复杂乔治

乔治

其实阿瑟并不是唯一被桑塔费研究所所困惑的人。每一个第一次接触桑塔费的人总是会感到有些震惊。这个地方整个儿地摧毁了旧框框。这是一个由年迈的学术巨子创建的机构，他们头顶诺贝尔奖的桂冠，地位特殊、声名显赫。他们是些你以为会最安于现状的体面人物，但其实他们却是在借他们的声望作为平台，来掀起一场他们自称为科学革命的运动。

这个研究所的成员主要由核心物理学家和计算机高手组成。他们来自罗沙拉莫斯这个最初研制核武器的秘密军事基地。然而在研究所的走廊里却充满了对“复杂”这一新科学的激动人心的讨论。在他们的头脑中，复杂就好比一个大同世界，能涵盖从进化生物学到诸如经济、政治、历史这样的模糊学科——更别说能够帮助人们建立一个更加恒久而和平的世界。

简而言之，这整个儿就是一桩怪事。如果你试图把桑塔费研究所想象成是发生在商界的话，你就得想象成是IBM公司总部研究所的主任离任了，回到自家的车库里办起了一个小小的新时代算命咨询服务公司，然后还说服了全录（Xerox）、通用汽车公司（Chase Manhattan）和大通银行（GM）的董事长也加入了。

更不同寻常的是，这幅图景的创建人——乔治·考温，罗沙拉莫斯研究所前主任——是一个与新时代截然相反的人物。六十七岁的考温是一个说话温和、即将退休的人。他穿着高尔夫运动上衣，敞着毛衣，把自己弄得有点像特丽莎修女。他并不因为有领袖魅力而名声在外。在任何一个群体中，他总是站在一旁倾听的人。他当然也并没有因为雄辩的口才而闻名遐迩。任何人只要问他为什么要创建桑塔费研究所，总是会听到他的一番既精确又高度理性的关于二十一世纪的科学现状和抓住科学机会的必要性的谈论——就像是一篇完全可以在《科学》（Science）杂志上发表的严肃的专家评论。其实听者会慢慢认识到，考温有他自己的思维方式，他确实是一个热情而志向不移的人。他完全不把桑塔费看作是一桩怪事。他认为桑塔费所要达到的目的远比他本人、比罗沙拉莫斯、或任何其他导致桑塔费创立的偶然因素要重要得多。就此而言，也远比桑塔费研究所本身要重要得多。他常说，如果我们这次不能成功，二十年以后还有其他人会沿着这一思路从头做起。对考温来说，桑塔费是一个使命，是一个为整个科学界获得拯救和新生的契机。

曾经有一段时间，当然在现在看起来已经很久远了，一个理想主义的年轻科学家是完全有可能为了建立一个更美好的世界而投身于核武器的研制的。乔治·考温从来没有为此而后悔过。“我这一辈子有过其它的考虑，”他说，“但为道德而后悔？从没有过。如果没有核武器，我们也许会因为生化武器而离毁灭更近。我怀疑，如果四十年代的许多事件不发生的话，最近五十年的历史对我们人类来说是否会更好。”

他说，确实，在四十年代的那些日子里，对核武器的研制几乎是出于道义的必要性。在二次大战期间，考温和他的科学家同事们是在和纳粹拼命竞争。当时纳粹仍然拥有一些世界上最杰出的物理学家，而且在炸弹设计上领先于美国——虽然这个假设后来被证实是错误的。“当时我们认为如果我们不能有所突破，希特勒就会研制出原子弹。那就完了。”考温说。

实际上，他在曼哈顿原子弹计划出台以前就整个儿地卷入了原子弹的研制工作。1941年秋天，他才二十一岁，还在家乡麻省武斯特（Worcester）理工学院化学系上大学一年级时，就参与了普林斯顿回旋加速器研制计划。当时那儿的物理学家们正在研究新发现的核子分裂过程、及其对一种叫铀－235的同位素的影响。考温原来打算在那儿能修一些物理学课程。但1941年12月7日，试验室突然改为一周七天工作制，他的这一打算就被无限期地推迟了。他说，当时美国确实非常担心德国人正在研制原子弹。物理学家们迫不及待地想知道这件事究竟是否可能。“而我们的研究结果对于决定铀究竟能不能产生连锁反应至关重要。”结果答案是肯定的。联邦政府突然发现非常需要考温先生效力。“化学与核物理学知识相互渗透的特殊学术背景，使我在核炸弹计划中的许多方面变成了一个被迫切需要的专家。”

