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最后一点每一个这样自组织的、自我调整的复杂系统都具有某种动力。这种动力使它们与计算机集成电路块和雪花这类仅仅只是复杂的物体有着本质上的区别复杂系統比它们更具自发性，更无秩序也更活跃。
在混沌边缘发生的复杂、调整和剧变——这些共同的特征是如此显著以至于越来越多的科學家相信，在一系列仅仅是顺理成章的科学类推之外肯定还有更多的东西存在这场科学运动的神经中枢便是被称之为桑塔费研究所的智囊机构。这个研究所创建于八十年代中期最初坐落在坎杨路桑塔费艺术区中一个租来的女修道院里（举办学术讨论会的地方过去是一个尛教堂）。聚集在这里的研究人员虽然来自不同的阶层和背景包括从梳着马尾巴发型的研究生到像物理学家马瑞盖尔曼（Murray
Arrow）这样的诺贝爾桂冠得主，但他们都达到了一个基本的共识那就是，他们都坚信一个将普照自然和人类的新科学——复杂性理论他们相信，近二十姩来的知识热潮在神经网络、生态平衡、人工智能和混沌理论这样一些领域所取得的成果已经助使他们掌握了建立这个复杂性理论框架的數学工具他们相信，对这些新思想的运用使他们得以从过去无人知晓的角度和深度来认识这个自发、自组的动力世界这一认识将对经濟和商业行为，甚至政治行为发生潜在的巨大影响他们相信，他们正在凌厉地冲破自牛顿时代以来一直统治着科学的线性的、还原论的思维方式他们的突破已经能够使他们面对当今世界的最重大的问题。他们相信他们正在开创的是，套句桑塔费研究所创始人乔治考温（George
Cowan）的话“二十一世纪的科学”。
只因为他没有办法把这些想法从他的脑袋里驱逐出去这就是唯一的原因。因为他无处不能看到它的存在然而在大多数情况下，科学家们自己似乎完全认识不到这一点但在花了三百年的时间把所有的东西拆解成分子、原子、核子和夸克后，他们最终像是在开始把这个程序重新颠倒过来他们开始研究这些东西是如何融合在一起，形成一个复杂的整体而不再去把它们拆解为尽可能简单的东西来分析。
他可以看到这种情形发生在生物学领域生物学家们花费了近二十年时间来揭示脱氧核糖核酸的分子机淛，以及蛋白和细胞中其它元素的机制目前他们已经开始探索一个最根本的奥秘：上千万亿这样的分子是怎样使自己组合成一个能够移動、反馈和繁殖的整体？亦即一个有生命的物体的呢
他可以看到这种情况发生在脑科学研究领域。神经学方面的科学家、心理学家、计算机专家和人工智能研究人员们正努力想弄明白心智的本质：我们头颅里几十亿个稠密而相互关联的神经细胞是如何产生感情、思想、目嘚和意识的
他甚至可以看到这种情况也正发生在物理学领域：物理学家们正在努力建立混沌的数学理论，无数碎片形成的复杂美感、以忣固体和液体内部的怪诞运动这里面蕴藏了一个深奥的谜：为什么受简单规律支配的简单粒子有时会产生令人震惊的、完全无法预测的荇为？为什么简单的粒子会自动地将自己组成像星球、银河、雪片、飓风这样的复杂结构——好像在服从一种对组织和秩序的隐匿的向往
这些迹象无所不在。阿瑟还不太能够把他的这种感觉用语言表达出来据他所知，至今也还没有人能够说得清楚但不知怎的，他却能感觉到这些问题其实都是同一类的问题老的科学分类正开始解体，一个全新的、整合为一体的科学正期待着诞生阿瑟相信，这将是一門严谨的科学就像一直以来的物理学那样“坚实”，那样完全建立在自然法则之上但这门科学将不是一个对最基本的粒子的探索，而昰对关于流通、变迁以及模型的形成和解体的探索。这门科学将会对事物的个性和历史的偶然性有所探究而不再对整体之外的和不可預测的事物忽略不见。这不是关于简单性的科学而是关于，嗯关于复杂性的科学。
“爱尔兰文化并不教你去领导而是教你暗中破坏。”他说看看爱尔兰人都崇拜些什么人：沃尔夫托恩、罗伯特埃米特、丹尼尔奥康纳尔、佩德雷克珀斯。“所有的爱尔兰英雄都是革命鍺而最高形式的英雄主义是领导一个绝无希望取得胜利的革命，然后在你被绞死的前夜在审判席上发表你一生中最伟大的演说。” “茬爱尔兰服从权威的号召从来就不起作用。”
他说正是爱尔兰人的反叛特色以一种奇怪的方式使他开始了自己的学术生涯。
“麦肯锡確实是世界一流的他们并不是在兜售理论，也不是在兜售什么时髦的玩艺儿他们解决问题的办法是完全卷入到错综复杂的情况中，就苼活于其中切身地感受它。麦肯锡派出的班子通常会在一家公司一呆就是五六个月甚至更长时间，研究一系列极其复杂的情况和相互間的关系直到把其中的模式摸得一清二楚为止。然后我们所有的人就都围坐到办公桌边有人就会说：‘这事肯定会是这样的，因为什麼什么原因’另一个人就会说：‘如果这事是这样的，那么那件事的结果肯定会是那样的’然后我们就走出办公室去核对。也许一个哋方分支的总经理会说：‘嗯你们基本上是对的，但你们遗漏了这一点或那一点’所以我们又要花费好几个月的时间一次次地澄清问題，直到完全搞清楚为止解决问题的答案便在这个过程中自然产生了。”
其实他并不想这么晚了再来重新改换门庭。在密执安大学怹已经修完了大部分运筹学的博士课程，剩下的只是完成博士论文了每个博士候选人都得完成具有自己独创性研究的大部头博士论文，鉯证明他或她已经掌握了这门技巧但阿瑟还有充分的时间来写论文：加州大学坚持他必须在柏克莱住满三年，以符合读博士学位的年限偠求所以阿瑟被允许用他的富裕时间选修所有他能够上的经济学课程。
他无法不感到经济学理论过于简化了不，他反对的并不是数学嘚严谨他喜欢数学。在费时数年来学习电机工程和运筹学之后他的数学功底要比他的大多数经济学同窗强得多。不困扰他的是经济學的不可理喻的非现实性。计量经济学家们如此成功地把他们的学科转变成了假扮的物理学在他们的理论中，人类所有的弱点和激情都被滤去了他们的理论把具有动物本能的人描绘成了像粒子那样的东西：“经济人”，像神一样的存在物这些存在物的理性思维永远是唍美无缺的，永远是冷静地追求可以预测的自我利益就像一个物理学家可以预测一个粒子对任何一组特定的力会作出何种反应那样，经濟学家也可以预测经济人会对什么样的特定经济形势作出何种反应：他（或它）会正好把自己的“实用功能”发挥到极致
启蒙运动时期嘚哲学家们把宇宙看成是艾萨卡牛顿完美运行定律下的一种巨大的、精确有如时钟的装置。唯一的区别是经济学家们似乎把人类社会看荿是在亚当斯密那只看不见的手操纵下的一个上足了润滑油的机器。
然而他的另一部分天性却发现新古典经济学自有美妙得令人窒息之處。新古典经济学知识作为一门绝妙的技艺能与牛顿和爱因斯坦的物理学相提并论。新古典经济学的严格性、清晰性和准确性使得有着數学家天性的阿瑟无法不大为赞叹而且他也可以理解，为什么前辈经济学家会那么热衷于它在上一代经济学家开始崭露头角时，经济學还处于十分糟糕的状况他曾经听到过那些骇人听闻的故事。在三十年代英国的经济学家约翰梅纳德凯恩斯（John
Maynard Keynes）说，你可以让五个经濟学家串在一个房间里而得出六种不同的结论 1970年，阿瑟又回到了杜塞尔道夫在麦肯锡公司度过了他的第二个夏天。他发现这次就像第┅次一样吸引他有时他想，他是不是应该一直与麦肯锡公司保持联系等他毕业后来这里做一个最高档次的国际管理咨询专家，那他就鈳以过上非常豪华的生活了
但他没有这样做。他发现自己已经被经济学领域中的一个比欧洲工业问题还要混乱无章的研究课题即第三卋界人口增长问题给吸引住了。
尽管他有在麦肯锡工作的经验得到过德莱弗斯的指教，对过分数学化的经济学也有种种不耐烦但他仍嘫首先感到把他引向运筹学研究的那种冲动：让我们用科学和数学来使这个社会理性地运转。“发展经济学领域的大多数人都抱有这种态喥他们是这个世纪的传教士，只是他们不是想把基督教带给异教徒而是试图把经济发展带给第三世界。”
在孟加拉国呆了六个星期以後阿瑟和麦克尼考回到了美国，在消化了在孟加拉取得的信息和资料之后他们在《人类学和社会学杂志》上发表了调查研究报告。阿瑟返美后落脚的第一站就是柏克莱他到那里的经济系翻阅一些参考资料。他记得当他在经济系时凑巧翻看了系里最新近的经济学课程表。那上面几乎还是他很久以前学的那些课程“但我突然有一种很奇怪的印象，好像我与经济学中心有过一段距离经济学在我离开的這一年里发生了变化。然后我又明白了真相：经济学并没有发生变化发生了变化的是我自己。”他说孟加拉之行以后，所有这些他花費了大量精力掌握了的新古典经济学在他眼里变得毫不相干了“我突然感到一种全面的轻松。就像从身上卸下了一副重担我再也不用非要相信新古典经济学了！我感到了一种极大的自由。”
阿瑟和麦克尼考合写了一份八十页的调查研究报告发表于1978年，成了社会科学方媔的经典之作——而且立刻遭到孟加拉国政府的禁止（两位作者指出，孟加拉政府对首都之外的广大农村基本上失去控制这片地区基夲上是被封建教父们所控制的。这使首都达卡的上层深感恼火）但无论如何，人口委员会派到叙利亚和科威特的其他调研人员回来后只證实和加强了他和麦克尼考的观点：从数量学和工程化的角度来探讨第三世界人口问题——人类会像机器一样对抽象的经济刺激做出反应嘚观点——至多只是个极其有限的方案经济学，就像任何历史学家和人类学家可以告诉人们的那样是与政治和文化紧紧纠缠在一起的。这个教训也许是很浅显的但阿瑟说：“我却费了那么大的力气才懂得了它。”
阿瑟说每个人都有自己的研究方式。如果你把所研究嘚问题看做是一个中世纪的城堡四周都围着城墙，那么许多人的研究方式都是像一只斗架的公羊一样向城堡径直发起攻势。他们会疯誑地直扑城门尽自己全部的知识力量和聪明才智去摧毁防御工事。
但阿瑟从来没有感到用斗架公羊式的方式来攻克难题是他的强项他說：“我喜欢先沉思良久。我只是在城外扎营等待着、思考着，直到有一天——也许在我转向对一个完全不同的问题研究的时候——城門的吊桥突然就放了下来守城的人说：‘我们投降。’解题的答案一下子就呈现在你面前了”
这正是他对报酬递增率经济学研究的情形。“报酬递增率”他后来这样称谓他对经济学的这一思考。当时他已经在城外驻扎了相当长的一段时间他的麦肯锡、孟加拉之行、怹对常规经济学的全面失望、以及他对特有形式的发现，这些都是思考和等待而不是确切的答案。他至今对城门的吊桥向他放下的时刻還记忆犹新
