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复杂-第58部分
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达混沌边缘的。考夫曼至今仍然相信这个答案基本上是正确的。但问题是，当他和派卡
德实际动手进行模拟实验时，他们都要求这些系统要适应于从外部引入的、某种任意的
对强健度的定义。但在现实的生态系统中，何为强健度却完全不是外部授予的，而是通
过单个作用者之间相互适应，从共同进化之舞中脱颖而出的。正是这个问题驱使荷兰德
致力于生态系统模型的研究：从外部引入对强健度的定义是自欺欺人。考夫曼认识到，
真正的问题不是适应本身是否能把你引入混沌的边缘，而是共同进化是否能把你引向混
沌的边缘。
要想弄清楚这个问题，或者起码要澄清他脑子里的这些问题，考夫曼就必须再做计
算机模拟，而且还是和约翰森合作。他承认，随着生态系统模型的进展，计算机模拟成
了一个很不错的关联论网络。（这个程序的核心是“NK景观”的变量模型，这是他这些
年来为更好地了解自然选择而致力开发的。他还想通过这个模拟来了解，物种的强健度
有赖于许多不同的基因是什么意思。NK这两个字母的意思是，每一个物种都有N个基因，
每一个基因的强健度有赖于K个其它基因。）荷兰德的生态系统模型已经相当纯粹了，
而考夫曼的这个模型比荷兰德的生态系统模型更加抽象。但就其概念而论，它又相当简
练。开始时，你想象一个生态系统，在这个系统中，物种通过自然选择法自由地变迁、
演化，它们只能以某种特殊的方式相互作用。青蛙总是想用其粘乎乎的舌头抓住苍蝇、
狐狸总是在猎获野兔，等等。或者，你也可以把这个模型想象成是一个经济体系，每一
家公司都根据自己的自由意志进行内部组织和调整，但公司之间的关系却是被各种合同
和规定所限定的。
考夫曼说，不管是在生态系统中还是在经济体系中，限定之下仍然有很多共同进化
的空间。比如说，如果青蛙的舌头进化得长了一点，苍蝇就会学会如何才能更迅疾地逃
生。而如果苍蝇进化出一种很难下咽的味道，青蛙就不得不学会忍受这种味道。因此，
如何把这一切具体地呈现出来呢？考夫曼说，一种方法就是逐个地观察这些物种。比如
说，先观察青蛙。在任何时候青蛙都会发现采取某些策略的效果比采取其它策略的效果
要好。所以在任何时候，对青蛙来说，一组可以采用的策略就会形成某种想象的“适应
度”景观，其中最有用的策略高高踞于制高点，最无用的策略则会堕入谷底。而且，青
蛙随着进化而倘徉于这个景观中，每经历一次变化，就是它从目前的策略向新的策略的
一步迈进。当然，自然选择保证了其进化的平均运动总是朝向更高的适应度，而导致青
蛙走下坡路的变种总是趋于灭迹。
考夫曼说，这种情况也同样发生在苍蝇、狐狸和野兔等物种的进化中。每一个物种
都倘徉在自我景观之中。但共同进化的整个要义就在于，这些景观都不是独立存在的，
而是互为条件的。对青蛙而言的好策略有赖于苍蝇的行为，反过来亦然。“所以一个作
用者的调整会导致所有其它作用者适应度景观的改变。你不得不想象青蛙向其策略空间
的高峰攀登、苍蝇也向其策略空间的高峰攀登，但其景观会随着它们的攀登而变形。”
就好像每一个物种都是走在橡胶上。
考夫曼说，现在我们来思考这种系统的动力是怎样的？全球性行为表现又是怎样的？
这些行为表现又是怎样相互关联的？这就是我们要做的模拟。当他和约翰森建立和启动
了他们的NK生态系统模型，他们的三大发现恰好和朗顿的发现一模一样：秩序阶段、混
沌阶段和类似混沌边缘的相变阶段。
这个结果很令人满意。考夫曼说：“不一定必须是这个结果，然而确实是这个结
果。”但现在回想起来却很容易明白其中的道理。“想象一个巨大的生态系统，其中的
景观都成双配对。那就只能发生两种事情。要么所有物种都向上攀登，身后的景观随着
