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複雜:走在秩序與混沌邊緣

作者:沃德羅普
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第二章 諾貝爾大師的科學革命

第二章 諾貝爾大師的科學革命

電腦先生

大家都同意他的說法。於是,柯文將擔任研究院院長及實際負責人,而葛爾曼將擔任董事會主席。
同時,無論這個研究院要做什麼,務必要為每位研究人員配備一部最先進的電腦。要研究複雜科學,電腦是基本工具。
「通向諾貝爾獎的皇家之路,通常都偏愛化約論者(reductionist)的角度,」他說,也就是把世界盡可能分解成最小、最簡單的片段。「你鑽研的問題是一些理想化、或多或少脫離了現實世界的問題,而且命題有充分的限制,以便你能找到解答。」他說:「因此,科學就愈來愈區分為片段,然而真實世界要求的是更『全方位』的關照(儘管我痛恨這個字眼)。」每件事都影響其他的每一件事,你必須了解其中整體的關聯脈絡。
每個人都理所當然的注視著同一個方向。

我們是玩真的!安德森

柯文通常不主動提起這個話題,而且被問到這件事時,似乎有點尷尬。他解釋,當時是一九六○年代初期,「羅沙拉摩斯是社會主義經濟的典型範例,沒有私人產業,當局根據每個人的階級和重要性分配宿舍,資淺的人分配到的基本上只是簡陋的小木屋,簡直好像軍營一樣。當時,我正在延攬人才(在那個年代,通常是男性),但是並不容易網羅到好的人才,因為一聽到要住木屋,就會引起人家夫妻反目。所以,我們說服政府讓大家擁有房地產,但是銀行不肯貸款給政府設施,所以我們對自己說,『我們何不就開辦自己的儲貸銀行?』我還記得告訴內人,我們可能會血本無歸,她說:『沒關係。』但是,我們沒有賠錢!結果儲貸銀行很賺錢,所以我們決定辦一家正式的銀行——羅沙拉摩斯國家銀行,一開張就生意興隆。」
但是,當然,當潘恩斯提名他來做先頭部隊時,他點了頭。因為潘恩斯之前就和他談過提名的事情,所以柯文已經考量過整個情況,最後說服他的理由和過去誘惑他在羅沙拉摩斯當主管的理由完全相同:「其他人也可以做管理工作,但是我總覺得也許他們做得不對。」此外,也沒有其他人表示要挺身而出。
嗯,也許。安德森有一絲懷疑。他聽到很多關於這個研究院的謠傳,葛爾曼到處告訴人家研究院的事情。就安德森所知,這個地方是準備給加州理工學院年老的諾貝爾獎大師養老的地方——有大批的捐款,科學巨擘冠蓋雲集。
事實上,克里克原本是位實驗物理學家。而最早提倡宇宙起源於大霹靂的理論物理學家加莫夫(George Gamow, 1904-1968),五○年代也開始對遺傳密碼產生濃厚的興趣,他激勵更多的物理學家踏入這個領域。柯文說:「關於這個主題,我所聽過的第一個有深度的演講,就是由加莫夫所主講。」從此,他就對分子生物學著迷。尤其在一九七○年代初期,DNA重組技術發明後,生物學家已有能力分析並且操縱一個個分子的生命形態。所以,當柯文在一九七八年當上了研究中心主持人後,他很快就支持一項計畫——研究放射線對細胞的傷害。其實他真正的目的是要讓羅沙拉摩斯研究中心,參與更廣泛的分子生物學研究。
但是,電腦的功能遠勝於此。經過適當的程式設計,電腦可以變成另外一個完整而獨立的世界,科學家可以優游其間,以各種方式探索科學,而對真實世界有更豐富的了解。
「好吧!」安德森說,「好吧,我來就是了。」
「但是,所有這些努力並沒有完全得到科學界應有的支持,」柯文說。麥墨罕法案在一九四六年七月通過後,科學家的實踐主義也隨之雲散風消。柯文說,或許這是不可避免的,科學文化和政治文化原本就不合。「一般而言,秉持著科學家本色到華盛頓的人,離開時都直嚷著受不了。他們對政治完全陌生,他們之希望政府政策能以邏輯和科學真相為基礎,可能只是一時的虛幻而已。」
一個接著一個的例子都在傳遞相同的訊息:世上萬物都息息相關。小騷動不會一直只是小騷動,在適當的條件下,小小的不確定會膨脹擴大,直到整個系統的未來都完全不可預測、或混沌一片。
還是原地踏步。元老們依然和氣但堅定的分裂成兩大派系。那次會議沒有任何進展,也恰好原本答應捐地的那對夫婦幾個月後離婚了,因此撤銷了捐地的計畫。但是柯文不得不開始懷疑,這件事是不是真的會有結果。
「吉爾思比(Gillespie)。」
事實上,這是柯文最不想擔任的職位。沒錯,這個研究院是他的主意,他覺得應該完成這件工作。但是,該死!他已經把成年以後的時間幾乎都花在行政工作上,已覺得很厭倦:他厭倦要不斷的爭取經費,厭倦要告訴朋友,他必須削減他們的預算;也厭倦要利用週末,悄悄完成自己的科學研究。他已經六十三歲了,他有一本筆記本,上面填滿了自己從來沒有時間研究的構想,包括探測太陽微中子,研究一種叫雙貝他衰變的極罕見放射性現象,這些都是他過去一直想研究的題目,也是今後最想做的事。
史密生協會的亞當斯也有同樣的反應。「這些論文都很不錯。當你察覺到有些事在醞釀中,開始嗅到一些端倪,然後你來參加像聖塔菲這樣的研討會,又突然聽到在神經生物學、宇宙學及生態理論方面種種不同領域的摸索及發現,天哪,你迫不及待要加入。」
「當你募款的時候,人們希望聽到你如何解決明天的能源危機之類的話。但是,我們開頭的野心不大,只是一種看世界的新方式,要真正產出一些很有用的結果,恐怕還要經過很多年。所以你能說的只是,『這位是某某教授,他為了想從事一些和你日常關心的事情更息息相關的研究,放棄了在夸克的研究。』儘管他們不太確定你到底在說什麼,但是他們會注意聽。」
然而,儘管分子生物學、電腦模擬及非線性科學都如此引人入勝,柯文懷疑這只是個開始而已。他感覺到有一種潛在的統合性可貫穿其間,而以闡釋這種統合性為旨的科學,終將涵蓋物理、化學、生物學,以及資訊處理、經濟學、政治學和其他人類事務的所有相關層面。在他腦中盤旋的概念近乎中古的學術思想,他認為如果真有這種統合性,我們將會對這個無論在生物、物理之間,或跨入歷史、哲學的領域,其道均一以貫之的世界,多一層了解。曾經有一度,「知識的織錦天衣無縫。」柯文說,也許美景將會重現。
「好吧!」安德森嘆了口氣,「好吧,我來做。」
這裏滿布著來自核子武器的祕密發源地——羅沙拉摩斯——的核心物理學家和電腦高手,走廊上充斥著關於「複雜」這門新科學的熱烈討論。複雜科學涵蓋的範圍從演化生物學到經濟學、政治學及歷史等學門,還有個偉大理想:幫助世人建立一個更能永續存在而和平的世界——大同世界。
同時,聯邦補助機構也畫下另一個大問號。儘管他們不會把一億美金投在像這樣的計畫中,但是奈普在國家科學基金會的繼任者布羅克(Eric Bloch)卻頗同情他們的想法,答應撥出他們正急需的一百萬美元種子基金。柯文的老朋友,在能源部主持研究中心的崔弗皮斯(Alvin Trivelpiece),也作了相同的承諾。布羅克甚至建議可能由兩個機構共同撥款補助。問題是,在研究院整合出一份正式的提案、等待審核通過之前,這些都是泡影,而考慮到這群科學家都只是兼職在做籌備工作的情況,提案和審核的過程很容易就費時經年。遠水救不了近火,柯文連基本的營運基金都付之闕如,聖塔菲研究院猶在艱苦掙扎。
「在聖塔菲,就在落磯山腳下。」艾羅說。他爬上自行車,很快的道別,答應以後寄更多的資料給他後,便騎著車離開了。沿著史丹福的棕櫚大道一直到很遠,都還可以看到艾羅的白頭盔。
瑞得說他完全明白,「我不認為我們將得到具體的答案。」他說。他只希望有些新的構想,所以他答應不設最後期限,也不要求看到具體的成果。只要聖塔菲研究院開始研究這個問題,而且每年都有明顯的進展,就足夠了。
事實上,柯文沮喪的覺得,俄國人比華盛頓當局更懂得權力錯綜複雜的和聲。「他們似乎很注意權力的知識面、感情面和意識形態層面。當時,我認為他們還非常注意權力的科學層面。他們把權力遊戲當成一場大棋局,動作頻仍;我們則把它當成只有單一層面的單純遊戲。」即使是當時,柯文都懷疑這會不會是另一個科學家沒有盡到責任的領域。「我覺得科學家對戰後世界的本質應該有一種更廣泛的看法,雖然我當時沒有像現在想得這麼清楚。」但是,當時已沒有時間了!
如果他在羅沙拉摩斯的所見所聞有任何意義的話,那麼大事正在醞釀發生。在過去十年,他愈來愈覺得傳統的化約論看法已走到盡頭,物理學界的核心分子有一部分已經開始對忽略現實世界複雜性的抽象方程式,感到不耐,他們似乎開始探索新的方式,而且在探索的過程中,他們已跨越了幾百年來的傳統學術界限。
但是柯文補充說,他打電話來的真正原因是:艾羅建議聖塔菲研究院邀請亞瑟做訪問學者。也就是說,那年秋天,亞瑟可以在開會前幾個星期就抵達聖塔菲,而且在會議結束後再多待幾個星期,因此他會有充分的時間和聖塔菲的其他研究人員一起討論和工作。他有沒有興趣呢?
更重要的是,研討會更進一步澄清了柯文的整合性科學的概念。葛爾曼還記得:「相似之處簡直不勝枚舉。每個領域所發表的研究結果中,都有許多的共通點。當然,你必須仔細審查,但是一旦你弄通了所有這些專業術語,共通點就豁然出現。」
突現的特性會產生突現的行為。例如,把水分子稍稍冷卻,到華氏三十二度時,他們突然就不再騷動,而會經歷「相變」(phase transition),鎖定成晶體狀的規則排列,也就是我們所說的「冰」。或是反其道而行,把水加熱,同樣的這群騷動的水分子會突然四散,變成水蒸氣。而任何一種相變對單獨的水分子都沒有任何意義。
接下來,他要加進幾個有實證主義傾向的人。清一色都是新古典學派理論家太不健康了,需要有人提醒標準理論力有未逮之處。想想看,也許可以試試看去年發表演講的那個年輕人,那個研究人口學、而且老是談論報酬遞增的經濟學家。他的東西還不錯!
安德森發現瑞得正如同潘恩斯所描述的:聰明、坦率、很會說話。在紐約商圈,他因為集體開除員工而惡名昭彰,但私下裏,安德森卻訝異於他的隨和與率真,他是那種喜歡在椅子上翹著腿聊天的企業主管。顯然,他沒被這一大群諾貝爾獎大師嚇倒,事實上,他說他頗期待這次會議,原因就和他喜歡參加學術基金會董事會議的原因一樣。「我覺得很好玩。我可以有機會和學者及知識分子交流,他們看世界的角度和我在日常工作中看到的不一樣。我覺得兩種觀點都對我很有幫助。」就這次的情況,瑞得說,在構思如何對這群學者解釋他對世界經濟的偏頗觀點時,他覺得樂趣無窮。「這顯然和面對一群銀行家談話不同。」