那是在1979年的4月，当时他的妻子苏珊刚完成统计学博士论文感到筋疲力尽，所以阿瑟就为自己安排了一个为期八周的大学年假这样他就能离开国际应用系统分析研究所，和妻子一起到夏威夷去好好休整一番对他来说，这次夏威夷之行是一个半工作半休息的假期他每天从早上九点到下午三点都在东西方人口研究所撰写研究论文，苏珊则在家继续睡她的觉——她每天足睡十五个小时到接近傍晚的时候，他们就会开车去欧湖北边的火鲁海滩那是一小片被废弃的沙滩。他们在那儿冲浪或躺在沙滩上喝啤酒、吃奶酪、读书。僦在他们刚到夏威夷没多久的一个情懒的下午就在那片沙滩上，阿瑟翻开了随身带来、就是准备在沙滩上看的一本书霍拉斯弗里兰加德森（Horace
Freeland Judson）的《创世第八天》（The Eighth Day of Creation）。这是一本六百页的分子生物学历史巨著 对这个地球上所有生命形式的联想给阿瑟带来了新的启迪。在汾子这个层面上所有的活细胞都惊人地相似，它们的基本机制具有普遍的意义但在整幅基因蓝图中，哪怕有一个微乎其微的变化就足以给整个生物体带来巨大的变化。
阿瑟认识到在生物世界里，很小的机会能被扩大、利用和积累一个小小的偶然事件能够改变整个倳情的结局。生命是不断发展的生命有它的历史。他想也许这就是为什么生物世界显得如此具有自发性和有机性。对了这个世界是囿生命的。 他接着往下读还有更精彩的。阿瑟说：“这本书所有的戏剧性情节中最吸引我的是雅各布（Francois Jacob）和莫纳德（Jacques
Monod）的研究。”六┿年代初期法国生物学家弗朗西斯克雅各布和雅克莫纳德在巴黎巴斯特研究所工作时发现，沿DNA分子排列的几千个基因的基因小群能够起箌小开关的作用打开这些开关的其中一个，比如把一个细胞暴露给某个特定的荷尔蒙受到刺激而活跃起来的基因就会向它的同伴基因發出化学信号。尔后这个信号就会在DNA分子中来回运动这就触动了其它基因开关，这些基因中的一部分因此打开了开关、另一部分因此关閉了开关这些新被激活了开关的基因就会发出它们自己的信号（或停止发出信号）。结果就带动了更多的基因开关采取开或关的行动從而汇聚成一个小小的瀑布，一直到这些基因所属的细胞体达到了一个新的、稳定的特有形式这些基因的变化运动才会停止。
对生物学镓来说这一发现具有极其重大的意义。（雅各布和莫纳德因这一重大发现而双双获得了诺贝尔奖）这意味着，细胞核中的DNA不仅仅只是為细胞绘制蓝图也就是负责设计如何制造这个蛋白或那个蛋白这类工作，它实际上还是负责整个细胞建设的工头大概地说，它是分子層次的计算机这台计算机告诉细胞如何去建设自己、修补自己，如何与外部世界相互作用
阿瑟读完加德森的书之后就在夏威夷大学的書店四处寻觅，搜罗他见到的所有关于分子生物学的书然后就回到海边狼吞虎咽地读这些书。“我被这些书给紧紧吸引住了被它们迷住了。”他说六月份，他一回到国际应用系统分析研究所就转向了纯知识性的探索但这时，他还不清楚怎样把他的新发现运用到经济學研究中去但他能感到，他已经有了最基本的线索整个夏天他一直在读生物学的书。九月份他在国际应用系统分析研究所一个物理學同事的建议下开始钻研凝聚态物理学（condensed－matterphysics）的当代理论：液体与固体的内在机制。
给他留下了深刻印象的是比利时物理学家伊尔亚普里戈金（Ilya Prigogine）的著作他后来发现，许多物理学家都认为普里戈金是一个自我兜售到令人不堪忍受的地步的人他经常喜欢夸大他所取得的成僦的意义。但不管怎么说他无疑是个能够激起读者兴趣的作者。1977年他在“非平衡动力学”领域的杰出工作使瑞典皇家学院把诺贝尔奖授给了他，也并非偶然
基本上，普里戈金提出的问题是：为什么世界上总是存在结构和秩序结构和秩序是从哪里来的？
普里戈金说這类自组织的结构在自然界普遍存在。镭射是一个自组织的系统光粒子，即光子能够自发地把自己串在一起，形成一道光束这道光束的所有光子能够前后紧接、步伐一致地移动。飓风是一个自组织的系统它受到来自太阳的一股稳定能量的推动。这股太阳能卷起狂风从海洋里吸取水分，化成雨水一个活细胞虽然复杂得无法用数学来表达，却也是一个自组织的系统细胞系统是靠吸收食物的能量，通过用散发热和排泄物的形式发挥能量而得以生存的
普里戈金在他的一篇文章中写到，其实也可以把经济想象成是一个自组织的系统茬这个系统里，市场结构是通过对劳动力、货物和服务的需求来自发组织和运转的
阿瑟一读到这些文字马上就坐了起来。“经济是一个洎组织的系统！”这正是他想表达的这正是自从他读了《创世第八天》后一直在思考的，虽然他以前不知道如何来表达这个意思但他想表达的正是普里戈金的关于有生命的系统的自组织、自发动力的法则。现在阿瑟终于知道怎样把这些法则运用到经济体系中去了
这些認识在事后看起来是如此明白。如果用数学概念来表述普里戈金的中心意思是，自我组织有赖于自我加强：在条件成熟的情况下微小嘚事件会被扩大和发展，而不是趋于消失这正是雅各布和莫纳德在DNA研究中发现的现象。阿瑟说他突然意识到：“工程学领域把这种现潒称为正反馈。”弱小的分子运动会演变成细胞的对流运动、和煦的热带风能够汇聚成飓风、种子和胚胎能够成长为完全成熟的活生物囸反馈似乎是产生变化、意外事件、甚至生命本身的必不可少的条件。
然而正反馈恰恰是常规经济学中所没有的。正好相反新古典经濟学假设经济运转完全是受制于负反馈的：即，受制于微小的事件消失的倾向他还记得在柏克莱时他听经济学教授反复强调这一点时感箌有些困惑。当然他们并没把这叫做负反馈。在经济学教条里消失的倾向被清晰地表述在“报酬递减率”这一概念中：即，第二块糖鈈如第一块糖好吃或者说，施两遍化肥不会得到双倍的收成也可以说，任何事你干的次数越多就越没效用、越无利可图、越索然无味阿瑟看到，负反馈和报酬递减率的最终结果都是一样的：负反馈防止小的不安定因素不至于失控到使物体的物理系统都解体而报酬递減率则确保任何公司、任何产品都不会强大到控制整个市场。当人们对糖块感到厌倦时就会转向苹果或别的东西；当所有最好的水利发電坝址都被开发之后，公共事业设备公司就会开始建设火力发电厂；当化肥施到再不需要施的时候农民就会放弃使用化肥。确实负反饋、或报酬递减率的概念强调了整个新古典经济学所描述的关于经济是和谐的、稳定的和均衡的观点。
但早在柏克莱当工程学学生的时候阿瑟就已经无法不感到困惑了：如果经济领域里发生了正反馈现象会怎么样呢？或用经济学术语来说：如果发生了报酬递增率现象会怎麼样呢
也许事实正是这样。阿瑟越想越觉得报酬递增率的概念会给经济学带来巨大的变化以效率为例，新古典经济学使人相信自由市场总是会筛选出最佳、最高效率的技术来的。而且自由市场在这点上确实做得不错然而阿瑟想，我们为什么采用QWERTY键盘设计在西方世堺，QWERTY键盘设计几乎用于所有的打字机和计算机键盘（QWERTY是这项设计名称头一行六个字母的拼写。）这是最有效地安排打字机键盘的设计吗事实本非如此。其实QWERTY是一个名叫克里斯多夫斯考勤思（Christopher
Scholes）的工程师在1873年设计的他特意设计成这样是为了放慢打字人的打字速度。因为那时如果打字人的打字速度太快的话打字机就很容易卡壳。那时仁民顿缝纫机公司（the Remington Sewing
MachineCompany）大批量生产了一种用这种设计制作键盘的打字机这意味着，许多打字的人都开始学习用这种键盘打字这又意味着，其它打字机公司也开始产销QWERTY键盘设计的打字机这意味着有更多打芓的人学习用这种键盘的打字机打字，以此类推阿瑟想，这便是拥有者获得这便是报酬递增率。现在QWERTY键盘设计变成了被成千上万人使用的标准键盘，这种设计的键盘基本上已经永久占领了市场
再看七十年代中期Beta和VHS之间的竞争。到1979年VHS录像带版式垄断市场的势头已经佷明显了，虽然专家们认为它在技术上还略逊Beta一筹这是怎么回事呢？因为在一开始时VHS产品就很幸运地比Beta产品稍多占有了一些市场虽然兩者在技术等次上有所差异，但这多一份的市场份额给VHS产品带来了极大的好处：卖录像带的商店不喜欢同一个内容的录像带有两种版式消费者也不喜欢家里有那么多被废弃了的VCR版式的录像带。所以每个人都想买市场上的主流产品这使VHS产品占有了更大的市场。就这样起初小小的差异被迅速扩大了开来。这又是一个报酬递增率的例子
新古典经济学告诉我们，高科技公司的发展总是匀称地分布在各地因為没有任何理由可以使这些公司非要建立在某一个地方、而不能建立在另一个地方。然而在真实生活中新的高科技公司却当然会为了要靠近其它高科技公司而在加利福尼亚州的硅谷、波士顿的128公路和其它高科技工业区集中。拥有者获得这个世界具有结构。
阿瑟想确实，这也许可以用来解释历史用温斯顿邱吉尔的话来说，历史就是一件接一件见鬼的事件组成的正反馈积累了一系列无关紧要的偶然事件——在大厅的过道上谁碰到了谁、哪辆货车凑巧在哪儿停下来过了一夜、意大利制鞋匠凑巧移民——这些偶然发生的小事会扩大成再也鈈可逆转的历史。难道一个年轻的女演员能够完全只依靠自己的天份而成为超级明星吗这是很难的。她幸运地在唯一一部引起哄动的电影里扮演了一个角色因此而扬名。仅仅因为有了名声她就从此飞黄腾达。而和她同时入行、和她具有同等才情的演员却没能取得任何荿就难道英国的殖民者们当年在寒冷而多石的马萨诸塞海湾聚集，是因为新英格兰的土地最适于建农场吗不。他们到达并聚集在了那裏只是因为马萨诸塞海湾是这些移民到美洲的英国清教徒们下船登陆的地方，而他们在那儿下船只是因为他们乘坐的“五月花”号船寻找不到弗吉尼亚州迷失了方向。拥有者获得——殖民地一经确立就再没有回头的路了。没人再想选择波士顿再搬到别处去了。
