盲目地相信科學(xué),和無知毫無差別。
——托爾斯泰
昨天,坤鵬論在《還原論統(tǒng)治人類所有科學(xué) 經(jīng)濟學(xué)搞成了物理學(xué)》中詳細介紹了還原論,今天,再接再厲,講一下它存在的問題,以及后續(xù)誕生的復(fù)雜性科學(xué)。
有老鐵說,你怎么不講股市干貨,開始聊上科學(xué)了?
這是因為,看著股市的起起伏伏,坤鵬論越來越覺得,選股的技術(shù)就那么些,沒太多難度,關(guān)鍵是能不能守得住,是否守得住的關(guān)鍵是態(tài)度,態(tài)度的關(guān)鍵是認知,認知的關(guān)鍵是扎扎實實地明白,哪些是對的,哪些是錯的。
就像對于股市的預(yù)測,乃至經(jīng)濟的預(yù)測,有幾個人從心底里是認同股市不可測,經(jīng)濟不可測的?
說起來可能很容易,但在股市的潮起潮落中,沒有堅實的認知做后盾,很快就會向市場投降,然后淪為韭菜,最終的命運永遠是被收割。
歷史上明確提出“還原論”這個名詞的時間并不長,1951年,美國哲學(xué)家蒯因(又名奎因)在《經(jīng)驗論的兩個教條》一文中才首次提出此詞,而統(tǒng)治人類科學(xué)幾百年的方法才有了統(tǒng)一的名字。
蒯因被稱為“具有劃時代意義”的哲學(xué)家,是二十世紀最重要的哲學(xué)家之一。
不過,他在《經(jīng)驗論的兩個教條》對還原論是持批判態(tài)度的,認為它是教條主義,同時還批判的教條則是,分析命題和綜合命題之間的截然區(qū)分。
甚至有人認為蒯因?qū)蓚€教條的批判導(dǎo)致了分析哲學(xué)的終結(jié)。
一、還原論被質(zhì)疑
讓我們先再次夯實一下還原論的核心觀點:
羊群由羊只組成,鐘表由全部零件裝配而成,國民收入等于一國國民的個人收入相加……
總之,事物整體一定等于部分之和,不多也不會少,可拆卸,同樣可還原。
大約從18世紀開始,就有科學(xué)家用實踐對還原論進行質(zhì)疑。
1.第一回合:不可逆
按還原論的說法,凡是可以還原的,就都是可逆轉(zhuǎn)的,但是,偏偏有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了不可逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,而且,用還原論的方法并不能說明這種現(xiàn)象,人們對它的篤信開始出現(xiàn)縫隙。
最簡單的質(zhì)疑就在我們身邊,一盆熱水和一盆涼水混合后,永遠不能重新得到一盆熱水和一盆涼水。
18世紀開始,火開始成為實驗科學(xué)的一部分,它起到了一個變化,就是強迫科學(xué)家重新考慮過去以還原論名義排斥在外的東西,比如:不可逆性。
法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家約瑟夫·傅里葉是歷史上出了名的熱學(xué)癡迷者,他一生都在研究熱學(xué),甚至認為熱能包治百病,于是在一個夏天,他關(guān)上家中的門窗,穿上厚厚的衣服,坐在火爐邊,于是他被活活熱死了,1830年5月16日卒于法國巴黎。
他的科學(xué)貢獻相當豐富,也使其得以在現(xiàn)在的理工科大學(xué)生“恐懼”排行榜中穩(wěn)居前三。
在大學(xué)生最痛恨的滅絕級專業(yè)課中,“傅里葉”這三個字是出現(xiàn)頻率最高的。
傅里葉變換、傅里葉積分、傅里葉級數(shù)、傅里葉分析……
每一個都會讓人陷入極度的痛苦之中無法自拔……
傅里葉,傅爺當年搞出了個傅里葉定律,是各種物質(zhì)中熱傳播的數(shù)學(xué)描述,其中心思想就是,一個溫度不是均勻分布的孤立物體,最終溫度的分布會逐漸均勻,直到完全均勻——熱平衡。
但這是一個不可逆的過程,和還原論有點格格不入。
2.第二回合:熵
堅信還原論的科學(xué)家們曾有一個夢想——制造出永動機,也就是給機器一個外力,讓其在機器中永遠運轉(zhuǎn)下去。
