周成功 (M.Mitchell Waldrop)
齊若蘭

科學化約論的迷思 複雜科學的興起 重新解讀自然

這本書描述一個新興科學正在萌芽誕生的故事。 這個新興科學的名字，你也許聽過，但是透過這本書的介紹，每一人都應該知道： 它的的確確已經來臨了，它就是複雜科學。 這裡的「複雜」（complexity）不單單從字面的意思來瞭解， 它實際蘊涵了「繁複多樣」與「組織結構」二項特質。複雜科學探討的對象， 從一個細胞呈現出的生命現象、大腦結構，到股市的漲跌、 政權的興衰--這些系統都帶著一些共同的特色，就是在它們變異無常的活動背後， 呈現出某種捉摸不定的秩序。 而複雜科學即試圖暸解並掌握控制這些複雜系統活動的原理。

乍聽之下，這和傳統的科學似乎沒有什麼不同。過去三百年西方科學的發展，不就是要窮究天地萬物背後的終極原理嗎？從牛頓、愛因斯坦到波爾、海森堡、薛丁格，無一不是試圖用最清晰而簡潔的數學方程式來描述自然。單純與真實成了科學之美的另一種詮釋。面對複雜系統的首要之務，就是如何把它解構成簡單的組成分子，研究各組成分子的性質，探討它們彼此間的相互作用，複雜系統的本性自然就在掌握之中。

科學化約論的迷思

「瞭解了大腸桿菌，就認識了大象。」這是分子生物學家驕傲地從物理學得來的教訓。科學的發展就是從分子、原子、電子到夸克，無窮盡地探索下去。基本粒子的研究被視作科學王冠的明珠，而化學則被視為一門不純淨的科學，生物學不過是一種集郵的活動（物理大師Rutherford的話）。科學研究的層級，上下有序，每個學科都得努力地向物理學看齊！

上述這種「科學化約論」的思潮，主導著過去一個世紀的科學發展，並且也取得了前所未有的成就。百年來，新的知識以爆炸性的速度逐漸累積；加速器愈建愈大，解讀人類基因藍圖的終站也呼之欲出。科學界一方面洋溢著欣喜之情：我們是否已經把人類理性的運作推到極致！但另一方面，已經有人開始感到困惑，這種無止盡的化約有沒有底限？縱然找到了最後「萬物之理」（theory for everything），它能告訴我們「人為什麼會活著」或「細胞為什麼有生命」嗎？

對「科學化約論」最早感到不安的是科學哲學家。 哲學家以其一貫審慎懷疑的態度追問：知道了部分組成性質後， 就可以掌握全體嗎？卡爾巴博（Carl Popper）就曾提出這樣的質疑： 一個雙耳失聰，且從未聽過音樂的物理學家， 是否只要研究貝多芬身體或大腦的物理狀態，就能寫出偉大的交響曲， 或甚至貝多芬本人因環境變化（譬如貝多芬當時是吃小羊肉而非雞肉時）而該寫卻未寫出的樂曲？ 這個論證當然是帶著哲學家的誇張。但是科學家不也早就注意到部分與整體間， 存在著一些不連續對應的關係。譬如說：當明瞭水的原子結構--二個氫原子加上一個氧原子--我們仍然很難想像：當千百兆個分子在一起的時候，為什麼會帶給我們那種陰濕流動的感覺？所以問題出在：當許多小的組成分子彼此相互作用後，會讓整體顯現出（emerge）一個新的、獨特的性質。這個「顯現」的特質，讓化約論走到死巷的盡頭！同時這也點燃了複雜科學開展的契機。