《随椋鸟飞行:复杂系统的奇境》
[意]乔治·帕里西 著
文铮 译
新星出版社
即使很多人说,爱因斯坦的质能方程最能体现科学语言的简洁优美,我们也不得不承认,随着科学的发展,大众要理解科学领域新发现、新理论的门槛越来越高了。教会孩子勾股定理,讲个孟德尔种豌豆的故事或者牛顿的灵感苹果似非难事,理解微积分、讲透基因编辑、弄懂量子理论就得费点精力了。可能正因为难懂,如意大利物理学家、诺贝尔物理学奖得主乔治·帕里西所言,“科学的声望和人们对科学的信任正在迅速下降”。人们转而寻求占星术、顺势疗法。帕里西说,科学家当承担一定的责任,让大众了解真正的科学——不只因其实用价值,也因它作为一种文化的魅力亲近它——是重要的。
《随椋鸟飞行:复杂系统的奇境》一书就是一扇管窥科学的小窗,书中收录了帕里西科学主题的发言和随笔,以平易近人的口吻讲述了作者从事科学研究的经历和感想。开篇《与椋鸟齐飞》涉及的就是一个复杂而现实的问题:鸟群在空中变换队形、越过障碍,不会相撞,也不会散开,仿若有个指挥,个体的行动究竟是如何汇聚成集体行为的?帕里西的实验我们一般读者也看得懂,他的团队架起了相机,同时从三个角度拍摄椋鸟的飞行照片,再重建起三维图像。在几百张照片上同时分析数千只鸟,分析群体飞行特点:鸟阵边缘的密度比中间高,可能是为了抵御游隼的攻击；每只鸟与前后同伴的距离比它与两侧同伴距离远,就像高速公路上并排飞驰的汽车一样,拉开与前车的车距；由于每只鸟都密切留意跟它最近的那只鸟而非远处的鸟,邻居的动作就是调节的信号,譬如转弯时,一侧的小群鸟先行转弯,它们的邻居紧跟着效仿。这项研究有什么意义呢?有人不认可物理学家跨界研究动物,但作者说,用定量技术进行统计学研究是有益的尝试,对于大量超比例增长的数据和解决复杂的无序问题,需要探索新的可能性,不应该对方法设限。
科学比我们想象的更具包容性。事实上,用一个领域的结论在另一个领域进行预测,也是常见的灵感来源。帕里西透露了科学家的思考方法。面对常人难以理解的问题,如何寻找突破口?在做好准备和酝酿之后,不妨将问题放一边,意外的契机可能出现在无关闲聊、偶遇或梦境中。有时候,如此得来的灵感可能在论证之后行不通,那就从头再来。科学中的隐喻不只帮助科学家联想和发展理论,也让大众从公式中解脱出来,试着理解科学之美。用肺部、树杈、花椰菜理解分型网络,用麦浪和海浪理解波,甚至还能用同一数学模型来研究不同现象——如磁性系统在低温下的行为(作者研究的自旋玻璃)、大脑功能、动物大型种群的行为和经济学,跨学科的迁移拓展应用前景,超出了作为发端的隐喻本身。
而隐喻无处不在,在意识到之前,我们就有充分的可能去发掘和感受科学之美。帕里西说,不懂中文的人可能无法领略古诗中的画意,然而翻译的诗歌依然有美感。同样,不懂数学的人也不应被剥夺欣赏科学的资格。傲慢的科学家是糟糕的翻译,晦涩的理论阻人探索的兴致；而亲和的科学家提炼出简洁的诗,让不同文化背景、不同感受力的人都能乐在其中,有所收获,这是身处科技时代的一幅更美好的图景。
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