种方式在屏幕上显示出来的。令人满意的是，我们可以看到，共同进化
的模型确实存在混沌边缘的相变，但这只是故事的一半，仍然缺乏对生态系统是怎样到
达这个边缘地区的解释。另一方面，迄今为止，考夫曼在整个的橡胶故事和变形的适应
度景观中只告诉了我们单个基因的变种过程这一件事，却没有涉及每个物种的基因组结
构的变化，即，能够显示一个基因如何与其他基因相互作用的内部组织图。考夫曼说，
也许基因组织结构和基因本身都是进化的产物。“因此你可以想象进化的总趋势，一个
能够调整每个作用者的内部组织，使这些作用者一直驻足于混沌的边缘的过程。”
为了检测这个概念，考夫曼和约翰森允许他们模拟的作用者改变其内部组织。这相
当于荷兰德所谓的“探索性学习”，也很像法默在关于关联论模型的罗塞塔巨石论文中
所提及的从根本上重组关联的概念。结果是，当物种具备了进化自我内部组织的能力之
后，整个生态系统确实向着混沌的边缘发展。
现在回想起来，同样很容易看清楚为什么会是这样的情形。考夫曼说。“如果我们
深陷于有序状态，那么所有的人都在适应度的制高点上，并保持相互一致。但这是很糟
糕的制高点。”也就是说，所有人都步入了下坡的道路，无法挣脱羁绊，向顶峰迈进。
在人类的组织中，这就像把工作细化到让所有人都失去自由，只能在受雇的岗位上学会
如何干好这个工作。但不管这个比喻是否恰当，很显然，如果各种组织中的每个人被允
许有一点踩着不同鼓点前进的小小的自由，那么所有的人都会有所受益，严酷凝冻的系
统就会有一点儿松动，整体的适应度就会上升，其作用者就会集体向更接近混沌边缘的
方向移动。
反过来说，“如果我们深陷混沌状态，我的每次变化都会把你也搅得乱七八糟，你
的每次变化也会把我搅得乱七八糟，我们就永远达不到高峰。因为你不断踢我，我也不
断踢你，就像西西弗斯（古希腊大力士）使劲要把石头推上坡一样。我的整体适应度就
会因此变得相对较弱，你的整体适应度也同样会变得相对较弱。”从组织上来说，这就
好像一个公司的指挥系统陷入一片混乱之中，弄得所有的人都完全不知道该做什么。或
者说，每个作用者都显然应该稍稍加强一些与对手的相互配合，这样就能很好地根据其
它作用者的行动来调整自己。混乱的系统就会变得稍稍稳定一些，其整体适应度就会上
升。这样，整个生态系统就又会移近混沌的边缘。
当然，在介于有序的状态和混沌的状态之间，整体适应度无疑会达到顶峰。考夫曼
说：“从我们做过的无数模拟的结果来看，最大的适应度恰恰出现在相变阶段。所以关
键在于，所有作用者都改变自己的景观，就好像受到一只无形的手的控制。每一个作用
者这样做都是为了有利于自己，从而使整个系统在共同进化中向着混沌的边缘发展。”
考夫曼说，所以情况就是这样：根据隐含在化石记载中的一种幂律，全球的生物圈
接近混沌的边缘。一些计算机模拟也表明，各种系统可以通过自然选择法来调整自己，
不断走向混沌的边缘。目前已经有一个计算机模型表明，生态系统也许能够通过共同进
化达到混沌的边缘。“迄今为止，这还是唯一的证据，证明混沌的边缘其实就是复杂的
系统为解决复杂的问题而走向的区域。这一证明还相当粗略。所以，尽管我非常欣赏这
个假设，认为它绝对具有说服力和信服力，也非常有诱惑力，但我却不知道它是否具有
普遍的意义。”
最后，这个新的第二定律起码应该还有一方面的解释：“它必须包括这样一个基本
事实，即生物体自诞生开始就趋于越变越复杂。我们需要知道，为什么生物体会越变越
复杂？越变越复杂对生物体有什么益处？”考夫曼说。
当然，唯一诚实的回答是：迄今为止无人知晓其答案。“然而这却是我对这整个问
题思考的关键。我从对生命起源——自动催化——聚合物组模型的研究开始，到对也许
跟随其后的复杂和组织的理论的研究，都是在对这一问题进行思考。”他承认，这个理
论仍然含糊不清、非常不明确。他无法宣称他对这个理论的研究已经令自己满意了。
“但这正是我对卡诺式的暗示所寄予的最深的希望。”
不无讽刺的是，就他自己而言，自动催化组的概念被遗忘已久。考夫曼说，1986年
他和法默、派卡德共同出版生命起源模拟时，法默已经转向预测理论的研究了，派卡德
正在帮助史蒂芬·伍弗雷姆在伊利诺斯大学创办一个复杂系统研究所。考夫曼觉得他一
个人无法继续这个模型的开发，这不仅仅是因为桑塔费研究所每天都有许多吸引他的注
意力的热门课题，也因为他也缺乏耐心和计算机编程技术，无法每天坐在计算机面前，
