文/約翰.米勒;譯/蔡承志

科學關乎定位。科學關乎把複雜的世界化約成地圖上的零落標記,然後遵循這幅地圖的指引,橫越原本無從理解,並可能條件惡劣的地貌。好的地圖能盡可能地消除大量偽資訊,於是留下來的訊息就剛好足夠引導我們該往哪裡走。此外,製作精良的地圖可以幫助我們深入認識周遭的世界。我們因而開始領悟河川都有特定走向,城鎮不是隨機設置,經濟和政治體系也都與地理息息相關,諸如此類。

地圖——和科學——往往更在於我們忽略的,而非畫進去的。誠如拉丁美洲作家波赫士(Jorge Luis Borges)在他只有一個段落的極短篇小說〈嚴謹的科學〉(On Exactitude in Science)中描述:「製圖協會繪出一幅帝國地圖,尺寸大小正如帝國版圖,點對點逐一疊合。後續世世代代不再像他們的祖先那般喜愛研究製圖學,只覺得那幅浩瀚地圖毫無用處。」

不同的地圖——就算畫的是同一片地貌——對世界擁有不同洞見。地形圖提供世上各座山丘谷地的相關資訊,細節對健行者來說剛好足夠。公路圖零星標記了各大都市和串連各城的道路,這些資訊也剛好足以在駕車於鄉間穿行時派上用場。若讓地圖和設計目的分離,只能導致不可避免的挫敗。合宜的細節太少,或不當的細節過多,都會拖累我們認識世界的能力。

隨著開發出愈益細密的地圖,描繪愈益細微的現象,科學隨之逐步進展。這種化約論策略的核心乃是寄於一種期望,即是就算我們擁有極小部分的地圖,我們也能以馬賽克的方式拼貼成形,畫出一幅如波赫士所說的帝國版圖。此項策略肯定失敗,儘管繪製成果也許會讓極短篇小說中所稱的製圖協會十分開心,但那幅馬賽克鑲嵌畫卻一如波赫士的想像,成為愚人徒勞無功的差使。

問題並不在於我們的知識不夠完善,而是來自化約論者的夢想——不,是謬誤。

化約論之所以失敗,理由在於就算你對構成系統各部位的零件無所不知,但是當這些零件形成整體時,彼此究竟如何相互作用,我們幾乎一無所知。對單一小片玻璃的細部知識,無法幫你看出或欣賞整扇彩色玻璃花窗的光景。

過去幾十年來,一門新的科學逐漸醞釀成形。這門學問承認我們的世界是由某些基本原則支配——例如突現和組織——這些原則化身為各式欺人表象,遍布在科學領域的所有隱匿處。舉例來說,物理學描述個別原子組成磁體,生物學說明細胞構成有機體,經濟學陳述交易人形成市場。這些原則都具有普適性,這讓習慣用科學分科角度思考的科學家大感意外,於是這門新科學也勢必踰越了現有學術體制確立的傳統分際。這門科學說明簡單事件會生成複雜性,複雜事項則會生成簡單性。這門科學擁抱新的調查工具,例如以電腦作為建構模型的基板,以擺脫約束,不再受限於尋常的科學工具(例如大半源自於一六○○年代晚期,迄今我們依然倚賴的各式運算法)。更重要的是,這門科學挑戰我們的傳統識見,質疑把現象還原為最基本要素的做法。

唉,我們追求的新科學,可能主導我們生活和命運註定層面的科學,卻正如美國小說家梅爾維爾所述,「沒有被畫進任何地圖;真正的地點在地圖上是找不到的。」現今的科學——其中心理學和經濟學互不相關、物理學和生物學彼此分離等等——其研究向來都很有成效。科學見解中所言的創造性殺傷力,本身便蘊涵了一種內在追求,期望藉由公開披露、評估並糾正來界定邊界,這為我們提供了洞悉事理的原動力。然而,代價卻是各門學術領域愈來愈疏遠。精確審視世界的細小片段成為了學術常態,而且幾乎完全偏離了我的聖塔菲研究所同事、諾貝爾物理學獎得主穆瑞.蓋爾曼(Murray Gell-Mann)所稱的「直視全貌」。

這個問題看似無關宏旨,不過當我們在檢視原先希望探索的真正地點時,就能看出它的重要意義。試舉任何全球性的社會挑戰為例,好比金融危機、氣候變遷、恐怖主義、流行病、革命或社會變遷等以上任何一項都無法任何跟特定學術領域的研究方向完全吻合。此外,就算哪一門相符,或許化約論者的研究途徑仍然讓我們無從認識整體。根據複雜性的基本原則所述,就連基本的部分,一旦聚攏起來,似乎就會孕育出自己的生命。就算熟知某項事物,好比引擎的各個零件、每根螺栓、每個活塞與凸輪等等,我們依然難以得知,當這些零件組合在一起而彼此作用時,會發生什麼事?