从1942 年到战争结束，考温一直在芝加哥大学的冶金学实验室工作。当时意大利物理学家尹利柯·弗米（EnricoFermi）正在那个实验室负责建立第一个核反应堆的研究——核反应堆就是一堆能够证实可控的连锁反应的铀和石墨块。作为这个工作小组中资历最浅的成员，考温变得有点像个打杂的工人，从铸造铀金属、切削能够控制反应堆的反应速度的石墨块到任何其它事，凡需要他做的他都做。项目主管们因此就把他派往田纳西的橡树岭这类的地方。在橡树岭匆忙修建的核基地，他帮助工程师们准确地测算出他们究竟生产了多少钚元素。“那时我是个单身汉，所以他们把我派往全国各地。只要一发生瓶颈问题，我总是被列入有可能派去解决问题的人的名单中。”确实，考温是被筛选来的极少数被允许在核武器研究计划中的不同部门穿梭往来的人之一。出于保密的需要，核武器研制各部门之间是严格封锁的。“我不知道他们为什么这么信任我，我喝酒喝得和别人一样多。”考温笑道。他至今仍然保留着那段时间的一个纪念品：一封从芝加哥人事部寄往伍斯特地方征兵处的信。这封信证明考温先生具有对赢得战争的胜利不可或缺的特殊技术，已经被总统亲自批准缓役。是否请他们不再将他征召入伍？

战争结束之后，美国科学家与希特勒的殊死搏斗变成了与苏联的你死我活的竞争。考温说，那是一段险恶的岁月。斯大林对东欧的控制、柏林墙的树立、继之而来的朝鲜战争——这一切使冷战者上去已经非常接近引发全面热战。据说苏联人正在研制自己的核武器。看起来，要想维持不甚稳定的美苏权力均衡，同时也是保卫民主和人类自由，唯一的道路只有继续改进美国人自己的核武器。这种紧迫感使考温在1949年7月又回到了罗沙拉莫斯。在这之前，他已经花了三年时间在匹兹堡的卡内基理工学院拿到了物理化学的博士学位。这不是一个无意识的选择。事实上，考温是在深思熟虑、并拷问自己的灵魂之后才做出了这一选择的。但这个选择几乎马上就被强化了。

考温回忆说，在他到达罗沙拉莫斯的一、两周之后，放射化学研究室主任来访。他用一种秘而不宣。又转弯抹角的口气问他，他的新实验室是否完全没有辐射污染。当考温给予了他肯定的回答后，考温和他实验室的设备马上就被征派去做一项极为紧急的、最高机密的分析工作。空气标本那天夜里就被送了过来。考温没有被告知这些空气标本是从哪里采集来的。但他能猜到，这是从靠近苏联边境的某处采集来的。当他和他的同事发现其中含有泄露机密的放射性微尘后，事情的真相就被揭示得无可回避了：苏联人已经试爆了他们自己的核炸弹。

“所以在这之后他们把我放到了华盛顿的这个小组。这是一个很大的转变。”这个秘密小组被称为贝瑟小组（Bethe Panel）。第一任主持人是康奈尔大学的物理学家汉斯·贝瑟（Hans Bethe）。实际上，它是由一群被召集来追踪苏联核武器发展的核专家组成的。考温当时三十岁。美国政府的高层领导人起初认为，被化学家侦测到的放射性微尘不可能意味侦测结果所明确表明的意思。这些官员认为，斯大林还需要好几年时间才能研制出苏联人自己的原子弹来，一定是苏联人的一个核反应堆爆炸了。“然而放射化学的好处是，它可以准确地告诉人们究竟发生了什么。”考温说。核反应堆的放射性同位素的扩散与核弹爆炸的扩散是非常不同的。“我们费了许多口舌才使他们相信这一点。”那些年长的、较为明智的白宫领导人终于被迫接受了铁的事实。苏联的核炸弹以约瑟夫·斯大林的名字命名为“约－1号”。美苏之间的核军备竞赛就此拉开了帷幕。

考温说，事情就是这样。不，他并不想对参与核武器研制工作说抱歉。但反省那些年他确实有一个很大的遗憾：在他看来，科学界集体放弃了对自己所做的事应该负有的责任。

科学家当然不是从头开始就放弃了自己的责任，也不是完全放弃了自己的责任。1945年，一些参与了芝加哥曼哈顿计划的科学家发起了一场请愿，要求政府在无人居住的岛屿上试爆原子弹，不要往日本本土投掷原子弹。后来，在美国向日本的广岛和长崎扔下原子弹，致使战争结束之后，美国许多参与核武器研制计划的科学家开始形成了各种政治运动组织，游说政府对核武器的使用采取尽可能严格的控制——民间控制，而不是军事控制。那些年出现了《原子科学家期刊》（Bulletin of the Atomic Scientists），这是一份专门刊登关于原子武器这种新形式的战争力量对社会与政治的影响的讨论的杂志。还出现了考温也参加的原子科学家联盟（The Federation of Atomic Scientists），现在改称为美国科学家联盟（The Federation of AmericanScientists）这样的政治运动组织。“参与曼哈顿计划的科学家去华盛顿陈述自己的意见，得到了很认真的对待。”考温说。“在四十年代，当原子弹出现以后，物理学家被当成了奇迹的创造者。他们与麦克马洪议案（McMahon bill）的起草，与由此而创立的原子能源委员会（the Atomic EnergyCommission）、以及将原子能源置于民间控制之下的思想有很大关系。”