可惜直到現(xiàn)在,這還是個夢想,因為在實驗中,無論運轉(zhuǎn)什么機器,加入的能量總有一些轉(zhuǎn)化成不可回收的、不可再利用的能量形式。
比如:汽油燃燒,使之從有序能源,一部分轉(zhuǎn)化成我們需要的機械能,另一部分則轉(zhuǎn)換成再也無法利用的廢熱散發(fā)到空氣中,獲得了熱能的空氣和其他物體。
直到1865年,德國數(shù)學(xué)家魯?shù)婪颉び壤麨跛埂ぐqR努埃爾·克勞修斯引進了一個新概念——熵,他也是歷史上首次明確指出熱力學(xué)第二定律基本概念的科學(xué)家。
熵在這里的意思是混亂,無序。
在克勞修斯看來,如果聽任一個系統(tǒng)自然發(fā)展,那么能量差總是傾向于消除的,像汽油燃燒這種現(xiàn)象,叫熵增定律。
就像你家里有只拆家的哈士奇犬,每天把你家搞得亂七八糟,這就是熵增,混亂增加。
熵增定律就是指一切事物都是從有序趨向無序。
如果所有形式的能量不可避免地注定變成不斷積聚的熵,那就意味著在宇宙中,除了秩序,還有無序。
因為熵就意味著形式破滅、系統(tǒng)瓦解、有用能量耗盡的局面。
熵,對普通的牛頓秩序觀念提出了挑戰(zhàn)。
不過,1872年,物理學(xué)家路德維?!げ柶澛境鼍S護牛頓力學(xué)在原子和分子層次上依然普遍有效,他從統(tǒng)計學(xué)的角度進行研究,并宣布:熵在物理的意義是體系混亂程度的度量。
通過把概率引入物理學(xué),玻爾茲曼證明了熵混沌也是牛頓秩序的一種表現(xiàn)。
這一局,算勉強打了個平手。
3.第三回合:概率論來助拳
隨著人類科學(xué)研究越來越深入,特別是在微觀領(lǐng)域,越來越多的不確定、結(jié)果不明確的現(xiàn)象被發(fā)現(xiàn)并提出來,比如:大量的隨機現(xiàn)象,每一個都是對還原論的質(zhì)疑。
于是,還原論的科學(xué)家依靠概率論來解釋這些質(zhì)疑。
之前坤鵬論曾在《為什么賭場可以永遠贏 為什么十賭九輸》大致介紹過概率論的發(fā)展史,這里就不再贅述了。
概率論確實是個好東西,簡直是救駕的功臣,不靈?不準?它一出馬,質(zhì)疑消停大半,所以,一經(jīng)產(chǎn)生,它就被作為一個認識、解決問題的工具在使用。
借助概率論,人類透過紛繁復(fù)雜的世象,依然可以看到秩序和確定性,這讓人們鍥而不舍地在不確定中尋找確定,充滿信心。
凱恩斯就曾向世人強調(diào)其著名的中立原則,“如果沒有充分的理由來判斷某件事的真?zhèn)?,就選對等的概率來確定每件事物的真實性。”
概率論繼續(xù)支持著由牛頓力學(xué)孕育出來的經(jīng)典決定論,它讓決定論者繼續(xù)堅定地認為:
只要知道宇宙在某個任意選擇的初始時刻的狀態(tài),就能夠確定它在其他任何時刻的狀態(tài)。
法國分析學(xué)家、概率論學(xué)家和物理學(xué)家拉普拉斯對此有一段名言:“世界的未來完全由它的過去所決定。而且,只要掌握了這個世界在任一時刻的狀態(tài)的數(shù)學(xué)信息,就能預(yù)報未來?!?/span>
這哥們兒是決定論的支持者,1812年出版了《概率分析理論》一書,在該書中總結(jié)了當時整個概率論的研究,論述了概率在選舉審判調(diào)查、氣象等方面的應(yīng)用等。
1814年,拉普拉斯提出科學(xué)假設(shè),假定如果有一個智能生物能確定從最大天體到最輕原子的運動的現(xiàn)時狀態(tài),就能按照力學(xué)規(guī)律推算出整個宇宙的過去狀態(tài)和未來狀態(tài)。
后人把他所假定的智能生物稱為拉普拉斯妖。
可以說,幾個回合下來,還原論雖然有所損傷,但基本無傷大雅,科學(xué)家們依然充滿信心地用它解析世界。
所以說,改變是最難的事,特別是改變?nèi)说乃枷耄€原論統(tǒng)治人類科學(xué)幾百年,還都是社會中最有頭有臉的科學(xué)家、專家的篤信,改變就更難了。