它们的攀援而变形，这样它们就一直不停顿地往前走。或者，有一群彼此近邻的物种真
就停顿下来，因为它们达到了史密斯所谓的进化的稳定策略。”那就是，这群物种彼此
合作得十分默契，失去了需要改变的直接动力。
“这两种情形能够在同一时间发生在同一个生态系统中，有赖于其景观的具体结构
和它们相互之间是如何配对成双的。”考夫曼说。“让我们来观察一组选手，它们因为
已经达到了局部最优化而不再向上攀援了。把这些选手涂成红色，把其它作用者涂成绿
色。”考夫曼和约翰森确实用这种方法在计算机屏幕上显示了这个模拟。当这个系统深
陷于混沌之中，几乎没有作用者能够静止不动时，计算机屏幕显示出一片绿色之海，只
有少数红色孤岛闪烁其间，代表少数力图找到暂瞬均衡的物种。相反，当这个系统凝固
在有序之中时，几乎所有作用者都锁定在均衡状态中，计算机屏幕就会呈现出一片红色
之壤，只有少数绿色迂回其间，代表无法安顿下来的单个物种。
当然，当这个系统处于相变阶段时，秩序和混沌正好持平，一切都恰如其分，计算
机屏幕似乎出现生命的脉冲。红色岛屿和绿色岛屿相互交织，喷射出的卷须就像随机的
碎片。这个生态系统的一部分永远都能达到均衡状态，转为红色，而另一部分永远闪烁
不定，随着不断发现新的进化途径而转为绿色。大小不一的变化之波扫过计算机屏幕，
包括偶尔出现的巨大波涛自发地席卷屏幕，使整个生态系统变得面目全非。
考夫曼说，这看上去像是间断式平衡行为。但有意思的是，我们所能看到的三种动
力形式都是以这种方式在屏幕上显示出来的。令人满意的是，我们可以看到，共同进化
的模型确实存在混沌边缘的相变，但这只是故事的一半，仍然缺乏对生态系统是怎样到
达这个边缘地区的解释。另一方面，迄今为止，考夫曼在整个的橡胶故事和变形的适应
度景观中只告诉了我们单个基因的变种过程这一件事，却没有涉及每个物种的基因组结
构的变化，即，能够显示一个基因如何与其他基因相互作用的内部组织图。考夫曼说，
也许基因组织结构和基因本身都是进化的产物。“因此你可以想象进化的总趋势，一个
能够调整每个作用者的内部组织，使这些作用者一直驻足于混沌的边缘的过程。”
为了检测这个概念，考夫曼和约翰森允许他们模拟的作用者改变其内部组织。这相
当于荷兰德所谓的“探索性学习”，也很像法默在关于关联论模型的罗塞塔巨石论文中
所提及的从根本上重组关联的概念。结果是，当物种具备了进化自我内部组织的能力之
后，整个生态系统确实向着混沌的边缘发展。
现在回想起来，同样很容易看清楚为什么会是这样的情形。考夫曼说。“如果我们
深陷于有序状态，那么所有的人都在适应度的制高点上，并保持相互一致。但这是很糟
糕的制高点。”也就是说，所有人都步入了下坡的道路，无法挣脱羁绊，向顶峰迈进。
在人类的组织中，这就像把工作细化到让所有人都失去自由，只能在受雇的岗位上学会
如何干好这个工作。但不管这个比喻是否恰当，很显然，如果各种组织中的每个人被允
许有一点踩着不同鼓点前进的小小的自由，那么所有的人都会有所受益，严酷凝冻的系
统就会有一点儿松动，整体的适应度就会上升，其作用者就会集体向更接近混沌边缘的
方向移动。
反过来说，“如果我们深陷混沌状态，我的每次变化都会把你也搅得乱七八糟，你
的每次变化也会把我搅得乱七八糟，我们就永远达不到高峰。因为你不断踢我，我也不
断踢你，就像西西弗斯（古希腊大力士）使劲要把石头推上坡一样。我的整体适应度就
会因此变得相对较弱，你的整体适应度也同样会变得相对较弱。”从组织上来说，这就
好像一个公司的指挥系统陷入一片混乱之中，弄得所有的人都完全不知道该做什么。或
者说，每个作用者都显然应该稍稍加强一些与对手的相互配合，这样就能很好地根据其
它作用者的行动来调整自己。混乱的系统就会变得稍稍稳定一些，其整体适应度就会上
