《系统化思维导论》初版于1975年面世,此后四分之一个世纪始终畅销不衰。21世纪初,银年纪念版出版,再次掀起阅读风潮。这是一本全面介绍一般系统思维的权威指南,旨在帮助人们掌握科学的思维法则,揭开科学与技术的神秘面纱。书中通过基本的代数原理,使用大量图表、符号,乃至方程来展示探索项目、产品、组织机构等各类系统的方式方法。另外,作者还通过有启发性的举例说明、大量的章后练习,以及附加的数学符号练习,强化读者对问题、系统和解决方案的思考能力。
《系统化思维导论》适合所有对思考问题感兴趣,希望高效认知世界的读者阅读。论你是科学家、工程师、组织机构领导人、经理人,还是医生、学生,本书都可以帮你驱散思维迷雾。
编辑推荐
一部永恒的经典著作,1/4世纪后仍值得你细细品味
杰拉尔德·温伯格重要思想的传播
让更广泛的读者洞悉思维的玄机,掌握思考与认识项目、产品、组织等的新方式
启发性的例子、贴切的问答与练习,为你提供面对问题、系统和解决方案时最强大的分析工具
关注人文,掌握思维法则,揭开科学与技术的神秘面纱
以精益的思维方式运用和创造技术
让科学家和非科学家审视自己生活其中的世界和自己的思维方式
杰拉尔德·温伯格重要思想的传播
让更广泛的读者洞悉思维的玄机,掌握思考与认识项目、产品、组织等的新方式
启发性的例子、贴切的问答与练习,为你提供面对问题、系统和解决方案时最强大的分析工具
关注人文,掌握思维法则,揭开科学与技术的神秘面纱
以精益的思维方式运用和创造技术
让科学家和非科学家审视自己生活其中的世界和自己的思维方式
目录
译者序
25周年纪念版前言
前言
致谢
如何使用本书
第1章问题
1.1世界的复杂性
1.2机械论与机械力学
1.3计算的平方律
1.4科学的简化和简化的科学
1.5统计力学与大数定律
1.6中数定律
1.7思考题
1.8参考读物
推荐阅读
建议阅读
第2章方法*
2.1有机体、类比与活力论
2.2科学家及其分类
2.3一般系统信念的主旨
2.4一般系统规律的本质
2.5系统思维的类型
2.6思考题
2.7参考读物
推荐阅读
建议阅读
第3章系统与幻相
3.1一个系统就是对世界的一种看法
3.2绝对思维与相对思维
3.3系统是一个集合
3.4观察者与观察结果
3.5无关法则
3.6思考题
3.7参考读物
推荐阅读
建议阅读
3.8符号练习*
3.9符号练习答案
第4章观察的解释
4.1状态
4.2眼-脑定律
4.3广义热力学定律
4.4函数符号与简化思想
4.5不完全与过于完全
4.6广义互补性原理
4.7思考题
4.8参考读物
推荐阅读
建议阅读
4.9符号练习
4.10符号练习答案
第5章观察结果的分解
5.1科学的隐喻
5.2事物与边界
5.3性质与不变法则
5.4分割
5.5强连接定律
5.6思考题
5.7参考读物
推荐阅读
建议阅读
5.8符号练习
5.9符号练习答案
第6章行为的描述
6.1仿真∶白盒
6.2状态空间
6.3时间作为行为的基准
6.4开放系统中的行为
6.5不确定性法则
6.6思考题
6.7参考读物
推荐阅读
建议阅读
6.8符号练习
6.9符号练习答案
第7章一些系统问题
7.1系统的三元论
7.2稳定性
7.3存续性
7.4标识
7.5调节与适应
7.6旧车定律
7.7思考题
7.8参考读物
推荐阅读
建议阅读
附录A
25周年纪念版前言
前言
致谢
如何使用本书
第1章问题
1.1世界的复杂性
1.2机械论与机械力学
1.3计算的平方律
1.4科学的简化和简化的科学
1.5统计力学与大数定律
1.6中数定律
1.7思考题
1.8参考读物
推荐阅读
建议阅读
第2章方法*
2.1有机体、类比与活力论
2.2科学家及其分类
2.3一般系统信念的主旨
2.4一般系统规律的本质
2.5系统思维的类型
2.6思考题
2.7参考读物
推荐阅读
建议阅读
第3章系统与幻相
3.1一个系统就是对世界的一种看法
3.2绝对思维与相对思维
3.3系统是一个集合
3.4观察者与观察结果
3.5无关法则
3.6思考题
3.7参考读物
推荐阅读
建议阅读
3.8符号练习*
3.9符号练习答案
第4章观察的解释
4.1状态
4.2眼-脑定律
4.3广义热力学定律
4.4函数符号与简化思想
4.5不完全与过于完全
4.6广义互补性原理
4.7思考题
4.8参考读物
推荐阅读
建议阅读
4.9符号练习
4.10符号练习答案
