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标  题: 第八章　等待卡诺(1)
发信站: 哈工大紫丁香 (Sat Dec 14 15:44:48 2002) , 转信

 

第八章　等待卡诺(1)
　　1988年11月底，罗沙拉莫斯非线性研究中心的秘书交给朗顿一个密封的、看上去很
像公函的信封，里面是实验室主任塞格福雷德·海克（Siegfried Hecker）的一份备忘
录：
　　我们最近注意到，你已经在这里领取了三年的博士后奖学金，但却仍未完成博士论
文。根据能源部第40－1130条规定，我们无法继续雇用领取了三年博士后奖学金后仍未
获博士学位的人。但由于行政工作上的差错，我们忽略了提前向您提出可能会违背这条
规定的警告。为此，我们已从能源部有关部门得到延期的获准，你不必退还1989年度的
博士后奖学金，但除非你已获得了博士学位，否则我们对你的任命只能顺延至1988年12
月1日。
　　一句话，"你被解雇了。"朗顿惊恐万状地跑去找非线性研究中心的副主任加利·多
伦（Gary Doolen）。多伦煞有介事地告诉他确有其事，确实有这么一条规定，海克确实
有权这么做。
　　直到现在，朗顿一回忆起这件事还心有余悸。这些促狭鬼让他整整傻了两个小时后
才给了他一个令他惊喜的生日晚会。杜撰了这份备忘录，导演了这场恶作剧的法默说：
"能源部规定的号码其实已经泄露了天机。克里斯（朗顿）今年四十岁，他的生日是11月
30日。"
　　朗顿这才惊魂落定，兴高采烈地和大家一起尽享生日晚会，毕竟不是每一个博士学
位候选人都会过四十岁生日的。法默甚至还在研究中心和理论小组朗顿的同事中发起凑
钱给朗顿买了一把新的电吉它作为生日礼物。"但我确实想激朗顿尽快完成他的博士论文
，因为我真的担心他迟迟拿不到博士学位，终会成为隐患。我怀疑可能真的有某种对朗
顿不利的规定。"法默说。
人工生命论文
　　朗顿非常清楚法默的良苦用心，其实他早就对法默的用意心领神会了。没人比他自
己更急于早日完成博士论文了。自人工生命研讨会召开后，他的研究有了长足的进展。
他已经把原来在密西很大学的计算机上运行的细胞自动机模型移到了罗沙拉莫斯的SUN工
作站上，他还为探测混沌边缘的相变做了大量的计算机实验，甚至还深入阅读了物理学
方面的资料和文献，对如何用纯粹的统计方法来分析相变做了研究。
　　但这一年就这么过去了，他还没来得及实际动手撰写论文。自人工生命研讨会以来
，他把大多数时间都耗费在研讨会之后的工作上。乔治·考温和戴维·潘恩斯都请他以
桑塔费研究所的名义将研讨会的学术论文编辑出版，作为研究所准备出版的关于复杂科
学的系列丛书中的一本。但潘恩斯和考温都要求，这些论文要经过研究所之外的科学家
按在其它科学刊物上发表文章的规矩严格审定。他们对朗顿说，桑塔费研究所决不能有
轻薄草率之举。人工生命必须是一门科学，决不是视频游戏。
　　朗顿非常赞同这个观点，他自己也一直是这样认为的。但这样做的结果是，他不得
不耗费数月时间来编辑这些论文，这意味着把四十五篇论文各读上四遍，把每一篇都分
别寄给几个审稿人，再把审稿人的修改和重写意见寄给原作者，还要想办法哄所有作者
按时完成任务。然后他又不得不再耗费数月时间来撰写该书的前言和概论。他叹息到：
"为此得花费大量的时间。"
　　但另一方面，这整个过程对他来说极有教育意义。"这就像是做博士资格研究，你得
学会去其糟粕、取其精华，这使我真正变成了这个领域的专家。"该书的编辑业已完成，
其严谨性完全符合考温和潘恩斯的要求。朗顿感到他所创造的远远不止是一系列的论文
。他的博士论文或许仍然陷于困境，但研讨会的成果却为将人工生命变成一门严肃科学
打下了基础。而且，朗顿在把参加人工生命研讨会的人的思想和洞见提炼成该书的前言
和四十七页的概论的同时，也为人工生命的要旨撰写了一份最为清晰的宣言。
　　他在这份"宣言"中写到，人工生命与常规生物学基本上是相反的。人工生命不是用
分析的方法——不是用解剖有生命的物种、生物体、器官、肌理、细胞、器官细胞的方
法——来理解生命，人工生命是用综合的方法来理解生命。即，在人工系统中将简单的
零部件组合在一起，使之产生类似生命的行为。人工生命的信条是，生命的特征并不存
在于单个物质之中，而存在于物质的组合之中。其运作原则是，生命的规律一定是其动
力形式的规律，这种规律独立于四十亿年前偶然在地球上形成的任何特定的碳化物细节
之外。人工生命将用计算机，或也许是机器人等新型媒介来探索生物学领域的其它发展
的可能性。人工生命研究人员将能够取得像宇宙空间科学家把宇宙探测船发射到其它星
球上那样的成就。也就是，从宇宙的高度来观察发生在其它星球上的事情，从而对我们
自己的世界有新的了解。"只有当我们能够从'可能的生命形式'这个意义上来看待'已知
的生命形式'，才能真正理解野兽的本质。"
　　他说，从抽象的组织角度来看待生命，也许是人工生命研讨会上产生的最为瞩目的
思想。这一思想与计算机科学紧密相关绝非偶然。这两者之间有着许多共同的知识之源
。人类一直在探索自动机的奥秘，即，机器何以能够产生自己的行为。自法老王时代开
始，埃及工匠利用水滴的原理发明了时钟。公元一世纪，亚力山大的西罗撰写了气体力
学的论文。在这篇论文中，他描述了加压的气体如何使各种类似动物和人类形状的小机
器产生简单的运动。一千多年以后，在欧洲进入伟大的时钟工业时代后，中世纪和文艺
复兴时期的工匠便设计出日益精巧的、可以敲击报时的钟表。有些公用钟表甚至还有许
多数字符号，具有计时和报时的全套功能。在工业革命时期，从时钟自动化技术又发展
出更加高精尖的过程控制技术，即，工厂的机器由一组复杂的转动凸轮和相互连接的机
械手所操纵。十九世纪的设计师们在把可移动凸轮和具有可移动栓的转动鼓轮这些改良
的技术结合进来后，研制出了一种能够在同一台机器上产生多种动作序列的控制器。随
着二十世纪初计算机器的发展，"这种可编程的控制器的引入便成为一般功能计算机早期
发展的雏形。"
　　与此同时，逻辑学家正在把逻辑步骤的程序变成正式概念，从而奠定了计算机一般
性理论的基础。二十世纪初，阿龙佐·彻基（Alonzo Church）、科特·歌德尔（Kurt
Godel）、爱伦·图灵和其他一些人都指出，无论机器是用何种材料制造的，机械流程的
