開放與進化
一廉白、導論
在本節(jié)課中隧饼，我們進一步的沿著復雜性的階梯进统，來看復雜系統(tǒng)的進一步的演化拓诸。第一個單元其實主要就是講，從混沌無序怎樣去變成是聚集形成一個復雜系統(tǒng)麻昼，而這僅僅是第一步奠支，形成復雜系統(tǒng)之后，我們這個系統(tǒng)還會進一步的去發(fā)生演化抚芦，第一件事情就是要發(fā)生新陳代謝倍谜。
談到新陳代謝就不得不去提物理學中一個非常重要的定律，叫做熱力學第二定律叉抡，有些人曾經(jīng)說尔崔，“如果我們把所有的物理學定律全部拋開，只留一條的話褥民，我覺得應(yīng)該是熱力學第二定律季春，因為它是最重要的一條物理定律，跟我們每一個人的生老病死密切相關(guān)消返≡嘏”
那么耘拇，這個定律說明什么呢？這個定律說的是在任何一個封閉的系統(tǒng)里面宇攻，熵總是會增加的惫叛，熵這個詞我相信或多或少都聽說過一些，是一個最神秘莫測逞刷，同時又是非常重要的這樣一個物理量嘉涌。
簡單來說，當然你就可以理解成夸浅，熵就是一種無序的程度仑最，混亂，在自然的條件下帆喇，外界不去干擾警医，它總是會增加，也就是越來越混亂番枚。我們看幾個例子：
像一縷青煙點著了以后法严，就會慢慢散開，這種發(fā)散葫笼，散開就是一種無序度升高的體現(xiàn)深啤。
再比如說一瓶香水，你把瓶蓋打開路星，這個香水就會一點點揮發(fā)溯街，使得香味遍布整個空間，這就是一種熵的增加洋丐。
再比如說生老病死呈昔，每個人都會蒼老，最后死亡友绝，之所以會產(chǎn)生這些堤尾，就是因為你體內(nèi)的熵在不斷增加、累計迁客。
但是郭宝，很有意思的是，在自然界或者是人類社會掷漱，還會有另一種時間發(fā)展的箭頭出現(xiàn)粘室，在這樣第二種時間之箭下，你就會發(fā)現(xiàn)有序是會不斷增加卜范，所有的事物好像看起來都會越來越復雜衔统，越來越有序。
比如說像人類社會的進步，就是一個典型的特點锦爵。我們文明發(fā)展到今天舱殿，顯然是越來越高度的有序化，越來越復雜化棉浸。
再比如說生物界怀薛，大自然的進化就會讓這些物種變得越來越復雜刺彩，越來越有序迷郑，這個好像就跟剛才的熱力學第二定律正好是相反的兩種時間之箭，存在著嚴重的矛盾创倔，這個矛盾如何去調(diào)和呢嗡害？
二、開放
開放帶來秩序
我們之所以能夠看到有序增加畦攘，復雜性增加霸妹，能夠逆熵去生長，其實最主要的原因就在于開放自身知押。你一開放以后叹螟，就會有能量、物質(zhì)和信息流到系統(tǒng)里來台盯，同時又會有一些物質(zhì)能量信息排出去罢绽，注意一定要有排放，沒排放是不能夠進行熵減的静盅。
其實只要做到開放良价，甚至于有的時候連物質(zhì)和信息的流動都沒有，就有可能產(chǎn)生秩序行為蒿叠。
貝納德對流實驗
我們來看一個例子明垢，這也是物流學中一個非常著名的例子，叫做貝納德對流實驗市咽，每個人都可以去做痊银。
找來一個薄薄的容器，然后倒上一層薄薄的液體施绎，水就可以溯革。同時我們可以在液體的底部給它加熱，但是你要注意粘姜，加熱一定要非常的均勻鬓照，然后加熱到一定程度以后，就會形成上下表面溫度差孤紧，當溫度差達到一個閾值的時候豺裆，就會出現(xiàn)相變了。突然之間，從上往下去看臭猜，就能看到右圖所展示的樣子躺酒，就出現(xiàn)了很多的六角格，非常有秩序的結(jié)構(gòu)蔑歌，而且是周期性的秩序結(jié)構(gòu)羹应。
這樣一種秩序結(jié)構(gòu)是怎么產(chǎn)生的呢？從更微觀的角度去看次屠，我們不難發(fā)現(xiàn)园匹，當我們加熱液體的時候，液體就會要把底層的熱釋放出去劫灶，當溫度的差別不是很大的時候裸违，它這種釋放是一種緩慢的釋放。我們知道液體都是有很多水分子構(gòu)成本昏，水分子就會經(jīng)常左右晃動供汛，這就是他的熱的體現(xiàn)。
所以涌穆，它要想釋放能量怔昨，它就是靠碰撞，我碰你宿稀，你碰它趁舀，這樣通過碰撞把熱從底下傳到上面，這是在溫度差很小的時候原叮，而當溫度差大到一定程度以后赫编，它就發(fā)現(xiàn)我再怎么碰撞，把熱放出去不解氣了奋隶，放的太慢了擂送，怎么辦？一著急這幫液體自己就跑起來了唯欣，于是就會產(chǎn)生了所謂的對流現(xiàn)象嘹吨，我們就看到下圖就表示的很清晰，底下的液體就要玩命的想往上跑境氢，而上面的液體冷卻就會玩了命的往下跑蟀拷，所以一上一下，就會自發(fā)的形成這樣一種對流的結(jié)構(gòu)萍聊。從上表面往下來看问芬，這些對流就會體現(xiàn)為一個非常規(guī)則、有秩序的六角格的形狀寿桨。
所以在這樣的例子里面此衅，我們會看到强戴，僅僅是有一個能量的差，能量的流入流出挡鞍，連物質(zhì)和信息都沒有骑歹，就足可以產(chǎn)生非常有秩序的這樣一種行為，所以就是開放造成有序墨微。
另外道媚，局部的相互作用，就是這些液體翘县，通過局部的最域，達到一定程度的時候就會突然發(fā)現(xiàn)相變，有序就會產(chǎn)生炼蹦。產(chǎn)生這種集體的運動羡宙，比如渦旋運動狸剃，一旦出現(xiàn)渦旋借用我們上節(jié)課給大家介紹的概念掐隐，就是所謂的斑圖、模式钞馁，這種東西就會出現(xiàn)虑省。所以一旦出現(xiàn)斑圖，就會出現(xiàn)一個宏觀的僧凰、凌駕于底層之上的探颈，跟底層相隔離的一種新的秩序就會出來，就是所謂的涌現(xiàn)训措。
經(jīng)典物理和復雜性科學
在這個例子里面伪节，我們可以做一個簡單的對比，經(jīng)典物理和復雜性科學绩鸣，在經(jīng)典物理里面怀大，我們通常強調(diào)的是孤立的系統(tǒng)，隔絕的呀闻，封閉的化借，所以就會熵不斷產(chǎn)生，導致熱力學第二定律越來越衰敗捡多，越來越老化蓖康。
但是，在我們這樣一個復雜性科學看到的非平衡的垒手，開放的世界里面蒜焊，相互關(guān)聯(lián)就會導致系統(tǒng)的開放性會產(chǎn)生，會跟外界有交換科贬。
其次泳梆，在非線性的作用下，就會使得秩序的結(jié)構(gòu)更多就體現(xiàn)為時空上的斑圖、Pattern鸭丛、模式就會形成竞穷，這種Pattern往往就具有一定的秩序性。而且會有一些偶然的漲落鳞溉，會把原有的平靜的液體的對稱性打破瘾带，形成對稱性破缺，而產(chǎn)生有趣的結(jié)構(gòu)熟菲，所以在這樣一種情況下就有可能導致熵減看政。
耗散結(jié)構(gòu)
那么這樣一種結(jié)構(gòu)，貝納德對流所形成這種六角格抄罕，它還有一個名詞允蚣，叫做耗散結(jié)構(gòu)。
我們看世界上萬世萬物的結(jié)構(gòu)呆贿，或者叫做斑圖嚷兔，它無非可以分成兩大類：
第一類、靜態(tài)Pattern做入。
第二類冒晰、動態(tài)Pattern。
一類是屬于左邊這個叫做靜態(tài)的結(jié)構(gòu)（靜態(tài)的斑圖）竟块，就像我們的霓紅燈壶运，為什么說它靜態(tài)？因為它每一個構(gòu)成單元浪秘，就小燈泡蒋情，這個小燈泡不生不滅，它永遠存在在那里耸携，它只不過是變換它自己的顏色而已棵癣。所以，這種結(jié)構(gòu)呢违帆，就稱為靜態(tài)的浙巫。
耗散結(jié)構(gòu)有規(guī)律可循嗎？