第5章观察结果的分解
5.1科学的隐喻
5.2事物与边界
5.3性质与不变法则
5.4分割
5.5强连接定律
5.6思考题
5.7参考读物
推荐阅读
建议阅读
5.8符号练习
5.9符号练习答案
第6章行为的描述
6.1仿真∶白盒
6.2状态空间
6.3时间作为行为的基准
6.4开放系统中的行为
6.5不确定性法则
6.6思考题
6.7参考读物
推荐阅读
建议阅读
6.8符号练习
6.9符号练习答案
第7章一些系统问题
7.1系统的三元论
7.2稳定性
7.3存续性
7.4标识
7.5调节与适应
7.6旧车定律
7.7思考题
7.8参考读物
推荐阅读
建议阅读
附录A
媒体评论
★“这是系统及计算机科学领域的经典之作,诚挚推荐!它可以让科学家和非科学家审视自己生活其中的世界和自己的思维方式。每隔一段时间,我都会重新看一遍这本书,希望看到它的50周年纪念版。”
——John D. Richards,软件质量专家
——John D. Richards,软件质量专家
★“在职业生涯的早期,我编写了大量计算机和软件类图书。但随着经验增长,我发现如果在运用和创造技术时缺乏人文关怀,技术将变得毫无价值,甚至极为危险。”
——温伯格
前言
前言
我发现所有事情都十分清楚,但没有一件事是我真正完全理解的。理解就是改变,就是超越自己。这次阅读没有改变我。1
1Jean-Paul Sartre, Search for a Method. Translated by Hazel E. Barnes. New York: Vintage, 1968, pp. 17, 18. Sartre is referring to Capital and German Ideology, by Karl Marx.
本书基于一门课程,这门课程在这些年来已经改变了许多人的思维。假如你认为自己不会因为读一本书而改变,请允许我引用课程评估时收到的一些典型评价。
一名电子工程师说:“它让我在大学里学过的许多孤立的学科变成了一个有意义的整体,也使这些学科与我5年的工作经验建立了联系。”
一名考古学家说:“我想我以前不理解理论在我工作中的意义,也不理解如果你不让理论主导你的工作,理论的威力还会有多大。现在当我进行探究时,总是从整体上看问题,并将它作为更大整体,即活生生的文化的一部分。”
一名作曲家说:“我也许不能准确地向你说明,但我最近的作曲已经改变了,绝对改变了,而且变得更好了,这是学习这门课程的结果。”
一名计算机系统分析师说:“我十几年前就应该学习这门课程。我在3个月内学到的有关系统的知识远超过去全部所知。我在工作中遇到一个问题,过去可能会感到很痛苦,但现在可以应用无差异法则,所以能将其轻松解决。还有一次,我们碰到了一个问题,如果是在几个月之前,它可能会从我眼皮底下溜走,然后给我们带来很多麻烦,但因为我几乎无意识地跟它玩起了观察者的游戏,所以发现了它。通过一种新视角,问题就变得明显了。解决方案也是如此。”
但一名计算机程序员说:“我没有从这门课程中学到任何东西。它不过是一堆陈词滥调,一些常识而已。它很有趣,但除此之外纯属浪费时间。”
你不是总能教育所有人。我们首先说明有成功的希望,同时也警告说不能保证成功。更糟的是,市场上关于思维的书已经泛滥成灾,就连那些不会思考的人也写了许多关于思维的书。在几百份感谢信中,认为对思维有无重大改变者的比例是9∶2。但除此之外,关于改变你的思维和你对其他人思维的理解,本书还能做出什么承诺呢?学者至少学会两种思维方式。一种方法始于掌握学科的细节,然后继续去以超越这些细节。我们谈到这种超越时,会使用一些赞同性的词,如“物理学思维”“了解人类学理论”“具备数学成熟度”。那么我们做了什么才获得了这种学科成熟度呢?其一是,我们知道了如何“处理”一个问题,也就是说,最开始的几个想法应该是什么。
这种学科式的教学方法很有效。首先(很显然),它基于别人留下来的智慧,而不必重复他们的工作。其次(在我们碎片化的社会中,不那么明显),学科专家将自己局限于相当小范围的“问题”,在这个范围内,他相当自信有能力求得结果。成功的学科专家知道要回避什么问题。
但是那些无法回避的问题呢?在浪费日益严重的经济中不断增加的人口对自然资源的损耗怎么办?不断发展的技术通常是“顺从的仆人”,但有时也会成为“恐怖的主人”,怎么办?可怕的战争和枯竭的和平怎么办?死亡怎么办?我快要死了,怎么办?
