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《复杂——诞生于秩序与边缘的科学》
作者：米歇尔.沃尔德洛普
翻译：陈玲
出版：三联书店
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《复杂》导读
作者：张江
《复杂》这本书的出版可以说给中国的学术界打开了一扇窗子，让我们真正的了解了国外的复杂性科学。有人称《复杂》这本书是复杂性科学的“圣经”我看也一点不为过。《复杂》类似于纪实小说，读起来轻松愉快，然而这也许会让不熟悉的人摸不到头脑，因为单单从每一章的标题根本读不出来这一张所要讲述的主要内容。事实上，《复杂》叙述的学术内容涵盖了经济、生命、计算机、物理、哲学等等多门学科、多个层面。我再次做一个总结，方便大家阅读，并在相应的章节找到自己最想要的东西。
1、爱尔兰的英雄
主要叙述阿瑟（Brian Arthur）的故事，包括他的报酬递增率，以及新经济学上的一些洞见，还有对新古典经济学关于最优化经济人的质疑。当然文中也介绍了他的一些个人经历和科研成果。从这章你会体会到一场革命即将来临，这是一个非常好的复杂科学的切入点。如果你感兴趣的领域是经济学，并同样感受到新古典经济学的不足之处，那么这章一定要看。
2、老师倒戈
主要叙述考温、盖尔曼这些权威的物理学家、诺贝尔奖获得者是如何萌发研究跨学科的想法并筹建圣塔菲研究所的。其中包括了这些专家对自己以前研究方法的质疑，他们称新兴的方法为复杂系统方法。文中还介绍了一些物理学的知识。如果你对物理学感兴趣，建议看这章。
3、造物主的秘密
主要叙述考夫曼的个人研究经历，以及他的关于基因网络（外文大概叫boolean network)方面的研究，这个网络有望解释一个受精卵是如何演化出生物个体的。另外，这里也包括了对生命起源这个问题的研究。就是用计算机模拟地球在产生生命的时候的化学环境，看看是否会产生出原始的生命体。如果你对生物学着迷，就一定要看这章。
4、“你们真的相信这套？”
这一章内容很少，主要讲圣塔菲研究所的一场很重要的经济学研讨会，会议邀请了经济学家和物理学家，描述了用物理学的视角看待经济科学中问题的方法，以及双方的争论。
5、游戏高手
主要讲述约翰.荷兰德（John Hollad)的个人研究经历和他的科研成果。主要包括遗传算法、分类器系统（这个分类器系统是一个能够自己进行学习的专家系统，搞专家系统的同志们一定要了解这个）。正如文中所说，hollad对复杂适应系统的理解和洞察在当时可以说超越了圣塔菲研究所的其他人。他提出了，人们要研究复杂系统更要研究复杂的适应系统。他在很多年前就提出了很多非同寻常的观点，包括对人工智能的认识。如果你是搞计算机或者自动化相关领域的，就不能不了解John Holland的思想。
6、混沌边缘的生命
讲述郎顿（lanton）和他的人工生命这门新兴学科的故事。如果说第4章以前的叙述仅仅是人们认识到了复杂系统这个东西，那么从这一章开始，人们开始意识到研究复杂系统的重要手段方法就是计算机模拟。这一章就是用计算机研究生命的思考。其中朗顿的混沌边缘的生命的概念不可谓不深刻，它指出了生命、复杂等现象是由何而来的。如果你是编程高手、计算机专家、生命科学专家就要看看这一章。
7、玻璃房中的农民经济
