科學中的整合觀念
——讀《復雜：誕生于秩序與混沌邊緣的科學》
鄒立君
“在當代西方文明中得到最高發展的技巧之一就是拆零，即把問題分解成盡可能小的一些部分。我們非常擅長此技，以致我們竟時常忘記把這些細部重新裝到一起。” [1]在近代科學三百多年的發展歷程中，科學的各個分支以驚人的速度發展著，它們的專業性日益增強，并逐漸彼此孤立，各個學科只管自掃門前雪，哪管他人瓦上霜。不但是非科學人士，即便是科學界內部人士對不屬于自己學科范疇的問題，也只能是一個旁觀者抑或是一個欣賞者。“桑塔費研究所”的元老們正是認識到科學發展中的這一困境，才組織籌建了“桑塔費”這一吸取各學科精才的多學科、跨學科的研究機構，致力于促成跨越不同學科的科學大整合。他們為這個整合為一的新科學命名為“復雜科學”。因此，我的這篇讀書報告將圍繞“科學大整合”這一問題論述兩個問題：一，“科學大整合”的可能性問題；二，“科學大整合”的現實性問題。最后探討兩個與科學緊密相關的問題。
一、“科學大整合”的可能性問題
物理學、生物學、經濟學等作為科學的一個分支，之所以能夠與其他學科相區分而獨立出來，最根本的原因在于它們本身有很多獨特的品質，無論是從研究領域、研究方法、基本范疇等都存在諸多差異，而復雜科學就是要尋找契合點，將這些彼此分割的不同領域統一在復雜科學之下。在此，所謂“科學大整合”的可能性問題，我們可以從思維方式的轉換和研究方法的綜合上來概括。
思維方式的可能性。自從牛頓在三百多年前開創了近代科學的新紀元以來，線性的、簡化論的思維方式一直在科學中居于支配地位，這種思維方式在今天正經歷一次根本性的轉變，即轉向多重性、暫時性和復雜性。人們逐漸認識到世界的多元性，認識到各種看似無關的現象之間的關聯，認識到各類自然及社會現象包含有常常被忽略或省略的偶然性的因素，也就是“突現”，“在適當的條件下，最小的不確定性可以發展到令整個系統的前景完全不可預測——或用另一個詞形容：混沌。”[2]混沌與秩序相對應，它們在復雜系統中處于某種特殊的平衡狀態。復雜理論科學家們為各個不同領域所尋找的整合基點就是，它們都屬于復雜系統，而作為一門科學的“復雜”所研究的就是復雜系統中的突現問題。由此在思維方式上從研究的注意力的分散上實現了其本身的可能性轉換。
研究方法的可能性。現代各項技術的高度發展為整合的實踐創造了條件。例如，理論和人工智能這些領域所取得的成果為對復雜理論進行研究提供了數學工具。還有我們可以看到，在“桑塔費研究所”經濟學家們也融入其中，對于這樣一種主要探尋經濟活動規律研究人類的行為的社會科學的加入，使我們可以更加清晰地認識到，他們所謂“科學大整合”不只局限于科學內部，還將部分社會科學也包括在內。
二、“科學大整合”的現實性問題
理論表述得再完美，若無益于現實也終究徒勞。事實上，秩序與混沌作為一對孿生兄弟一直在共同生長。只不過不同的理論往往只側重于它們中的一個，而忽視了另一個。對于經濟學、物理學來說看重的是秩序，對于進化理論來說看重的則是混沌（達爾文的遺傳變異和自然選擇理論），事實上這都不完全。復雜性科學所力圖實現的便是秩序與混沌的平衡在理論上的表達式，復雜性科學就是致力于真實再現自然與社會現象的理論。學科之間的交流與合作，使人們注意到各學科之間竟有些發驚人的相似性，即它們都包括組成復雜系統的作用者。在經濟學中是個人或公司、企業，在物理學中是粒子，在生物學中是細胞等等，這些作用者彼此發生關聯，以人們可以預測地方式在運轉著，偶爾會因一些微小的事件而發生巨大的改變，這便涉及到必然性與偶然性的問題。根據普里戈金的耗散結構理論，系統在遠離平衡的狀態時便達到了一個分叉點，在這個分叉點上，決定論（必然性）不起作用，而由偶然性決定了該系統的未來發展道路，而這一道路一經確定，決定論便開始起作用，直到下一個分叉點，且不論他將偶然性嵌入決定論之中正確與否，但有一點是肯定的，即偶然性完全可以協調起來促進發展。復雜系統的研究告訴我們，應準備好迎接任何可能“突現”的情況。
三、關于什么是科學的兩點思考
1、科學與先驗。先驗似乎與以從事實出發建筑自己聲譽的科學不會發生任何關聯。人們一貫相信科學是建立在事實基礎上的，具有完全的客觀性，而先驗則純屬主觀范疇，與科學扯不上干系，但當你回顧科學中的每一次重大發現時，你不得不承認，先驗根本無法從科學中被驅逐出去。對任何問題，首先發現它，然后才可能對它進行研究，而這不信賴存在于人頭腦中的先驗的概念是根本做不到的。
2、科學與經驗。對于自然與社會性的探尋，除了科學家之外，還有哲學家、神學家等等，然而與他們不同的是，科學家只接受經過實驗或觀測檢驗過的事實，這便給科學理論的真實可靠性提供了堅強的支撐。然而，由于實驗和觀測受到各方面因素的限制，科學定律的真實性不可能建立在與事實完全一致的基礎上。這也正是復雜性研究所已經揭示的，將科學定律奉為一成不變的教條危害深遠。
綜上所述，科學整合的出現最根本要依打破常規學科之間的界限以及靠學科間的相互滲透，要依據人們之間理解力的傳播來實現。“對思想的傳播來說，最大障礙就是人們毫無道理的頑冥不化，而高山、大洋、沙漠都微不足道，主要的障礙不在別處，正是在人的頭腦中。”[3][1] [比]伊·普里戈金，[法]伊·斯唐熱：《從混沌到有序——人與自然的新對話》，曾慶宏，沈小峰譯，上海譯文出版社1987年版，第5頁。
[2] ][美]米歇爾·沃爾德羅普：《復雜：誕生于秩序和混沌邊緣的科學》，陳玲譯，生活·讀書·新知三聯書店1997年版，第80頁。
[3] [美]喬治·薩頓：《科學的生命》，第7-8頁，轉引自劉兵：《新人文主義的橋梁——解讀薩頓〈科學的生命〉》，山東人民出版社，2002年版，第55-56頁。
“簡單的”復雜[i]
——讀米歇爾·沃爾德羅普《復雜》[ii]
淳于聞
讀書是很讓我快樂的一件事情，但是寫讀書報告卻 ：P 有些事兒，心里想想倒是蠻有意思的，寫出來就未免有些丟人，顯得特別俗氣,最為讀書人忌。就以本書為例，通讀過后，有三方面的感受：
一、學術研究方面：世界是物質的，物質是運動的，運動是有規律的，規律是可以認識的，認識了還真是有用——關鍵是找對感覺——簡單就好！
二、學術行政（？不知可否如此使用）方面：優秀學術機構之優秀＝籌款、招人、造聲勢。不展開了，[iii]此書精要！
三、法學！在上一次的讀書報告中，曾言“附自然科學驥尾乃社會科學之宿命，你就認命吧！努力跟上！”[iv]但以《復雜》一書觀之，好象是連這個尾巴都附不上了——“目前，在社會科學方面的辯論方式是，雙方對問題各執一詞，都強調自己的觀點是最重要的。‘我的觀點比你的更重要，因為我可以證明財政政策比金融政策更重要。’等等。但其實你無法證明這一點，因為說來說去最終都只是語言……”[v]唉！真是不好意思說呀！
本文就只談第一個方面吧。
“大書乃大不幸也！”[vi]“當然，也許像混沌的邊緣和自組織的臨界點這樣的概念告訴我們，無論我們怎樣想防患于未然，A級災難都是不可避免的。‘巴克已經證明了，各種規模的動亂與崩落，包括最大的災難，都是基本的現象。我（考溫）相信他的話。’”[vii]我也相信。所以讀了這么長的一篇報告文學！“但同時，對神秘莫測、似乎不可遏制的、日益增長的復雜性，他（考溫）仍然抱樂觀態度。”[viii]我也是。因為讀完了《復雜》，心情確未隨之復雜，而是恰恰相反。
有句名人名言：“陽光之下沒有啥子新鮮事情”（查不到出處了__@），這話可作多解，一解是世事浮云，滄海桑田，翻來覆去，就那么幾樣，我喜歡這種解釋——刪繁就簡，人之常情嘛。也符合我讀《復雜》時的感受，因為雖然書名《復雜》，書中也不停的使用詞語“復雜”，作者也總是說：在講關于“一個將普照自然和人類的新科學——復雜性理論”的故事，[ix]“復雜世界”、“復雜現象”、“復雜系統”、“復雜理論”……總之，“這不是關于簡單性的科學，而是關于，嗯，關于復雜性的科學。”[x]但是，我想說，書的主題卻是——簡單！且看：
“極其簡單的動力規律能夠導致極其復雜的行為表現”、[xi]“簡單規律”、[xii]“即使是一些很簡單的系統也會產生豐富到令人震驚的行為模式。所有這些只需要有一點點非線性因素。”[xiii]“這個系統掌握操作煤氣管道的規則簡單得不可思議。”[xiv]“馮·諾意曼對自我繁衍的分析作為思維實驗來說是非常簡單的。……這個分析結果變成了一個令人震驚的科學預測”[xv]“雷諾爾茲的每一個‘柏德’都遵循三個簡單的行為規則就產生了非常逼真的聚集成群的行為”、“‘重復的囚犯的兩難境地’桂冠屬于最簡單的策略：針鋒相對。……結論是無可爭議的。好人，或更準確地說，善意的、寬容的、強硬的、簡單明了的人，確實總是贏家。針鋒相對的相互作用使得自然界即使沒有智能也能產生合作關系。”[xvi]……
沒錯，“我們從計算機模擬復雜的物理系統中獲得的最為驚人的認識是：復雜的行為并非出自復雜的基本結構。確實，極為有趣的復雜行為是從極為簡單的元素群中涌現出來的。”、“一群遵循簡單的互動規則的簡單的東西能夠產生永遠令人吃驚的行為效果”“似乎沒有人能夠想象到，像蒸汽機、化學反應和電池這些復雜而無序的事物竟全都是被簡單的、一般性法則所控制的。”[xvii]……
而這一切正是作為理論的科學所要探詢的，“理論家所面臨的挑戰，是要從中得出一個普遍的規律，這個規律應該能夠描述這樣的復雜性是何時和如何涌現于自然界的。”[xviii]“我想證明，即使用這個極其簡單的結構，每種現象也都能夠以這種或那種方式顯現出來”[xix]。因為以簡馭繁，科學之所欲也。“科學之深深吸引他之處，并不是科學能使他將宇宙歸納成幾個簡單的規律，而是正好相反：科學可以告訴你，幾條簡單的規律是如何產生整個世界變幻無窮的行為表現的”[xx]“非常簡單的邏輯通道之網能夠產生極其復雜的計算結果”[xxi]。所以，“方塔納的研究是從聽起來簡單得讓人難以置信的宇宙觀察開始的。”[xxii]也就在情理之中了。
復雜性科學的革命的確反對“簡單”，不過其所反對的“簡單”，即如阿瑟所說，“從某種意義上來說，這場革命是針對還原論而來的。”[xxiii]“也就是把世界分解得盡可能小、盡可能簡單。你為一系列或多或少理想化了的問題尋找解題的方案，但卻因此背離了真實世界，把問題限制到你能發現解決辦法的地步。”[xxiv]于是“行星時鐘般規律的運動成為十八世紀的比喻：簡單的、有規律的、可預測的、能夠自我運行的牛頓式的機器。這個后來主宰了兩個半世紀的還原論科學變成了牛頓式物理學。還原論科學會說：‘嘿，這個世界既復雜又混亂。但是你看，只要有這兩三條規則就能把所有這一切還原成簡單無比的系統！’”[xxv]“這就造成了科學上越來越多的碎裂片。而真實的世界卻要求我們——雖然我討厭這個詞——用更加整體的眼光去看問題。任何事情都會影響到其它事情，你必須了解事情的整個關聯網。”[xxvi]“在大多數情況下，科學家們自己似乎完全認識不到這一點。但在花了三百年的時間把所有的東西拆解成分子、原子、核子和夸克后，他們最終像是在開始把這個程序重新顛倒過來。他們開始研究這些東西是如何融合在一起，形成一個復雜的整體，而不再去把它們拆解為盡可能簡單的東西來分析。”[xxvii]于是，“當有人說：‘嘿，我能從這個極其簡單的系統入手，瞧，它產生了如此復雜而不可預測的結果’時，復雜性科學的革命就算開始了。”但是一定不要忘記——借用“朗頓頭腦中對人工生命的比喻。他的整個觀點就是：復雜而類似生命的行為是幾條簡單的、由下而上的規則所導致的結果。”[xxviii]
這正是作為“理論”的科學之魅力所在。不妨看一下哲學界的總結（個人覺得《復雜》一書簡直就是《哲學通論》第一章第三節“哲學與科學”的配套讀物！），可以更好的幫助我們理解20世紀晚期桑塔費這些優秀人物的活動。
“作為“理論”的科學和哲學，它們都具有三重基本內涵：其一，它們都是由一系列的概念、范疇和原理構成的知識體系。這些知識體系既為人們提供了關于世界的相應的圖景，又為人們解釋這種世界圖景提供了某種“原理”或“公理”；其二，它們的知識體系中都蘊含著構成該種知識體系及其相應的世界圖景的思維方式；其三，作為知識體系和思維方式的科學和哲學，規范著人們的所思所想和所作所為，即規范著人們的價值評價和價值選擇。因此，簡潔地說，科學和哲學的三重基本內涵，就是知識體系、思維方式和價值規范的統一。”“正因為作為理論的科學和哲學具有知識體系、思維方式和價值規范的三重內涵，所以它們才能夠在理論的層面上規范人們的思想和行為。具體地說，作為理論的科學和哲學，以概念的邏輯體系規范著我們想什么和不想什么、怎么想和不怎么想、做什么和不做什么、怎么做和不怎么做，也就是以概念的邏輯體系規范著我們的思想內容和思維方式、行為內容和行為方式。在這個意義上，作為理論的科學和哲學，就是規范人們的思想和行為的概念邏輯體系。”而“在任何一種比較成熟的科學概念框架中，我們都會發現，它總是從最為精練的初始概念和初始條件出發，以嚴密的邏輯手段推演出一系列的定理、定律、公式、方程，形成具有普遍性和預測性的結論，為思維理解、描述、刻畫和解釋世界提供強有力的邏輯。德國哲學家恩斯特·卡西爾曾經這樣評價科學：‘在我們現代世界中，再沒有第二種力量可以與科學思想的力量相匹敵。它被看成是我們全部人類活動的頂點和極致，被看成是人類歷史的最后篇章和人的哲學的最重要主題。’‘在變動不居的宇宙中，科學思想確立了支撐點，確立了不可動搖的支柱。’他還提出，科學之所以具有如此偉大的力量，是因為它具有一種‘首尾一貫的’、‘新的強有力的符號體系’、‘向我們展示了一種清晰而明確的結構法則’，‘把我們的觀察資料歸屬到一個秩序井然的符號系統中去，以便使他們相互間系統連貫起來并能用科學的概念來解釋。’”[xxix]
“科學的本質在于理解和詮釋”。[xxx] 因為“科學作為人類的一種活動，是以理論思維去抽象、概括、描述和解釋思維對象（存在）的運動規律，也就是在理論思維的層面上實現思維與存在的統一”[xxxi]桑塔費人的作為恰在于此：基于簡單的理性化價值觀念，以簡單的邏輯化思維方式理解、把握、解釋我們面對的“復雜的”世界圖景——相對于牛頓式機器世界圖景這種“簡單的簡單”的“簡單的復雜”。因為“所謂‘世界圖景’，是指人在自己的表象和思想中所構成的關于經驗世界的整體圖景。這個解釋指明了‘世界圖景’的不可或缺的兩方面；其一，世界圖景是關于經驗世界的圖景，而不是某種幻想的或玄想的圖景，這是理解‘世界圖景’的唯物主義前提；其二，關于經驗世界的圖景，不是自在的世界，而是人在自己的表象和思想中所構成的世界圖景，因而人的世界圖景離不開構建它的概念框架。”[xxxii]而桑塔費人關于世界的概念框架——比如朗頓：
分子自動機等級：
Ⅰ＆Ⅱ→“Ⅳ”→Ⅲ
動力系統：
秩序→“復雜”→混沌
物質：
固體→“相變”→流體
計算機：
停止→“不可決定”→非停止
還有第五個和更多的假設：
過于穩定→“生命／智能”→過于喧鬧[xxxiii]
其中的“復雜”——“秩序”與“混沌”之間“混沌邊緣”令人驚嘆的完美自組的產生也是那么的簡單——在開放系統，“適應性作用者只是對外界對它的回報做出反應”[xxxiv]“然而它們卻能僅僅通過相互作用就產生令人吃驚的復雜結果。”“不論在哪種情況下，一旦產生了相互作用，一般來說，只要條件允許就會出現自動催化，無論你討論的是分子還是對經濟，都一樣。”[xxxv]
換句話說，科學故事的主題都是“簡單的”，只是這種“簡單的”獲得卻是極為“不簡單”，因為要讓/靠我們有限的理性把握，而不只一句“這全是上帝的旨意”[xxxvi]——那才是真正的復雜——無從分析，無法解答。否則桑塔費人的多年辛苦也就只不過老子一句“道生一，一生二，二生三，三生萬物。萬物負陰而抱陽，沖氣以為和”[xxxvii]罷了。
二〇〇四年五月十八日
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