“但是，这些努力并没有完全得到科学家应有的支持。”考温说。1946年7月，在麦克马洪议案被通过之后，科学家的这些活动基本上就销声匿迹了。他说，这也许是不可避免的。科学的文化与政治的文化不是很兼容。“去华盛顿提意见的科学家离开那儿的时候几乎都嚷受不了。”他说。“政治对他们是完全陌生的。科学家希望政策的制定要以逻辑和科学实验的事实为依据，但那也许只是虚幻之想。总之不管出于什么原因，科学研究人员很乐意地返回自己的实验室里去了，把战争留给了将军们来对付，把政治留给了政治家来处理。”考温说，在这样做的同时，科学家们失去了一个施加自己的影响的机会，而这样的机会他们也许再也不会有了。

考温并没有为自己返回实验室的做法开脱，尽管实际上他比大多数人都更多地参与社会与政治活动。比如1954年，在麦卡锡（McCarthy）的反共政治迫害闹得最猖撅的时候，他成为罗沙拉莫斯科学家协会的主席，并与原子能源委员会主席刘易斯·施特劳斯频繁见面。当时麦卡锡这位来自威斯康星的议员正在尽力让每一个美国人相信，他们的国家已经到处都是共产主义分子。考温和他的同事们则抗议以反共为名的政治迫害，呼吁更大的信息自由，减少实验室的信息保密。他们还尽力为曼哈顿计划的前主任罗伯特·奥本海默（J．Robert Oppenheimer）辩护——虽然没有取得多大的成功。罗伯特·奥本海默甚至被吊销了安全许可证。理由是，他也许和曾在三十年代参加过共产党会议的一些人有牵连。

随着考温在贝瑟小组的工作（他在那儿工作了差不多三十年），他开始认识到，华盛顿是怎样的一个头脑简单的地方，头脑简单到让人心烦。他说，在二次大战结束后的日子里，美国从战前的孤立主义政策中脱颖而出，清醒地认识到军事力量之至关重要。但在接受这一教训之后，所有的官员除了发展军事力量之外就不再顾及其他事情了。他们的观点是，你必须抓住关键。“可我当时却觉得权力就像一个交响乐团，而我们有太多的人却只会拉大提琴。”

事实上，考温当时很沮丧地意识到，苏联人远比华盛顿懂得权力的复杂和声。“苏联人好像非常重视权力的知识感召力、以及权力在情感和思想意识层面上的内容。当时我认为他们很重视权力的科学性。事实证明，我们以为他们只有十英尺高，但其实他们并不止十英尺高。当然我是从俄国人的视角和我们的视角的比较来看问题的。他们玩权力就好像是在下一盘大棋，下出多着棋，而我们玩权力好像是在做某种只有单一衡量标准的游戏。”

考温说，有一度他甚至怀疑，这是科学家没有能尽到自己的责任的另一个领域。“虽然那时我的意识不如现在这样清晰，但我感到，科学家应该能够用更加全面的眼光来看待战后世界的本质。”但事实却是，他们没做到这一点。更确切地说，他自己也没能够这样做，因为那还不是时候。自1949年8月苏联人爆炸了“约－1 号”原子弹后，罗沙拉莫斯开足马力投入了研制威力更大的热核武器：氢弹。尔后，在1952年秋天，当第一颗氢弹实验成功后，罗沙拉莫斯的实验室继续全速前进，研制更小、更轻、更可靠、更易于操作的氢弹。考温说，在朝鲜战争和与苏联在欧洲持续对抗的背景下，“大家都觉得，核武器在权力竞争中起着使天平倾倒向哪一边的作用。核武器的研制因此变成了一项极端重要的使命。”

最重要的是，考温在罗沙拉莫斯越来越多地承担了管理上的责任。工作的繁重，使他没有太多时间从事科学工作。作为实验室的负责人，他从事科学实验的时间减少到只能利用周末。“所以我在科学工作上没有太大的成就。”他不无感伤地说。