如果说第一章是提出经济系统中的复杂性这个问题，那么这一章叙述的就是如何解决问题。答案就在于计算机模拟。文中叙述了arthur,holland等人是如何用复杂系统、计算机仿真的观点研究经济的，他们提出了一个ASM（人工股市模拟）的系统构思，这个ASM可以在网上找到，可以说是第一个模拟经济的复杂系统模型。另外，里面还介绍了合作与竞争的问题，包括axlord的囚徒困境博弈的计算机程序竞赛等有意思的东西。如果你是经济学、管理科学、社会科学的爱好者，那么建议一定看看这一章的东西。
8、等待卡诺特
作者通过比较热力学的发展和复杂科学的发展指出，现在的复杂系统缺乏一个统一的理论就象是热力学第二定律一样能够非常抽象的刻画出复杂适应系统的一般描述和解决问题的通用途径。可以说这一章是前面各章的一个升华，人们从单个复杂适应系统中总结出了好多通用的规律，而这一章是讲如何把这些发现连成一片。文中简单叙述了圣塔菲中的高手们是如何探讨这个问题的，并提到一般的复杂适应系统理论呼之欲出。可以说这章介绍了复杂系统科学在当时的研究现状和进展。理论家们不要错过这一章。
9、乘胜前进
这一章又是整本书的一个升华，可以说这一章是复杂系统科学的一个展望。作者重新强调了复杂性科学的基本含义和独立的视角。阿瑟提到了复杂系统观点是一种综合的方法，并且讨论了东方古老思想与复杂系统的关系。
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现代科学的前沿——从《复杂》和SFI谈起
文章分类:：复杂理论
作者：陈禹
大约三年前，从美国回来的朋友带给我一本M.Wordlop写的《Com-plexity》。看完第一章，我就被它深深地吸引住了，几乎是一口气通读了第一遍，然后又回过头来，一章一章地仔细品味。这种感受似乎已经好久没有经历了。可以与之相比的只有《一个自然科学家在贝格尔舰上的环球航行》(达尔文)、《物理学的进化》(爱因斯坦、英费尔德)、《两种文化》(C.斯诺)以及凡尔纳的几本书。
现在回想起来，为什么这本书如此引人入胜呢?其原因大概就在于，它向我们生动地展示了面向21世纪的全新的、新一代的科学，包括它的主要特点、基本思想、初步轮廓。这对于我们这一代跨世纪的学人来说，正好回答了一系列思考已久的根本问题，如科学究竟向何处去，近代科学的思想体系和方法究竟有什么地方需要改进，自然科学和社会科学究竟应当如何结合与相互渗透，现有的学术管理与评价体系应当如何改进等等。《复杂》这本书以桑塔费研究所(Santa Fe Institute，简称 SFI)的建立和发展过程为线索，以形象的、具体的语言为描写手段，以广博的知识和事实为基础，对这些严肃的、深刻的理论问题，提供了令人耳目一新的有益的启示。正因为这样，去年该书由陈玲翻译，以《复杂》为名，由三联书店出版后，迅速引起了学术界的广泛关注，也就是意料之中的事了。(事实上，在此之前该书已有其他译本，《读书》杂志上曾有过介绍。)
迄今为止，我们所说的科学，基本上是指由培根、牛顿、伽里略、笛卡儿等开创的，近三四百年内发展起来的一整套观点、方法、学说，我们不妨称之为近代科学。由弗兰西斯.培根首先倡导的分析和实验方法，经过伽里略等许多学者的实现与发展，深入到了几乎所有的学科领域；牛顿归纳的物理学的基本定律以及相应的教学方法，则成为人类对于宇宙(包括社会)认识的基本框架；而笛卡儿则从思想方法上进行了深刻的概括与总结。正是由此形成的庞大、完整的近代科学体系，通过在它的基础上形成的工程技术，成了创建近百年来人类文明空前繁荣的基石。可以说，我们今天享受的全部物质生活和文化生活，都是建立在近代科学提供的这个基础之上的。而我们从小学、中学直到大学所传授的科学知识，基本上也都是立足于近代科学体系之上的。它所教的、学的，无论是思想观点，还是方法手段，绝大部分都是近代科学的内容和成果。从和中世纪神学与愚昧的斗争中成长起来的近代科学，无疑将以其丰富的思想与物质成果，作为人类文明和思想发展史中的重要阶段而列入史册。