那么刷后，耗散結(jié)構(gòu)是什么呢的畴？其實，只要你走到小溪尝胆，蹲下來靜靜的看小溪的流水丧裁，就能發(fā)現(xiàn)，其實那個東西很神奇很神奇含衔。每一個溪流都是由大量的水分子沖刷過去煎娇，不停的變二庵，可是你卻能在宏觀，能看到穩(wěn)定的一個駐波缓呛，那個駐波的樣子催享，穩(wěn)的，只要你的流速是均勻的哟绊，它基本上是不變的因妙，那這種結(jié)構(gòu)就被稱為耗散結(jié)構(gòu)∑彼瑁或者更通俗的說攀涵，就是流動的結(jié)構(gòu)。
比較有意思的是它的所有構(gòu)成的單元都是瞬息萬變洽沟，所謂的鐵打的營盤以故，流水的兵，就這么一個道理裆操。
而你仔細去想怒详，其實我們感興趣的復雜系統(tǒng)，更多的其實就是屬于這種耗散的跷车、流動的結(jié)構(gòu)棘利。就像我們?nèi)梭w，我們?nèi)梭w是會新成代謝朽缴，這個新成代謝，不僅僅是物質(zhì)流進來流出去水援，更多的還體現(xiàn)在你每一個細胞都在瞬息萬變密强，衰老和死亡。
不同的統(tǒng)計口徑可能數(shù)值一樣蜗元，大致上說或渤，每隔4年，我們?nèi)梭w所有的細胞奕扣，都會由于新成代謝薪鹦，完全給調(diào)包一次，就是說你4年前的細胞惯豆，4年以后全都不在了池磁，全都被換了。
但是奇妙的是什么楷兽？奇妙的是你還是你地熄，還在存活著，這件事其實很詭異芯杀，為什么這么說端考？當你拿著你三歲時候的照片雅潭，你瞧，三歲時候的我多么的聰明却特、可愛扶供、活潑，可你要置疑了裂明，憑什么說三歲時候的你還是你呢诚欠？你要知道，構(gòu)成你的細胞漾岳，已經(jīng)完全完全被調(diào)包不知道多少次了轰绵，多少個4年過去了？你憑什么還說他是你尼荆？
所以其實細思極恐啊左腔，就所謂的我，所謂的你捅儒，那個本體戈擒，不知道是什么玩意，稀奇古怪的映挂，他不是那個構(gòu)成單元瓮孙，又一次跟我們的唯物論實際上是很不一樣的。
那么構(gòu)成那個我本質(zhì)不變的東西麸祷，其實就是那個斑圖澎怒，類似于水的駐波一樣，是那個東西阶牍，它保持了那種不變性和一致性喷面，才有我的存在。
是不是給你一種萬世萬物都是虛無縹緲的感覺走孽？人類的邏輯底層被抽空了惧辈，全部不一樣了。
規(guī)模
那么磕瓷，是不是說全世界都是虛幻飄渺的耗散結(jié)構(gòu)盒齿？就完全沒有規(guī)律可尋呢？恰恰不是這樣的困食。
在這里面需要給大家提一個人和一本書边翁，這本書也是現(xiàn)在大賣的一個本書叫做《規(guī)模》陷舅，《規(guī)牡拐茫》它的作者叫做Geoffrey West。這個老爺子就告訴我們莱睁，在萬世萬物像生物待讳、城市芒澜、公司這些耗散結(jié)構(gòu)里面，恰恰是存在了一些非常精確的创淡、甚至可以用數(shù)學可以刻劃的規(guī)律存在痴晦。
首先，我們來破一下題琳彩，什么叫做規(guī)模誊酌？這個牽扯到翻譯問題，我認為這個英文名字叫做《SCALE》露乏，其實翻譯成規(guī)模是一種權(quán)宜之計碧浊，我覺得不應(yīng)該翻譯成規(guī)模，本義是什么瘟仿？它的本義實際上是一個動作箱锐，它是把一個事物把它放大，按比例進行縮放劳较，這樣一種動作叫做SCALE驹止，就像下圖展示的一樣。
當你按照比例把一個系統(tǒng)观蜗、一個事物臊恋，逐漸一點一點給它放大的過程之中，就會有一些非線性的這種東西突然冒了出來墓捻，這個恰恰是《規(guī)亩督觯》這本書所要探討的問題，就是所謂的規(guī)模法則毙替。
我們來看一看岸售，就在規(guī)模縮放過程中有哪些很不一樣的事情會冒出來厂画？我們來看一個例子。
假設(shè)你到了一個披薩店拷邢，你看中的是一個9寸的大披散袱院，挺好吃的，于是呢瞭稼，你付了錢忽洛，就開始安靜的等待，結(jié)果沒想到的是环肘，過了一會欲虚，這個服務(wù)員回來，對不起先生悔雹，你要的這個9寸披薩已經(jīng)賣沒了复哆，我們這個小店還有5寸的披薩可供選擇欣喧，我能不能把兩個5寸的披薩給你？然后你去把它吃掉梯找，可以不可以唆阿？
這實際上是不劃算的，為什么不劃算锈锤？這就是規(guī)模法則在起作用驯鳖。你要知道，你買一個披散你要把它吃掉久免，你吃的是什么浅辙？廢話，吃的是披薩阎姥，我的意思是說你吃的不是周長记舆，不是直徑，我們說衡量這個披薩的寸丁寄，衡量的是它的直徑氨淌。
所以，我們并不是吃長度伊磺，我們吃的是面積盛正，因為面積才是實實在在的料有多少，看起來好2個5寸加起來好像是10寸屑埋，那么10寸是大于9寸的豪筝，好像我還挺占便宜的，可是你不要忘記摘能，你吃的是面積续崖，而面積就要按尺寸的平方這個規(guī)律來進行縮放。
所以团搞，9寸的披薩它的面積是多大呢严望？你可以粗略的認為是81這樣一個倍數(shù)，那么2個5寸是多少呢逻恐？近似為25+25=50像吻，所以，其實是吃了很大的虧复隆，這兩個差異也是非常的不一樣的拨匆，這就是規(guī)模法則，就是這么一回事挽拂。
就是很多很多的屬性惭每，在你做規(guī)模放大的過程之中，它的非線性就會突然冒出來亏栈，冒出來的這種東西台腥，恰恰是我們很難去用我們?nèi)祟惖乃季S去把握的宏赘。因為我們這個大腦，其實非常非常的可憐览爵，因為它只會線性的外推置鼻，就至少你在第一意識里面，包括我自己蜓竹，我為什么要拿這個例子箕母，因為我自己猛一看，也是做錯了選擇俱济，一樣的嘶是。人就是擅長做線性外推，但其實蛛碌，真正的世界是充滿了非線性的聂喇。
克萊伯（Kleiber）定律
這個東西跟耗散結(jié)構(gòu)有什么關(guān)系？就是在于耗散結(jié)構(gòu)蔚携，每個生命體都是一個耗散結(jié)構(gòu)希太，當我們把一個生命體來做這種規(guī)模的放大的時候，那么酝蜒，生命的很多很多特征誊辉，就都會呈現(xiàn)一個非線性的放縮變大。
這里面有太多的例子了亡脑，其中一個非常重要的例子堕澄，就是所謂的克萊伯定律。
那么克萊伯定律說的是什么霉咨？它實際上說的新成代謝和生物體的體重大小之間的非線性的縮放規(guī)律蛙紫。
首先我們要把所有不同的哺乳類動物，在每一個物種里面挑選那么幾個個體打過來途戒，然后測量兩個量坑傅，第一個量很簡單，就讓它過一下秤喷斋，看看它的體重的大小有多少裁蚁，這就是橫坐標。
另外一個量继准，我們要測量一下這個生物體的新成代謝，這個東西怎么測矮男？其實也蠻有意思的移必，在歷史上，也是有很長時間的探討毡鉴〈薇茫基本上現(xiàn)在的做法就是把這個生物體拿過來秒赤，關(guān)到一個大型的密閉的容器里面，然后讓它近可能的在靜息的狀態(tài)下憎瘸，你不能讓它亂跑亂跳入篮，你亂跑亂跳，你的代謝量就會增加幌甘，就不準了潮售，所以要保持靜息的狀態(tài)。然后讓它靜息一段時間锅风，然后測量一下酥诽，這個密閉容器里面，二氧化碳這個量增加了多少皱埠。
我們知道人吃進的事物肮帐，總是要變成碳排放，排放出來边器，就體現(xiàn)為二氧化碳的呼出训枢，用這個量就近似可以測量出來它的新成代謝率有多少。
結(jié)果克萊伯在1932年的時候忘巧，他就發(fā)現(xiàn)恒界，我把所有這些物種它們的平均值--平均體重和平均的新成代謝大小，把它拉過來以后袋坑，形成了一條直線仗处。但你注意這個坐標，技術(shù)上的細節(jié)枣宫，取了對數(shù)婆誓，它的作用就是說它最后體現(xiàn)出來的公式是個冪律的，就是你看F也颤，就是新成代謝洋幻，M這個量就是體重大小。