这些问题不属于任何学科。许多较小的问题也没有我们熟悉的标签。本书试图传授一种思维方法,来应对没有标签或标签存在误导的情况。这种方法优于学科式学习,有时候绕过它们,或者说整合它们。我们称这种思维和教育方式为一般系统方法。
一般系统方法并不是我自己的发明。许多人都对一般系统方法做出了原创性贡献,但我不是其中一员。那么,为什么是我来写这本书?仅仅是因为在尝试教授一般系统思维十几年后,我发现没有一本“导论”性的书能让这种方法真正被一般读者所理解。
因此,我的职责就是搜集大量的材料,将其组织成导论的形式。我已尝试收集一般系统理论家和学科专家的洞见,按照一致而有益的次序编排,并将它们转换成较简单的一般性语言,以便为普通读者所理解。
因此,英文书名中的“general”(一般)有双重含义:最一般的实用洞见,尽可能带给最一般的读者。
通过将特定的学科洞见调整为一般的框架和语言,我们将每个学科的一些思想带给所有人。如果这些思想经过仔细挑选,能应用于一般层面,那么这种方法应该能为学科专家节省思考时间,因为他不需要重复其他学科做过的研究。因此,本书不是针对“系统专家”,而是针对系统多面手写就。
那么这些“多面手”是谁?他们当然包括(在我多年的课程中确实已经包括)几乎所有通过头脑来改善生活的人。我的“听众”包括经理和组织机构的其他领导、社会学家和生物学家、计算机系统设计者、工程师以及各学科的大学生。此外,他们还包括人类学家和演员、商人和生物系学生、制图者和出租车司机、设计者和艺术爱好者、电子工程师和埃及古物学者、法语专业学生和农夫,等等。
其中大部分人的数学水平最多不过了解高中代数,有些甚至还不到这个水平。本书中数学话题的难度正限于此,因为大多数人(大多数受过教育的人)正是处于这个水平。一名控制系统工程师看过这本书,而后担心他的学生读过之后“可能不再愿意学习微积分和微分方程”。
但一名化学专业的学生说:“我学完这门课程之后选修了微分方程。我在完成微积分课程之后总是害怕上微分方程课,而且因为它不是必修课,所以我一直往后推。但我隐约知道我需要它,而现在我很清楚自己为什么需要它。而且,我不再害怕,因为我知道它是讲什么的,就不会感到痛苦了。”一名大学二年级的生物系学生说:“高中代数课后,我就再没上过任何数学课。这对于一个生物系学生来说是很愚蠢的做法,但我上完一般系统课程后才意识到这一点。我会在下学期开始学微积分,如果学校允许的话。”
这些都是真的吗?翻阅本书,你会看到各种图表、符号,甚至方程。但千万别被它们吓住,它们不是为了故弄玄虚。只是一般人常常因为这些东西而远离科学与技术,所以这本关于一般系统思维的书必须揭开它们的神秘面纱。
合适的数学符号将首先被证明其合理性,然后根据需要进行解释。和流行的观点相反,科学家使用数学让事情变得更清晰,而不是变得模糊。我打算只以这种方式使用数学,所以,如果你发现符号不易理解,请再试一次。如果仍然不好理解,请放弃,责备我,然后继续读下去。你并不会因此错过太多内容。
并非所有科学都采用数学符号。普通的单词也非常好,尤其当你并不真正清楚自己在说什么的时候。我因计算机方面的经验意识到,人们常常并不清楚自己所说的东西。通过将思想转换成计算机程序,我学会了消除迷雾的许多技巧。如果没有计算方面的知识,是不可能学到这些技巧的,所以过去的科学家很少明白这些技巧,系统理论学者也是。本书不会教你如何为计算机编程,但它会教你用计算机程序员的方式来思考。
谈到迷雾,不要以为我的思考有多么清晰。在本书多年的写作中,随着迷雾被驱散,整节整节的内容被废弃。而且,我不担心自己使用了不太准确的说法,只要让课程更有说服力、更让人印象深刻即可。