然而，如果我们只是陶醉在近代科学的巨大成功之中，甚至把近代科学看作是人类文明发展的最终完成，那就与科学的本意背道而驰了。辩证法的基本常识告诉我们，科学的发展、人类的认识是无止境的，任何一个阶段、任何一种思想，都是人类进步的历史长河中的一个局部，都有自己的特定的环境、条件、应用范围，因而也都必然具有一定的界限和局限性，并且必然会在某种意义下被后来的新生事物所超越。否则，人类就停滞了，再也无法进步了。事实上，自从进入20世纪以来，全部科学的发展正是按照辩证法的规律，从认识近代科学的局限与不足出发，走向新一代的科学。为了便于表述，我们不妨把这种正在向我们走来的新一代的科学，称之为现代科学。当然，这种所谓的现代科学，目前正处于形成之中，还没有完整的体系。
20世纪一开始，相对论和量子力学的出现就对牛顿力学所代表的宇宙观提出了尖锐的挑战。19世纪末盛行一时的，认为科学大厦即将最终完成的乐观情绪被打破了。大自然向人类展示出了丰富多彩、变化万千的景象。这预示着近代科学的思想框架已经无法容纳人类对宇宙越来越广泛、越来越深入的认识。从30年代到40年代，从贝诺朗菲的一般系统理论，到维纳的控制论、香农的信息论，一系列新学科出现了。它们冲破了还原论那种学科分割，只见树木不见森林的、目无全牛的框架，从全局、从发展的眼光去观察和认识世，为人们打开了眼界，开拓了视野。在此期间还有两件值得重视的大事。一件是现代数字式电子计算机的诞生。今天我们已经深刻地体会到它对于人类社会和科学的巨大影响。另一件是哥德尔不完全性定理的证明，这从另一个角度告诉我们，现有的逻辑方法并不能穷尽人类的认识，它只是人类认识的一种方法，而决不能构成最终完成的、无法再前进的、终极的理论体系。所有这一切大大推动了20世纪后半叶的科学进步。混沌、分形、复杂性以及 DNA结构的发现，大爆炸宇宙学的提出等绚丽多彩的新思想、新成果，使我们在世纪末的回顾中，深深地感受到这场科学思想大变革的脚步。《复杂》一书描述的，正是这场大变革的最前沿的情况。只要略知一点20世纪的科学发展史，就不难看出，桑塔费研究所的主要研究领域——复杂性科学，正是近百年来各学科中的新思想、新观念的最集中的表现。它综合了各学科、各领域的最新的思想成果，从方法论的高度出发，把弄清人类如何认识和控制复杂系统当作目标。而这正是以牛顿学说为代表的近代科学体系的最根本的不足之处。
从目前我们已经认识到的来看，近代科学在思想方法上的主要偏颇在于形而上学的还原论的严重影响，即片面地强调分解，而在相当大的程度上忽视了综合。具体地说，这种片面性主要表现在以下四个方面。
第一，忽视了整体性，认为只要掌握了各个局部，整体自然而然地就清楚了。亚里士多德曾说过：“整体大于它的各部分之和。”即在若干部分组成一个整体时，除了各部分自身的各种属性之外，还产生了新的质。而近代科学则忘记了或者忽视了这个道理，以至出现了把化学归结为物理学，把社会科学归结为生物学之类的极端荒谬的企图。
第二，片面强调量变，而忽视了质变，甚至认为一切质变都可以归结为量的变化，在事实上否认了质变。与此相联系的则是不恰当地夸大数学的作用。
第三，否认层次之间的质的差别，以为目前人类已经认识的局部规律可以在任何层次上适用，例如，牛顿力学、连续的概念等。
第四，用静止的观点看待事物，不承认世界有真正的发展、真正的变化，顶多承认循环和重复。一句话，否认世界有真正的历史。
