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规模:找寻跨学科、跨尺度的创新智慧(2)

2021-01-23 12:44 作者:复旦赵斌  | 我要投稿



2.对复杂性问题的探讨,改变了其他学科的游戏规则

《规模》的作者韦斯特是一位理论物理学家,其主要兴趣是物理学的基本问题,特别是那些有关基本粒子及其相互作用和对宇宙学影响的物理学。物理学家看待我们世界的时候,首先是物质不灭和能量守恒,去寻找物质的来龙去脉以及能量的转化形式,并不在乎其过程。然而,韦斯特则从一个大家都不太关注的视角——规模来看待问题。这虽然也是自然界的属性,但却缺乏关注。

他对自然界中规模现象所产生的痴迷,通过《规模》一书,已经演变成一种高度协作的具有普遍性规律的规模化法则,完全可以称为是复杂性科学领域的先驱了。《规模》从生物学、物理学、社会学等多个领域和维度探讨城市发展问题,是作者从事几十年研究工作以来唯一一本专著,可谓集大成之作。《华尔街日报》评价这本书是“科学写作的奇迹和灵感”。并称“从我们这个时代最具影响力的科学家嘴里,对植物和动物到我们生活的城市的一切生命周期所隐藏的法则进行了令人眼花缭乱的探索。”

复杂的世界


但是,“复杂性”这个术语本身可能会让人产生误解,因为韦斯特发现复杂性的美丽,在于他找到了一种基本的简单性,将包括我们身体、城市和企业在内的看似复杂多样的生活系统现象统一起来。那么,什么是复杂性呢?

正如书中所述,英国已故著名物理学家霍金称“21世纪将是复杂性科学的世纪”。复杂性科学赢得如此盛誉,主要是因为复杂性科学带来的首先是一场方法论或者思维方式的重大革命。复杂性科学并非指某一具体的学科,而是分散在许多学科中,力图打破传统学科之间的壁垒,寻找学科间的联系并试图统一起来;它抛弃了还原论适用所用学科的幻想,试图打破自牛顿力学以来一直主宰世界的线性理论,用全新的思维模式来理解自然界带给我们的问题。可见,对于习惯了传统科学研究方法的人,刚开始要理解复杂性科学所涉猎的问题和叙事方法可能还不太适应,而且这种不适应几乎是贯穿在整个阅读之旅中的,这也许就是许多人评价该书是噱头型畅销书的原因。但如果能认真读完并仔细体会,就会发现实际上他是将物理学家的严谨应用于其他学科的,而最后的见解却远远超过物理学、生物学和社会科学,并足于改变其他学科的游戏规则。

比如,如果我说:“人不管其年龄几何,其死亡率都是恒定的”,你一定会认为我在胡说八道。但实际结果的确如此,人群在任意一个时间段内死亡的相对个体数量都是相同的,这咋一听似乎很难理解。《规模》就做了很好的解析:生物学中的“死亡率”,与物理学术语“衰变率”(量化放射性物质的衰变过程)其实是一回事,那么物理学家所使用的“半衰期”则是考察衰退过程的一个重要指标,因此,如果这里的“死亡率”用“半衰期”来考察,是不是就比较容易理解了呢?这也同时说明了,生物学问题与物理学现象遵循着相同的规则,这就是复杂性科学认识世界的方法,也就是作者想探寻的复杂世界的简单法则。

半衰期


对于生物学来说,《规模》将弥补从分子的基因组到线粒体和细胞,再到整个生物体和生态系统的跨越的规律,可以定量理解从生物学基本问题(如细胞大小、生长、代谢率、DNA核苷酸替换速率,以及生态系统的结构和动态)到医学研究(如衰老,睡眠和癌症等)的前沿问题。





我们的世界原本是弱线性的,但人类从东非大草原带来的线性头脑,已经擅长于将所有的事转化为线性问题来思考。比如,传统的生长理论分析模型,其前提条件是一个简化的线性世界,这反而迷惑了我们的双眼,《规模》恰好是要来弥补这一切的。韦斯特认为,生命物质的大小、形状和寿命,尽管具有惊人的多样性,但会表现出惊人的相关性和模式,并且都遵循基本的物理学原理。比如,各种各样的哺乳动物,其实只是不同规模的版本。如果知道了哺乳动物的大小,就可以使用规模法则来研究每天的食量、心率、成熟时间、寿命等等。此外,哺乳动物循环系统的效率可以根据体重精确地增加,比较小鼠,人类和大象,平均体重每增加一倍,效率就会提高25%,寿命延长25%。所以,从根本上说,应该简化的不是这个复杂的现实世界,而是模型本身

韦斯特诸如此类的跨界工作,对于生物学家来说的确已经开始改变了游戏规则,而随后他为探索该法则的适用性做出了更大胆的举动。他认为,在我们的城市、公司和社交网络中,人类社会出现了类似的“规模法则”。城市也是网络的星座,可扩展性规律与它们的精确性有关。现在我们完全将这些想法进行扩展,就可以定量理解城市和公司等社会组织的结构和动态,这包括规模经济、增长、创新和财富创造之间的关系,对长期生存能力和可持续性的影响。这样,所有的城市变量都能用几个非常简单的公式来描述。例如,如果知道某国一城市的总人口,就能以大约85%的准确性来估算其人均收入及下水道系统的规模;城市中所有可测量的社会经济学变量,从专利数量到人均收入,都遵循1.15的幂指数增长。


如果将这种策略应用于企业界,就可以理解一些公司为什么兴旺而其他一些公司为什么失败。显然,这些发现意义深远,而好戏则刚刚开始:规模问题是一个令人兴奋的科学冒险故事,以简单而深刻的方式将它们联系在一起,让城市、公司和生命在同一个简单而强大的曲调中跳舞,从中探讨有关增长、创新、可持续性的普遍规律。


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