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标  题: 第三章　造物主的秘密(2)
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Dec 14 15:39:59 2002) , 转信

 

第三章　造物主的秘密(2)
生与死
　　在阿瑟到达桑塔费研究所第一天的午餐后，他和考夫曼沿着坎杨路上砖坯建成的画
廊，向考夫曼喜爱的水洞散步而去。从那以后的两周之内，他们几乎每天都在一起吃午
饭，或只是在一起谈话。
　　他们经常是边散步边聊天。考夫曼比阿瑟还要喜欢外面的新鲜空气。他少年时代参
加童子军时在塞拉参加过无数次远足和野外露营活动。上大学时他是个劲头十足的滑雪
运动员和登山队员。现在只要有可能他仍然喜欢出门远足。所以考夫曼和阿瑟总是沿着
坎杨路边走边聊，或爬上修道院后面那开阔的山岗。他们坐在山顶上，眺望着桑塔费全
景和连绵起伏的山脉。
　　阿瑟开始感觉到考夫曼心里似乎有无法言喻的悲伤。有时，在他诙谐幽默、机智巧
妙、充满好奇的谈话中、在他滔滔不绝地讨论他的思想时，他会突然停顿下来，脸上闪
过一丝悲伤。在阿瑟和他的妻子苏珊到达桑塔费不久的一个晚上，阿瑟夫妇和考夫曼夫
妇一块儿出去吃晚饭。考夫曼告诉了他们一个悲伤的故事：那年10月一个星期六的晚上
，他和丽沙回到家，得知他们十三岁的女儿麦瑞特遭到了车祸，肇事者撞了人后开车逃
跑了，他们的女儿被送到当地医院，伤势非常严重。夫妇俩和儿子爱森马上跑着去了医
院，但到了医院却被告知，麦瑞特十五分钟前已经去世了。
　　在这件事过去了五年多以后的今天，考夫曼在叙述这件事时已经不至于控制不住自
己了。但那天晚上他却怎么也无法自控。麦瑞特是他最心爱的女儿。"这个灾难简直整个
地把我打垮了。我悲痛万分，简直无法用言词来形容。我们走上楼去，我女儿破碎的身
体躺在一张桌子上，正在冷却。这种悲痛简直无法忍受。那天晚上我们全家三口人拥在
一张床上，哭做一团。我女儿的性格易于激动，但她关心他人的天性让我们赞叹不已。
我们都认为她是我们四个人中最优秀的。"
　　考夫曼接着说："人们都说，时间能治愈创伤。但并不完全是这样的。只不过是悲伤
不那么经常爆发了。"
　　当他们沿路散步，攀爬修道院周围的山坡时，阿瑟情不自禁地被考夫曼关于秩序和
自组织的概念所吸引住了。但具有讽刺意味的是，当考夫曼用"秩序"这个词时，明显和
阿瑟所用的"杂乱"是同一回事——也就是涌现，即，复杂性系统永不停息地把自己组织
成各种形态的趋向。但是当时，考夫曼用了一个恰好相反的词却并不令人感到吃惊。他
正好是从一个完全不同的方向得出这个概念的。阿瑟谈论"混乱"，是因为他是从冰封而
抽象的经济均衡的世界入手的，在这个世界里，人们认为市场规律像物理学规律一样可
以精确地决定一切。考夫曼谈论"秩序"，是因为他是从杂乱而偶然的达尔文世界入手的
。在达尔文的世界里没有任何规律可言，只有意外事件和自然选择。虽然他们是从完全
不同的角度出发的，但基本上却达到了一个同样的位置。
　　考夫曼同样也被阿瑟的报酬递增率概念所吸引、所困惑了。"我很难理解为什么这个
概念在经济学上还是新的，而生物学家这么多年来一直在和正反馈打交道。"他花了很长
时间才弄明白新古典经济学世界的观点有多么停滞僵化。
　　但使他更感兴趣的是，阿瑟开始问他另一个正引他入迷的经济学问题：技术变迁。
往轻了说，这个问题也早已变成了炙手可热的政治议题。你可以从任何一份你随手翻阅
的报纸或杂志上感受到这种潜在的焦虑：美国还有竞争能力吗？我们是怎样丧失了神话
般的美国创造力、丧失了老一辈美国佬的技能的？日本人是不是会一个产业一个产业地
把我们挤出局？
　　这都是些切入要害的问题。关键是，正如阿瑟向考夫曼解释的那样，经济学家回答
不了这些问题，起码从最基本的理论上，经济学对此无解。技术发展的整个动力就像是
一个黑匣子。"直到十五年或二十年之前，大家在意识上仍然认为，技术只是随机地从天
而降的，人类是根据天书的蓝图出现了生产钢铁、制造硅片、或产生其它任何这类东西
的技术。这些技术由托马斯·爱迪森这样的聪明人发明出来。这些聪明人躺在浴盆里时
灵感从天而至，所以就能在上天绘制的蓝图上加上一页。"其实严格地说，技术根本就不
属于经济学范畴。技术是外来的，被非经济的进程神奇地分娩出来的。最近，人们做了
大量的研究，用模拟来证明技术是内在孕育而生的，这意味着，技术是由经济系统内部
产生的。但这通常意味着技术是研究和发展投资的结果，几乎就像一件商品一样。虽然
阿瑟认为这个观点包含了一定的真相，但他仍然不认为这是事情的本质。
　　他对考夫曼说，当你观察与经济学理论背道而驰的经济历史时，你会发现，技术完
全不像一件商品，而更像是一个不断演化的生态系统。"特别是，技术发明绝少是在真空
中产生。比如说，激光打印机基本上是静电印刷机，就是一个激光装置和计算机线路来
告诉静电滚筒在哪儿印刷。所以，只有当我们有了计算机技术、激光技术和静电复印技