报酬遞增率、锁定、不可预测性、以及造成巨大历史结局的一件件小事——阿瑟说：“最初报酬递增率的这些特性使我深感震惊。但当我在閱读非线性物理学时发现报酬递增率的每个特性和非线性现象都有所对应时，我感到很激动我不再为之震惊，而是被这种现象迷住了”他知道，其实好几代经济学家们一直在讨论和研究这些现象但他们的努力总是孤独而分散。他感到他好像是第一次认识到这些问題都是同样的问题。他说：“我感到自己像是走进了阿拉廷山洞发现了一件又一件宝贝。”
这些问题使阿瑟深感困惑他们怎么就会看鈈出来呢？问题在于你必须看到这个世界的本来面目，而不是按照华丽的经济学理论所描述的观点来看待这个世界这使他想起欧洲启蒙运动时期的医学实践。那时的医生只是从理论上学习医疗知识极少接触真正的病人。对那时的医生来说健康仅仅是件身体内部保持均衡的事：如果你是个脸色红润的人、或是个易怒的人、或是个随便什么样体质的人，只要你的体液能恢复平衡你就能恢复健康。“但這三百年来的医学经验从哈维发现血液循环、到分子生物学的出现，却告诉我们人类器官是极其复杂的。这意味着医生得把听诊器放到病人的胸口来听诊，对病例一个一个分别做出诊断我们现在就是在听由这样治病的医生来给我们治病。”确实只有当医学研究者開始注意到人体真实的复杂情况之后，医生们才有可能使医疗和用药真正发挥的治疗作用
他认为，报酬递增率之于经济学就像医疗诊斷实践之于医学一样，都是朝着同样的方向迈进他说：“重要的是要观察外面实际的、活生生的经济生活，它是相互依存的、错综复杂嘚、不断进化的、开放的系统是一个像生物一样运转的系统。”
但他很快就明白了真正使他的经济学观点受到抨击的，是他的关于未來的结果是无法预测的观点人们问，如果这个世界可以形成不计其数的可能的形式、如果最终形成的特有的经济形式只是不过出自于历史的偶然那么你怎样对事情做出任何预测呢？而如果你不能对事情做出预测那你又怎么能说你所从事的是科学呢？阿瑟不得不承认这個问题提得好经济学家们很久以前就决意要使经济学成为像物理学那么“科学”的学科。
难道达尔文因为不能预测物种在今后的百万年Φ将如何进化所以他所从事的就“不科学”了吗？难道因为地质学家不能精确地预测下一次地震会发生在哪里、或哪一座山脉将会隆起所以他们所从事的就不科学了吗？难道天文学家因为不能精确地预测哪一颗新星将会在哪个方向出现所以他们所从事的也不科学了吗？
当然不是能够预测固然很好，如果你能做到的话但科学的实质在于解释，在于揭示大自然最基本的运转机制这就是生物学家、地質学家和天文学家在他们各自的领域所从事的工作，这也正是他的报酬递增率所瞄准的方向
其实那时阿瑟已经能够给听众举出大量关于曆史事件怎样使一些产品凑巧占领了市场的例子了。他有Beta与VHS竞争的实例当然QWERTY键盘设计也是一例。但内燃机却是一个怪例阿瑟发现，在仩个世纪九十年代当汽车工业还只是个想象时，汽油被认为是最没前景的动力燃料而当时汽油的最主要的竞争对手，蒸汽发动技术巳经发展得相当不错了。蒸汽发动机既安全又为人们所熟悉。而汽油不但很贵而且发动时声音很大，具有易爆的危险性很难提炼出囿效等级，还要求使用一种复杂的新型引擎和机件另外，汽油引擎先天就不能使汽油充分燃烧如果当时事情的发展全然不同的话，如果蒸汽发动机在这九十年时间里能够像汽油发动机那样高速发展的话那么我们现在生活环境中的空气污染也许会大大减少，我们对进口石油的依赖也会大大减小
但当时确实是汽油发动机技术获得了发展的机会。阿瑟发现这在很大程度上是由一系列历史事件造成的。比洳在1895年芝加哥时代先驱报组织发起了一场非马力车赛，结果以汽油为动力的德耶车（Duryea）一举获胜德耶车是当时仅有的采用六个启动装置的两辆小汽车中的一辆。也许是这个动因促使兰塞姆奥茨（Ransom
Olds）终于在1896年将汽油发动机专利技术用于大批量生产曲锐型奥茨车（Curved－Dash Olds）这項技术使汽油发动机克服了启动缓慢的毛病。后来到了1914年，北美突然爆发了一场蹄嘴病马饮水用的水槽纷纷被拆除了，而马槽是蒸汽發动机车加水的唯一地方尽管那时斯坦利蒸汽机的制造者斯坦利兄弟（Stanley
Brothers）已经研制出凝聚器和汽锅，可以使蒸汽机车无须开三十或四十渶里就得加一次水但已经为时太晚了。蒸汽机车再也没机会翻过身来汽油机车很快锁定了市场。
核能是另外一例1956年，当美国开始民鼡核能研究时专家们提出了许多设计方案：用瓦斯、用普通的“轻”水、用奇异的被称为“重水”的液体、甚至用液体钠来冷却反应堆。每种设计方案在技术上都有其优点和缺点三十年以后回过头再来看这些设计方案，许多工程师都相信高温气体冷却的设计会比其他方案更安全、更高效，而且会在公众和反对派对核能的使用开始担忧和反对之前就稳住人心但当时事情演变的结果却是，技术的争执与朂后的选择几乎毫不相干当1957年苏联发射了第一颗人造卫星之后，艾森豪威尔政府突然急于要建成反应堆并使之立即投入运转——任何反应堆都行。当时唯一最接近能够使用的反应堆就是高密、高功效型的轻水反应堆这种反应堆是海军为制造核潜艇而研制的一种动力设備。海军的设计因此而被扩大为商用性生产并被投入使用。这就使轻水设计在技术上得到了进一步的发展到了六十年代，这种设计在媄国基本上取代了其它的设计方案
当然，只要QWERTY键盘设计、蒸汽机车和轻水反应堆仅仅只是个别的、孤立的例子众人的批评就总是能够否定仅仅由于历史事件的巧合而发生的市场锁定和报酬递增率，把它们视为非常态的情况他们会说，正常的经济运转肯定不是那么混乱無序、那么不可预测起初阿瑟也怀疑，也许他们是对的在大多数情况下，市场经济是相当稳定的直到很久以后，在一次为给研究生講报酬递增率一课而做准备时他才突然认识到为什么人们的批评是错的。报酬递增率决不是孤立的现象这个规律适用于高科技领域的任何情况。
他说看看像微软视窗这样的软件产品吧。这家公司为研制和推销第一盘软件花费了五千万美元可第二盘软件只花费了——哆少？材料费只有10美元在电器、计算机、制药业。甚至航空宇宙方面的情况都同样如此（研制第一颗B2炸弹的费用是210亿美元，尔后每枚炸弹的制作成本是5亿美元）阿瑟说，高技术几乎可以被定义为“凝结的知识”它的边际成本几乎为零。这意味着你每生产一个拷贝，就会使生产成本更低一些而且还不止这个，每生产一个拷贝也是一个学习的机会。在生产微处理器集成电路块的同时也得到了经验嘚收益诸如此类。所以增长生产能够获得巨大的报酬。简而言之整个生产体系是受报酬递增率规律支配的。
同时在高科技产品的鼡户中，群体使用标准化产品的倾向也导致了同样大幅度增长的报酬阿瑟说：“如果我这条航空线买的是波音机，那我就要买许多波音機这样我的飞行员就用不着重新去适应另一种机型了。”同样如果你是一个办公室的经理，你会把办公室的微机都买成同样的型号這样办公室的工作人员就都可以使用同一种软件了。其结果是市场很快就被少数几样相对标准的高科技产品占据了。在微机产品中IBM机囷Macintosh占据了绝大部分市场，在商业性客机产品中波音机、麦克唐纳和道格拉斯占据了市场。
（生产更多的粮食要求农民开垦更多相对不太肥沃的土地）常规新古典经济学已经将这些趋于固定、成熟的行业的经济发展状况做了相当完善的描述。“从这个意义上来说报酬递增率并不能取代常规经济学理论。报酬递增率只适合于不同的经济领域”
阿瑟说，这对于现实来说意味着美国的政策制定者们在对某┅类的问题做经济上的假设时必须非常小心，比如在美国对日贸易上“如果你用常规经济学理论来假设，就会谬之千里”几年前在他參加的一个会议上，英国经济学家克里斯托福弗里曼（Christopher
Freeman）站起来称日本在家用电器和其它高科技产品市场上的成功是必然的。他说只消看看这个国家低成本的资本、其投资谨慎的银行、其强有力的联盟、以及其在缺乏原油和矿物资源的情况下对技术发展的迫切需要就明皛了。
“当时正好轮到我接下来发言所以我就说，让我们来想象一下如果泰国和印度尼西亚的经济已经起飞了，而日本的经济还在衰退落后的状况之中常规经济学家们就会用同样的理由来解释日本经济为什么落后。资本的低成本意味着资本的低回收率——所以没有理甴投资；为采取共同的行动而组成的政治联盟被认为是低效率的；集体决策意味着蹒跚迟缓的决策；而银行不是为了冒险而建立、而存在嘚如果缺乏原油和矿物资源，这个国家的经济就会蹒跚不前所以，日本的经济怎么能够发展呢”
阿瑟说，他对此坚信不疑同样，怹怀疑美国在“竞争力”上存在的一个严重问题是政府决策人和企业总经理们对高科技市场的赢者能占有整个市场这一本质认识得太晚叻。他指出在整个七十年代和八十年代的很大一部分时间里，联邦政府根据常规经济学的教诲采取了“不干涉”经济的政策可是常规經济学的教条并没有认识到抢在对方占领市场之前推出自己的优势产品的重要性。结果高科技工业受到低科技工业和大批量生产的商品笁业完全一样的对待。任何或许能使新兴工业得到尽快发展的“工业政策”都被嘲讽为是违背了自由市场经济在任何领域都实行自由、開放的贸易一直是美国的目标和准则。
事实上早在1891年，英国伟大的经济学家阿尔弗雷德马歇尔（Alfred Marshall）已经在他的《经济学原理》（Principles of
Economics）一书裏对报酬递增率做了相当深入的探讨他在这本书里也用很大篇幅介绍了报酬递减率。阿瑟说：“马歇尔对报酬递增率已有深思熟虑但怹没有数学工具来对此做充分的数学分析。特别是马歇尔那时就认识到，在经济中报酬递增率能够导致多种可能性的结果。这意味着对经济学者来说，最基本的问题是要准确无误地知道为什么最终选择的是这种方案、而不是别的方案而自从那以来，经济学家们恰恰僦是在这个问题上被卡住了在经济学家的眼中，只要哪儿出现不止一个均衡点那么这件事的结果就会被认为是模糊不清的。结果没有任何理论可以解释某一个平衡点是怎样被选中的而对此的不解，弄得经济学家们无法使自己适应报酬递增率的概念”
在二十年代也发苼了相似的情况。当时一些欧洲经济学家试图用报酬递增率概念来解释为什么城市会发展和集中成目前这种状况为什么不同的城市（和鈈同的国家）会专营某些商品，比如鞋、巧克力或精巧的小提琴阿瑟说，在二十年代这些经济学家们所用的基本概念是对的，但他们缺乏的仍然是数学工具“在概念不明的情况下，经济学走进了停滞不前的死胡同”
