上两篇的主题,谈的是科学与艺术、与诗的关系。将稿子用E-mail传送给《Betway必威在线登录 》编辑部后,我的脑中仍然久久盘旋着这一主题。在人类智慧的这两大领域,人类都取得了巨大的成就。那么,将这两种智慧结合、融合在一起,又将能产生怎样的迭加效应呢?前几天,我所在的文汇报科技部的同事们,集体去看了新放映的一部美国灾难大片《后天》,影片以艺术的手法,描述了由于温室效应的加剧,导致了海水入侵、风暴肆虐,整个大气环流和海洋层流都发生了紊乱,北半球温度陡降,突然间进入了冰河期,于是,发生了一个悲壮、动人的故事——科学与艺术的迭加,使影片产生了极大的思想震撼力;而影片中一幕幕扣人心弦的情景,使我不禁想起了20世纪的一项重要科学理论——“蝴蝶效应”。
苏轼与洛仑兹的共识
“蝴蝶效应”,听起来就有点艺术气味,似乎这不是一个深奥的科学概念,而是一首诗的名称。曾经有很长一段时间,人们确实对它抱有一种神秘感,甚至于敬畏感。现在,人们对于这个名词已越来越熟悉了。它发现于20世纪60年代初,创立者是美国麻省理工学院一位名叫洛仑兹的科学家。一天,他在计算机上进行天气预报的数值运算时,发现了一个奇怪的现象:在重复进行的一次运算时,输出的曲线竟会同上次运算得出的曲线发生分离。而且,随着时间的推移,两条曲线越离越远。不出几个“月”,前后两条曲线竟完全失去了相似性。
是计算机出了故障还是其他原因所致?检查后发现都不是。对此,洛仑兹百思不得其解。他又一一核对前后两次运算的数据,这才发现,在进行第二次重复运算时,输入的数据只准确到小数点后第3位,第4位以后都被“四舍五入”了。洛仑兹当时认为这一点误差微乎其微,不会对结果造成什么影响。因为它只相当于一只蝴蝶扇动翅膀所引起的一阵微风。然而,计算的结果却表明,正是由于蝴蝶翅膀引起这一阵微风,导致了前后这两组数据会呈现完全不同的结果。根据这一发现,在美国科学促进会上,洛仑兹作了这样一个演讲:“一只蝴蝶在巴西扇动翅膀,会在得克萨斯州引起龙卷风吗?”“蝴蝶效应”这一著名的科学比喻,也就由此而产生。
“蝴蝶效应”也被称为“对初始条件的敏感依赖性”,它已成为现代科学中的一个重要观点。特别是随着计算机应用技术的不断发展,当人们已经能用计算机模拟许多复杂事物的变化时,其所产生的影响尤为明显。往往初始条件中一些不为人注意的细微变化,会使得结果大相径庭,令人瞠目结舌。
其实,在日常生活中,这种情况屡见不鲜。由于事物与事物的相互关联,往往某一个小小变化,会通过逐级放大,最后导致严重的后果。譬如导致全球天气异常的“厄尔尼诺”现象,就起始于赤道附近海面温度的微小变化,通过逐级放大,最后形成了一种影响全球的灾难气候。而影片《后天》,则进一步以艺术家的想象,描述了由于全球温室效应导致的严重气候灾难。科学家的预见性与艺术家的想象力相互结合,起到了一种醒世警言的作用。
许多对自然、社会现象都有独具洞察力的诗人,常常能在他们的诗中,记下类似的警句。在我国宋朝,“唐宋八大家”之一的苏轼,也是一位对自然现象观察细微的哲人。他曾有这样两句诗:“竹中一滴曹溪水,涨起西江十八滩”,生动地描述了由一滴水引起西江陡涨这一自然现象。这与今天的“蝴蝶效应”、温室效应,是多么地相似乃尔。温室效应”就是由大气中二氧化碳含量的微小变化所致;尔后,又因为大气温度的微小变化,引起两极冰山融化,致使海平面上升。尽管现在可以观察到的海平面变化,每年也不过几毫米左右,但根据科学家预测,正是由于这每年几毫米的变化,将导致若干年后,全世界相当一部分沿海地带将会被海水淹没。这不正应了当年苏轼诗中“涨起西江十八滩”的描述吗?在由许许多多因素综合、交叉形成的一幅幅自然景象中,我们可以找到许多类似“蝴蝶效应”的现象。或许,正是对初始条件的敏感性,造成了自然界千差万别、纷呈多彩的一个直接原因。
尽管洛仑兹与苏轼所处的时代相差近千年,且一个是科学家,一个是诗人,但他俩所揭示的现象和道理,却是如此相似。这不也证明了诗人的观察与思考,有时与科学家是多么地相一致。
成功的诀窍在于对0.001的把握