术后，激光打印机才有可能被发明出来。但也是只有人们需要精巧、高速的打印机，激
光打印机才会被发明出来。"
　　总之，技术形成了一个高度相互关联的网，或用考夫曼的话来说，是一个网络。更
有甚者，这些技术之网具有高度的动力，并且很不稳定。技术似乎可以像生物一样发展
演化，就像激光打印机产生了桌面排印系统软件，而桌面排印系统软件又为图形处理程
序打开了一个天地。阿瑟说："技术A、B和C也许会引发技术D的可能性，并依此类推下去
。这样就形成了可能性技术之网，多种技术在这张网中相互全面渗透，共同发展，产生
出越来越多的技术上的可能性。就这样，经济变得越来越复杂。"
　　而且，这些技术之网就像生物生态系统一样会经历演化创造的爆发期和大面积的灭
绝期。比方说，汽车这样的新技术取代了以马代步的旧技术，而随着以马代步方式的消
逝，铁匠铺、快速马车、水槽、马厩、养马人等也消失了，依存于以马代步方式的整个
技术子系统突然就崩溃了，就像经济学家约索夫·熊彼得曾经称为"毁灭的飓风"那样。
随着汽车的出现，铺设完好的道路、加油站、快餐厅、汽车旅店、交通法院、交通警察
和交通指示灯也纷纷出现了。新的商品和新的服务设施开始发展壮大，每一项新内容的
插入都是因为以前出现的商品和服务设施为它们开辟了空间。
　　阿瑟说，确实，这个过程是他所指的报酬递增率的一个绝好的范例：每当一项新技
术为其它商品和服务开辟了合适的空间时，进入这个新的空间的人就会在极大的诱惑下
尽力帮助这项技术的发展和繁荣。更有甚者，这个进程正是锁定现象背后的主要驱动力
：一个特定的技术能够提供给依附于它的其它技术的新空间越大，就越难以改变这种技
术发展的方向，除非有一种较之强得多的技术出现。
　　阿瑟解释说，这个技术之网的概念与他对新经济学的想象非常接近。但问题是，他
发展的数学方法只适宜于一次对一项技术的发展进行观察。他真正需要的是一个类似网
络性的模拟，就像考夫曼开发的那种一样。所以他问考夫曼："你能做一种模拟，让刚被
发明的技术就像打开的开关一样，也许……？"
　　考夫曼目瞪口呆地听他说完这一切。他能吗？阿瑟刚才用完全不同的语言所描述的
一切正是考夫曼这十五年来一直在研究的问题。
　　默想了几分钟之后，考夫曼就开始向阿瑟解释为什么技术变化的过程就像生命的起
源一样。
　　考夫曼最初产生这个想法是在1969年，在他到达芝加哥的理论生物学研究小组的时
候。
　　他说，在读过医学院之后，置身芝加哥有如置身于天堂。现在回想起来，芝加哥其
实就是他经历过的三个最令他激动的知识环境中的第二个。"这是一个非凡的地方，拥有
才能非凡的人。"他说。"在芝加哥我工作的那个部门所集中的人物之优秀，在全美国都
是出类拔萃的，他们就像我在意大利碰到的那群朋友一样。"杰克·考温正在进行皮层组
织方面突破性的研究工作。他用简单的方程式来描述大脑中的刺激和抑制波是怎样越过
神经细胞的双重尺度薄片的。约翰·梅纳德·史密斯也正在从事进化动力学方面的突破
性研究。他利用被称之为博奕理论的数学技术来澄清物种之间竞争与合作的本质。利用
萨塞克斯大学的年假来这儿从事研究的梅纳德在网络的数学分析上给了考夫曼及时的帮
助。"约翰教我算数，他是这么说的。"考夫曼说。"有一天我治愈了他的肺炎。"
　　生活在同事和至交中间的考夫曼很快就发现，在网络的统计特征的研究上他并非是
孤军奋战。比如，1952年，英格兰神经生理学家罗斯·阿什贝（Ross Ashby）在他出版
的《脑之设计》（Design for a Brain）这本书中就思考了同样的问题。考夫曼说："他
探索的是复杂网络的普遍性，提出了一个与我的问题相似的问题，但我却对此一无所知
。当我一发现这件事就立即与他取得了联系。"
　　同时，考夫曼发现自己在研究基因网络的同时，还对物理学和应用数学做出了一些
最前沿的拓展。他的基因调节网络动力结果变成了被物理学家们称之为"非线性动力"的
一个特例。从非线性这个角度来看，很容易就能明白为什么稀疏连接的网络能够这么容
易就自组成稳定的循环：从数学角度来说，它们的行为就相当于落在河谷周围山坡上的
所有雨水都会流入河谷最底部的湖里。在所有可能的网络行为空间里，稳定的循环就像
盆一样，或者就像物理学家所说的"吸引子"。
　　经过对基因网络六年的艰苦研究，考夫曼满意地感到他终于能如此完美地了解其中
的奥秘。但他仍然禁不住地感到，这里面还缺了点什么。基因调节网络的自组之说当然
非常好，但是在分子这个层面，基因活动依存于核糖核酸（RNA）和脱氧核糖核酸（DNA
）这些复杂、精致的分子之山。而RNA和DNA又是从何而来的呢？
　　生命究竟是怎样起源的呢？
　　根据生物学教科书上的正统理论，生命的起源相当直接。DNA、RNA、蛋白质、多糖
类和形成生命的其他分子于几十亿年前在某个温暖的小池塘中形成。当时，像氨基酸这
类简单的分子建设砖块在初始的气候环境中要经过不断积聚。事实上，在1953年，诺贝
尔化学奖得主哈罗德·尤瑞（Harold Urey）和他的研究生史丹勒·米勒（Stanley Mil
