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新的第二定律

新的第二定律

關於法默他們轉向混沌理論,詹姆士·格萊克在他的暢銷書《混沌》中有整章的介紹:法默和他終生好友諾曼·派卡德七十年代末還是加州大學桑塔克魯茲分校物理學研究生的時候,是如何開始著迷於輪盤賭現象的;計算在輪盤旋轉中的滾球軌線是如何讓他們敏銳地感覺到,在一個物理系統中,最初情況下的細微變動能導致最終結果的巨大改觀;他們和另外兩個研究生,羅伯特·肖(Robert Shaw)、詹姆士·克魯奇費爾德(James Crutchfield)是如何開始認識到,新興的「混沌」理論,即,更廣泛地被稱為「動力系統理論」,所描述的正是這種初始條件中敏感依賴性;他們四個人是如何立志從事這個領域的研究,並從此以「動力系統小組」而著稱。
「但不久我就對混沌理論感到很厭倦了。」法默說。「我覺得,『那又能怎麼樣呢?』混沌學最基本的理論已經探索盡了,這個學科的理論已經很明朗了,在其研究前沿已經沒有什麼可以令人激動的新發現了。」另外,混沌理論本身也並不十分深刻。他向你解釋了許多關於某種簡單的行為規則如何產生令人吃驚的複雜動力現象。但除了所有這些美麗的分形圖景之外,混沌理論其實很難解釋生命的系統,或進化的根本性法則。它無法解釋這些系統如何從隨機無物開始,自組發展成複雜的整體。最重要的是,它不能回答法默的老問題,即,宇宙在永不停息地形成秩序和結構。
法默不清楚這一新的第二法則將會是什麼樣子的。「如果我們清楚的話,九*九*藏*書我們就能知道如何發現這條法則。目前對此只是推測,也就是當你退後一步,拍著腦袋陷入沉思時所獲得的某種直覺。」事實上,他並不知道這會是一條法則、還是幾條法則。但他明白無疑的是,最近人們已經在這個方面發現了許多蛛絲馬跡,諸如湧現、適應性和混沌的邊緣,這些發現起碼可以為這個假設的新的第二定律勾勒出一個大概的輪廓。
新的第二定律
法默並非天生的行政型人物。他三十五歲,是個高高瘦瘦的新墨西哥人,還像個研究生似的流著馬尾巴、著T恤衫、愛說「質疑權威!」這樣的話。忙忙碌碌的行政工作對他來說不啻是一個痛苦,不得不撰寫建議書,向「華盛頓的那些笨蛋」乞討研究基金是他的另一大痛苦。但法默無論在獲取研究基金上、還是在激發知識熱情上都天賦蓋人。他最初在數學預測這個領域脫穎而出,現在仍然將大部分時間付諸於該領域的前沿性研究,致力於尋找預測隨機而混亂的系統的未來行為的方法,包括對股市這種人們非常希望能夠預測未來的系統做出預測。他把小組用於「一般性功能」的大部分研究經費都撥給了朗頓和人工生命研究小組的成員,而讓他自己的非線性預測研究項目和其他研究項目自食其力。「預測研究能夠帶來實際的效益,我能夠保證投資人在一年之內得到回報,而人工生命研究卻要等很長時間才能產生結果。在目前的投資環境中,人工生命幾乎無法得到研究資金。當一個資助我的預測研究的基金會打電話向我問及他們收到的一份人工生命研九九藏書究的建議書時,我便對這種情況看得十分清楚了。從他們的態度來判斷,他們把人工生命視為飛碟、或占星術之類的東西。他們看到我的名字出現在人工生命項目推薦人的名單上,深感不快。」
撇開華麗的詞藻不談,法默是當真把人工生命視為一門新興科學(這篇「即將來臨的進化」的演說的大部分,是對這門科學的未來做出並非誇大其詞的評價)。很自然,他對朗頓的研究也給予了同樣當真的支持。畢竟,是法默首先把朗頓帶到羅沙拉莫斯來的。儘管他對朗頓延宕已久的博士論文深感焦慮,但卻絲毫不後悔把朗頓帶到這裏來。他說:「克里斯(朗頓)無疑值得我這麼做。這兒的人都喜歡他,他有一個真正的夢想,有人生的志向,像他這樣的人太少。克里斯還沒學會如何提高工作效率。但我認為他很有遠見,一種真正的遠見。我覺得他為實現自己的抱負而付出了非常出色的努力,他不畏懼對付繁瑣而具體的問題。」
法默說,當時很多人都在獨自思索這些問題。但當時他感到非常困惑。「我沒見到有推動這些思考的專門學問。生物學家並不是在研究這些問題,他們在忙著弄清楚哪個蛋白和哪個蛋白髮生作用,而忽略了一般性法則。在我看來,物理學家似乎也不是在從事這方面的研究。這就是為什麼我轉向混沌理論的原因之一。」