二、絕招一出,還原論有點招架不住
在還原論眼中,世界是簡單的,世界是線性的,世界是穩(wěn)定的,世界是完美的。
但是,隨著人類科學(xué)發(fā)展,人們開始意識到,世界其實是復(fù)雜的,世界其實是非線性的,世界其實存在大量不確定性,世界其實并不完美。
這一切,都始于非線性。
1.還原論的基石是線性
還原論認為世界是簡單的,其重要的基石是,世界是線性的。
線性,用個形象的比喻就是,某些事物量與量之間存在一種正比關(guān)系,這種關(guān)系在直角坐標圖上畫出來,是一條直線。
從方法論上講,線性分析是一種科學(xué)主義,它與確定性、統(tǒng)一性、秩序等概念密切相關(guān)。
如果我們認為事物是線性的,或認為自己面對著的是一個線性系統(tǒng),那么,一切都是確定的、清晰可辨的。
就像站在一條坦途大道之上,一眼可以望到盡頭,如果暫時人眼看不到,只要借助科學(xué)、借助類似望遠鏡的設(shè)備,任何人都可以看到未來。
在線性系統(tǒng)中,系統(tǒng)的各部分都可以獨立運作,即使相互穿越,也能保持各自的特點。
就像我們看到的那一縷陽光、那一線雨絲、那一片雪花。
就如同我們聽到的叢林中百鳥鳴唱中各種鳥兒的獨特叫聲。
光線運動、聲音傳播都是線性系統(tǒng)。
在經(jīng)濟生活中,工廠的流水線就是典型的線性系統(tǒng),如果不算工人的話。
線性世界中,越是宏觀的系統(tǒng),越能用牛頓力學(xué)準確、近似地描述,如科學(xué)家可以精確地算出日食、月食等各種天象出現(xiàn)的時間,能夠讓衛(wèi)星發(fā)射到指定的空間運行軌道。
特別是在沒有摩擦的宇宙中。
線性系統(tǒng)中,因為一切可見,只要給了初始條件和邊界條件,其后的演變就一定會按照物理定律發(fā)展,只要掌握了正確的物理學(xué)定律,就可以清晰預(yù)見未來的任何時刻,該系統(tǒng)會發(fā)展成何種樣子。
但是,你有沒有想過,如果世界真是線性系統(tǒng),今天可以清晰地知道明天、后天、大后天……
有沒有細思極恐的毛骨悚然?!
2.世界的本質(zhì)是非線性
科學(xué)家們越研究越發(fā)現(xiàn),還原論并不能解釋所有,舉幾個簡單例子:
如果將一塊石頭向空中扔出去,根據(jù)物理規(guī)律,我們能夠判定石塊會沿著一條拋物線的軌跡飛出去,落下來。
但是,如果把石頭換成一只活生生的小鳥呢?小鳥的運行軌跡絕對不會像與它體重相同的石塊一樣。
就連孩童都知道原因——小鳥有生命,會飛。
但它會飛向哪個方向只能靠猜。
就生命現(xiàn)象而言,一個活的動物可以用還原論分解為器官、細胞、基因,但全部基因加起來并不等于小鳥,因為單純的基因數(shù)量相加,沒有生命。
生命現(xiàn)象決定了小鳥這一整體大于構(gòu)成它的各部分之和。
未來學(xué)家托夫勒曾說過:”在當代西方文明中得到最高發(fā)展的技巧之一就是拆零,即把問題分解成盡可能小的一些部分。我們非常擅長此技,以致我們竟時常忘記把這些細部重新裝到一起。“
托夫勒這段話還是蠻客氣的,因為真不是忘記,而是根本裝不回去。
除了前面扔小鳥的例子,現(xiàn)實中還有很多非線性問題。
為什么美感應(yīng)該是由事物的有序和無序的和諧配置誘發(fā)的,完全幾何化的東西只能讓人產(chǎn)生審美疲勞。
按經(jīng)濟學(xué)理論,被市場需要的技術(shù)或產(chǎn)品一定能夠戰(zhàn)勝不如自己的對手,并且,這個取勝過程如果沒有外來因素的影響,則一定是以最優(yōu)方式進行。
但事實上,許多質(zhì)量很好也確實有用的商品,根本沒機會擺上商場的貨架,壟斷的存在也證明了,在市場上,可以只憑不合理的價格就能獲得大把利潤。
同樣,以還原論為根基的現(xiàn)代經(jīng)濟學(xué)也無法解釋股災(zāi)現(xiàn)象,為什么1987年10月,美國股市一個星期可以猛跌500多個百分點?