ler）用实验证明，最初由甲烷、氨和其它类似的东西形成的氛围可以自发地产生这样的
建设砖块。所需要的只是偶然的闪电来提供产生化学反应的能量。这个理论又说，随着
时间的推移，这些简单的混合物就开始聚集于池塘和湖水，经过更进一步的化学反应，
变得越来越复杂，最终就会产生一群分子，包括DNA双螺旋结构和（或）它的单结构表兄
弟RNA。它们都具有自我繁殖的能力，而当自我繁殖一经产生，其余的一切就都是自然选
择的结果了。常规生物学理论大致上就是这样说的。
　　但考夫曼不买这个帐。就先拿一件事来说，大多数生物分子的结构都非常庞大。比
如说，合成一个单个的蛋白分子要精确有序地聚集几百个氨基酸建设砖块。这在一个具
备所有最先进的生化技术的现代实验室里都非常难以实现。蛋白分子又怎么能够在一个
池塘中自我形成呢？许多人都试图测算出发生这种情况的偶然性会有多大，然而他们得
到的结论基本上都差不多：如果生物分子的形成真是随机的，那么你得等上比宇宙形成
还要长得多的时间才可能等到一个有用的蛋白质分子的形成，就更别设想需要多长的时
间才能等到无数蛋白质、糖类、脂肪和氨基酸的形成，从而组合成一个完全可以起作用
的细胞了。即使你假设在人的观察力所能及的宇宙中几百万的星系中以兆计的星球中，
都有像地球这样拥有温暖的海洋和气候的行星存在，在任何这些行星上出现生命的可能
性仍然是微乎其微的。如果生命的起源真的是一个随机的结果，那生命的起源可就真是
个奇迹了。
　　更具体些说，考夫曼不能苟同标准的生物学理论是因为，这个理论将生命的起源与
DNA的出现等同了起来。对考夫曼来说，将生命的起源基于如此复杂的东西之上显然是不
合理的。DNA双螺旋结构能够自我复制，当然，但关键是，这种自我复制的能力在于它能
够展开自己的双螺旋结构，并进行自我拷贝。更进一步的是，在现在的细胞中，这个过
程还有赖于一群扮演各种协助角色的特殊蛋白质分子。所有这一切怎么会发生在一个池
塘里呢？考夫曼说："我产生了一种就像当年非要一探基因调节网络究竟是否存在秩序那
样的冲动。在DNA中存在某种非常奇妙的东西，生命的起源正是有赖于这样一种特殊的东
西，我简直不希望这是真的。我这样对自己说：'如果上帝赋予了氮另外一种化合价呢？
（在DNA分子中充满了氮原子）如果是这样的话，生命有可能出现吗？'对我来说，生命
的起源竟然处在这样一种微妙的平衡点上，这真是一个令人震惊的结论。"
　　但考夫曼又想，谁说生命的至关重要的因素就是DNA呢？从这点来说，谁说生命的起
源是一个随机的结果了？也许还有另外的产生自我复制系统的途径，一种能够允许有生
命的系统依靠自己的努力，从简单的化合反应逐步发展成为生命的方式。
　　好吧，现在来想象一下初始原汤的情形吧，里面有那些微小的氨基酸、糖类等物质
。很明显，你不能指望它们会自己融合在一起，形成一个细胞。但你起码可以指望它们
会产生一些随机的相互作用，事实上，很难想象有什么事情可以阻止它们这样相互作用
。虽然随机作用不会产生任何奇妙的东西，但它们能够产生较大数量的具有短链和分叉
的小分子。
　　目前这个事实虽然并不能增大生命起源的可能性，但考夫曼想，假设，仅仅是假设
，有一些飘浮在初始原汤中的小分子能够起到"接触剂"的作用，就像是极其微小的媒人
。化学家常常能够发现这样的物质：一个接触剂分子在四处周游时粘上了其它两个分子
，把它们撮合到一起，这样就使它们之间的相互作用和相互融合发展得更快一些。然后
，接触剂又放开了这对"新婚夫妻"，转而把另外两个分子撮合到了一起，就这样一直发
展下去。化学家也非常熟悉很多像刀斧手一样的接触剂分子，它们侧身挨上一个又一个
的分子，然后把它们切割开。接触剂的这两种作用使它们成为现代化学工业的支柱。比
如像汽油、塑料、染料、药品等，没有接触剂，所有这些产品几乎都不可能出现。
　　考夫曼想，好吧，现在来想象一下在初始原汤中有一些A分子忙着催化另一个B分子
的形成。既然第一个分子是随机形成的，它的接触与催化功能也许并不十分有效，然而
它并不一定要十分高效。但即使是一个效能微弱的接触剂都能使B分子的形成要远比另外
途径快得多。
　　考夫曼想，现在，让我们假设分子B本身具有微弱的接触催化功能，这样它就能催化
一些分子C的产生。假设分子C也可以起到接触催化作用，并依此类推下去。他推测，如
果初始原汤的池塘够大的话，如果池塘里的各种分子多得足够开始发生相互作用的话，
那么，在事情发展的某个阶段，也许完全可能产生出已经完成了整个圆圈，又开始去接
触催化分子A的分子Z。但这样就有了更多的分子A，这意味着有了更多的接触催化剂，可
供加强分子B的形成，而更多的分子B反过来又可供加强分子C的形成，这样没完没了地进
行下去。
　　换句话说，考夫曼认识到，如果初始原汤中的条件成熟的话，你就完全不用等待随
机作用的结果了。初始原汤中的混合物会形成一个连贯的、自我强化的相互作用网。更
进一步的是，这个网中的每一个分子能够接触和催化这个网中其他分子的形成，这样，
