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。

《 人民日报 》 ( 2018 年 08 月 07 日 24 版 )