从复杂的软件程序中纠正编程错误来。（确实，对生命起源的研究1987年才重新恢复。
当时法默找到了一个名叫里查德·巴格雷的研究生，他有兴趣以此项研究作为他博士论
文的题目，巴格雷极大地完善了这个模拟，对热动力学做了更为逼真的度量，还做了一
些其它修改，而且还大大提高了计算机编码速度。他于1991年获得了博士学位。）
结果，考夫曼在后来的四年中在自动催化方面没有做多少研究。一直到1990年，他
听了德意混血的年轻博士后沃尔特·方塔纳（Walter Fontana）的一次讲演。方塔纳最
近已经加入了罗沙拉莫斯法默的复杂性系统小组。
方塔纳的研究是从听起来简单得让人难以置信的宇宙观察开始的。他指出，当我们
观察从夸克到银河的宇宙万物万象时，只有在分子层才能发现与生命有关的复杂性现象，
这是为什么呢？
方塔纳说，一种回答仅仅只涉及“化学”。生命很显然是一个化学现象，而只有分
子与分子之间才能自发地产生复杂的化学反应。但还是这个问题，这是为什么呢？是什
么让分子产生化学反应，而夸克和类星体却不能？
他说，是两件事。化学力量的第一个来源就是多样性：原子能组合、重组成各种不
同的分子结构，不像夸克只能三个一组地组成中子和质子。分子的可能性空间受到了很
大的限制。化学力量的第二个来源是反应性：结构A可以通过操纵结构B，组合成某种新
的结构：结构C。
当然，这个定义遗漏了许多事情，比如像速率常数和温度变化，而这些恰恰是理解
真正的化学的关键。方塔纳说，他是故意遗漏这些的。他的观点是，“化学”实际上是
一个可以应用于各种复杂系统的概念，包括经济、技术、甚至思维系统。（各种货物和
服务之间相互进行交易，产生新的货物和服务。各种思想之间也能撞击出火花，产生新
的思想，等等。）因此，一个把化学提炼到最纯粹的本质的计算机模型，即，能够提炼
出多样性和反应性本质的计算模型，应该能够给你提供一个研究世界上复杂性增进问题
的全新的视角。
为了达到这个目的，方塔纳回到计算机编程的实质上，对他称为算法的化学、或
“炼金术”做出界定。他说，正如冯·诺意曼很久以前所指出的那样，一条计算机编码
有一个双重生命。一方面，它是一个程序，一系列告诉计算机怎么做的指令，但另一方
面，它又只是数据，是存储在计算机内部某处的一序列符号。所以让我们利用这一事实
来界定两个程序之间的化学反应：程序A把程序B当输入数据来读，然后通过“执行”来
产生一系列输出数据，这样，计算机就等于译出了一个新的程序，程序C。（因为用
FORTRAN或PASCAL这样的计算机语言显然不能做好这个实验，所以方塔纳实际上是用
LISP语言编写了反应程序。在这个程序中，几乎所有程序序列都能代表一个有用的程
序。）
方塔纳说，下一步就是将无数符号序列程序置入一口模拟大锅，让它们可以随机地
相互反应，然后观察会发生什么，事实上，其结果与考夫曼、法默、派卡德他们的自动
催化模型的结果相差无几，只是，方塔纳的系统还产生了些离奇而美妙的变化。能够自
我维持的自动催化组当然出现了，但还产生了许多可以无限制发展的组合。有些组合在
它们的某些化学成分消除之后还能够自我修复，有一些组合在被注入了新的成分之后能
够进行自我调整和改变。还有一些组合的成分完全不同，但却能相互催生。总之，炼金
术程序意味着，纯过程的集合，也就是方塔纳的符号串程序，确实足以自发地涌现出某
种非常具有生命力的结构来。
考夫曼说：“我确实对方塔纳的研究感到激动万分。我已经对自动催化聚合物问题
思考了很久，为此做了经济和技术网络模型，却不能对聚合物研究出个结果来。但我一
听说方塔纳的研究就知道答案就是它了。他想出了个结果。”
考夫曼立即决定跟进方塔纳的思路，以极大的精力重返自动催化游戏，但要在方塔
纳的研究基础上做出他自己的修正。他认识到，方塔纳已经认识到抽象化学，将此作为
思考涌现和复杂的一个全新的视角。但他的研究结果是抽象化学的一般性特征吗？或这
只是他实施他的炼金术程序的方法？
考夫曼在1963年刚开始设计网络模型，研究基因调节系统时也问过同样的问题。他
说：“就像我当时想找出基因网络的一般性特征一样，我也想观察抽象化学的基因特征。
这就要调试化学的复杂性和其它一些因素，诸如分子的原始组合有多大的多样性、所展
现的行为的一般性结果是什么？”考夫曼没有直接采取方塔纳的炼金术，而是把这个概
念更加抽象化了。他仍然利用符号序列来代表系统内的“分子”，但他甚至并不要求它