但权力和责任的问题始终困扰着他。1982年，当考温从罗沙拉莫斯研究中心主任的位置上退下来，并接受了白宫科学顾问委员会（the White House Science Council）顾问一职以后，权力和责任的问题就完全占领了他的脑海，他甚至预见到科学家获得第二次机会的可能。

如果没有别的例子可以说明的话，那么，考温参加的白宫科学顾问委员的会议让考温生动地回忆起为什么1949年那些研究人员们会如此渴望逃回到自己的实验室里去。他和他的同僚们正襟危坐于会议室：一群威严的科学家围坐在华盛顿新行政办公大楼的会议桌前，由总统科学顾问乔治（杰伊）·凯华兹［George （Jay）Keyworth II」提出一系列的问题，征求各位的评述。乔治是前一年被提升到总统科学顾问这个位置上的。在这之前，他是罗沙拉莫斯的年轻的部门主持人，在考温手下工作。考温不得不对自己承认，他对所提出的问题无从评述。

考温说：“那时对艾滋病的议论还不多，但大家已经感觉到一种突然而至的警觉。艾滋病是每次会议的一个议题。便坦白地说，对如何面对这个问题我感到非常困惑。”艾滋病是关于公众健康的问题？还是一个关于道德的问题？它究竟是个什么性质的问题？当时对此的解释还不是很明确。

“另一个议题是关于有人操纵的太空飞行与无人操纵的太空探险的争论。他们听说议会不打算投票通过无人操纵太空探险的方案。但我不知道这是否是真的。这与其说是个科学问题，还不如说更是个政治问题。”

然后就是里根总统的“星球大战”战略防务提案。这是一个用基于太空的盾，来保护美国免受大规模核导弹袭击的设想。但这在技术上可行吗？实施起来会不会导致美国经济走向崩溃呢？即使星球大战计划能够被实施，但这样做明智吗？这样做难道不会动摇权力均衡的现状，而导致世界进入新的一轮毁灭性的军备竞赛？

还有核电的问题，又该如何解释呢？在核反应堆熔化的危险和处理核垃圾的困难，与确凿无疑是由燃烧化石燃料而造成的温室效应之间，你又该如何平衡呢？

诸如此类的问题没完没了。考温发现这段时间的经历令人非常沮丧。他说：“这些在科学、政策、经济、环境，甚至宗教和道德方面有着相互关联的问题，给了我们很具挑战意味的教训。”然而他发现自己无能提出具有参考价值的建议来。美国科学顾问委员会的其他学者型顾问好像也提不出太好的意见来。他们又怎么能提得出来呢？这些问题只有具有很广泛知识的专家才能回答。而他们中间的大多数人，作为科学家和行政官员，都是以毕生精力成为某一个方面的专家的人。科学工作需要合作，这是科学的文化，这一文化要求他们成为某一个方面的专家。

考温说：“通往诺贝尔奖的辉煌殿堂通常是由还原论的思维取道的。”也就是把世界分解得尽可能小、尽可能简单。你为一系列或多或少理想化了的问题寻找解题的方案，但却因此背离了真实世界，把问题限制到你能发现解决办法的地步。“这就造成了科学上越来越多的碎裂片。而真实的世界却要求我们——虽然我讨厌这个词 ——用更加整体的眼光去看问题。任何事情都会影响到其它事情，你必须了解事情的整个关联网。”

更令他沮丧的是，他感觉到，到了年轻一代科学家那里，事情变得越发糟糕了。就往来于罗沙拉莫斯的年轻科学家来说，他们既聪明绝顶又生机勃勃，但他们在延续科学的文化，这种文化一直在强行把科学智慧分割成越来越多的互不相干的碎片。

从科研机构来看（与政治正好相对立），大学保守得令人无法相信。年轻的博士们不敢打破传统。他们不得不把他们最好的时光耗费在拼命追求在系里谋到一个终身教职。这意味着，他们最好从事那些会得到终身教授委员会认可的研究。否则，他们将会听到这样的话：“你与生化系的学者们干得很努力，但你怎么表明你是物理学这儿的学术带头人呢？”而年岁大一些的研究人员不得不一睁开眼睛就拼命去争取研究经费。这意味着，他们不得不把自己的研究计划归整到让基金会可以认同的范畴。否则，他们就会听到这样的话：“乔，你的主意非常好，但糟糕的是，你的研究计划不属于我们这个部门管。”每个人都必须争取使自己的论文被权威的学术刊物接受和发表，而这些权威的学术刊物几乎只登载属于被认可的领域的论文。

考温说，就这样几年折腾下来，强制性的狭隘视野变成了一种不再被人们所意识的本能。他的经验告诉他，罗沙拉莫斯的研究人员越是沉湎于学术世界，就越是难以让他们参与团队工作。“我已经与这种状况抗争了三十年了。”他叹道。