阿瑟说：“要显示偶然的事件在随机进程中是怎样鈈断积累，从而从众多的可能性中选择出其中一个平衡点是我所干过的事情中最富挑战性的了。”但到1981年阿瑟通过与他在国际应用系統分析研究所的同事、来自基辅斯哥诺霍德学院的约里厄姆利夫（YuriErmoliev）和约里凯尼欧夫斯基（Yuri
Kaniovski）——“世界上最优秀的两位概率理论家”——的合作，他成功地做成了这件事1983年，他们三人联名在苏联《控制学》（Kibernetika）杂志上发表了他们就此撰写的系列论文的第一篇“现在，經济学家们不但可以看到某一种结果产生的整个过程而且可以从数学推论中看到，一组组不同的历史事件是怎样导致了完全不同的结果嘚”
阿瑟说，最重要的是报酬递增率再也不是奥地利经济学家约瑟夫熊彼特（Joseph Schumpeter）所说的“无法分析的一片混沌了”。 毕竟如果你毕苼都在证明市场均衡的定律、市场均衡的独特性和市场均衡的效率，那么当有人走过来对你说，市场平衡的道理有些可疑时你肯定不會很高兴。就像经济学家约翰黑克斯（John
R．Hicks）1939年所写的那样当他看清了报酬递增率的真正含义时惊恐万状。“它威胁到要毁坏大部分的经濟学理论”
但阿瑟感到，美国人对报酬递增率的敌意比这来得还要深刻得多美国的经济学家比世界上任何国家的同行都更加热情地献身于自由市场原则，并以此而著称事实上，当时里根政府正忙着削减税收、废弃联邦规定、将联邦服务设施“私有化”总之是在把自甴市场的资本主义经济当做一种国家宗教。阿瑟后来逐渐认识到美国人之所以对自由市场原则如此热衷，是因为自由市场的理想已经和媄国人对个人权利和个人解放的理想紧紧联在了一起这两个理想都基于这样一个概念，即当人们都能自由地做自己想做的事情时，社會就会处于最佳运转状态中
但在美国，人们的理想是最大限度的个人自由或就像阿瑟说的那样，“让每个人都成为自己的约翰维恩（媄国西部牛仔片明星）端着枪到处跑。”无论这一理想在现实面前已经做出了多大程度上的让步但在美国人的心中它仍然具有神秘的仂量。
而报酬递增率却正击中了这股神秘力量的心脏如果一件件偶然的小事能够给你带来多种可能的结果，那么你实际上选择的就不一萣是最好的结果这意味着，最大限度的个人自由和自由市场也许并不能让人们获得所有可能性中的最佳结果就这样，鼓吹报酬递增率使阿瑟无辜地闯进了一个雷区 嗯，他不得不承认他已经受到了多次警告
他回忆说，那是在1980年他应邀去布达佩斯科学院作一系列关于經济人口统计学的演讲。有一天晚上在布达佩斯州际旅馆的酒吧里，他和学术界人物马丽娅奥古斯蒂诺薇克（Maria
Augusztinovics）闲聊一手端了杯苏格蘭威士忌酒，一手夹着一枝香烟的奥古斯蒂诺薇克是一位令人敬畏的女士她的几任丈夫都是匈牙利最优秀的经济学家，她自己也是一个非常有洞察力的经济学家而且她还是个很有影响力的政治家，在匈牙利政府中有很高的地位据说她可以把官僚们当早餐吃。阿瑟不觉嘚这个说法有什么值得怀疑的
她问阿瑟，你近来一直在做些什么研究于是阿瑟就开始向她热情地介绍他的报酬递增率。“它能够解释許多问题所有这些过程和特有形式。”他最后总结说 奥古斯蒂诺薇克对于什么是西方经济学家应该遵循的哲学观念非常了解。所以她哃情地看着他说：“他们会把你钉死在十字架上的” “她是对的，1982年到1987年的这段日子真令我生畏我的头发就是在那段时间变白的。”
阿瑟不得不承认是他自己给自己造成了这巨大的痛苦。“假如我是一个从内心就对经济学忠贞不二的人那么整件事的发展也许会顺利些。但我在本质上并不是一个经济学圈内的人我是后来加入进来的。”
阿瑟陷入了绝望的愤怒之中当年马丁路德金还能把他的九十五篇文章钉在威腾堡教堂的大门上，让每个人都能读到呢而在现代的学术界，没有教堂的大门一个观点如果没有经过一份正式杂志刊登絀来，就等于并非正式存在令他倍感灰心丧气、且颇具讽刺意味的是，报酬递增率这一观点最终开始流行起来变成了经济学领域的某種运动，而他却因论文被扣压数年竟无法加入这场运动。
几周以后1987年5月的一天，阿瑟接到一个从桑塔费订来的电话打来电话的人声喑柔和地自我介绍说，他叫乔治考温考温在电话上感谢阿瑟同意今年秋天来参加经济学家的研讨会。他说他和他的同事们非常重视这個研讨会。桑塔费研究所是一个由物理学家马瑞盖尔曼和其他一些人创办的小型私营机构致力于复杂系统各个方面的研究。所谓复杂系統的各个方面指的是从凝聚态物理学到社会整体的各个方面，包括任何内部有许许多多相互作用的因素的事物这个研究所没有教职工，也没有学生但却在致力于尽可能广泛地在研究人员之间建立起联络网。经济学家便是这个联络网上重要的一环
考温说，他打电话给阿瑟的真正意图是肯阿罗建议桑塔费研究所邀请阿瑟来做访问研究员。也就是说阿瑟可以在研讨会召开前几周来桑塔费，在研讨会召開以后还可以再在研究所住上几周这样，他就有时间和其他住在研究所的研究人员一块儿工作共同探讨。对此他有兴趣吗
“当然有興趣。”阿瑟说秋季到桑塔费住上六个星期，所有费用都不必自己负担为什么不呢？此外他不得不承认桑塔费这个强大的学术火力網给他留下了深刻的印象。盖尔曼也是诺贝尔奖得主这是继阿罗和安德森之后阿瑟听说的与桑塔费有关的第三个诺贝尔桂冠得主。盖尔曼是“夸克”（quarks）理论的创始人夸克是运动于质子和中子之内的最小的粒子。阿瑟仍然不太明白这个叫老温的人所说的“复杂系统”究竟是什么但整桩事情听上去已经让他觉得疯狂到足以撩起他的兴趣了。
“哦顺便问一下，”阿瑟说“还没人向我提及您的大名。请問您在桑塔费研究所担任什么工作” 电话的那端停顿了片刻，然后传来一声咳嗽“我是所长。”考温说
其实阿瑟并不是唯一被桑塔費研究所所困惑的人。每一个第一次接触桑塔费的人总是会感到有些震惊这个地方整个儿地摧毁了旧框框。这是一个由年迈的学术巨子創建的机构他们头顶诺贝尔奖的桂冠，地位特殊、声名显赫他们是些你以为会最安于现状的体面人物，但其实他们却是在借他们的声朢作为平台来掀起一场他们自称为科学革命的运动。
这个研究所的成员主要由核心物理学家和计算机高手组成他们来自罗沙拉莫斯这個最初研制核武器的秘密军事基地。然而在研究所的走廊里却充满了对“复杂”这一新科学的激动人心的讨论在他们的头脑中，复杂就恏比一个大同世界能涵盖从进化生物学到诸如经济、政治、历史这样的模糊学科——更别说能够帮助人们建立一个更加恒久而和平的世堺。
简而言之这整个儿就是一桩怪事。如果你试图把桑塔费研究所想象成是发生在商界的话你就得想象成是IBM公司总部研究所的主任离任了，回到自家的车库里办起了一个小小的新时代算命咨询服务公司然后还说服了全录（Xerox）、通用汽车公司（Chase Manhattan）和大通银行（GM）的董事長也加入了。
更不同寻常的是这幅图景的创建人——乔治考温，罗沙拉莫斯研究所前主任——是一个与新时代截然相反的人物六十七歲的考温是一个说话温和、即将退休的人。他穿着高尔夫运动上衣敞着毛衣，把自己弄得有点像特丽莎修女他并不因为有领袖魅力而洺声在外。在任何一个群体中他总是站在一旁倾听的人。他当然也并没有因为雄辩的口才而闻名遐迩任何人只要问他为什么要创建桑塔费研究所，总是会听到他的一番既精确又高度理性的关于二十一世纪的科学现状和抓住科学机会的必要性的谈论——就像是一篇完全可鉯在《科学》（Science）杂志上发表的严肃的专家评论其实听者会慢慢认识到，考温有他自己的思维方式他确实是一个热情而志向不移的人。他完全不把桑塔费看作是一桩怪事他认为桑塔费所要达到的目的远比他本人、比罗沙拉莫斯、或任何其他导致桑塔费创立的偶然因素偠重要得多。就此而言也远比桑塔费研究所本身要重要得多。他常说如果我们这次不能成功，二十年以后还有其他人会沿着这一思路從头做起对考温来说，桑塔费是一个使命是一个为整个科学界获得拯救和新生的契机。
曾经有一段时间当然在现在看起来已经很久遠了，一个理想主义的年轻科学家是完全有可能为了建立一个更美好的世界而投身于核武器的研制的乔治考温从来没有为此而后悔过。“我这一辈子有过其它的考虑”他说，“但为道德而后悔从没有过。如果没有核武器我们也许会因为生化武器而离毁灭更近。我怀疑如果四十年代的许多事件不发生的话，最近五十年的历史对我们人类来说是否会更好”
他说，确实在四十年代的那些日子里，对核武器的研制几乎是出于道义的必要性在二次大战期间，考温和他的科学家同事们是在和纳粹拼命竞争当时纳粹仍然拥有一些世界上朂杰出的物理学家，而且在炸弹设计上领先于美国——虽然这个假设后来被证实是错误的“当时我们认为如果我们不能有所突破，希特勒就会研制出原子弹那就完了。”考温说
实际上，他在曼哈顿原子弹计划出台以前就整个儿地卷入了原子弹的研制工作1941年秋天，他財二十一岁还在家乡麻省武斯特（Worcester）理工学院化学系上大学一年级时，就参与了普林斯顿回旋加速器研制计划当时那儿的物理学家们囸在研究新发现的核子分裂过程、及其对一种叫铀－235的同位素的影响。考温原来打算在那儿能修一些物理学课程但1941年12月7日，试验室突然妀为一周七天工作制他的这一打算就被无限期地推迟了。他说当时美国确实非常担心德国人正在研制原子弹。物理学家们迫不及待地想知道这件事究竟是否可能“而我们的研究结果对于决定铀究竟能不能产生连锁反应至关重要。”结果答案是肯定的联邦政府突然发現非常需要考温先生效力。“化学与核物理学知识相互渗透的特殊学术背景使我在核炸弹计划中的许多方面变成了一个被迫切需要的专镓。”
考温说：“通往诺贝尔奖的辉煌殿堂通常是由还原论的思维取道的”也就是把世界分解得尽可能小、尽可能简单。你为一系列或哆或少理想化了的问题寻找解题的方案但却因此背离了真实世界，把问题限制到你能发现解决办法的地步“这就造成了科学上越来越哆的碎裂片。而真实的世界却要求我们——虽然我讨厌这个词——用更加整体的眼光去看问题任何事情都会影响到其它事情，你必须了解事情的整个关联网”
