136 复杂性科学

一般情况下，“大统一理论”指的是物理学的一个目标，也就是用一个理论统一宇宙中的所有基本力。“超弦理论”就是对大统一理论的一种尝试，而试图弥合广义相对论和量子力学之间裂缝的“圈量子引力理论”则属于另一种尝试。不过，在弦论是否正确、大统一理论是否存在这两个问题上，物理学界仍存在分歧。
超弦理论的“超”字意思是“超对称性”，意味着费米子和玻色子之间可以互换。超弦是十维的，也就是三个空间维加上六个“额外维度”，再加上一维的时间，正好是十个维度。额外的六个空间维度是高度蜷曲的，构成一个“卡拉比-丘流形”，肉眼是看不到的。
即便物理学实现了大统一理论，也不代表科学终结了，更不代表复杂系统科学终结了。原因很简单，尽管现实世界中的一切都是由基本粒子组成的，但在基本粒子或者十维的超弦这样的层面上，复杂系统的行为是无法被理解的。这些层面并不适合解释复杂性，也不具备解释复杂性的适当词汇。
虽然万事万物在某种意义上都包含在物理学的大统一理论中，但这并不意味着我们就能理解一切。因为整体大于部分之和，一个尺度上组分的相互作用会导致更大尺度上复杂的全局行为，而这种行为一般无法从个体组成的知识中演绎出来。所以，大统一理论并不能解释复杂系统，还原论是失效的。
因此，如果我们要建构一个复杂系统的统一理论的话，它的出路并不是基础物理学。那这个统一理论会是什么呢？又有没有呢？大部分复杂系统研究者可能会说，寻求复杂性的统一理论现在还为时尚早。
物理学已经发展了两千多年，而对于复杂系统的研究不过才刚刚起步。虽然时间长短并不一定能代表成果，但问题是，我们现在还不知道复杂性统一理论的概念组成或基本要素，谈论统一理论是没有什么意义的。
目前的研究提出的很多一般性原理，比如“所有复杂系统都具有涌现性质”，确实不太有用，因为它们给出的都是我们无法解释的名词，而不具备精确的操作性。事实上，相较于“一般性原理”，更适合的称呼是“共性”。这些共性帮助我们重新理解一些系统和现象的机制，给出了新概念，假如没有它们，我们就很难通过对这些系统进行分别研究然后进行类比来厘清。
对复杂系统共性的寻找有很长的历史，特别是在物理学中，但发展最快的阶段还是在计算机发明以后。一些科学家提出计算机与动物之间有很强的相似性。美国数学家、控制论的创始人诺伯特·维纳对此做出了很大的贡献。
维纳意识到，无论是生物还是工程中的复杂系统，研究它们的关键都不再是质量、能量和力这些物理学概念，而是反馈、控制、信息、通信和目的性等概念。维纳开创了控制论这个新的学科来研究这些复杂系统，并归纳出它们的共性。他将控制论归结为“整个控制和通信的理论，无论是关于机械还是动物”。
维纳的著作《控制论》是控制论的专业版，而《人有人的用处》是控制论的通俗版，更具有可读性。维纳试图为这个领域和许多相关学科提供统一的认识，其他的控制论学家也做出了一定的贡献。这些成就的影响一直延续至今。
还有一个寻找共性的类似尝试，就是所谓的“系统论”，于20世纪50年代由美国生物学家贝塔朗菲发起。他将其描述为“对一般性系统有效的原则进行形式化和演绎”。“系统”这个概念是在非常一般性的意义上进行定义的：它是由相互作用的组分组成的集合，组分通过相互作用一起产生某种形式的系统及行为。当然，这种定义什么都可以描述。系统论者最感兴趣的是生物系统的一般性质。
与控制论的研究目标一样，这些思想非常吸引人。不过，建构严格的数学框架来解释和预测复杂系统重要共性的尝试并未获得普遍成功。然而，这些尝试并不是徒劳的，它们提出的核心科学问题形成了一些现代科学和工程领域的基础。人工智能、人工生命、系统生物学、系统生态学、神经网络、控制理论等都是由这些控制论学家和系统论学者播下的种子发展而来的。


后来的一些针对复杂系统一般性理论的尝试来自物理学，例如普利高津和哈肯的理论。但直到目前，仍然没有产生普利高津所预想的那种具有一般性和一致性的“复杂性词汇表”，更不要说能将这些不同的概念统一起来，解释自然界中复杂性的统一理论了。


许多人认为“复杂性”一词没有意义，一些人甚至避免使用它。大部分人不认为已经存在“复杂性科学”，至少不是在“科学”这个词的通常意义上的。对于复杂系统的研究似乎是四分五裂的，而不是统一的整体，每个学科都有人想插一脚进来，说自己研究的是复杂系统科学。此外，还有少数一些人担心，复杂系统领域也会和控制论等相关尝试一样，遭遇相同的结果。也就是说，它将阐明不同系统之间有趣的类似之处，而不会得出一致而严格的数学理论，从而解释和预测系统的行为。


虽然存在着消极的看法，但是大部分人对这个领域和它的前途还是抱以高度热情和信心。随着科学研究的深入，被发现的复杂现象会越来越多，这些发现需要有新的概念和理论来解释复杂性的来源和机制，也需要科学做出改变来适应新的情况。


因此，复杂性科学的主题和结果事实上已经触及了几乎所有的科学领域，而且像生物学和社会学这样的领域，已经被复杂性的思想深深地改变了。一位学者曾这样说道：“我认为复杂性科学的一些形式正在改变整个科学思想。”


在未来，复杂系统科学可能会分化成两个独立方向。沿着其中一个方向，复杂性研究的思想和工具被提炼出来，并应用到更广泛的领域，复杂性和交叉科学的影响会越来越广、越来越远。另一个方向比较有争议，我们将在更高层面上进行复杂系统研究，将不同复杂系统间的共性严格化，寻找解释性和预测性的数学理论，而且还能对涌现现象进行解释和预测。这个方向当然是难度极高的了，所以还不好说。


当然，想要理解复杂性，就像想要理解意识一样，同样是极其艰难的事情。在意识的研究领域，我们渴望意识学的牛顿和爱因斯坦出现，同样的，在复杂性的研究领域，我们也渴望复杂系统理论的大师出现。


也可以开玩笑地说，我们是在“等待卡诺”。卡诺是19世纪初法国的一位物理学家，他提出了热力学的一些关键概念。类似的，对于自然界各种形式的复杂性，我们也在等待着恰当的概念和数学出现，以便我们能描述这些复杂性。


虽然复杂性科学仍然处于初期阶段，但这是值得追求的。追寻这些目标，我们要具有在知识上冒险和不惧失败的精神，敢于超越主流科学，进入疑点重重的未知领域，伟大的科学都是这样的。


某位探险家曾说过一句话：“不敢远离海岸线，就别想发现新大陆。”没错，让我们一起向复杂性的新疆域勇敢地进发吧，这便是我们的未来！