……
這些都是非線性現(xiàn)象,在自然界和人類社會大量存在。
有一本書叫《復(fù)雜》,其中提到了許許多多復(fù)雜的,非線性的事物,讓人不得其解,讓人癡迷。
非線性的存在,讓我們的人生之路上總會遇到數(shù)不清的岔路,誰也無法預(yù)知每一條岔路有什么,通向哪里,即使我們有能力預(yù)測到某條岔路的究竟,但誰也無法預(yù)知,當你在其中前行一段時間,會不會因為一只蝴蝶或是螞蟻,使得它完全變了模樣……
總結(jié)一下,線性就是有著明確的因果關(guān)系鏈,就是當在紙上畫出方程式,就能畫出一條直線。
而非線性則是,當把方程式在紙上畫出來時,繪制出的是一條彎曲的線。
如果用一句話表述線性系統(tǒng)與非線性系統(tǒng)之間的區(qū)別,那就是:
線性系統(tǒng)中,整體等于部分之和;非線性系統(tǒng)中,整體大于部分之和或小于部分之和。
但是,還原論統(tǒng)治科學(xué)幾百年,特別是幫助人們發(fā)現(xiàn)了那么多有用的理論,應(yīng)用后又誕生了那么多新科技,要改變對其的認知,實在太難太難。
所以,還原論已經(jīng)給人們固化了一種扭曲的認識,線性系統(tǒng)才是客觀世界的本質(zhì),才是世界的一般原理,還原論才是普適方法。
而非線性只是例外,屬于偶然,是概率論揭示的少數(shù)派,它沒有普遍規(guī)律,只能算是對偉大線性系統(tǒng)的騷擾,只要特殊情況特殊處理即可。
三、幾個典型現(xiàn)象讓還原論有點啞口無言
1.混沌理論
混沌理論最早可以追溯到19世紀末期,當時的數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家龐加萊在研究天體物理問題時發(fā)現(xiàn),對于保守三體運動系統(tǒng),有些軌道沒有周期,并且這些軌道既不會越來趨向于無窮遠處,也不會收斂到一個穩(wěn)定點。
這是人類歷史上對混沌現(xiàn)象的最初的認識,但當時還沒有引入混沌的概念。
在龐加萊之后,混沌現(xiàn)象并沒有引起人們的重視,關(guān)于混沌的研究基本處于停滯狀態(tài)。
1960年的一天,麻省理工學(xué)院的氣象學(xué)家愛德華·洛倫茲為了預(yù)報天氣,用計算機求解模擬地球大氣的13個方程式,這是一組描述地球大氣的非線性微分方程。
為了檢查某些細節(jié),洛倫茲制作了一項重復(fù)預(yù)測,把溫度、氣壓和風(fēng)向等數(shù)據(jù)輸入機器,這次他將方程中變量的有效位由原來的6位減為3位,也就是說,將原先設(shè)定的計算小數(shù)點后6位減為計算小數(shù)點后3位。
在等待計算機出運行結(jié)果時,洛倫茲出去喝了杯咖啡。
當他回來看到計算機屏幕時,不由大吃一驚,因為這次的計算結(jié)果,和過去的結(jié)果完全不相同。
只是因為有效位有3個小數(shù)位之差,他得到了兩幅截然不同的圖畫,上面標出了兩種極不相同的天氣系統(tǒng)。
洛倫茲后來說:”我那時很清楚,如果真實大氣的行為與這個數(shù)學(xué)模型所描述的一樣,那么,長期天氣預(yù)報是不可能的?!?/span>
1963年,洛倫茲提出了混沌理論,其英文名為Chaos theory。
“一切事物的原始狀態(tài),都是一堆看似毫不關(guān)聯(lián)的碎片,但是這種混沌狀態(tài)結(jié)束后,這些無機的碎片會有機地匯集成一個整體?!?/span>
在混沌系統(tǒng)中,初始條件十分微小的變化,經(jīng)過不斷放大,對其未來狀態(tài)會造成極其巨大的差別。
“差之毫厘,失之千里”正是此一現(xiàn)象的最佳批注。
就像每每介紹混沌理論就會被引用的民謠:
釘子缺,蹄鐵卸;
蹄鐵卸,戰(zhàn)馬蹶;
戰(zhàn)馬蹶,騎士絕;
騎士絕,戰(zhàn)事折;
戰(zhàn)事折,國家滅。
馬蹄鐵上一個釘子是否會丟失,本是初始條件的十分微小的變化,但其“長期”效應(yīng)卻是一個帝國存與亡的根本差別。
這個著名的傳奇故事出自已故英國國王理查三世遜位的史實,他在1485年的波斯戰(zhàn)役中被擊敗,而莎士比亞的名句:“馬,馬,一馬失社稷。”使這一戰(zhàn)役永載史冊!