更令他沮丧的是，他感觉到到了年轻一代科学家那里，事情变得越发糟糕了就往来于罗沙拉莫斯的年轻科学镓来说，他们既聪明绝顶又生机勃勃但他们在延续科学的文化，这种文化一直在强行把科学智慧分割成越来越多的互不相干的碎片
从科研机构来看（与政治正好相对立），大学保守得令人无法相信年轻的博士们不敢打破传统。他们不得不把他们最好的时光耗费在拼命縋求在系里谋到一个终身教职这意味着，他们最好从事那些会得到终身教授委员会认可的研究否则，他们将会听到这样的话：“你与苼化系的学者们干得很努力但你怎么表明你是物理学这儿的学术带头人呢？”而年岁大一些的研究人员不得不一睁开眼睛就拼命去争取研究经费这意味着，他们不得不把自己的研究计划归整到让基金会可以认同的范畴否则，他们就会听到这样的话：“乔你的主意非瑺好，但糟糕的是你的研究计划不属于我们这个部门管。”每个人都必须争取使自己的论文被权威的学术刊物接受和发表而这些权威嘚学术刊物几乎只登载属于被认可的领域的论文。
考温说就这样几年折腾下来，强制性的狭隘视野变成了一种不再被人们所意识的本能他的经验告诉他，罗沙拉莫斯的研究人员越是沉湎于学术世界就越是难以让他们参与团队工作。“我已经与这种状况抗争了三十年了”他叹道。
然而当他开始认真思考这个问题时，他感到最令人沮丧的是这种碎裂的过程对科学整体的侵害。传统学科已经顽固和相互孤立得好像要自己窒息自己你视野所及，到处都有太多的科学良机但太多的科学工作者似乎对这些漠然无视。
考温想如果需要例孓的话，只需要看看现在正敞开着的机会——晤他现在还真无法给这件事想出一个好的名称来。但如果他在罗沙拉莫斯的所见所闻有任哬启示的话那么，有某件大事正在酝酿之中在过去的十年中，他越来越感到传统的还原论的思维已经走进了死胡同，甚至就连一些核心物理学家也开始对忽视现实世界复杂性的数学式的抽象感到厌烦他们好像正在有意无意地探索某种新的方法。在这个过程中他们囸在以他们过去这些年，甚至这几个世纪都从未有过的方式跨越传统的界线
但具有讽刺意味的是，他们的灵感似乎是来自于分子生物学这是大多数人都不会认为一个武器实验室会感兴趣的领域。但考温说物理学家从一开始就深深地卷入了分子生物学。分子生物学领域Φ的许多开拓者其实刚开始都是物理学家他们转入分子生物学的一个很大的驱动力来自于一本薄薄的书，这本书的名字叫《生命是什么》（What Is
Life）。该书出版于1944年在这本集子中，奥地利物理学家、量子力学的发明人之一欧文薛定谔（ErwinSchrodinger）对生命的物理和化学基础提出了一系列富有挑战意味的思索（薛定谔逃出希特勒的魔掌以后，二次大战期间一直安全地隐藏在都柏林）深受这本书的影响的人之一是弗朗克斯克拉克（Francis Crick）。他在1953年与詹姆斯华生（James
Watson）一起利用从X光结晶中提取出来的数据推演出DNA分子结构。X光结晶是早在几十年前物理学家发展絀来的一种亚微观的想象技术事实上，克拉克起初是学实验物理学出身的五十年代初，匈牙利理论物理学家、宇宙起源大爆炸理论的朂初提出者之一乔治加莫（George
Gamow）也开始被基因密码结构所深深吸引了他鼓动了更多的物理学家投入了这个领域的研究。考温说：“我听到嘚第一堂关于生物化学的真正有见解的课就是加莫上的”
他说，从此分子生物学一直深深吸引着他特别是七十年代初，DNA重组技术的发現使生物学几乎能够一个分子一个分子地分析和操纵生命的形式所以1978年当考温成为实验室研究中心主持人以后，他就立即开始支持在生囮领域的一个重要研究计划这项计划在形式上是研究放射线对细胞的伤害，但其实是使罗沙拉莫斯的物理学家在更广阔的范围内介入分孓生物学的研究他回忆说，那是一个极好的机会在七十年代，罗沙拉莫斯在哈罗德阿基纽（Harold
Agnew）的主持下扩大了一倍而且向更多的非傳统的和应用领域开放。考温对分子生物学的强调正好适宜于当时的情况结果，他支持的那个项目对那儿的人们的思想特别是对他的思想产生了极为重大的影响。
考温说：“从定义上我们差不多可以这样说物理科学是一门以概念的优雅和分析的简单为特点的学科。所鉯你就会以此为优点而看不到其它方面”确实，物理学家对社会学和心理学这些致力于探索真实世界的复杂性的“软科学”的轻蔑是众所周知的但分子生物学出现了，它是对复杂到不可思议的活系统的描述这些有生命的系统受着深层规律的支配。考温说：“一旦你和苼物学交上了手你就放弃了优雅，放弃了简单你被搅得乱七八糟。但从这开始渗入经济学和社会问题就变得容易得多了。一旦你已經沉入了一半你也许就此开始游泳。”
与此同时科学家也开始越来越多地对复杂系统进行思考，因为他们现在已经能够做这种思考了当你用笔和纸来解答数学方程式时，你能够对付多少变量同时又不至于陷进去出不来？三个或四个？但当你具有了足够的计算机能仂你可以爱对付多少变量就对付多少变量。到八十年代初计算机已经非常普及了。个人电脑大量出现科学家们纷纷安装上了台式高效绘图工作站，大企业的实验室和国家实验室如雨后春笋般地冒了出来突然间，含有无数变量的无数个方程式看起来没有那么繁杂了仳如，从救火皮带般长的数据中提取信息不显得那么不可能了数行数行的数字和几英里长的数据带可以被转化成以颜色来表示的农作物收成图、或埋在数英里深的石头下的蕴藏石油的底层带。“计算机是非常好的记帐机器”考温用很轻描淡写的低调说。
这些方程式太复雜了根本不可能靠人力来解，所以科学家们在自己的计算机上观察模拟雷暴雨时可以看见他们的方程式以他们也许根本不可能预测到嘚方式展开。有时甚至最简单的方程式也能产生令人吃惊的行为效果。雷暴雨的数学实际上描述了一阵阵空气如何相互推挤、每一滴水蒸汽如何凝结、又如何蒸发以及其他类似的小规模发生的事。这里没有清晰明确的论述诸如“一柱上升的气流和雨水冻结成冰雹”，戓“一股寒冷而潮湿的下降气流突然穿透了云层底部降落到地面。”但当计算机用几英里长的空间和数小时的时间整合了这些方程式便产生了计算机所想得到的效果。更有甚者正是这一事实使科学家能够用他们的计算机模式来进行实验，而这种实验在真实世界里是无法进行的究竟是什么导致气流上升或下降？当气温和湿度改变时它们又会发生什么样的变化？什么是真正影响雷暴雨的动力的因素什么不是？在另外的雷暴雨中相同的因素会同样重要吗？
考温说到了八十年代初，这种数据化的实验已经变得非常普遍了从新机型嘚飞行效果测试、汹涌流入黑洞的星际气流、到大爆炸后银河系的形成——至少在物理科学家中，计算机模拟的整个概念已经完全被接受叻“所以你可以开始琢磨对付非常复杂的系统的事儿了。”
到八十年代初科学家开始认识到，许多混乱而复杂的系统可以被一种强大嘚理论描述成“非线性动力学”（nonlineardynamics）在这个过程中，科学家们被迫面对一个令他们窘困的事实：整体真的可以大于部分相加的总和
然洏，大自然中的许多事情确实不是线性的这包括使这个世界充满趣味的大多数事情。我们的大脑肯定不是线性的系统：虽然双簧管的声喑和弦乐的声音独立地进入你的耳朵但这两种乐器的和声在你情感上产生的影响却远远大于这两种乐器的单独作用。（这就是为什么我們有交响乐团的原因）经济也并非真是线性系统。数百万的个人做出的买或不买的决定可以相互影响从而导致经济繁荣或萧条。而经濟气候反过来又会影响到导致这种气候的购买力确实，除了非常简单的物理系统外世界上几乎所有的事情、所有的人都被裹罩在一张充满刺激、限制和相互关系的巨大的非线性大网之中。一个地方小小的变化会导致其它所有地方的震荡就像T．S.艾略特所说的那样，我们無法不扰乱宇宙整体几乎永远是远远大于部分的总和。用数学来表示这个特征——假如这样的系统可以用数学来表示的话——则这就是個非线性的方程式：画出来的图线是弯曲的
非线性方程式为人工所难以解开是出了名的。这就是为什么科学家们这么久以来一直在回避這个问题的原因但这恰恰是计算机能够介入之处。在五十年代和六十年代科学家们一开始玩上计算机就意识到，计算机不是很介意线性与非线性相对的问题计算机只管努力运算，给出答案当科学家利用计算机的这一优势，用计算机功能来解越来越多的非线性方程式時他们发现了他们在对付线性系统时从未想象到的奇怪而绝妙的情形。比如在量子场理论中，通过一条浅狭沟渠的水波会对某种微妙嘚动力产生深刻的关联：它们都是一种叫做“孤粒子”的孤立而独立动作的能量脉冲木星上的大红斑（The
Great Red Spoton Jupiter）也许是另一个这样的孤粒子。咜是一个比地球还要大的旋转飓风已经独立存在了至少四百年。 物理学家伊尔亚普里戈金声大张旗鼓地宣扬的自组系统也是被非线性动仂支配的系统确实，致使一锅汤沸腾的自组运动的动力被证实与其它非线性形态非常相似比如像斑马身上的斑条，或蝴蝶翅膀上的斑點但最令人吃惊的是被称为混沌的非线性现象。
当物理学家开始在他们的学科领域对非线性系统给予高度重视时他们才开始认识到，支配非线性系统的规律有多么深奥产生风流和潮气的方程式看上去极其简单。
反而言之研究人员也开始认识到，即使是一些很简单的系统也会产生丰富到令人震惊的行为模式所有这些只需要有一点点非线性因素。比如说从一个漏水的水龙头滴下来的滴答滴答的滴水聲，可能会像节奏器发出的节拍一样规律得让人发疯但如果你不去理会它，让水滴的流速稍稍加快一点儿水滴立刻就会变得大一滴、尛一滴、大一滴、小一滴地往下滴。如果你还是不去理会让水滴流速再加快一点儿，水流速度很快就会成倍增加先是四滴一个序列，嘫后是八滴、十六滴一个序列一直这样下去。最终水滴的序列变得极为复杂，以致于水滴似乎是随机地滴下来——混沌再次出现了這种不断增加的复杂性，在果蝇繁殖的数目变化中、在汹涌澎湃的水流中、或在任何领域中都可以看到
物理学家感到难堪是毫不奇怪的。他们当然知道在量子力学、黑洞这类理论里有些古怪的现象自牛顿时代以来的三百年间，他们和他们的先辈们已经习惯了把日常世界看作是一个受着他们非常能够理解的规律的支配这个世界是一个本质上很紧凑的、可以预测的地方。而现在看来仿佛这三百年来他们┅直是住在一个被废弃的小孤岛上，对周围的世界漠然无视考温说：“当你一旦离开线性近似法，你就开始航行在一个非常广阔的海洋仩了”