所以不要把这本书太当真。它不是圣经,也不是证明,甚至不是有内聚性的论证。实际上,它是我最初的一些思考,一些提示、说服、推动,有时候是猛推,目的是帮助你开始思考任何“系统”问题。我的另一名学生说:“我觉得这门课程让我的(计算机)系统设计水平提高了1倍,但我知道它让我的思考水平提高了10倍。”我希望它对你也产生一样的效果,或许会产生更大的效果。
杰拉尔德·温伯格
1974年6月
我发现所有事情都十分清楚,但没有一件事是我真正完全理解的。理解就是改变,就是超越自己。这次阅读没有改变我。1
1Jean-Paul Sartre, Search for a Method. Translated by Hazel E. Barnes. New York: Vintage, 1968, pp. 17, 18. Sartre is referring to Capital and German Ideology, by Karl Marx.
本书基于一门课程,这门课程在这些年来已经改变了许多人的思维。假如你认为自己不会因为读一本书而改变,请允许我引用课程评估时收到的一些典型评价。
一名电子工程师说:“它让我在大学里学过的许多孤立的学科变成了一个有意义的整体,也使这些学科与我5年的工作经验建立了联系。”
一名考古学家说:“我想我以前不理解理论在我工作中的意义,也不理解如果你不让理论主导你的工作,理论的威力还会有多大。现在当我进行探究时,总是从整体上看问题,并将它作为更大整体,即活生生的文化的一部分。”
一名作曲家说:“我也许不能准确地向你说明,但我最近的作曲已经改变了,绝对改变了,而且变得更好了,这是学习这门课程的结果。”
一名计算机系统分析师说:“我十几年前就应该学习这门课程。我在3个月内学到的有关系统的知识远超过去全部所知。我在工作中遇到一个问题,过去可能会感到很痛苦,但现在可以应用无差异法则,所以能将其轻松解决。还有一次,我们碰到了一个问题,如果是在几个月之前,它可能会从我眼皮底下溜走,然后给我们带来很多麻烦,但因为我几乎无意识地跟它玩起了观察者的游戏,所以发现了它。通过一种新视角,问题就变得明显了。解决方案也是如此。”
但一名计算机程序员说:“我没有从这门课程中学到任何东西。它不过是一堆陈词滥调,一些常识而已。它很有趣,但除此之外纯属浪费时间。”
你不是总能教育所有人。我们首先说明有成功的希望,同时也警告说不能保证成功。更糟的是,市场上关于思维的书已经泛滥成灾,就连那些不会思考的人也写了许多关于思维的书。在几百份感谢信中,认为对思维有无重大改变者的比例是9∶2。但除此之外,关于改变你的思维和你对其他人思维的理解,本书还能做出什么承诺呢?学者至少学会两种思维方式。一种方法始于掌握学科的细节,然后继续去以超越这些细节。我们谈到这种超越时,会使用一些赞同性的词,如“物理学思维”“了解人类学理论”“具备数学成熟度”。那么我们做了什么才获得了这种学科成熟度呢?其一是,我们知道了如何“处理”一个问题,也就是说,最开始的几个想法应该是什么。
这种学科式的教学方法很有效。首先(很显然),它基于别人留下来的智慧,而不必重复他们的工作。其次(在我们碎片化的社会中,不那么明显),学科专家将自己局限于相当小范围的“问题”,在这个范围内,他相当自信有能力求得结果。成功的学科专家知道要回避什么问题。
但是那些无法回避的问题呢?在浪费日益严重的经济中不断增加的人口对自然资源的损耗怎么办?不断发展的技术通常是“顺从的仆人”,但有时也会成为“恐怖的主人”,怎么办?可怕的战争和枯竭的和平怎么办?死亡怎么办?我快要死了,怎么办?