实质，即导致机器行为的"东西"，根本就不是机器本身，而是一种抽象的控制结构，是
可以用一组规则来表示的程序。朗顿说，正是这种抽象的东西使你可以从一台计算机里
取出一个软件，插入另一台计算机上运作：机器的"机制"在于软件，而不在于硬件。这
正是朗顿十八年前在麻省综合医院得到的启示。而一旦你接受了这一点，那就不难理解
，生物体的"生命力"同样也在其软件之中，即，存在于分子的组织之中，而不是存在分
子本身。
　　但朗顿承认，这种认识的跨越并非像看上去那么轻而易举，特别是当你考虑到生命
呈现出怎样的流动性、自发性和有机性，而计算机和其它机器呈现出怎样的受控性，接
受这种认识就更难了。初看上去，甚至从机器的角度来谈论有生命的系统都显得非常荒
唐。
　　但答案就存在于进一步的伟大洞见之中，这也是人工生命研讨会上一再出现的主题
：有生命的系统就像机器，这很对，然而生命体这台机器却具有与一般意义上的机器全
然不同的组织形式。有生命的系统似乎总是自下而上地。从大量极其简单的系统群中涌
现出来，而不是工程师自上而下设计的那种机器。一个细胞包含了许多蛋白、DNA和其它
生物分子；一个大脑包含了许多神经元；一个胚胎包含了许多相互作用的细胞；一个蚂
蚁王国包含了许多蚂蚁。从这个意义上来说，一种经济包含了许多公司和个人。
　　当然，这正是荷兰德和桑塔费研究所的同仁们在复杂的适应性系统一般性理论中所
要强调的概念。区别在于，荷兰德把这种群体结构主要看成是一堆建设砖块，它们可以
通过各种重组而产生非常有效的进化，而朗顿则主要视其为能够产生丰富多采的、类似
生命的动力的机会。朗顿最终用斜体字归纳道："我们从计算机模拟复杂的物理系统中获
得的最为惊人的认识是：复杂的行为并非出自复杂的基本结构。""确实，极为有趣的复
杂行为是从极为简单的元素群中涌现出来的。"
　　这是朗顿由衷的认识。这段阐述非常清晰地反应了他发现自我复制的分子自动机的
经验。这一阐述也同样强调了人工生命研讨会上的一场最为生动的演示：克内基·雷诺
尔兹的"柏德"群。雷诺尔兹在这个计算机模型中只用了三条仅限于局部的和"柏德"之间
相互作用的简单规则，而并没有编写全面的、自上而下的详尽规则，来告诉"柏德"群如
何采取行动，也没有编写任何规则来告诉"柏德"群如何马首是瞻地听从头领"柏德"的指
挥。但正是这些局部的规则使得"柏德"群对不同的情况产生了有机的应变能力。这些规
则总是趋于将"柏德"拉向集中，在某些方面有些像亚当·斯密的那只看不见的手，总是
要使供与求趋于均衡。但正如经济领域中的情形一样，聚集的趋向只不过是一种趋向而
已，其结果却是，所有的"柏德"都根据近邻的行为作出反应，所以，当一群"柏德"碰到
像柱子这样的障碍物时，每一个"柏德"就会各行其是，整个群体就这样毫不困难地兵分
两路，从障碍物的两侧流绕而过。
　　朗顿说，如果用一组自上而下的规则来做这件事，整个系统行动起来就会麻烦、复
杂到不可思议的地步：各种规则要告诉每一个"柏德"在碰到每一种可以想象到的情况时
应该采取何种具体的行动。他确实见过这样的系统，它们总是显得非常愚蠢和不自然，
更像是一个动画片，而不像是栩栩如生的生命。另外，由于这种自上而下的系统根本不
可能把每一种情况都考虑到，所以这种系统总是一碰到复杂的情况就变得无所适从，总
是表现得既僵硬又脆弱，常常会于踌躇犹豫之中嘎然而止。
　　乌德勒支大学的阿利斯蒂德·林登美尔（AristidLindenmeyer）和里基那大学的普
莱赞梅斯劳·普鲁辛凯乌泽（Prezemyslaw Prusinkiewcz）的图示植物也同样是这种自
下而上的、群体性思考的模式的产物。这些图示植物不是画在计算机屏幕上的，而是"种
"到计算机屏幕上去的。它们起初是单个的茎枝，然后有一些简单的规则来告诉每一个茎
枝怎样生出叶子、花朵和更多的分枝来。这些规则同样没有包含植物最终的整体形状应
该是什么样的这类的信息，只是模拟植物生长过程中众多细胞怎样各自区分开来、怎样
相互作用。但这些规则却产生了看上去极逼真的灌木、树木、或花朵。事实上，经过仔
细筛选的规则是能够产生非常近似已知物种的计算机植物的。（而如果对那些规则做哪
怕是极其微小的改变，都会导致产生完全不同的植物。这说明，对进化来说，发展进程
中的微小改变多么轻易就能导致外形上的巨大改观。）
　　朗顿说，人工生命研讨会一再强调这样一个主题：获得类似生命行为的方法，就是
模拟简单的单位，而不是去模拟巨大而复杂的单位。是运用局部控制，而不是运用全局
控制。让行为从底层涌现出来，而不是自上而下地做出规定。做这种实验时，要把重点
放在正在产生的行为上，而不是放在最终结果上。正如荷兰德喜欢指出的那样，有生命
的系统永远不会安顿下来。
　　朗顿说，确实，当你把这个自下而上的概念当作其逻辑结论来看待时，你就会把它
视为一门新型的、纯粹的科学——生机论。这个古远的概念说的是，生命包含着某种能
够超越纯物质的能源、力量、或精神。而事实上，生命确实能够超越纯物质。这不是因
为有生命的系统是被某种物理和化学之外的某种生命本质所驱动的，而是因为一群遵循
简单的互动规则的简单的东西能够产生永远令人吃惊的行为效果。他说，生命也许确实
是某种生化机器，但要启动这台机器，"却不是把生命注入这台机器，而是将这台机器的
各个部分组织起来，让它们产生互动，从而使其具有'生命'。"
　　朗顿最后说，从人工生命研讨会的发言中提炼出来的第三个伟大洞见是：从生命的
特点在于组织，而不在于分子这一点上来说，生命有可能不仅只是类似计算机，生命根
本就是一种计算法。
　　朗顿说，要知为何，就得从以碳为基础的常规生物学开始解释。生物学家们在这一
个多世纪以来不断指出，活的生物体的最为显著的特点之一在于其基因型，即编入其DN
A中的各种基因蓝图。生物体的结构正是这些基因蓝图所创造的。当然，在现实中，活细
胞的实际运作极为复杂，每一个基因对每一种单一的蛋白分子来说都是一个基因蓝图，
成千上万个蛋白分子在其所在的细胞内以各种方式进行着相互作用。实际上，你可以把
基因型想成是许多并行运作的小计算机程序的组合，每一个程序代表一个基因，当它们
被激活时，所有这些被激活的程序就会既相互竞争又相互合作，陷入逻辑冲突之中。而
作为一个集体，这些相互作用的程序却能够完成整体的计算任务，这就是表现型，即，
有机体发展过程中呈现出来的结构。