20世纪科学的发展正是不断突破这些偏见的过程。大爆炸宇宙学揭示了宇宙的演化规律，使人们认识到，不只是生物界有发展、演化的历史，物理世界同样也经历着演化和发展。计算机科学和技术的发展，使人们分析大批量信息、模拟复杂系统的能力大大提高。对混沌和分形的研究，使人类对于复杂系统行为的认识有了新的发展。对耗散结构理论、协同学、突变理论的研究，使得过去一直没有深入研究的远离平衡的状态得到了关注。自组织现象、倍周期分岔现象等以前被忽视了的丰富多采的领域显现在人们面前。桑塔费研究所正是在这样的背景下，在复杂系统这一高度概括的、跨学科的议题周围，集合了一大批来自不同领域的专家、学者，从德高望重的诺贝尔奖金获得者到风华正茂的研究生，在一种充满探索精神、共同寻求真理的氛围中，构筑着全新的、现代科学的大厦。《复杂》这本书，以生动的笔调，描述了这个研究所从开始酝酿到初具规模的过程。书中介绍了几位不同领域的科学家，他们从各自的研究领域，不约而同地走到了一起，走进了桑塔费。其中包括经济学家阿瑟，计算机专家霍兰德、朗顿，医生出身的考夫曼等。他们每个人的经历都与突破近代科学的框架密切相关。当然，三位诺贝尔奖金获得者：物理学家盖尔曼、安德森和经济学家阿罗，在SFI的发展中发挥了关键性的作用。
令人感兴趣的另一点是SFI在科学研究的组织管理方面的创新。学科分割，压制创造精神，这并不是中国学术界所独有的现象。除了其他种种原因之外，近代科学本身的弊病不能不说是一个重要原因。由于过于强调分解，学科越分越细，而且互不交流，甚至互相排斥。过分专业化使统一的人类思想文化陷入分裂。英国学者C.斯诺的《两种文化》一书曾尖锐地指出了这种危险。从微观来说，这种状况使人成为视野狭窄、思想僵化的分工的奴隶。从宏观来说，任何一个真正涉及人类福利的实际问题，都是跨学科的、综合性的，决不可能靠单独某一个学科解决。学科分割的状态使得这些关系到人类生存的重大问题，难于协调，久拖不决，以至酿成灾祸。长期担任美国核武器研究领域的组织工作的考温对此深有感受。正因为这一点，当他退休之后，便下决心组建一个不受现有管理体制束缚的、打破学科界限的、充分发挥所有人员的创造性的、新型的研究所。按照他的设想，在这样一个环境中，研究人员不必为职称而烦恼，不必担心学科分割造成的冲突，不必为申请经费而浪费时间，唯一的目标是探索21世纪的新科学。正是这个梦想，使他成为 SFI的发起者和第一任所长。应该说，这决不只是考温一个人的梦想，也是许多人，包括我们这些中国知识分子的梦想。 SFI为我们提供了这种理想状况的一个雏型。
正是抱着对这种梦想的强烈向往，笔者在1997年11月访问了SFI。通过和所长戈德伯格的交谈，通过与各个课题组的接触，我进一步了解了近几年来SFI的研究工作和发展方向，当然，也亲身体会了那种勇于探索、无拘无束的良好气氛。从SFI带回的书籍和论文已经成为研究生的学习资料。同时我们还通过Internet网随时了解SFI的研究新成果，并且下载了他们的系统模拟软件——SRARM。我们希望在探索21世纪的现代科学的征途中，中国的科学工作者也能作出应有的贡献。
最后，关于译文再谈几句。中译文的出版为这本书的广泛传播创造了有利的条件，使更多的读者能够享受到这些精神财富。译者确实是做了一件非常有益的事。也许正是出于对这本书的喜爱，其中一些翻译上的失误更使人觉得遗憾。对于许多知名度很高的科学家，译者没有使用早已通用的名字，如薛定谔、冯诺意曼、拉普拉斯、香农等。这不能不说是一个严重的缺憾，希望能在修订时改过来。再如，第56页上的马丁.路德误为马丁路德.金，95条论纲误为95篇文章，都是不应该出的错误。当然，指出这些都是出于对这本书的喜爱，希望译者与出版者精益求精，做得更好。