也許最重要的是,柯文等人神不知鬼不覺的化解了可能會引起爆炸性場面的狀況,因為他們與葛爾曼的關係打理得好極了。葛爾曼依然是個演講高手,而且他也動用私人關係,為研究院董事會網羅了新的成員。葛爾曼說:「我總是以為他們會說:『不行,我太忙了。』可是,他們幾乎都說:『喔!天哪,沒問題!我什麼時候過來?我喜歡這個想法,我一直在等待像這樣的機會。』」
柯傑特最近和卡魯塞斯一起致力於提升新墨西哥州的大學水準,結果他們很快就放棄,因為這個州實在太窮了。所以,柯文的研究院似乎是他們最後的一線希望。「任何能夠提升這裏知識水準的事情,不但對我們個人有益、對實驗室有利,同時也符合國家的整體利益。」柯傑特說。
眾所週知,要以人工演算來解非線性方程式非常困難,這是科學家長久以來一直規避它的原因;但是,這也正是電腦能派上用場的地方。從五○及六○年代科學家開始玩電腦開始,他們就明白,電腦根本不在乎線性、非線性的問題,它只管努力解出答案。當科學家開始運用電腦的力量來解析愈來愈多的非線性方程式時,他們開始發現一些過去在線性系統中從未看到的神奇狀況。
當時是個絕佳的時機,在前任研究中心主持人艾格紐(Harold Agnew)領導下,羅沙拉摩斯在七○年代規模幾乎擴大兩倍,而且還開放門戶,參與了更多的非機密性基礎及應用研究。柯文對分子生物學的強調恰逢其時,而且這個研究計畫大大改變了學者對實驗室的想法,尤其是柯文自己的想法。
另外一位訪問學者是潘恩斯(David Pines),一九八三年仲夏,在梅卓波利斯的邀請下,他開始參與他們的討論。潘恩斯是伊利諾大學的理論物理學家、「現代物理評論」(Reviews of Modem Physics)的編輯及羅沙拉摩斯理論物理部門的諮詢委員會主席。他也強烈呼應柯文的科際大整合想法。從一九五○年發表博士論文開始,潘恩斯就一直專注於研究:如何以創新方式了解包含許多粒子的系統的集合行為,例如大量原子核的振動模式,或液態氦的量子流動等。而且潘恩斯也公開推測,類似的分析可能會幫助我們更進一步了解社會及組織中的人類群體行為。「所以,我對這個想法有智識上的偏好。」潘恩斯說。潘恩斯也同樣熱心支持柯文成立新研究院的想法,他自己在這方面經驗豐富,他曾經創辦伊利諾的高等研究中心及科羅拉多的亞斯本(Aspen)物理中心。他告訴柯文,儘管去做,他已經迫不及待想開始籌備這個研究院。「我總覺得把一群非常傑出的科學家集合在一起討論新發現,是非常有趣的事情,創辦一個機構幾乎和寫一篇科學論文同樣有趣。」潘恩斯說。
他們特別需要已經在專業領域展現了真才實學和創造力、同時又有開放心胸的科學家。即使是有名的科學家(或許應該說,尤其是有名的科學家)之中,像這樣的人委實不多。葛爾曼建議了一些人選。「他對每個人的專長有很好的鑑賞力,而且他認識每一個人。」安德森和潘恩斯也另外提議一些人選。「安德森常識豐富,他對於虛有其表的人毫不留情。」柯文說。他們花了整個夏天腦力激盪和越洋電話討論,想找到跨越廣泛領域的適當組合。最後,產生了一批上上之選,從物理學家、考古學家到臨床心理學家都有。
葛爾曼的精采演說是這一天的主秀。他以動人的辭藻,點出了柯文和其他大多數人費了一年時間想清楚表達的觀念。從此,大家不再有任何異議,這群科學家將致力於建立一所懷有廣泛宗旨的研究院。如果葛爾曼願意走出去緊叩捐款人的大門,也許現在正是行動的時候。但是,這個問題塵埃落定了以後,他們還要面對另外一個層次較低的問題:究竟誰來負責籌備的上作?
更困難的是擬訂邀請名單。柯文說:「問題是,你能不能讓參與者彼此交談,在不同領域目前所做的研究之間彼此激盪?我們能不能發展出促使腦力激盪的氣氛?」很容易想像,會議結果很可能變成大家彼此仍不了解,如果與會者還沒有因為會議太過沉悶而離席,也只是在各說各話。要避免這種情形的唯一辦法,就是邀請適當的人來參加。
事情就這麼成了。當安德森聽到自己念出一連串的名字和講題,他知道自己已經上鉤,但這個機會誘惑力太大了。他說:「我感覺自己能對這個機構發揮一些影響力,如果這個研究院真的成立,我渴望對它的發展貢獻一份心力,避免讓它重蹈前人覆轍。」
「這是我第一次拒絕上司指派的任務,但是瑞得很輕鬆的說,『啊,欣葛,你會表現得很好,你對這個題目懂得比他們都多。』」所以她來了,而瑞得所料不差。
對大多數人而言,這個道理顯而易見。物理學家之所以驚惶失措,只不過因為他們已經和線性系統談了三百年的戀愛,而在線性系統中,整體完全等於部分的總合。(「線性」的意思是,如果你把方程式在方格紙上畫出來,所展現的將會是一條直線。)平心而論,他們很有理由這麼想。如果一個系統等於其各部分的總合,那麼每個組成分子就能無視於周遭發生的事情而自由發展,因此相對而言,也比較容易以數學來分析。
所以,聖塔菲能幫得上忙嗎?
所以柯文說:不!他不覺得要為研究核武而謝罪;但是,他對那些年發生的事情卻有另一層更深的遺憾,他覺得科學界集體放棄了自己應https://www.hetubook.com.com盡的責任。
艾羅說:「亞瑟,我正打算打電話給你。」
於是,在一九八六年八月六日的傍晚,安德森和他的太太登上花旗銀行的專機,飛向聖塔菲。安德森必須承認這飛機飛得很快,但是機上凍得很。花旗銀行專機的飛行高度是五萬英尺,比商用客機高,機上的暖氣似乎沒有辦法對抗寒冷。安德森坐在前面和瑞得及他的三個助理討論經濟學,安德森太太則披著毛毯在後面縮成一團。同行的還有麻省理工學院的經濟學家凱森(Carl Kaysen)。凱森曾經擔任普林斯頓高研院的院長,目前是羅素塞吉基金會及聖塔菲研究院的董事。
唯一的問題是,每個人腦中所刻劃的圖像都不一樣。「我們每個禮拜都回到原點,反覆又反覆的討論。」柯文說。

人脈廣布

答應了之後,安德森一時之間茫然不知從何下手。他從來沒有籌備過像這樣的會議。話說回來,誰又做過這樣的事呢?好吧,顯然第一件要做的事就是找個人來負責經濟的部分。他的確認識一位經濟學家——耶魯大學的托賓(James Tobin),那是他高中的學長,一九八一年諾貝爾經濟獎得主。他打電話給托賓,問道:「你對這樣的會議感不感興趣?」
欣葛身上披著厚厚的幾層毛衣,猶自顫抖不已。結果,她不是只因為機艙內的低溫而顫抖。「瑞得要我作的事情簡直把我嚇壞了!」她笑著說。她只不過有個數學統計的碩士學位,也沒有這方面的工作經驗。「而瑞得就要我到聖塔菲去,對得過諾貝爾獎的物理學家發表演講!我真不覺得我有這樣的功力。」
因為每個人同時都還全心投入各式各樣的研究計畫,因此這就像一場慢動作的辯論。(柯文正參與一個探測太陽微中子的實驗,太陽微中子是從太陽核心放射出的、幾乎看不見的粒子。)但是,這樣的狀況維持不了太久。一九八三年八月十七日,柯文把所有的元老集合在行政大樓四樓的會議室中,告訴大家該認真一點了。他有些朋友正考慮捐一塊五十英畝或一百英畝的地作為研究院的所在地,但是他們希望至少能曉得研究院的主旨是什麼。
最嚴重的爭論點也是最根本的問題:這個研究院應該研究什麼?

師出有名了

十五個月之後,他們還在等待伯樂。回首以往,柯文說他當時仍然滿懷自信,認為捐款會隨之而至。他說:「這是段潛伏期,我覺得事情還是進展得蠻快。」但是其他人卻急得跳腳。「我們的急迫感與日俱增,如果沒有辦法維持高昂的士氣,我們就會失去一些支持。」潘恩斯說。

核武競賽爆發

當時,美國的確非常擔心德國人正在發展原子彈,而物理學家則是瘋狂的想知道究竟有沒有可能造出原子彈。「我們的研究數據是決定究竟鈾能不能連鎖反應的關鍵。」柯文說。結果,答案是肯定的。聯邦政府突然發現他們迫切需要柯文先生的貢獻。「跨越化學及核子物理的特殊學術背景,使我變成原子彈研究計畫中不可或缺的專家。」

非你莫屬,柯文

「那是什麼意思?」葛爾曼問。
他補充,要盡量選擇能利用超級電腦來運算的主題,不只是因為電腦能用來模擬,而且是因為電腦本身就是個複雜系統。梅卓波利斯和羅他完全正確,電腦很可能變成科際大整合的一部分,但是不要還沒開始,就先遮住自己的眼睛;如果你真想要做這件事,就要在一開始就做對!這是他的結論。
所以瑞得覺得也許需要一個嶄新的經濟觀,他請亞當斯問問看,聖塔菲研究院有沒有興趣花一些心力探討這個問題。他甚至願意親自到聖塔菲來談談他的想法,你們覺得如何呢?
最好的例子就是當時的一次經濟動盪。卡特總統在一九七九年指派伏克(Paul Volker)擔任美國聯邦儲備局局長,是其中最重要的象徵。其實故事要從一九四○年代說起,當時世界各國政府正忙於應付經濟大恐慌後的經濟情勢,大家都了解,世界各國的經濟要比過去更息息相關。在新人新政下,各國放棄了孤立主義和保護主義政策,轉而同意讓世界經濟體系經由世界銀行、國際貨幣基金會(IMF)及關貿總協(GATT)等國際組織運作。瑞得說,結果成功了,至少從金融的角度而言,有二十五年之久,世界經濟都處於極端穩定的狀態中。
電話線的另外一端停頓片刻,咳嗽了一下說:「我是院長。」
更重要的是,柯文在羅沙拉摩斯負擔的管理責任愈來愈重,沒有什麼時間研究科學,只能在週末做做自己的實驗。「所以,我在科學上的表現不怎麼出色。」他略微傷感的說。但是他腦中一直縈繞著權力及責任的問題。一九八二年,當柯文不再主持羅沙拉摩斯研究中心,而且接受了白宮科學顧問委員會(White House Science Council)的職位後,這個念頭又完全占據了他的腦海,他甚至開始看到了科學家發揮影響力的第二次契機。
事實上,一九八○年代,電腦模擬(computer simulation)技術在科學研究上的威力,令許多人開始稱之為「科學的第三種形式」,因為電腦模擬正介於實驗與理論之間。例如,電腦模擬的暴風雨一方面好像理論,因為電腦中除了一長串描述陽光、風及水蒸氣的方程式外,其他什麼也沒有;但是另一方面,電腦模擬也好像實驗,因為這些複雜的方程式不可能以人工演算,所以當科學家注視著電腦螢光幕上的模擬暴風雨時,他們會看到方程式以他們從未料想到的方式展開,即使是很簡單的方程式都可能導致令人震驚的結果。暴風雨的數學方程式事實上是描述一波波空氣如何彼此擠壓,一滴滴水汽如何凝結蒸發,以及其他諸如此類的小動作。完全沒有像「上升的氣流和雨水一起凍結成冰雹」或「寒冷潮濕的下降氣流從雲層底部突然四散,降落地面」這類清晰的文字描述。但是當電腦一小時接著一小時的整合所有方程式的計算時,透露出來的結果正是如此。
籌備這個研討會真是不簡單,事實上,要找到補助經費就困難重重。葛爾曼運用他在卡內基基金會的關係,弄到了二萬五千美金的補助;IBM也捐了一萬美金,柯文則從麥克阿瑟基金會募到了二萬五千美金。(葛爾曼是麥克阿瑟基金會的董事,因此他覺得不太方便由他出面。)
當然,他們並不是立即放棄了自己的責任,也沒有完全放棄。一九四五年,一群參與曼哈坦計畫的科學家曾經到處遞送請願書,力勸美國政府不要直接把原子彈投在日本,而改投在無人居住的島上。但是後來,兩枚原子彈依然投在日本廣島和長崎,戰爭也隨之結束。許多曾經參與曼哈坦計畫的科學家形成了不同的政治運動團體,極力遊說政府盡一切可能對核子武器採取最嚴格的管制——而且是民間的管制。探討核能的政治及社會影響的「原子科學家期刊」(The Bulletin of Atomic Scientists)及柯文參加的原子科學家聯盟,都在此時創立。柯文說:「參與曼哈坦計畫的科學家在華盛頓說的話備受重視。四○年代原子彈爆炸後,物理學家被認為是奇蹟的創造者。起草麥墨罕法案(McMahon Bill),並因此成立原子能委員會,把原子能置於民間的管制下,都和他們息息相關。」
「另外一個議題是關於該進行有太空人還是無人的太空探險,據說國會絕不會投票贊成無人的太空探險計畫,但是我不知道傳聞是真是假,這更像個政治議題,而不是科學議題。」
安德森的名望向來都和葛爾曼不相上下。一九七七年,他因為在凝態物理的成就而贏得諾貝爾獎,三十年來他在凝態物理界的地位和葛爾曼在粒子物理界的地位並駕齊驅。但是,私下裏他很鄙視聲名榮耀,他甚至從不研究流行的顯學。每當他發現其他的理論學家開始一窩蜂的研究他正在研究的題目,他的本能是立刻轉作其他題目。
這次午餐會並沒有募到太多錢,不過是很好的練習。葛爾曼作了一場演講,聽眾大為欣賞:天哪,諾貝爾獎得主吔!
「但是,我們和瑞得碰面的時候,你說了一堆有趣的事情。」潘恩斯在電話中說:「這個經濟會議將是大好機會,你負責邀請物理學家,我們再請一流的經濟學家來邀請經濟學家。」
唯一的問題是,柯文偉大的科學綜合體並不符合實驗室的基本使命。的確,這和原子彈的發展風馬牛不相及,而不合乎實驗室基本使命的研究將得不到任何補助。因此,儘管實驗室仍然可以像過去一樣,東做一點混沌、西做一點複雜,但是絕不可能有太大的突破。
於是,雙方成交。第二天,瑞得和他的屬下清晨五點鐘就啟程返回東岸,迎接一整天忙碌的工作。
所以,安德森和艾羅根據最初兩次研討會的標準,各自草擬了一份名單,他們要找技術頂尖、但同時又心胸開放的人。
但是,作為董事會主席,也就是主要募款人,葛爾曼真是一事無成;最客氣的說法是,他實在不是天生的行政人員。柯文氣極了:「葛爾曼總是在別的地方。」葛爾曼腳踏十幾條船,而他眾多的外務不見得都在聖塔菲,所以公文在他的辦公桌上積壓成堆,他也不回電話,其他人簡直快瘋了。一九八五年七月,他們在亞斯本潘恩斯的家裏開了一次主管會議,整件事才圓滿解決。葛爾曼同意辭去董事會主席之職,轉而主持新的科學委員會,愉快的規畫研究院的研究計畫。新的董事會主席是奈普,他剛剛卸下國家科學基金會主席的職位。
但是無論如何,科學家終究快樂的回到實驗室,把戰爭留給將軍,也把政治留給政客去操心。柯文說,當他們這麼做的時候,同時也錯失了一個前所未有的機會來好好發揮影響力。
在一九八○年代早期,電腦已經隨處可見。個人電腦方興未艾,科學家忙著在桌上裝設高效能的繪圖工作站,大企業及國家實驗室中的超級電腦如雨後春筍般冒出來。突然之間,包含了數不清變數的方程式看起來不再那麼繁雜,大量湧出的數據資料也不再那麼難以消化,一欄欄的數目字和幾英里長的資料帶都可以被轉化成以顏色標示的農作物收成圖,或是蘊藏石油的地層帶。柯文輕描淡寫的說:「電腦是很好的簿記機。」