　　接下来，从以碳为基础的生物学，移到人工生命这个更为一般性的生物学，这一概
念也同样适用。为了说明这一事实，朗顿杜撰出泛基因型（generalized genotype）这
个词，或缩写为GTYPE，来特指任何低层次规则的组合。他又杜撰出泛表现型（general
ized Phenotype）这个词，或缩写为PTYPE，来特指在某种特定环境中这些被激活的规则
导致的结构和／或行为。比如，在一个常规的计算机程序中，泛基因型显然就是计算机
编码本身，而泛表现型就是这个程序对计算机操作者所输入的数据的反应。在朗顿自己
的自我繁衍分子自动机模拟中，泛基因型就是一组专门告诉每一个细胞如何与其邻居相
互作用的规则，泛表现型就是这组规则的总体行为模式。在雷诺尔兹的"柏德"程序中，
泛基因型就是三条指导每一个"柏德"飞行的规则，而泛表现型则是一群"柏德"聚集成群
的行为。
　　更为广泛地说，泛基因型的概念和荷兰德的"内在模型"的概念基本上如出一辙。唯
一的区别在于，朗顿的概念比荷兰德的概念更强调其作为计算机程序的作用。毫不奇怪
，泛基因型的概念完全适用于荷兰德的分类者系统，一个特定系统中的泛基因型正是一
组分类者规则。这个概念同样适用于生态系统模型。在这个模型中，一个生物的泛基因
型包含其进攻和防御两个染色体。这个概念也适用于阿瑟的玻璃房经济的模型。在这个
模型中，人工作用者的泛基因型就是通过刻苦努力而学会的一组经济行为规则。从原则
上说，这个概念适用于任何复杂的适应性系统，只要其系统的作用者是根据一组规则发
生相互作用，这个概念就能适用。这些系统的泛基因型不断发展、呈现为泛表现型，其
实就是在进行一种计算。
　　而这个概念的美妙之处在于，一旦你看到了生命和计算之间的关系，你就能够从中
推导出大量的理论。比如说，为什么生命总是充满了出其不意的事件？因为总的来说，
即使从原则上，我们也无法从某组特定的泛基因型来预测其泛表现型会产生什么样的行
为。这就是不可断定性定理，这是计算机科学的最为深刻的研究成果之一：除非计算机
程序完全无足轻重，否则，要知道结局的最快途径就是运行这个程序，看它会产生什么
结果。没有任何通用性程序能够比这更快地扫描计算机密码、输入数据，然后给你一个
结果。老辈人认为计算机只是按程序员的指令运作，这个想法完全正确，但其实又风马
牛不相及。任何计算机编码，一旦复杂到让人感兴趣的程度，就总是会产生让程序员都
吃惊的行为表现。这就是为什么任何像样的计算机软件包在上市之前都要做反反复复的
测试和调试，这也就是为什么用户总是能够很快发现，该软件永远调试不到尽善尽美的
程度。对人工生命而言，最重要的是，泛基因型和不可断定性概念解释了为什么一个有
生命的系统可以是一个完全在程序，即泛基因型控制之下的生化机器，但却仍然会产生
令人吃惊的、自发的泛表现型行为。
　　反过来说，计算机科学的其他深刻的定理表明，你不可能把这个概念倒过来应用，
你不可能预先设定某种你想要的行为，即某种泛表现型，然后找到一组能够产生这种行
为的泛基因型。当然，在实践中，这些定理不可能阻挡程序员利用经过严格测试的算法
来准确地解决在定义清晰情况下的特殊问题。但在定义不清、时常变动的生命系统存在
的环境中，似乎只有不断尝试、不断出错这一条道路可走，这便是众所周知的达尔文的
自然选择法。朗顿指出，这样的过程也许显得极其残酷且历史漫长。大自然编程其实就
是建立各种由许多随意形成的不同泛基因型的机器，然后再淘汰掉那些不能胜任的机器
。这段混乱而漫长的过程其实是大自然所能做出的最佳选择。同样，荷兰德的基因算法
对计算机编程而言，或许也是对付定义不清、乱麻似的问题的唯一现实的办法。朗顿写
道："这很可能是寻找具有特定泛表现型的泛基因型的唯一有效的通用程序。"
　　在概论的撰写中，朗顿非常谨慎地避免宣称人工生命研究人员所研究的实体"真正"
是活的。它们显然并不是活物。计算机中的"柏德"、植物和自我繁衍分子自动机，所有
这些不过是模拟而已，是一种高度简化了的、离开计算机就不存在的生命模型。但尽管
如此，既然人工生命研究的全部意义就在于探索生命的最根本的法则，那就无法回避这
个问题：人类最终能够创造出真正的人工生命吗？
　　朗顿发现很难回答这个问题，因为没有任何人知道何为"真正的"人工生命。也许是
某种基因建构的超级生物体？是一个能够自我繁衍的机器人？或是一种受过过度教育的
计算机病毒？准确地说，生命究竟是什么？你怎么能确知你创造了生命或没有创造出生
命？
　　毫不奇怪，这个问题在人工生命研讨会上引起了广泛的讨论，大家不仅在会上，而
且在会下的楼道里和餐桌上也在大声而热烈地争辩这个问题。计算机病毒是一个最为热
门的话题，许多与会者都感到，计算机病毒已经快要越线了，令人十分沮丧。恼人的计
算机病毒几乎涉及到了所有衡量生命的尺度。计算机病毒能够通过自我复制而转移到另
一台计算机上，或自我复制到软盘上，并进一步繁衍和扩散。它们能够像DNA一样把自己
储存在计算机密码里，可以借主体（即计算机）的功能来实现自己的功能，就像真正的
病毒能够借助受感染细胞的分子的新陈代谢功能一样。它们也可以在自己的环境中（计
算机中）对刺激做出反馈，甚至可以借助某些计算机玩主扭曲的幽默感来产生变异和进
化。计算机病毒确实可以在计算机控制的空间和计算机网络上生存下去。在物质世界之
外它们不可能独立存在，但这不等于就能把它们划出生命物体的范筹。朗顿声称，如果
生命真的只是组织的问题，那么，应该说，组织完善的实体就是活的，无论它是用什么
做成的。
　　但不管计算机病毒是什么身份，朗顿都确信，"真正的"人工生命总有一天会诞生，
而且很快就会诞生。它会诞生于生物化学领域、诞生于机器人和先进软件的发展中。而
且，不管朗顿和他的同事们是否对它进行研究，它都会因商用的和／或军用的需要而出
现，朗顿认为，正因为如此，人工生命研究才变得更为重要：如果我们真的是在向人工
生命的美妙的新世界推进的话，那么，至少我们也该是睁着双眼步入这个境界。
　　朗顿写道："到这个世纪的中叶，人类已经具有了毁灭地球上所有生命的能力。到了
下个世纪中叶，人类将具有创造生命的能力。"在这两种能力中，很难说哪一种能力会带
给我们更大的责任负重。这不仅是因为某种特定的生命物体将能够生存下去，而且因为
进化的进程本身也会越来越落到我们人类的控制之中。