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简单的《复杂》
作者：乔新生
当我们的孩子有一天发问，时钟的指针为什么要顺着现在的方向走而不是逆方向走时，我们通常会说这样是科学的；当我们的孩子学电脑，看到键盘上字母的排列顺序时，会问我们为什么作ＱＷＥＲＴ的排列，我们或许还会告诉他，这样是最科学的。也许有一天，我们自己也会对周围的一些事情怀疑，试图用所谓的科学来解释它，当我们解释不通时，我们会不会想到，自己依据的科学原本就是不科学的？
对于智力正常的许多大人来说，当我们思考问题时，已经有了许多假设或所谓的科学公理，我们要做的就是在这些假设或公理上继续往前推导，直到我们得出自己想要的结论来。现在的科学都是建立在这种由假设与公理所堆积的沙堆上，只不过我们这些沉湎于此的人们没有看到自己工作和思考的危险与可笑，以致当我们中间有人怀疑大家工作的价值，试图在另一块地基上建造新学科时，不得不面对昔日同行的讥笑和干扰。复杂科学的诞生恰恰印证了上面的话。
长期以来，经济学家在分析经济现象时，无论在宏观方面还是在微观方面都像是在画一个不可能的圆圈。在宏观经济学中出现了供给与需求经济学，试图在供给与需求平衡中建立自己的一套能解释经济现象的系统。由于经济现象从来都不是供给与需求相平衡的，所以，经济学家借助于不断假设来为自己的系统圆梦。在财政学里，预算的平衡与不平衡也是经济学家大费苦心的问题，一场突如其来的战争导致国防经费的大量增加，使得所有为论证自己预算的科学而创造的理论顷刻成为废纸一张。会计是最接近经济本质的科学，但是人为编制的负债表中恰恰是最不能体现科学的东西。经济学家们小心翼翼地拿起笔来想表达自己心中那个完美的圆，但他们的手在抖动，因为，马路上可能有情况，一个美丽的女郎出了事故，或者有人在经济学家的窗口大吼一声，经济学家越来越不容易将圆画下去。直到复杂科学出现。
复杂科学的创始人套用邱吉尔关于历史就是一件接一件见鬼的事件组成的话，认为“经济是一个自我组织的系统”。在键盘设计中，为什么大家都用ＱＷＥＲＴ键盘？并不是因为这样设计能够在数学上经得起检验，而是因为，最早有一位叫ＣｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒＳｃｈｏｌｅｓ的工程师为减慢人们打字的速度而设计的，之所以这样做是因为那时打字的速度过快会使打字机卡壳。不幸的是，按照这种思路设计的键盘被率先批量生产，这就意味着当时想学打字的人都必须使用这种“科学”的键盘。对这种偶然事件人们赋予了大量“科学”的解释，从而使真正的科学蒙羞。另一个生产上的例子更具有说服力，ＶＨＳ与ＢＥＴＡ是两种不同的录像带制式，从技术上来说，ＢＥＴＡ比ＶＨＳ要先进一些，可是在竞争中ＶＨＳ最终占据了市场，原因是ＶＨＳ在当时的市场占有份额稍微大一些，卖录像带的商店不喜欢同一内容的带子有两种制式，消费者也不喜欢用两种制式的带子，要淘汰的只能是当时市场占有份额较小的制式带子，ＶＨＳ的成功也就不足为奇了。用这一理论来解释那些看似有序、实际上混乱无序的经济现象，比传统的经济学要科学得多。因为它不预先设计平衡状态，而以偶然事件切入，寻找最后的平衡。复杂科学就是“要显示偶然的事件在随机的进程中怎样不断地积累，从而从众多的可能性中选择其中一个平衡点”。“现在，经济学家们不但可以看到某一种结果产生的整个过程，而且可以从数学推论中看到，一组组不同的历史事件是怎样导致了完全不同的结果的”。