然而，当他开始认真思考这个问题时，他感到，最令人沮丧的是这种碎裂的过程对科学整体的侵害。传统学科已经顽固和相互孤立得好像要自己窒息自己。你视野所及，到处都有太多的科学良机，但太多的科学工作者似乎对这些漠然无视。

考温想，如果需要例子的话，只需要看看现在正敞开着的机会——晤，他现在还真无法给这件事想出一个好的名称来。但如果他在罗沙拉莫斯的所见所闻有任何启示的话，那么，有某件大事正在酝酿之中。在过去的十年中，他越来越感到，传统的还原论的思维已经走进了死胡同，甚至就连一些核心物理学家也开始对忽视现实世界复杂性的数学式的抽象感到厌烦。他们好像正在有意无意地探索某种新的方法。在这个过程中，他们正在以他们过去这些年，甚至这几个世纪都从未有过的方式跨越传统的界线。

但具有讽刺意味的是，他们的灵感似乎是来自于分子生物学。这是大多数人都不会认为一个武器实验室会感兴趣的领域。但考温说，物理学家从一开始就深深地卷入了分子生物学。分子生物学领域中的许多开拓者其实刚开始都是物理学家。他们转入分子生物学的一个很大的驱动力来自于一本薄薄的书，这本书的名字叫《生命是什么？》（What Is Life）。该书出版于1944年，在这本集子中，奥地利物理学家、量子力学的发明人之一欧文·薛定谔（ErwinSchrodinger）对生命的物理和化学基础提出了一系列富有挑战意味的思索。（薛定谔逃出希特勒的魔掌以后，二次大战期间一直安全地隐藏在都柏林。）深受这本书的影响的人之一是弗朗克斯 ·克拉克（Francis Crick）。他在1953年与詹姆斯·华生（James Watson）一起，利用从X光结晶中提取出来的数据推演出DNA分子结构。X光结晶是早在几十年前物理学家发展出来的一种亚微观的想象技术。事实上，克拉克起初是学实验物理学出身的。五十年代初，匈牙利理论物理学家、宇宙起源大爆炸理论的最初提出者之一乔治·加莫（George Gamow）也开始被基因密码结构所深深吸引了，他鼓动了更多的物理学家投入了这个领域的研究。考温说：“我听到的第一堂关于生物化学的真正有见解的课就是加莫上的。”

他说，从此分子生物学一直深深吸引着他。特别是七十年代初，DNA重组技术的发现使生物学几乎能够一个分子一个分子地分析和操纵生命的形式。所以1978年当考温成为实验室研究中心主持人以后，他就立即开始支持在生化领域的一个重要研究计划。这项计划在形式上是研究放射线对细胞的伤害，但其实是使罗沙拉莫斯的物理学家在更广阔的范围内介入分子生物学的研究。他回忆说，那是一个极好的机会。在七十年代，罗沙拉莫斯在哈罗德·阿基纽（Harold Agnew）的主持下扩大了一倍，而且向更多的非传统的和应用领域开放。考温对分子生物学的强调正好适宜于当时的情况。结果，他支持的那个项目对那儿的人们的思想，特别是对他的思想产生了极为重大的影响。

考温说：“从定义上我们差不多可以这样说，物理科学是一门以概念的优雅和分析的简单为特点的学科。所以你就会以此为优点而看不到其它方面。”确实，物理学家对社会学和心理学这些致力于探索真实世界的复杂性的“软科学”的轻蔑是众所周知的。但分子生物学出现了，它是对复杂到不可思议的活系统的描述。这些有生命的系统受着深层规律的支配。考温说：“一旦你和生物学交上了手，你就放弃了优雅，放弃了简单，你被搅得乱七八糟。但从这开始，渗入经济学和社会问题就变得容易得多了。一旦你已经沉入了一半，你也许就此开始游泳。”

与此同时，科学家也开始越来越多地对复杂系统进行思考，因为他们现在已经能够做这种思考了。当你用笔和纸来解答数学方程式时，你能够对付多少变量，同时又不至于陷进去出不来？三个？或四个？但当你具有了足够的计算机能力，你可以爱对付多少变量就对付多少变量。到八十年代初，计算机已经非常普及了。个人电脑大量出现，科学家们纷纷安装上了台式高效绘图工作站，大企业的实验室和国家实验室如雨后春笋般地冒了出来。突然间，含有无数变量的无数个方程式看起来没有那么繁杂了。比如，从救火皮带般长的数据中提取信息不显得那么不可能了，数行数行的数字和几英里长的数据带可以被转化成以颜色来表示的农作物收成图、或埋在数英里深的石头下的蕴藏石油的底层带。“计算机是非常好的记帐机器。”考温用很轻描淡写的低调说。