你注意我在整個講座里面都不包含數(shù)學翅娶，只有這塊文留，講這部分的時候，不得不去放上竭沫，因為他太偉大了燥翅，就是在生物學這樣一個看起來很復雜的領(lǐng)域，我們居然能找到非常簡潔的數(shù)學公式去描述它蜕提，我認為這是21世紀非常大的一個科學進展森书。所以我把他的這些公式放了上去。
你會發(fā)現(xiàn)，其實這條直線也就意味著它的新成代謝和它體重這兩個量之間是個冪律的關(guān)系凛膏，而且冪指數(shù)是一個很精確的數(shù)值杨名，大概是3/4左右，所有我們也叫它3/4定律猖毫。當然台谍，這個從表面上看你能很容易理解，體重越大新成代謝也就越高吁断，這是很自然的趁蕊。
2005年左右的時候，杰弗里·韋斯特進一步擴大了定律的適用范圍胯府，不僅僅是哺乳類動物介衔，所有的物種，包括有植物骂因，冷血動物炎咖，甚至于小到單細胞、細胞里的線粒體寒波，非常非常微觀乘盼。橫跨了整個30個數(shù)量集，非常大的這樣一個尺度從微觀到宏觀俄烁，你會發(fā)現(xiàn)绸栅，這個3/4定律，克萊伯法則完全都是成立的页屠。這個法則意味著什么呢粹胯？實際上意味著一定的規(guī)模效益，換句話說辰企，我為胖子們的存在找到了一個理由风纠，這個怎么說？
來給大家做一個簡單的推導牢贸，我們知道剛才F是等于M的3/4冪律竹观，你可以在方程的兩邊除以一個M的量，就把它的質(zhì)量除一下潜索，這樣的話臭增，方程的左邊，就是M分之F竹习。
這意味著什么誊抛？左邊的這個量，就表示的是你每一塊肉整陌，它所需要的能量代謝是多少芍锚、需要多少能量昔园。
方程的右邊，除以M以后并炮，就變成是一個負1/4冪律，指數(shù)是負數(shù)甥郑，意味著M逃魄，該值越大越小。也就是說澜搅，這個公式告訴我們伍俘，個頭越大的物種，它每一塊肉勉躺，需要的能力也就越少癌瘾。再換一句話說，個頭越大饵溅，越節(jié)約能量妨退。越胖越好。
實際上蜕企，胖子是有存在價值的咬荷，他是在為我們地球的碳排放在做貢獻，他的每一塊肉都是高質(zhì)量的肉轻掩，比瘦子的肉幸乒，質(zhì)量要高的多，因為他代謝的能力更少唇牧。這是克萊伯定律它的非線性罕扎，讓我們很吃驚的這樣一個特點丐重。為胖子們找到了一個存在的理由。
其實在我們?nèi)粘Ｉ钪杏泻芏喔@個相關(guān)宴咧，比如說給小孩服藥這個劑量掺栅，你給1歲的小孩服用這么多纳猪，如果是一個7氧卧、8歲的小孩，是1歲小孩的2倍體重氏堤，是不是這個藥的劑量也該翻倍呢沙绝？不是這樣的搏明，你要翻倍，有可能把你家孩子給搞死闪檬。因為它是一個3/4冪律的一個縮放星著，所以它要被正常的翻倍要小很多。
接下來粗悯，我們看到了這樣一種實際數(shù)據(jù)告訴了我們這種規(guī)律虚循，3/4冪律法則，為什么會有這樣一個神奇的數(shù)字3/4呢样傍？其實呢横缔，我們不難做這樣一個推理，我們的生物體和外界發(fā)生能力物質(zhì)的代謝衫哥，主要是靠我們的表皮茎刚、表面。所以撤逢，很自然的我們會認為泉沾，新成代謝這個大小跷究，是跟表面積俊马，生物體的表面積密切相關(guān)柴我，而生物體如果是像一個球一樣，泡在溶液里面的一個小球夫偶，如果是這樣的一個歐幾里得幾何體的話兵拢，那么我們就會知道说铃，它的表面積是會跟它的體長砾嫉，也就是它的規(guī)模是呈現(xiàn)了一個平方的定律，面積就是平方，就自然了霍转。
另外一個量召夹，就是體重纱意，顯然這個體重會跟你的體積大小成正相關(guān)，體積又是一個邊長的三次方這樣一個規(guī)模法則。
所以硫狞，你把這兩個放在一起，新成代謝和體重的關(guān)系世剖，就應(yīng)該是2/3次冪，那么這個2/3次冪跟3/4是不一樣的惠况，這個怎么解釋這個表面上的矛盾？
分形
當然权埠，您只要做一個簡單的假設(shè)呐粘，如果說唆垃，生物體是生活在四維空間下的話，那么這個3/4次冪看起來就很容易解讀了。也就是說你這個生物體的表面積是一個三維空間下的一個東西涡戳，而你的體積是一個四維空間下的東西，正好新成代謝和體重之間就是一個3/4冪律的關(guān)系了。
可是再沧，憑什么你說它會是四維空間呢淤堵？看起來沒有道理，難道是生活在第四維時間里面的東西嗎？其實不是這樣的东臀，其實最主要的原因就是在于我們這個生物體，它所有的表面其實都是個分形贵扰，它通過褶皺纹坐、扭曲，形成自相似結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了更高的維度捍歪，這就是本質(zhì)的原因。
可能大家會聽的挺糊涂的，我舉個例子揽乱。像左邊這張圖展示的璧针，在春運的時候，大家都經(jīng)歷過這樣一個事情，就是春運的人很多胞枕，于是有關(guān)部門把排隊變成一個拐來拐去的彎道，就像這條曲線派桩，這個曲線叫做皮亞諾曲線榛搔，但是呢，它實際上是一條線晒奕，可能通過這種彎曲魄眉，它彎出來一個面、一個正方形冀值。
所以，就像我們排隊一樣抵栈，有關(guān)部門通過設(shè)計一些障礙，使得我們?nèi)司蜁諄砉杖ィ@個時候達到的效果是什么闷堡？雖然人有很多，但是呢误续，你進來以后育瓜，你會的我還一直在走著，在運動焰手，好像沒有感覺很堵一樣，其實這是一種錯覺见间，是因為它拐來拐去之后呢，你跑的路程會更長史侣，這個路程有多長？這個路程幾乎等價于這個正方形的面積這么長。
所以，這個就是用一維的東西卓囚，填充了一個二維空間贤笆，冒出來了一個維度篡殷，這叫最大化分形棘催，分形就是指這種褶皺瓶您，形成這種復雜的結(jié)構(gòu)。
但是，對于皮亞諾曲線來說摊腋，它是一個最大化的分形细办，通過褶皺已經(jīng)盡可能的利用空間了，不能再利用了，已經(jīng)最大化了瞬铸，所以它變成了一個本來是一維的，但是它是一個二維的東西础锐。
那么赴捞，像皮亞諾曲線，這樣的集合物品郁稍，它的規(guī)模縮放的規(guī)律是什么呢胜宇？其實你不妨驗證一下，你把皮亞諾曲線擴大了兩倍趟薄，那么它的長度是幾倍呢也切？就是4倍，而不是2倍了节猿，因為你必須要按照它這種自相似的方式去擴大，所以它是4倍囊扳，它的行為表現(xiàn)一切的一切就像一個二維的東西缔刹。這是它神奇的地方牍陌。
那么，相應(yīng)的，我們生物體的表面，恰恰是這種最大化的分形，經(jīng)過上億年的進化佩耳，我們的生物體籍凝，特別是內(nèi)表面箱叁，已經(jīng)是最大化分析了。比如你觀察大腸的這種表面結(jié)構(gòu)鸦泳，你會發(fā)現(xiàn)，它里面充滿了這種溝溝坎坎秽浇，和這種回路伐蒋、扭曲却妨、褶皺、變形。
所以，這樣的話，其實每一個點蛉幸，看起來表面是一個二維的東西又固，但本質(zhì)上講，它是一個三維的物體煤率，所以這樣的話仰冠，它的新成代謝就是一個三次冪的，而它的體積蝶糯，你用面積再乘以它的長度洋只，就是它的體積，是一個四維的東西昼捍，這就是生物體為什么會冒出來一個維度的本質(zhì)原因识虚。就是在于生物體它是大量存在這種分形的結(jié)構(gòu)。
無處不在的定律
那么妒茬，進一步担锤，按照克萊伯定律，我們不僅僅能知道新成代謝和體重大小的關(guān)系乍钻，我們還可以推得很多其他的量肛循，像生物體的特征時間和生物體的特征行率，也會跟規(guī)模大小有相關(guān)關(guān)系银择。
首先我們看一下時間多糠，我們不妨把生物體理解成這樣的一個大水缸，你新成代謝無非就是開閘放水浩考，所以就有了流入和留出熬丧，那么流入這個量，就是你新成代謝大小，你體重就是水缸里面存儲的水量的大小析蝴。