这些问题不属于任何学科。许多较小的问题也没有我们熟悉的标签。本书试图传授一种思维方法,来应对没有标签或标签存在误导的情况。这种方法优于学科式学习,有时候绕过它们,或者说整合它们。我们称这种思维和教育方式为一般系统方法。
一般系统方法并不是我自己的发明。许多人都对一般系统方法做出了原创性贡献,但我不是其中一员。那么,为什么是我来写这本书?仅仅是因为在尝试教授一般系统思维十几年后,我发现没有一本“导论”性的书能让这种方法真正被一般读者所理解。
因此,我的职责就是搜集大量的材料,将其组织成导论的形式。我已尝试收集一般系统理论家和学科专家的洞见,按照一致而有益的次序编排,并将它们转换成较简单的一般性语言,以便为普通读者所理解。
因此,英文书名中的“general”(一般)有双重含义:最一般的实用洞见,尽可能带给最一般的读者。
通过将特定的学科洞见调整为一般的框架和语言,我们将每个学科的一些思想带给所有人。如果这些思想经过仔细挑选,能应用于一般层面,那么这种方法应该能为学科专家节省思考时间,因为他不需要重复其他学科做过的研究。因此,本书不是针对“系统专家”,而是针对系统多面手写就。
那么这些“多面手”是谁?他们当然包括(在我多年的课程中确实已经包括)几乎所有通过头脑来改善生活的人。我的“听众”包括经理和组织机构的其他领导、社会学家和生物学家、计算机系统设计者、工程师以及各学科的大学生。此外,他们还包括人类学家和演员、商人和生物系学生、制图者和出租车司机、设计者和艺术爱好者、电子工程师和埃及古物学者、法语专业学生和农夫,等等。
其中大部分人的数学水平最多不过了解高中代数,有些甚至还不到这个水平。本书中数学话题的难度正限于此,因为大多数人(大多数受过教育的人)正是处于这个水平。一名控制系统工程师看过这本书,而后担心他的学生读过之后“可能不再愿意学习微积分和微分方程”。
但一名化学专业的学生说:“我学完这门课程之后选修了微分方程。我在完成微积分课程之后总是害怕上微分方程课,而且因为它不是必修课,所以我一直往后推。但我隐约知道我需要它,而现在我很清楚自己为什么需要它。而且,我不再害怕,因为我知道它是讲什么的,就不会感到痛苦了。”一名大学二年级的生物系学生说:“高中代数课后,我就再没上过任何数学课。这对于一个生物系学生来说是很愚蠢的做法,但我上完一般系统课程后才意识到这一点。我会在下学期开始学微积分,如果学校允许的话。”
这些都是真的吗?翻阅本书,你会看到各种图表、符号,甚至方程。但千万别被它们吓住,它们不是为了故弄玄虚。只是一般人常常因为这些东西而远离科学与技术,所以这本关于一般系统思维的书必须揭开它们的神秘面纱。
合适的数学符号将首先被证明其合理性,然后根据需要进行解释。和流行的观点相反,科学家使用数学让事情变得更清晰,而不是变得模糊。我打算只以这种方式使用数学,所以,如果你发现符号不易理解,请再试一次。如果仍然不好理解,请放弃,责备我,然后继续读下去。你并不会因此错过太多内容。
并非所有科学都采用数学符号。普通的单词也非常好,尤其当你并不真正清楚自己在说什么的时候。我因计算机方面的经验意识到,人们常常并不清楚自己所说的东西。通过将思想转换成计算机程序,我学会了消除迷雾的许多技巧。如果没有计算方面的知识,是不可能学到这些技巧的,所以过去的科学家很少明白这些技巧,系统理论学者也是。本书不会教你如何为计算机编程,但它会教你用计算机程序员的方式来思考。
谈到迷雾,不要以为我的思考有多么清晰。在本书多年的写作中,随着迷雾被驱散,整节整节的内容被废弃。而且,我不担心自己使用了不太准确的说法,只要让课程更有说服力、更让人印象深刻即可。
所以不要把这本书太当真。它不是圣经,也不是证明,甚至不是有内聚性的论证。实际上,它是我最初的一些思考,一些提示、说服、推动,有时候是猛推,目的是帮助你开始思考任何“系统”问题。我的另一名学生说:“我觉得这门课程让我的(计算机)系统设计水平提高了1倍,但我知道它让我的思考水平提高了10倍。”我希望它对你也产生一样的效果,或许会产生更大的效果。
杰拉尔德·温伯格
1974年6月
精彩书摘
今天我们宣称,没有定量就不是科学。我们用关联分析替代因果分析,用物理方程替代有机推理。测量和方程本应使思维更敏锐,但是……它们常常让思维变得没有逻辑,模糊不清。它们更像是科学操作的对象,而不是关键推理的辅助测试。
