第四章
涌现性

他关心的仅是自己的利益，在这种场合下，像在其他许多场合一样，他受到一只看不见的手的支配，尽力达到一个并非他原本意图的目的。

——亚当·斯密（Adam Smith），
《国富论》（Wealth of Nations）

任何高度发达的技术都与魔法无异。

——亚瑟·克拉克（Arthur C.Clarke），
《未来的轮廓》（Profiles of the Future）

复杂系统主要关注有交互主体的系统是如何引起涌现现象（emergent phenomena）的。遗憾的是，涌现性是一个虽已被广泛讨论但仍未找到出路的复杂系统的思想。涌现性的潜在含义通常是指个体的、局部性的行为聚集成全局行为。这种全局行为，从某种意义上来说，脱离了它的起源。这种脱离意味着，在一定范围内，局部行为的细节对聚集的结果而言并不重要。这种观念在考虑离散系统时——它是复杂系统研究的关键——十分重要。这里，在探讨涌现性时我们将兼顾直觉和理论两个视角。

涌现这一概念具有较强的直觉诉求。考虑你近距离面对一张由像素点阵构成的图像（参见图4.1）。¹对每个单独的像素来说，可以很容易地从形状、颜色、色调以及其他性质来理解它，然而试图通过近距离浏览所有像素来理解整个图像却通常是不可能的。随着观察者逐步后退，在某个点，整个图像可以开始被辨识出来，而此时像素却变得不可区分。一旦图像可以被辨识出来，我们可在不影响整个图像的可辨识性前提下对单个像素作诸多可能的修改。事实上，就图像最终的可辨识性而言，一些全局的像素特性，如颜色，可能并无多大影响——具体依赖于不同的图像。

图4.1　来自马赛克镶嵌式的涌现

尽管在近距离内很容易理解每个纹块的属性，但想根据这些信息来认知整个图像的本质是不可行的。只有当你从远处观察该镶嵌图时，涌现性才使得整个图像可被辨识。

我们可以在许多层次上看到涌现性。例如，针对之前的例子，我们可以不再要求每个像素只包含一种单一的颜色，而是用一张整体性能近似于原像素的关键视觉属性的极小的图片来代替它。²自然，对于每个这种极小的图片有其自身的像素集来支撑其呈现。这样，这里存在着多层涌现的可能性：图片变成像素点，像素点变成图片，然后图片又变成像素点，如此往复。这会引导我们进入关于宇宙的“霍顿与无名氏”（Horton-Hears-A-Who）⁽¹⁾原理，在那里，系统是由多层涌现堆积而成的。

多层次的涌现性是一个十分重要的概念，因为各个层面的涌现性都可作为窥伺、剖析更大一点系统的切入点。事实上，现代科学的分界即依赖于该性质——例如，物理学归结为化学，化学归结为生物学，生物学归结为心理学，心理学归结为经济学，等等。每一个新的科学能进一步开发由前一层次所达到的涌现性。

尽管对涌现性的这个隐喻非常有吸引力，但是它遗留下来一个开放性问题：应如何将它与科学著述结合起来呢。涌现性的部分内在吸引力就是它能引起部分观察者的惊奇。我们许多关于涌现性最深刻的经历来自那些“局部行为看起来与所产生的聚集结果之间似乎没有任何关系”的系统，就好像这个聚集结果是缘于某种魔法而实现的一样，这与克拉克（Clarke）对高级技术的观察不谋而合。⁽²⁾这些（局部行为和聚集结果之间）显著分离的例子包括相片镶图、蜂房的有序性与一致性、通过一系列简单的局部信号聚集起来的觅食蚁群，以及由市场交易者异质而混乱的尝试所形成的市场价格的稳定性等。

哎，惊奇与无知是紧密相连的。有可能是因为涌现行为只是简单地反映了科学上的无知，而非一些更深层次的现象。那些可能引起一个神秘涌现现象的东西可能非常简单，比如在开普勒（Kepler）时代之前的行星运动中，只是一个椭圆。如果所有这些科学谜团可以很容易地得到解决，那么也许我们的世界只是物理科学的。然而，我们对涌现现象的迷恋究竟是受无知还是受更加深奥的科学谜团所驱动并不重要。深奥的科学谜团一旦得到解决，我们就会发现我们之前的无知变得如此显而易见，然而，正是无知驱使着我们对理解的追求。