羅沙拉摩斯的元老們

更重要的是,更好的經濟理論或許能幫助銀行在伏克採取一連串措施前,就洞燭機先。「只要能加強我們對經濟動態的了解,任何事都值得一試。」他說。就他對現代物理及混沌理論的了解,物理學家有些想法或許能應用在經濟上。聖塔菲在這方面能幫得上忙嗎?
不,只有一個辦法。柯文開始想像一個新的、獨立的研究機構。理想上,這個機構應該兼取兩者之長:一方面有大學的廣博,另一方面有羅沙拉摩斯融合不同學術領域的能力。他知道這個機構應該和羅沙拉摩斯實驗室分開,但是如果可能的話,最好就在附近,以便運用羅沙拉摩斯的人力資源和電腦設備。離羅沙拉摩斯只有三十五英里的聖塔菲是個蠻理想的地點。而最重要的是,無論研究院設在何處,都應該網羅到傑出的科學家(真正了解自己研究領域的人),而且提供他們比一般更寬廣的空間。在這裏,資深研究人員可以花時間探究一些還不十分成熟的想法,而不會為同僚所譏笑;在這裏,年輕的科學家可以和世界級的大師攜手合作。
瑞得帶著成疊的投影片,第一個上台。他說,基本上,他的問題是關於目前世界經濟體系的經濟分析方式。當他面對風險和不可預測性,而必須立即作決策的時候,現存的新古典學派理論及其電腦模型都沒有辦法提供他所需要的資訊。有些電腦模型極其複雜,例如欣葛待會兒會解釋的其中一個模型,以四千五百個方程式及六千個變數來涵蓋整個世界的狀況。但是,其中沒有一個電腦模型考量了社會及政治因素,而這兩個變數通常最重要。他們通常都假設使用者會以人工列入利率、匯率及其他類似變數,而不管銀行家想要預測的正是這些數值。所有的模型都假設世界永遠處於接近經濟均衡的靜止狀態,而事實上,世界不斷出現經濟震盪與混亂。簡單的說,在龐大的計量經濟模型運算下,瑞得和他的同事所得到的和憑直覺判斷所得的結論相差無幾。
安德森說,以此類推,天氣也是突現的特性。墨西哥灣的水汽和太陽與風互動,就會自我組織成所謂「颶風」的結構。生命是突現的特性,是DNA分子、蛋白質分子和其他無數種分子遵循化學定律運作的結果。心智也是突現的特性,是幾十億神經元(neuron)遵從活細胞的生物法則運作的結果。事實上,正如安德森在一九七二年那篇論文中指出,你可以把整個宇宙看成不同的階層。「在每一種複雜的層次,都會出現新的特性,每一個不同的階段,都需要全新的法則與概念,其中所需的靈感和創造力和上一個階段相比,未嘗稍減。心理學不是應用生物學,生物學也不是應用化學。」

鼓動三寸不爛之舌

資深研究員梅卓波利斯(Nick Metropolis)則是因為柯文對電腦運算的強調,而喜歡這個主意。這也是其來有自。梅卓波利斯是羅沙拉摩斯的電腦先生,早在一九四○年,羅沙拉摩斯就在他的督導下,建造了實驗室的第一座電腦。這座電腦是根據普林斯頓高等研究院的匈牙利裔傳奇數學家——馮諾曼的設計改良而成的,馮諾曼當時是羅沙拉摩斯的顧問,經常來訪。羅沙拉摩斯的人稱這個電腦為「瘋子」(MANIAC)——由數學分析器、計算機、積分儀和電腦(Mathematical Analyzer, Numerator, Integrator, And Computor)的第一個英文字母拼成。電腦模擬的藝術也是由梅卓波利斯和波蘭數學家烏蘭(Stanislas Ulam)首先開創。也要歸功於梅卓波利斯,今天羅沙拉摩斯才有全世界最大、最快的超級電腦。

優游電腦世界

確實,柯文是當時被特許可以遊走於研究計畫不同部分的少數人之一。為了保密,那時候,當局將研究計畫嚴密區隔成不同的部分。「我不知道他們為什麼信任我,」柯文笑著說:「我喝的酒不比別人少。」他仍然保留了那段時間的紀念品:一封由芝加哥大學人事室發給華塞斯特當地徵兵處的信,說明柯文先生擁有對贏得戰爭有獨特貢獻的技能,已經由總統親自批准延後服役,請不要再徵召入伍。
這種「其他一切都是化學」的一派胡言,碰到複雜與尺度兩大難題,就自然瓦解了。就以水為例吧。水分子沒什麼複雜的,只是一個大的氧原子和兩個小的氫原子黏在一起,就好像米老鼠的兩隻耳朵。水分子的活動是由眾所週知的原子物理方程式所支配。但是,如果在一個熱鍋子裏,放進了數不清的水分子,突然之間,水會慢慢滾動翻騰,鼓鼓作響。無數個水分子集體擁有了一種特性——液態,這種特性是它們單獨所不曾擁有的。事實上,除非你很清楚箇中奧妙,這些眾所週知的原子物理方程式絲毫沒能告知你這種特性——液態是「突現的」(emergent)。

生命是什麼?

另一位資深研究員,天文物理學家柯傑特(Stirling Colgate),為了不同的理由支持柯文:「我們需要盡一切努力,來組織及加強本州的智識能力。」他說。儘管羅沙拉摩斯已盡量對外界開放,這個地方仍然是個高高在上、與世隔絕的科學夢土。在柯傑特擔任新墨西哥採礦及技術研究院(New Mexico Institute of Mining and Technology)院長的十年間,他深深了解新墨西哥州的其他部分雖然景色宜人,卻十分落後。從一九四○年代以來花在這個地方的數十億聯邦補助,對提升當地教育及工業水準不見成效。這裏最好的大學也只不過水準平平,因此,當高科技創業家想脫離擁塞的加州,轉移陣地的時候,他們通常直接越過新墨西哥和_圖_書州的里奧葛蘭德河谷(Rio Grande Valley),往奧斯汀或東部去。
「所以我說,好,那麼你開始籌備研討會。」柯文說。後來,潘恩斯自告奮勇來接手籌備,因為他一直都有同樣的想法。
托賓聽完安德森的解釋後說,不,他不是適當的人選,但是史丹福大學的艾羅可能很適合。事實上,如果安德森希望的話,他很樂意打個電話給艾羅。
「她叫什麼名字?」葛爾曼問。
在第一天中午前,出席者都開始暖身了。運氣不錯,聖塔菲正在炫耀這秋高氣爽的宜人季節。大家排隊取用自助餐後,就端著盤子到戶外,在美國研究學院的院子裏,繼續剛才的討論及爭辯。「他們開始了解有些事情正在發生,而打開了心胸。」柯文說。第二天(星期天)還沒開始,氣氛已經變得非常熱絡。星期一早上,在與會的科學家動身回家之前,很顯然每個人都認為這裏可能成為科學發展的重心。
柯文簡直不相信自己的運氣。他說:「請務必來參加!」葛爾曼絕對是那千分之五的頂尖人才。葛爾曼生長於紐約市,黑邊眼鏡和斑白的平頭,使他看起來好像個無邪的季辛吉(Henry Kissenger)。葛爾曼是個性急、傑出、迷人、能言善辯的人,更不要提他那近乎傲慢的自信了。事實上,不少人覺得他令人難以忍受。他從小到大都是班上最聰明的學生。已過世的狂放不羈的物理學家費曼,生前把自己暢銷的回憶錄取名為「別鬧了,費曼先生」;加州理工學院的人說,葛爾曼得把他的回憶錄取名為「你又說對了,葛爾曼先生」(Well, You're Right Again, Mr. Gell-Mann)。當偶爾事情不順他意時,他的反應極端孩子氣,同事們會看到他的下唇突出往上翹,簡直就是在撅嘴。

穿上運動衣的德蕾莎修女

於是,他們興致勃勃的討論創辦研究院的各種想法,偶爾還會樂昏了頭。例如,有一天,想到自己可能是在創辦「新雅典」——一個探尋知識的重鎮,足可和過去孕育出蘇格拉底、柏拉圖、亞里斯多德的城邦並駕齊驅——大家都十分興高彩烈。當然,他們也辯論許多更實際的問題:這個地方該有多大?應該招收多少學生,還是根本不收學生?和羅沙拉摩斯的關係應該有多密切?應該有固定的教職員嗎?還是科學家輪流來訪,然後就各自回他們的研究機構?逐漸的,在不知不覺間,這個假想的研究院在他們腦中變得愈來愈真實。

千里馬找到伯樂

這次研討會的東道主——美國研究學院的舒華茲(Douglas Schwartz)則主張,考古學特別適合與其他學門相互激盪,他說考古學家正面對三個基本問題:第一,靈長類什麼時候開始發展出像複雜的語言及文化等人類的特質?是在一百萬年前,隨著直立人(Homo erectus)的出現而發生的嗎?還是直到幾萬年前,當尼安德塔人(Neanderthals)為智人(Homo sapiens sapiens,現代的人類)所取代時,才發生的呢?無論是哪一種情況,為什麼會有這樣的轉變?幾百萬的物種沒有像人類這麼大的頭腦,也活得好好的,為什麼人類偏偏就與眾不同呢?