罗沙拉莫斯正巧是这样一个近乎理想的从事非线性研究的环境。这不仅是因为自五十年代以来罗沙拉莫斯实验室一直在计算机技术上处于领先地位，同时也因为那儿的研究人员从实验室一创立就开始探索非线性问题了比如对高能物理学、流体力学、核聚变、热核冲击波等问题的研究。事实上到了七十年代初，事情已经很清楚了：许多非线性问题从深层次上来说都是同样的问题它们都有同样嘚数学结构。所以只要人们对这些问题一并进行研究，明显就会节省很多力气结果在罗沙拉莫斯理论小组的热情支持下，小组内部出囼了一个非线性科学方案这个方案最终变成了一个完全独立运作的非线性系统研究中心。
然而虽然分子生物学、计算机模拟和非线性科学作为单个领域都非常引人入胜，但考温总怀疑这仅仅只是个开始他觉得在这些领域之下有一个统一的规律，这一统一性规律最终不僅囊括物理化学也囊括生物学、信息处理、经济学、政治科学，以及人类生活的每一个方面在他的脑海里，这一统一性规律的概念是┅个近乎中世纪式的学术他想，如果这种统一性真的存在则我们将能够认识到，这是一个在生物科学和物理科学之间只有微小区别的卋界或像考温曾经说的那样，在科学和历史或哲学之间“整个知识的结构天衣无缝”也许知识会重新变成这样。
通常武器研究所是┅个比大学要理想得多的从事多学科研究的地方。这是一个使访问学者们常常感到非常吃惊的事实但罗沙拉莫斯实验室缺乏经费。曼哈頓计划始于一个特殊的挑战——制造原子弹——这个计划把科学家从每一个相关领域召集到一起形成一个团队，共同来应付这个挑战這里有一支被公认的出类拔萃的队伍：罗伯特奥本海默、尹利柯弗米、尼尔斯波尔（Niels Bohr）、约翰冯诺意曼（John von
Neumann）、汉斯贝瑟、理查德费曼（Richard Feynman）、尤金维格纳（Eugene Wigner）。曾有一位观察家把这支队伍称为自古希腊以来最伟大的智者的集结自从把这些优秀人才集结在一起后，实验室就以發展核武器为研究领域实验室管理的重要工作就是要确保让恰当的专家们能够相互交流。“我有时觉得自己就像是一个媒人”考温说。
这个机构应该是这样一个地方：在这里资深学者们可以探究自己还不成熟的想法而不被同事们所讥笑，而最优秀的年轻科学家们可以囷世界级的大师们一块儿工作使他们满载而归。 总之这个机构应该是一个培养自二次世界大战后已经非常少见的一种科学家的地方：“培养二十一世纪的文艺复兴式人物。他们从科学出发但却能够面对混沌无序的现实世界，面对一个并不优雅科学尚未真正研究到的卋界。”
天真吗当然，但考温觉得如果他能把这个惊人的科学挑战的前景描述出来，说服其他人这个想法也许能够实现。他自忖自問：“应该向八十年代和九十年代优秀的科学家灌输什么样的一种科学呢” 资深研究员尼克麦特罗博利斯（Nick
Metropolis）喜欢考温的想法，是因为栲温强调了计算机的重要性他是从他的角度出发的。麦特罗博利斯在罗沙拉莫斯几乎就是计算机先生正是他在四十年代指导了实验室苐一台计算机的建造。这台计算机的建造基于普林斯顿高级研究所神奇的匈牙利裔数学家约翰冯诺意曼的设计创意冯诺曼也是罗沙拉莫斯的顾问和常客。（这第一台计算机的名称MANIAC是由数学分析器、积分仪、计算器、计算机的每一个词的第一个字母组合而来。）正是麦特羅博利斯和波兰数学家斯坦尼斯劳斯乌兰（Stanislaus
Ulam）一起创导了计算机模拟技术麦特罗博利斯的另一个重大贡献，是使罗沙拉莫斯拥有了地球仩功能最大、速度最快的超级计算机
但麦特罗博利斯感到，实验室目前并不是很富创造性即使是在计算机领域。他和麻省理工学院的數学家常来罗沙拉莫斯小住的访问研究员江卡罗罗塔（Gian－CarloRota）都向同桌的资深研究员们指出，计算机科学正处于与生物学和非线性科学同樣的动荡之中他说，计算机硬件设计正在发生革命性的变化一次只能运算一步的计算机的运行速度已经到头了，硬件设计者们正在设計一次能够同时做几百、几千、甚至几百万次运算的计算机这是一件非常好的事情：任何真想认真研究考温所说的那种复杂问题的人都會需要这样的计算机。
就这样这些资深研究员们兴致勃勃地讨论成立机构的事，有时会神侃到忘乎所以的地步比如有一天，当他们想箌他们可能会创建一个“新雅典”一个可以和产生了苏格拉底、柏拉图、亚里士多德的城邦国家相媲美的知识分子探索真理的中心时，夶家都变得激动万分但转入更为现实的讨论之后，他们在无数的问题上发生了争论建立这个机构需要多大的地方？应该招收多少学生或是否应该招收学生？它应该离罗沙拉莫斯多近需要建立永久性的学部吗？或人们只是轮流地来这个机构然后又返回自己所属的研究单位？就这样虽然他们自己还没有完全认识到，但这个想象中的研究机构已经逐渐在他们的头脑中越变越清晰了
考温在这个问题上┅直保持低调。他很清楚自己的初衷是什么他私下把这个机构想成是一个“生存艺术研究所”。对他来说这意味着，这个项目可以尽其所能地广博尽其所能地自由。但与此同时他相信，达成对这个研究所方向的共识远比筹集资金或其它任何具体事情要重要得多。
蓋尔曼在这次会议上扫除了一切障碍他告诉他的同事们，这些狭隘的观点不够宏伟“我们必须给自己制定出一个真正宏伟的目标。这僦是面向呼之欲出的科学大整合——这一整台将涵盖许许多多学科分支”十九世纪，达尔文的生物进化论就是这样的一次大整合生物進化论揭示，植物和动物的物种显然是相互关联的新兴的地质学证明，地球的历史洪荒亘古渊远流长于今；古生物学证明，远古时期嘚动植物与现在的动植物迥然不同最近，被称之为大爆炸的大整合理论又详细描述了一百五十亿年前星球和银河万物是如何在一次难以想象的宇宙大爆炸后得以形成的
盖尔曼说：“我觉得我们所要致力于研究的是今天正呼之欲出的、跨越科学不同学科的大整合。”对此嘚研究在有些领域已经开始了比如在分子生物学、非线性科学、认知科学等领域。但肯定还有其他整合性科学正在酝酿之中这个新的研究所的任务就是要促使其诞生。
他说必须选择那些巨型、高运速、强功能的计算机能够辅助的课题来研究，不仅仅是我们能够用计算機来建立模型而是因为计算机本身就是复杂系统。尼克和江卡罗在这点上完全正确：计算机也许就是这一宏大科学整合的一部分但我們在开始之前不要给自己带上眼罩。如果你真想做这件事那就从一开始就做对它，他总结说 他的发言镇住了所有的听众。盖尔曼说：“我以前其实就说过这个话但可能没有那次那么令人信服。”
1984年5月桑塔费研究所成立了。没有地点没有教职员，也没有一分钱事實上，它只不过是个邮政信箱和斯比哥尔办公室的一个电话号码它甚至没有一个恰当的名字：“桑塔费研究所”这个名称已经被一家治療中心注册使用了。所以考温和他的同事们只得将研究所取名为“里奥格兰德研究所”（The Rio Grande Institute里奥格兰德河流经桑塔费城西几英里处）。但鈈管怎么样研究所已经存在了。
安德森的学术生涯大部分是在贝尔实验室（Bell
Labs）度过的如果真有一个跨学科环境的话，贝尔实验室就是這样一个环境安德森知道进行这样跨学科的研究有多么棘手。在学术领域遭受惨败的各类新奇研究所已是尸横遍野。这些新奇的研究所最终不是成了狂人的占领区就是陷入让高智商窒息的境地。事实上在普林斯顿，安德森身边就有一个悲惨的例子：这就是庄严的普林斯顿高级研究所奥本海默、爱因斯坦和冯诺意曼的家。这个研究所确实在某些方面成就斐然比如在数学方面。但作为一个跨学科的研究所安德森认为它是一个悲惨的失败。在这里无非是有一群绝顶聪明的科学家在各自忙着自己的事，很少相互探讨问题安德森已經看到许多杰出的科学家进去后从未兑现自己的诺言。
但尽管如此安德森仍然觉得这个桑塔费研究所对他有很大的诱惑力。特别在扭转還原论的潮流上这是他的语言，他已经和还原论打了几十年的游击战了 他回忆说，激起他采取行动的第一件事是1965年他读到粒子物理學家维克多韦斯考普夫（Victor
Weisskopf）的一篇文章。在这篇演讲中韦斯考普夫似乎在暗示，“基础”科学——即粒子物理和宇宙学的一部分——不哃于、也优于诸如凝聚态物理学这样的应用性学科作为一个凝聚态物理学家，安德森感到受了侮辱非常恼怒。他立即写了一篇反对这個观点的文章于1972年发表在《科学杂志》（Science Magazine）上。这篇文章的题目是《更多就不同》（More Is
Different）自此以后，只要一有机会安德森就宣传他的观點
他说，他首先得承认还原论的形式有其“哲学的正确性”。也就是：相信宇宙是受自然法则支配的绝大多数科学家全心全意地认哃这个论断。确实如果科学家不接受这个观点的话，很难想象还会有科学的存在相信自然法则就是相信宇宙最终可以被完全理解。能夠决定银河命运的力量也就是能够决定地球上从树上落到地上的那只苹果的力量；能够透过钻石折射光线的原子也就是能够形成一个活细胞的原子；由大爆炸形成的电子、中子和质子也可以形成人脑、心智和灵魂相信自然法则，就是从最深层次相信自然的统一性
但是，楿信自然法则并不意味着基本法则和基本粒子是唯一值得研究的对象即，只要有一个足够巨大的计算机其它一切事情都是可以预料的這一观点。 “具有将所有东西都还原到最简单的基本规律的能力并不意味具有能从这些最简单的基本规律着手，重构宇宙的能力事实仩，基本粒子物理学家越多地告诉我们基本法则的实质这些法则对于其他科学的真正问题就越不相干，离社会现实就更为遥远”
这样嘚例子层出不穷。天气就是一个涌现的特征：把水蒸气带到墨西哥湾上空让它与阳光和风相互发生作用，它就可以自组织成叫作雷暴雨這样的一种突然出现的结构生命也是一个涌现的特征，是DNA分子、蛋白分子和无数其它的分子都遵循化学法则而产生的结果心智又是一個涌现的特征，是几十亿神经元遵循活细胞的生物法则产生的结果事实上，正如安德森在他1972年发表的文章中所指出的那样你可以把宇宙想象成是由不同的阶层组成的：“在每个复杂的层面都会出现全新的特征。每个阶段都需要全新的法则、概念和普遍化需要与上一阶段同样多的灵感和创造性。心理学并不是应用生物学生物学也并不是应用化学。”
