九、只知道现在,为什么有时还是不够?
还有一些系统,即使今天的状态看起来相似,未来也可能不同,因为它们走到今天所经过的历史不同。这通常称为路径依赖。
上一节提到过喉返神经。今天这条神经绕得很远,不是因为这种路线最合理,而是因为它继承了漫长演化历史留下来的结构。城市也一样。一条几百年前形成的道路,可能后来影响铁路怎么修、商业区怎么长,最终又影响几十年后的交通。
人的学习也是如此。现在会什么,不只是由今天的大脑状态决定,也和以前学过什么、习惯怎样形成有关。所以,在一些系统中,只拍一张“现在”的照片,并不足以完全说明它为什么会是今天这个样子,也不一定足以判断以后会怎样。历史本身也可能成为系统的一部分。
十、知道每个部分,为什么还是不容易知道整体?
到这里遇到的困难,还可以理解成“信息不够”:现在测得不够准,或者过去发生了什么也很重要。但还有另一类问题。即使我们知道每个组成部分怎样行动,整体行为也未必能够靠直觉直接推出。
想象一条已经比较拥挤的高速公路。前面一辆车为了调整车距,轻轻踩了一下刹车,只把速度从每小时100公里降到95公里。后面的司机看到刹车灯,反应稍微晚了一点。为了重新留出安全距离,他可能需要从100降到90。再后面一辆车反应又晚一点,只好降到80。这样一辆接一辆往后传,到了几十辆车之后,后面的某辆车可能不得不完全停下来。
几秒以后,前面最早踩刹车的那辆车早已经恢复正常速度,甚至已经开远了。那里没有事故,没有施工,也没有一辆车一直停着,可后方却留下了一段真正的堵车。
而且这段堵车还会继续向后移动:前面的车陆续开走,后面新的车又不断停下来。于是就出现了一个很奇怪的东西——堵车本身仿佛在道路上向后移动,虽然每一辆车实际上都在向前开。
没有哪个司机单独制造了这段拥堵。每个人都只是看到前车减速以后作出正常反应。堵车却从许多车辆互相影响的过程中出现了。
鸟群也有类似现象。单只鸟并不需要知道整个鸟群应该变成什么形状,只要根据附近几只鸟调整速度和方向,成千上万只鸟就可以形成不断变化的整体队形。温度则是更加普通的例子。单个分子没有日常意义上的“温度”,只有大量粒子聚集以后,我们才需要用温度描述它们的整体状态。
上一节的大脑也是如此。神经元各自按照电和化学规律活动,但记忆、语言和意识都是整个神经系统层面才出现的现象。这类在整体层面才出现、不能简单归到某一个组成部分上的性质,常被称为涌现。
“涌现”并不是说整体突然获得了违反底层规律的神秘能力。它只是提醒我们,知道每一个部分怎样工作,与能够方便地理解整个系统,中间还隔着很长距离。