尋找金主

「當然可以!」亞瑟聽到自己回答。形態鎖定?什麼是形態鎖定?難道艾羅談的是他在鎖定和報酬遞增的研究嗎?難道艾羅曉得他在報酬遞增方面的研究嗎?「嗯,這研究院在哪裏?」
有一天到華盛頓的時候,柯文先試著向白宮科學顧問基渥斯及科學顧問委員會委員、惠普公司創辦人派格(David Packard)解釋他的想法。令他詫異的是,他們竟然沒有笑他,事實上,他們還鼓勵他。於是,在一九八三年春天,柯文決定向每週午餐聚會的同伴——羅沙拉摩斯的資深研究員,公開他的想法。

經濟學家的盲點

「亞瑟」,他在名單上寫下這個名字。
瑞得並不寄望能有任何新的經濟理論,可以精確的預測到伏克的上任;但是比較順應政治及社會現實的理論,可能會預測到像伏克這樣的人將有可能被任命,畢竟伏克只是採取了政治上的必要措施,成功的控制了通貨膨脹。
柯文則一直保持低姿態。他很清楚自己的初衷是什麼,他暗地希望這會是一個「生存藝術的研究院」,也就意味著研究的領域將海闊天空,無所限制。但是,他同時也相信,在研究院的方向上取得共識遠比金錢或其他細節來得重要。如果這個研究院只是一個人在唱獨腳戲,那麼絕不會有什麼發展。當了三十年行政主管後,他深信要實現像這樣的夢想,唯一的辦法就是先讓參與者為之振奮。他說:「你必須讓那些非常傑出的人相信這件事很重要。我不是在談民主,我指的是最頂尖的○.五%的那些人才、菁英分子。但是,一旦你說服了他們,錢儘管還是不容易籌,問題卻小多了。」
「先天上,物理科學的特性就在於觀念的優雅及分析的簡單,因此,你很容易以此為優點,而忽略了其他。」事實上,物理學家對於像社會學或心理學之類「軟性」科學的不屑,是出了名的;但是這些軟性科學卻也有著崇高的目標,它們都試圖掌握真實世界的複雜面。然後,分子生物學出現了。分子生物學所解析的,是由深奧的法則所主宰的極端複雜的生命系統。「一旦你和生物學交上朋友,你就放棄了優雅、放棄了單純,你變得亂七八糟,但是由此跨入經濟學和社會學的領域就容易多了。一旦你已經半身下水,你很可能就開始游泳了。」
「但是,放射化學的好處就是,你可以絲毫不差的測量出來究竟發生了什麼事。」柯文說。原子反應爐爆炸產生的放射性同位素的分布形態,與原子彈爆炸的放射性微塵分布有很大的不同。「為了說服他們,我們費盡唇舌。」但是最後,比較年長而睿智的政府官員不得不接受這個無法否認的證據,蘇聯的原子彈被稱為「喬—一號」(Joe-1),喬是史達林的大名。核子武器競賽就此展開。
「當然有興趣,」亞瑟回答。有何不可?秋天到聖塔菲待六個星期,而且費用完全不必自己負擔。此外,他必須承認,聖塔菲強大的學術火力令他印象深刻。在艾羅和安德森之後,葛爾曼是第三個他聽到和聖塔菲扯上關係的諾貝爾獎得主。葛爾曼是夸克(quark)理論的創始者之一,而夸克是物質中最小的基本粒子。亞瑟仍然不曉得柯文所說的複雜系統是什麼意思,但是,整件事情開始顯得瘋狂而令人感興趣。「喔!順便提一下,恐怕沒有人對我提過你的名字,你在聖塔菲的職務是什麼?」亞瑟問。
是艾羅!亞瑟立刻警覺起來,倒不是因為他怕艾羅,而是和艾羅講話就好像在和教皇講話一樣。沒錯,他最反對過度數學化的經濟學,而艾羅正是這類經濟學的始作俑者,但是他知道艾羅是個和藹可親、心胸開放的人,最喜歡精采的辯論,而且他可以在把你攻擊得體無完膚後,仍舊作你的好朋友。無庸置疑,艾羅是目前全世界最出色的經濟學家,十年前就得過諾貝爾獎。儘管現在已經六十五歲,仍然思路敏捷,而且傳說他對別人草率的推理非常不耐煩。只要一走進會議室,他可能就改變了整個研討會的氣氛:演講人開始如履薄冰,聽眾坐直了身體,不再說笑,每個人都專注於眼前的議題。他們在提問題或下評論前都先小心斟酌過,因為沒有人想在艾羅面前表現得像個呆瓜一樣。
瑞得說,花旗銀行及其他許多國際性銀行聽從了經濟學家的建議,欣然把數十億美金借給開發中國家。當伏克上台,信誓旦旦的表示「要不計代價控制通貨膨脹,即使要提高利率、引起蕭條都在所不惜」時,沒有人真的相信他。事實上,這些銀行和他們雇用的經濟學家都沒有注意到,全世界的部會辦公室都發出同樣的訊息。說真的,沒有一個民主政權承擔得起通貨膨脹的痛苦。但是,花旗和其他銀行仍繼續大方的借錢給開發中國家。直到一九八二年,先是墨西哥,然後是阿根廷、巴西、委內瑞拉、菲律賓、及其他國家紛紛表示,反通貨膨脹引起的全球性經濟蕭條使他們無力還債。
然後,一九七○年代來臨。一九七三和七九年的兩次石油危機、尼克森決定美元在外匯市場採取浮動匯率、失業率高漲、愈演愈烈的停滯膨脹……,一連串的衝擊之下,戰後由布里頓伍茲協定(Bretton Woods agreements)所補綴的經濟體系又開始瓦解。資金開始快速在世界各地流竄,在為了削減成本而把生產線外移的美、歐企業大力協助下,第三世界國家大量舉債來促進經濟發展。
除此之外,葛爾曼一生都沉迷於心理學、人類學及語言學的世界。(當初他在耶魯大學主修物理只是為了安撫父親,他的父親深怕他如果主修人類學,以後會挨餓。)每當他提到外國科學家的名字時,無論用的是哪一國語言,他都能字正腔圓的念出來。他的同事還記得有一次提到可能會去拜訪遠在愛爾蘭的姐姐。
所以,開了兩次研討會後,柯文和他的組織終於上路了。他們現在需要的是有人挺身而出,捐助他們一大筆錢。
柯文說,但是在這同時,科學家所以對複雜系統思考得愈來愈多,只不過是因為他們有能力這麼做。當你只能以紙筆解答方程式時,你最多能處理幾個變數?三個?四個?但是,當電腦的功力愈來愈強時,你愛處理幾個變數,就可以處理幾個變數。
但是,這段時間也並不是一事無成。事實上,這十五個月還完成了不少事情。柯文和他的同事募到足夠的經費,可以再辦幾次研討會,也敲定了許多組織上的細節,還說服了卡魯塞斯在羅沙拉摩斯的左右手西蒙斯來作兼職的副主管,為柯文卸下許多行政工作的重擔。他們甚至還討回最初他們想要的名號。被稱為「里奧葛蘭德研究院」一年多以後,有一家當地公司也想要這個名號,就來和他們接洽。於是他們說:「好呀,如果你能幫我們討回我們想要的名號。」結果,這家公司從那家老舊的醫療機構手中買下了「聖塔菲」這個名號,這筆交易就成了。

從原子彈到複雜科學

更令人沮喪的是,他覺得年輕一代科學家情況更嚴重。從曾經來去羅沙拉摩斯的年輕人看來,他們都聰明絕頂、精力充沛,但是卻受鼓勵分化、片段化的科學文化所制約。大學保守得令人難以置信。年輕的博士不敢打破傳統,他們必須花好幾年的時間在一個系所中絕望的追求終身教授的職位,也就是說,他們做的研究最好是系上的教授資格審查委員會能接受的題目,否則,他們就會聽到像「喬,你在那邊和生物學家一起工作得很努力,但是,我們從這裏看不出你在物理學上也有領先的成就?」年紀大一點的學者除了睡眠時間外,全副精神都投入在拚命爭取研究補助上,換句話說,他們最好把研究計畫剪裁得能夠投撥款單位之所好,否則就會聽到像:「喬,這是個好點子,可惜不是我們這個部門補助的範圍。」之類的話。而且,每個人都必須想辦法在權威的學術期刊上發表論文,而權威的學術期刊刊登的論文,又幾乎只局限在已被認可的專業領域裏。
他的談話自然引起考古學家亞當斯(Robert McCormack Adams)的共鳴。亞當斯是芝加哥大學的考古學家,幾個星期前才就任美國史密生協會(Smithsonian Institution)的祕書長。他說,過去十年,人類學家關於文明演化的漸進論,愈來愈令他感到不耐,當他到美索不達米亞考古的時候,他看到古代文化經歷了混亂的震盪和變動。他愈來愈覺得文明的誕生和衰落是一種自我組織的現象,在不同的時刻,人類由於對環境的不同認知,而選擇了不同的文化模式。
柯文在一九八三年夏天就已預見研究院需要種子基金,因此他向老朋友史拜葛(Arthur Spiegel)求助。他和史拜葛曾經共同參與聖塔菲歌劇院的籌備,他知道史拜葛夫婦同時還是新墨西哥州交響樂團的主要募款人。至於史拜葛,他完全不清楚柯文所說的研究院是怎麼回事,但這似乎是個偉大的想法,美國迫切需要回應日本在高科技領域日益高漲的領導地位。所以他開始幫柯文向聖塔菲的各色有錢人兜售這個想法,而聖塔菲的有錢人還真不少。
另一派則是卡魯塞斯、潘恩斯和其他大多數人,他們覺得電腦是不錯,梅卓波利斯和羅他的經濟考慮也不無道理;但是,難道只是再辦一個電腦研究中心嗎?那能激發每個人的熱情嗎?研究院的使命應該遠勝於此,儘管他們也還不確切的知道究竟該是什麼。而這正是問題所在,正如資深研究員那戈爾(Darragh Nagle)指出的:「我們並沒有把替代方案說得很清楚。」每個人都同意柯文的話,新科學正在醞釀中,但是他們也僅止於模模糊糊的談論著「新的思維方式」,無法再向前跨出去。
當安德森打電話給艾羅的時候,艾羅表現得非常熱心;顯然,托賓鼓動了三寸不爛之舌。「我們在電話上談了好一會兒,結果我們兩人的想法很類似。」安德森說。儘管艾羅是主流經濟學的創始者之一,他仍然有一點反傳統,他很清楚標準經濟學理論的缺點。事實上,他比批評者更能指出弊病所在。偶爾,他甚至會發表幾篇他稱之為「唱反調」的論文,呼籲找出新的經濟學觀點。例如,他鼓吹經濟學家更注意真正的人性,最近,他對於把非線性科學及混沌理論的數學應用在經濟上的可能性,也大感興趣。所以,如果安德森和聖塔菲的這群人認為他們可能開發出新的方向,「聽起來,這簡直不可能會沒趣。」艾羅說。
結果,羅沙拉摩斯幾乎正是非線性研究的理想環境。柯文說,不只因為當地的實驗室從一九五○年代就長於高深的計算,而且研究人員從實驗室創立之初就在探索非線性問題,如高能粒子物理、流體動力學、核聚變能研究、到熱核衝擊波等。在一九七○年代初期,科學家已發現,很多非線性問題骨子裏並無二致,都有著相同的數學結構。所以,如果一起研究這些問題,將會省下很多工夫。結果,在羅沙拉摩斯理論小組的熱心支持下,理論部門成立了一項非線性科學研究計畫,後來還成為獨立的非線性系統中心(Center for Nonlinear System)。

細胞自動機的複雜藝術

在倒楣的柏克萊之行一個月後的某個豔陽天,正當亞瑟穿越史丹福校園時,有一輛腳踏卓猛然停在他前面,騎車的人穿著運動外套、打著領帶,頭上帶著頂白色的舊頭盔,看來就不是等閒之輩。
假如成立聖塔菲研究院是發生在商界的話,你就必須想像IBM研究中心的主管離職了,在自家車庫創辦了一個小小的新時代公司,還說服全錄、通用汽車的董事長加入。
接著就是雷根總統的星戰戰略防禦計畫(Star Wars Strategic Defense Initiative),雷根希望以太空的防衛屏障來保護美國不受大量核子飛彈的攻擊。這在技術上可行嗎?建造的過程不會讓美國破產嗎?即使計畫可行,這麼做聰明嗎?難道不會反而打破原本的權力均勢,把世界又捲入另一場毀滅性的軍備競賽中?
他的話深深打動了他的聽眾。葛爾曼說:「我以前也說過這樣的話,但是沒有這次那麼有說服力。」
亞當斯說完以後,潘恩斯說:「我只想了百萬分之幾秒鐘,就說:『這主意太棒了!』」柯文也緊接著說:「請他到這裏來,我會想辦法找到旅費。」葛爾曼和其他人也齊聲附和。其實他們每個人都心知肚明,要研究到像經濟學這樣複雜的問題,大概還需要二十年。「經濟學牽涉到人類行為,幾乎是最困難的部分。」柯文說。但是,管他的!照他們現在進展的速度,他們根本沒有辦法拒絕任何人,還是值得一試。

