牛顿物理学的发扬光大：复杂系统的挑战

2024-01-24 百科知识版权反馈

【摘要】：物理学家们并没有把牛顿的物理学像脏水一样泼掉，相反，他们引入了一系列新的理论，使得牛顿物理学得到了发扬光大，能够解释更复杂的原子世界。复杂系统也难倒了旧的物理学，从亚里士多德到牛顿，旧的物理学已经习惯了将世界简化为最基本的模块，并据此组装成世间万物。Bak对传统的物理学不满的是，他们在研究现实世界的时候总是要借助这样的简化假设。

在物理科学中，突然转变为一种与过去截然不同的新观念，是常有的事情。实施上，观念的突变被认为是必须的。每隔一段时期，就会有新的伟大的观念诞生，或是来自一个天才的石破天惊的创见，或是在某一个边缘的研究角落里被人忽视的工作中突然能披沙拣金，这些新的伟大的观念将在一夜之间取代过去陈旧的观念。爱因斯坦的相对论就开启了一个新的时代。詹姆斯沃森和弗兰克斯克里描述的DNA双螺旋结构也是一样。如今，改变我们过去对权力的看法，以便更好的认识这个新的世界，同样需要一个巨大的观念转变。我们遇到的问题和20世纪的物理学家们遇到的问题是一样的，他们发现牛顿的物理学无法解释物质在原子世界里是如何运作的。物理学家们并没有把牛顿的物理学像脏水一样泼掉，相反，他们引入了一系列新的理论，使得牛顿物理学得到了发扬光大，能够解释更复杂的原子世界。当我们进入原子世界，我们就必须有观念的革命，要有创造性的概念，有的观念可能过于标新立异，以至于其结论和传统的物理学理论会完全相反。爱因斯坦的相对论指出，当物体的速度非常快的时候，牛顿物理学必须要修正。我们的国际体系或许也处在类似的境地。遇到一个变化速度更快、关系更加错综复杂的国际体系，过去的国际政治理论的确需要修正了。

这样一种研究范式的改变诚非易事。物理学里的范式转变也不是轻而易举的。正如丹麦物理学家尼尔斯玻尔曾对朋友说的：“如果量子物理学没有让你感到吃惊，你肯定是没有理解它”。本书的目的不是提供简单的标准化答案。任何一个诚实的研究者，都不敢贸然提供答案，因为所有的问题仍然层出不穷，提问的语言都是我们所无法理解的。本书希望探讨思考问题的一个新的角度，并启发新的灵感。你现在读到的一些观点，或是你接着读到昏昏入睡的时候遇到的那些观点，可能会让你感到吃惊：拿到我们不需要签订新的和平协议，就能让中东地区的局势更安宁？难道美国的国务院需要一个彻底的重组？难道我们能放手让几乎是文盲的农民自主管理如此复杂的卫生健康项目？但是，请注意，那些让我们的世界更加危险的力量中，也蕴含着让我们的世界更加安全的因素。在叙利亚的边境城市塔阿法（Tal’Afar）的每一个路边炸弹，每一例死于抗药性结核病病菌的病例，世界金融市场上出现的每一次故障，都让我们看到一些潜在的力量，如果我们能够认识并掌握，就能够把它们带来的危险转化为新的希望。

我们今日所处的世界和一百多年前的世界已经大不相同，但是我们目前所接受的关于国家和国际政治的大部分观念都是一百多年前出现的。我们可能认为1900年已经进入了现代社会，但是那个时候，即使是最基本的现代社会的要求都难以得到满足。当时，60%的欧洲人和美国人仍然生活在前工业化社会，仍然在土里刨食，城市化进程才刚刚起步。工厂和流水线还是刚刚萌芽的新事物，尽管给一部分人创造了财富，但也给另外一部分人带来了新的悲剧。这种不安定导致了经济上的分裂，并由此种下了社会主义和法西斯主义的种子。但是，从农业社会到工业化社会的转型，也伴随着越来越快的相互联系、交通通讯和教育。这些力量最终带来了生产力的极大提高。最近，我们的社会又从工业化社会进化到信息和服务社会。如今，每隔35年，我们的经济规模就能翻一番，这一增长速度是一百年前的四倍。但是，什么也没有我们传递信息的速度增长得快。150年前，靠马背运送的信件，传递信息的能力大约为每秒钟0.003比特（假设一封信的内容平均有10个千字节，当然，那个时候还根本没有这样的计量单位）。到20世纪60年代，这同样的10个千字节的内容，大约能以每秒300比特的速度传输，如今，全球光缆传输信息的速度为每秒钟十亿比特。在过去150年内，信息传输的速度有了上千亿倍的增长。