较之网外的分子，网内所有的分子都会稳定地得到越来越大的发展。总之，从整体来看
，这个网能够催化自我的形成。它会成为一个"自动催化组"。
　　当考夫曼认识到这一切时产生了一种敬畏感。在这里，秩序再一次出现了，这是自
由存在的秩序。秩序自然地产生于物理学和化学的法则之中。秩序从分子的混沌之中自
发地浮现出来，宣布自己是一个发展的系统。这个想法美妙得不可思议。
　　但这就是生命吗？不。考夫曼不得不承认，这不是我们今天所了解的生命。一个自
动催化组没有DNA、没有基因码、也没有细胞膜。事实上，除了一群飘浮在原始池塘中的
分子之外，它并非真正独立地存在。如果当时地球大气圈之外有一个达尔文凑巧经过，
他（或它）都很难察觉到有任何不同寻常的事情。任何一个特定的参与这个自动催化组
的分子看上去与其它分子都没有什么不同。我们无法在任何一个自动催化组中发现事情
的本质，事情的本质存在于这个自动催化组的整体动力上：它的集体行为。
　　然而，考夫曼想，从更深一层的意义上来说，自动催化组也许是有生命的，它能够
呈现出某种非常明显的生命特征。比如说，它能够发展。而且从原则上说，没有理由认
为这样的自动催化组为什么不能是开放性的，能够随着时间的推移产生出越来越多的、
变得日趋复杂的分子。这样的自动催化组甚至具有一种新陈代谢的功能：分子网络能够
稳定地把飘浮在整个初始原汤中的氨基酸和其它形式的分子作为"食品"分子来供应，把
它们粘合在一起，将这个自动催化组变成更加复杂的混合体。
　　自动催化组甚至能够显示出原始的自我繁殖方式：如果一个自动催化组凑巧从一个
小池塘溅洒到一个相邻的池塘，比方说是在一次洪水泛滥中，那么，溅入相邻池塘中的
自动催化组会立即开始在新的环境中发展。当然，如果这个池塘内早有另外的自动催化
组存在了，那么这两组就会为资源而展开竞争。考夫曼意识到，这样就直接给自然选择
敞开了门户，由自然选择来扬弃和优化这些自动催化组。我们很容易想象出这样一个自
然选择的过程。对环境变化更能适应，或拥有更有效的接触催化效果的，更善于产生相
互作用的，或拥有更复杂、更精致分子的自动催化组通过自然选择被保留了下来。最后
，事实上你可以想象得出来，扬弃的过程产生了DNA和其他所有的物质。关键在于先要形
成一个能够存活和自我繁殖的实体。在这之后，进化就能够在相对较短的时间内完成自
己的工作了。
　　好吧，他承认这是假设，是在许多如果上再加上许多如果。但对考夫曼来说，这个
自动催化组的故事与他所听到的最善辞令的生命起源的解释是背道而驰的。如果他的假
设是真的话，那就意味着，生命的起源并不需要等待某种荒唐而不可能发生的事件来产
生一组极其复杂的分子。这意味着，生命确实可能依靠自己的努力从非常简单的分子发
育进入存在。这也意味着，生命并不是一个随机的偶然事件，而是大自然自我组织的、
持续强制力的某种表现。
　　考夫曼对这一研究简直就鬼迷心窍了。他立即投入了计算和用计算机对随机网络进
行模拟，重复他在柏克莱所做的实验：他希望了解自动催化组的自然规律。好吧，就算
你并不知道当时究竟有什么样的混合物和什么样的化合反应，但你起码可以想象它们的
可能性。自动催化组的形成完全是一个没有可能的事吗？抑或它的形成几乎是不可避免
的？让我们来看看数据吧。假设有少数几种"食品"分子，比如像氨基酸这类东西，假设
在初始原汤中，这些分子开始相互聚合，形成聚合物之链。用这种方式能够聚合多少种
聚合物？这些聚合物之间得发生多少相互作用才能形成一个相互作用的大网？如果形成
了这样一个相互作用的大网，那么，在自闭后形成一个自动催化组的可能性有多大？
　　"当我整个想了一遍后，我发现事情对我来说已经变得显而易见了，相互作用的次数
会大于聚合物的数额。这样，在达到每一个聚合物都能够发生一个催化反应这个固定的
可能性时，就会达到某种相互自动催化的复杂阶段。换句话说，这就像他的基因网络：
如果原始初汤超越了复杂的界线，它就会经历这种滑稽的阶段变化，即相变。那么自动
催化组的出现就确实是不可避免的了。在内容足够丰富的初始原汤中，自动催化组只能
是这样形成，生命从初始原汤之中自发地粘合催化而出。"
　　考夫曼觉得，这个故事实在是太美了，它不可能不是真的。他说："如今我仍然像刚
得出结论时那样坚信故事的这个剧情。我坚信生命就是这样开始的。"
　　阿瑟也很赞同考夫曼的观点。他认为这是一个伟大的发现，不仅仅因为这是关于生
命起源的一个绝妙的解释，而且自动催化组和经济学如此相似，使他简直无法忽略而过
。那些天他和考夫曼一边在山间散着步，或弓身趴在餐桌上吃午餐，一边反复讨论这个
观点。
　　他们都认为，最明显的是，自动催化组就是一个分子转换网，正如经济是商品和服
务的转换网一样。从真正的意义上来说，自动催化组其实就像一种极其微小的经济体系
，它吸取原料（原始的"食物"分子），然后把原料变成有用的产品（也就是自动催化组
里更多的分子）。
　　更有甚者，自动催化组能够依靠自己的努力来进化，就像经济那样，能够随着时间