　　这一展望使他觉得，所有卷入人工生命研究的人都应该读一下《科学怪物》这本书
：这本书很清晰地说明，制造了科学怪物的博士拒绝对他的创造物承担任何责任。（尽
管电影上并没有这样的镜头），我们绝不能让这种情况发生。他指出，我们现在所导致
的变化的后果是不可预测的，即使只从原则上来说也无法预测。但我们必须对后果负责
。这反过来又意味着，必须公开辩论人工生命的意义，必须有公众的介入。
　　而且，假如你能够创造生命，那么你就会突然卷入到比对计算机病毒是否是活的这
种技术性定义问题要大得多的问题之中。很快，你就会发现自己卷入了某种实证神学中
。比如，你创造了一个生命物体之后，你是否有权力要求这个活物对你顶礼膜拜、奉献
一切？你是否有权在它面前扮演上帝的角色？是否有权在它不听命于你的时候毁灭它？

　　朗顿说，这些都是很尖锐的问题。"不管我们是否对这些问题已经有了正确的答案，
都必须坦诚地、公开地提出这些问题。人工生命不仅是对科学或技术的一个挑战，也是
对我们最根本的社会、道德、哲学和宗教信仰的挑战。就像哥白尼的太阳系理论一样，
它将迫使我们重新审视我们在宇宙中所处的地位和我们在大自然中扮演的角色。"
新的第二定律
　　如果说，朗顿的言辞较之大多数科学性文章显得调门略高，那这在罗沙拉莫斯他的
圈子里也绝非罕见之事。法默就因高调先导艰深科学的概念而著称。这方面的一个最著
名的例子，就是法默和他的夫人，环境法律师艾莱塔·白林1989年共同执笔的一篇非科
学性演说，题目是："人工生命：即将来临的进化"。这是法默在加州大学庆贺马瑞·盖
尔曼六十大寿的研讨会上做的演讲。"随着人工生命的出现，我们也许会成为第一个能够
创造出我们自己的后代的生物……"他这样写道。"作为创造者，我们的失败会诞生冷漠
无情、充满敌意的生物，而我们的成功则会创造风采夺人、智慧非凡的生物。这种生物
的知识和智慧将远远超过我们。当未来具有意识的生命回顾这个时代时，我们最瞩目的
成就很可能不在于我们本身，而在于我们所创造的生命。人工生命是我们人类潜在的最
美好的创造。"
　　撇开华丽的词藻不谈，法默是当真把人工生命视为一门新兴科学（这篇"即将来临的
进化"的演说的大部分，是对这门科学的未来做出并非夸大其词的评价）。很自然，他对
朗顿的研究也给予了同样当真的支持。毕竟，是法默首先把朗顿带到罗沙拉莫斯来的。
尽管他对朗顿延宕已久的博士论文深感焦虑，但却丝毫不后悔把朗顿带到这里来。他说
："克里斯（朗顿）无疑值得我这么做。这儿的人都喜欢他，他有一个真正的梦想，有人
生的志向，像他这样的人太少。克里斯还没学会如何提高工作效率。但我认为他很有远
见，一种真正的远见。我觉得他为实现自己的抱负而付出了非常出色的努力，他不畏惧
对付繁琐而具体的问题。"
　　确实，虽然朗顿凑巧还年长他五岁，但法默却是全心全意支持朗顿的良师益友。19
87年，当法默还只是少数几个被桑塔费研究所的内部圈子囊括其内的年轻科学家之一时
，他就说服考温为朗顿的人工生命研讨会捐资五千美元。在法默的推荐下，朗顿被邀请
到桑塔费研究所的研讨会上来做演讲。法默还倡议研究所的科学委员会为人工生命项目
招收访问科学家，他还鼓励朗顿在罗沙拉莫斯，偶尔也在桑塔费研究所举办一系列的人
工生命讨论会。也许最重要的是，1987年，当法默同意在罗沙拉莫斯的理论研究中心主
持新的复杂系统小组时，他把人工生命、机器学习和动力系统理论列为这个小组的三大
主要研究方向。
　　法默并非天生的行政型人物。他三十五岁，是个高高瘦瘦的新墨西哥人，还像个研
究生似的流着马尾巴、着T恤衫、爱说"质疑权威！"这样的话。忙忙碌碌的行政工作对他
来说不啻是一个痛苦，不得不撰写建议书，向"华盛顿的那些笨蛋"乞讨研究基金是他的
另一大痛苦。但法默无论在获取研究基金上、还是在激发知识热情上都天赋盖人。他最
初在数学预测这个领域脱颖而出，现在仍然将大部分时间付诸于该领域的前沿性研究，
致力于寻找预测随机而混乱的系统的未来行为的方法，包括对股市这种人们非常希望能
够预测未来的系统做出预测。他把小组用于"一般性功能"的大部分研究经费都拨给了朗
顿和人工生命研究小组的成员，而让他自己的非线性预测研究项目和其他研究项目自食
其力。"预测研究能够带来实际的效益，我能够保证投资人在一年之内得到回报，而人工
生命研究却要等很长时间才能产生结果。在目前的投资环境中，人工生命几乎无法得到
研究资金。当一个资助我的预测研究的基金会打电话向我问及他们收到的一份人工生命
研究的建议书时，我便对这种情况看得十分清楚了。从他们的态度来判断，他们把人工
生命视为飞碟、或占星术之类的东西。他们看到我的名字出现在人工生命项目推荐人的
名单上，深感不快。"
　　从长远来看，法默目前所处的情况不如他想象的理想。他确实非常热爱预测研究工
作，但陷于预测研究和行政事务，他没有多少富裕时间来从事人工生命的研究。但人工
生命比其他任何工作都打动他的心弦。他说，人工生命会领你深入到涌现和自组这些深
层次的问题之中，而这些正是一直萦绕在他脑海里的问题。
　　法默说："我上中学时就开始思考大自然中的自组织现象了。虽然起初的想法很模糊
，是因为读了科学幻想小说。"他尤其记得艾萨克·阿斯莫夫（Isaac Asimov）写的那本
《最后的问题》（The Final Question）。在那个故事中，未来的人类向宇宙超级计算
机咨询如何废除热动力学第二定律。即：随着原子的自我随机化，宇宙万物无情地趋于
冷却、腐朽和消亡的倾向。他们问，怎样才能扭转不断增强的熵？（熵是物理学家对分
子层无序现象的称谓。）后来，在人类消亡、星球冷却很久以后，宇宙超级计算机终于
知道了如何完成这项伟绩。它宣告说："让光芒照耀吧！"然后就诞生了一个崭新而低熵
的宇宙。
　　法默读到阿斯莫夫这本书的时候只有十四岁，这个故事那时候就带给他这样一个问
题：他问自己，如果熵一直在增强，如果原子层的随机化和无序现象是不可抗拒的，那
为什么宇宙仍然能够形成星球、云彩和树木？为什么在一个很大的规模上，物质往往总
是趋于越来越有组织，同时又在一个较小的规模上，越来越趋于解体？为什么那么很久
了宇宙都没有解体成某种无形的潮气？法默说："坦率地说，对这些问题的兴趣是驱使我
成为一个物理学家的动力之一。比尔·伍特斯（Bill Wootters）即物理学家威廉姆·伍
特斯，现在麻省威廉姆斯学院）和我在斯坦福大学时，经常在物理课后坐在草地上长时