法默讀到阿斯莫夫這本書的時候只有十四歲,這個故事那時候就帶給他這樣一個問題:他問自己,如果熵一直在增強,如果原子層的隨機化和無序現象是不可抗拒的,那為什麼宇宙仍然能https://read.99csw.com夠形成星球、雲彩和樹木?為什麼在一個很大的規模上,物質往往總是趨於越來越有組織,同時又在一個較小的規模上,越來越趨於解體?為什麼那麼很久了宇宙都沒有解體成某種無形的潮氣?法默說:「坦率地說,對這些問題的興趣是驅使我成為一個物理學家的動力之一。比爾·伍特斯(Bill Wootters)即物理學家威廉姆·伍特斯,現在麻省威廉姆斯學院)和我在斯坦福大學時,經常在物理課後坐在草地上長時間地談論這些問題,當時我們的腦海里不斷躍出各種思想。好多年以後我才發現,還有其他人也一直在思考這些問題,在這方面已有資料和文獻的記載了——從事控制論研究的諾伯特·維納(NorbertWiener)、從事自組織研究的伊爾亞·普利戈金、從事合作反射研究的荷曼·海哈肯(Hermann Haken)。」他說,事實上,在赫伯特·斯賓塞(Herbert SPencer)的著作中也潛在著同樣的問題。十九世紀六十年代,英國哲學家斯賓塞提出「適者生存」這句話,推動了達爾文理論的普及。其實斯賓莎只是把達爾文的進化論看作推動宇宙結構自發起源的宏大力量的一個特例。
確實,雖然朗頓湊巧還年長他五歲,但法默卻是全心全意支持朗頓的良師益友。1987年,當法默還只是少數幾個被桑塔費研究所的內部圈子囊括其內的年輕科學家之一時,他就說服考溫為朗頓的人工生命研討會捐資五千美元。在法默的推薦下,朗頓被邀請到桑塔費研究所的https://read.99csw.com研討會上來做演講。法默還倡議研究所的科學委員會為人工生命項目招收訪問科學家,他還鼓勵朗頓在羅沙拉莫斯,偶爾也在桑塔費研究所舉辦一系列的人工生命討論會。也許最重要的是,1987年,當法默同意在羅沙拉莫斯的理論研究中心主持新的複雜系統小組時,他把人工生命、機器學習和動力系統理論列為這個小組的三大主要研究方向。
從長遠來看,法默目前所處的情況不如他想象的理想。他確實非常熱愛預測研究工作,但陷於預測研究和行政事務,他沒有多少富裕時間來從事人工生命的研究。但人工生命比其他任何工作都打動他的心弦。他說,人工生命會領你深入到湧現和自組這些深層次的問題之中,而這些正是一直縈繞在他腦海里的問題。
不知為什麼,法默認定,對此還有全新的認識尚未窮盡。這就是為什麼他和考夫曼、派卡德合作研究自動催化組和生命的起源,並全力支持朗頓的人工生命研究的原因。就像羅沙拉莫斯和桑塔費的許多人一樣,法默也感到,某種理解。答案旋律、法則正徘徊于門外。
「我所屬的思想流派認為,生命和組織就像熵的增強一樣,是永不停息的。只不過生命和組織的形成沒有什麼規則,是由自我累積而成的,所以更要憑運氣罷了。生命是一種更為廣泛的現象的反映。我相信,這種更為廣泛的現象正好與熱動力學第二定律背道而馳,它是某種能夠描述物質的自組傾向、能夠預測宇宙中組織的一般性特點的法則。」
如果說,朗頓的言辭較之大多數科學性文章顯得調門略高,那這在羅沙拉莫https://read.99csw.com斯他的圈子裡也絕非罕見之事。法默就因高調先導艱深科學的概念而著稱。這方面的一個最著名的例子,就是法默和他的夫人,環境法律師艾萊塔·白林1989年共同執筆的一篇非科學性演說,題目是:「人工生命:即將來臨的進化」。這是法默在加州大學慶賀馬瑞·蓋爾曼六十大壽的研討會上做的演講。「隨著人工生命的出現,我們也許會成為第一個能夠創造出我們自己的後代的生物……」他這樣寫道。「作為創造者,我們的失敗會誕生冷漠無情、充滿敵意的生物,而我們的成功則會創造風采奪人、智慧非凡的生物。這種生物的知識和智慧將遠遠超過我們。當未來具有意識的生命回顧這個時代時,我們最矚目的成就很可能不在於我們本身,而在於我們所創造的生命。人工生命是我們人類潛在的最美好的創造。」
法默說:「我上中學時就開始思考大自然中的自組織現象了。雖然起初的想法很模糊,是因為讀了科學幻想小說。」他尤其記得艾薩克·阿斯莫夫(Isaac Asimov)寫的那本《最後的問題》(The Final Question)。在那個故事中,未來的人類向宇宙超級計算機諮詢如何廢除熱動力學第二定律。即:隨著原子的自我隨機化,宇宙萬物無情地趨於冷卻、腐朽和消亡的傾向。他們問,怎樣才能扭轉不斷增強的熵?(熵是物理學家對分子層無序現象的稱謂。)後來,在人類消亡、星球冷卻很久以後,宇宙超級計算機終於知道了如何完成這項偉績。它宣告說:「讓光芒照耀吧!」然後就誕生了一個嶄新而低熵的宇宙。