我們可以做這樣一個簡單的運算害捕，假如說一個食物粒子，你吃進去的食物闷畸，經(jīng)過你的身體尝盼，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，再出去佑菩，你需要多少時間呢盾沫？如果告訴你流量是F、體重是M的話殿漠，你做一個簡單的計算就不難知道赴精，實際上這個量是M除以F。
所以绞幌，你一換算就會發(fā)現(xiàn)時間剛好是M的1/4冪次蕾哟，而這樣一個量，恰恰絕對決定了生物體的很多很多的特征時間莲蜘，包括說我們都知道哺乳類的動作它都會懷孕谭确，那么懷孕就會有一個妊娠年齡，我們?nèi)祟愂?0月懷胎票渠，很辛苦逐哈。更大的物體，像大象问顷，它實際上它的懷孕年齡會更長昂秃，2年甚至3年，而更小的物品杜窄，像蟑螂這種東西械蹋，人家懷孕時間很短，一夜的時間好幾窩就出來了羞芍。為什么哗戈？體重、個體絕對了它的大小荷科。
再比如說唯咬，還有一個很重要很重要的特征時間，就是生物體的壽命長短畏浆，我們現(xiàn)在已知的全世界有關(guān)記載胆胰，人類最長年齡能活多長你們知道嗎？是123歲左右刻获，那么至今為止蜀涨，我們沒有看到任何能夠超過這個數(shù)量級的，你說人能不能活到千年、萬年厚柳？那是傳說氧枣，那是神仙。
事實上别垮，120這個年份怎么來的便监？從哪出來的？由它的規(guī)模大小決定的碳想，是因為沒有一個人烧董，你的體重能夠達到一座山那么大，所以你的壽命長短也就這么長胧奔，120年左右逊移。
反過來講，越小的物體龙填，越小的物種胳泉，它的壽命也就會相應(yīng)越短，你可能會記住蟑螂觅够，憑什么它就能生那么快？一夜能下好幾窩巷嚣，你這是羨慕它了喘先，你再看看它的壽命，很短廷粒，很快就會死掉窘拯。
我曾經(jīng)有一段時間養(yǎng)過一只小松鼠，當寵物養(yǎng)坝茎，有一次我就喂食給它涤姊，結(jié)果我一喂食就不小心碰到了它的胸部，沒有別的意思嗤放，就是不小心碰到了思喊，結(jié)果一碰了就嚇我一跳，那家伙跳的很快次酌，咚咚咚的恨课，這種樣子，我還以為我嚇到它了岳服，所以下一次我在喂食物的時候我會小心翼翼的剂公，然后又摸了摸它的胸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)還是那么快吊宋，我就百思不得其解纲辽。
后來看到了克萊伯定律推論，我才恍然大悟，原來它心跳確實就應(yīng)該是很快拖吼，個頭小鳞上，松樹嘛，肯定是很快的绿贞，我沒有機會摸摸大象的心跳因块，你們有機會可以摸一摸，我相信也是嚇了一跳籍铁，半天不跳一下涡上，咚半天，然后再咚一下拒名，肯定是這種頻率吩愧，越大心跳就會越慢。
而且你會發(fā)現(xiàn)增显，時間這種東西實際上不僅僅適用于生物體的雁佳，好像很多的特征都是這樣，小的東西一定所有的動作都快同云，老鼠是什么樣的頻率糖权，一跳一跳的，轉(zhuǎn)身也快炸站，運動也快星澳，可是它的壽命也短；但是反過來再去看大象這個物種旱易，它要是想轉(zhuǎn)個身禁偎，恨不得半年才轉(zhuǎn)過去。
而且自然的人類系統(tǒng)照樣還是這樣阀坏，你可能羨慕BAT這些大公司如暖，這么大的體量，可是別忘了忌堂，它的一切一切的特征時間一定會很長盒至，它要想轉(zhuǎn)個身，那費了老大勁了士修，而且它推行不下去妄迁，大系統(tǒng)病。
反過來小的創(chuàng)業(yè)公司就非常的靈活李命，今天還是朝東打登淘，明天就是朝西了，反正是全憑老大的一拍腦袋封字，所以它轉(zhuǎn)身也快黔州。
而且更有意思的是耍鬓，我剛才說了，T可以表示壽命長短流妻，F(xiàn)可以表示心跳頻率牲蜀，于是你就可以把方程的兩邊乘在一起，T×F绅这，叫做一生之中的心跳次數(shù)涣达，右側(cè)會發(fā)現(xiàn)正1/4和負1/4就會消掉了，變成0次冪证薇，也就意味著它是一個常數(shù)度苔，這個常數(shù)等于1.5×10的9次方，15億次浑度，這個很神奇寇窑。
無論是什么樣的生物體，它的一生的心跳次數(shù)應(yīng)該是個常數(shù)箩张，冥冥之中自有定數(shù)甩骏，甭看你今天鬧的歡，你今天跳的挺快先慷，你也活不多長饮笛，我雖然跳的挺慢，什么都慢论熙，我活的比你長福青，這是生物體發(fā)現(xiàn)的一個非常有意思的常數(shù)。
而且赴肚，這個常數(shù)素跺，看心跳我剛才說是生物二蓝，好像有點那個意思誉券，是廣義的，不僅僅是生物刊愚，有時候非生物也是這樣踊跟，Geoffrey West就在《規(guī)模》這本書里面提到鸥诽，他就曾經(jīng)研究過馬達商玫，發(fā)動機，發(fā)動機看起來也像個心臟牡借，有時候可以跳的快拳昌，有的時候可以跳的慢，他就發(fā)現(xiàn)所有的馬達跳一段時間以后也是會老化钠龙，就死掉了炬藤，動力學第二定律御铃，結(jié)果就發(fā)現(xiàn)也是一個常數(shù)，而且很接近這個數(shù)沈矿，就是它壞掉跳動的次數(shù)也是15億次左右上真，所以看起來真的是冥冥之中自有定數(shù)。
而且羹膳，在這本書里還不僅僅如此睡互，還有很多其他的常數(shù)，比如說生物體一生的新陳代謝的ATP的代謝量陵像，ATP是產(chǎn)生能量的粒子就珠，生物體的能量通貨，這個東西一生ATP的產(chǎn)生也是一個常數(shù)蠢壹。
在中國古代道家里面有一個說法嗓违，叫做人吃的飯，一生之中能吃的飯是個定數(shù)图贸，所以你今天胡吃海塞蹂季，你活的就短，看起來好像跟這個東西很靠近疏日。
而且這一套生物體的規(guī)模法則系統(tǒng)的梳理下來以后偿洁，還能給我們一些延年益壽的一些方法，真的是這樣的沟优。
其中有一點很挑戰(zhàn)我們的認知的涕滋，它的核心思想，你怎么才能夠讓你的壽命更長挠阁，他的核心思想是減少你的新陳代謝宾肺。為什么要減少？道理很簡單侵俗，因為你的熵的產(chǎn)生锨用，就是你的廢物的產(chǎn)生，恰恰是跟你的新陳代謝正相關(guān)隘谣，你的新陳代謝如果越快增拥，你有快速的去磨損你的細胞，也就會快速的死掉寻歧，如果你要想去養(yǎng)生掌栅，要去延年益壽，盡可能的去減緩你的新陳代謝码泛，但是前提是健康的減緩猾封，可不是說就是充滿了高血壓，心臟病這樣一個大胖子噪珊，肯定也活得短晌缘，所以是健康的減緩逾苫。
怎么去減緩？有幾個因素枚钓，其中最主要的一個因素是溫度铅搓，溫度越高，新陳代謝越快搀捷，道理很簡單星掰，溫度越高，所有的化學反應(yīng)都會加速嫩舟，所以盡可能的在比較冷的環(huán)境下生存氢烘。
有人做了系統(tǒng)性的調(diào)研，靠近赤道的那些物種家厌，同一個物種播玖，比如說就是鼠類，越靠近赤道饭于，它的壽命就會越短蜀踏，靠近高緯度就會越長，溫度會嚴重的影響掰吕。
假如說我們能有一種方法果覆，系統(tǒng)性的降低我們的體溫，你也可以延年益壽殖熟，至少我們知道速凍是可以的局待，直接凍起來不死了，當然也失去了新陳代謝的所有的體征了菱属。另外钳榨，盡可能的減緩你的能量的釋放，減緩你的新陳代謝纽门。
所以薛耻，很多運動員為什么短命，我指的是那些劇烈運動的運動員膜毁，就是這個道理昭卓，因為他新陳代謝更快愤钾，磨損的就快瘟滨，所以他壽命都不會很長。所以能颁，最健康的方法就像我一樣杂瘸，站樁、靜坐伙菊，很健康败玉，你們可以試一試敌土。