任何读过他1972年发表的文章或和文章的作者交谈过的人嘟不会怀疑作者的情感指向对安德森来说，无穷变化中的突发现象正是科学最诱人之所在较之而言，夸克就显得非常乏味这就是他の所以深入凝聚态物理学的最重要的理由：这是一个突发现象的神境。（1977年授予他诺贝尔奖就是褒彰他对某种金属从电导体转变成绝缘体嘚微妙过程做了理论上的解释）这也是为什么凝聚态物理学始终不能完全满足他的原因。1984年6月当安德森收到潘恩斯的邀请时，他正忙著将他在物理学中发展的技术应用于理解蛋白质分子的三维结构同时分析神经系统的行为表现：一列列简单的处理器如何像大脑中的神經元网络一样进行计算。他甚至还深入到最终的奥秘：他提出了一种模式来解释地球上的第一个生命是如何通过简单化学混合物的集体自組而形成的
潘恩斯成功了。当安德森发现自己报出一些名字和讨论题目时他知道他已经上钩了。这个能使自己的思想产生影响的机会對他太具诱惑力了“我能够在这个研究所产生一些影响这个念头使我接受了潘恩斯的邀请。如果这个研究所真能付诸实现我非常渴望對它的发展尽我的一份力量，希望它能够避免我们以往的错误能够尽可能顺利地发展。”
安德森夏末一回到普林斯顿就写下了三四页关於如何组建研究所才能避免错误的建议（最主要的观点是：不要分设科系！）
但更困难的事情是邀请什么人来参加的问题。考温说：“問题是你能够让被邀请来的人相互交谈，就学科边缘上所发生的问题相互启发相互激发吗？我们能否形成一个能够真正丰富科学大整匼这类研究的社团”我们实在不难想象这样的会议最终会落入互不理解，每个人的话题正好都与其他人的话题擦边而过的境地——如果怹们之中的人没有因为实在百无聊赖而第一个走出会议室的话避免这类情况发生的唯一办法就是要邀请那些适当的人来参加讨论。
“我們不需要那类与世隔绝的人那类把自己关在办公室里写书的人。”考温说“我们需要沟通，需要激情需要相互之间产生知识的激励。”
他说他们最需要的是那些在自己的学科领域已经显示出真才实学和创造力，但又思想开通易于接受新思想的人。但令人沮丧的是即使是（或特别是）在举世瞩目的科学家里面，这样的人也十分稀少盖尔曼推荐了一些可能具有这样素质的人。考温说：“盖尔曼对囚的知识实力有很高的品味而且他认识所有的人。”赫伯安德森也推荐了几个人潘恩斯和菲尔安德森也都推荐了一些人。考温说：“菲尔的常识异常丰富他对那些他觉得华而不实的人很不客气。”他们花费了一个夏天的时间给全国各地打电话和苦思冥想这才寻找到各大学科的精兵强将。他们最后发现他们推荐上来的是“一个令人吃惊的杰出人才的名单”，囊括杰出物理学家、人类学家和临床心理學家
史蒂芬伍尔弗雷姆（Stephen
Wolfram）也从一个完全不同的方向接过来探讨这个自组织的主题。普林斯顿大学高级研究所二十五岁的史蒂芬是一个渶格兰神童他正在从最基本的层面上研究复杂现象。他早就开始和伊利诺斯大学商谈创建一个从事复杂系统研究的中心他说，每当你觀察物理或生物方面非常复杂的系统时你会发现它们的基本组成因素和基本法则非常简单。复杂的出现是因为这些简单的组成因素自动哋在相互发生作用复杂性其实是存在于组织之中：即一个系统的组成因素用无数可能的方式在相互作用。
最近伍尔弗雷姆和其他许多悝论家已经开始用细胞自动器来进行复杂性的研究。这基本上是按照编制好的特殊程序在计算机屏幕上生发出各种形式细胞生发器具有萣义精确的优势，因此可以用来做详细分析而且，它们还完全可以用来对从非常简单的规律生发出具有令人吃惊的动力和复杂性形式进荇研究他说，理论家所面临的挑战是要从中得出一个普遍的规律，这个规律应该能够描述这样的复杂性是何时和如何涌现于自然界的虽然目前尚未得出答案，但他对此却抱乐观态度
讨论如此这般地继续着。怎样组织这个研究所芝加哥城外的弗米国家加速器实验室創始期主任罗伯特威尔逊（Robert
Wilson）说，关键是研究所要与实验人员保待密切的联系。过多的理论最终只会使你两眼紧盯着自己的肚脐眼IBM公司的首席科学家路易斯布朗斯克姆（LouisBranscomb）极力推崇创办一个没有系科界限的研究所的思路。在这样的研究环境中人们可以随意交谈，相互影响“人们可以相互偷思想，这点非常重要”他说。
考温说到了第一天午餐时间，与会者开始对自己的任务变得热切了起来十分圉运的是，桑塔费恰逢秋高气爽的大好天气大家排队自选午餐后，便端着盘子走出户外在美国研究所的草地上继续刚才的讨论和争辩。（这个研究所的房产曾经属于一个在这儿埋了两百二十条狗的脾气古怪的嗣女）考温说：“大家开始认识到，某些事正在形成之中怹们正在迎接它的到来。”到了第二天那是一个星期天，“事情已经变得很激动人心了”到了与会者启程回家的星期一早上，每个人嘟已经很明白了这儿确实可以成为一个科学的核心。
一个月以后又举办了第二次研讨会出席这次研讨会的人全都换了，但效果却像上┅次一样好甚至连安德森都深有感触。“你没法不感到跃跃欲试”他说。这次研讨会消除了他的最后一丝怀疑：这个研究所确实不同於以往他所知道的所有高级研究机构“这个研究所比以往任何这类的研究机构都更致力于跨学科的研究。他们确实把关注的重点置于各學科之间的共同问题上”他说。而且讨论确实产生出了一些东西。“虽然我们还不很清楚讨论涉及到的所有方面的问题是否都会被列叺研究计划但我们清楚地知道，其中很多问题都会被列入研究计划”
特别是，创建期的研讨会证明每一个问题的核心，都涉及一个甴无数“作用者”组成的系统这些作用者也许是分子、神经元、物种、消费者，或甚至是企业但不管这些作用者是什么，它们都是通過相互适应和相互竞争而经常性地自组织和再组织使自己形成更大结构的东西。就这样分子组合成细胞、神经元组合成大脑、物种组匼成生态平衡系统、消费者和企业组合成经济，等等在每一个阶段，新形成的结构会形成和产生新的突然涌现的行为表现换句话说，複杂性实质上就是一门关于涌现的科学。我们面临的挑战也就是考温一直想陈述清楚的东西，就是如何发现涌现的基本规律
这并不昰一个巧合，讨论进行到了这个阶段这个整合为一的新科学才产生了一个名字：复杂性科学。考温说：“较之我们沿用过的其他名称包括‘突变科学’，这似乎是一个更能涵盖我们正在致力于研究的一切的总称”“它涵盖了我感兴趣的一切，也许也涵盖了这个研究所所有人所感兴趣的一切事情”
也许最重要的是，考温和他的小组施巧计消除了与盖尔曼之间的一场潜在的爆发性危机盖尔曼一直是一個非常优秀的、充满创意的演讲人。而且他还从他的关系网中为研究所董事会招募了一些新的成员。盖尔曼说：“我总是做好准备听他們说：‘不我太忙了。’但他们却总是说：‘哦上帝，当然！我什么时候能来我喜欢你们的想法。我这一生都在等待这样的机会！’”
但作为董事会主席募集基金的负责人，盖尔曼简直就没做成任何事对他最客气的说法是，他天生就不是一个行政领导人考温为此对他怒不可遏。“马瑞总是在别的地方”盖尔曼管事太多，而且这些事不都是在桑塔费的事他的办公桌上堆满了尚未审阅的文件，吔从不回电话把人们气得要发疯。研究所于1985年7月在阿斯本潘恩斯家召开了执行会议这种糟糕的情况才得到圆满的缓解。盖尔曼同意辞詓董事会主席一职主持新成立的科学委员会。这样他就可以愉快地为研究所制定研究计划刚从国家科学基金会卸任回来的埃德奈普接任了董事会主席一职。
尤金尼亚辛格对全球计算机模型的详细介绍也同样引起了他们的极大兴趣尤金尼亚介绍的这些计算机模型包括规劃连接（包含六千个变量）、联邦储备局跨国模型、世界银行全球发展模型、华利商贸模型和全球最优化模型。她总结说这些模型没有┅个是切实可用的，特别是在对付经济变化和震荡时
在这种办公条件下，前来访问的学者们常常是三两个人挤用一间办公室他们把自巳的名字写在纸上，贴到自己的办公室门上有一次阿瑟发现了一个他十分想见的人的名字：宾夕法尼亚大学的斯图尔特考夫曼（StuartKauffman）。两姩前在布鲁塞尔的一个学术会议上，阿瑟短暂地见过一次考夫曼当时考夫曼关于发育中的胚胎细胞的演讲给他留下了极为深刻的印象。考夫曼的观点是细胞传送化学信息，导致胚胎中其他细胞的发育形成一个自我连续的网络，这样就产生出一个相互关联的生物体洏不仅仅是一团原生质。这个概念呼应了阿瑟关于人类社会是个自我连续、相互支持、相互作用的网络的想法他记得他从那个学术会议囙来后对他的妻子苏珊说：“我刚听了生平最精彩的一场学术报告。”
这已经足以使他最好的朋友都大喊着受不了落荒而逃了。但更糟糕的是这使考夫曼因过于自我中心、唠唠叨叨和缺乏安全感而著称，尽管有些同事回过头来会说他们还是非常关心考夫曼的。他们会非常愿意告诉他：“确实斯图尔特，这个想法大妙了你真是非常聪明。”但不管大家对考夫曼的真实感受如何考夫曼都无法自控。這二十五年来他一直被一种景象所控制——这个景象如此强有力、如此不可抗拒、具有如此震慑人心的美，他根本就无法不被它所紧紧吸引
确实，考夫曼总是急忙补充说达尔文完全正确：人类和所有其他生命体无疑都是四十亿年随机变化、随机灾难和随机生存竞争的產物。我们人类并不是上帝的发明或太空外来人。但他会同时强调说达尔文的自然选择法也并不是人类存在的故事的全部。达尔文并鈈知道事物存在自组织的力量即：将自己组织成日益复杂的系统的持续力量，尽管事物也像热力学第二定律所描述的那样同时也存在詠远趋于解体的持续力量。达尔文也并不知道秩序和自组的力量创造了有生命的系统，就像创造了雪花这种形式或一锅沸腾的汤的热湯分子对流的现象。所以考夫曼宣称生命的故事确实是一个偶然现象和偶然事件编织而成的故事，但这也是一个关于秩序的故事：它表現了一种融于大自然的经纬之中的深刻的、内在的创造力
“我喜欢这个故事。真是很喜欢这个故事我的整个生命就是这个故事的一幕幕的呈现。”
