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这时，我父亲的劝说由原来经济的原因改为以智慧与美之吸引力为缘由而劝导我学物理。他对我保证说，前沿物理学比高中课程所学的物理更加激动人心与令人满意，而且，我肯定会喜欢上狭义与广义相对论及量子力学的。我决定迁就老人。我想，到了纽海文之后，我总还可以有机会改变所学的专业。然而当我到了那里后，我却由于懒惰而没有立即去办理更改专业的事务。但是，不久之后我发现自己竟然对物理学着迷了。我开始喜欢起理论物理来。关于相对论和量子力学，我父亲的观点是对的。在学习这些科目时，我开始懂得，这些基本原理的优美深深地体现了自然界的美，正如阿比鸟的啼叫或晚上海豚发出的亮光体现了自然之美一样。复杂适应系统
引力定律，尤其是爱因斯坦的广义相对论性引力理论，是简单的自然界基本规律的一个极好的例子，尽管许多人都认为后者一点也不简单。在宇宙的自然演化过程中，引力现象使物质形成类银河系，并进而演化形成恒星和包括地球在内的行星。从形成的时候起，这些天体就显示出复杂性、多样性和个性。但是随着复杂适应系统的出现，那些性质就有了新的意义。地球上的这种发展与地球生命的起源以及与产生了如此丰富多样的物种的生物进化过程结合在一起。至少从某些方面来说，人类是地球上迄今为止进化出来的最为复杂的物种，他们已经成功地发现了包括引力理论在内的大量基本的简单性。
如圣菲研究所所开展的那样，关于复杂性与简单性的科学研究自然而然地包括探讨简单与复杂的意义；复杂适应系统之间的相似性和差异；这种复杂适应系统在各种不同过程中所起的作用，比如地球生命的起源、生物进化、生态系统中各种生物的行为，哺乳动物免疫系统的运作，动物（包括人类）的学习与思考，人类社会的演变，金融市场投资者的行为，以及为发展策略或在以往观察的基础上作出预言而设计的计算机软件及（或）硬件的使用，等等。
所有这些过程的共同特征是，每个过程中都由一个复杂适应系统来获取环境及其自身与环境之间相互作用的信息，总结出所获信息的规律性，并把这些规律提炼成一种“图式”（schema）或模型，最后以图式为基础在实际当中采取相应的行动。在每种情形中，都存在着各种不同的互相竞争的图式，而系统在实际当中采取的行动所产生的结果反馈回来，将影响那些图式之间的竞争。
我们人类中的每一个人都在以多种不同的方式发挥着复杂适应系统的作用。（事实上，心理学界早就在使用“图式”一词，以它表示人类通常用来理解资料，并赋予它们以意义的概念框架。）
假定你在一个陌生的城市。在晚上的交通高峰期，你想在一条由市中心向外延伸的大道旁打手势让出租车停下。出租车从你身边驶过，但没有一辆车停下来。因为这些车都已经载有乘客，而且你还注意到这些计程车司机关掉了车的顶灯。啊哈！你必定会找一辆顶灯亮着的出租车。然后你看到一些这样的出租车，里面并没有乘客，但它们还是不停。这时，你需要修改图式。不久之后，你发现，车顶灯有内顶灯和外顶灯两种，其中外顶灯亮着表示“不载客”。你需要的是一辆只有内顶灯亮着的出租车。当两辆出租车在前面一个街区停下，在乘客下车后，司机们拧亮了内顶灯，这时你的新观点得到了证实。不幸的是，那些出租车很快就被别的步行者抢占了。又有几辆计程车在你附近载客完毕，但它们也被别人抢先占上了。为了找到成功的图式，你不得不将网撒得更大。最后，你看到，在街道的另一侧，许多只有内顶灯亮着的出租车都在沿相反的方向徐徐行驶着。你穿过街道，招呼了一辆，上了车。作为更进一步的解释，假定你是一个心理学实验的实验对象。在实验中，实验人员给你看长长的一组常见物体的图片。这些图片代表着各种不同的东西，每个图片都会被展示多次。实验人员会不时地要求你预言下几个图像是什么，你得不断地在心中为这一序列建构图式，在所示图片的基础上建立一个关于该序列结构的理论。任何这种图式，以接下来出现的几张图片的情况为补充，使你能够对下面将要出现的图片作出预言。通常，最初的几次预言会出现错误，但如果该序列具有一个容易掌握的结构，预言与观察结果之间的差异会促使你舍弃不成功的图式，而支持那些能作出好预言的图式。很快，你就能够准确地预言下次将被展示的图片了。下面再假定一个由一位虐待狂心理学家主持的类似的实验，实验中他所展示的序列根本没有什么真正的结构。你可能不停地虚构图式，但这回除了几次偶然的机会之外，它们总是不能使你作出正确的预言。这种情形下，除了暗示“这个序列看来是杂乱无章的”之外，现实世界不能为你提供任何有益于图式选择的指示。但是被实验的人觉得难以接受这样一种结论。