正是有了复杂科学，经济学才有了灵气。因为复杂科学强调个体生命，注意到人的分散与不同，将研究的对象看作是天生复杂的事物，并且建立在生物学理论基础上提出了“报酬递增率”。以汽车销售为例：如果有Ａ与Ｂ两种牌号的汽车，功能相近而且宣传手册雷同，你买哪一种好呢？你会像所有明智的人一样，向你的朋友咨询，碰巧，也恰恰是碰巧，你咨询的朋友买的是Ａ牌，他们说这种牌子不错，于是你很自然地选择了Ａ牌。但是，复杂科学家提醒你，世界上又多了一个开Ａ牌车的人，那就是你，这意味着下一个想买车的人将会多一个机会遇到开Ａ牌车的人。如果他向你咨询，可能会继续增加Ａ牌车的销售量。复杂科学就是在这偶然之中找到了不同的结果。你也许会说，如此简单的道理，中国的古人早已经发现，但是，你也不得不承认，是西方当代的科学家将其上升为科学，并将其命名为复杂科学。与以往的经济学相比，复杂科学不回避现象，而且从现象中得出结论。以往的经济学也注意到现象，但是现象被用来为其理论服务，通过各种各样的假设，现象被分割得面目全非，经济模式建立了，而活生生的经济现象被肢解了。
当复杂科学的创建者在谈论自己的“报酬递增率”时，美国经济学家变得“ 愤愤然起来”，因为它打破了传统经济学的市场均衡定律。作者关于复杂科学的论文被最富有声誉的经济学刊物视为“没戏”！有的编辑认为作者关于复杂科学的研究没有任何价值。好容易有一个慈悲的刊物答应发表作者的论文，但在费时两年多、作了一次又一次修改后，仍然退了稿。一次，一位好心的经济学家同情地对复杂科学的创始人说，“他们会把你钉死在十字架上的”。幸亏他没有被钉死，我们知道了加利福尼亚硅谷存在的合理性。因为古典经济学总是告诉我们，高科技公司的发展总是均匀地分布在各地。而复杂科学解释了这一现象，它认为新的高技术公司“当然会为了要靠近其他高科技公司”而设在加利福尼亚的硅谷。“复杂地交织在一起的正反馈和负反馈无法不使事物形成系统。”
我们是要硅谷呢？还是要古典经济学？
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下为正文
下为正文
下为正文
下为正文
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《复杂》概述
这是一本关于复杂性科学的书——这门学科还如此之新，其范围又如此之广，以至于还无人完全知晓如何确切地定义它，甚至还不知道它的边界何在。然而，这正是它的全部意义之所在。如果说，复杂性科学的研究领域目前尚显得模糊不清，那便是因为这项研究正在试图解答的是一切常规学科范畴无法解答的问题。比如：
为什么苏联对东欧四十年的统治会在1989年的几个月之内轰然坍塌？为什么苏联自身也在其后不到两年的时间内分崩离析？这些当然与名叫戈尔巴乔夫和叶利钦的两个人有一定的关系。但即使是这两个人自己，也像是被他们完全无法控制的事件席卷裹挟而不能自已。这是否是因为有某种全球性的、超越个人能量的原因在起作用？
为什么股票市场会在1987年10月的一个星期一这一天之中猛跌五百多个百分点？很多评论将之归咎于股票生意的计算机化。但计算机的应用已有多年，有没有任何答案可以解释为什么股票偏偏在那个特殊的星期一狂跌不已？
根据化石标本的记载，古代物种和生态系统常常稳定地保持了几百万年，而后却在地质期的某一瞬间灭种或演变为新的物种，这是为什么呢？也许恐龙是因为小行星的影响而遭到灭绝，但那时并没有那么多的小行星，还有其它因素在起作用吗？
