精华区文章阅读

发信人: qpcwth (独翅鸟), 信区: Science
标题: 序言
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年12月26日19:12:45 星期三), 站内信件

有个古老的中国传说，提供了秩序(order)与浑沌(chaos)这些难解之谜的隐喻。
相传，很久以前，镜鉴世界(the world of mirrors)与人类世界并不象后来那样被彼此
分隔着。那时，镜族类(specular beings)与人类尽管混居在一起，和睦共处，但它们的
颜色和外形是完全不同的。那时还能出入于镜面。一天夜里，在未见任何预兆的情况下
，镜族类突然入侵，结果浑沌出现了。人类很快就认识到，这些镜族人的确是浑沌。入
侵者势力强大，最后只有凭借黄帝的魔法，才将他们击败，逐回镜界。为了降服他们，
黄帝设下一道符咒，迫使浑沌人乖乖地按照人的行为举止行事。
此传说又说，黄帝的符咒虽然强大，但不是永恒的。传说中预言，有朝一日，符咒的威
力将减弱，镜中湍乱的幽灵将开始骚动起来。一开始，镜中的幽灵与我们熟悉的东西之
间的差异不会被人觉察。但是，姿态一点一点地发生变化，颜色与外形将完全曲变,长期
受监禁的浑沌世界将突然窜入我们的世界。
也许情况已经如此了。
一架DC-9(含义是“道格拉斯双引擎喷气式短程飞机”。——译者注)在一场暴风雪中从
丹佛机场起飞，它只飞离地面几英尺就横遭劫难；飞机突然失速，仰面翻倒，致使 28人
丧生。调查人员就飞机失事提出两种可能的解释，都牵涉到有关紊乱气流或湍动的新发
现。一种解释是，有一股难以驾驭的空气涡旋，旋转于停在附近跑道上的喷气飞机尾部
，涡旋并未耗散掉，它持续了几分钟，当另外一股气流把它推到DC9的跑道上时，致使
飞机压缩机严重阻塞。另一种解释（调查人员最终认为这是正确的）是，罪魁祸首是一
些小小的冰粒。乘客们曾发现，机翼在最后除冰之后，上面仍有残冰。这些小小的种子
酿成一股湍流，其威力足以令庞大的飞机坠毁。
在辽阔的海洋，另一类湍动也登场献技了。通常，在汹涌的海浪浑沌中涡流相互碾磨、
溅碎并耗散掉。但是，研究人员已经发现，有时似乎违背常识和科学定律的事情也能出
现。波浪撞击时，水波浑沌自相谐和，令无序彼此同步，塑造出单一的平滑波，它能传
播几千英里，绕过船底，穿过风暴，而波形丝毫无损。
科学家们推测，在1987年10月的一个震惊世界的“黑色星期一”中，可能有另外一种形
式的同步浑沌在作怪，致使世界范围的股票价格暴跌。他们推断，计算机程控交易、称
作股票投资组合保险的计算机反馈调节，以及连接世界各地金融市场的实时通讯网，合
力产生了一种境况：很小的一则坏消息迅速被放大。投资者随意的并且独立的行为紧密
配合，酿造了一场持续了漫长的一整天的金融灾难。
如同在我们的黄帝传说中所见，这些例子似乎描绘了秩序与浑沌之间动态的、神秘莫测
的相互纠缠。在过去的几年里，致力于解开这种缠结的努力使科学家们得出一种崭新的
实在观念。这种观念引发对自然整体性的惊人见解，迫使人们重新考察某些最基本的科
学假设。
科学传统上所定义的世界几乎具有柏拉图(Plato)式的清纯性。描述行星运转、管道水流
的上升、棒球的轨迹、或者遗传密码结构的方程和理论，都包含一种规则性和秩序，一
种钟表式的确定性，藉此我们与大自然的法则打交道。当然，科学家早就承认，实验室
之外的世界不是我们用以洞悉自然法则的镜像世界，很少拥有欧几里得几何学的纯净性
。湍动、不规则性和不可预测性随处都是，但是似乎总可以合理地假设这些是“噪声”
，即实在中的事物彼此拥挤所出现的一种凌乱。也就是说，浑沌被设想为复杂性的结果
，理论上，这种复杂性可以分解为深层次的秩序。
现在科学家们发现，这种假设是错误的。
啄木鸟东一下西一下地啄食随机分布在树皮里的昆虫；山脉隆起，经过本质上不可预见