三、進化
人類對于規(guī)律的偏移
剛才講的是很多的物種运翼，你們可能會想人肯定是這樣的返干，一生心跳15億次，但是這個數(shù)字正在悄然的發(fā)生變化血淌，真正你去統(tǒng)計人一生心跳的次數(shù)矩欠，已經(jīng)是所有動物的兩倍，又出現(xiàn)了一個異常值悠夯，這個是為什么呢癌淮？
其實最主要的原因就是我們?nèi)祟愐呀?jīng)不是一般意義上的人了，我們是人類3.0沦补。因為真正的科技的力量其實在一點讓我們?nèi)祟惏l(fā)生蠕變乳蓄，至少在統(tǒng)計數(shù)據(jù)上是這樣。以前在農(nóng)耕時代夕膀，的確是15億次左右一生的心跳虚倒，但是現(xiàn)在已經(jīng)達到的30億次，其實壽命更長了产舞，因為科技的力量會改造我們的人類自身裹刮。
另外從一點反映，我們?nèi)祟惖哪芰看x如果維持生存庞瘸，什么都不干捧弃，你的能量代謝是一個什么水平呢？相當于一顆白熾燈泡的代謝水平擦囊，其實很低很低的违霞，但沒有哪一個人愿意像一個白熾燈泡一樣生存，因為人類有太多的欲望瞬场，你要開車买鸽，你要坐飛機，你要去聽課贯被，所有的一切其實都在代謝能量眼五。
所以我們現(xiàn)在的人已經(jīng)不僅僅是一個單純意義上的人，而更多的是一個被社會彤灶、被科技所改造過的人看幼，所以我們已經(jīng)是在從2.0邁向3.0的進化的過程之中了，只不過我們不自知而已幌陕。
那么談到科技诵姜，就不得不談另一種非常有意思的復雜系統(tǒng)，也是一個耗散結(jié)構(gòu)這種東西搏熄，就叫做城市棚唆。因為現(xiàn)在90%以上的科技創(chuàng)新和50%以上的人口都在城市中居住和誕生暇赤，城市這樣一個虛無縹緲的東西，是不是也具備非常宏觀的準確的數(shù)學規(guī)律呢宵凌？答案是肯定的鞋囊，這也是最近的一些發(fā)現(xiàn)，在規(guī)模法則里面瞎惫。
我們會發(fā)現(xiàn)失暴，城市很多的變量也服從規(guī)模法則，只不過它跟生物體不一樣的是微饥，不再是0.75逗扒，而是一個大于1的冪指數(shù)，1.15次冪欠橘，就像右邊這個公式所展示的窜管，我們就會發(fā)現(xiàn)租谈，很多城市的總體的變量會隨著規(guī)模的增長呈現(xiàn)一個大于1的冪指數(shù)的規(guī)牧烤牛縮放的規(guī)律申钩。
包括比如說GDP，比如說專利總數(shù)始锚，一個城市新申報的專利的數(shù)目刽酱，再比如說總工資，這些東西都是一個1.15次冪的數(shù)值瞧捌。
還包括一些負面因素棵里，比如說犯罪、艾滋病的患病數(shù)等等這些負面的東西姐呐，也是呈現(xiàn)一個1.15次冪殿怜。
怎么理解1.15次冪，特別是它大于1意味著什么曙砂？其實仍然我們還可以做一些數(shù)學上的推導头谜，你會發(fā)現(xiàn)方程兩邊除X，左邊就變成了人均的GDP鸠澈，人均的專利數(shù)量柱告，人均的總工資，人均的犯罪數(shù)笑陈，人均的艾滋病患者數(shù)际度，人均的環(huán)境破壞的程度。
因為是大于1新锈，所以右側(cè)就變成了0.15甲脏，是個正數(shù)眶熬，所以正數(shù)意味著X越大妹笆，規(guī)模越大块请，該值就會越大。這就意味著城市規(guī)模越大拳缠，你的人均的GDP越高墩新，財富越多，你就有更多的機會窟坐，而且科技創(chuàng)新也就越多海渊，這就是為什么所有的現(xiàn)在的畢業(yè)生，無論國家怎么號召要去支援農(nóng)村哲鸳，要去支援小城市臣疑，沒人聽你的，因為人的本性徙菠，因為人均財富會更多在大城市里面讯沈，這就是為什么北上廣深，仍然是一個畢業(yè)生首選的地方的原因婿奔，這是正面因素缺狠。
負面因素意味著什么呢？剛才說的犯罪數(shù)萍摊，艾滋病案例還有環(huán)境污染等等也會呈現(xiàn)一個1.15次冪的法則挤茄，那就意味著城市越大，就會有更大的概率去碰到犯罪冰木，更多的概率去被感染疾病穷劈。
所以，正面和負面是在同時發(fā)生的踊沸，在享受城市給我們帶來的財富增長的同時囚衔，你會經(jīng)理更大的風險，而這些意味著城市的新陳代謝的節(jié)奏雕沿，城市的步伐是在不斷的加速的练湿。
之前我給大家展示的，生物體它的心跳頻率审轮、一切的快慢都會呈規(guī)模而遞減肥哎，負1/4次冪，越大跳的越慢疾渣。
但是反過來篡诽，1.15次冪就意味著所有的一切能量、時間都會呈現(xiàn)加速榴捡，也就是規(guī)模越大杈女，會越快，就是左邊這張圖，展示的是他們在各個人口規(guī)模不同大小的城市达椰，來去測人們行走的步伐的快慢翰蠢，所以越大的城市發(fā)現(xiàn)人們平均走的步伐就會越快，跟趕命一樣啰劲，停不下來梁沧，所有人都是匆匆忙忙，一臉的冷峻蝇裤，尤其是北京的早上廷支，你要想擠個地鐵，你就能親身的體會到這一點栓辜，城市越大生活越緊張恋拍。
反過來，如果你去鄉(xiāng)村去觀察一下人們的步伐藕甩，非常的悠閑芝囤，經(jīng)常會看到這樣一個場景，幾個老大媽坐在村門口辛萍，蹲個馬扎嗑瓜子悯姊，然后開始聊八卦，聊一天贩毕，這就是他們一天的生活悯许。
為什么會是這樣？你可能會覺得農(nóng)村人沒文化辉阶，他們沒有上進心先壕，不是這樣的，其實是有你所在的城市規(guī)模大小所決定的谆甜，這就是科學的魅力垃僚，跟你的個體行為沒有什么太大關(guān)系，是一個宏觀的規(guī)律性的東西规辱。
更進一步的谆棺，城市超線性的，也就是1.15次冪的規(guī)模法則罕袋，還意味著恐怖的東西改淑，接下來跟你分析。
接下來稍微有一點數(shù)學浴讯，但是也很簡單朵夏，我們來看左邊這張圖，剛才我們曾經(jīng)見過榆纽，生物體是個新陳代謝仰猖，也就意味著有流入有流出捏肢，同樣的道理，對于城市來說饥侵，你也可以看成一個大水缸鸵赫，這樣的話你的人口規(guī)模，就是水缸里面的蓄水量爆捞，而你的新陳代謝奉瘤，就是GDP勾拉、財富創(chuàng)造煮甥、犯罪總數(shù)，所有這些量你可以認為都跟新陳代謝是有關(guān)的藕赞，因為它反應(yīng)的是人類的活動成肘，所以活動越大，越快斧蜕，那就是新陳代謝越高双霍，所以就相當于流入這個量。
另外批销，還有一個流出這個量洒闸，城市的流出意味著，你要用一些能量均芽，用一些代謝出來的東西丘逸，要去維護這個東西的存在，有些設(shè)施被損壞掀宋，你就要去維修深纲，這叫維護，這兩個量劲妙，一個流入一個流出湃鹊，它們兩個規(guī)則縮放法則是不一樣的，流入的量是1.15次冪镣奋，流出的量是1次冪币呵，是一個線性的，所以就必然會導致這兩者的不匹配侨颈，最終的結(jié)果怎么樣呢富雅？它存在著兩個解，這非常不一樣肛搬。
一種解是上圖所示的超指數(shù)增長没佑，就是在有限的時間內(nèi)，一下會增長到無窮大温赔，這個縱坐標是城市的人口蛤奢，或者是你可以用財富，你也可以用犯罪數(shù)等等這些量去衡量，反正是一個總量啤贩，總量都會呈超指數(shù)的增長待秃，在有限的時間內(nèi)爆炸。
另外一個解是徹底反過來叫崩潰痹屹，它會走向死亡章郁。到底什么時候膨脹，什么時候崩潰志衍，這取決于初始條件和那些系數(shù)暖庄，這些系數(shù)又跟整個社會的科技發(fā)展水平是密切相關(guān)的。