间地谈论这些问题，当时我们的脑海里不断跃出各种思想。好多年以后我才发现，还有
其他人也一直在思考这些问题，在这方面已有资料和文献的记载了——从事控制论研究
的诺伯特·维纳（NorbertWiener）、从事自组织研究的伊尔亚·普利戈金、从事合作反
射研究的荷曼·海哈肯（Hermann Haken）。"他说，事实上，在赫伯特·斯宾塞（Herb
ert SPencer）的著作中也潜在着同样的问题。十九世纪六十年代，英国哲学家斯宾塞提
出"适者生存"这句话，推动了达尔文理论的普及。其实斯宾莎只是把达尔文的进化论看
作推动宇宙结构自发起源的宏大力量的一个特例。
　　法默说，当时很多人都在独自思索这些问题。但当时他感到非常困惑。"我没见到有
推动这些思考的专门学问。生物学家并不是在研究这些问题，他们在忙着弄清楚哪个蛋
白和哪个蛋白发生作用，而忽略了一般性法则。在我看来，物理学家似乎也不是在从事
这方面的研究。这就是为什么我转向混沌理论的原因之一。"
　　关于法默他们转向混沌理论，詹姆士·格莱克在他的畅销书《混沌》中有整章的介
绍：法默和他终生好友诺曼·派卡德七十年代末还是加州大学桑塔克鲁兹分校物理学研
究生的时候，是如何开始着迷于轮盘赌现象的；计算在轮盘旋转中的滚球轨线是如何让
他们敏锐地感觉到，在一个物理系统中，最初情况下的细微变动能导致最终结果的巨大
改观；他们和另外两个研究生，罗伯特·肖（Robert Shaw）、詹姆士·克鲁奇费尔德（
James Crutchfield）是如何开始认识到，新兴的"混沌"理论，即，更广泛地被称为"动
力系统理论"，所描述的正是这种初始条件中敏感依赖性；他们四个人是如何立志从事这
个领域的研究，并从此以"动力系统小组"而著称。
　　"但不久我就对混沌理论感到很厌倦了。"法默说。"我觉得，'那又能怎么样呢？'混
沌学最基本的理论已经探索尽了，这个学科的理论已经很明朗了，在其研究前沿已经没
有什么可以令人激动的新发现了。"另外，混沌理论本身也并不十分深刻。他向你解释了
许多关于某种简单的行为规则如何产生令人吃惊的复杂动力现象。但除了所有这些美丽
的分形图景之外，混沌理论其实很难解释生命的系统，或进化的根本性法则。它无法解
释这些系统如何从随机无物开始，自组发展成复杂的整体。最重要的是，它不能回答法
默的老问题，即，宇宙在永不停息地形成秩序和结构。
　　不知为什么，法默认定，对此还有全新的认识尚未穷尽。这就是为什么他和考夫曼
、派卡德合作研究自动催化组和生命的起源，并全力支持朗顿的人工生命研究的原因。
就像罗沙拉莫斯和桑塔费的许多人一样，法默也感到，某种理解。答案旋律、法则正徘
徊于门外。
　　"我所属的思想流派认为，生命和组织就像熵的增强一样，是永不停息的。只不过生
命和组织的形成没有什么规则，是由自我累积而成的，所以更要凭运气罢了。生命是一
种更为广泛的现象的反映。我相信，这种更为广泛的现象正好与热动力学第二定律背道
而驰，它是某种能够描述物质的自组倾向、能够预测宇宙中组织的一般性特点的法则。
"
　　法默不清楚这一新的第二法则将会是什么样子的。"如果我们清楚的话，我们就能知
道如何发现这条法则。目前对此只是推测，也就是当你退后一步，拍着脑袋陷入沉思时
所获得的某种直觉。"事实上，他并不知道这会是一条法则、还是几条法则。但他明白无
疑的是，最近人们已经在这个方面发现了许多蛛丝马迹，诸如涌现、适应性和混沌的边
缘，这些发现起码可以为这个假设的新的第二定律勾勒出一个大概的轮廓。
　　涌现
　　法默说，第一，这个想象中的法则将能够对涌现做出严谨的解释：当我们说整体大
于部分的总和的时候，我们指的是什么？"这不是魔术，但当用我们人类粗陋狭小的大脑
来感觉时，这就像是魔术。"飞翔的"柏德"（和实际生活中的鸟类）顺应着邻居的行为而
聚集成群；生物体在共同进化之舞中既合作又竞争，从而形成了协调精密的生态系统；
原子通过形成相互间的化学键而寻找最小的能量形式，从而形成分子这个众所周知的涌
现结构；人类通过相互间的买卖和贸易来满足自己的物质需要，从而创建了市场这个众
所周知的涌现结构；人类还通过互动关系来满足难以限定的欲望，从而形成家庭、宗教
和文化。一群群的作用者通过不断寻求相互适应和自我完善而超越了自我，形成了更为
宏大的东西。关键在于要弄清楚这一切的来龙去脉，而又不落入枯燥无味的哲学思辨、
或新时代的玄想泥潭。
　　法默说，这正是广义的计算机模拟和狭义的人工生命的美妙之处：在台式计算机上
，用一个简单的计算机模型，就能拿你的思想做实验，看看它们的实际效果如何。你可
以通过计算机实验对一些模糊的思想做出越来越准确的定位，可以试着提炼出突发在大
自然中实际运作的本质。而且，那段时间已有了许多可供选择的计算机模型，其中引起
法默特殊兴趣的是关联主义（Connectionism）：这个概念的意思是一个由"连接物"相连
的"节点"网络所代表的互动作用者群。在这一点上，他和许多人都有共识。在这十多年
间，关联论模型突然遍布各处。首要的范例就是神经网络运动。在神经网络运动中，研
究人员利用人工神经元网络来模拟诸如知觉和记忆恢复这类的事情，并自然地对人工智
能主流研究的符号处理方法发起了猛烈的攻势。但紧追其后的就是桑塔费研究所建立的
基地，包括荷兰德的分类者系统、考夫曼的基因网络、还有他和派卡德以及罗沙拉莫斯
的爱伦·泊雷尔森于八十年代中期为研究生命起源而建立的免疫系统模型。法默承认，
这些模型中的有一些看上去并不很符合关联论，很多人在初次听到他们这样描述事物时
都感到非常惊讶。但这只是因为这些模型是在不同的时间、被不同的人建立起来解决不
同问题的，所以它们用以描述的语言也会不同。他说："当你还原一切时，所有事物看上
去都是一样的。你其实可以只建立一个模型，然后移于另一方面的模拟。"
　　当然，在神经网络中，节点一关联物结构是非常明显的。节点就相当于神经元，而
关联物就相当于连接神经元的突触。比如说，一个程序员有一个神经网络模型的想象，
他或她能够用激活一定的输入节点，然后让这一激活作用传遍这个网络的其余关联物的
方法来模拟落在视网膜上的光线明灭。这个模拟效果有点类似于将货物船运到少数几个
沿海城市的港口，然后让无数辆运输车通过高速公路将这些货物运往内陆城市。但如果