你又說對了,葛爾曼先生

在局外人的眼中,很容易認為這些資深研究員不過是一群古怪老頭兒,領著令人咋舌的高薪,過著半退休的和-圖-書安逸日子。這個集團包括數名羅沙拉摩斯的元老,他們就像柯文一樣,對實驗室勞苦功高,因此當局酬庸他們資深研究之職,從此不必再管一堆繁瑣的行政事務或官僚作業。唯一的職責就是每週有一次午餐聚會,並且偶爾在一些政策性議題上,提供實驗室主持人一些意見。
對柯文而言,這是難以置信的大好機會,為什麼大學裏的科學家看不見呢?就某種程度而言,那些人的研究散見各處,幾無漏網之魚,偏偏獨缺他一直尋尋覓覓的宏觀思維。因為,這種整合性的宏觀思維超越了任何單一的學術領域。沒錯,大學裏充斥著「跨學門研究中心」,但是就柯文所知,這些機構只不過是一群人偶爾共用一間辦公室而已。教授和研究生仍然必須對自己的系所忠貞不貳,因為這些系所掌握了頒發學位、核定終身職及決定陞遷的大權。柯文認為,如果沒有人督促,這些大學至少三十年內都不會展開複雜科學的研究。

非線性科學的汪洋大海

表面看來,三十年來都浸淫於中子和質子內部研究的葛爾曼,在柯文科際大整合的遠景中,是個奇怪的角色;因為葛爾曼的理論正是不折不扣的化約論。但是事實上,葛爾曼興趣廣泛,對任何事物都有強烈的好奇心。他曾經在飛機上,苦苦追問鄰座陌生人的生平事跡,長達數小時。在他五歲時,他的哥哥帶他去曼哈坦公園散步,引燃他對大自然的熱愛,從而學習科學。「我們把紐約市看成是個被過度砍伐的鐵杉叢林,」他說。從此,他一直是個熱心的鳥類觀察家和生態保育者。他是麥克阿瑟基金會屬下的世界環境及資源委員會的主席,他也參與創辦了華盛頓的環境保護智庫——「世界資源研究院」(World Resource Institute),同時,他還致力於挽救熱帶雨林。
打破僵局的人是葛爾曼。加州理工學院的葛爾曼教授當時五十五歲,是粒子物理學界的老頑童。
亞瑟瞪著艾羅的背影,想要搞清楚到底剛剛自己答應了些什麼事情。他不知道哪一件事令他比較驚訝:物理學家想和經濟學家一起討論嗎?還是艾羅居然想要和他談話?
他太天真了嗎?當然!但是,柯文覺得如果他能誘導其他人看到這個科學挑戰的遠景,說不定行得通。他問自己:「一九八○年代和九○年代才華洋溢的科學家,應該學哪一種科學?」所以首先,誰可能有興趣聽他說明?還有,很重要的是,誰有辦法促成這個想法實現?
「但是,安德森,如果你好好安排,說不定能搭瑞得的私人飛機過來。」潘恩斯知道安德森痛恨旅行:「你可以帶著嫂夫人,兩人一起好好享受搭乘私人飛機的樂趣。飛機會直接抵達目的地,比平常轉換交通工具少六小時。而且,你會有機會認識瑞得,和他討論這個研究計畫,你可以……。」
幾個星期後,在一九八七年五月,亞瑟接到一通電話,一個柔和的聲音在電話中自我介紹說是聖塔菲研究院的柯文。柯文先謝謝他答應參加秋天的經濟學會議。他解釋,他和其他同事很看重這次會議。聖塔菲研究院是由物理學家葛爾曼和其他學者所創立的小小的私人機構,致力於研究複雜系統的各個層面——從凝態物理學到整個社會,只要是跟很多部分強烈互動有關的學問,都是他們的研究範圍。這個研究院沒有教師,也沒有學生,但是卻有興趣建立一個廣大的研究人員網路,而經濟學正是其中重要的一環。

研究更小、更輕的氫彈

專家的困境

第二,為什麼農耕社會取代了居無定所的狩獵及遊牧社會?以及第三,什麼力量推動了文化複雜性的發展,例如技藝的專精、精英的誕生、以及經濟和宗教力量的出現?
現在也差不多是該為這新興的整合性科學命名的時候了,就叫「複雜科學」吧!「這個名字似乎比其他名字更能涵蓋我們所作的每一件事,及我們有興趣探討的每一個問題。」柯文說。
科學家開始了解,只要有一點點的非線性因素,即使是最簡單的系統都可能產生令人震驚的複雜行為模式。例如水龍頭滴滴答答漏水,只要滴水的速度夠慢,滴答聲可能就會像節拍器打的拍子一樣,規律得令人發狂。但是如果你置之不理,讓水滴漏的頻率增加,那麼很快就會變成大滴與小滴交錯滴落:滴—答——滴—答——。如果你繼續置之不理,讓水漏得更厲害,水滴就會從四滴一個序列,變成八、十六、以此類推下去。最後,水滴落的次序變得極其複雜,似乎是隨機的滴落……。這會兒,混沌又出現了。這種逐漸遞增複雜度的相同形態,也會出現在果蠅繁殖數目的變化及水流的澎湃,或其他任何領域中。

各路精英聚首

事實上,亞瑟不是唯一為聖塔菲研究院所惑的人,幾乎每個第一次接觸聖塔菲的人都會感到震驚。這個地方大大違反了一般人的既定印象。創辦這所機構的是一群頭上頂著諾貝爾獎光環、地位崇高、名聞遐邇的年老學術巨擘,正是一般人預期最志得意滿、安於現狀的一華人。但是,他們卻把自己的聲望作為踏腳石,正推動一場自我宣稱的科學革命。
無論如何,亞當斯說,有一次在開會中途休息的時候,他盡可能的解釋給瑞得聽有關聖塔菲研究院的事情,瑞得大感興趣。當然,一億美金對他來說不是問題,但是他想知道的是這個研究院是不是有可能幫助他了解世界經濟。當談到世界金融市場的時候,經濟學家並無用武之地。在瑞得的前任手上,花旗銀行捲進了第三世界的呆帳危機中。銀行在一年內損失了十億美金的利潤,還有一百三十億可能永遠也收不回來的貸款。花旗銀行聘請的經濟學家不但沒有預測到這種狀況,而且他們的建議只讓情況變得更糟。
「哦……嗨!」亞瑟回答。艾羅顯然在趕時間,他很快的解釋,他正在幫新墨西哥州的一個小研究院籌備一個經濟學家和物理學家的會議。研討會將在暑假快結束時舉辦,由他負責邀請十個經濟學家,凝態物理學家安德森將會邀請十個物理學家。他問:「你能不能來參加,發表有關形態鎖定的論文?」

經濟與物理在空中相會

罹患視野狹窄症

一九八四年五月,聖塔菲研究院正式成立,沒有院址,沒有職員,銀行戶頭空空如也。研究院實際上只有個郵政信箱和電話號碼(史拜葛辦公室的電話號碼),連正確的名稱都沒有。已經有一家醫療機構優先註冊了「聖塔菲」這個名字,所以他們只好把研究院改名為「里奧葛蘭德研究院」。研究院於焉誕生。

在費米的實驗室打雜

普林斯頓高等研究院的渥富仁(Stephen Wolfram)也以不同的形式,探討自我組織的主題。渥富仁那年二十五歲,是英格蘭來的神童,他一直試圖從最根本的層次來研究複雜現象,而且已經快和伊利諾大學敲定,在那裏成立一個複雜系統研究中心。他說,無論在物理或生物的複雜系統中,你都會發現基本的元素和基本的法則都非常簡單,但是當許多簡單元素同時間彼此互動時,複雜於焉誕生。複雜事實上是存在於組織之中、存在於系統的元素間無數種可能的互動方式之中。
對安德森而言,這次的聖塔菲之行是一次關於物理、經濟及全球資本流動的精采交流。他也發現瑞得的一個助理欣葛(Eugenia Singer)不是只來當聽眾而已。欣葛將在會議中發表她為瑞得所作的計量經濟學模型研究,也就是美國聯邦儲備銀行、日本銀行及其他大銀行所採用的大型電腦模擬模型。安德森立刻對她有好感。
更重要的是,科學家因此可以利用電腦模擬進行他們在現實世界無法完成的實驗:導致上升氣流與下降氣流的真正原因是什麼?當氣溫和濕度改變時,氣流會產生什麼變化?哪些因素真正影響了暴風雨的變化,哪些因素則不然?影響每個暴風雨的因素都相同嗎?
所以,如果聖塔菲研究院是認真的,他願意聽聽看。安德森心想,如果他們是玩真的。

