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时钟为什么要顺势逆转?

1997-09-11黄艾禾

中国青年 1997年10期
关键词:阿瑟物理学家经济学家

黄艾禾

圣塔菲是什么?圣塔菲(又译圣菲、桑塔菲)是个地名,位于美国的新墨西哥州。圣塔菲这个城市并不大,从前也并不出名,但是现在它的名声却日益远播,因为那里的一个“圣塔菲研究所”。

圣塔菲研究所成立于1984年,它的故事听起来是一个传奇,是一个科学史上的传奇。

A

不分学科的研究所

大凡人们想到研究所这样的地方,都会问:它是研究什么的研究所?它的研究领域总应该归在什么学科,这是常识。

但是圣塔菲是一个不分学科的研究所。这样的研究所,全世界恐怕独一无二只有这一份。圣塔菲的规模不大;它目前只有6个专职研究人员,却聘请了50多个所外教授,有大批来自世界各地的博士、博士后和访问学者在这里做短期研究工作。圣塔菲每年拿出90多篇能在一级学术杂志上发表的论文,出两份专业杂志。这些研究项目,涉及到经济学、物理学、生命科学、人工智能等等许多学科,研究者分别是这些学科中赫赫有名的大家。但是在这个研究所里偏偏不挂出这些学科的招牌,如果一定要说圣塔菲的学科,那就是它自己创造出的一个新名词:复杂科学(Complexity Sci-ence)。

当300年前牛顿为近代科学莫基以后,科学就一直朝着分工越来越细致的方向发展。各门学科取得深入进展的结果,是使得科学家越来越钻入自己的窄小领域而与外人隔绝,所谓“隔行如隔山”,不要说搞经济学的与搞物理学的没有什么共同语言,即使同是搞数学的人,由于研究的分支不同,也可能坐在一起互相听不懂。而在圣塔菲却不同,各个不同学科的人们在一起进行学术讨论,他们会发现:这种讨论竟然比在本学科内部进行的讨论更为激动人心。

最有名的一次讨论,发生在经济学家和物理学家之间。会议刚开始时,好像最令人担心的事真的发生了:物理学家与经济学家互不服气。物理学家们以一种科学贵族的态度来对待经济学家,而坐在长桌另一端的经济学家们本能地对这种轻蔑予以反击。物理学家中有人问:“经济学是不是比物理学要简单多了?”经济学家阿瑟则回答:“某种意义上是这样……但是,经济学的粒子很聪明,物理学的粒子很笨拙。”隐隐出现了一种剑拔弩张的对立气氛。这时候,计算机学家荷兰德的加入发言,把在座的科学家引上了一个充满希望的方向。荷兰德说:经济只不过是圣塔菲想致力研究的复杂系统的一个例子。在自然界里,这样的例子无处不在,如大脑、生态系统、分子等等。在人类社会中,这样的系统也比比皆是,如文化和社会体制、政党、科研机构等。他接着叙述了这些系统的一些共有的特征。荷兰德的发言把在座科学家(不管是经济学家还是物理学家)长久以来积蓄在头脑里、但尚未理清的观点归纳、提升到一个新高度,很快成为圣塔菲的科学家们的共识。

在参加了这样的讨论以后,无论是经济学家还是物理学家,人人都感觉到无比的兴奋。所有的人累得精疲力尽,却累得极其愉快。阿瑟说:10天的会议后,他需要3周的睡眠才能恢复体力,但他觉得就像置身天堂一样。

B

戴着桂冠的反判者们

进行像圣塔菲这样的学术研究,这在科学界是属于“叛经离道”的事。如果你没有自己所属的学科,那么你做的一切都是不正规的,不被承认的。说个最简单最实际的例子,你的职称都没有地方评,因为你干的事“四不像”。那么加入圣塔菲的又是些什么人?他们是不是都是在本学科混不下去的人——绝对不是。恰恰相反,他们都是在本学科里赫赫有名的大师,一大批都是诺贝尔奖的获得者,如物理学奖得主盖尔曼(MurrayGEllmann)、安德森(Philip Anderson)、经济学奖得主阿诺(Kenneth Arrow)等。可以说,他们是一群戴着桂冠的反叛者。