这些关联物的布局不尽合理，那么这个网络在被激活后很快就会落入一个自我统一的型
态，就相当于识别这样一幕："这是一只猫！"而且，即使输入数据非常嘈杂、非常支离
破碎，或就此而言，即使有些节点已经烧焦了，这个网络也同样会采取行动。
　　法默说，在分类者系统中，节点一关联物结构相当含糊不清，然而这一结构确实存
在。一组节点就是这组可能的内部布告，比如像001001110111110，而关联物正是分类者
规则。每一条规则都在系统的内部布告栏上寻找某条布告，然后通过张贴另一条布告来
与寻找到的布告相呼应。通过激活某些输入节点，也就是，通过在布告栏上张贴相关的
布告，程序员就能让分类者激活更多的布告，然后再激活更多布告。其结果就是布告如
瀑布般飞溅，类似于将激活作用传遍整个神经网络。而且，就像神经网络最终会安顿在
一种自我完善的状态中一样，分类者系统最终也会形成一种稳定的状态，组成这个状态
的活性布告和分类者能够解决当前的问题。或者，用荷兰德的话来表述，这代表了一种
涌现的心智模型。
　　这种网络结构也存在于他和考夫曼、派卡德建立的自动催化和生命起源的模型之中
。在他们的模型中，这组节点就是所有可能的聚合体物种群，比如像abbcaad，而关联物
就是模拟的聚合物群中的化学反应：聚合物A催化了聚合物B，并依此类推。通过激活特
定的输入节点，即通过在这个模拟的环境中向这个系统稳定地输送微小的"食物"聚合物
，就能引发瀑布般的反应。而这些反应最终会安顿下来，形成一种能够自我维生的活性
聚合物和催化反应的型态：即，他们假设的从初始原汤中涌现出来的某种原始有机体的
"自动催化组"。
　　法默说，这对老夫曼的基因网络模型和其它许多模型都同样适用。这些模型都潜在
着同样的节点一关联物的构架。确实，几年前，当他刚刚认识到这一共同点时，他高兴
得把这一切写成一篇题目为《关联主义的罗塞达碑》的论文，并发表了出来。法默在这
篇论文中说，一个共同构架的存在消除了我们的一切疑虑，因为摸象的瞎子们至少已经
把手摸在了同一头大象身上。而且还不止这些，对致力于研究这些计算机模型的人们来
说，这个通用的构架排除了不同术语的障碍，使相互之间的沟通变得比以往容易得多了
。"在这篇论文中，我认为重要的是，我设计出了一个模型之间的实际翻译机制。我可以
把免疫系统的模型拿过来说：'如果这是个神经网络，那就可以如此这般地来看这个模型
。'"
　　法默说，但也许，拥有一个通用构架的最重要的理由是，它能够助使你提炼出各种
模型的本质，使你把注意力转向研究涌现在这些模型中的实际情形。在这种情况下，很
显然，力量确实存在于关联之中，这便是这么多人为关联论而兴奋激动之处。你可以从
非常非常简单的节点，线性"聚合物"开始，"布告"只不过是二进制数学，"神经元"基本
上也只是开开闭闭的开关。然而它们却能仅仅通过相互作用就产生令人吃惊的复杂结果
。
　　以学习和进化为例。既然节点非常简单，那么网络的整体行为几乎完全就是由节点
之间的相互关联来决定的。或用朗顿的话来说，相互关联中编入了网络的泛基因型密码
。所以，如果要改善这个系统的泛表现型，只消改变这些节点之间的相互关联就行了。
法默说，事实上，你可以通过两种方法来改变这种相互关联。第一种方法是让这些关联
还呆在原地，但改善它们的"力度"，这相当于荷兰德说的采掘式学习：改善你所原有的
。在荷兰德的分类者系统中，这种改变是通过水桶大队算法来实现的。这个算法对导致
了良性结果的分类者规则实行奖赏。在神经网络中，这是通过各种学习算法来实现的。
对算法的学习带给网络一系列的已知输入，然后加强或减弱关联的力度，直到这一关联
能做出恰当的反应。
　　第二种更彻底地调整关联的方法是改变网络的整个线路布局，摘除一些老的关联点
，置入新的关联点。这相当于荷兰德说的探索性学习：为获得大成功而做大冒险。比如
，在荷兰德的分类者系统中，通过两性交配，产生不可模拟的新版本，从而达到基因算
法的相互混合，正是这种情形。由此产生的新规则常常带入以往从未有过的新信息。这
样的情形同样也出现在自动催化组模型中，出现在当偶尔有新的聚合物自动形成的时候
，其情景就好像在现实世界发生的那样。由此产生的化学关联点能够给自动催化组打开
在聚合物空间探索全新世界的大门。但在神经网络中这却不是常情，因为神经网络的关
联原本是不能移动的突触的模拟。但最近在不少神经网络迷做的实验中，神经网络确实
能够通过学习而重新布线。他们的理由是，任何固定的线路布局都是任意的，应该允许
发生改变。
　　法默说，简而言之，关联论的概念说明，即使节点和单个作用者是毫无头脑的死物
，学习和进化的功能也能涌现出来。更广义地说，这个概念非常精确地为一种理论指明
了方向：即，重要的是加强关联点的力度，而不在于加强节点的力度，这便是朗顿和人
工生命科学家所谓的生命的本质在于组织，而不在于分子。这一概念同时也使我们对宇
宙中生命和心智从无到有的形成和发展，有了更深刻的了解。
混沌的边缘
　　法默说，尽管关联论模型的前景看好，但这些模型却远不能揭示新的第二定律的全
部奥秘。首先，它们无法描述在"节点"既聪明、又能够相互适应的经济、社会领域或生
态系统中，涌现现象是怎样产生的。要了解这样的系统，就必须了解共同进化之舞中的
合作与竞争。这就意味着，要用共同进化的模型来做研究，比如用近些年来变得越来越
流行的荷兰德的生态系统模型来做研究。
　　更重要的是，关联论模型和共同进化模型都没有揭示为什么会出现生命和心智这个
根本的问题。能够产生生命和心智的宇宙是怎么回事？只是谈论"涌现"还远远不够。整
个宇宙充满了涌现的结构，比如银河、云彩和雪花这类仅仅是物理的、没有任何独立生
命可言的物体。这其中一定还另有道理。而这个假设的新的第二定律将告诉我们这道理
何在。
　　显然，这项工作有赖于那些力图了解基本物理和化学世界的计算机模型，比如朗顿
热衷的分子自动机模型。法默说，朗顿在分子自动机中发现的混沌边缘的奇异相变，似
乎提供了一大部分的答案。在人工生命研讨会上，朗顿由于尚未完成博士论文，所以对
这个问题谨慎地三缄其口，但罗沙拉莫斯和桑塔费的许多人却从一开始就发现混沌的边
缘这个概念非常引人入胜。朗顿基本上说的是，使生命和心智起源的这个神秘的"东西"
，就是介于有序之力与无序之力之间的某种平衡。更准确地说，朗顿的意思是，你应该
观察系统是如何运作的，而不是观察它是由什么组成的。他说，当你从这个角度观察系