们一定是程序。它们可以只是符号序列：110100111、10、111111，等等。他模型中的
“化学”则只是一组告知某些符号序列怎样转换另外一些符号序列的规则。既然符号序
列就像语言中的字符，那他就把这组规则称为“语法”。（事实上，这种符号序列转换
的语法已经从计算机语言的角度被广泛地研究，考夫曼也是从中得到了启示。）结果，
他可以通过制定任意一组语法规则，来对各种化学反应行为进行抽样研究。
他说：“我是在凭直觉做这个实验。我从一锅符号序列开始，让这些符号序列根据
语法规则相互作用。也许新的符号序列总是比旧的符号序列长，这样就永远不会重复以
前的符号序列。”我们把所有可能的符号序列中的那些向外发射得越来越远，并从不回
顾的符号序列称之为“发射器”。“当出现一朵符号序列云时，也许会是以前的符号序
列的重复，但其组合方式却与以往不同，我就把它称为‘蘑菇’，那都是些自动催化组，
是依靠自身的力量而诞生的模型。然后也许会出现一组依靠集体的力量诞生、倘徉于符
号序列空间的符号序列，我就把它称为‘卵’。卵会自我繁衍，但其中任何一个单一的
实体都无法实现自我繁衍。或者也可能会出现被我称为‘金丝雾’，即散布于各处的各
种符号序列。但有些符号序列你是无法得到的，比如像110110110。因此还会有些新的
东西可以玩玩。”
所有这些与神秘而永不衰竭的复杂性增长有什么关系呢？考夫曼说，也许大有关系。
“复杂性的增长确实与远远超越均衡、阶式地连接成越来越高层次组织的系统的自我繁
衍有一定的关系。这些系统从原子、分子，发展到自动催化组，依次渐进。但关键的问
题是，一旦更高层次的实体出现以后，它们之间就能够进行相互作用。”一个分子可以
和另一个分子相连接，形成一个新的分子。于符号序列群中突现出来的那些物体所发生
的也是这种情形。创造了那些物体的化学同样能够让它们通过相互交换符号序列来产生
丰富多样的相互反应。“比如说，现在有一个卵，你从外面扔进一串符号序列，它也许
会变成一个喷射器、或变成另外一个卵，或变成一团金丝雾。这对其它物体也一样。”
考夫曼说，不论在哪种情况下，一旦产生了相互作用，一般来说，只要条件允许就
会出现自动催化，无论你讨论的是分子还是对经济，都一样。“一旦在更高层次上积累
了一定数量的多样性，就会进入某种自动催化相变阶段，就会在这个层次上引发新的实
体的激增。”然后这些激增的实体继续相互作用，产生更高层次的自动催化组。“所以
就出现了由低层次到高层次阶梯式上推的发展，每一个层次的上推都要经过某种类似自
动催化的相变阶段。”
考夫曼说，如果事情确实如此，你就能够看到，为什么复杂性增长显得如此无止无
休，复杂性增长只不过反映了生命起源的自动催化法则。这一点当然必须包括在假设的
新的第二定律之中。但尽管如此，考夫曼认为这也并非故事的全部，因为他最终认识到，
自组织并不是生物学的全部。事实上，当你思考这个问题时，这个层层上推的阶梯式发
展只不过是另一种自组织的形式。所以，自然选择和适应性是怎样影响和左右这种层层
上推的发展的呢？
考夫曼说，他确实还无法确定地回答这个问题，但他还是有些想法的。“我的想法
既不是深刻的洞见，也不是什么愚见。但最近有一天我突然被这个想法吞噬了。如果你
从某些原始符号序列组开始，这些原始符号序列组也许会产生符号序列的自动催化组、
也许产生喷射器自动催化组、也许产生蘑菇，或卵，或不管什么吧。但它们同样也会产
生死符号序列。‘死’符号序列意味着这个符号序列是无效的，不能作为触媒，也不能
和任何符号序列产生相互反应的符号序列。”
很显然，如果一个系统产生许多死符号序列，则这个系统就不会迅速扩展，这就像
一种经济，将其大多数产品都转产成既无人问津、又不能再用来制成其它东西的小玩艺。
“但如果‘有生命力的’、有繁殖能力的符号序列能够进行自组织，不至于产生这么多
的死符号序列，那么就会出现更多的有生命力的符号序列。”这样净生产力就会上升，
这组有生命力的符号序列对那些不能很好进行自组织的符号序列组来说就有了一种可选
择的优势。事实上，当你观察计算机模型，就会发现，趋于死亡的符号序列确实随着模
拟的进行而减少。
“同时我想，这个概念尚有可改进之处。假设从原始组合中发展而来的两个喷射器
为了争抢符号序列而发生竞争。如果第一个喷射器能够帮助第二个喷射器避免产生死序
列，而第二个喷射器也能反过来帮助第一个喷射器避免产生死序列，就能产生多喷射
器。”这对互动喷射器也许就能形�
