不敢远离海岸线，就别想发现新大陆

    在波特兰州立大学计算机科学教授梅拉妮·米歇尔所著的《复杂》一书中，描述了一门不可思议的学科——复杂系统。它目前的一般性定义是：由大量相互作用的组分组成的系统，与整个系统比起来，组分相对简单，没有中央控制，组分之间也没有全局性的通讯，并且组分的相互作用导致了复杂的行为。这个定义显得晦涩而拗口，那我们可以通过描述一下它关系的具体问题来理解这到底是门什么样的学科。

    ●自然界中我们认为复杂和具有适应性的系统——大脑、昆虫群落、免疫系统、细胞、全球经济、生物进化如何通过简单规则产生出复杂和适应性的行为？

    ●相互依赖而又自私的生物是如何一起协作，以解决影响它们整体生存的问题？

    ●生命、智能和适应性能用机械和计算实现吗？如果能，我们能否建造出真正具有生命和智能的机器？

    ……

    无独有偶，早1997年国内出版了另一本关于复杂科学的书，米歇尔·沃尔德罗著的《复杂——诞生于秩序与混沌边缘的科学的新描述》，它提出的问题衍生到政治、经济领域，例如：

    ●为什么前苏联会分崩离析？

    ●为什么股票市场会在1987年10月的一个星期一这一天之中猛跌五百多百分点？

    上述问题，简直令人震撼，一方面它预示着所有这些来自不同领域的、纷乱繁杂的各种现象，似乎隶属同样的复杂系统，这焕发了真理追求者们跃跃欲试地热情，一个宏远的梦想由此浮出水面：能否采用一套理论机制，可预测、再现世界万象，由此为人类服务？

    这样的探索工作，其实在人类的文明发展史里，一直绵延不断。最著名的成就之一，莫过于动力学领域，1687年牛顿《自然哲学的数学原理》的发表，在书中，牛顿用数学公式概括了力学的基本运动定律和万有引力。这似乎预示着人类思考世界的能力，从此提升到了一个全新的高度，数学家拉普拉斯在1814年甚至如此断言：根据牛顿定律，对于宇宙间一切运动着的粒子（无论是宏观还是微观），只要知道它的当前位置和速度，原则上就有可能预测任何时刻的情况。但随着进入20世纪，人类对于精准预测事物运动的乐观情绪遭到当头棒喝。微观层面，1927年海森堡提出“测不准原理”，论证了这么一个事实：不可能在测量粒子位置的同时，又准确测量其动量（质量乘以速度）。而在宏观层面，混沌系统的发现也预示用数学模型精准预测事物变化不可行。

    所谓混沌，学术性的解释，是指具备如下特征的系统：对于初始位置和动量如果有极其微小的不精确，也会导致对其的长期预测产生巨大的误差。这意味着，如同一个数学函数方程式中，其因变量和自变量之间存在的是“非线性”关系。用通俗的、大家熟知的方式来表达，就是“蝴蝶效应”。

    如果结合着米歇尔·沃尔德的《复杂》来阅读，你会发现，他对于上述复杂系统的不可预测性，进行了一定程度上规律性的探索。该书描述了在经济活动中存在的一种现象——报酬递增规律。关于这个规律的解释，可以查看一下如下案例：

    在假设只有两种型号的车可供选择，权且将它们叫做A型和B 型。现在你已经读到介绍两种车型的小册子了，但这些介绍非常雷同，读完后仍无法确定到底买拿种车好。这时你怎么办？你会像所有明智的人一样开始向朋友咨询，然后纯粹是碰巧，咨询的前两个、三个说，他们开的是A 型车。他们告诉你这种车开着感觉不错，所以你就决定也买一辆A 型车。但现在这世界上又多了一个开A型车的人。这意味着下一个买车的人有更多的机会碰上开A型车的人，比你有更多一点的可能性会选择购买A 型车。如果A型车有很多这样的成功机会的话，它就有可能占领市场了。相反，假如这一个个小小机会换给B型车，它可能会最终占据优势。

    除了动力学、混沌学，梅拉妮·米歇尔还在书中着重介绍了信息和计算对于复杂学科的重要性，以及它们如何和前面二者交织在一起。包括如何在计算机中模拟生命和进化，以及计算的概念反过来又如何被用来解释自然系统的行为，以及网络科学发现的社会群体、互联网、传染病和生物代谢等各种系统中存在的深刻共性等等。

    在做完上述的复杂学学科梳理后，梅拉妮·米歇尔认为复杂系统科学正分化成两个独立的方向：

    首先，复杂性研究的思想和工具被提炼出来，并应用到更加广泛的领域。书中提到的领域有物理学、生物学、流行病学、社会学、政治学和计算机等。而没有提到的领域如神经科学、经济学、生态学、气候学和医学，复杂系统的思想的重要性也越来越突出。

    其次，对于这些应用学科领域，寻求复杂系统之间的共性，包括寻求解释性和预测性的数学公式。

    米歇尔·沃尔德罗和梅拉妮·米歇尔《复杂》，两者最大的区别，前者像一部小说，它以某设定的主人公的工作、研究、生活经历为主线，深入蕴含复杂系统思想的具体社会经济现象中去，可读性比较强，适合那些仅需对于复杂学科有一个一般意义上的了解，有些感性认识的读者群体。如果你需要对这门学科的来龙去脉有一个深刻的、体系般的理解，梅拉妮·米歇尔的《复杂》无疑是最佳选择。梅拉妮·米歇尔认为，本书就像一本复杂性科学的核心思想的观光指南——它们从何而来，又将到哪里去。

    概括地讲，复杂学科的终极目标就是“寻找复杂背后的简单性”。梅拉妮·米歇尔认为追求这样的目标，“要有知识上冒险和不惧失败的精神，敢于超越主流科学，进入疑点重重的未知领域。” 梅拉妮·米歇尔引用做作家和探险家纪德的一句话作为全书的结尾。在我看来，它不仅代表着探索复杂科学探索者，尤其甚至能代表一切勇于探索未知领域的人类的精神气质，那就是：

    不敢远离海岸线，就别想发现新大陆。

    《复杂》，[美]米歇尔著，唐璐译，湖南科技出版社，2011年6月，38.00元

    《复杂——诞生于秩序与混沌边缘的科学》，[美]米歇尔·沃尔德罗普著，生活·读书·新知三联书店，1997年4月，26.00元