文明演化的謎團

例如,通過狹窄溝渠的波浪和量子場論中某種微妙的動力有極深的關聯性,它們都是一種叫孤立子(soliton)的能量脈衝的例證。木星的大紅斑(Great Red Spot)可能是另外一種孤立子,它是個比地球還要大的旋轉颶風,已經獨立存在了至少四百年。
他尤其討厭那些喜歡到處炫耀專業的後起之秀,不管自己是不是已經有一點成就,都好像身上戴著學術階級的標記:「看看我,我是個粒子物理學家!」「看看我,我是個宇宙學家!」而國會把大筆預算揮霍在耀眼的新望遠鏡和昂貴的新加速器上,卻讓小規模的研究(也是安德森認為在科學上比較有貢獻的研究)彈盡援絕,也令他震怒。他花了很多時間,在國會委員會中譴責粒子物理學家最近聲稱的、須耗費數十億美元的超導超級對撞機計畫(SSC, Superconducting Supercollider)。
由亞當斯和柯文主持的會議,第二天早上八點整在聖塔菲北方十英里的牧場召開。只有十來個人參加,其中包括柯文的老朋友蓋斯特(Jerry Geist)——新墨西哥公共服務公司董事長,同時也是這次會議的贊助者。這次會議並不真的打算作科學上的交流,而只是報告和說明,每一方都盡量說服對方同意自己想作的事情。
但是,他愈想愈覺得嚴重的是這種區隔化的過程對科學整體的戕害。傳統的學術訓練把各學門彼此分隔孤立,幾乎要扼殺學術的生命。環顧四周,到處都是科學研究的良機,但是許多科學家對這些機會似乎完全漠視。
「我覺得我們應該探尋的是今天正在出現,跨越許多不同領域的科際大整合。」葛爾曼說。有些已經發展成熟,例如分子生物學、非線性科學、認知科學。但是,一定還有其他整合性的科學即將出現,而這個新的研究院應該把它們一一找出來。
一個月後舉辦的第二次研討會,儘管出席的是完全不同的一群人,仍然同樣的成功。甚至連安德森都驚嘆不已,「每個人都變得興致勃勃。」他說。他的疑慮一掃而空,這個機構真的會和他所知道的其他高等研究機構截然不同。「這裏會更重視各領域之間的互動和整合,」他說。更重要的是,各領域之間確實還有很多空間可以發揮。「所有的議題不見得都會列入研究計畫中,但是顯然其中有很多議題都將被一一深入探討。」
卡魯塞斯就覺得這個週末好像置身於天堂一樣。「這裏是一群來自不同領域、全世界最有創意的科學家,結果,他們彼此談得很投機。他們基本上有相同的世界觀,也似乎都感覺到即將出現的科際大整合意味著科學的重整——科學的不同部分重複的主題將以新的方式整合。我還記得我和軻文、費德曼(Marc Feldman)及幾個數學家的討論,大家出身的研究文化南轅北轍,結果卻發現我們的問題無論在技術或結構層面上,都有驚人的雷同之處。可能有部分原因是人類的心智只能以某種方式運作。這些研討會把我們全變成真正的信徒;雖然這還不能稱為宗教經驗,但是也相差不遠了。」
在一九四九年八月蘇聯試爆喬—一號之後,羅沙拉摩斯就全速發展更強力的熱核武器——氫彈。在第一枚氫彈於一九五二年秋天試爆後,實驗室繼續加足馬力發展更小、更輕、更容易處理的氫彈。在韓戰及美蘇兩大集團於歐洲持續對抗的時空背景下,「大家強烈的覺得,核子武器將在權力拔河中扮演舉足輕重的角色。發展核武是極端重要的使命。」
諷刺的是,激發他們靈感的其中一個來源是分子生物學。在大多數人的想像中,分子生物學不會是羅沙拉摩斯這類武器實驗室感興趣的事情。但是,事實上許多物理學家從一開始就參與了分子生物學的研究,許多分子生物學的先驅都是物理學家。激起這些人轉行念頭的是一本薄薄的小書:「生命是什麼?」(What Is Life?)這本書是在一九四四年,由量子力學發明人之一的奧地利物理學家薛丁格所寫的,那是一本思考生命的物理及化學基礎的文章結集。克里克就深受這本書影響,他在一九五三年與華森一起運用X光繞射技術所獲得的數據,推演出DNA的分子結構。
他首先承認,化約論有其「在哲學上正確無誤」的形式,也就是相信宇宙是由自然法則所主宰。大多數科學家都全心全意相信這個說法,事實上很難想像如果他們不相信的話,科學如何誕生。相信自然法則也就是相信宇宙是完全可以理解的,決定銀河命運的力量同時也能決定地球上的蘋果落地,鑽石中讓光線折射的原子同時也組成了活細胞,從大霹靂中產生的電子、中子和質子,同時也組成了人類的腦子、心智和靈魂。相信自然法則也就是相信在最深的層次,大自然有其一貫性。而且只要電腦夠大,其他的一切都可以預測。
在一九八○年代以前,這種數據化的實驗已經變得非常普遍。從新機型的飛行測試、流入黑洞的星際紊亂氣流、到大霹靂後銀河系的形成,物理學界已經廣泛的接受了電腦模擬的觀念。「所以可以開始思考如何研究複雜系統了。」柯文說。
同時,柯文仍繼續待在貝特小組服務(貝特小組的工作持續了三十年),他開始了解華盛頓是個頭腦簡單得令人頭痛的地方。第二次世界大戰後,美國從戰前的孤立主義中驚醒,清晰的意識到軍事力量的重要性。學到這個教訓後,許多政府官員似乎就把其他一切拋在腦後。「他們的看法是——你必須抓住要害。我當時覺得權力是個交響樂團,但是太多人卻只會演奏低音大提琴。」
從一九四二年直到第二次大戰結束,他都為芝加哥大學的冶金實驗室(Metallurgy Lab)工作。那時,由義大利裔物理學家費米所領導的研究小組,正致力於建造第一座原子反應爐。柯文是研究小組中的年輕後輩,因此變得有點像打雜一樣,從鑄造鈾金屬、切削可控制原子爐反應速率的石墨塊,到其他任何需要完成的事情,都可能落在他頭上。但是,在一九四二年十二月費米的原子反應爐有重大突破之前,柯文發現在芝加哥的經驗使他變成曼哈坦計畫中的放射線元素化學性質專家。所以,研究小組的主管開始派他去橡樹嶺(Oak Ridge)等地,在倉促建成的核子工廠中,幫忙工程師精確計算他們生產出多少的鐪元素。「當時我還是單身,所以他們派我到全國各地去。只要什麼地方出現了瓶頸,我都可能被派去幫忙解決問題。」柯文說。
「不行。」
葛爾曼沉吟片刻。「不對,在中古的蘇格蘭蓋爾文中,意思應該更接近『主教的宗教追隨者』。」
他說,順便提一下,他最近到紐約的羅素塞吉基金會(Russell Sage Foundation)開會的時候,碰到一位朋友,花旗銀行剛上任的首席執行長瑞得(John Reed)。瑞得是個有趣的傢伙,才剛滿四十七歲,是全國最年輕的企業最高主管之一。他在阿根廷和巴西長大(父親也是企業主管),後來念了華盛頓和傑弗遜大學(Washington and Jefferson University)的文學院,又在麻省理工學院拿了個冶金學士的學位及史隆管理學院的企管碩士學位。他有廣博的科學知識,似乎很喜歡和學術圈的人聊聊。
儘管柯文一直參與得比其他科學家多,他並沒有為自己開脫罪名。例如,他在一九五四年當選為羅沙拉摩斯科學家協會的主席,他們在麥卡錫(McCarthy)喧鬧得最厲害的時候,定期與原子能委員會主席史特勞斯(Lewis Strauss)見面。當時,威斯康辛州選出的參議員麥卡錫幾乎讓每個人相信,全美國都已被共產黨徒所滲透。柯文和他的同事抗議當時因反共而起的政治迫害,他們要求更多的資訊自由,以及減少實驗室的資訊管制;儘管最後徒https://m.hetubook.com•com然無功,他們也曾試圖為前曼哈坦計畫領導人歐本海默(Robert Oppenheimer)辯護,當時只不過因為歐本海默可能有些朋友曾經在三○年代參加過共黨集會,就成為他的忠貞調查紀錄上的嚴重汙點。
簡單的說,這完全是個弔詭。假如聖塔菲研究院是發生在商業界的話,你就必須想像成IBM研究中心的主管離職了,在自家車庫創辦了一個小小的「新時代(New Age)宿命諮詢服務公司」,還說服全錄(XEROX)、通用汽車(GM)及大通銀行(Chase Manhattan)的董事長加入。
戰後,科學家對納粹的競賽轉變為對俄國人的競賽。這無疑是一段危險的時光。史達林占據東歐,柏林圍牆升起,然後是韓戰、冷戰;冷戰離熱戰似乎只有一線之隔。而蘇聯也正在發展他們的核子武力!要維持權力均衡,捍衛民主和自由,美國看來惟有繼續改進自身的核子武器了。也就是這種急迫感使柯文在一九四九年七月回到羅沙拉摩斯,之前他花了三年時間,已在匹茲堡的卡內基理工學院(Carnegie Tech)拿到博士學位。
說不定可以!下午大部分的時間是由聖塔菲方面的人作報告。安德森談到突現的集體行為的數學模型;其他人則談到應用先進的電腦繪圖技術,把堆積如山的資料轉化為生動而可理解的圖案;運用人工智慧技術來模擬能夠適應、演化及從經驗中學習的作用體;以及可能運用混沌理論來分析、預測股市價格、天氣變化及其他看似隨機現象的波動。最後,絲毫不令人意外,雙方的共識是經濟的研究值得一試。安德森回憶說:「我們都認為研究計畫可行,瑞得所說的變動,是現代的均衡經濟學所無法解釋的部分。」
很久以前,曾經有一度,一群有理想的年輕科學家為了追求更美好的世界,而致力於核子武器的創造。柯文從來不後悔自己當時的投入。「這一輩子,我想過其他的可能性。但是道德上的懺悔?從來沒有。如果沒有核子武器,我們可能因為生化武器而更接近毀滅之路。如果一九四○年代的許多事情不曾發生,我懷疑過去五十年的歷史是不是就會對人類比較好。」他說,在那段日子裏,研究核子武器幾乎有其道德上的必要性。當然,在戰時,柯文和他的科學家同僚一直拚命在與納粹競賽,當時納粹仍然有全世界最出色的物理學家為他們效命,而且在炸彈設計方面遙遙領先美國(這個假設後來證實是錯的)。「我們知道如果失敗,希特勒就會先製造出原子彈,那就會是世界末日。」柯文說。
葛爾曼在八月十七日的會議之前一個星期打電話給柯文,他說潘恩斯向他提起籌備研究院的主意,他覺得真是太棒了,他一輩子都想做一件像這樣的事情。他想要研究像古文明的興衰及現代西方文明的持續性之類跨越學門疆界的問題。曾經,他想在加州理工學院推動類似的研究,但都徒勞無功,因此,下次他到羅沙拉摩斯的時候,能不能參加討論?(葛爾曼從一九五○年代起,就是實驗室的顧問,經常來訪。)
但是,複雜科學還有更深一層的魔力,一部分因為電腦模擬技術,一部分則因為新的數學領悟——物理學家在八○年代初期開始了解到,許多混亂而複雜的系統都可以用有力的「非線性動力學」(nonlinear dynamics)來解析。在這個過程中,他們被迫面對一個令人驚惶失措的事實:整體真的會大於部分的總合。
當然,無論是柯文或其他人都不知道,把這群優秀人才匯聚在一起,會發生什麼事。

大顯身手的機會來臨

洞燭機先?

還有核能發電的問題。拿原子爐熔化的風險、核子廢棄物處理的困難,與由於燃燒礦物燃料而引發的溫室效應作比較,你怎麼樣來權衡孰輕孰重呢?
簡言之,這個地方應該培育戰後罕見的科學人才類型,「也就是二十一世紀的文藝復興人。」柯文說:「他們儘管是科學出身,但是卻有能力應付混亂、不優雅、科學通常不打理的現實世界。」
潘恩斯說,「我曉得這又給你多加了一件工作,但是我想你會覺得很有趣。考慮看看吧,和嫂夫人談談。如果你願意幫忙,我會從旁協助,你不會孤立無援。」
一九八四年六月,收到潘恩斯的邀請函之前,他正忙著應用他在物理學上發展出來的技巧,來了解蛋白質分子的三度空間結構,同時分析神經系統的活動——一列列簡單的處理單元如何和腦部的神經元網路以同樣的方式運算。他甚至觸及最大的科學謎團之一,提出一個模式來解釋為什麼簡單的化學物質經過集體的自我組織過程,會產生地球上最初的生命。
結果,實際上他們也不可能全聚集存一起。由於大家的時間表衝突,潘恩斯不得不把研討會拆開兩次舉行:分別在一九八四年十月六至七日及十一月十至十一日。
柯文還記得,在他抵達羅沙拉摩斯一、兩個星期後,放射化學研究計畫的主持人就來找他。閃爍其辭的問他,他的新實驗室是不是完全沒有受到輻射污染。柯文給了他肯定的答覆,於是,柯文和他的設備就立刻被徵召進行一項緊急、而且是最高機密的分析工作。測量原子塵量的空氣標本當晚就送到,他們不告訴他標本是在何處採集,但是他可以猜到是在靠近蘇聯邊境某處採得的。當柯文和他的同事偵測到放射性微塵時,他們直言不諱,顯然蘇聯試爆了一顆原子彈。
除此之外,大自然確實泰半是如此運作著。聲音就是線性系統!這是為什麼雙簧管和弦樂器合奏時,你可以同時辨認出兩種樂器的聲音。它們的聲波交互混合,但是仍然維持了個別的音色。光也是線性系統!這是為什麼在豔陽高照的日子裏,你仍然可以看到人行道上的「通行/禁止通行」指示燈:從指示燈投射到你眼中的光線並不會被高空直射下來的太陽光擊潰到地面上。不同種類的光線各自運動,與彼此擦身而過,恍若無物。有時候,甚至經濟也是線性系統!因為小的經濟體也是獨立運作,例如,有個人在街角的雜貨店買了份報紙,這對你去超級市場買牙膏的決定沒有絲毫影響。
但是,最令人震驚的是叫作「混沌」的非線性現象。在人類的日常活動中,甲地發生的小事件會對乙地產生巨大影響,並不足為奇。但是當物理學家開始重視非線性系統時,他們才明白非線性的原理是多麼奧妙。例如,乍看之下,風和溼氣流動的方程式非常簡單,但是當科學家發現德州一隻蝴蝶擺動翅膀,可能會改變一個星期後海地的暴風雨路線;或是蝴蝶的翅膀只要向左擺動一毫米,可能就會使颶風轉向完全不同的方向……問題就非常複雜了。
安德森的學術生涯大半在貝爾實驗室(Bell Lab)度過,而貝爾實驗室本身就是個跨學門的研究環境,因此,安德森知道這項工作困難重重。學術圈中,各種慘遭失敗厄運的新奇研究院可說是殘骸遍野,即使不是變成狂人世界,通常也令高超的心靈停滯不前。事實上,安德森貼近的觀察到一個令人感傷的例子——威風凜凜的普林斯頓高等研究院,歐本海默、愛因斯坦、馮諾曼之家。高等研究院在某些領域有傑出的成就(例如數學),但是,就跨學門的研究而言,高等研究院是徹頭徹尾的失敗,一群絕頂聰明的科學家各自埋首於自己的研究中,絕少彼此交談。安德森看到很多優秀的科學家到了高等研究院之後,從來沒有達到他們該有的成就。
一派是梅卓波利斯和羅他,他們覺得研究院應該完全專注在電腦科學上。他們辯稱,科際大整合是很好,但是如果這群人中沒有人能下清楚的定義,又怎麼能寄望會找到人來,投下四億美金呢?像紐約的洛克斐勒研究院的規模,你差不多就需要募到這麼多錢。要籌這麼多錢並不容易,但是,如果把重心放在研究資訊處理和認知科學上,至少已經涵蓋了許多柯文所談的新科學,而且還說不定能從最近崛起、靠電腦發跡的年輕富翁手中,募到一大筆捐款。
不幸的是,羅沙拉摩斯似乎也無意於此,這真是太糟了。一般說來,武器實驗室要比大學更適合作這類跨學門的廣泛研究,而這也是許多來訪的學者大表讚嘆的地方。這要回溯到實驗室創辦的歷史,柯文說。曼哈坦計畫因為一個特別的挑戰——製造原子彈——而誕生,因此他們從各個不同的相關領域網羅人才,以科學家團隊的力量來因應挑戰。舉世公認,這是支出色的隊伍,包括了歐本海默、費米、波耳(Niels Bohr, 1885-1962)、馮諾曼(John von Neumann, 1903-1957)、貝特、費曼(Richard Feynman, 1918-1988)、維格納(Eugene Wigner, 1902-)等當代大師與才俊,當時有位觀察家稱之為自古雅典以來最偉大的知識分子團隊。但是,從此這就成為羅沙拉摩斯實驗室對研究的看法,管理階層最重要的工作就是要讓適合的專家彼此討論。「我有時候覺得自己像個媒人。」柯文說。
例如,卡魯塞斯(Pete Carruthers)立刻呼應柯文的說法:新科學正呼之欲出,但是大家視若無睹。在不修邊幅、戲謔成性的外表下,其實卡魯塞斯對複雜系統十分狂熱,他稱之為「下一波科學的主要推動力」。他不是無的放矢。一九七三年,在柯文所主持的獵才委員會推薦下,卡魯塞斯從康乃爾大學被延攬到羅沙拉摩斯來主持理論研究部門。他甚至在理論研究的預算不斷被削減的時候,仍然設法聘請了一百名新的研究人員,成立了六個研究小組。一九七四年,他堅持聘請幾個狂放不羈的年輕人,研究當時還無人知曉的非線性動力學中的一個子題。他的副手西蒙斯(Mike Simmons)當時問道:「我拿什麼來付他們的薪水?」卡魯塞斯回答:「想辦法找到錢!」也就在他這樣膽大妄為的領導下,這個新領域蓬勃發展,羅沙拉摩斯也成為所謂「混沌理論」的研究重鎮。所以,如果柯文倡導的新思維是奠基於此,他樂於助他一臂之力。
但是,相信自然法則不代表只有基本定律和基本粒子值得研究;然而,似乎許多科學家就是這麼想。早在一九三二年,發現正電子的物理學家就宣稱:「其他的一切都是化學!」最近,葛爾曼也把凝態物理貶為「骯髒的物理」。安德森最氣的就是這種傲慢的態度。正如他在一九七二年的文章中所說:「能夠把萬事萬物簡化成單純的法則,並不表示就有能力以這些法則重新構築整個宇宙。事實上,基本粒子物理學家告訴我們的自然基本法則愈多,這些基本法則似乎就愈和其他科學領域的問題及現實社會脫節。」
事實上,早在曼哈坦原子彈計畫出現以前,柯文就已經捲入炸彈的研究。一九四一年秋天,他還是二十一歲的大一新生,在家鄉麻省華塞斯特(Worcester)的理工學院主修化學時,他已經參與了普林斯頓大學的迴旋加速器研究計畫。普林斯頓的物理學家當時正在研究新發現的核子分裂過程,及它對一種叫鈾二三五的同位素的影響。柯文原本打算順便修一些研究所的課程,但是在一九四一年十二月七日,實驗室突然改為一週工作七天,他的如意算盤也就無限期的順延下去。