升。这样，整个生态系统就又会移近混沌的边缘。
当然，在介于有序的状态和混沌的状态之间，整体适应度无疑会达到顶峰。考夫曼
说：“从我们做过的无数模拟的结果来看，最大的适应度恰恰出现在相变阶段。所以关
键在于，所有作用者都改变自己的景观，就好像受到一只无形的手的控制。每一个作用
者这样做都是为了有利于自己，从而使整个系统在共同进化中向着混沌的边缘发展。”
考夫曼说，所以情况就是这样：根据隐含在化石记载中的一种幂律，全球的生物圈
接近混沌的边缘。一些计算机模拟也表明，各种系统可以通过自然选择法来调整自己，
不断走向混沌的边缘。目前已经有一个计算机模型表明，生态系统也许能够通过共同进
化达到混沌的边缘。“迄今为止，这还是唯一的证据，证明混沌的边缘其实就是复杂的
系统为解决复杂的问题而走向的区域。这一证明还相当粗略。所以，尽管我非常欣赏这
个假设，认为它绝对具有说服力和信服力，也非常有诱惑力，但我却不知道它是否具有
普遍的意义。”
最后，这个新的第二定律起码应该还有一方面的解释：“它必须包括这样一个基本
事实，即生物体自诞生开始就趋于越变越复杂。我们需要知道，为什么生物体会越变越
复杂？越变越复杂对生物体有什么益处？”考夫曼说。
当然，唯一诚实的回答是：迄今为止无人知晓其答案。“然而这却是我对这整个问
题思考的关键。我从对生命起源——自动催化——聚合物组模型的研究开始，到对也许
跟随其后的复杂和组织的理论的研究，都是在对这一问题进行思考。”他承认，这个理
论仍然含糊不清、非常不明确。他无法宣称他对这个理论的研究已经令自己满意了。
“但这正是我对卡诺式的暗示所寄予的最深的希望。”
不无讽刺的是，就他自己而言，自动催化组的概念被遗忘已久。考夫曼说，1986年
他和法默、派卡德共同出版生命起源模拟时，法默已经转向预测理论的研究了，派卡德
正在帮助史蒂芬·伍弗雷姆在伊利诺斯大学创办一个复杂系统研究所。考夫曼觉得他一
个人无法继续这个模型的开发，这不仅仅是因为桑塔费研究所每天都有许多吸引他的注
意力的热门课题，也因为他也缺乏耐心和计算机编程技术，无法每天坐在计算机面前，
从复杂的软件程序中纠正编程错误来。（确实，对生命起源的研究1987年才重新恢复。
当时法默找到了一个名叫里查德·巴格雷的研究生，他有兴趣以此项研究作为他博士论
文的题目，巴格雷极大地完善了这个模拟，对热动力学做了更为逼真的度量，还做了一
些其它修改，而且还大大提高了计算机编码速度。他于1991年获得了博士学位。）
结果，考夫曼在后来的四年中在自动催化方面没有做多少研究。一直到1990年，他
听了德意混血的年轻博士后沃尔特·方塔纳（Walter Fontana）的一次讲演。方塔纳最
近已经加入了罗沙拉莫斯法默的复杂性系统小组。
方塔纳的研究是从听起来简单得让人难以置信的宇宙观察开始的。他指出，当我们
观察从夸克到银河的宇宙万物万象时，只有在分子层才能发现与生命有关的复杂性现象，
这是为什么呢？
方塔纳说，一种回答仅仅只涉及“化学”。生命很显然是一个化学现象，而只有分
子与分子之间才能自发地产生复杂的化学反应。但还是这个问题，这是为什么呢？是什
么让分子产生化学反应，而夸克和类星体却不能？
他说，是两件事。化学力量的第一个来源就是多样性：原子能组合、重组成各种不
同的分子结构，不像夸克只能三个一组地组成中子和质子。分子的可能性空间受到了很
大的限制。化学力量的第二个来源是反应性：结构A可以通过操纵结构B，组合成某种新
的结构：结构C。
当然，这个定义遗漏了许多事情，比如像速率常数和温度变化，而这些恰恰是理解
真正的化学的关键。方塔纳说，他是故意遗漏这些的。他的观点是，“化学”实际上是
一个可以应用于各种复杂系�
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