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英国《新科学家》周刊：令人费解的科学概念（一）

时间 :2023-05-24 22:06:03   来源 : 搜狐数码

参考消息网5月24日报道英国《新科学家》周刊网站5月10日文章，题为《“涌现”：这个神秘概念是意识的关键》，作者迈克尔·布鲁克斯。文章编译如下：

下次遇到倾盆大雨时，别去想自己淋得有多湿，而是想想自己是怎么淋湿的。毕竟，雨水只是由氢原子和氧原子组成的分子，而氢原子和氧原子本身一点也不湿。单个水分子也和湿没什么关系。不过，如果在合适的条件下将许多水分子放在一起，你就会被淋湿。


(资料图片仅供参考)

水的湿是“涌现”特性的一个例子。“涌现”是不能用某个东西的组成部分所具有的基本特性来解释的现象，只会在这些组成部分的数量极其庞大时才会显现出来。自然界中的“涌现”现象无处不在，正确理解它们是如何出现的可能是解开一些最大谜团的关键。

例如，在物理学中，有些材料展现出超导性：大量电子可以在没有阻力的情况下移动，不过目前并不总能说清其原因。此外，神经学家发现，意识似乎是从神经元的一些集体行为中“涌现”出来的。在这两种情况中，单单理解系统的基本组成部分并不能解释相关现象，更别说让你从无到有地再现这种现象了。

对“涌现”的研究时而前景喜人，时而困难重重。用于开展科学调查的标准“还原主义”方法将大规模或宏观的系统拆解为构成该系统的微观部分，以便推导出支配这些微观部分的规律。当我们面对“涌现”系统时，这种做法行不通，这或许可以解释为何我们迄今仍未破解室温超导或意识谜题。

美国威斯康星大学麦迪逊分校的计算神经学家拉里莎·阿尔班塔基斯说：“我们必须更好地了解系统较为微观的组成部分之间的相互作用如何与同一系统的宏观行为产生关联。”她说，问题在于，“虽然大家一天到晚都在说‘涌现’，却没有就这一主题开展足够多严谨的、可量化的工作”。

美国圣菲研究所的杰茜卡·弗拉克是想改变这种状况的人之一。首先，她想更好地描述不同程度的“涌现”，如此一来，我们就更有可能对“涌现”的运作原理做出解释。例如，有些系统遭到严重“屏蔽”，这意味着，微观尺度的变化对“涌现”行为的影响微乎其微。弗拉克说：“科学的任务之一是，开始量化在‘屏蔽’方面的这种差异。”

这样一来，某一形式的“还原主义”可能适用于“涌现”系统。或许可以做一些排除某些变量的实验，这意味着，研究人员能够用退回到微观特征的方式来描述宏观行为。

弗拉克说，这类似于通过研究压力、温度和体积如何相互影响来推断气体分子的统计特性。我们或许无法确定单一或准确的成因，但我们可以确定为这种“涌现”行为奠定基础的微观结构或互动模式。

一些科学家坚持认为，一切事物的成因存在于最根本的层面，即便是像大脑和人这样复杂的系统也不例外。如果事实并非如此呢？

美国神经学家、作家埃里克·赫尔提出了一套不同的方法，名为“因果涌现”，它试图确定系统变量在何种规模下会对彼此、进而对“涌现”特性产生最强烈的因果影响。他说，这一规模的系统模型能够就系统的重要特征提供更多信息。

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