从若干自然规律看某些社会现象郝柏林..doc

从若干自然规律看某些社会现象① 郝柏林 说明：近几年我曾经用这个题目做过几次科普报告。应组织者的要求，经整理后的讲话稿收入了《科学在这里：科普论坛报告选集》一书(科学出版社,2010,第210-219页)。可惜在此书的218页上出现了一个严重的印刷错误：在哥德尔定理的表述中丢了一个“不”字，使其意思恰得其反。这个错误虽然出现在排版过程中，作者未能在阅读清样时发现和改正，也是难辞其咎的。除了对读者致歉外，我们征得编者和科学出版社同意，把原稿放在下面，以为更正。 ??? 人类社会是地球上物质长期演化的产物，是自然界的一部分，是充满相互作用和时间变化的复杂系统。人类社会的许多行为其实也遵从着复杂系统的一些普遍规律。最近一些年来统计物理学和非线性科学研究自然界中复杂系统所得到的知识，对于我们了解社会现象也会有所启发。 复杂系统的三个特点② ?? ?既然提到了复杂系统，我们就从复杂性、复杂系统、复杂行为这些概念谈起。什么是复杂系统？科学研究不能从下定义开始，而是要搜集数据、考察事实，从具体问题入手。大家都会同意，在我们身边存在着不少复杂系统，人类社会和生命现象是两个最突出的实例。复杂系统有什幺共同特点呢?我想至少可以指出以下三点： ?? ?第一、复杂系统是由大量相互作用着的子系统或小单元组成的、并随时间不断变化着的体系。这里最重要的是相互作用和随时间变化。我们在下面再展开解释。 ?? ?第二、复杂系统可能因为内部原因而发生结构或行为的突变。这是容易被人们忽视的一个重要特点。 第三、复杂系统的长时间行为是不可预测的，而不可预测的重要原因就是上面提到的突变。 组成复杂系统的小单元或子系统并不必是彼此等同的，它们的尺寸和性质都可能有各种差异，子系统还可以由更小的子系统组成。最重要的一点，是子系统之间存在着相互作用。换一种常见的说法：复杂系统也是非线性的系统。 非线性是相对于线性而言的。线性是彼此无关的数量叠加、是简单的比例关系，是“水涨船高”、“韩信用兵、多多益善”，是l加1等于2。非线性是彼此有相互作用，是“一波三折”、? “过犹不及”，是l加1大干2或者小于2。 ? ??对于线性系统，各个子系统的局部最优就导致整体最优。而非线性系统不是这样，局部优化不一定能导致整体优化。计划生育是一个例子。从每个家庭的局部看，生两个或更多孩子，或许是很好的选择。但是，如果每个家庭都做出这样的选择,对整个社会就可能带来很大的问题。 ? ??一个复杂系统的状态要用很多个、甚至无穷多个变量来描述。粗略地讲，这些随时间演化着的变量可以分成两大类：慢变量和快变量。一个民族的文化历史和语言文字是慢变量，而具体个人的生老病死是快变量。快变量总是受慢变量制约或控制。一个人不能选择自己诞生的时代，他只能在时代所提供的背景下生活、学习和奋斗。一个伟大人物可以做出“改朝换代”的贡献，但不能创造出一个完全与过去无关的新时代。一个将来会成为语言大师的婴儿，也只能从摇篮里呀呀学习母语开始；他或许会在以后创造出一些新词新语、写下若干千古名句，但整个民族不可能从那一天起改用他所发明的崭新语言。 ??? 认识对社会发展起着控制作用的慢变量，对于作为快变量的人生具有极其积极的作用。这就是从斯宾诺莎到恩格斯都曾论述过的“自由是被认识了的必然性”。这样才能避免盲目冲动，做到顺乎历史潮流，坚持不懈奋斗。 为了从根本上认识突变在复杂系统发展中的作用，需要从对称性和对称破缺谈起。 ? 对称和对称破缺 ??? 什么是对称性?对称是一个系统或对象在某种变换下的不变性。在盘古开天地之前，宇宙玄黄、一片混沌，分不出上下、左右、前后。那是最对称的、没有任何结构的世界。一旦轻者浮起为天、重者下沉成地，天和地分开，华夏先民创世论传说中的“宇宙”就失去了上下对称。这是破天荒第一次“对称破缺”。对称破缺的结果，出现了差异、结构、层次和组织，对称破缺创造了世界。最初认识到对称破缺作用的可能是物理学家老居里，即居里夫人的不幸被马车压死的丈夫，他曾有过“非对称创造了世界”的名言。 ??? 我们周围的丰富多彩的世界是怎样演化出来的?目前许多观测证据和理论分析支持“大爆炸宇宙论”。根据这一理论，大约150亿年前的一次大爆炸产生了现在我们观察所及的这部分宇宙。大爆炸的最初瞬间，世界有同样的可能性由正物质或反物质组成。对称破缺的结果剩下了现在这个由正物质组成的世界，而反物质只能在极高能量的粒子物理实验中少量产生；反粒子一旦遇到正粒子就互相湮灭、化为能量。从那一时刻起，发生过各种各样对称性的破坏。对称破缺不是泛泛的议论，而是基于实验证明和理论分析的客观事实。2008年的诺贝尔物理学奖就颁发给与对称破缺有关的研究。我们不能离题太远地去讨论粒子物理学中的对称破缺，下面只简单地看看与生命现象有关的一种对称破缺。 ??? 组成地球上生命物