但计算机能做的远远不止记帐。也许经过编程以后，计算机可以变成完全独立的世界。科学家们可以在计算机上做各种方式的探索，从而大大开阔他们对真实世界的理解。事实上，到了八十年代，计算机的模拟功能就已经变得非常强大了，有些人甚至已经开始谈论计算机是介于理论与实验之间的“第三种形式的科学”。比如，计算机模拟的雷暴雨可以像是一种理论，因为除了描述闪电、风声和水蒸汽声的方程式以外，计算机里不存在任何别的东西。但这种模拟同时也像是一种实验，因为这些方程式太复杂了，根本不可能靠人力来解，所以科学家们在自己的计算机上观察模拟雷暴雨时，可以看见他们的方程式以他们也许根本不可能预测到的方式展开。有时，甚至最简单的方程式也能产生令人吃惊的行为效果。雷暴雨的数学实际上描述了一阵阵空气如何相互推挤、每一滴水蒸汽如何凝结、又如何蒸发，以及其他类似的小规模发生的事。这里没有清晰明确的论述，诸如“一柱上升的气流和雨水冻结成冰雹”，或“一股寒冷而潮湿的下降气流突然穿透了云层底部，降落到地面。”但当计算机用几英里长的空间和数小时的时间整合了这些方程式，便产生了计算机所想得到的效果。更有甚者，正是这一事实使科学家能够用他们的计算机模式来进行实验，而这种实验在真实世界里是无法进行的。究竟是什么导致气流上升或下降？当气温和湿度改变时，它们又会发生什么样的变化？什么是真正影响雷暴雨的动力的因素？什么不是？在另外的雷暴雨中，相同的因素会同样重要吗？

考温说，到了八十年代初，这种数据化的实验已经变得非常普遍了。从新机型的飞行效果测试、汹涌流入黑洞的星际气流、到大爆炸后银河系的形成——至少在物理科学家中，计算机模拟的整个概念已经完全被接受了。“所以你可以开始琢磨对付非常复杂的系统的事儿了。”

但是，复杂的魅力比这还要来得深刻。部分是因为复杂系统可以被计算机模拟，部分是因为新的数学认识。到八十年代初，科学家开始认识到，许多混乱而复杂的系统可以被一种强大的理论描述成“非线性动力学”（nonlineardynamics）。在这个过程中，科学家们被迫面对一个令他们窘困的事实：整体真的可以大于部分相加的总和。

对现在的大多数人来说，这一事实已是显而易见了，但对当时的物理学家们来说却是非常令他们窘困的，因为物理学家们花费了三百年时间来热爱线性系统。在这个系统中，整体正好等于所有部分的相加。公平地说，他们有很多理由这么认为。如果在一个系统中，整体正好等于所有部分的相加，则每一个部分都可以自由地做自己的事，而不用去管别处发生了什么。这样相对比较容易做数学分析。（“线性”这个词指的是，如果你把方程式在图表纸上画出来，绘制出来的会是一条直线。）另外，大自然中的许多事情都是线性运作的。声音是一个线性系统，这就是为什么双簧管和弦乐器合奏，你却可以将它们单独地分辨出来。因为音波相互混合，但仍然能保持各自的特点。光线也是一个线性系统，这就是为什么你在大太阳天也可以看到马路对面通行／禁止通行的指示灯，因为从指示灯射出来的光线进入你的眼帘不会被从高处照射下来的阳光粉碎于地面。各种光线独立运作、相互穿越，仿佛什么也不存在似的。在某些方面，甚至连经济也是一个线性系统，比方小经济单位可以独立运作。又比如，某人在街头杂货店买了一张报纸，这对你去超级市场买一管牙膏的决定不会有什么影响。

然而，大自然中的许多事情确实不是线性的，这包括使这个世界充满趣味的大多数事情。我们的大脑肯定不是线性的系统：虽然双簧管的声音和弦乐的声音独立地进入你的耳朵，但这两种乐器的和声在你情感上产生的影响却远远大于这两种乐器的单独作用。（这就是为什么我们有交响乐团的原因。）经济也并非真是线性系统。数百万的个人做出的买或不买的决定可以相互影响，从而导致经济繁荣或萧条。而经济气候反过来又会影响到导致这种气候的购买力。确实，除了非常简单的物理系统外，世界上几乎所有的事情、所有的人都被裹罩在一张充满刺激、限制和相互关系的巨大的非线性大网之中。一个地方小小的变化会导致其它所有地方的震荡，就像 T．S. 艾略特所说的那样，我们无法不扰乱宇宙。整体几乎永远是远远大于部分的总和。用数学来表示这个特征——假如这样的系统可以用数学来表示的话——则这就是个非线性的方程式：画出来的图线是弯曲的。

