寻求因果结构的最佳去处就是对有机物复杂性起源的辩论

时间:2024-06-27 03:53:05

奈杰尔·戈登费尔德(Nigel Goldenfeld):

伊利诺伊大学香槟分校物理学教授。

寻求因果结构的最佳去处就是对有机物复杂性起源的辩论

如果方向错误,纠正错误就是进步。历史告诉我们,颠覆传统对我们世界观的影响大于接受新鲜认知的影响。与生俱来的直觉决定了我们的科学偏见,这样的直觉不仅导致我们无法准确认知宏观和微观领域,还让我们难以描述日常现象。如果我们要预测下一次会由什么引发世界观转变,那么我们对自己内在的直觉必须有全新的认识。在阅读此文的几分钟里,我将努力改变你对于因果关系的基本观点。

因果观点通常是这么被理解的:某一事件由它之前的单一原因引发。例如:在古典物理学中,网球在空中飞是因为之前有网球拍击中了它。我那已经使用了16年的老汽车总是转速过快,因为温度传感器总是误以为汽车还在启动模式中,所以错误地传递出了引擎温度过低的信息。我们都很熟悉那些蕴含于现实之中的因果关系,并将此纳入物理定理。这看起来好像并无必要,物理定理本身无法区分时间上的过去和未来,因此,我们必须从物理定理中取己所需。

但是,如金融市场或地球生物圈这样的复杂系统,看起来并不遵循因果关系。每一个简单的事件都可能由无数原因引发,而每种原因的影响并不清楚,事后也依然如此。可能有人会说,可能存在一个诱因网络,例如在某一天中,股票市场可能上升或下降了几个百分比,《华尔街日报》可以轻松地将股市变动报道成“股民抛售盈利”或“投资者逢低买入”。第二天,如果股市有相反的变动,那么必将又有截然不同的理由,但每一种变动中肯定都有买卖双方,他们预测事情发展的世界观肯定相反。市场正常运转得益于多元的立场,如果将大多数的市场变动都归因于某一个或主流的原因,那就忽略了市场前景的多元化,也无法意识到众多持不同观点的交易者之间出现短暂失衡现象的内在原因。

这样的误解充斥在公众辩论和科学之中。举一个例子,是否是某种单一原因引发了某种疾病呢?在一些情况下,原因可能确实是唯一的,如亨廷顿舞蹈症,它就是由DNA基质中某一核甘酸重复序列导致的。但即使如此,病发年龄和严重程度也是可以通过环境因素和基因的交互作用来进行控制的。因果网络成为流行病学里的精妙隐喻已经是几十年前的事情了,但对于这个网络如何形成和起作用的定量研究却凤毛麟角。正如哈佛大学公共卫生学院的南希·克里格(Nancy Krieger)在1994年的著名论文里辛辣地问道:“有人见过那只织网的蜘蛛吗?”

寻求因果结构的最佳去处就是对有机物复杂性起源的辩论:智慧设计论vs自然选择论。这种辩论的基础就是因果——生命有起源,且有唯一起源。但是,如果另有一个因素推动了生命的起源和进化,怀疑论者就会问,谁见过那只蜘蛛呢?

结果就是:没有蜘蛛。因果网络能通过串联系统中的代理或活跃因素自发产生,例如互联网。尽管已有统一的网络通信协议(如TCP/IP)的存在,互联网拓扑结构还是铺天盖地地发展了起来,因为互联网服务商发现这是一块空前的淘金乐土。值得注意的是,一旦尘埃落定,互联网统计属性的特殊之处就显现出来了,如:数据包的延迟、网络拓扑,就连传输的信息都呈现出碎片化的不规则性。

但无论是本地网络还是全球网络,不管发展时间的长短,它们看起来都一模一样。1995年对网络不规则的发现并不受欢迎,因为路由器使用的交通管制标准算法的假设是网络动力的所有特性都是随机的,而不规则是生物网络的特性。如果没有设计总蓝图,互联网进化的统计法则将重蹈生物进化的覆辙,而无须控制实体的结构将自发产生。而且,进化后的网络对生活的影响将变得诡异而无法预测,遵循无法溯源的新规则。网络会表现得更像是一个集体而非部分的总和,对因果关系的讨论将变得没有意义,因为这样的讨论将会被分散在不同的时空里。

2010年5月6日下午2点42分到2点50分之间,道琼斯工业平均指数迅速下降,此后又出现近6 000点的大反弹,波动幅度空前。这一天发生的股市动荡后来被称为“闪电崩盘”,影响了许多市场指数和个股,甚至导致出现了一些令人难以置信的公司股价(比如,埃森哲咨询公司某一时刻的股价竟然为一美分)。

因为有交易的实时数据,所以我们能慢镜头般地研究这一场金融灾难大片,但崩盘的原因至今仍是个谜。美国证券交易委员会的报告中指出了崩盘的导火索是某共同基金出售了40亿美元的股票,却没有具体说明这一导火索为什么会引起闪电崩盘。我们知道的是,导致崩盘的条件存在于市场网络的因果关系中,这是一个由高频交易算法催生出的自发并快速进化的结构。这一次的闪电崩盘昭示着网络生活的到来,就像亚瑟·查尔斯·克拉克(Arthur C.Clarke)的科幻小说《拨往“弗兰肯斯坦”的F键》(Dial F for Frankenstein)一文开篇就写道:“1975年12月1日格林尼治时间1点50分,世界上的所有电话同时响起来……”对科学面临细节方面的诘问让我非常兴奋,因为……算了,不说了。我想我也说不明白。