统时，就会发现存在秩序和混沌这两个极端点。这非常类似原子被锁定于一处的固体和
原子相互随意翻滚的流体之间的差别。但在这两极的正中间，在某种被抽象地称为"混沌
的边缘"的相变阶段，你会发现复杂现象：在这个层次的行为中，该系统的元素从未完全
锁定在一处，但也从未解体到骚乱的地步。这样的系统既稳定到足以储存信息，又能快
速传递信息。这样的系统是具有自发性和适应性的有生命的系统，它能够组织复杂的计
算，从而对世界做出反应。
　　当然，严格地说，朗顿只是在分子自动机模型中演示了复杂与相变之间的关系。没
人真正知道是否也能用这一点来解释其它计算机模型，或解释现实世界。但另一方面，
种种迹象表明，朗顿的发现也许具有普遍性的意义。比如事后你会发现，这些年在关联
论的模型中，有半数会出现类似相变的行为。早在六十年代，考夫曼在他的基因网络中
最先发现的事情之一就是相变：如果关联点太稀疏了，整个网络基本上就会处于冻结和
静止状态；如果关联点太稠密了，整个网络就会剧烈翻搅，呈完全混乱状态。只有处于
两者之间，当每个节点只有两条输入时，整个网络才能产生考夫曼想要的那种稳定的循
环。
　　法默说，到了八十年代中期，自动催化组模型也出现了同样的情况。这个模型有许
多参数，比如像各种反应的催化强度和"食物"分子的供给速率。法默、派卡德和考夫曼
必须通过不断尝试和不断犯错误的方法，用人工来调校这些参数。他们在自动催化组模
型中最早发现的一种情况就是，直到这些参数进入了某个范畴，自动催化组才会启动，
并迅速发展。法默说，这种行为是其他模型中相变的再现。"我们感到了其中的相似性，
但却很难准确地定义这种相似性。这是一个需要有人做谨慎比较的领域，需要建立那篇
罗塞达碑论文中所描述的某种通用构架。"
　　同时，对于这个混沌的边缘的概念是否也适用于共同进化系统，人们的认识更为模
糊。法默说，在生态或经济系统中，我们对如何准确定义诸如秩序、混沌和复杂这些概
念很不清楚，就更别提要定义它们之间的相变了。但尽管如此，混沌的边缘这个法则也
总让人感到具有某种真意。举前苏联为例，法默说："现在事情已经很明显了，用中央集
权的办法来控制社会不会有好效果。"从长远来看，斯大林建立的社会体制过于僵硬呆滞
、对社会的控制过于严密了，所以无法维持下去。或也可以举七十年代底特律的三大汽
车公司为例，这几家汽车公司发展规模过大、过于刻板地锁定在某种特定的运行方式中
了，所以很难认识到来自日本的挑战在不断增强，要对这一挑战做出回应就更是力不能
胜了。
　　而另一方面，无政府主义也不是行之有效的社会机制。前苏联的某些地区在苏联瓦
解之后似乎已经证明了这一点。放任自流的社会体制是行不通的。狄更斯恐怖小说中英
国的工业革命，或更现代的美国储贷的崩溃，都说明了这一点。这是常识，更不用说还
有最近的政治经验所提供的启示：一切健康的经济和健康的社会都必须保持秩序与混乱
之间的平衡，而不是保持某种软弱无力的、平庸的、中间道路似的平衡。这就像活细胞
一样，它们必须在反馈与控制之网中调整自己，但同时又为创造、变化和对新情况的反
馈留有充分的余地。法默说："在自下而上组织而成的、具有灵活弹性的系统中，进化勃
然而兴。但同时，在该系统中，自下而上的活动必须导入正轨，使其无法摧毁组织结构
，进化才有可能。"混沌边缘上的复杂动力，似乎是这种进化行为的理想解释。
复杂的增强
　　法默说："不管怎样，这一含糊的启示使我们以为自己已对这个有趣的组织性现象发
生的领域有所把握了。"但这也绝非故事的全部。为了易于辩说，可以先假设这个特殊的
混沌的边缘领域确实存在，但即使如此，假设的新的第二定律也必须解释，这些系统是
如何到达这个领域、存在于这个领域的，同时在这个领域都干了些什么。
　　这个含糊的启示很容易使我们自己相信，达尔文已经对前两个问题做出了回答（正
如荷兰德所概括的那样）。这个观点认为，既然这种能够做出最复杂、最完善反馈的系
统总是能够对这个充满竞争的世界保持其敏锐性，那么，僵化的系统就总是能够通过略
做放松就能表现更好，而混乱的社会就总是能够通过稍做控制就达到更佳的效果。所以
，如果一个系统尚未达到混沌的边缘，那么你就会期望学习和进化功能能够推动它朝这
个方向发展，而如果这个系统正好在混沌的边缘，那么你就希望学习和进化功能能够在
该系统趋于脱轨时将其拉回原地。换句话说，你希望学习和进化功能能够使混沌的边缘
变成复杂的适应性系统的稳固家园。
　　第三个问题，这类系统达到混沌的边缘时都干些什么。这是一个较为微妙的问题。
在所有可能的动力行为空间，混沌的边缘就像是一片无穷薄的膜片，这是一个产生从混
乱中分离出秩序的复杂行为的特殊领域。就像海水的表面只不过是以一个水分子的厚度
来分隔水与空气那样，混沌的边缘地区也有如海洋的表面，浩淼得无边无际，作用者可
以在这之中以无穷无尽的方式来尽显其复杂性与适应性。确实，当荷兰德提及"永恒的新
奇性"、提及适应性作用者探索可能性的无限空间时，他也许没有使用上述的比喻，但他
所谈的含意，正是指适应性作用者倘徉于浩淼无际的混沌边缘的薄膜片之上。
　　因此，新的第二定律对此会有何解释呢？当然，它会涉及建设砖块、内在模型、共
同进化、以及所有荷兰德和其他人所研究的任何适应性机制。但法默却怀疑，其核心将
更多地在于指明方向，而不在于描述机制：进化常常导致事物越变越复杂、越变越精巧
、越变越具有结构这个貌似简单的事实。法默说："云彩比大爆炸后最初的瘴气更具有结
构，初始原汤比云彩更具有结构。"而我们人类则比原始初汤更具有结构。从这个事实推
论，现代经济比美索不达米亚城邦要更具有结构，就像现代技术比罗马时代的技术要先
进发达得多一样。学习和进化功能似乎不仅仅只是把经济作用者缓慢地、时续时断地、
然而却不可阻挡地拉向混沌的边缘，而且使作用者沿着混沌的边缘往越来越复杂的方向
发展。这是为什么呢？
　　法默说："这是个棘手的问题。我们很难阐述清楚生物学中'进步'的概念。"当我们
说一种生物比另一种生物更高级时是什么意思？就拿蟑螂来说，它存在的时间较之人类
要长几百万年，作为蟑螂，它们已经进化得非常高级了。我们人类是比它们更高级呢，
还只不过是与它们不同罢了？六千五百万年前，我们的哺乳类祖先真是比凶残的霸王龙
高级呢？还只不过是因为幸运地躲过了彗星陨落的劫难？法默说，缺少对"最适"这个概
