時鐘為什么要順勢逆轉？

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表的論文，出兩份專業雜志。這些研究項目，涉及到經濟學、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展。各門學科取得深入進展的結果，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”，不要說搞經濟學的與搞物理學的沒有什么共同語言，即使同是搞數學的人，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，他們會發現：這種討論竟然比在本學科內部進行的討論更為激動人心。

最有名的一次討論，發生在經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生了：物理學家與經濟學家互不服氣。物理學家們以一種科學貴族的態度來對待經濟學家，而坐在長桌另一端的經濟學家們本能地對這種輕蔑予以反擊。物理學家中有人問：“經濟學是不是比物理學要簡單多了？”經濟學家阿瑟則回答：“某種意義上是這樣……但是，經濟學的粒子很聰明，物理學的粒子很笨拙。”隱隱出現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：經濟只不過是圣塔菲想致力研究的復雜系統的一個例子。在自然界里，這樣的例子無處不在，如大腦、生態系統、分子等等。在人類社會中，這樣的系統也比比皆是，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的一些共有的特征。荷蘭德的發言把在座科學家（不管是經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）、經濟學獎得主阿諾（Kenneth Arrow）等。可以說，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現，他們已經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，在考古中我們發現，有許多物種在穩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。科學似乎到了一個關口，在它從最初的綜合走向了分化以后，現在正面臨著新的大整合。

經濟學家阿瑟很早就發現，他在經濟學課程中學到的大量漂亮的數學公式在復雜的現實經濟運行中只不過是很有限的工具。在經典經濟學中，一切都是那么完美，供總是永遠正好等于求，但現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，結果根本不能為絕大多數經濟學家所接受，認為這不屬于經濟學的范疇。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。

阿瑟的努力終于開始得到了經濟學界的承認，1990年他榮獲了在經濟學界威望極高的“熊比特獎”。同樣地，圣塔菲從成立起在經歷了不被理解、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3900萬美元的科研經費。

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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，這本書出現在英國的書店里，被正在這里留學的中國留學生陳玲發現了。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，我被一群比我優秀得多膽大得多的物理學家經濟學家們邀請加入了他們的思想盛宴，我發現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。”1997年，這本書被陳玲翻譯成中文由三聯書店出版。要知道，雖然這本書中大量涉及的是物理、生物、計算機、經濟學、人工生命等屬于理科的范疇的內容，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，而不是相反——據考證，在中世紀就有人做過逆時針方向轉的鐘，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。可喜的是，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”。國內已經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：開創新科學》（格萊克著）等。

本文圖選自《走向混沌》