许多(也许是大多数)重要的科学问题都是定性的,而不是定量的,甚至在物理和化学中也是如此。当且仅当关系到证实时,方程和测量才有用。但证实或证伪在先,如果在没有定量测量的情况下就有绝对的说服力,这种证实或证伪实际上是最强的。
或者换一种说法,你可以从逻辑盒子或数学盒子中抓住现象。逻辑盒子粗糙但坚固,数学盒子精致却脆弱。数学盒子可以把一个问题漂亮地包装起来,但却无法抓住现象,所以首先要用逻辑盒子将现象抓住。
——约翰·R. 普拉特(John R. Platt)1
1John R. Platt, “Strong Inference.” Science, 146, No. 3642, 351 (1964).
1.1 世界的复杂性
带来麻烦的不是未知的东西,而是我们以为知道,实际却并非如此的东西。
——威尔·罗杰斯(Will Rogers)
获得知识的第一步是承认无知。我们对世界了解得太少,大多数人却不愿意承认这一点。然而我们必须承认,因为证明我们无知的证据正在积累,而且其规模大得无法忽略。
在150年或200年前,如果能从卫星上给地球拍照,那么这个星球会有一个显著特征:赤道南北大约10个纬度或更宽的范围内,有一条绿色腰带。这就是终年常青的潮湿热带森林,通常称为热带雨林。两个世纪前,热带雨林几乎延绵不断,覆盖着从中南美洲、非洲、东南亚到印度尼西亚群岛的热带湿地。
……热带雨林是最古老的生态系统之一……它从白垩纪起就一直存在,而白垩纪结束于6000多万年前。
可是今天,热带雨林像大多数其他自然生态系统一样,正在飞快地改变……有可能到本世纪末,剩下的就不多了。2
2Paul W. Richards, “The Tropical Rain Forest.” Scientific American, Vol. 229, #6, Dec. 1973, pp. 58-67.
类似的报道频繁出现在书籍和报刊中。这种变化是好是坏?对此我们并不清楚,这就是问题。问题不是变化本身,因为变化是普遍存在的。问题也不在于人类导致了变化,因为改造环境是人类的本性。人类一直在改变全球的面貌,直到人类消亡才会停止。
我们星球的古老历史充满了物种灭绝的故事,而且许多故事都有同样的场景:恃剑而生者,最终死于剑锋。恰恰是那些成功因素,在超越特定的时间之后,成为了致命的毒药。对人类来说,成功源于知识的力量,它让我们得以改造环境。问题是要让这种力量可控。
过去,知识的积累非常缓慢。除了大自然的杰作,人的一生很难看到太多变化。仅学会在铜中加入砒霜来锻造青铜器,人类就花了几千年;而懂得用锡代替危险的砒霜,又经过了一两千年。如今,人们每天都能从实验室中制造出一种或多种具有指定属性的新合金。合金的产生导致了文明的盛衰,但这种变化太慢,不容易察觉。更好的刀剑意味着战胜入侵者,但改变是局部的、缓慢的,足以被千千万万个微小的调整淡化,不会造成物种灭绝。一天一种新合金导致的结果,我们就不好说了。
变化的速度和规模前所未有,而科学和工程是催化剂。物理学家告诉我们如何控制核威力,化学家告诉我们如何使粮食增产,基因学家告诉我们如何提高生育质量。但是,科学和工程没能处理一级成功带来的二级影响。核电站发出的多余热量改变了鱼群的生育方式,在进行调整之前,其他物种已经引起河流及沿岸生态环境的变化,而这种变化不可逆转;杀虫剂能杀死某种昆虫,却会让其他昆虫大肆繁殖;除草剂能将热带雨林变成农田,但会改变土壤,让土地变得更为贫瘠。我们当前的行为会给子孙带来什么影响?对此我们只有一些可怕的线索。
许多(也许是大多数)重要的科学问题都是定性的,而不是定量的,甚至在物理和化学中也是如此。当且仅当关系到证实时,方程和测量才有用。但证实或证伪在先,如果在没有定量测量的情况下就有绝对的说服力,这种证实或证伪实际上是最强的。
或者换一种说法,你可以从逻辑盒子或数学盒子中抓住现象。逻辑盒子粗糙但坚固,数学盒子精致却脆弱。数学盒子可以把一个问题漂亮地包装起来,但却无法抓住现象,所以首先要用逻辑盒子将现象抓住。
——约翰·R. 普拉特(John R. Platt)1
1John R. Platt, “Strong Inference.” Science, 146, No. 3642, 351 (1964).
