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混沌世界裡的臨界點

        在法國的一個小村落外有一個小池塘。人們在裡面取水,孩子在裡面洗澡。池塘裡面有一片荷花,每天荷花自由生長,一群青蛙自由自在地游水,在荷葉之上跳來跳去。按照線性的思維,這一小片荷花要覆蓋池塘,幾乎是不可能的。

        然而有一天,一點污水流進池塘裡面,污水裡剛好含有荷花的助長劑,使得荷花的生長速度成倍增快,荷葉的數目每天增加一倍。只需要30天,整個池塘就會佈滿荷葉。

        但是在前28天,根本沒人發覺池塘中的變化。到第29天,村裡的人才注意到池塘的一半突然充滿了荷葉,他們開始擔心,但這時候他們已無能為力。第二天早上,整個水面都佈滿了荷葉。

        自牛頓以來,直線和簡化的思想在我們的頭腦中一直佔據著主導地位,然而近年來,很多科學家們在各自的領域中發現,其實世界並不是那麼簡單,它並非是直線發展的,而是在關聯和交互影響中進化的。也就是說,世界上充滿著各種不可預測的混沌,這是直線思維所無法理解的。多數生態危機的形成都是這樣,物種的滅絕也是如此:開始時通常不易發覺,慢慢地加速衰退一段很長的時期後,接著很快絕跡。

        美國前副總統小艾伯特‧阿諾德‧戈爾在其《平衡中的世界:生態與人類精神》一書中,介紹了美國物理學家普‧巴克和唐超所做的一個研究。

        在研究中,他們讓沙子一粒一粒落下,形成逐漸增高的一堆,借助慢速錄影和電腦模擬,精確地計算在沙堆頂部每落一粒沙會連帶多少沙粒移動。初始階段,落下的沙粒對沙堆整體影響很小。但是當沙堆增高到一定程度之後,即使落下一粒沙也可能導致整個沙堆發生坍塌。巴克和唐超由此提出一種「自組織臨界」的理論。

        沙堆達到「臨界」時,每粒沙與其他沙粒就處於「一體性」狀態。那時每粒新落下的沙都會產生一種「力波」,儘管微細,卻能通過「一體性」的接觸貫穿沙堆整體,將碰撞傳給所有沙粒,沙堆的結構將隨每粒沙落下逐漸變得脆弱。說不定哪一粒落下的沙就會牽一髮而動全身,導致沙堆整體發生結構性失衡——坍塌,也可以說崩潰。

        這就類似於那句來自阿拉伯文化的諺語:「壓垮駱駝的最後一根稻草。」往一匹健壯的胳駝身上放一根稻草,胳駝毫無反應;再添加一根稻草,駱駝還是絲毫沒感覺……一直往駱駝身上加稻草,當最後一根輕飄飄的稻草放到了它身上後,駱駝最終會不堪重負癱倒在地。在社會學裡,有人把這種作用的原理取名為「稻草原理」。

        對於這種現象,科學家們研究認為,在線性系統中,整體正好等於所有部分的相加,因此系統中的每一部分都可以自由地做自己的事情而不需要關心其他部分,如此比較容易做數學分析。而在非線性系統中,整體並不等於所有部分的相加,它可能大於所有部分的相加,因為系統中的一切都是相關聯的。

        觀察物理學、生物學或者是社會學上的非線性系統,我們往往會發現它們的基本組成個體和基本組織法則其實並不複雜。但是這些簡單的組成因素自動地相互發生作用,複雜性於是出現於組織之中:一個系統的組成個體有無數可能的方式相互作用。

        正是由於這些無數可能的相互作用,非線性系統展現出一系列與我們以往的認識全然不同的特點,突破了我們最為大膽的想像力。其中最能夠給我們帶來啟示,也最富有科學內涵和哲學魅力的結論是:一個非線性的混沌系統,一旦超越了它的多樣化臨界點,就會發生爆炸性的變化;而且原來的平衡一旦被打破,就不可能自行恢復。

        我們可以用它來觀察發生在人類社會的很多現象,遠的如穩定地保持了幾百萬年的古代物種和生態系統,為什麼會在地質期的某一瞬間滅種或演變為新的物種?近的如為什麼超級強大的蘇聯政權會在幾個月之內轟然坍塌,並且導致這個大國本身也在其後不到兩年的時間內分崩離析,並且永遠沒有復合的希望?

        在問題被注意到的時候,或許已經太晚了。而起因,只是一片小小的「荷葉」,甚至比荷葉更小的東西。每一個相關對象的偶然性因素,都包含了對象必然發展的結果的信息。一個十分微小的誘因,在各內外因素參與下,有時會產生極其重大、極其複雜的後果。

        重要的是,我們還可以把這種觀察與博弈理論結合起來,指導我們如何在混沌系統中採取更好的策略。