非线性方程式为人工所难以解开是出了名的。这就是为什么科学家们这么久以来一直在回避这个问题的原因。但这恰恰是计算机能够介入之处。在五十年代和六十年代，科学家们一开始玩上计算机就意识到，计算机不是很介意线性与非线性相对的问题。计算机只管努力运算，给出答案。当科学家利用计算机的这一优势，用计算机功能来解越来越多的非线性方程式时，他们发现了他们在对付线性系统时从未想象到的奇怪而绝妙的情形。比如，在量子场理论中，通过一条浅狭沟渠的水波会对某种微妙的动力产生深刻的关联：它们都是一种叫做“孤粒子”的孤立而独立动作的能量脉冲。木星上的大红斑（The Great Red Spoton Jupiter）也许是另一个这样的孤粒子。它是一个比地球还要大的旋转飓风，已经独立存在了至少四百年。

物理学家伊尔亚·普里戈金声大张旗鼓地宣扬的自组系统也是被非线性动力支配的系统。确实，致使一锅汤沸腾的自组运动的动力被证实与其它非线性形态非常相似，比如像斑马身上的斑条，或蝴蝶翅膀上的斑点。但最令人吃惊的是被称为混沌的非线性现象。在人类的日常活动中，没有人会因为听说这儿发生的一件小事会对那儿发生巨大影响而吃惊。但是，当物理学家开始在他们的学科领域对非线性系统给予高度重视时，他们才开始认识到，支配非线性系统的规律有多么深奥。产生风流和潮气的方程式看上去极其简单。比如，研究人员现在才认识到，德克萨斯州一只蝴蝶翅膀的扇动，一个星期以后会影响到海地的一场雷暴雨的走向。或者，蝴蝶翅膀扇动朝左一毫米也许会整个改变雷暴雨的方向。这一个又一个的例子都表明了一个相同的意思：即一切都是相互关联的，这样的关联敏感到令人不可思议的地步。微小的不可测性不会总是很微小。在适当的条件下，最小的不确定性可以发展到令整个系统的前景完全不可预测——或用另一个词来形容：混沌。

反而言之，研究人员也开始认识到，即使是一些很简单的系统也会产生丰富到令人震惊的行为模式。所有这些只需要有一点点非线性因素。比如说，从一个漏水的水龙头滴下来的滴答滴答的滴水声，可能会像节奏器发出的节拍一样规律得让人发疯。但如果你不去理会它，让水滴的流速稍稍加快一点儿，水滴立刻就会变得大一滴、小一滴、大一滴、小一滴地往下滴。如果你还是不去理会，让水滴流速再加快一点儿，水流速度很快就会成倍增加，先是四滴一个序列，然后是八滴、十六滴一个序列，一直这样下去。最终，水滴的序列变得极为复杂，以致于水滴似乎是随机地滴下来——混沌再次出现了。这种不断增加的复杂性，在果蝇繁殖的数目变化中、在汹涌澎湃的水流中、或在任何领域中都可以看到。

物理学家感到难堪是毫不奇怪的。他们当然知道在量子力学、黑洞这类理论里有些古怪的现象。自牛顿时代以来的三百年间，他们和他们的先辈们已经习惯了把日常世界看作是一个受着他们非常能够理解的规律的支配。这个世界是一个本质上很紧凑的、可以预测的地方。而现在看来，仿佛这三百年来他们一直是住在一个被废弃的小孤岛上，对周围的世界漠然无视。考温说：“当你一旦离开线性近似法，你就开始航行在一个非常广阔的海洋上了。”

罗沙拉莫斯正巧是这样一个近乎理想的从事非线性研究的环境。这不仅是因为自五十年代以来，罗沙拉莫斯实验室一直在计算机技术上处于领先地位，同时也因为那儿的研究人员从实验室一创立就开始探索非线性问题了。比如对高能物理学、流体力学、核聚变、热核冲击波等问题的研究。事实上，到了七十年代初，事情已经很清楚了：许多非线性问题从深层次上来说都是同样的问题，它们都有同样的数学结构。所以，只要人们对这些问题一并进行研究，明显就会节省很多力气。结果在罗沙拉莫斯理论小组的热情支持下，小组内部出台了一个非线性科学方案。这个方案最终变成了一个完全独立运作的非线性系统研究中心。