此外,當我們改動某個部件(例如加大汽缸尺寸),這種程度的熟捻也無從讓我們得知引擎整體將因此有哪些影響。

化約論幾乎無法讓我們深入架構。而複雜性正是普遍見於架構當中。

從市集廣場(agora)到阿米巴原蟲,從蜜蜂到大腦,從都市到體制崩解,乃至於斑馬的條紋,我們的世界如同一部談複雜性的百科全書。複雜性有時由演化等自然力成形,例如大腦浮現的意識;有時,我們會出手創造,像是在商品期貨交易所裡一連串穩定的價格波動,都出自看似混亂的雜訊和動作。缺了複雜系統觀,我們連認識世界都幾無機會,更別提插手了。

有關複雜系統的學術討論,最早可以追溯至一七七六年,亞當.斯密(Adam Smith)在《國富論》(Wealth of Nations)書中簡短論及,他以「看不見的手」形容一種力量,此力量可以促使盤算自我利益的商人在非本意的情況下得到有益社會的結果。當然,以「看不見的手」為本提出的科學命題,其實還比較像是向神明祝禱,而不似科學理論,而且這類命題對於經濟學家的用途,也大概像是生物學家試著使用英國作家魯德亞德.吉卜林(Rudyard Kipling)的原來如此故事集中的短篇,解釋花豹如何長出斑點一般。

複雜系統觀的現代思想運動,可以和原子時代和資訊時代的開端一起探討,那時在美國的波蘭猶太人數學家斯塔尼斯拉夫·烏拉姆(Stanislaw Ulam)和生於奧匈帝國的美國數學家約翰.馮.諾伊曼(John von Neumann)等人開始使用世上最早一批可編程的電子計算機,開始模糊傳統學術界為了解決問題(如機器是否真能自我繁殖等)時秉持的領域分界線。經過他們的努力,這樣一類模型出現了,起初是簡單、容易界定並相互作用的群集,最後創造出豐富之極的整體模型。

這些模型的研究是認識真相的重要一步,不只能得知動物斑紋圖紋的生長目的——保護色——還能釐清它們是怎麼長出來的。花豹的基因裡是不是寫有某種整體設計圖?能指定牠皮膚每個定點該長出的顏色,就如同數位影像檔指示電腦螢幕如何顯現各像素單位的顏色,或者還有沒有更普遍的解釋能告訴我們,花豹是怎麼長出身上的斑點?

烏拉姆和馮.諾伊曼所開創的簡單數學及電腦模型,給了我們一組透鏡,讓我們能以此檢視複雜性的根源。我們發現在局部相互作用的簡單片段,其組合就足以創造與初始源頭殊異的整體行為。因此,花豹怎麼會長出斑點,或海螺如何長出外殼圖案,或甚至於交易所的騷亂如何導致井然有序的買賣和價格等可能的解答,也就立刻變得遠更為簡單,遠更為普遍,也遠比我們想像得更耐人尋味。

過去幾十年來,相互作用系統的相關研究已經為複雜系統開啟了新疆界。不論我們考量的是在電腦中以光速運作的抽象模型、歷經一個世紀的稻米耕種作業,或人類學典藏的百年稻作證據,都展現了能支配複雜系統的核心原則。相互作用系統發展出各個因子間的回饋迴路,接著這些迴路開始驅動系統。這種回饋有可能經調節而紓緩或變本加厲,取決於各因子間的異質程度。相互作用系統往往也是先天充滿雜訊,這種隨機性也可能帶有料想不到的整體後果。當然,誰和誰相互作用也是這類系統的一項根本性質,這樣的相互作用網絡,則是複雜系統中的必要元素之一。

回饋、異質性、雜訊和網絡等核心原則,可以用來認識複雜性的種種新層次。就如你的心智,有些複雜系統能以看似完全分散的方式,彷彿全無控管般做出協調而一致的決策。另有些系統則面對根深蒂固的約束(例如為身體所有細胞供氧),催生出種種定比定律(scaling laws),從而讓世界中看似毫無連繫的部分依著一種簡單關係調校對正。然而其他系統,如某些社會運動成員進入自行組織的臨界狀態,便是顯露了系統常見的特徵。許多相互作用系統發展出因子間相互合作的複雜行為,一旦形成,就能讓系統因子轉入新機會的國度,我們如今也已奠定了能理解這種過渡現象的良好根基。最後,在複雜系統的現代科學萌芽期,我們發展出重新規畫的方法和設想,也能為適應系統相關行為擬出新的定理。

本文介紹:
直視全貌:穿越過度簡化的迷障,從複雜理論探索科學、商業與社會文化的新視角》。本書作者/約翰.米勒;譯/蔡承志;出版社/臉譜

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