这一群不同科学领域中的杰出人物们在自己的研究生涯中日益发现,他们已经越来越无法忍受自牛顿时代以来一直主导着科学的直线的、简化论的思维束缚。近代科学的传统理论是把一切复杂的事简化,简化到分子、原子、基因,然后用最清晰的公式来解决问题。但是如此发达的科学,却不能解释看来很简单的问题。比如,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500多点?有许多人把这归咎于股票生意的计算机化。但是计算机已经应用多年了,为什么偏偏会在那个特殊的星期一狂跌不已呢?再比如,在考古中我们发现,有许多物种在稳定生存了几百万年后,会突然灭绝或演变成新的物种,比如恐龙。许多人解释为小行星的碰撞,但那时并没有那么多的小行星,还有其他的因素在起作用吗?任何单一的学科都无法解决上述的问题。科学似乎到了一个关口,在它从最初的综合走向了分化以后,现在正面临着新的大整合。

经济学家阿瑟很早就发现,他在经济学课程中学到的大量漂亮的数学公式在复杂的现实经济运行中只不过是很有限的工具。在经典经济学中,一切都是那么完美,供总是永远正好等于求,但现实中总不能符合这种情况,就是说,人们并非这么理性。1981年,阿瑟提出了他的“收益递增”理论,结果根本不能为绝大多数经济学家所接受,认为这不属于经济学的范畴。绝望之中,阿瑟噩梦连连,甚至考虑自己要不要放弃经济学。直到1987年4月,阿瑟才在圣塔菲找到了他的知音。其实,所有来圣塔菲的人都有着与阿瑟同样的惊喜:他们从此不再孤军奋战。

阿瑟的努力终于开始得到了经济学界的承认,1990年他荣获了在经济学界威望极高的“熊比特奖”。同样地,圣塔菲从成立起在经历了不被理解、募不到资金的窘困以后,逐渐声名鹊起,赢得了世界范围的知名度,财源滚滚而来,在1994年,圣塔菲从各种渠道筹集到了3900万美元的科研经费。

C

关于《复杂》,关于浑沌学

有一个美国的科学记者名叫米歇尔·沃尔德罗,他对圣塔菲的科学家们进行了大量深入的采访后,写成了一本书《复杂——诞生于秩序与混沌边缘的科学》,于1992年在美国出版。1993年,这本书出现在英国的书店里,被正在这里留学的中国留学生陈玲发现了。她说自己最初读到这本书的感觉是“惊喜万分,就像是书中的阿瑟被邀请到圣塔菲研究所一样惊喜万分,我被一群比我优秀得多胆大得多的物理学家经济学家们邀请加入了他们的思想盛宴,我发现他们的苦恼他们的设问起初比我更吃饭穿衣也更海阔天空,他们比我还‘疯!我找到了一种归属感。”1997年,这本书被陈玲翻译成中文由三联书店出版。要知道,虽然这本书中大量涉及的是物理、生物、计算机、经济学、人工生命等属于理科的范畴的内容,陈玲却是学文科出身的人。对于她,《读书》杂志的前主编沈昌文先生有一个绝妙的评价:她就像是张爱玲的姑姑,总爱说“聪明的外行话”。

即使是在《复杂》这本报告文学性质的科普类的书中,也是无法用很简单的语言将复杂科学解释清楚。《复杂》这本书中虽然没有涉及什么数学公式,但是看《复杂》这本书仍然是要花脑筋费力气的。但是,这本书仍是那么有吸引力,那是因为“复杂”这件事本身就具有无尽的魅力:为什么一只在巴西的蝴蝶扇动翅膀,最终会在美国引起一场龙卷风?为什么今天的所有钟表都是顺时针方向转,而不是相反——据考证,在中世纪就有人做过逆时针方向转的钟,但又是什么因素使得大家没有用这种钟……这种“非线性的”问题很多很多,复杂科学可以涉及到我们生活周围的一切。

混沌学是复杂科学里的一种,以上的许多问题正是混沌学研究的范畴。可喜的是,混沌学的研究在中国正在兴起,混沌研究已被列入“八五”和“九五”国家攀登计划,北京大学、中国科大和复旦大学等都相继成立了“非线性研究中心”。国内已经出版了不少的有关书籍,其中较具普及性的读物有:《从抛物线谈起》(郝柏林著),《浑沌:开创新科学》(格莱克著)等。

本文图选自《走向混沌》

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