现在,人们已经认识到,无论是在自然界还是日常生活之中,事物都是相生相克,环环相扣,从而形成一条复杂的“生态链”。在这条“生态链”中,一旦其中某一链环出现一点那怕是极细小的变化,常常会通过逐级放大效应,引起整个生态系统的“链式反应”,最终酿成灾难性后果。控制论创立者维纳曾在他的著作中引用了这样一首民谣:“钉子缺,蹄缺卸;蹄缺卸,战马蹶,战马蹶,骑士绝;骑士绝,战事折;战事折,国家灭。”说明仅仅由于“钉子缺”这样一个细小的初始条件,竟然导致“国家灭”的严重后果。这一因果联系尽管有些夸张,但富有深刻的哲理。事实上,由于某一细节的不慎,导致全局皆输的教训,历史上有的是。世事更迭,万物相系,我们千万不能轻视“初始条件”变化所引起的逐级放大现象。
“蝴蝶效应”还告诉我们,在复杂系统的管理中,要重视可能产生的各种细微扰动。例如,在企业管理中,为了达到某一决策目标,管理者往往要建立起一个复杂的管理控制系统。尽管该系统的设计具有很强的逻辑性、严密性,但经历了一环扣一环的信息传递后,系统的运行仍然有可能会偏离预定的目标。究其原因,可能就在于某一环节曾受到过细微的扰动。这一扰动也许来自管理者的观念未能随决策目标的变化而变化,也许管理手段未能随决策目标的要求转变,也许管理者在某一细小环节上考虑不够周密。尽管在这一环节中,这些细微的扰动也许不会带来任何不利的影响。但是,在经历了一环扣一环的信息传递后,这一扰动会被逐级放大,最后导致决策目标未能达到预期的要求。这种“差之亳厘,失之千里”的原委,是很值得管理者引以为戒的。
如何增强系统的抗干扰性,正是“蝴蝶效应”对人们的一个启示。越是复杂的系统,对干扰的敏感性越强。这也是复杂系统的脆弱性所在。在证券市场上,会因某一消息的误传,甚至某一“红马夹”的击键失误而陡起狂澜,使股票价位发生突然波动;在消费品市场上,会因某一商品的突然意外缺货,引起不必要的物价混乱;在日常的管理工作中,领导者如若自信心过强就会变得傲慢、旁若无人,从而出现专制式或家长式的领导行为,导致种种本可避免的失误——所以,对于复杂系统中的决策者,需要加强信息的采集、筛选和管理,以防止某些意外的信息扰动,导致整个系统运行的失调或失控。
我们应该看到,尽管某些意外的信息扰动是难以避免的,但一个系统应有很强的自适应能力,能善于对系统进行各种微调,才能保障系统运行的稳定性。著名的英特尔公司前总裁葛洛夫在谈到自己的管理经验时曾说,他一天的大部分时间是用于信息收集。在一个组织严密、运转正常的系统中,作为系统的管理人员,应该将主要精力用于信息收集和应付各种扰动。为此,他说自己的经验是,成功的诀窍往往在于对0.001的把握。我们的许多管理者,往往只注意10级台风、强龙卷风等强灾害性气象现象,而不太会去关注“蝴蝶翅膀扇起的微风”。而实际上经营或管理的成败,关键就可能在于这一阵“微风”上。
偶然性和必然性
实际上,当我们提出了某一个战略目标,并且制定了一系列周密、详尽的实施方案,以及各种应急措施后,仍然会有各种原先没有考虑或意料到的情况发生,以至经常会措手不及,不知所措,导致了方案的失败、目标的偏离。这就告诉了我们,在事物运动的过程中,所谓的“意外”是会经常发生的,异常就是正常,正常中寓有异常。同样,在事物的发展过程中,偶然性是经常发生并起着重要作用的。在自然系统中,系统的有序性越高,它之所以能产生并存在的偶然性就越大。譬如生命的产生、智慧的出现。
过去,我们总是强调必然性的重要性,诸如“必然实现”、“必然规律”、“必然胜利”、“必然成功”等等说法,就经常挂在嘴上,闻于耳旁。如果将其作为一种信念、一股信心,这是应该的;但在具体的操作过程中,我们不能夸大必然性的作用,认为既然是必然的,那么目标一定能够达到,最多曲折而已、早晚而已,所谓“道路是曲折的,前途是光明的”;结果,忽视了偶然性的作用,尤其轻视一些偶尔发生的、细微性的扰动,结果细微的扰动“逐级放大”,“蝴蝶效应”产生,偶然性超过了必然性,目标终成了幻想和泡影。这种情况的发生,我们在现实生活中看到的还少吗?现代科学对我们的一个重要启示,是要高度重视偶然性的作用。
在整个自然发展过程中,偶然性要高于必然性、大于必然性。在社会生活领域,这是否也具有同样的道理。这一值得深思的问题,或许将是我另一篇的主题。