把握“规模”的辩证法

周飞亚

2018-08-07 08:32:18　来源：人民日报

　　千禧年之交，霍金在接受采访时，曾被问过这样一个问题：有人说，20世纪是物理学的世纪，而我们正在进入生命科学的世纪，您怎么看？霍金回答说：我认为，下一个世纪将是“复杂性”的世纪。

　　中信出版社最近推出的《规模》，正是一本关于“复杂性”的著作。

　　在谈《规模》这本书之前，我想先聊聊作者杰弗里·韦斯特这个人，以及他背后的团体。

　　杰弗里·韦斯特是一名卓越的理论物理学家。他曾担任全球复杂性科学研究中心——圣塔菲研究所的所长。圣塔菲研究所旨在打破专业分割的学术和思想壁垒，解决一些宏大的科学与社会问题。在这里，考古学家、量子计算专家、经济学家、社会学家、物理学家（甚至作家！）等成员可以每天交流、共同思考，像一个熔炉，将各种思维熔铸成一个智慧结晶。如今，研究所已被公认为复杂系统跨学科研究的“正式发源地”。有人评论说：如果要颁一个“跨学科诺贝尔奖”，韦斯特可谓不二人选。

　　《规模》一书，正是韦斯特尝试用通俗的语言，将这些思想结晶分享给普通大众。它向我们揭示的，是复杂系统生命律动的核心秘密。

　　什么是复杂系统呢？简单来说，就是由“无数个体或因子组成”，它们聚集在一起就会呈现出“集体特性”，而这种特性不存在于任何单独的个体或因子之中。举个例子：你的每个细胞组成了“你”，但“你”当然不是你全身细胞的集合那么简单；你有自己的意识和性格，然而，组成你的细胞既没有意识，也不知道它是属于你的一部分。“你”，便是一个卓越的复杂系统。同样，一群蚂蚁能够在数日内建起自己的城市，但没人指挥这一切，那些蓝图和规划不存在于任何一只蚂蚁的头脑之中。系统，远远大于个体之和。

　　科学界把这样的自组织现象叫做“涌现”，它不仅产生于自然界，在人类社会中更是普遍存在——公司、社区、城市、国家、全球市场……所有这些，都是复杂系统。一家公司远远不是办公室、员工和产品的集合体；一座城市不仅仅是所有建筑、道路和人的集合体。我们常常听说“一个公司的基因”或“道路是城市的毛细血管”之类的话，就是人们意识到这些社会组织和生物体拥有某种相同属性的证明。

　　那么，“简单”到底是如何产生质的飞跃、变成了“复杂”？既然在物理学中，宇宙万物都遵循着几条最基本的定理，这些定理还有望整合成一个终极定理——“大一统”理论，那复杂系统的演变是不是也有其规律？韦斯特说，他的研究正是受到了“大一统”理论的启发。在他看来，复杂系统其实和大自然中真正的生物一样，拥有自身的生长规律和寿命期限。他的目标是找出这种规律，以帮助人们理解、分析和应对一切复杂系统生命节奏的挑战。

　　这无疑是21世纪科学最艰巨的挑战之一。而他与同事们经过数十年探寻，已经接近了秘密的核心——那就是书名所揭示的“规模”。

　　早就有生物学家注意到：几乎所有生物体的生理学特点和生命历程都主要由其规模决定。哺乳动物的体重增加一倍，它所需要的食物与能量只增长75%，也就是说，越大的体型，对能量的利用率就会越高。因此，大型动物心率更慢、细胞工作强度小于小型动物，也比小型动物更长寿。这个代谢规模法则被称为“克莱伯定律”，适用于小到细菌、细胞，大至大象、巨鲸的所有生物。

　　同样的，经济学家也注意到：城市的规模越大，人均所需要的道路、电线等基础设施长度越小。社会经济指数——包括工资、财富、专利数量、教育机构数量等一系列指标，都随人口规模的变化按比例缩放。从中，我们不难理解，为什么公司的摊子总是会越做越大，为什么会出现北上广这样的超级大都市，中国的人口数量为什么可以转换成经济发展上的优势……

　　既然如此，规模岂不是越大越好？当然不是。韦斯特指出，复杂系统的规模受到很多因素的限制。像哥斯拉那样的怪兽是不可能存在的，它的肢体会被自身体重压垮，它的细胞无法获得足够的营养和供氧。社会组织也一样，无限增长需要无限资源，如果不加以控制，总有一天会因为资源跟不上而崩溃。

　　怎样才能避免这样的结果，以有限的资源支撑开放式的持续增长呢？这就需要在到达临界点之前重新设定参数，创新发展范式，带来新的动力学模型，然后不断循环重复。增长越快，对资源的需求越快达到临界点，越需要下一个新范式的出现——这就是为什么创新的周期越来越短、我们的生活节奏越来越快的底层逻辑。

　　韦斯特致力于通过数学模型和量化分析，发展出一门城市与公司科学，找出它们的最优规模，掌握它们的生长阶段和动力学，预测它们的进化方向。同时，这套理论也能用于监测“疾病”——如果某项指标脱离了正常的指数分布，可能就喻示着局部“病变”，而这最终可能会扩散成为整个系统的险情，比如2008年由美国次贷产品引起了国际金融危机。而一旦有了正确的理论框架，这些是可以提前预测、进而采取行动消除的。

　　更重要的是，规模理论能让我们从另一个角度思考人类的未来。工业革命以来，全球经济一直在持续增长，看起来还会继续增长下去；即使产生了一些环境、能源或伦理问题，大多数人也认为这只是暂时的，终会随着社会的发展得到解决。韦斯特却没这么乐观。如前所述，这注定是一条速度越来越快、无法停下来的增长轨迹，人类的创新是否能够始终跟上需要的速度？能否成功把握每次临界点到来之前的微妙平衡？这大概是未来我们面临的最根本的挑战。

　　《规模》将生物学延伸至社会化网络，在生命的复杂性中寻找简单性和统一性，提出了一个关于生长的“万物理论”。正如“大一统”理论也只是一个未完成验证的假想，规模理论或许仍不成熟甚至不正确，但这无损它的价值。科学的进步，本就是旧知识不断被取代的过程。韦斯特已经指出了一条路，自有后来者循着足迹，不断开拓。

编辑：张苇柠

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