的推移越发展越复杂。这正是最令考夫曼着迷之处。如果发明是老技术的新结合，那么
，随着我们有越来越多的可供利用的老技术，可能性发明的数额就会急剧增加。他认为
，事实上，事物一旦超越了某种复杂性的临界点，就会出现一种类似他在自动催化组中
发现的相变。而在复杂性临界点之下，一些国家仅仅依存于少数几种工业生产上，这些
国家的经济也趋于脆弱和停滞。在这种情况下，无论你向这个国家注入多少投资都没有
用。"如果你一味地只是出产香蕉，那么，除了出产更多的香蕉之外，你就别无它望了。
"但如果一个国家开始努力朝多样化方向发展，将经济的复杂程度增至超越临界点，那这
个国家就会进入一个发展和发明的爆发性阶段——就是一些经济学家称之为的"经济起飞
"阶段。
　　考夫曼告诉阿瑟，相变的存在也有助于解释为什么贸易对经济的繁荣如此重要。假
设有两个不同的国家，每一个国家的发展都介于临界点之下，这两个国家的经济就会毫
无起色。但假设这两个国家开始做贸易，它们各自的经济就会进入相互依存阶段，形成
了一个较为复杂的更大的经济体系。"我相信这两国之间的贸易往来能够形成联合的经济
体系，从而超越临界点，使经济爆发般地向外扩展。"
　　最后一点，一个自动催化组完全能够像经济体系一样经历进化过程中的繁荣期和衰
落期。将一种新的分子注入到初始原汤中，往往能够彻底改变旧有的自动催化组的结构
，这和以马代步的方式被汽车的出现所代替时，经济体系发生了改变是一个道理。这正
是自动催化论真正吸引阿瑟之处。就像他初次读到分子生物学时那样，自动催化论中的
这个相同的特点使他心驰神往：骚乱和变化、以及一些严重的后果都起源于看似微不足
道的小事。而在这些现象之后藏着意义深远的自然法则。
　　考夫曼和阿瑟没完没了地讨论这些想法，探索其间的联系，感到非常愉快。他们的
谈话就像一年级大学生随时随地地自由讨论。特别是考夫曼尤为激动。他觉得他们正在
探索某种真正全新的东西。很显然，网络分析不会助使任何人精确地预测到下个星期会
出现什么样的新技术。但它也许能助使经济学家获得预测这一进程的统计上的和结构上
的方法。比如说，当你介绍一种新产品，它会对经济引起多大的震动？它会带动多少种
别的商品和服务的出现？它会导致多少老行业的消亡？你如何认识一种商品已经成为一
个经济体系的中心，而不仅仅是又一个呼啦圈？
　　考夫曼进一步认识到，这些思想的效用最终可能远远超越经济学领域。"我觉得这些
模型同时也可以容纳偶发性事件和法则。关键是，相变也许是有规律的，而其中的特殊
细节却无规律可循。也许我们掌握了历史发展进程是如何开始的这样的模型，可以解释
工业革命或作为文化转变的文艺复兴这样的历史性事件的起源，解释为什么一个封闭孤
立的社会或社会精神在某种新思想注入之后就无法再保持封闭孤立。"你也可以对寒武纪
大爆炸问同样的问题：五亿七千万年前，这个充满了海藻和池塘浮渣的世界突然爆发而
成为充满了大量复杂的、多分子生物体的世界。"为什么突然出现多样生物？"考夫曼问
。"也许是因为世界超越了多样化的临界点而引起了爆发，也许是因为世界从海藻丛发展
出了更有营养、更复杂的物质，这就导致了一个转换过程带动又一个转换过程的转换爆
发期。这和经济现象是一样的。"
　　当然，甚至考夫曼也不得不承认，所有这些想法不过是希望而已。但另一方面，他
又告诉阿瑟，这一切也许是非常可能的。他从1982年就开始做基础性研究，那是在他停
顿了十多年之后重新开始对自动催化论的研究。
　　考夫曼记得，他是从1972年的某一天开始停止了对自动催化论的研究的。当时芝加
哥的一位化学家斯图尔特·莱斯（Stuart Rice）来访他所在的理论生物学小组。莱斯在
理论化学方面享有盛誉，考夫曼很希望给他留下深刻的印象。"他走进我的办公室，问我
正在从事什么研究，我就告诉他我正在研究自动催化，他就说：'你做这个研究干什么？
'我不知道他为什么这么说。我猜他认为这工作没有任何意义。但当时我想：'上帝，斯
图尔特当然知道他在说什么。我不应该再做这个了。'所以1971年，我把已经做成的研究
结果写了出来，发表在控制论学会期刊上，然后就把这项研究搁置一旁，全忘了这件事
。"
　　考夫曼的这种反应并不完全因为缺乏安全感。其实当时他的自动催化模型正好也走
入了死胡同。无论他为研究生命的起源做多少计算和计算机模拟，它们也仅仅只是计算
和计算机模拟而已。要取得真正的进展，他就必须在米勒和尤雷的实验基础上继续有所
发展，就必须在实验室里证明，初始原汤中确实可以产生自动催化组。但考夫曼并不知
道怎样才能做到这一步。就算他有耐心，也有在实验室进行化学试验的技术，他也不得
不在各种的气温与气压下观察数百万计各种组合的混合物的形成。这将是一件他穷尽一
生的时间都不会有结果的事情。
　　似乎没有人能想出什么好办法来。在自动催化研究领域考夫曼并不是在孤军奋战。
几年前，柏克莱诺贝尔奖得主麦尔文·卡尔文（Melvin Calvin）在他1969年出版的《化
学演变》这本书中描述了他所探测的有关生命起源的几个不同的自动催化情形。与此同