所以楼肪，最后你把這些都揉在一起培廓，得到一個什么樣的結(jié)論呢？我們就能夠得到一個城市長期的這樣一種生長規(guī)律春叫。
首先肩钠，按照這個方程，我們就會發(fā)現(xiàn)暂殖，城市是首先按照一個超指數(shù)的規(guī)律去發(fā)展价匠，就是這條紅線所展示的，本身它就會在有限的時間內(nèi)達到一個人口無窮大呛每，可是我們顯然不會看到這樣一種現(xiàn)象踩窖，道理很簡單，你要想維持無窮大的人口莉给，那可不是幾億毙石，幾十億，是無窮大颓遏，那你一定會需要無窮大的能量去提供給他徐矩，食物、水這些資源叁幢，但是這種資源顯然是有限的滤灯，所以必然會存在一個時間點，就是紅色曲線的終點這塊曼玩，這個時候鳞骤，你的資源就無法去維持，所以就很容易發(fā)生跌落黍判，就會發(fā)生崩潰豫尽、死亡。
所以顷帖，我們看到在中國很多內(nèi)陸地區(qū)像內(nèi)蒙古美旧、東北都會出現(xiàn)鬼城渤滞，空城，就是類似于這種現(xiàn)象榴嗅，就是跌落和崩潰的表現(xiàn)妄呕。
可是人顯然不會長期的允許這種崩潰存在下去，因為人是會絕地逢生的嗽测，是會進行科技創(chuàng)新绪励、科技革命的，所以正是在跌落的過程當中唠粥，就逼迫著人類不斷的進行科技創(chuàng)新疏魏，發(fā)明新的技術(shù)、新的產(chǎn)品出來厅贪。
于是蠢护，人們就會把方程之中的系數(shù)給進行重置雅宾，把系數(shù)給換掉养涮，那么一換掉我們就會發(fā)現(xiàn)，雖然它還是在沿著超指數(shù)規(guī)律的增長眉抬，在一個有限的時間點內(nèi)還是會達到無窮贯吓，可是就會比剛才原軌跡，就是那條虛線展示的軌跡把它往后延遲了蜀变，也就是說讓真正的無窮大的點又往后延遲悄谐，又可以很好的存活一段時間。
但是库北，演化以后爬舰，人口還是在增長，增長一定程度以后寒瓦，資源仍然是不夠的情屹，于是又可能發(fā)生崩潰，于是同樣的故事上演杂腰，人類就不得不再次發(fā)明新的技術(shù)垃你，科技革命，這個周期跌宕起伏喂很，不斷的去把無窮大的點往后拖延惜颇，也就是我們看到的一波一波的科技創(chuàng)新。
而且還有一個很重要的特征少辣，按照它的方程這么規(guī)劃的規(guī)律凌摄，我們就會發(fā)現(xiàn)，兩次重大科技革命中間的時間間隔漓帅，是在不斷的變小锨亏，你回想一下整個人類的發(fā)展史是不是這樣林说，絕對是這樣的。
發(fā)生第一次工業(yè)革命大概是200屯伞、300年前腿箩，發(fā)生第二次工業(yè)革命電力革命大概是100年前，發(fā)生信息革命50年前劣摇，所以間隔100珠移、50已經(jīng)變小，而互聯(lián)網(wǎng)革命末融，間隔又是變成30年左右钧惧，移動互聯(lián)網(wǎng)大概是10年左右，人工智能大概5年勾习，一切重大科技革命都是在時間越來越短浓瞪，看見這么一個趨勢。
最后巧婶，這又意味著什么乾颁？兩個時間間隔就會越來越短的時候，就好象我們不停的要踩在一個跑步機上艺栈，每一種科技革命就會迫使我們上一個新的跑步機英岭，越來越快速的科技革命也就迫使我們不停的奔跑在越來越快速的跑步機上。這就是為什么我們看到我們的日常生活正在不停的加速湿右，有聽不完的課程诅妹，收不完短信和e-mail，我就不得不被一種大勢逼迫著我們不停的把我們的生活加速毅人。
加速最后的重點是什么呢吭狡？就是奇點臨近，就是在一開始跟大家說的奇點丈莺，Geoffrey West通過完全不一樣的方式划煮，也同樣推導出來了奇點臨近這個結(jié)論，因為重大科技革命發(fā)生的時間間隔不斷的縮短场刑，必然會有一個奇點般此，已經(jīng)不能再短了，這個時候會發(fā)生什么牵现？Geoffrey West就認為铐懊，真正的大崩潰。
所以瞎疼，在整個《規(guī)目坪酰》這本書里面，最重要的結(jié)論贼急，也是最駭人聽聞的一個結(jié)論茅茂，就是他預言捏萍，人類必然會發(fā)生一個奇點，是不可避免的這種奇點空闲，在這樣的奇點下令杈，會產(chǎn)生什么情況？是兩個方面同時存在的：
方面一：剛才說了碴倾，縱坐標可以是財富創(chuàng)造逗噩，科技創(chuàng)新這些東西，它會在有限的時間內(nèi)達到無窮跌榔，這就相當于人工智能的起點异雁，不僅僅是人工智能超越人類的能力，人是能造出人工智能僧须，人工智能肯定會具有人一樣的能力纲刀，所以人工智能也會創(chuàng)造出人工智能，這就叫超人工智能担平，所以一旦超人工智能出來了之后示绊，根本就不需要創(chuàng)新了，因為它會自動的推動它的創(chuàng)新不斷的進行下去驱闷，這個就是奇點的含義耻台，其中一方面空免，它的科技包括它的社會財富空另，GDP這些東西都會在有限時間內(nèi)達到無窮大。
方面二：很多負面的因素蹋砚，像犯罪扼菠、環(huán)境污染、疾病傳播坝咐，這些負面的因素也同樣的按照1.15次冪生長循榆。所以，當你發(fā)生科技無限大的時候墨坚，這些負面因素也會無限大秧饮。
所以，發(fā)生奇點臨近的時候泽篮，很奇妙的事件盗尸，無限多的財富同時意味著無限多的破壞，這是一個什么樣的變態(tài)的世界帽撑，不知道泼各，但是很有可能就是在我們能夠有生之年能夠看到這個時刻，大家拭目以待亏拉。
再次讓我們來對比一下我們講到的這些規(guī)模法則扣蜻，實際上我們是橫跨了兩種不同的世界逆巍，經(jīng)典世界和復雜世界，一邊是封閉莽使，一邊是開放锐极，一邊是平衡，一邊是非平衡芳肌，而且是周期性的發(fā)展溪烤，最終會趨向于一個奇點，一邊是秩序庇勃，一邊是混沌的邊緣檬嘀。
雖然通過開放能夠達到有序，但是最終還避免不了死亡责嚷，甚至于崩潰這樣一種世界觀鸳兽。
自復制
有沒有新的解法呢？不知道罕拂，也許我們可以去借鑒一些生物學的規(guī)律揍异，這就牽扯到我們下一步的發(fā)展。既然所有的開放系統(tǒng)都避免不了死亡和崩潰爆班，我們有沒有再生的方法呢衷掷？其實自然界是有的，這叫做達爾文式的進化柿菩。
在講到達爾文式的進化之前戚嗅，我們必須要先提到一個著名的人物--馮·諾依曼，馮·諾依曼被稱為計算機之父和博弈論之父枢舶，這個人很厲害懦胞。
但是，相信你們所有人都不知道凉泄，因為包括很多專家都不太很熟悉躏尉，他實際上在晚年，還有一個對復雜性科學的重大貢獻后众，就是他想知道胀糜，機器如何進行自我復制，在琢磨這么一個問題蒂誉。
你可能會覺得為什么要研究機器的自我復制問題敖淘濉？看看生物學拗盒，直接跟他們學就完了怖竭，但是請你注意這一點，實際上陡蝇，馮·諾依曼之所以想研究自復制問題痊臭，他的本質(zhì)原因是想找到一條抵抗熱力學第二定律哮肚，給我們帶來的一種死亡宿命的解決方案，他是想找到這一點广匙。
他首先觀察到的是允趟，所有的人造的系統(tǒng)，無論是計算機鸦致，還是馬達潮剪，都會不可避免的走向衰敗和死亡，開車你會發(fā)現(xiàn)分唾，隔一段時間你就要保養(yǎng)你的車輛抗碰，不保養(yǎng)就會充滿了各種問題，甚至于連計算機系統(tǒng)绽乔，就是我們使用的軟件弧蝇，特別是Windows用戶，就會發(fā)現(xiàn)折砸，一段時間不清理你的硬盤看疗，不清理軟件，開機就會越來越慢睦授，甚至于很容易崩潰两芳，很容易死亡，熱力學定律會經(jīng)常作用在人造的這些系統(tǒng)上面去枷，很脆弱怖辆，很容易就衰敗掉。
