序：尼采的狂放世界■周成功 这本书描述一门新兴科学正在萌芽诞生的故事。这门新兴科学的名字，你也许听过，也许没有听过；但是透过这本书的介绍，每一个人都应该知道，它的的确确已经来临。它就是复杂科学。 这里的复杂不单单只从字面的意思来了解，它实际蕴涵了繁复多样与组织结构二项特质。复杂科学探讨的对象，从一个细胞呈现出的生命现象、大脑的结构到股市的涨落、政权的兴衰。这些系统都带着一些共同的特色，就是在它们变异无常的活动背后，呈现出某种捉摸不定的秩序。复杂科学正试图去了解与掌握、控制这些复杂系统活动的原理。 统统向物理学看齐？ 乍听之下，这和传统的科学似乎没有什么不同，过去三百年西方科学的发展，不就是要穷究天地万物背后的终极原理吗？从牛顿、爱因斯坦到波耳、海森堡、薛丁格，无一不是试图用清晰简洁的数学方程式，来描述自然。单纯与真实，成了科学之美的另一种诠释。面对复杂系统的首要之务，就是把它们解构成简单的组成分子，再研究各组成分子的性质，探讨它们彼此间的相互作用。复杂系统的本性，自然就在掌握之中。

了解了大肠杆菌就认识了大象，这是分子生物学家很骄傲地从物理学得来的教训。科学的发展就是从分子、原子、电子到夸克，无穷的探索下去。基本粒子的研究被视作科学皇冠上的明珠，化学则是一门不纯净的科学，生物学不过是一种集邮的活动（这是拉塞福的话）。科学研究的层级，上下有序，每个学门都得努力地向物理学看齐！ 这种科学化约论的思潮，主导着过去一个世纪的科学发展，并且也取得了前所未有的成就。新的知识以爆炸性的速度累积。加速器愈建愈大，解读人类基因蓝图的终站也呼之欲出。科学界一方面洋溢着欣喜之情：我们几乎已经把人类理性的运作推到极致了！但是另一方面，开始有人感到困惑：这种无止尽的化约，究竟有没有底限呢？纵然找到了最后的万有理论（therory of everything），它能告诉我们人为什么活着或细胞为什么有生命吗？

对科学化约论最早感到不安的是科学哲学家。哲学家以其一贯审慎怀疑的态度逼问：知道了部分组成的性质后，就可以掌握全体吗？巴博（Karl R. Popper）就曾提出这样的质疑：一个双耳失聪、且从未听过音乐的物理学家，是否只要研究贝多芬的身体或脑的物理状态，就能写出他所有的交响曲？或什至是他因环境变化譬如贝多芬当时吃的是小羊排而非鸡肉当写而未曾写过的乐曲？这个论证当然是带着哲学家的夸张，但是科学家不也早就注意到部分与整体之间，存在着一些不连续对应的关系？譬如说，在彻底明了了水的分子结构（二个氢原子加上一个氧原子）后，我们仍然很难想像，当千百兆个水分子聚在一起的时候，为什么会带给我们那种阴湿流动的感觉？

所以问题出在：当许多小的组成分子彼此相互作用后，会让整体突现（emerge）出一个新的、独特的性质。这个突现的特质让化约论走到胡同的尽头！同时这也点燃了复杂科学开展的契机。 复杂科学研究的殿堂 如果要进一步探讨这门新兴科学与传统科学间的差异，也许我们可以这样来看：在物理世界中有三类不同的系统存在，第一种是没什么太有趣的，像是稳定状态或周期循环的系统。这是许多古典物理研究的对象，牛顿的天体力学就是个例子。第二种是许多分子完全杂乱的集合，例如气体分子这样的系统。这类系统吸引了其余的古典物理学者。第三类系统则是徘徊于秩序与混沌之间，有结构但难以预期，它流动着无穷的花式。生态系、经济、政治甚而心理，也都呈现着这类系统的特色。如何去捕捉这些游走于混沌边缘的系统所表现出来的生命图像，正是复杂科学要面对的挑战。

复杂这本书把焦点摆在一个成立不到十年，但矢志于复杂科学研究的美国圣塔菲研究院。作者透过对圣塔菲研究院几位创始人的描述，把他们在科学探索过程中的好奇、怀疑、困惑以及彼此间的互动、诘难，一一呈现在我们面前；这同时也勾绘出了复杂科学未来要开展的网路。我们不仅从书中可以看到，也可以感觉到，这一小群科学家内心的狂热与活力。他们要探讨的是复杂系统中，各种组成之间互动所突现出的特性；而他们所持有的利器，也正是不同学门之间深入的互动。圣塔菲研究院特意地安排了经济、物理、生物、电脑、考古、政治、人类学者间的对话，试图在各种不同的复杂系统之间，找出一些共通性。这样的科学发展模式并无前例可寻，其结果也是不可预知的。这些人是在二十世纪末突然涌出的一群科学探险家，他们把赌注投置在未来！

如果我们把一九三○年代成立的、由爱因斯坦进驻的普林斯顿高等研究院，比喻作柏拉图的天空天才型的科学家沉潜于物理、数学的纯净理论世界中，汲汲追寻宇宙建构的终极答案；那么，八○年代的圣塔菲研究院呈现出来的，则是一个尼采的世界狂热、活力，摆脱固有学门一些理念的束缚，让科学如老鹰般重新无拘无束地翱翔于高空，俯揽大地，探索那个未知的新天地！ 再重新解读自然！ 最后，我想提出一个问题来请读者思考。圣塔菲学派的形成，人的因素无疑扮演着极端重要的角色。这里我举二个人为例。一是圣塔菲研究院的创始人之一葛尔曼，他不仅是夸克理论的创始人、诺贝尔物理奖得主，同时也是位语言学者，精通十三种语言；他也钻研心理学、人类学、考古学，和文化、生态系的保存。除了圣塔菲外，葛尔曼还有一个主要的工作，就是致力于保存亚马逊河流域的雨林。另一位也是圣塔菲研究院的核心人物考夫曼教授。考夫曼在大学念的是哲学，曾立志作一名剧作家。随后到牛津大学进修心理学和哲学，但觉得不够扎实，就又回到加州大学旧金山分校念医科。但他从未把行医当回事，医科三年级时，他跑到麻省理工学院追随一些电脑大师，搞起网路游戏来。

想想看，在我们的教育体制下，要培养像葛尔曼或是考夫曼这一类、可领导下一世纪科学发展的通才，可能性有多少？ 本书对于正期待着二十一世纪来临的我们，传达了一个清晰的信息：科学必须再重新解读自然！我们不仅要了解组成自然语言的文法，同时还要知道这个自然语言呈现出来的意义！这正是复杂科学宣示的核心；我们必须去阅读、去思考、去反驳、争辩它的内涵，但千万不要忽视了它的存在！ （本文作者为荣总医学研究部研究员、阳明医学院教授）