然而，虽然分子生物学、计算机模拟和非线性科学作为单个领域都非常引人入胜，但考温总怀疑这仅仅只是个开始。他觉得在这些领域之下有一个统一的规律，这一统一性规律最终不仅囊括物理化学，也囊括生物学、信息处理、经济学、政治科学，以及人类生活的每一个方面。在他的脑海里，这一统一性规律的概念是一个近乎中世纪式的学术。他想，如果这种统一性真的存在，则我们将能够认识到，这是一个在生物科学和物理科学之间只有微小区别的世界，或像考温曾经说的那样，在科学和历史或哲学之间“整个知识的结构天衣无缝”。也许知识会重新变成这样。

对考温来说，现在似乎是一个绝妙的机会。所以为什么大学里的科学家不扑向这个方向呢？当然，在有些大学里，在某种程度上科学家们已经这样做了。但他所寻找的真正宽广的思维却似乎掉入了裂缝。就这种宏观思维的本质而言，任何一个大学科系都力所不及。确实，大学不乏“交叉学科研究所”，但就考温所见而言，这些研究所无非是一群偶尔过来共用一个办公室的人们。教授和学生仍然要效忠于他们自己的科系，因为他们自己的科系有权授予学位、终身教职和决定升迁。考温认为，如果由大学自由发展，那至少再过三十年大学也不会开始对复杂系统的研究。

不幸的是，罗沙拉莫斯似乎也不是个理想的研究复杂系统的地方。这很糟糕。通常，武器研究所是一个比大学要理想得多的从事多学科研究的地方。这是一个使访问学者们常常感到非常吃惊的事实。但罗沙拉莫斯实验室缺乏经费。曼哈顿计划始于一个特殊的挑战——制造原子弹——这个计划把科学家从每一个相关领域召集到一起，形成一个团队，共同来应付这个挑战。这里有一支被公认的出类拔萃的队伍：罗伯特·奥本海默、尹利柯·弗米、尼尔斯·波尔（Niels Bohr）、约翰·冯·诺意曼（John von Neumann）、汉斯·贝瑟、理查德·费曼（Richard Feynman）、尤金·维格纳（Eugene Wigner）。曾有一位观察家把这支队伍称为自古希腊以来最伟大的智者的集结。自从把这些优秀人才集结在一起后，实验室就以发展核武器为研究领域。实验室管理的重要工作就是要确保让恰当的专家们能够相互交流。“我有时觉得自己就像是一个媒人。”考温说。

唯一的问题是，考温宏大的学科整合方案正好不是实验室的基本任务。确实，考温的想法与核武器的发展根本就挨不上边。而如果研究不属于实验室的使命之内的课题，几乎没有可能获得项目资金。当然，实验室还是会做一点复杂理论的研究，就像他们一直在做的那样。但这样做进展不会太大。

不，这样不行。他想，只有一个办法。考温开始想象创建一个新型的独立机构。最理想的方案是，这个机构能够同时具备两个世界的长处：既有大学的广博，又能保持罗沙拉莫斯融合不同学科的能力。但如果可能的话，这个机构最好靠近罗沙拉莫斯，这样就可以共享实验室的人力和计算机设备。假设这个地方是距罗沙拉莫斯三十五英里的桑塔费这个离得最近的城市。但不管这个机构设置在哪儿，它都必须是一个能够吸引最优秀的科学家的地方——那些在自己的研究领域中真正知道自己在说些什么的人。这个机构要能够为他们提供远比通常更广阔的学科内容。这个机构应该是这样一个地方：在这里，资深学者们可以探究自己还不成熟的想法而不被同事们所讥笑，而最优秀的年轻科学家们可以和世界级的大师们一块儿工作，使他们满载而归。

总之，这个机构应该是一个培养自二次世界大战后已经非常少见的一种科学家的地方：“培养二十一世纪的文艺复兴式人物。他们从科学出发，但却能够面对混沌无序的现实世界，面对一个并不优雅，科学尚未真正研究到的世界。”

天真吗？当然，但考温觉得，如果他能把这个惊人的科学挑战的前景描述出来，说服其他人，这个想法也许能够实现。他自忖自问：“应该向八十年代和九十年代优秀的科学家灌输什么样的一种科学呢？”

而且，谁会愿意听他说呢？谁有这样的神通能将这个想法付诸实现呢？有一天在华盛顿，他尝试着对科学顾问杰伊·凯华兹和他的同僚，科学顾问委员会委员，惠普公司创办人之一，戴维·派卡德（David Packard）讲了他的想法。令他吃惊的是，他们没有笑话他。事实上，他们两个人都很支持他。所以在1983年春天，考温决定把这个议题带上罗沙拉莫斯的每周中餐讨论会上交由资深研究员们讨论。

结果他们都喜欢他的这个主意。