可是反觀生物體沉填，你會發(fā)現(xiàn)疗隶，他就會演化以后，就會走向有序翼闹，變得越來越復雜，就是進化蒋纬，第二件時間之箭猎荠，所以光知道我們這個系統(tǒng)要開放是遠遠不夠的，開放最后還是要死亡蜀备，所以怎么辦关摇？生物體已經(jīng)找到解決方案，就是自復制碾阁，因為自復制雖然個體還是死了输虱，可是你的基因，你的后代保留了下來脂凶，所以生物體就找到了一個對抗老天宪睹，對抗死亡愁茁，對抗宿命，對抗熱力學第二定律的一種途徑亭病。
復雜度閾值
馮·諾依曼研究自復制這個問題鹅很，就想找到這個途徑的機理是什么。他就發(fā)現(xiàn)罪帖，存在著一種所謂的復雜度的閾值促煮，一個關(guān)鍵值，當我人造的系統(tǒng)它的復雜度沒有達到閾值的時候整袁，熱力學第二定律就不可避免的作用在這個上面菠齿，讓他一點點衰敗死亡下去，但是當你推動這個復雜度坐昙，然后超過了一定的閾值泞当，就有可能使得系統(tǒng)反過來了，變成了是一種進化的系統(tǒng)民珍，就像下圖所展示襟士，一個是復雜度，中間又有一個分水嶺嚷量，就是復雜度的閾值陋桂。
這個閾值到底是什么呢？就是自復制蝶溶，他就是認為嗜历，只要你的系統(tǒng)復雜度能夠讓它完成自復制的時候，我就有可能從衰敗走向秩序抖所，走向進化梨州，這是他觀察到的這一點训裆。
自復制的難點
所以慈参，他就開始琢磨，我怎么才能讓一個機械的房维、人造的系統(tǒng)能夠具備自復制的功能傻粘，但是你細細的思考就會發(fā)現(xiàn)每窖，人一個系統(tǒng)具備自復制這種能力是非常不簡單的，很難弦悉，為什么呢窒典？
你要想把自己平白無故的拷貝一份出來的話，你會怎么做稽莉？可能你會想到瀑志，我會用一個掃描器，把我身體的每一個細胞信息的狀態(tài)給掃描下來，同時我在旁邊再造一個自我劈猪，一定會有一個掃描的過程昧甘，因為你要拷貝所有信息。
可是岸霹，你要完全這個掃描過程疾层，你就會發(fā)現(xiàn)一個矛盾點，就是掃描器怎么掃描贡避？掃描不了自己痛黎，就像每一個人都沒有辦法看到自己的眼睛一樣。你也不能用耳朵聽到你耳朵的聲音嗎刮吧？聽不見的湖饱。存在著這樣一個悖論，因為這里面要想包含他自己的話杀捻，也就是說他自己里面還要有一個自己井厌，就像這張圖所展示的一樣，它會無窮的延伸下去致讥。
所以一牽扯到自復制仅仆，就意味著無窮，所有的人造的系統(tǒng)都是有限的垢袱，怎么才能實現(xiàn)這種無窮呢墓拜？所以自復制是一個很難解決的問題。
自復制的非平凡特性
可是请契，20世紀的數(shù)學其實已經(jīng)暗含了解決方案咳榜，這里面就牽扯到一個非常重要的數(shù)學上的概念，就叫做自指爽锥∮亢可能你對這個概念很陌生，很糊涂氯夷，你看看右邊這張畫你就能知道自指的含義了臣樱，就是給你一種不可能的感覺〕Σ郏《盜夢空間》那個電影擎淤，就充滿了不可能性。現(xiàn)實的生命就是這樣一種自指系統(tǒng)秸仙，就像兩只手互相畫，到底這個手是誰畫出來的桩盲，其實是它自己寂纪，這個看起來是一種表面上的不可能性。
可是數(shù)學家們卻找到了一種可能的途徑，這種途徑就叫做奎因捞蛋，他是一個大數(shù)學家和哲學家孝冒。數(shù)學家們曾經(jīng)利用奎因的技巧，實現(xiàn)了若干種自指的數(shù)學結(jié)論拟杉，可能你們有的人會聽說過一些庄涡，大概給大家講一下，包括羅素悖論搬设，它又牽扯到說謊者穴店，我說的這句話是假話，那這句話到底是真的還是假的拿穴，你會發(fā)現(xiàn)你認為它是真的時候就是假的泣洞，你認為它假的時候就是真的，反正它老是跟你對著干默色，就是一個很奇怪的自指悖論球凰。
自復制的機器
而現(xiàn)在馮·諾依曼告訴我們，自指這個數(shù)學上的非常重要的命題腿宰，也是跟自復制問題密切相連呕诉，通過奎因這種技巧，我們就可以出現(xiàn)一個自復制機器吃度，就像下圖所示甩挫，他已經(jīng)把它給設(shè)計出來了。
到底是怎么完成這種自復制的呢规肴？其實也不難理解捶闸，它其實就是下述原理：這個機器要分成兩部分，由兩部分組成：一部分是機器拖刃，另一部分是設(shè)計圖紙删壮。這個就像剛才那個掃描器一樣，首先要記載了關(guān)于這個機器的絕大部分信息兑牡，但是并不包含它自己央碟，因為一包含自己又變成無窮了。
于是要完成自復制會怎么做均函？首先亿虽，第一步是要把圖紙復印一份，這個很簡單苞也，復印機一掃描就OK了洛勉。
第二步，機器要能夠根據(jù)圖紙再造出來一個機器如迟，這個是一個很關(guān)鍵的一點收毫，只要把這樣的兩個東西偶合在一起攻走，圖紙加機器看成一個整體的系統(tǒng)，你這個系統(tǒng)就可以完成一個自復制的功能了此再，這個就是馮·諾依曼發(fā)現(xiàn)的這樣一個奧秘存在昔搂。
機器與生命的對比
請注意，馮·諾依曼發(fā)現(xiàn)這個時間點可是早于1953年的输拇，1940幾年的時候就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有這些東西了摘符。而到了1953年，也就是在他去世前后策吠，沃森和克里克就發(fā)現(xiàn)了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)逛裤，而且進一步的對生物學的探討，人們也就認識到奴曙，實際上生物體細胞要完成自復制别凹，恰恰就實現(xiàn)了一個馮·諾依曼的自復制機器，他們倆的邏輯框架簡直就是一模一樣的洽糟，所以馮·諾依曼這是一個神來之筆炉菲，他能夠洞悉到生物界的奧秘之所在，而且可以做一個精確的映射坤溃。
比如說在生物體里面拍霜，圖紙就對應(yīng)為DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的AGCT這個編碼，就是一張生命的圖紙薪介，機器就是細胞體本身祠饺，整個的自復制過程就相當于細胞的有絲分裂自復制的過程，所以能夠形成一個嚴格的對應(yīng)汁政，這就是自復制的邏輯之所在道偷。
有了這個自復制邏輯，還離抵抗熱力學第二定律還差一步记劈，怎么去完成進化呢勺鸦？恰恰是因為熱力學第二定律，就有可能使得一個自復制的系統(tǒng)產(chǎn)生達爾文式的進化目木。
這個機器在自復制的過程當中换途，可能會由于環(huán)境的因素會受到一些擾動，有可能發(fā)生在機器的上面刽射，也有可能發(fā)生在圖紙的上面军拟，發(fā)生在機器的上面的時候，機器就壞掉了誓禁，就導致了死亡懈息，這個是不幸的。
但是一旦擾動發(fā)生在圖紙上面摹恰，它就有可能跟原來的機器不一樣漓拾，一旦再造出來機器阁最，還具備自我復制能力的話戒祠，就會發(fā)現(xiàn)這個就是一個優(yōu)良物種骇两，是一個全新的物種，而這種全新的物種就有可能比老機器更好的適應(yīng)環(huán)境姜盈，達爾文進化也是這套原理低千。
自復制與達爾文式進化
回顧一下，達爾文進化無非就這么幾點馏颂，首先要有遺傳示血，就是把DNA復制下去。
第二救拉，DNA在遺傳的時候會變異难审，也就是圖紙對圖紙的擾動。
第三亿絮，擾動有可能導致好的結(jié)果和不好的結(jié)果告喊，那就看自然選擇，老天爺會讓哪些存在下來派昧。
于是黔姜，經(jīng)過這樣的迭代，自然界就創(chuàng)造出來了豐富的物種多樣性蒂萎，這就是生物學反觀機器也是的這樣的秆吵。