這就是軍事和政治領(lǐng)域中的所謂“蝴蝶效應(yīng)”。
混沌系統(tǒng)對外界的刺激反應(yīng),比非混沌系統(tǒng)快。
混沌作為20世紀人類科學(xué)三大科學(xué)成就之一,是確定性系統(tǒng)變化極端復(fù)雜和行為不可預(yù)測的同義語。
確定性的系統(tǒng)也能產(chǎn)生不確定的、看似隨機的行為現(xiàn)象。
產(chǎn)生隨機行為的確定性系統(tǒng)具有對系統(tǒng)初始條件的敏感依賴性。
這一觀念可以說是對牛頓力學(xué)框架下的“決定論”思想提出了極大的挑戰(zhàn)。
幾乎在同一時期,數(shù)學(xué)家阿諾爾德和莫塞在數(shù)學(xué)上嚴格證明了科爾莫戈羅夫提出的一個物理問題,也就是著名的卡姆(KAM)理論。
該理論從數(shù)學(xué)上嚴格說明了混沌現(xiàn)象是具有普遍性的。
洛倫茲的發(fā)現(xiàn)和卡姆理論問世后,人們才開始慢慢意識到混沌現(xiàn)象的重要性,從而對混沌現(xiàn)象的研究也逐步進入正軌。
1975年,詹姆斯·約克和李天巖在《周期三蘊含混沌》一文中第一次引入“chaos”這個術(shù)語,并被沿用至今。
中國及古希臘哲學(xué)家對于宇宙之源起即持混沌論,主張宇宙是由混沌之初逐漸形成現(xiàn)今有條不紊的世界。
Chaos來自希臘語,音譯為卡俄斯,他是希臘神話中的混沌之神,一切世界及概念的開始。
中國的混沌之神應(yīng)該是盤古,開天辟地。
2.湍流(蝴蝶效應(yīng))
相信大部分人沒有機會像洛倫茲那樣在計算機上重復(fù)驗證他的發(fā)現(xiàn),但我們可以試著在沒有風(fēng)的靜室里點燃一支香煙,看看煙的運動軌跡:一縷青煙裊裊升起,突然,煙散了,四處彌漫。
在洛倫茲發(fā)現(xiàn)混沌理論后,他在1963年一篇提交紐約科學(xué)院的論文中分析了這個效應(yīng):“如果這個理論被證明正確,一只海鷗扇動翅膀足以永遠改變天氣變化。”
在以后的演講和論文中洛倫茲用了更加有詩意的蝴蝶:
“一只南美洲亞馬遜河流域熱帶雨林中的蝴蝶,偶爾扇動幾下翅膀,可以在兩周以后引起美國得克薩斯州的一場龍卷風(fēng)?!?/span>
其原因就是蝴蝶扇動翅膀的運動,導(dǎo)致其身邊的空氣系統(tǒng)發(fā)生變化,并產(chǎn)生微弱的氣流,而微弱的氣流的產(chǎn)生又會引起四周空氣或其他系統(tǒng)產(chǎn)生相應(yīng)的變化,由此引起一個連鎖反應(yīng),最終導(dǎo)致其他系統(tǒng)的極大變化。
其實,蝴蝶效應(yīng)在物理學(xué)中的別名就是湍流。
其所蘊含的意思就是,本來有秩序的一連串事件,突然在一個臨界點,一絲小小的變化被迅速放大,導(dǎo)致整個系統(tǒng)運動軌跡被徹底攪亂,完全無序。
物理學(xué)家海森堡臨終時曾宣布,他要帶著兩個問題去見上帝:相對論和湍流。
他說:“我相信上帝也只能回答其中一個問題?!?/span>
湍流是流體運動的本質(zhì)。
煙霧四散、風(fēng)起云涌、波浪滔天等現(xiàn)象,都被稱為湍流。
它是指流場中某點流動速度的大小和方向隨時間不規(guī)則地變化的流動,只要平滑的流體,不管是液體還是氣體,碎裂成螺旋和渦流,就是湍流。
其實,湍流我們幾乎每天都見,打開自來水龍頭,一股水流出來,先是一束,突然,水束散開,水花四濺。
再就是我們坐飛機,經(jīng)常會遇到湍流,機長會廣播讓大家回到座位,系好安全帶,然后往往緊跟著就是一陣陣顛簸。
股市崩盤其實也算是湍流的體現(xiàn)。
簡單說,湍流破壞了確定性,穩(wěn)定性,出現(xiàn)了不規(guī)則。
就像水燒開之后咕嘟咕嘟沸騰一樣,湍流也應(yīng)該有個臨界點或起點,超過它,小攪動會突然增大,使得整個流體變成大渦流套著小渦流,表現(xiàn)為各種無序,甚至可能引起災(zāi)難性的后果。
但是,流動是怎么從平滑到湍急?是什么時候、哪個分子的運動攪亂了整個秩序?是什么決定某個分子在某個時刻突然變得不穩(wěn)定?