时，德国的奥托·罗斯勒（Otto Roseeler）、曼弗莱德·艾根（Manfred Eigen）也在
独立地进行自动催化方面的探索。艾根甚至已经能够用RNA分子在实验室证明一个自动催
化循环的形式。但还没有人能够证明自动催化组是如何在米勒－尤雷的初始原汤中从简
单的分子中浮现出来的。这个悬而未决的学说似乎没有取得任何进展。
　　但是，尽管考夫曼对莱斯的评论的反应并不完全因为缺乏安全感，但很大程度上却
确实是这样的。他有一种在这个新的领域证明自己的能力的迫切需要，但他发现，理论
学家在生物学家眼里的声誉很低。
　　"在生物学中，从事数学计算的人处于底层中的最低层。"他说。这与物理学和经济
学的情况正好相反。在物理学和经济学中，理论家是王者。而在生物学领域，特别是在
分子生物学和发育生物学领域，试验工具是全新的，为了研究生命系统的细节需要采集
大量的数据资料。所有的荣誉和光荣都归于实验室。"分子生物学家都坚信，所有的答案
都会随着对特殊分子的了解而获得。"考夫曼说。"大家都极不愿意去研究生物系统是如
何运作的。"比如，基因网络研究中的吸引子的概念对他们来说是很浮夸的。
　　在神经科学和进化生物学领域，排斥理论的气氛要略微淡一些。但即使在这些领域
，考夫曼的网络概念也被认为有点儿怪诞。他谈论庞大网络中的秩序和统计行为，却无
法用这个分子或那个分子来举例说明。许多研究人员很难理解他在说些什么。"当初有人
对我的基因网络的研究工作有所反应，沃丁顿就赞赏我的想法，还有其他许多人也都赞
赏我的想法。这就是我得到了我的第一份工作的原因。我为此感到非常高兴，非常骄傲
。但在此之后就沉寂了下来，从七十年代初期开始走下坡路。人们不再特别关心这件事
了。"
　　考夫曼把大量时间投入到学习如何做生物实验之上了。他感到一种与他当初从哲学
转向医学院时同样的冲动：他不信任自己的辩才和理论倾向。"部分原因在于我觉得自己
需要做脚踏实地的工作。但另一部分的原因是我真的想知道世界究竟是如何运作的。"
　　考夫曼特意把研究重点放在小小的果蝇身上。基因学家在二十世纪初已对果蝇做了
大量的研究。果蝇现在仍然是生物学家从事发展进程方面研究时最喜欢的实验对象。果
蝇有许多有利于做实验的特点，它会出现古怪的变化，新孵出的果蝇的腿会长在触须应
该长的地方，或它的生殖器会长在应该是它的头部所在的位置，等等。果蝇的这些变化
给了考夫曼研究遗传形式的充分余地，他可以由此思考发育中的胚胎是如何进行自组织
的。
　　1973年，他对果蝇的研究使他来到了华盛顿郊外的美国健康研究所。那个研究所给
他的两年任期使他得以逃脱去越南战场服兵役。「他在华盛顿的时候已经设法推延了四
年服兵役。根据众所周知的"贝雷计划"（Berry Plan），物理学家在做医学实验期间可
以推延服现役。］1975年，他对果蝇的研究使他获得了宾夕法尼亚大学终身教授的职位
。他开玩笑说："我选择宾州大学，是因为那附近有非常好的印度餐厅。"但认真地说，
他选择宾州，是因为他觉得无法再回到芝加哥大学地区的海德公园街区，把家安在那里
，尽管当时加州大学也允诺了他同样的职位。他说："那儿的犯罪率太高，种族关系太紧
张了。你会感到你无力对此做出任何改善。"
　　考夫曼当然不会后悔他耗费在果蝇上的时间。他发表的关于果蝇发育的论述就像他
对网络形式的论述那样充满激情。但他同时也记得1982年那生动的一幕。"我在塞拉利昂
山上，忽然意识到，我已经有好几年对果蝇提不出什么新的见解了。我忙忙碌碌地做着
核移植实验、无性系实验和其它实验，但我其实并没有产生任何新的想法。我感到一种
全面的困顿。"
　　不知为什么，他当时立刻就明白，是回到他起初关于基因网络和自动催化研究去的
时候了。见鬼，如果没有其它内容的话，他觉得他已经善尽其职了。"我已经有权去思考
我想去思考的问题了。在读完医学院、做过医生、接生过六十个婴儿、为新生儿吸抽过
骨髓、照料过贲门抑制等一个年轻的医生应该做的一切事情以后，在主持过实验室，学
会了如何使用闪烁计数器、如何拿果蝇做遗传实验等其它一切事情以后，尽管生物学界
依然蔑视理论，但我已经有权做任何我想做的事情了。我已经满足我在牛津读书时的渴
望，已经不怕自己会才思缥缈了。我现在深信自己是个优秀的理论家。这不一定是说，
我总是对的。但我信任自己。"
　　特别是他认识到，现在是回到自动催化组的研究上去的时候了，而且这次要把它做
对。他说，在1971年，他真正拥有的只不过是非常简单的计算机模拟。"我非常清楚地知
道，随着方案中蛋白质数额的增加，它们之间相互反应的次数增加得会更快。所以当这
个系统变得足够复杂时，就会产生自动催化现象。但在分析工作中我并没有得到多少结
果。"
　　所以他重又开始进行计算，就像以往一样，一路研究下来，总是以发明数学公式而
告终，"1983年，我耗费了整个秋季，从十月份一直到圣诞节，一直在证明各种数学定律
。"他说。聚合物的数量、相互作用的次数、聚合物的接触催化反应的次数、这个巨大的