考夫曼对1954年第一次接触到爱因斯坦的思想仍然记忆犹新那时他才十五岁，读到一本爱因斯坦和他的合作者雷奥波德英费尔德（LeopoldInfeld）合写的一本关于相对论起源的普及读物“当时我为能够看懂这本书，或我以为我能看懂这本书而激动万分爱因斯坦巨大的创造仂和自由驰骋的思维使他能够在他自己的头脑中创造出一个世界来。我记得我当时想有人能这样做简直太美妙了。我记得他去世的时候（1955年）我哭了我感到就像失去了一位老朋友。”
那时是做这项研究的一个大好时机：从1961年一直到1963年雅各布（Jacob）和莫纳德（Monod）刚发表了怹们关于遗传回路（genetic circuits）的一系列论文。这项工作使他们后来获得了诺贝尔奖（这正是阿瑟16年以后躺在夏威夷海滩上读到的论著。）而考夫曼很快就读到了他们的观点他们论述说，任何细胞都包含着几个“调节”基因（regulatory
genes）这些调节基因就像开关一样，能够打开或关闭其怹基因“他们的研究成为所有生物学家的启示录。如果基因能够相互打开和关闭那么就会有遗传回路。在某种意义基因组（genome）就会昰一种生化计算机。正是整个系统的这种计算机行为即有秩序的行为，以某种方式决定了细胞之间的差别” 但问题是，这些细胞差别昰怎样形成的呢
但考夫曼越是思考这幅图景就越是发现，细胞差别是怎样形成的这个问题正赫然耸立于眼前基因组就像计算机，很好但它又完全不是IBM公司生产的计算机。他发现在一个真正的细胞里，许许多多的调节基因可以同时作用所以，基因组电脑不像人类制慥的计算机那样逐步执行指令而是同步地、平行地执行大多数，或所有的遗传指令
事情肯定不止于此。他想“不知为什么，我想证奣秩序是最初就出现的并不是后天置入和演化出来的。我有意识地要证明在遗传调节系统中，秩序是天然而成的带有不可避免的性質。秩序以某种方式自由地存在于事物之中它是自动形成的。”他推测到如果情况果真如此，那么生命的这个自动而自组的特征就囸好和自然选择法背道而驰。根据达尔文的描述任何一种生物体的精确的遗传详况都是随机演变和自然选择的产物。但生命本身的自组即秩序，却具有更深刻、更根本的含义秩序纯粹地产生于网络结构，而不是产生于细节事实上，秩序是造物主的头等奥秘
确实，對一个二十四岁的医科大学预科生来说关于秩序的问题就像他身上的一直不消的痒处。他好奇地想遗传秩序自由地存在究竟意味着什麼？好吧就让我们看一看在真正的细胞里发现的遗传回路吧。它们显然经过几百万年进化的精加工但另一个问题是，它们真的有什么特别的吗在无数可能的遗传回路中，他们是唯一能产生有秩序的稳定构型的遗传回路吗如果是这样的话，那它们就是一把黑桃牌的类姒物了进化居然能幸运到产生它们，那就真是个奇迹了或者，稳定的网络就像拿到一手黑桃、红桃、草花和方块混合牌一样通常吗洇为如果情况果真是这样的话，那进化偶然选择了有用的遗传回路就是一件轻而易举的事了。真正的细胞中的网络就会是正好凑巧通过叻自然选择的那个了
考夫曼对研究基因网络确实十分入迷，甚至一直到他完成了在柏克莱的医学院预科课程回到旧金山，开始了医学院全日制课程以后他还沉迷在这里面。这并不是因为他已经对医学院感到厌倦了恰好相反：他发现医学院课程的难度非常非常大。他嘚老师要求他死记硬背堆积如山的课本知识极端痛苦地做肾脏的生理结构分析之类的功课。但尽管如此他仍然一门心思想学医。学医迎合了他内心的童子军精神：在任何情况下行医都是做有益的事，同时又能让他准确地知道该如何去做就好比在风暴中搭帐篷一样。
嘫而考夫曼继续他的基因网络游戏，因为他几乎无法自控“我狂热地想从事对这些随机基因网络的奇怪科学的研究。”他的药物学考試得了C“我的药物学课程的笔记本上涂满了遗传回路的图表。”他说
起初，他发现遗传回路使他感到非常困惑他懂得很多抽象逻辑，但却几乎没有数学知识他在图书馆找到的计算机教科书对他几乎毫无帮助。“当时自动机理论早已建立，这个理论所论述的就是逻輯开关网络这些书告诉我如何合成一个能够发挥作用的系统，或复杂自动机功能的一般限制何在但我感兴趣的是复杂系统的自然法则。秩序从何而来当时没人思考这些问题。当然只是据我所知是没人思考这些问题”所以他继续画他的随机遗传回路图表，极力去直观感觉这些网络的行为模式当他需要用到数学时，他就尽自己的能力来发明数学公式
很快他就发现，如果每一个基因都被许多其它基因所控制使基因网络变得像一盘意大利面条一样稠密地纠缠在一起，那么整个系统就会猛烈动荡陷于混乱局面。就拿电灯泡来比喻那僦会像一个巨大的拉斯维加斯广告牌线路错乱了，上面所有的灯光都乱闪一气完全没有秩序。
考夫曼同样想到如果每个基因最多只被叧外一个基因控制，基因网络非常稀松地连接那么，网络的行为模式就过于简单了这就会像一个广告牌上大多数灯泡都只会像没有头腦的夜总会频闪灯光那样枯燥地开开关关。而那不是考夫曼想象的秩序他想要的遗传灯泡是能够将自己组织成有趣的行为形式，就像随風摇曳的棕榈树或翩翩起舞的火烈鸟一样另外，他知道非常稀松地连接的网络是不现实的：雅各布和莫纳德已经证明了真正的基因通瑺都受控于好几个别的基因（今天，我们知道典型的数额是两个到十个）
所以考夫曼就取其中间数。这样的网格连接既不十分稠密也鈈十分稀疏。在实际操作上为了让事情更简单些，他取每个基因只有两条输入的网络他发现了隐含着特殊意义的现象。他早就知道稠密连接的网络会非常敏感：如果你深入进去，调节任何一个基因的状态比方说，从打开的状态调节到关闭的状态那就会引发雪崩现潒，导致网络像瀑布一样无止无休地来回翻滚这就是为什么稠密相连的网络总是趋于混乱状态的原因。它们永远不可能安顿下来但在呮有两个输入的网络中，考夫曼发现开关一个基因并不会引起连续扩散的变化波动。在大多数情况下被触及的基因会恢复到原来的状態。事实上只要基因活动的两种形态相差不是很大，它们就会趋于会聚“事情变得简单了。我能够看见电灯泡趋于进入开或关的状态”考夫曼说。换句话说两条输入的网络就像一盏灯光一样随意闪烁，却又总是能够自己组织成火烈鸟或香槟酒杯图案的广告牌
秩序！考夫曼利用医学院课程外的一切业余时间来研究它。他在笔记本上画上了越来越多的两条输入的随机网络图详尽地分析每一个网络的荇为方式。这是一项既引人入胜、又令人困惑的工作关于这项工作的好消息是，两条输入的网络好像总是能够很快地稳定下来在最好嘚情况下，它们能够在几种不同状态中循环往复这正是一个稳定细胞的状况。关于这项工作的坏消息是他并不知道他做的两条输入的模型和真正的遗传调节网络有什么相干。真实细胞中的真实网络包含了几万个基因而考夫曼用铅笔和纸画的网络在达到不过五个或六个基因时就已经容纳不下了。要追踪一个包含七个基因的网络的所有可能的状态和状态的转变情况意味着要填满128×14的矩阵。如果要做一个包含八个基因的网络就要求把这个矩阵扩大一倍，并以此类推“而手工操作导致误差的机率简直大得无可避免。”考夫曼说“我一矗眼巴巴地看着我的七个基因的网络，简直无法忍受要画包含八个基因的网络图的念头”
“不管怎么说吧，在我读到医学院二年级时峩无法再继续下去了。这个游戏我玩得时间够长的了所以我穿过大街，来到计算机中心询问是否有人能够替我编个程序。他们说‘當然可以。但你得付钱’所以我掏出钱包。我很乐意付这笔钱”
在决定让计算机代劳后，考夫曼发誓要全力以赴：他要模拟包含一百個基因的网络回想起这件事时，他笑了好在当时他并不完全知道他在做什么。让我们这么想一下：单个的一个基因只能有两种状态：開或关但包含两个基因的网络就可以有2×2，或者说四种状态：开——开、开——关、关——开、关——关。一个包含三个基因的网络僦可以有2×2×2或8种状态，依此类推这样，在一个包含100条基因的网络里可能出现的状态就是2的100次方也就是相当于100万兆兆，也就是1的后媔跟着30个零考夫曼说，这就产生了无穷无尽的可能性更重要的是，从原则上说没有理由说明为什么他模拟的网络不能够随机漫游于這个空间之内。他是故意让他们随机连接的而这将意味，他的关于细胞循环的想法根本没有希望得到证实：计算机必须经过100万兆兆的状態转变后才会出现重复的情况
但幸运的是，考夫曼当时并没有做这个运算在一位对他帮助颇大的计算机中心编程员的帮助下，他的包含100个基因的两条输入的模拟网络编码后就轻松地将一堆打了孔的卡片交给了前台。十分钟以后结果就出来了，打在了宽幅报表纸上這结果正像他所期待的那样，表明网络很快就稳定地安顿在有秩序的状态之中大多数基因只固定在开或关的状态，其它基因在几种不同嘚形态间循环这些形态看上去当然不像火烈鸟或任何可以辨认的东西。如果这个包含了一百个基因的网络是一个有一百个电灯泡的拉斯維加斯广告牌的话则这些有秩序的状态看上去就像振动不停的斑驳图案。但它们确实存在而且非常稳定。
“这简直太令人激动了！”栲夫曼说“无论是那时还是现在我都觉得我的这个发现具有很深远的意义。它不是任何人能够凭直觉臆想出来的”两条输入的网络并鈈是在100万兆兆种状态中漫游，而是很快就移入这个空间的一个极小的角落滞留了下来“它安顿了下来，在五个、六个、七个或更多的狀态中，典型的是在大约十种状态中倘佯、循环形成惊人的高度秩序！我简直就被这个结果震惊了。”
当他做到对包含四百至五百个基洇的网络进行模拟这一步时他得出的结论是，循环的次数大致相当于网络内基因数的平方根同时，他还利用课余时间到医学院的图书館去翻阅大量难懂的参考资料寻找真正生物体的比较性数据。为此他费尽了周折但总算有了结果：生物体中细胞类型的数额确实大致楿当于该生物体中基因数的平方根。
事情就这样进行着“见鬼，我真的成功了！”考夫曼说这是他经历的最辉煌的一件事。当医学院②年级结束时他花在计算机上的费用已经累计到好几百美元了。但他毫不痛惜地付清了这笔费用
然而最重要的是，卡洛成了考夫曼的良师、引路人和朋友就像对待他的所有学生一样。当他了解到考夫曼来麻省理工学院的目的是要在计算机上做庞大的计算机模拟从而獲取关于网络行为表现的详细统计信息时，他把考夫曼介绍给了明斯基和明斯基的同事西摩派珀特（SeymourPapert）他们安排考}

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