不管是为新的冒险建立一个商业计划，或提出一个适用的食谱，还是学习一门语言，你都是在起着一个复杂适应系统的作用。当你训练一只狗时，你实际上正在面对一个运作中的复杂适应系统，而你自己也同样是在充当着这样一个系统（如果主要是后者在运作，那么就成狗训练你了，这也是通常发生的情形）。当你在金融市场投资的时候，你和所有其他的投资者都是单个的复杂适应系统，大家又组成一个共同的实体，这一实体通过所有这些组成部分为改善他们的地位，或至少谋求经济上的利益，所作出的努力而不断地发生演化。这样一个共同体自身也能够成为一个复杂适应系统。诸如公司或部落这样有组织的共同体，同样可以作为复杂适应系统。从整体看来，人类还没有很好地组织在一起，但在很大程度上，它已经起着复杂适应系统的作用。
并非只有通常意义上的学习才是复杂适应系统的运作。生物进化提供了大量这方面的例子。人类主要靠个人或集体的智慧来获得知识，而其他动物则通过直接的基因遗传来获得它们生存所必需的绝大部分信息。那些经过数百万年进化的信息，是有时候被人们相当模糊地称之为“本能”（instinct）的东西。出产于美国部分地区的王斑蝶，“知道”怎样大规模地迁徙到墨西哥城附近长满松树的火山山坡上去过冬。科普和科幻小说作家、生物化学家，已故的伊萨克·阿西莫夫（Issac Asimov）告诉我，他曾经同一个理论物理学家发生过争吵，那位物理学家否认狗知道牛顿运动定律。伊萨克愤怒地问道：“如果见到狗用嘴捕接飞碟，你还会那么说吗？”显然，那位物理学家和他所用的“知道（knowing）”一词各有不同的意思：那位物理学家所使用的“知道”，主要是指在人类科学活动的文化背景中学习的结果；而伊萨克所使用的“知道”是指贮存在基因中的信息，外加个体经验所得的学识。
不管是草履虫、狗，还是人，他们从经验中学习的能力本身就是生物进化的结果。而且，进化不仅产生了学习，而且还产生了其他的新型复杂适应系统，比如哺乳动物的免疫系统。免疫系统经历了一个与生物进化自身相类似的过程，但是它所需要的时间是以小时或天来度量的，这样使个体能及时地判断出入侵的组织或外来的蛋白质并产生免疫反应，而进化则是以百万年计的。
事实表明，复杂适应系统普遍都会产生出其他的复杂系统。例如，生物进化会促使生物“本能”地解决所碰到的问题，而且它还会使生物体产生足够的智慧，从而通过学习来解决类似的问题。下页的图显示了地球上各种复杂适应系统之间的联系。约40 亿年前，与繁殖及一些可遗传的变异有关的化学反应，导致了首批生命形式的出现，并进而导致组成生态群体中各种各样的生物的产生。然后，生命进一步导致了像免疫系统和学习过程这样的复杂适应系统的产生。对人类来说，符号语言能力的发展使学习扩展成复杂的文化活动，从而在人类文化中又产生了新的复杂适应系统：社团，组织，经济和科学活动。这里列出的仅为其中的几种。既然人类文化中出现了快速而又多功能的计算机，那么我们也可以使它们充当复杂适应系统。
将来，人类可以创造出新型的复杂适应系统。比如有这样一个例子，这一例子曾经在科幻小说中出现过，只是在50 年代早期的一次谈话后，它才引起我的注意。已故的伟大美籍匈裔物理学家列奥·西拉德（ LeoSzilard）曾邀请我和我的一个同事去参加一个关于武器控制的国际会议。我的同事“穆福”·戈德伯格（“Murph”Goldberger，后来他是普林斯顿高级研究院的董事，再后又成为加州理工学院的校长）答复说，他只能参加会议的后半部分。列奥转而问我，我说我只能参加前半部分。列奥想了一下，然后对我们说，“不，那样不好；你们的神经元并不是互相联系的。”将来某一天，不管是好事，还是坏事，这样的相互联系也许会成为可能。可以用金属丝将人和一个先进的计算机连接起来（不通过口语或像控制台那样的连系装置），通过计算机再进一步与另外一个或几个人相连系。以这种方式连系起来的两个人享有共同的思想和情感，而不存在用语言交流时所允许的那种选择性和欺骗性。（伏尔泰应该发表这样的评论：“人们？？使用语言仅仅是为了使他们自己的思想隐藏起来。”）我的朋友歇尔莱·霍夫斯特德勒（Shirley Hufstedler）说，她不会向一对即将结婚的男女推荐这样一种方式，即用金属丝将他们两人连在一起。我想我也不一定会建议这样一种方式（尽管假定这一切都可能，而且会帮助