我們其實不妨可以把基因突變也進行這樣的比較。因為突變完全是因為環(huán)境的熱噪聲所引起的五慈，所以為什么熱帶的生物體死得早纳寂，是因為突變的也快，會發(fā)生變異泻拦，所以越熱環(huán)境的噪聲毙芜，那些震動就會越大，所以就導致AGCT編碼在操作過程之中會出現(xiàn)錯誤和變化聪轿，所以它的突變也恰恰是由于熱力學第二定律的影響導致了這種突變爷肝。
只要這個突變發(fā)生在圖紙上面，就會創(chuàng)造全新的機器出來陆错，而這種機器就有可能比老的機器會更具有進化的天賦灯抛。
最后，我們給出一個評價音瓷，實際上自復制這樣一個復雜度的閾值对嚼，它是可以讓熱力學第二定律變廢為寶的，就像剛才說的绳慎，因為你的熱噪聲的干擾纵竖，可能發(fā)生在圖紙上面漠烧，基因上面，這就使得衍生出來的新物種具備了新的功能靡砌。
因此已脓，熱力學第二定律很有可能變成進化的動力來源，從而抵抗熱力學的衰敗通殃，而不停的復雜度液，有秩序下去。
層級：生命的輪回
最后一個階段是層級的產(chǎn)生画舌。我們知道現(xiàn)實的復雜系統(tǒng)堕担，生物世界存在著大量的層級結(jié)構(gòu)，比如說曲聂，單細胞生物體可以相互組合霹购，形成多細胞的生物體，多細胞的物種朋腋，我們?nèi)梭w來看齐疙，也是一個很多層級的系統(tǒng)剂碴，由細胞構(gòu)成組織轻专，組織構(gòu)成器官，器官構(gòu)成了人體催训。
社會系統(tǒng)也是這樣宗收，人構(gòu)成了公司或者是組織漫拭，然后又形成了城市，又形成了國家混稽，總是具備這種層級化的結(jié)構(gòu)采驻，這些層級化的結(jié)構(gòu)是怎樣產(chǎn)生的呢？這里面牽扯到一個所謂的內(nèi)共生理論匈勋，它講述了很多有意思的故事礼旅。
我們知道，現(xiàn)在的多細胞生物體洽洁，里面有多細胞器痘系，有些細胞器就很有意思，比如說下圖右上角黃色的像鞋一樣的東西饿自，叫做線粒體汰翠，線粒體很特別龄坪，因為線粒體內(nèi)部也有它自己的染色體，就是DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)复唤，而且自己也有自己的細胞膜健田，這個細胞膜又是有兩層，有一個內(nèi)層膜苟穆，有一個外層膜抄课，兩層還是很不一樣。
還有一些細胞器雳旅，比如說葉綠體也是類似的，有自己的DNA间聊，有自己的細胞膜攒盈，為什么會這樣哎榴？就好像線粒體或者是葉綠體就像一個自己的獨立的細胞一樣迎变，可以在真核生物體里面存在衣形，為什么會形成這樣谆吴？
內(nèi)共生理論
有一位科學家叫林恩·馬古利斯，她提出了一套叫做內(nèi)共生理論腻菇。她認為，實際上在遠古時期骏令，多細胞真核生物形成的早期榔袋，其實是真核細胞要去把線粒體本來是一個獨立的小型的細胞妥粟，一個生物體勾给，它實際上是大細胞要把小細胞吞掉播急，可是在吞噬的過程當中，并沒有完全把他消滅掉捶枢，而是跟它維持了一個長期的存在，共生了下去蒜鸡，這就是內(nèi)共生理論原因术瓮。這樣一種共生就會導致線粒體還有葉綠體就可以長期的和細胞維持了一個存在，形成了一種共生的關(guān)系辜伟。
一方面線粒體是一個相當于細胞的電廠一樣导狡，所以它就給細胞供應(yīng)能量，而這個細胞又對線粒體這樣一個非常脆弱的小細胞提供了一個保護作用枚赡，很難被外界的復雜的環(huán)境摧毀掉贫橙，這個故事還可以迭代疲迂，不停的發(fā)生下去尤蒿，也就是說，是一個大細胞吞掉一個小細胞，形成一個大組織匕争，這個大組織又可以進一步吞噬其它的小細胞甘桑，形成組織，組織套組織德谅，就會形成非常復雜的層級結(jié)構(gòu)窄做，這就是內(nèi)共生理論所給我們講述的這樣一個生物進化的不一樣的故事。
有很多的證據(jù)去支持內(nèi)共生理論吻商，比如說乌叶，每一個細胞器都會有相應(yīng)的獨立的DNA結(jié)構(gòu)枉昏。另外兄裂，雙層膜也是一個證據(jù)谈撒，原因就是在于外表面的那層膜實際上是大細胞的膜啃匿，而內(nèi)表面的膜是原來的小生物體的膜溯乒。
從更大的視角看合作與競爭
而且，從一個共生的角度來看臂聋，我們會對合作和競爭有一種全新的認識艾君，比如說包括我們以前說合作就是利他冰垄，但實際上站在一個宏觀組織的角度去看播演，實際上合作就是促使更大的組織的形成。反過來競爭當然就是一種分裂洲炊，就是促使組織不能夠形成询微，也就是組織的衰退撑毛。所以從這個角度來講藻雌，我們對競爭和合作就有一個全新的認識，而內(nèi)共生理論就告訴我們做个，其實最寶貴的恰恰是競爭的弛豫居暖，也就是把競爭無限的拖延下去，最終形成了一種合作谤草，一種內(nèi)共生的模式，就像細胞吞噬線粒體一樣維持下去温学，這樣就能夠形成一個全新的個體仗岖。
這個實際上在人類歷史上也存在著一些例子轧拄，比如說在二戰(zhàn)期間，曾經(jīng)有一支法國軍隊和德國軍隊料按，形成了一種對抗的局面载矿，這兩支軍隊都是遠離大部隊了，他們在一個荒山僻野發(fā)生這種交鋒甫题，結(jié)果長時間好幾個月過去了敏沉，一直得不到總部的消息，所以就導致了這兩支軍隊誰也不跟誰打仗了攒菠，甚至于最后他們形成了合作，我給你做飯凹炸，你幫我挑水啤它，類似于小兩口過得還挺好，形成這樣一種局面塌碌，這就是所謂的競爭的弛豫誊爹。
所以办成，在我們的日常生活里告訴我們，很多時候當你產(chǎn)生矛盾當然是不可避免的而克，這時候有的時候拖延其實是一種很好的現(xiàn)象，因為你拖延下去的話碎绎，維持這種競爭關(guān)系存在，就有可能形成一個全新的個體日麸，形成高層級的組織。
所以，這樣一種從混沌、聚集碑幅、新陳代謝、進化裹赴、層級的產(chǎn)生延都，就會迭代的不停的發(fā)展下去睛竣，然后形成這種高級別的組織以后晰房，你又可能回到原點。因為你的每一個高層級多細胞的組織又變成了單元射沟，一個個體殊者，于是這些單元和個體之間又會發(fā)生一定的聚集行為，從而形成一個更大的整體验夯，于是這個故事就會進一步的發(fā)生下去猖吴，不停的周而復始的循環(huán)扁位，這就是我們所看到的紛繁復雜的世界暇务。
四腻豌、小結(jié)
最后，我講課已經(jīng)到了尾聲，讓我們來做一個大的總結(jié)。首先我們會發(fā)現(xiàn)屡久，簡單規(guī)則會導致復雜涌現(xiàn)的行為，這就是一個反直覺的例子，就是復雜行為不一定非得是復雜的規(guī)則和設(shè)計健爬，它可以來源于很簡單的規(guī)則设拟。
第二骡和，所有的涌現(xiàn)和復雜都是發(fā)生在混沌與秩序的邊緣绵脯，你要巧妙的平衡這兩種力量可免。
第三，開放和流動能夠創(chuàng)造有序睬愤，就像貝納對流實驗结借，所有的這些有序的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生，雖然它內(nèi)部都是瞬息萬變，看起來虛無縹緲，但是它背后卻有著驚人的、可以用數(shù)學去刻畫的規(guī)模法則。
第四，我們可以從完全新的視角來去理解生物體的自復制這種能力，它實際上是可以將熱力學第二定律變廢為寶，變成是一種進化的力量君纫，從而抵抗大自然的熱力學第二定律预茄。
第五鹉梨，層級的涌現(xiàn)會導致生命周而復始的循環(huán)鹉戚，不停的形成更大的幸冻、宏觀的層級結(jié)構(gòu)黔攒。
