簡單生出復雜

阿·熱

假定下一屆建筑師羅馬獎（Prix de Rome）競賽出的題是設計宇宙，許多人大概就會把設計搞得過繁，以便他們設計的宇宙能夠展示出各種各樣讓人感興趣的現象。

用復雜設計來產生復雜行為并不難。在幼兒時代，當我們拆開一架復雜的機械玩具時，往往能看到隱藏在其內的齒輪迷陣。我最愛看美式足球，因為它豐富多彩。但它之所以這樣復雜，是因它的比賽規則大概是所有運動中最復雜的。同樣，象棋復雜也是因為它的規則復雜。

自然的復雜是源于簡單，這一點已越來越清楚。可以說，宇宙的運行更像東方的圍棋而不像象棋和美式足球。圍棋的規則很簡單，但變化卻很豐富。杰出的物理學家謝利·格拉肖把當代物理學家比作并不知道比賽規則的觀眾。經過長時間的觀察和艱苦的努力，這些觀眾已經看出了一點道道，開始能猜出規則可能是什么樣的了。

就像物理學家所看到的那樣，自然的規則是簡單的，也是難解的：各種規則微妙地攪在了一起。這些規則間的復雜關系在許多情況下會產生奇特的效果。

在美國有一個全國足球聯合會，每年它都要開會，對上一個賽季進行回顧并修訂比賽規則。這一運動的每個觀眾都知道，即使只對其中一個規則作看起來無關緊要的修改，都會劇烈地影響比賽的精彩程度。只要稍稍限制一下防守隊員對進攻隊員的合理沖撞，比賽就會變成由進攻占主導地位了。年復一年，比賽規則一直在更改。以確保攻守間的基本平衡。同樣，自然的規律看上去也是作了精巧平衡的。

恒星演化就是這種平衡的一個例子。一個典型的恒星起源于質子和電子氣。在引力作用下，這種氣體聚成一團，電力與核力在其中進行著激烈競爭。讀者大概還記得，電力是同性相斥的，因而質子會因它們之間的電排斥力而相互分開。另一方面，質子間的核吸引力又要使它們聚到一起。在這種爭斗中，電力稍稍占了上風，而這一事實對我們來說是非常重要的。如果是兩質子間的吸引力要稍強一點的話，它們就會粘到一起并放出能量，接著發生的是劇烈的核反應，恒星的全部核燃料將在短時間內被耗盡。這樣就不會發生穩定的恒星演化，更不用說文明了。事實上，核力的強度只足以把質子和中子粘在一起，而不能粘住兩個質子。粗略地說，在一個質子能與另一個質子相結合之前，它必須先使自己變成中子。這種轉變是受所謂弱相互作用控制的。就像“弱”這個詞所暗示的那樣，由弱相互作用控制的過程是非常緩慢的。結果是，在一個像太陽那樣的典型恒星上，核反應是以穩定的速度進行的。這種熾熱的穩定燃燒的火球給我們帶來了光明和溫暖。

關鍵點是，與美式足球比賽規則不同，自然的規則是不能任意改動的，它們為同一個普遍的對稱性原理所統轄，相互間連成一個統一的有機體。

自然的設計不僅簡單，而且是最大限度的簡單。這就是說，如果設計再簡單一點的話，宇宙就會變得單調無味。理論物理學家有時候以設想自然設計的對稱性再少一點的話宇宙將會怎樣來自娛。這種腦力游戲得到的結果是：為了防止整個大廈坍塌，不能去動其中的任何一塊石頭。否則，像光從宇宙中消失這一類的事就不是什么玩笑了。

（選自《科學大眾》2010年第10期）

【閱讀訓練】

1.將“許多人大概就會把設計搞得過繁”一句中，如果刪去“大概”一詞行不行？為什么？

2.說明“自然的復雜是源于簡單”這一道理時，文章主要采用了什么說明方法？

3.作者認為將自然設計得簡單一點好，還是復雜一點好？請根據原文說明理由。

（羅小軍 設計）

（參考答案見19頁）