置頂

因為混沌,才有生命力-複雜書介

文 / 吳程遠    
1995-02-15
瀏覽數 17,650+
因為混沌,才有生命力-複雜書介
Line分享 articlefont

大約從一九九0年開始,著名的科學雜誌「科學美國人」陸續刊登了好幾篇滿有「反傳統」意味的文章,例如亞瑟(Brian Arthur)的「經濟體系中的正回饋」、賀南(John Holland)的「基因演算法」,以及考夫曼(Stuart Kauffman)所寫的「反混沌與適應」等。這些文章涵蓋了經濟、生物、數學和物理等不同學問,然而相互之間卻隱隱約約有著某種關聯。終於,一九九三年一月份出現了一篇討論科學最新趨勢的文章,不但把上述文章全部串連起來,而且還堂而皇之地推出「複雜」這個新詞彙。

到底複雜(或複雜科學)是從哪裡冒出來的呢?「複雜--走在秩序與混沌邊緣」這本書所敘述的,就是有關「複雜系統」的各種想法以及三位諾貝爾獎大師如何在獲得學術界肯定之餘,仍然要跨出本身領域之外,在新墨西哥州沙漠地帶(聖塔菲市)一幢租來的修道院中,建立起探究複雜科學的研究院。

故事從史丹福大學「人口研究暨經濟學研究院」榮譽教授亞瑟開始說起。亞瑟以研究第三世界的生育率而享有盛名;才四十一歲就已經當上榮譽教授,而這種榮譽教職很少頒給不到五十歲的學者。

問題是他的許多想法,都跟傳統經濟學的理論唱反調。更糟糕的是,他沒有辦法把這些想法拋諸腦後,因為「它們幾乎無所不在」。

亂中有序

打從古希臘時代開始,哲學家及科學家都把萬物解析成元素、分子、原子、電子和夸克,以進行理解宇宙的運作方式;可是現在,大家卻開始反過來問:一大堆看起來很簡單的成分,到底如何組成複雜的整體?

亞瑟看到生物學界在問:幾千萬億個細胞是怎樣自行組合成行動自如、又能複製下一代的生命體?

他也知道神經學家、心理學家、電腦科學家及研究人工智慧的學者在想:心智從哪兒來?我們頭蓋骨裏幾十億緊密相連的神經細胞,如何產生感覺、思想和意識?

甚至把物體分解為粒子的始作俑者--物理學界都在探究混沌及碎形的複雜之美,許多人都在問:為什麼粒子會自行組織成星星、銀河、雪花和颱風,好像它們別具秩序意識?

亞瑟感覺到有一門嶄新、整合的科學即將誕生,而他的新經濟觀正與此相關。不過這門學問要探究的不再是簡單的粒子,而是任何複雜的系統,包括經濟社會,例如股票市場等。

但在連連碰壁,遭到許多經濟學家的嘲弄之後,亞瑟實在感到相當孤立無援。他開始想,為何不固守主流經濟學,而妄想要開創全新的經濟觀?但同時他又很不甘心,正如有一次打完學術論戰回家時,亞瑟的妻子安慰他說:「如果每個人都打從一開始就相信你的話,那就不能稱之為革命了,是不是?」

之後,他碰到一九七二年諾貝爾經濟學獎得主艾羅(Kenneth Arrow),因而被引進「聖塔菲研究院」,在那裡他碰到了許多學門不一,但想法與他不謀而合的學者,其中包括曾經念過戲劇、哲學、醫學等,醉心於研究秩序和結構的考夫曼,從小到大玩各種遊戲(例如西洋棋)的高手賀南,以及獨創人工生命、研究「生命是什麼」的蘭頓(Chris Langton)等人,當然,也包括了研究院的靈魂人物--院長柯文(George Cowan)。

當時的聖塔非研究院,是個走廊堆滿了書籍和文件、影印機塞在櫃子裡、擁擠不堪的地方。儘管如此,亞瑟卻像其他人一樣,對這個聚集各方科學好漢的「梁山泊」一見鍾情。在雜亂中,這個修道院同時顯現出一種知識的活力,研究院沒有像一般學術機構聘請終身職的教授,各色各樣的訪問學者三三兩兩,無拘無束地站在樹底下或走廊上起勁地討論。