念的客观定义，"适者生存"就变成了"生存者生存"的赘述。
　　"但我也并不相信虚无主义，不相信任何事物都不比其它事物强这个概念。并不是进
化造就了我们，这个念头很愚蠢，但如果退后一步，用更加宽广的眼光来看待进化的完
整过程，你就会看到不断精巧化、复杂化和功能强化的总趋向。较之最早期的生物体和
最近期的生物体之间的差别而言，T型车和法拉瑞车之间的差别简直不值一提。尽管这令
人费解，但进化的设计从总体上来说确实趋于'质'的不断提高。这正是最令人入迷、也
是最深奥的全面解释生命现象的线索。"
　　他最喜欢举的一个例子就是他和派卡德、考夫曼创立的自动催化组模型中的进化现
象。关于自动催化，最美妙之处就是你可以从头开始跟踪涌现的过程。少数化学物的浓
度自发地、大幅度地超越其平均浓度，因为它们采取了相互催化成形的集体行动。这意
味着，这个自动催化组作为一个整体已经转变为一个新的、涌现的个性，从其均衡的背
景中脱颖而出了，而这正解释了生命的起源。"如果我们知道怎样在现实的化学实验中实
现这个过程，我们就能获得某种平衡于活物和非活物之间的东西了。这些自动催化个体
并不具有基因密码。但却能以其原始型态做到自我维生、自我扩张，尽管做得不如种子
那么完善，但比一堆乱石却要强过百倍。"
　　当然，在最初的计算机模型中，并不存在这类自动催化组的进化，因为在最初的模
型中不存在任何与外界环境之间的相互作用。这个模型假设，一切都发生在搅拌均匀的
化学溶剂中，所以自动催化组一涌现出来就是稳定的。但在四十亿万年前的真实情况下
，这些定义含糊的自动催化单体是处在各种颠簸起伏的环境之中的。这种情况下会发生
什么呢？法默和研究生里克·巴格雷为了解这个，将模型置于不稳定的"食物"供给之下
。所谓"食物"，就是一串串当作原料提供给自动催化组的微小分子。"最为奇妙的就是有
些自动催化组就像熊猫一样只吃竹子，改变了食物供应它们就无法存活了。而另外一些
却像是杂食动物，它们有许多不同的新陈代谢的方法，这使它们能够适应食物的变化。
所以，你改变食物供应后它们基本上没有受到什么影响。"这类强健的催化组也许就是存
活在地球上的物种。
　　法默说，最近，他和巴格雷、以及罗沙拉莫斯的博士后沃尔特·方塔纳（Walter F
ontana）对自动催化模型又做了改进，使它能够产生偶尔的自发反应，这种现象确实存
在于真实的化学系统中。这种自发的反应导致许多自动催化组的分裂。但分裂的自动催
化组为进化的飞跃铺平了道路。"分裂引发了各种新鲜事物纷至沓来。某种变异会被扩大
，然后再次进入稳定状态，直到下一次大崩散的到来。我们观察到了一系列自动催化组
的新陈代谢、相互取代现象。"
　　也许这就是一个线索。"如果我们在阐释'进步'概念时能够包括涌现结构中的某种以
前从未有过的反馈环（为求稳定而有的反馈环），那一定会很有意思。关键在于，是一
系列进化事件构架了斯宾塞观念中宇宙的物质，在这之中，每一次涌现都为下一次涌现
铺平了道路。"
　　法默说："其实我在谈论所有这一切时很感困扰。这里真的存在语言上的障碍。大家
都忙着试图给'复杂'和'涌现计算倾向'这类的概念下定义，而我却只能用尚未用数学术
语明确定义的语言来向你提供含糊的意象，现在就好像是处于热动力学出现之前的阶段
，目前我们处于上个世纪二十年代，那时人们知道有某种叫作'热'的东西，但那时人们
只会用后来听上去非常荒唐的语言来称谓它。"事实上，那时人们甚至不能确定热究竟是
什么，更不了解热运动的机制。那时，最有声誉的科学家确信，一根烫得发红的拨火棍
上密布了无重量、无形状的被称为"卡路里"的流体，这种流体不可阻止地从拨火棍流向
较冷、卡路里含量较低的东西。只有少数人认为热代表了拨火棍原子的某种微观运动。
（这少数人的观点是对的。）那时似乎没有人能够想象到，像蒸汽机、化学反应和电池
这些复杂而无序的事物竟全都是被简单的、一般性法则所控制的。直到1824年，一位名
叫赛地·卡诺（Sadi Carnot）的年轻的法国工程师发表了他的第一篇论文，这篇文章陈
述的就是后来众所周知的热动力学第二定律：即，热不会自动从冷物流向热物。（卡诺
在为他的同事写一本畅销书时，十分正确地指出，这个简单而寻常的事实对蒸汽机的效
率设定了许多限制，就更别提对内燃机、电厂的涡轮机、或任何靠热力运转的机器的限
制了。对这个第二定律的统计性解释，即，原子不断力图使自己随机比，直到七十年以
后才出现。）
　　同样，直到上个世纪四十年代，英国的酿酒商和业余科学家詹姆士·焦耳（James
Joule）才为热动力学的第一定律奠定了实验基础。这个热动力学的第一定律就是众所周
知的能量不灭定律：即能量能够从一种形式转换为另一种形式，包括转换为热能的、机
械的、化学的、电能的形式，但能量却永远不可能被创造出来或被毁灭。一直到上个世
纪五十年代，科学家们才用准确的数学形式对这两条定律作出说明。
　　法默说："我们正悄悄地朝自组现象的解密挺进。但了解组织远比了解混乱更难得多
。我们仍未发现关键的概念，起码还不能以清晰的、定量性分析的形式阐述自组织的概
念。我们需要像阐述氢原子那样清晰地阐述这个概念，能够把它拆解开来，对其机制做
出完美而清晰的描述。但我们现在还做不到这一点。我们对这个谜只有支离破碎的了解
，对其每一部分的了解都是孤立的。比如，我们现在对混沌和分形有了很多了解，混沌
理论告诉我们，由简单的零部件组成的简单的系统是如何产生极其复杂的行为的。我们
对果蝇的基因调节也已知之甚多。对在少数特定情况下大脑中的自组是如何发生的，我
们也略有所知。在人工生命领域，我们创造了'玩具宇宙'的全景。这些模型的行为略微
反应了自然系统中的真实情形。但我们能够完全对它们进行模拟，任意对它们做出改变
，完全知道是什么导致它们现在的行为。我们希望我们最终能够退后一步，将所有这些
集成为一个完整的进化与自组的理论。"
　　法默说："这个领域不适于那些喜欢对付定义明确的问题的人。但让人激动的，正是
这个领域尚未形成僵化的定见。事情还在发展，我尚未发现有谁找到了明确的解题途径
。但我们已经发现了许多初见端倪的线索，有了许多小巧的玩具系统和含糊的概念。所
以我预测，在今后的二三十年内，我们将会形成一个真正的理论。"
 


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