1.1 世界的复杂性
带来麻烦的不是未知的东西,而是我们以为知道,实际却并非如此的东西。
——威尔·罗杰斯(Will Rogers)
获得知识的第一步是承认无知。我们对世界了解得太少,大多数人却不愿意承认这一点。然而我们必须承认,因为证明我们无知的证据正在积累,而且其规模大得无法忽略。
在150年或200年前,如果能从卫星上给地球拍照,那么这个星球会有一个显著特征:赤道南北大约10个纬度或更宽的范围内,有一条绿色腰带。这就是终年常青的潮湿热带森林,通常称为热带雨林。两个世纪前,热带雨林几乎延绵不断,覆盖着从中南美洲、非洲、东南亚到印度尼西亚群岛的热带湿地。
……热带雨林是最古老的生态系统之一……它从白垩纪起就一直存在,而白垩纪结束于6000多万年前。
可是今天,热带雨林像大多数其他自然生态系统一样,正在飞快地改变……有可能到本世纪末,剩下的就不多了。2
2Paul W. Richards, “The Tropical Rain Forest.” Scientific American, Vol. 229, #6, Dec. 1973, pp. 58-67.
类似的报道频繁出现在书籍和报刊中。这种变化是好是坏?对此我们并不清楚,这就是问题。问题不是变化本身,因为变化是普遍存在的。问题也不在于人类导致了变化,因为改造环境是人类的本性。人类一直在改变全球的面貌,直到人类消亡才会停止。
我们星球的古老历史充满了物种灭绝的故事,而且许多故事都有同样的场景:恃剑而生者,最终死于剑锋。恰恰是那些成功因素,在超越特定的时间之后,成为了致命的毒药。对人类来说,成功源于知识的力量,它让我们得以改造环境。问题是要让这种力量可控。
过去,知识的积累非常缓慢。除了大自然的杰作,人的一生很难看到太多变化。仅学会在铜中加入砒霜来锻造青铜器,人类就花了几千年;而懂得用锡代替危险的砒霜,又经过了一两千年。如今,人们每天都能从实验室中制造出一种或多种具有指定属性的新合金。合金的产生导致了文明的盛衰,但这种变化太慢,不容易察觉。更好的刀剑意味着战胜入侵者,但改变是局部的、缓慢的,足以被千千万万个微小的调整淡化,不会造成物种灭绝。一天一种新合金导致的结果,我们就不好说了。
变化的速度和规模前所未有,而科学和工程是催化剂。物理学家告诉我们如何控制核威力,化学家告诉我们如何使粮食增产,基因学家告诉我们如何提高生育质量。但是,科学和工程没能处理一级成功带来的二级影响。核电站发出的多余热量改变了鱼群的生育方式,在进行调整之前,其他物种已经引起河流及沿岸生态环境的变化,而这种变化不可逆转;杀虫剂能杀死某种昆虫,却会让其他昆虫大肆繁殖;除草剂能将热带雨林变成农田,但会改变土壤,让土地变得更为贫瘠。我们当前的行为会给子孙带来什么影响?对此我们只有一些可怕的线索。
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