超越「化約論」

事實上,研究院設立的宗旨之一,正是要強調各種學門之間的互動。他們討厭像普林斯頓高等研究院裡那些學者默默埋頭研究、各自為政的方式。來聖塔菲研究院的人,都像亞瑟一般看到許多自覺非研究不可的現象,對傳統理論感到不滿。

簡而言之,他們認為自牛頓以降所發展出來的「化約論」思考方式,已經走到某個階段的盡頭。牛頓化繁為簡,以幾個簡單的定律來解釋及描述宇宙萬物的運行,複雜科學則相反,認為多個簡單的個體在相互反應之後,會形成複雜的體系,突然出現原本個體所不具備的特性。例如水分子和空氣分子,一般人都頗了解它們的個別特性,但當它們形成颱風時,整體表現卻非原本的水分子或氣體分子所有的。

事實上,所有的複雜系統都有一種能力,能使秩序及混亂達到某種特別的平衡。在這「混沌邊緣」的平衡點上,系統的組成分子不會僵守一隅,但也不會分散開來,融人混沌之中。

在混沌邊緣,生命正好有足夠的穩定性以維繫生命力,也正好有足夠的創造力,使其不負生命之名。同樣在混沌邊緣,嶄新的想法及創新的形態永遠在攻擊現狀,連警衛最森嚴的舊勢力都終將瓦解;美國長達數世紀的奴隸制度和種族隔離,向民權運動豎起白旗;蘇聯及東歐的共產政權,在一夕之間崩潰。

混沌邊緣是停滯和混亂之間不斷變動的戰鬥區,處在混沌邊緣的複雜系統,能自動自發地運作、富適應性,並且充滿活力。

複雜、適應性、突現、混沌邊緣的騷動,這些一再出現的主題光芒四射,愈來愈多科學家相信,其中的奧妙絕不止於它們彼此之間的相似之處而已。

今天,聖塔菲研究院已經搬離修道院,遷到律師集的辦公大樓,但正如為本書中文版寫序的台大經濟系客座教授巫和懋指出,複雜科學的研究,早已「由涓涓之細流而漸漸匯成大河長江」;在談到關於複雜科學的最新發展時,他說:「在一般為期數天的經濟學術會議中,「複雜」往往可以占掉兩三小時的議程。它仍不是主流,但已不容忽視。」

而榮總醫學研究部研究員兼陽明醫學院教授周成功則把聖塔菲研究院比喻為「尼采的狂放世界」,一個讓天才得以盡情發揮的地方。

的確,複雜科學以後會不會成為主流學問,或者聖塔菲將來會不會變成學術重鎮,目前尚是未知之數,或許也不重要。重要的是這些創新想法所帶來的啟發,提供我們許多新的思考角度。

只要仔細琢磨,讀者甚至可以利用這些觀念來解讀身邊的各種現象;也許,今天的台灣也正好處在混沌邊緣上,因此一方面看起來混亂不堪,一方面卻充滿活力。又例如,中國大陸是否正由十多億個體形成的集體意識,從極度的秩序邁向混沌邊緣?我們又是否能從聖塔菲得到啟示,學會如何改革台灣的教育體制,培養出像考夫曼這一類可領導下一世紀科學發展的通才?

在「理性之夢」一書中,裴傑斯寫道:「「心」與「物」的涇渭分明會隨著複雜科學的興起而消弭,當我們透過神經科學、認知科學、計算科學、生物學、數學和人類學等,深入了解心靈世界的意義是如何由物質支持和表現,將會產生科學的新綜合體和嶄新的文明與文化世界觀。我相信率先掌握這種新科學的國家和人民,將會成為下一世紀經濟、文化和政治上的超級強權。」

到底是要活力四射地走在混沌邊緣上,還是任隨一切湮滅在混沌之中,正考驗著所有中國人,甚至全人類的智慧。

生活健康醫療