這是科學(xué)的未解之迷。
2000年,美國克雷研究所向世界拋出了七大數(shù)學(xué)難題,每一個問題都被懸賞一百萬美元,其中的難題之一就是描述流體運動的Navier-Stokes方程。
另外,基因密碼排序只有1.23%的不同,人卻和猩猩有著天壤之別,這也是湍流現(xiàn)象。
湍流的重要意義在于,它揭示了有時候偶然性會成為決定因素。
回到經(jīng)濟和股市,歷史中不少大變化,起因就是一些微不足道的小事,但它們引起了突變,而在事前,沒有人能會根據(jù)這些小事來推測結(jié)果。
四、復(fù)雜性科學(xué)的誕生
因為世界大量存在的非線性現(xiàn)象,還原論根本無法對其解釋,決定了人類必須要找到另一種方法論說明世界。
于是,復(fù)雜性科學(xué)應(yīng)運而生。
該科學(xué)的發(fā)展基本可以分為三個時期,以下內(nèi)容可能會比較燒腦,你可以只看個大概就行。
第一個時期:20世紀20年代至60年代
在這個時期,一般系統(tǒng)論、控制論和信息論等理論的先后創(chuàng)立和發(fā)展,它們標志著復(fù)雜性科學(xué)已開始步入科學(xué)殿堂。
系統(tǒng)論的創(chuàng)始人是美籍奧地利生物學(xué)家貝塔朗菲。
它劃時代地推進了對事物整體和部分關(guān)系的科學(xué)認識。
在整體和部分的關(guān)系中,系統(tǒng)論不僅考慮了各子系統(tǒng)對整體系統(tǒng)的貢獻,而且認識到了子系統(tǒng)間的相互作用對整體系統(tǒng)性質(zhì)的貢獻。
在還原論的“整體一定等于部分之和”之上,系統(tǒng)論又提出了“整體不等于部分之和”的新認識,比如:部分間關(guān)系的貢獻如果為負,那么整體小于部分之和;部分間關(guān)系的貢獻為正,則整體大于部分之和。
控制論的創(chuàng)始人是美國數(shù)學(xué)家維納。
系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)的行為,并著眼于系統(tǒng)內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)、物質(zhì)流動、信息流動及所形成的反饋結(jié)構(gòu)來解釋,把握系統(tǒng)的動態(tài)行為。
他進一步強調(diào),經(jīng)濟系統(tǒng)的非線性特征,在眾多非線性系統(tǒng)中,可能會產(chǎn)生出乎意料的非連續(xù)結(jié)果。
控制論擺脫了牛頓經(jīng)典力學(xué)和拉普拉斯機械決定論的束縛,使用新的統(tǒng)計理論研究系統(tǒng)運動狀態(tài)、行為方式和變動趨勢,控制系統(tǒng)的穩(wěn)定,揭示不同系統(tǒng)的共同的控制規(guī)律,使系統(tǒng)按預(yù)定目標運行的技術(shù)科學(xué)。
信息論的創(chuàng)始人是美國數(shù)學(xué)家香農(nóng)。
對!就是坤鵬論在《它是能讓你最快速成為億萬富翁的財富公式!》中介紹的那位牛人。
信息論是用概率論和數(shù)理統(tǒng)計方法,從量的方面來研究系統(tǒng)的信息如何獲取、加工、處理、傳輸和控制的一門科學(xué),認為系統(tǒng)正是通過獲取、傳遞、加工與處理信息而實現(xiàn)其有目的的運動的。
第二個時期:20世紀60年代至80年代
耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同學(xué)、超循環(huán)理論和突變論等自組織理論的先后創(chuàng)立,標志著系統(tǒng)科學(xué)的興起。
耗散結(jié)構(gòu)論的創(chuàng)始人是伊里亞·普里戈金。