这些变化趋势都非常像互联网人士喜欢说的“曲棍球曲线”：开始的时候增长很平缓，但是后来发展得越来越快。尽管我们已经觉得自己处在现代化即将谢幕的时代，但在地球上绝大多数地方，现代化才刚刚开始。如今，世界上最大的五十个城市里，只有十个在欧美国家。在我们的周围，新的因素一个接着一个，流入一个混杂的大池子中。我们过去曾乐观的称之为全球秩序，但是，国家的力量正在削弱，相互依存使得简单的因果关系难以维系，谁能想到住房按揭贷款和油价下跌之间的联系呢，而且，正如我们所看到的，我们这个时代看起来最英明的政策最终都一次又一次的事与愿违。

科学家用“复杂系统”这样的术语描述这种局面，因为复杂系统中内在的关系难以用简单的模式刻画，而且很可能难以精准的预测。复杂系统中的变化，比如生态系统或股票市场上的变化，往往不是缓慢的渐变，而是由一系列突如其来的变化导致的。显然，这种系统是难以简单的从外部控制或设计的。复杂系统也难倒了旧的物理学，从亚里士多德到牛顿，旧的物理学已经习惯了将世界简化为最基本的模块，并据此组装成世间万物。(www.chuimin.cn)

如果你问一个研究复杂系统的科学家：“什么是复杂系统？”他们往往会告诉你：“看看窗外！”我们这个世界上的景观，天上的云朵，地上的山川，全部都是复杂而不可预测的相互作用造成的。提出自组织临界（self-organized criticality）概念的著名物理学家Per Bak在解释复杂系统之重要性时说：“我们身边的大部分现象都不能用传统的物理学定律解释”。他的意思是说，你打开窗户，看到的大部分现象，都无法用传统物理学中关于能量或运动的定律解释。我们必须借助更复杂的逻辑。Bak喜欢讲一个笑话，说的是一个奶农聘请了一位理论物理学家，帮他想办法如何才能提高奶牛的产量。物理学家到了农场，和奶农谈了谈，然后一走就是好几年。最后，他终于回来了，带来了一个好消息。他找到办法了。办法是这样的，他说：“假设奶牛是一个球体，…‥”。Bak对传统的物理学不满的是，他们在研究现实世界的时候总是要借助这样的简化假设。我们在本书的后面部分还要再谈到复杂系统，但是首先，请记住复杂系统最主要的特征就是，我们不能再沉湎于过去的观念，认为世界是可以被分解为最基本的模块的，现实世界中的真正变化会舍得所有的预测都难以精准，因此我们必须改弦更张，换个思路。格林斯潘错了，他错就错在，误以为有了过去四十年的经验，就能预测未来的变化。