为什么在孟加拉这样的国家，即使在实行免费节育措施之后，农村家庭仍然平均要生七个孩子？甚至村民们似乎完全清楚，由于他们的国家人口过多和发展停滞，他们正蒙受着怎样的苦难。为什么他们仍要明知故犯他要沿袭这种行为方式，使自己陷入灾难深重的境况呢？
原始的液态氨基酸和其它简单的分子是如何在四十亿年前转化为最初的活细胞的？分子是不可能随机地组合在一起的，但生命起源学家们却又津津乐道地说，不发生这样的情形是荒谬的。难道生命的起源竟是一个奇迹？抑或是液态氨基酸中有我们至今尚不知晓的致因？
为什么单个细胞在六亿年前开始组合，从而形成像海藻、水母、昆虫，最后到人类这样的多细胞生物体？而人类又为什么要耗费这么多的时间和这么大的力气来把自己组成家庭、部落、社团、民族及各种类型的社会？如果进化（或资本主义自由市场）真是完全由适者生存法则决定的，那么为什么又会发生一些与人际之间残酷竞争毫不相关的事情呢？在这个好人经常无法坚持到底的世界上，为什么又有像信任与合作这样的事？为什么尽管有各种各样的情况，但信任与合作却不但存在，而且还会发扬、昌盛？
达尔文的自然选择论如何解释像眼睛和肾脏这样精妙复杂的结构？难道我们在生命体上所发现的这些精妙得令人无法相信的组织，真的仅仅是随机进化的偶然结果吗？抑或在四十亿年前还有什么别的、达尔文所不了解的因素在发生作用？
生命究竟是什么？难道生命无非是一种特殊而复杂的碳水化合物？还是某种更微妙的东西？我们制造出来的像计算机病毒这样的东西究竟是什么？它们仅仅是恼人的生命的仿造品吗？或者，从最根本的意义上来说，它们真是活物吗？
脑子是什么？大脑这个普普通通的三磅重的团块，是如何产生像感情、思想、目的和意识这样不可言喻的特征的？
也许最根本的是，为什么总是有而不是无？宇宙始于大爆炸后一片潮湿的混沌，然而至此开始，就像热力学的第二定律所形容的那样，宇宙就受制于某种不屈不挠地趋于混乱、解体和衰败的倾向力。但它同时又无处不产生着结构：银河、恒星、行星、细菌、植物、动物和大脑。这又是怎么回事呢？是因为永恒趋于混乱的强制力与同样强大的趋于秩序、结构和组织的强制力之间有某种抗衡的力量？如果是这样的话，这两种力量是如何同时发生作用的呢？
乍一看，这些问题只有唯一一个共同点，那就是，它们都有一个共同的答案：“无人知晓”。有些问题看上去甚至根本就不是科学问题。但当你进一步研究它们时，你就会发现，这些问题其实有许多共同之处。比如，它们都属于一个系统，即复杂系统。也就是说，许许多多独立的因素在许许多多方面进行着相互作用。比如千百万个蛋白、脂肪和细胞核酸相互产生化学作用，从而组成了活细胞；又比如由几十亿万个相互关联的神经细胞组成的大脑，以及由成千上万个相互依存的个人组成的人类社会。
而且，在每种情况中，这些无穷无尽的相互作用使每个系统作为一个整体产生了自发性的自组织。人们在力图满足自己的物质需要的过程中，通过无数个人的买卖行为，无意识地将自己组成了某种经济体制，就属于这种情况。这并非是在有人负责或有意识地计划下发生的情形。又比如，基因在一个不断发展的胚胎中以一种方式将自己组合成肝脏细胞，又以另一种方式将自己组合成肌肉细胞；飞鸟顺应邻居的行为而无意识地将自己聚集成群；生物体经常相互适应而得以进化，从而将自己组合成为精巧协调的平衡系统；原子通过相互化合得以找到最小的能量状态，从而使自己形成被称之为分子的结构。在所有这些情形中，一组组单个的动因在寻求相互适应与自我延续中或这样、或那样地超越了自己，从而获得了生命、思想、目的这些作为单个的动因永远不可能具有的集成的特征。