耗散結(jié)構(gòu)論指的是,一個遠離平衡態(tài)的非線性的開放系統(tǒng)(不管是物理的、化學(xué)的、生物的乃至社會的、經(jīng)濟的系統(tǒng))通過不斷地與外界交換物質(zhì)和能量,在系統(tǒng)內(nèi)部某個參量的變化達到一定的閾值時,通過漲落,系統(tǒng)可能發(fā)生突變即非平衡相變,由原來的混沌無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N在時間上、空間上或功能上的有序狀態(tài)。這種在遠離平衡的非線性區(qū)形成的新的穩(wěn)定的宏觀有序結(jié)構(gòu),由于需要不斷與外界交換物質(zhì)或能量才能維持,因此稱之為“耗散結(jié)構(gòu)”。
協(xié)同學(xué)的創(chuàng)始人是德國理論物理學(xué)家赫爾曼·哈肯。
協(xié)同學(xué)是研究有序結(jié)構(gòu)形成和演化的機制,描述各類非平衡相變的條件和規(guī)律,提出不穩(wěn)定性原理、序參量原理和支配原理。
哈肯認為,一個由許多子系統(tǒng)構(gòu)成的系統(tǒng),如果在子系統(tǒng)之間互相配合產(chǎn)生協(xié)同作用和合作效應(yīng),系統(tǒng)便處于自組織狀態(tài)。
突變論的創(chuàng)始人是法國數(shù)學(xué)家雷內(nèi)托姆,又叫災(zāi)變論。
突變論是在拓撲學(xué)、奇點理論和穩(wěn)定性數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)之上,刻畫了在臨界點上發(fā)生的非連續(xù)性突然變化行為,也就是突變的系統(tǒng)演化行為。
它被稱之為“是牛頓和萊布尼茨發(fā)明微積分三百年以來數(shù)學(xué)上最大的革命”。
超循環(huán)理論創(chuàng)始人為德國生物物理學(xué)家M.艾根。
該理論不僅破譯了自然界生命得以誕生的奧秘,而且證明了自然界的進化實質(zhì)上是一種生成的過程。
總之,耗散結(jié)構(gòu)理論闡明了自組織產(chǎn)生的外部與內(nèi)部條件;
協(xié)同學(xué)綜合地考察了自組織發(fā)展的各種內(nèi)部因素的作用,闡明了系統(tǒng)自組織的機制與內(nèi)在動力;
突變論是研究突變的若干數(shù)學(xué)形式以及相變與臨界現(xiàn)象的理論,表明了突變在系統(tǒng)自組織演化過程中的普遍性;
超循環(huán)理論則描述了自組織進化的形式。
如果沿著還原論的思路,這些理論都是不可能取得的。
第三個時期:20世紀80年代至今
混沌理論、分形理論、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論等不斷創(chuàng)立,標志著復(fù)雜性科學(xué)的繁榮。
美國加州大學(xué)的默里·蓋爾曼,人們說他有“五個大腦”,遺傳運算法則創(chuàng)始人約翰·赫蘭(麥克阿瑟天才獎獲得者)稱他是“真正的天才”,1977年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者菲利普·安德森曾評價他“現(xiàn)存的在廣泛的領(lǐng)域里擁有最深刻學(xué)問的人”,1979年諾貝爾物理獎獲得者斯蒂文·溫伯格說他“從考古到仙人掌再到非洲約魯巴人的傳說再到發(fā)酵學(xué),他懂得都比你多?!?/span>
這位天才提出了質(zhì)子和中子是由三個夸克組成的,并因此獲得了1969年的諾貝爾物理學(xué)獎。
夸克是原子核的組成單元,在沒有更小的新東西被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)之前,它被認為是世界上最小的物質(zhì)。
有一天,蓋爾曼教授在叢林中和一只美洲豹相遇,這只由一大堆夸克組成的簡單動物,卻有著斑斕的皮毛和無與倫比的敏捷,展示出一種高度的復(fù)雜性。
最簡單的東西和最復(fù)雜的生命,同時出現(xiàn)在蓋爾曼面前,他體驗到“一種心跳驟停的感覺!”
