涌现

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第1章 神秘的涌现现象 在童话故事《杰克与魔豆》中，杰克把一粒魔豆种 到地里，一株神奇的豆苗随即破土而出，豆茎越长越高 ，最终为我们展现出一个有着巨人和魔法竖琴的世界。 在孩提时代，我们往往觉得杰克的魔豆和其他日常事物 ，如秋天的落叶和发芽的种子，都是不可思议的。长大 以后，这些有关种子的奇妙现象仍然令我们着迷。不知 何故，这些包裹着遗传密码的小小种子竟能够长成巨大 的红杉、素有“白昼之眼”之称的雏菊和豆苗这样复杂 且独具特色的结构！这些正是涌现现象的具体体现：复 杂的事物是从小而简单的事物发展而来的。现在我们已 经知道，是种子里的基因决定了生化作用按照某种规则 一步步地进行，但对于这个复杂的过程，我们目前仅仅 弄清楚了其中的一些片段。实际上，只有完全了解基因 如何通过一系列相互作用使得种子或受精卵逐步发育成 成熟的有机体，我们才算真正了解了基因和染色体。总 之，只有理解了涌现现象，才能真正理解生命和生物体 本身。 当我们研究其他与上述生物发育似乎毫不相关的领 域，例如棋类游戏时，会发现类似的涌现现象会以另外 一种形式展现出来。极其复杂的游戏往往只有几条规则 。国际象棋只有二十几条规则，然而，即使经过了几百 年的精心钻研，人们至今还是能够不断发现新的走法。 这就像小小的种子长成各式各样复杂的生物体一样—— 多 来自少。 在其他不同领域，牛顿的万有引力定律或描述电磁 现象的麦克斯韦方程组等，与游戏的定义有着许多共同 之处。万有引力定律与麦克斯韦方程组相当于游戏的“ 规则”，借助数学工具我们可以推导出一些“棋步”。 这些棋步又引导我们发现一系列新的方程和数学推论， 所有这些新方程和新推论都是从起始定义的方程推导而 来的。这就像下棋时，我们可能发现其发明者本人都未 曾预料到的可能性。牛顿不会想到万有引力定律将会揭 示引力助推效应，从而指导人类借助其他行星的引力将 太空探测器发射到外行星的轨道上；麦克斯韦也绝不会 料到他的方程组会帮助人们实现对电子的精确控制，而 这种控制能力是制造现代电子设备绝对的必要条件。就 像杰克的魔豆一样，这些方程带来了无数的奇迹。实际 上，我们对整个物质世界的理解，大部分都是从少数基 本的方程出发的，而这些方程都以牛顿和麦克斯韦的理 论为基础。