——读《为什么只见树木不见森林:从简单现象到复杂系统》
距离2008年全球金融危机已经过去了十多年,时至今日,专业人士仍然对这场危机产生的原因争论不休:为什么没有人预见这场危机的到来?我们距离下一次金融危机有多远?
前美联储主席格林斯潘曾表示,当下的经济学理论与方法还不足以反映现实。也许问题的答案不在经济学内部。正当人们为如何化解市场“系统性风险”而忧心忡忡时,来自生态学领域的思想与认知模型提供了一条新的解题思路。
《为什么只见树木不见森林:从简单现象到复杂系统》这本书所围绕的中心,就是如何建立起人们通常认为无关的领域之间的桥梁。本书作者迪尔克·布罗克曼是德国著名的物理学家,他的研究领域超越了传统物理学的边界,延伸至复杂系统、社会网络结构、计算神经科学等,在跨学科领域有着杰出的声望。在本书中,作者试图引领读者感知到一些不同的主题与理念,揭示其中出人意料的关联。如果用一句话来概括,那就是本书展示了“复杂性科学视野下的自然与社会”。读者可以通过把握复杂性科学的思维方式,用于解释生态学、社会科学、经济学、物理学、流行病学等各领域的复杂系统。
复杂性科学是什么?
日常生活中,复杂现象无处不在:错综复杂的人际关系,迷踪交错的民航路线,瞬息万变的市场波动……当各个部分同时处于运动状态时,相互依赖,又相互影响,很快就让人丧失了对系统全貌的理解。科学的精妙就在于弄清楚复杂现象是如何产生,并且找到它们所遵循的规则。
作者表示,研究复杂性系统最好的方法,是先研究不具复杂性的事物。例如,挂钟的简单摆动是有规律的,可计算、可预测。然而,如果给钟摆加上一个关节,结果就变成了复杂的双摆。双摆也遵循牛顿力学与万有引力定律,但是它的摆动看起来就变得不可预测,貌似是随机的。
原则上,双摆系统的未来是可预测的,因为方程式是已知的。问题在于,初始数据的测量总会出现误差,哪怕极其微小。在简单的系统中,类似单摆状态下,微小的误差对未来的预测影响极小,但是在复杂系统中,初始数据的微小误差会导致不久后的预测出现错误。
双摆就代表了一类复杂性系统,它以简单的规则为基础,却表现了出乎意料的复杂结构与特性。这里可以把双摆显示的现象称为“确定性混沌”。在自然界中,确定性混沌是常态。最常见的例子是天气预报。确定天气的方程式是已知的,但天气的物理学是混沌的。
有趣之处在于,这个世界的复杂性也可以表现出简单的行为。大雁排成“一”字和“人”字飞行,这种神奇的场景是如何出现的?作者表示,在复杂性科学中,这种现象被称为“涌现”。所谓涌现行为,是一种群体行为,它从复杂系统中发展出来,但是其结构,不能从对单个元素的研究中推断出来。在这个系统中,许多不同的个体按照隐藏的规则行事,从而产生意想不到的集体行为。不仅动物会在没有指挥者的情况下采取步调一致的行动,人类也会。
作者认为,许多复杂系统,在生物、社会、政治、经济等各个领域都可以被观察到,认识其中的基本规则,从中获得新的理解与知识,这就是复杂性科学的本质。
复杂性科学遵循的是“整体还原论”原则,即忽视非本质要素,寻求普遍性。例如,如果我们简单画一张笑脸,就能看到,眼睛,嘴巴和脑袋是必须的,而耳朵、鼻子、头发、牙齿等是可以忽略不计的。在传统研究方式中,复杂系统会被垂直分解成单独的部分,每个学科去研究一个细分领域,但是复杂性科学不对整个系统做分解,而是致力于去识别其中哪些是关键特征。
从网络研究到富者更富
互联网就是一个与我们的生活密切相关的复杂系统。互联网上的链接是海量的,如果将维基百科的所有词条都链接在一起,将产生6万亿个链接。但是,任意两个词之间的链接路径却很短。通常,从“鞋带”到“航天飞机”这样风马牛不相及的两个词之间的链接,只需要三到四个步骤。
同样的效应也出现在人际关系网络中。早在一个世纪前,匈牙利作家弗理杰斯·卡林西就在小说中指出,世界上任何两个人都可以通过最多六步的路径相识。这就是著名的六度关系理论。在1967年,这个理论由美国社会学家通过实验证实。
除此之外,作者还在书中着重介绍了两个重要的网络特征:
一是集群属性。在一项对海豚种群的研究中发现,这些海豚并不总是聚集在一个大群中,但也不是独行者,它们的社交网络是模块化的,网络中节点紧密的部分,被称为集群。同样的属性,在人类关系网络中也同样存在。比如,“我的朋友也是你的朋友”,一个人的两个朋友互相成为朋友的情况并不少见。此外,有些“中介”能将不同的集群连接到一起。比如,你的同学群和同事群是两个集群,而你恰恰就是这个“中介”。
二是幂律分布。研究发现,真实网络的节点度(关联度)频率分布遵循幂律,即绝大多数节点的节点度很低,只有极少数节点的节点度分布非常广泛。节点度特别高的少数节点被称为中心节点,如同自行车的轮毂有很多辐条汇聚,网络的中心节点也有很多链接。
为什么会这样?因为“优先绑定”