米老鼠的兩隻耳朵

培育「文藝復興人」

教育改革家

難怪物理學家驚惶失措。他們當然知道在量子力學、黑洞等領域有些古怪的發現,但是自從牛頓以降,物理學家已經習於把周遭世界看成一個有條不紊、可以預測的世界,並遵循著已知的法則運作。如今卻彷彿他們在過去三個世紀都生活在一個小小的孤島上,對周遭發生的一切一無所知。「一旦你脫離了線性近似法,你就航行在汪洋大海中。」柯文說。

研究院開張了

瑞得說,自從他在一九八四年當上花旗銀行首席執行長以後,他花了很多時間來清理這團混亂。第三世界的呆帳問題使花旗損失了數十億美元,而全球銀行的損失更高達三千億美金。
「我的熱情一下就被點燃了。」安德森說。接下來應該要召開另一次會議,讓許多經濟學家和物理學家一起坐下來深入探討這個問題,擬訂具體的研究計畫。如果瑞得願意先捐出幾千美金來贊助後續的工作,聖塔菲研究院就準備著手進行。
「哦,在蓋爾文(Gaelic)中大概是『主教的僕人』的意思。」
對奈普(Ed Knapp)而言,置身於這麼多傑出人士之中,令他激動得無法自己。奈普也是羅沙拉摩斯元老,曾經擔任過美國國家科學基金會主席,之前也曾參加過一些關於聖塔菲研究院的討論。有一度,他跑去跟卡魯塞斯說:「嘿,我在這裏幹嘛?」
當然,電腦科學可以做的事還不止於此。羅他特別認為電腦可以延伸至對心智的研究,他的理念是思考和資訊處理基本上是同樣的事情。他所說的這門科學稱為「認知科學」(cognitive science),現在愈來愈熱門。這門科學能結合不同領域的才華,例如研究腦部細密神經網路的神經科學家、研究高層次思維及推理過程的認知心理學家、試圖把思考過程以電腦模擬的人工智慧學者,甚至還有研究人類語言結構的語言學家和研究人類文化的人類學家。
「愛滋病的問題當時還不嚴重,但是他們覺得可能會突然惡化,因此每次開會都討論這個議題。說實話,我當時很困惑,不知道該如何反應。」柯文說。這是個公共衛生的議題嗎?道德議題嗎?還是其他?當時答案還不明顯。

把政治留給政客操心

於是,討論就這樣繼續下去。要如何組織這個研究機構呢?費米國家加速器實驗室(Fermi National Accelerator Laboratory)的創辦人威爾森說,很重要的是,要密切注意實驗學者的動向,談太多理論,結果只是在自己的肚臍眼上打轉。IBM的首席科學家布蘭斯孔(Louis Branscomb)則大力贊同研究院應該打破科際藩籬,讓學者自由交談、激盪。「很重要的是,要有人能偷別人的點子。」他說。
好吧,他告訴這群科學家,至少在找到別人接手以前,他願意扮演小母雞,把事情做好。但是,只有一個條件:他希望葛爾曼能站到幕前,發表談話。
同時,還有成立法定組織的問題要解決。一旦開始募款,你不能單靠私人帳戶,必須有其他戶頭讓捐款可以入帳。柯文和梅卓波利斯一起去找老朋友坎貝爾(Jack Campbell),坎貝爾過去是新墨西哥州州長,目前在聖塔菲主持一家成功的法律事務所。坎貝爾十分熱心,他說這是他當州長時,一直想做的事情,新墨西哥州的大學實在太脫離現實世界了。坎貝爾同意由他的公司幫忙起草組織章程及種種文件,他也指點柯文如何向美國國稅局(lRS)爭取非營利事業的資格。國稅局在這方面疑心病很重,柯文得親自飛到達拉斯申辯。
諸如此類……,柯文發現這段經驗令人沮喪。「這些問題在科學、公共政策、經濟、環境、甚至道德和宗教的相關層面,提供了很多教訓。」但是他覺得無力提供相關的意見,科學顧問委員會其他領域的專家也好不到哪裏去。他們怎麼做得到呢?這些議題都需要廣博的專業知識。但是這群人無論是身為科學家,或身負管理重任,一輩子都在努力成為狹窄領域專家,因為科學界的企業文化要求專業!
他還記得是在一九六五年,讀了粒子物理學家威斯科普夫(Victor Weisskopf)的演講稿,促使他採取行動。威斯科普夫在講稿中似乎暗示:基礎科學,也就是粒子物理和一部分宇宙學,和凝態物理之類的應用科學不一樣,而且也優於應用科學。作為凝態物理學家,安德森覺得受辱而且震怒,他立刻準備了一篇論文答辯。一九七二年,「科學」期刊刊登了這篇名為「更多就是不同」(More Is Different)的文章。從此,他一逮到機會,就推銷他的觀點。
然而,大自然中也有極大部分是非線性的系統——包括大部分最有趣的事物。我們的腦子就不是線性系統,儘管雙簧管的樂音和弦樂的聲音進入你耳中時各自分開,但是兩種樂音合奏所引起的情感波動,可能遠甚於其中任何一種樂器單獨的樂音,這是為什麼我們需要交響樂和-圖-書團。經濟事實上也不是線性系統,數百萬個人買進或賣出的決定可能彼此影響,加強了效果,而導致經濟繁榮或蕭條。而經濟榮枯又會回過頭來影響最初的購買決定。

兩派意見僵持不下

讀過這篇論文或和安德森談過話的人,都很清楚他的論點所在。對安德森而言,科學最迷人的奧祕就在於這變化無窮的突現特性。相形之下,夸克顯得沉悶無比。這是為什麼他一開始就選擇研究凝態物理,因為凝態物理是突現現象的奇妙仙境。(一九七七年的諾貝爾獎頒發給他,就是肯定他對一種微妙的相變——某些金屬會從導電體變成絕緣體,所提出的理論。)這也是為什麼凝態物理一直無法完全滿足他。

奇怪的角色?

葛爾曼辯才無礙,有驚人的說服力。「他可以當場發表鼓舞人心的即席演講,雖然可能還不及邱吉爾,但是他思路的清晰與內容的精采,已經是勢不可當。」卡魯塞斯說。他一加入籌備研究院的討論,就力主建立一個廣博的研究院,使大多數原本贊成這個想法的人有了凝聚點,而梅卓波利斯與羅他的電腦中心構想,也就立刻黯然失色。

整體會大於部分的總合

潘恩斯盡力讓自己的回答聽起來可信,他迫切需要安德森的參與。儘管安德森仍然滿腹疑團,他廣泛的興趣和深刻的洞察力其實與葛爾曼不相上下,將會是很好的制衡力量。同時,他的諾貝爾獎桂冠能大大提升聖塔菲的可信度。
然而,儘管柯文等人多方試探,夢想中帶著一億美金的天使卻始終沒有現身。當時正逢雷根政府大幅削減預算,許多重要的研究計畫都急需那些夢幻天使的援助來渡過難關,但他們卻沒有什麼興趣投錢在這個模糊的概念上。「我們想要解決現代世界的一切重要問題,許多人卻只是嘲笑。」卡魯塞斯說。
物理學家普里歌金所大力倡導的自我組織體系,也是由非線性動力所主宰。舉個例子:慢火燉湯時,支配著湯分子自我組織滾動的動力,和其他的非線性形態(例如斑馬的條紋和蝴蝶翅膀的斑點)非常類似。