這次叢林的偶遇,蓋爾曼開始深入思考世界的簡單性和復(fù)雜性之間的關(guān)系。
夸克和美麗的美洲豹之間不論有多大差異,必然有某種東西使它們相聯(lián)系,一定有一個臨界點,一個轉(zhuǎn)折,使得夸克的堆積或累加,轉(zhuǎn)變了力與美的典范——美洲豹。
“對這種關(guān)系的性質(zhì)了解得越多,我就越想把自己的想法與感受一吐為快,平生第一次我產(chǎn)生了寫一本書的強烈愿望?!?/span>
蓋爾曼后來確實寫了一本名叫《夸克和美洲豹——簡單性和復(fù)雜性的奇遇》。
也正是這次與美洲豹的奇遇,使得他在獲得諾貝爾獎約15年后,突然掉轉(zhuǎn)了方向,發(fā)起創(chuàng)建了圣菲研究所,成了世界研究復(fù)雜性理論的中心之一。
圣菲研究所被稱作是“沒有圍墻的研究所”,位于美國新墨西哥圣塔菲城。
1984年,圣菲研究所在蓋爾曼的倡議,諾貝爾物理學(xué)獎得主安德遜和諾貝爾經(jīng)濟學(xué)獎獲得者阿羅等人的支持下創(chuàng)立,開始正式討論復(fù)雜系統(tǒng)中的問題,標致著復(fù)雜性科學(xué)的誕生。
這里的科學(xué)家來自多個領(lǐng)域,他們打破了學(xué)科間的界限,用一種全新的,統(tǒng)一的視角來認識生命系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、經(jīng)濟系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)等,不再關(guān)注每個領(lǐng)域的細節(jié),而是大量運用隱喻和類比的方法,尋找不同系統(tǒng)之間的共性。
五、復(fù)雜性科學(xué)到底是什么
復(fù)雜性科學(xué),是一門在還原論 、經(jīng)驗論及“純科學(xué)”等經(jīng)典科學(xué)的基礎(chǔ)上,吸收系統(tǒng)論、理性論、人文精神等而發(fā)展起來的以探索復(fù)雜性為主、以超越還原論并將還原論同整體論結(jié)合起來的、關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)一般理論的學(xué)科。
復(fù)雜性科學(xué)對復(fù)雜系統(tǒng)的研究將有助于人們了解自然界、社會領(lǐng)域復(fù)雜的現(xiàn)象,揭示其規(guī)律及動因,以便人們更好地適應(yīng)與進行調(diào)控。
復(fù)雜性科學(xué)屬于基礎(chǔ)科學(xué)層次。
它包括非線性科學(xué)、混沌理論、分形學(xué)、模糊學(xué)、信息論、控制論、相變論、自組織理論、系統(tǒng)論、耗散結(jié)構(gòu)論等許多分支學(xué)科。
目前,復(fù)雜性科學(xué)研究的基本工具有系統(tǒng)仿真、細胞自動機、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、布爾網(wǎng)絡(luò) 、開關(guān)網(wǎng)絡(luò)模型、遺傳算法、計算機模擬、數(shù)學(xué)模型常用的是由狀態(tài)變量和結(jié)構(gòu)變量構(gòu)成的狀態(tài)方程等。
最后,隨于篇幅與坤鵬論知識有限,本文也只能膚淺、管中窺豹地講還原論和復(fù)雜性科學(xué),甚至許多重要東西還沒有介紹到。
希望老鐵可以找?guī)妆鞠嚓P(guān)的書來讀一讀,并同時到網(wǎng)上找找什么是分形理論、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論,它們也都相當值得你深思。
本文由“坤鵬論”原創(chuàng),轉(zhuǎn)載請保留本信息