Bak曾写道：“复杂系统会出现突然的巨变，因为系统中的一部分会影响到其他部分，这种影响会像多米诺骨牌一样一发而不可收拾。地壳上的裂缝就能带来地震，而且其能量惊人”。这就是我们所处的时代：到处都是能带来破坏的裂缝，到处都是隐藏的能量。一个方面的剧烈变化会导致另外一个方面的剧烈变化。你想去寻找简单的相互关系、能够方便的控制的规律吗，它们就像一头球体的奶牛一样难找。但是这正带来变革的传染性的能量正在我们的身边爆炸，但是这种能量是能够被利用的。事实上，我们每个人都可以理解并利用这种能量。一方面，我们已经不再能够完全指望国家，公司或军队保护我们的安全，我们每个人自己也要尽可能承担部分的责任。但是，另一方面，这些变化也使得我们的生活有了深刻的改善，对未来的地球有着深远的影响。我想，当听到我们的领导对当今的金融体系或安全体制竟然如此缺乏了解的时候，你已经感到隐隐的不安。而且，你可能也会感到一种心痛，为什么人类的最基本的尊严，竟然这样难以获得呢？值得庆幸的是，我们在之后的讨论中会谈到，如果我们能够用一种全新的，动态的视角来看待权力，那么就能够提供一种新的方法，不仅能够更好的应对新的变化，而且能够更好的维护人类的尊严，这一点是非常重要的。

在谈论新的模式之前，我想先探讨一下我们这个世界运转的规律。我们将首先回顾一下，关于权力的过去的观念是什么，这些观念是从哪里来的，又将会把我们带向何处。然后，我们将讨论一个完全不同的模式，一个能够更好的分析不断出现的变化和新鲜事物的模式。紧接著，我们将环顾世界，去看看那些突然变得无法避免的危险和新的可能性。不可思议的事物如何才能变得可以被我们理解。在本书的第二部分，我们将着重介绍理解未来的一种新的角度，我将之称为“深度安全”（deep security）。我们将从革命性力量中学习其最好的观念，以丰富我们的所见，所思和所行，同时，我们还要将这一新的理念与已有的权力赋予我们的需求和责任融合起来。这是革命性年代的革命性方法，其目的是为了确保真正的安全和繁荣。无论是对整个世界，还是我们每一个生命来说，现在需要的应该是一种生活方式，其在很大程度上类似于一个全球免疫系统：时刻准备着应对不可预料的变化。我们需要这样的生活方式，以应对一个如此动荡的世界。免疫系统本身无法消除疾病的存在，但是没有免疫系统，哪怕是最微小的细菌，都会给我们带来致命的威胁。深度安全的作用就像免疫系统一样，而且我们这套系统的影响之大是无可比拟的。我们现在束手无策的许多问题，从核武器的扩散，到全球气候变化，到新兴大国和反对者的崛起，从程度和规模上讲都是史无前例的，这些问题能否得到妥善处理，事关亿万人的生死存亡。

第二次世界大战刚刚结束的时候，乔治?坎南，上个世纪最伟大的地缘政治学家，蛰居在国家军事学院，用了一年的时间思考和教课。坎南的一生充满了传奇色彩。但是他事后回忆，说他经历过的最令人激动的时刻就是在Fort McNair度过的那一年。他坐在自己的办公室里，望着窗外，思考着全球政治的秩序，慢慢的，一个关于全球政治的图景在他的头脑中越来越清晰。他在那年做的十三场影响深远的报告中曾经谈到：“如今，哪怕为了做到差强人意，我们也必须准备好发挥自己份内的力量，承担自己的责任，犯你自己的错误，并准备承受可能降临到自己头上的风险。”他说，他感受到了必须以一种新的方式认识权力，这又着迫切而重大的意义。同样，今天我们又遇到了相似的问题。我们需要大量的崭新的思想。我不是说我们应该赶紧应付差事，制造一堆所谓的新思想和新机构，这样做不仅没有解决问题，反而会制造更多的麻烦。但是，我们必须从现在开始，启动紧迫的，持续的，不停息的改革和创新，只有这样，在五年之后，或十年之后，我们才能有一个以新的思维，新的语言构造出来的关于金融，环境和国家安全的新的革命性的制度框架。这是国际政治领域最激动人心的时刻。我们需要深入思考究竟是哪些力量，正在急剧的改变全球政治的秩序，也在改变着我们的企业，我们的社区的形态。从今之后的数十年内，我们应对这个世界的方法将变得非常不同，而这一切，都源于当我和Fouad一起喝咖啡的时候感受到的这场海啸的轻微震动。在我们的面前，是鼓舞人心的重大发现和创新。

牛顿物理学的发扬光大：复杂系统的挑战

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