和化約論打游擊戰

確實,除了最簡單的物理系統外,幾乎世上每件事及每個人都捲入一張由誘因、限制及關係交織而成的非線性的大網中。一個地方產生微乎其微的變化,就會引起所有地方的震盪。正如艾略特所說,我們不得不「掀起宇宙波瀾」。整體幾乎總是比部分的總合要多很多。而如果要以數學來表達這個特性,正是一個非線性方程式,畫出來的圖形則是曲線。
「你只需要一位好律師和幾位友好的議員。」他說。
「不行,」安德森說:「我沒有時間籌備這個經濟會議。」
撇開他的沉默不談,柯文事實上很適合出掌研究院。他的人脈遍布各地,當然,這幾乎是不可避免的,新墨西哥州人口稀少,任何一個羅沙拉摩斯的行政主管很快就能認識各方有力人士。而且,如果羅沙拉摩斯的主持人自己就是個百萬富翁,自然會有些幫助。
但是,梅卓波利斯仍然覺得實驗室在電腦領域不夠先進,他和訪問學者——麻省理工學院數學家羅他(Gian-Carlo Rota)一起指出,電腦科學正經歷和生物學及非線性科學同樣的震盪,硬體設計起了革命性的轉變,目前「一次作一個動作」的電腦已經到達速度的極限了,科學家開始研究新型電腦,能夠同時作上百、上千,甚至百萬計的計算步驟。這是件好事,因為任何人如果想認真研究柯文所談到的複雜系統問題,可能都會需要像這樣的超強機器。
除此之外,他也覺得聖塔菲這群人像是業餘玩家。葛爾曼怎麼會懂得如何組織跨學門的研究機構呢?他一輩子都沒有研究過跨學門的題目。潘恩斯至少還花了一些時間和天文物理學家一起做研究,而且試圖把固態物理應用在中子星的結構上。事實上,他和潘恩斯正一起研究這個小題目。但是其他人呢?
儘管如此,聖塔菲代表團仍然小心翼翼。雖然渴望得到花旗銀行的捐助,大家仍然把話說在前頭,他們可不能保證奇蹟出現。沒錯,有些想法可能派得上用場,但這是個高風險的試驗,最後也可能只是一場空。這個振翅待飛的研究機構最不需要的就是打高空和過高的期望,如果他們承諾了自己做不到的事情,就無異於自殺。
例如,芝加哥大學的神經科學家軻文(Jack Cowan,和柯文沒有親戚關係)主張,現在正是分子生物學家和神經科學家開始重視理論的時候,應該為他們所蒐集到的關於個別細胞和分子的龐大資料找出意義。立刻就有人提出異議,指出細胞和分子根本是隨機演化下的產物,理論沒有什麼用。但是軻文過去已聽過類似的論調,他堅持己見,並且舉例說明。他指出,由某些麻醉劑所引起的幻覺會以格子狀、螺旋狀、漏斗形等不同形態出現,每一種形態都可以看作是通過腦部視覺皮層的線性電波。他提出,這些波有沒有可能以物理學家習用的數學場論(mathmatical field theory)來解析?
「所以他們把我列入華盛頓的一個祕密小組的名單中,」柯文說。這個小組代號為貝特小組(Bethe Panel),第一任召集人是康乃爾大學的物理學家貝特。貝特小組由一群原子科學家組成,目的在追蹤蘇聯核子武器的發展狀況。柯文當時才三十歲。政府高層主管剛開始的時候認為,化學家測出的輻射性微塵不可能真的表示原子彈試爆,他們自認很清楚史達林還要好幾年才能發展出原子彈,一定是蘇聯有個原子反應爐爆炸了。
一九八四年六月二十九日,安德森在普林斯頓接到潘恩斯的短柬:「你願不願意來參加一個研討會,討論『即將出現的科際大整合』?」
聽者慢慢才會發現,實際上在深思熟慮的背後,柯文是個熱情而有決心的人。他並不認為聖塔菲研究院是個弔詭,他認為這研究院能具體實現一個比他自己、羅沙拉摩斯、甚至研究院本身都更重要的目標。他常說,如果這次不成功,那麼就有人得花二十年功夫再重做一次。聖塔菲研究院是柯文的使命,對他而言,這是整個科學重新改造和重生的契機。
但是,事實上這群人還生龍活虎,他們是那種聽到自己的新職位時,會說:「謝謝老天爺,現在我終於可以完成一些真正的工作了」的人。而且,因為許多人過去或多或少都曾經當過重要主管,因此不管現任的實驗室主持人愛不愛聽,他們可絕不吝於說出自己的看法。所以,當柯文說明他設立研究院的想法,希望得到一些建議或支持時,他收穫豐碩。
渥富仁說,他最近和許多理論物理學家開始用細胞自動機(cellular automata)來研究複雜現象。細胞自動機基本上是依據程式設計師所指定的規則,在電腦螢幕上創造出不同的圖案,它的優點是有精確的定義,因此能作細部分析,能從簡單的規則中創造出有驚人動態和極其複雜的圖案。理論學家的挑戰在於,能不能提出舉世皆準的法則,來描繪複雜性如何出現在大自然中。儘管答案還未出現,他仍舊保持樂觀。
葛爾曼去除了所有的阻礙。他告訴這群元老科學家,這些狹隘的觀念不夠偉大,「我們必須為自己開創一個真正偉大的任務,也就是——研究即將出現的科際大整合!」他說,達爾文的生物演化論在十九世紀正是這樣一個偉大的科際大整合。演化論結合了生物學的證據(顯示動物及植物的不同物種其實互有關聯)、新興的地質學的證據(顯示地球非常古老,有悠久的歷史可追溯),還有古生物學的證據(證明遠古時代的動植物和今天的物種有很大的差異)。近代的科際大整合則是大霹靂理論,詳細描述一百五十億年前,在一次難以想像的宇宙大爆炸中,所有的星球和銀河系上的一切物質因此而開始存在。
一九八三年聖誕節過後不久,葛爾曼真正有了大顥身手的機會。由於葛爾曼、羅他和潘恩斯都喜歡在新墨西哥州過聖誕,(事實上,葛爾曼在聖塔菲的房子剛蓋好,)柯文又召集了一次討論會,希望能讓研究院的籌備動起來。
羅他及梅卓波利斯告訴柯文,這是很適合作為研究院主題的跨學門研究。

終於上鉤了

所以,一九八六年三月九日的董事會主要都在腦力激盪可能的贊助人選。一大堆主意都被提出來討論,事實上,一直到會議快結束時,遠坐在會議桌另一端的亞當斯才怯怯的舉起手來。
他們很喜歡這個主意!
由於葛爾曼和卡魯塞斯也在亞斯本,整個夏天,他們都不斷討論研討會的事情。暑假結束,安德森一回到普林斯頓,就列出三、四頁的建議,內容都是如何組織研究院、如何避免犯錯。(主要的論點是:不要分開設立系所。)而且他也預訂了秋天去聖塔菲的機票。
那麼,他想要找的替代方案是什麼呢?
舒華茲說,儘管美洲西南部雅那薩基(Anasazi)文明的誕生和衰落所留下的考古遺跡,是探究第二及第三個問題絕佳的田野實驗場;但是,這三個問題迄今還找不到真正的答案。他覺得唯一的希望就寄託在:考古學家和其他領域的專家要比過去更合作。做田野調查的學者需要物理學家、化學家、地質學家和古生物學家的協助,來重新組合古代的生態體系及氣候變化;也需要歷史學家、經濟學家、社會學家及人類學家的協助,來了解古代人類的動機。
「沒錯,我對經濟學很有興趣,事實上,經濟學是我的嗜好。」安德森在電話中告訴潘恩斯:「這個會議聽起來很有趣,但是不行,潘恩斯,我沒法參加,我太忙了。」
儘管如此,葛爾曼顯然是二十世紀科學發展史的重要角色。當他在一九五○年代初期,以一個年輕物理博士的身分現身於科學舞台時,次原子的世界是由一個接一個隨機以希臘字母命名的粒子(π粒子、Σ粒子等)組成的大雜燴,還是一片混亂。但在二十年後,主要歸功於葛爾曼開創的新觀念,物理學家已逐漸架構出粒子間各種作用力的大一統理論(Grand Unified Theories),而且滿懷信心的把那一大堆粒子分門別類為「夸克」的各種組合。所謂「夸克」,是一種簡單的次原子基本粒子,由葛爾曼根據喬哀思(James Joyce)的小說「芬尼根的覺醒」(Finnegans Wake)中一個杜撰的字而命名。「葛爾曼決定了近三十年來粒子物理的研究重心,他的思考方向就是其他人應該思考的方向,他知道真理何在,而且他領導大家追求他所見到的真理。」一位與葛爾曼相交二十年的物理學家說。
但是,即使是一分為二,開頭還是不怎麼順利。十月六日的研討會,由葛爾曼四十五分鐘的演講打頭陣,題目是「研究院的概念」,基本上是前一年聖誕節他對羅沙拉摩斯的元老們談話的擴大版本。接著,大家廣泛討論如何把這個概念轉化成真正的科學研究計畫及研究院的組織。「大家有一點爭執,」柯文說,起先大家還不太清楚要如何找到共同的立足點。
但是,一再有人提起聖塔菲究竟要研究什麼樣的問題。葛爾曼描繪的遠景很好,他是個聰明的傢伙,但是,如果沒有清楚聽到研究院的目標,或是看不到研究院會成功的證據,沒有人會貿然投下幾億美金在上面。所以那年春天,柯文問同事安得生(Herb Anderson),我們該從哪裏著手?安得生說,他最喜歡的做法是請一群非常優秀的人才來參加研討會,每個人都談談他最感興趣的研究。你可以邀請各種不同領域的人來討論不同的學問,如果各個領域間真有交集,自然就會在辯論中浮現。
聖塔菲代表團目眩神迷。對大多數人而言,這是個嶄新的世界,他們也對欣葛詳盡的全球金融電腦模型報告大感興趣。她的報告中包括了計畫連線、聯邦儲備局跨國模型、世界銀行全球發展模型、華利貿易模型(Whalley Trade Model)、以及全球發展極限模型等千奇百怪的模型。她的結論是,這些模型沒有一個合乎要求,尤其是在面對變動和混亂的時候。
更不尋常的是,這幅圖畫中的創業家柯文,過去是羅沙拉摩斯研究中心的主持人,也是最不像新時代信徒的人。六十七歲的柯文是個聲調柔和、即將退休的人,有點像穿著高爾夫運動上衣,披著毛衣的德蕾莎修女。他不是個很有領袖魅力的人,在任何一個團體中,他總是站在一旁,注意傾聽。他當然也不以伶牙俐齒聞名於外,任何人問他為什麼創辦這個機構,換來的可能是一場關於二十一世紀科學面貌及掌握科學機會之必要性的嚴肅討論,就好像很適合在「科學」(Science)期刊刊登的專家評論。
艾羅尤其認為他需要找一些精通主流經濟學的人。他不在意有人批評標準理論,但是他們最好很清楚自己到底在批評什麼。他想了一下,寫下幾個名字。
接到潘恩斯的邀請函幾星期後,他恰好就有機會知道答案。那年夏天,安德森擔任亞斯本物理中心的主席,他原本就計畫到那邊和潘恩斯碰面,討論中子星內部的一些計算問題。所以,當他們在潘恩斯的辦公室見面,安德森就立刻切入正題:「好,潘恩斯,你們到底是玩玩而已呢,還是認真的?」他知道潘恩斯一定會說:「我們是玩真的。」但是他要親耳聽到他說這句話的語調。

尋尋覓覓

所以潘恩斯向安德森保證,這個機構真的是要探討跨學門的問題,而不是只抓住幾個時髦的議題了事。不,這不會只是葛爾曼個人的舞台,也不是羅沙拉摩斯實驗室的附屬品。潘恩斯知道,安德森不願和羅沙拉摩斯有任何瓜葛。目前,研究院的籌備是由柯文在主導,當然潘恩斯也在主導,而如果安德森願意加入,潘恩斯確定他也將會扮演其中一個領導角色。首先是,關於即將舉辦的研討會,安德森心目中有沒有什麼好的演講人選?
柯文說,如此這般的過了幾年之後,後天的視野狹窄症變成了本能,大家都不再在意這種情況。根據他在羅沙拉摩斯的經驗,愈接近學術圈的研究人員,就愈難參與團隊的工作。他嘆口氣:「我已經和這種情況奮戰了三十年。」
「我們不希望邀請那種閉門造車、與世隔絕的科學家。」柯文說:「我們需要溝通,需要刺|激,需要相互的知識激盪。」
這兩次研討會尤其清楚的顯示,每一個議題的核心都自成一個體系,由許多、許多的「作用體」所組成。作用體可能是分子、神經元、物種、或消費者,甚至企業。但是無論它們的本質是什麼,透過相互適應及對抗,這些作用體都會不斷的自我組織或重組成巨大的結構。因此,分子會形成細胞、神經元會形成頭腦、物種會形成生態系、消費者和企業會形成經濟,以此類推。在每個層次,新產生的結構都會形成新的行為模式。換句話說,複雜科學事實上是關於「突現」(emergence)的科學。而柯文一直想說明的挑戰就在於,如何找到突現的基本法則?
然而,安德森仍然深深為聖塔菲研究院所吸引。扭轉化約論的潮流——這就好像他說的話,他已經和化約論打了幾十年的游擊戰了。
到了一九八四年春天,史拜葛已經從企業界募到了一些現款,錢並不多,不過當時柯文還不覺得募款是他最重要的工作,他覺得先作一些基礎工作更重要。例如,在一九八四年復活節,柯文自掏腰包,花了三百美元請聖塔菲的地方仕紳吃飯。「我們覺得應該讓他們知道我們的想法,吸引他們的興趣及支持。我們並沒有大力遊說,只是不想他們看到報上的報導後才知道,有一群羅沙拉摩斯的書獃子突然在聖塔菲出現,忙些聖塔菲人不清楚的事情。」
白宮科學顧問委員會的會議正充分解釋了,為什麼一九四六年的那些想改革社會的科學家,會如此迫不及待的逃回自己的實驗室。通常,柯文會和一群威嚴的科學家聚集在華盛頓新行政大樓的會議廳內,然後總統的科學顧問基渥斯(George Keyworth Ⅱ)發給大家一系列的議題,請大家發表意見。柯文必須承認,他不知道該發表什麼意見。
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