的长期风化作用被侵蚀出凸凹参差的峰峦；心、肠、肺和脑的不规则表面与其它机体组
织密密麻麻地相互连接，这些结构遍布地球，决不是欧几里得(Euclid)的词汇所能描绘
的。
“多数生物系统和许多物理系统都是不连续的、不均一的和不规则的系统”,加州大学
的物理学家布鲁斯·韦斯特(Bruce West)和哈佛医学院的阿里·戈德伯格(Ary Goldber
ger)教授在《美国科学家》杂志的一篇文章中如是说。他们与越来越多的科学家一道撰
文表述了一种引入注目的新鲜见解：“生命系统变化多端的复杂结构和行为，与其说归
结为某些规则模式，不如说更愿意趋向于浑沌。”
浑沌，不规则性，不可预见性。这些东西是否可能不仅仅是噪声，而有其自身的规律呢
？这是一些科学家们正在研究的课题。不限于此，这些科学家正在阐明，如何用浑沌的
奇异规律解释世上的一些我们视为奇迹的事物，如果不是多数事物的活。这些惊人事物
包括：人的心搏和人的思维、云、风暴、星系的结构、诗歌的创作、舞毒蛾幼虫虫口数
的升降、森林大火的蔓延、曲曲折折的海岸线，甚至生命本身的起源与进化。
于是，一批新型科学家已经行动起来，开始建构一面映照自然的新镜——湍鉴。(“m
irror”在这里译为“鉴”。鉴，1)镜也，名词；2)鉴照，引以为鉴，动词。——译者注
)
在下面的诸章里我们将看到，在湍鉴的这一侧世界里，这些新研究者研究秩序怎样转化
为浑沌；在湍鉴的另一面世界里，他们正在探讨浑沌如何生成秩序；以及在容易被遗忘
的镜面处 ——两个世界之间的结合地带——他们正试图把注意力从动力系统的定量特征
，转移到其定性性质。在镜子的两侧及中央，这些新科学家跨越科学领域的边界线：数
学家在研究生物系统，物理学家在考察神经生理学问题，神经生理学家则在艰难地啃着
数学。通常，他们的共同工具是计算机。浑沌研究者们借助它迭代方程，如同化学家配
制试剂；颜色与形状代表数字在终端屏幕上煮沸、冻结和爆裂。这些形式又抽象，又很
逼真，有助于挖掘关于复杂性变化的不曾预期到的直觉。尽管我们倾向于认为计算机干
净利落又精确无误，但事实上计算机模型，连同动荡的反馈图象和浑沌图象，已经成为
新的浑沌与变易(change)之科学正在取得的飞跃的象征，它正使科学家传统上对部分预
测、控制和解析的热衷，服从于对事物不可预见之整体的运动方式的关注。
事实上，正是通过给通常模糊的词语“整体性”赋予新意，“浑沌与变易之科学”才范
铸了我们观念上的一场革命。记者兼科普作家詹姆斯·格莱克(James Gleick) 在其引人
入胜的书中，(指畅销书“Chaos:Making a New Science”，此书在大陆已有三个不同的
中译本，分别由上海译文出版社、上海翻译出版公司和社会科学文献出版社出版，中文
名分别为《混沌：开创新科学》、《混沌学传奇》和《混沌学》。——译者注)描写了7
0年代和80年代那些创造“浑沌理论”的众多科学家的发现和个性。他说：“［他们中］
越来越多的人感觉到了只研究孤立于整体的部分的弊端。对他们而言，浑沌意味着科学
中还原论纲领的终结。”对整体性、浑沌和变易的重新理解是这场革命的核心。浑沌物
理学家约瑟夫·福特(Joseph Ford)称之为“在科学的整体哲学与人类看待其世界的方式
方面的一次重大转换”。
因此，短短几年，曾把浑沌世界与秩序世界分离开的古老符咒的法力，似乎就已经减弱
了，如果不是消散的话。科学自身正处于一场侵略之中。难道不是一场侵略？也许某种
意义上这更有益处、更富创造性，在现代水平上复活了秩序与浑沌之间古老的和谐底蕴
。

--
心事浩茫连广宇,于无声处听惊雷

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.229.154]

Science 版 (精华区)