免费的结构从何而来？

结构和行为可以通过简单规则作用于特定初始条件自发形成，第2章讨论的《新科学》和拼砌系统，以及这一章讨论的盐晶、太阳系、贝纳德流、雷暴、波浪和崩塌，只是其中一小部分例子。不是所有条件都会产生结构，但有一些会。无论是计算机中的程序，还是平衡态物理结构，或是非平衡结构，原理是一样的。这些细节不会为我们从总体上理解这些结构如何形成带来多大区别。它们都揭示了一个结构形成的基本原理：一旦适当的简单规则作用于特定的情境，结构就会作为交互作用的规则的结果而产生。这并不意味着只要是简单规则和情境的结合就能形成结构——大部分都不会——但能产生某种结构的规则组合也不是那么罕见。它们存在于自然界，并且通过人工系统得到也不是很困难。

对于这一章讨论的6个系统，如果从微观层面上去跟踪结构形成过程中单个原子或分子的行为，细节会非常复杂，但如果后退一步，从宏观上来研究其行为，就会看到只需少数规则交互作用于特定但不罕见的初始条件就会导致结构的自发形成。贝纳德流、波浪和雷暴都需要通过系统的持续能量流；晶体和太阳系则不需要。对于雷暴，是附近大气的异常导致了结构的不断变化。当沙粒堆积到沙堆上，就会产生统计上可预测的结果，虽然具体的时间很难预测。沙堆算法表明不可预测性来自沙粒之间的大量互动。在临界态，系统所有部分都相互影响。一旦出现这种情况，行为就变得复杂。

这一章讨论的所有例子的特点是：其作用的简单规则和条件都是有可能的。值得注意的是，尤其是对于非平衡态结构，在很短的距离内相互作用的分子（10-8cm）形成的结构和行为的尺度从纳米级到数亿千米都有，取决于系统；并且都无需任何的预先计划。没有蓝图；只需简单的初始条件以及化学和物理定律就可以。这是真正免费的结构。

在这一章的开头我提出了以下问题：如果物理过程是计算，程序在哪？反思这些例子，都是物理定律作用于初始条件产生新的结构。因此，初始条件以及物理和化学定律就是“计算”的输入。不存在预先设计的程序，也没有指令，只有作用的规则，但这些输入就足以产生显著的结构。

下一章我们将继续讨论依赖于物理定律的结构，但不同的是它们需要附加的，并且经常是很复杂的局部规则。这些规则的概率极低，不可能通过随机的方式产生。它们需要特别的解释。