反应图示中的相变次数，从中探测究竟在什么样的条件下自动催化才会发生。他怎么能
证明会发生自动催化现象呢？他记得整个结果匆匆忙忙地形成于11月份，在他从印度开
会回来的二十四小时的飞机航班上，"我返回到费拉德尔菲亚时简直累坍了。"他说。圣
诞节那一天他匆匆忙忙地草涂下这个定律，到了1984年元旦前，他获得了结论：他在19
71年只能推测，不能证明的滑稽的相变得到了确凿的证明，这个定律表明，如果化学反
应过于简单，相互作用的复杂程度过低的话，相变的现象就不会发生，这个系统就会是
一个低于临界点的系统。但如果相互作用的复杂性达到了一定的程度，考夫曼的数学定
律就可以精确地界定这意味着什么——这个系统就会是超越临界点的系统，自动催化现
象就会变得不可避免，秩序就会自由存在于其中。
　　真是太妙了。很显然，他接下来要做的事，就是要用更加先进的计算机模拟技术来
证明这些理论设想。他说："我已经有了关于超越临界点和在临界点之下的两种系统的设
想，我急切地希望看到计算机是否能模拟这两种系统的表现。"但同样重要的是要将象征
真正化学和热动力学的某种情形也编进模拟模式里去。一个更现实的模式至少可以在如
何在实验室创造一个自动催化组这一方面给实验者提供指导。
　　考夫曼知道有两个人可以帮助他，其中的一个他已经见到过了。在巴伐利亚开会期
间，他结识了罗沙拉莫斯物理学家多伊恩·法默（Doyne Farmer）。法默的想象力就和
考夫曼一样丰富，一样充满活力，而且也像考夫曼一样着迷于自组织的概念。他们俩非
常愉快地在阿尔卑斯山滑了一整天的雪，一直在讨论网络和自组织。他们相处得好极了
，法默甚至安排考夫曼作为顾问和讲师来罗沙拉莫斯做阶段性学术访问。不久，法默又
介绍考夫曼认识了伊利诺斯大学年轻的计算机专家诺曼·派卡德。
　　法默和派卡德自七十年代末在桑塔·克鲁兹读加州大学物理系研究生成为同学开始
就一直合作默契。在加州大学读书时他们俩就都是自喻的"动力系统团体"的成员。这个
团体的成员是一小群致力于那时的前沿领域——非线性动力学和混沌理论研究的研究生
。这个团体的成员对非线性动力学和混沌理论作出了富有创意的贡献。这使他们的动力
系统团体在詹姆士·格莱克（James Gleick）的著作《混沌》（Chaos）中占有一个篇章
。《混沌》一书发表于1987年秋，差不多就在阿瑟、考夫曼和其他人为参加经济学会议
而聚集桑塔费的那段时间。
　　当考夫曼八十年代初第一次见到法默和派卡德时，他们俩已经开始厌倦混沌理论了
。
　　就像法默所说："又怎么样呢？混沌的基本理论已经血肉丰满了。"他向往走在前沿
的激情。在科学的前沿，事情还没有能够被完全理解。对派卡德而言，他希望自己搅到
真正的复杂之中去。混沌动力学是复杂现象，当然，想想一片树叶在徐徐微风中随意摇
曳吧。但这种复杂太简单化了。在树叶摇曳的情形中，只存在来自于风的一组动力。这
组动力可以被一组数学等式描述出来。而这个系统只是盲目地、永远地遵循这些方程式
运作。没有任何变化，也没有任何改进。"我希望超越这个，深入到生物学和心智这类更
复杂、更丰富的形式之中。"派卡德说。他和法默一直在寻找切入要害的研究课题。所以
当考夫曼建议，他们可以在计算机模拟自动催化系统方面相互合作时，他们便一拍即合
，立即决定做这个尝试。
　　1985年，当考夫曼从巴黎和耶路撒冷体完年假回来后，他们就着手这项研究。"我们
之间开始了密切的合作。"考夫曼说。对化学反应的随机网络的讨论是一回事，这样的网
络可以用纯数学语言来描述。但用相对真实的化学来模拟这些反应又是另一回事了，这
时事情很快就变得复杂化了。
　　考夫曼、法默和派卡德最后得出的是一个聚合物化学的简化模型。基本的化学建设
砖块，也就是根据米勒－尤瑞过程初理在初始原汤中可能形成的氨基酸和其他这类简单
的混合物，在计算机模拟中用a、b、c这样的象征性符号来表达。这些建设砖块能够相互
连接成链，形成更大的分子，比如像accddbacd。这些更大的分子反过来又会发生两种化
学反应。它们可能分裂开来：
　　accddbacd→accd＋dbacd或者它们也可以反过来，最终合为一体：bbacd＋cccba→
bbcadcccba
　　每一组反应都有一个相关的数——化学家将其称为率常数——这个数能够决定在没
有接触剂的情况下发生化学反应的频率。
　　当然，这个实验的全部意义在于观察在有接触剂的情况下会发生什么情况。所以考
夫曼、法默和派卡德必须找到能够分辨哪一个分子触发哪一种化学反应的方法。他们尝
试了好几种方法，其中考夫曼提议采取的一种与其他方法的效果类似的方法，即只是选
取一系列的分子，比如像abccd，然后任意指定每一个分子的化学反应，比如baba＋ccd
a→babaccda。
　　在进行模拟时，一旦所有的反应速率和催化强度被界定清楚后，考夫曼、法默和派
卡德就让计算机开始丰富他们模拟的原始池塘，源源不断地提供像a、b、aa这一类的分
子"食物"。然后他们就坐下来，看看他们的模拟会产生什么样的结果。