更进一步的是，这些复杂的、具有自组织性的系统是可以自我调整的。在这种自我调整中，它们并不像地震中的滚石那样仅仅只是被动地对所发生的事件作出反应。它们积极试图将所发生的一切都转化为对自己有利。因而人类的大脑经常在组织和重组它几十亿个神经联系，以吸取经验（总之有时是这样的）；物种为在不断变化的环境中更好地生存而进化——在企业和工业领域的情形也是如此。市场对消费口味和生活方式的变化，对移民、技术发展。原材料价格的变化和其它一系列因素的变化不断地作出反应。
最后一点，每一个这样自组织的、自我调整的复杂系统都具有某种动力。这种动力使它们与计算机集成电路块和雪花这类仅仅只是复杂的物体有着本质上的区别。复杂系统比它们更具自发性，更无秩序，也更活跃。然而与此同时，这种特殊的动力对离奇古怪的、无法预测的螺旋运转，即被称之为混沌的状态，却还相距遥远。在近二十年中，混沌理论已经动摇了科学的根基，它使人们认识到，极其简单的动力规律能够导致极其复杂的行为表现，譬如无数细小的碎片所产生的整体美感，或无数翻沫所形成的汹涌的河流。然而混沌理论本身仍然无法解释结构和内聚力、以及复杂性系统自我组织的内聚性。
但复杂性系统却具有将秩序和混沌融入某种特殊的平衡的能力。它的平衡点——即常被称为混沌的边缘——便是一个系统中的各种因素从无真正静止在某一个状态中，但也没有动荡至解体的那个地方。混沌的边缘就是生命有足够的稳定性来支撑自己的存在，又有足够的创造性使自己名副其实为生命的那个地方；混沌的边缘是新思想和发明性遗传基因始终一点一点地蚕食着现状的边缘的地方。在这个地方，即使是最顽固的保守派也会最终被推翻。混沌的边缘是几个世纪的奴隶制和农奴制突然被五十年代和六十年代的人权运动所取代的时刻；是长达七十年的苏维埃突然被政治动乱所取代的时刻；是进化过程中万古不变的稳定性突然被整个物种的演变所取代的时刻。混沌的边缘是一个经常变换在停滞与无政府两种状态之间的战区，这便是复杂性系统能够自发地调整和存活的地带。
在混沌边缘发生的复杂、调整和剧变——这些共同的特征是如此显著，以至于越来越多的科学家相信，在一系列仅仅是顺理成章的科学类推之外肯定还有更多的东西存在。这场科学运动的神经中枢便是被称之为桑塔费研究所的智囊机构。这个研究所创建于八十年代中期，最初坐落在坎杨路桑塔费艺术区中一个租来的女修道院里（举办学术讨论会的地方过去是一个小教堂）。聚集在这里的研究人员虽然来自不同的阶层和背景，包括从梳着马尾巴发型的研究生到像物理学家马瑞.盖尔曼（Murray GellMann）、菲利普.安德森（Philip Anderson）和经济学家肯尼思.阿罗（Kenneth Arrow）这样的诺贝尔桂冠得主，但他们都达到了一个基本的共识，那就是，他们都坚信一个将普照自然和人类的新科学——复杂性理论。他们相信，近二十年来的知识热潮在神经网络、生态平衡、人工智能和混沌理论这样一些领域所取得的成果已经助使他们掌握了建立这个复杂性理论框架的数学工具。他们相信，对这些新思想的运用使他们得以从过去无人知晓的角度和深度来认识这个自发、自组的动力世界。这一认识将对经济和商业行为，甚至政治行为发生潜在的巨大影响。他们相信，他们正在凌厉地冲破自牛顿时代以来一直统治着科学的线性的、还原论的思维方式。他们的突破已经能够使他们面对当今世界的最重大的问题。他们相信，他们正在开创的是，套句桑塔费研究所创始人乔治.考温（George Cowan）的话，“二十一世纪的科学”。
这本书就是关于他们的故事。