　　在很长时间内，他们的模拟产生不出多少结果。这很令他们沮丧，但却并不令人吃
惊。反应速率、催化强度和食物供给率，所有这些参数都可能有误。要做的是改变这些
参数，然后再看看什么参数会起作用，什么参数不会起作用。他们在这样做时偶然发现
，当他们把参数修改到有利的范围之内时，模拟的自动催化组就产生了。更进一步的是
，自动催化组形成的条件，似乎正像考夫曼在他的关于抽象的网络定理中所预测的那样
。
　　1986年，考夫曼和他的合作者发表了他们的研究结果。虽然这时法默吸收了一名研
究生，里查德·巴格雷（Richard Bayley），来拓展和大幅度加快这个模拟实验，但法
默和派卡德这时早已兴趣别移了。考夫曼自己也开始进一步思考进化中自组织情形发生
的其他方式。但在这次计算机模拟实验之后，他比以往更深刻地感到，他已经真正面对
造物主的奥秘了。
　　他记得有一次独自登上泰后湖畔的塞拉斯山，到他最爱去的豪塞泰尔瀑布。他回忆
说，那是一个怡人的夏日。他坐在瀑布旁的一块石头上，思考着自动催化的问题及其意
义。"我突然明白了，上帝已经部分地向我展示了宇宙运作的奥秘。"当然，他指的不是
通常人们认为的那个上帝，考夫曼从来没有相信过有上帝的存在。"但我有了一种理解宇
宙的神圣感觉，一个展现在我面前的宇宙，一个我身为其中一部分的宇宙。事实上，这
是与虚荣自负正好相反的一种感觉。我感觉到上帝正在向愿意倾听的人展示世界运行的
奥秘。"
　　他说："这是一个美好的时刻，一个我离宗教体验最接近的时刻。"
桑塔费
　　经济学研讨会召开的日期日趋逼近，阿瑟开始把越来越多的时间花费在完善他的发
言上（会议安排阿瑟为第一天的第一个发言人），考夫曼则在自家附近尘土飞扬的道路
上独自长时间地散步。他说："我记得我来来回回地踱步，一边尽力归纳我演讲的中心概
念的构架。"他们约定，由阿瑟来谈报酬递增率，而考夫曼早已就他所要谈的网络模拟做
出了发言提纲。另外，对他俩共同的关于技术发展和自动催化的想法，还会增加一次讨
论。把经济看作自动催化组这个想法实在是妙不可言，不可能被轻易放过。考夫曼急于
让大家共同分享这一点。
　　对考夫曼来说，他在桑塔费的家就像豪塞泰尔瀑布一样是他对这类问题做沉思默想
的好地方。他在桑塔费的家是一个宽大而不规则的建筑物，巨大的落地窗从地板一直顶
到天花板。这座房屋坐落在桑塔费西北部沙漠地区的一条尘土飞扬的道路上，从那里可
以眺望到里奥格兰德河谷对面的杰梅兹山脉的壮丽景观。这景观有某种永恒的、几乎精
神性的意味。他买下这处房产还不到一年，主要是为了能够在桑塔费研究所呆更长的时
间。
　　桑塔费研究所无疑是他经历过的第三个最优秀的学术环境。他说："就像牛津和芝加
哥那样令我激动和神往。但把桑塔费和牛津、芝加哥大学相比，桑塔费就像小土豆一样
渺小。这儿简直是个令人震惊不已的地方。"他是1985年和法默一起进行自动催化计算机
模拟时听说桑塔费研究所的。但直到1986年8月，当他参加研究所的一次研讨会时，才有
机会亲历桑塔费。那次"复杂的适应性系统"研讨会是由杰克·考温和斯坦福大学的进化
生物学家马克·菲尔德曼组织召开的。考夫曼就像阿瑟一样，一下子就喜欢上了这个地
方，他几乎不假思索地认定，这儿正是他向往的地方。"这儿一直充满了追求真理的热情
、知识的激情、以及混乱而严肃和欢乐，还有'感谢上帝，我不是孤独的'这样的感觉。
"
　　他的夫人和两个孩子，爱森和麦瑞德也为能够在桑塔费消磨时光而欣喜若狂。当考
夫曼带他们来看这个地区时，他们立刻喜欢上了这个地方。考夫曼还记得他们去桑格里
德克里斯托山去采蘑菇的那天。他夫人是个画家，而世界上没有任何地方拥有像新墨西
哥这样明媚的阳光了。所以1986年9月12日，考夫曼选购了他们在桑塔费的家，计划每年
来新墨西哥居住一个月左右的时间。
　　但就在1986年10月25日，他们在桑塔费购买房子还不到两个星期，麦瑞特就遇车祸
身亡。女儿死后，桑塔费的家对考夫曼来说突然比假期别墅具有了更大的意义。从那时
候开始，桑塔费的家就成了他的避难所。他的家人基本上就算搬到这儿来常住了。而考
夫曼自己就像在往来于两个家之间的流放者，使他维系于宾夕法尼亚大学的仅仅是他的
学生、年薪和终身教职。他所在系的主任知道考夫曼这样做是因为需要感情上的自我拯
救，所以做出了能够让考夫曼每年在桑塔费度过一半时间的安排。考夫曼说："宾州大学
已是非常照顾我了。不是很多地方能够允许你这么做的。"
　　考夫曼说，对在桑塔费第二年的情形他已记不太清楚了。1987年5月，他得知他获得
了麦克阿瑟基金会无条件的"天才"研究基金，他为此而非常欣喜，但却又感觉不到快乐
。"最倒霉的事情和最幸运的事情都发生在我身上了。"他躲进了自己的研究工作中。他
说："作为一个科学家，这是我能够进入并能够恢复正常感觉的地方。"他会经常沿着尘
土飞扬的道路漫步，凝视着山脉，探寻着造物主的奥秘。
 




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