第1章 美丽的大苏尔、塞尚的苹果
阴茎勃起时，理性便从窗口溜走。
——摘自哈钦斯(Robert M．Hutchins)的幽默剧《笨瓜》(Zuckerkandl)
美国加州坐落在两大地壳板块之间，地质变动剧烈，虽然目前地壳相当稳定，却只是暂时的。事实上，太平洋板块正沿着圣安德烈亚斯断层、紧挨着北美大陆板块往北滑，最后在阿留申群岛附近深入地球熔岩之中。
加州地层的活跃，使得陆地与海洋间出现剧烈的冲突．是我生平仅见，尤其在莫罗贝之北、卡梅尔市之南的大苏尔(Big Sur)一带最为明显。这儿，圣卢西亚岭直逼海洋，千尺悬崖对着大海的惊涛骇浪。
大苏尔是个原始而美丽的地方，迷人之处在于它的阳光——在冬天和有雾的清晨阳光幽幽散射，夏日午后则澄澈明亮。山坡干燥的草皮在艳阳下呈金黄色，阴凉的森林满布杉柏、松树、橡树、红杉以及野生动物，海岸外是绵延的海藻床，沉浮在海浪中。岩岸间，偶尔夹着沙滩，其间充满各种海洋生物：寄居蟹、海星、海胆和鲍鱼。海鸥和鹈鹕安详地翱翔着，似乎没有进化这回事，鸬鹚则在岸边等着浮游生物吸引过来的鱼儿。
那里唯一的人造物是一号海岸公路，它是由一群囚犯在1930年代建造的。原本只有牧人的地方，因为这条公路而出现了人潮，其中多数是艺术家和流浪者。有一些旅馆和餐馆坐落其间，但大苏尔的孤立，以及冷寂的冬天和欠缺的工作机会，使那儿迟迟没有得到开发。
在东部长大的我，于1960年代来斯坦福大学读物理研究所以前，从没听说过大苏尔。那时我年方二十一，像我那样年纪的研究生常在学生活动中心门口的喷泉边流连，希望交到朋友。在那儿，我遇见了哈尔，他自陆军情报局退役以后，就成了老学生。哈尔是第二代的加州人，祖先是爱尔兰人，他黑发、碧眼，皮肤晒得很黑，跟许多爱尔兰诗人一样，是个叛逆的冒险者。
他对大苏尔区很熟，有次他邀我一起去那儿度个长周末。他有几辆自己改装的大众甲壳虫轿车，其中一辆把车顶切了，在切口处加上木条，然后为车装上强力的保时捷引擎，看来活像装了轮子的澡缸——好快的澡缸！我们就坐着这辆澡缸上路去。
我们走的是一条小道(哈尔似乎知道所有的路)，穿过向日葵田，海水的咸味飘浮在空气中。在蒙特雷湾，我们花了整个早上探看那些老制罐厂，它们生产的鱼罐头曾喂饱了第二次世界大战期间的英国人！功成身退之后，就被废弃在那儿任海浪侵蚀。这儿是小说家斯坦贝克(John Steinbeck)的家乡，一个人吃人、聚集失败者的地方(拜斯坦贝克小说之赐，现在有些制罐厂被整修后成了观光中心)。
哈尔认识一些意大利渔夫，他们还记得湾里充满鱼虾的光景。在那些日子里，当地餐厅的海鲜都是由他们供货的。
我在哪里？
经过蒙特雷湾之后，我们从一号公路经过卡梅尔、洛沃斯角．通过苏尔岬的灯塔，直入圣卢西亚岭，海浪在悬崖下不断拍打着。四周出奇地安静，我们好像跨过了门槛，回到了原始时代。但是。我在哪里？
丹麦哲学家克尔恺郭尔(Soren Kierkegaard)曾说：“生命的无奈，在于走过方知来时路。”回想起来，在我生命中的那段时光，走访大苏尔是很有意义的——自然的力量激发我思考自己的存在。
我那时是个年轻的理想主义者，口若悬河，对人类充满希望。而在研究所，我攻读最具挑战性的高能物理和量子场论(quantum field theory)。除了研究物理，我想象不出还有什么事可做。像其他在战后富裕中成长的一代一样，金钱对我来说似乎没什么必要，也没有多大意思，我要追寻的是：智识理念、解决问题和名声。
那时候，西岸的大学从东岸争聘了许多名教授。斯坦福大学正计划建造巨型线性加速器(linear accelerator)，将电子加速撞向约3．2千米外的靶子。在那儿，物理学家将要发现核子的组成粒子——夸克(quark)；另一方面，生物学家专注于解出遗传密码．进行着生命问题的基本研究；心理学家则正拓展认知的新领域：计量经济学(econometrics)也诞生了；而电机工程师正深入电子控制与信息系统的理论。
1950年代末期，活力四射的校长特曼(Fred Terman)争取到修改法令，使大学也能租地皮设立工业区，那就是硅谷的前身。他使得技术界和财经界的关系日益密切，促成了斯坦福附近的高科技发展。在圣克拉拉，他们砍掉杏树来建房子和办公室。一场将改变都市人口、经济力量、战争方式、就业形态的计算机革命即将爆发。
除了理论物理，我也被其他智识，例如哲学和艺术所吸引。我开始学画，尝试弄清楚画家都在做些什么，也想改变我的视觉感受和习惯。在所有的画家之中，塞尚(Paul Cezanne)最早让我了解了用不同的方法去看这个世界，而人类的视觉经验往往是文化的产物。
一位叫凯彻姆的朋友，经常在家里举行艺术和哲学讨论会。在那儿，我开始读康德和胡塞尔(Edmund Hussel)。从室友和同学那儿，我学到计量经济学、分子生物学和生物化学。在学校里，我旁听一些课程(为兴趣，而不是为学分)。记得有一门课，分析哲学家戴维森(Donald Davidson)对一群大学生解释塔斯基(Alffed Tarski)有关真理的语法观念。我们分析的是这样的句子：“雪是白的，当且仅当雪是白的。”我从来没有真正了解过真理的语法观念，也没搞懂语言哲学的多层次真实意义。不过，这并不是哲学老师的错。 我猜我是学了太多物理，以至毁了我的哲学灵气。物理太讲实际了，物理学家常很快区分出物理和数学。数学是研究物理的语言形式，那些着迷于数学之美而不见事物之理的理论物理学家，总使我想到那些忽略了语言到底在描述什么事物的语言哲学家。每当我问起到底语言哲学家在做些什么时。我得到的回答使我相信他们和语言学家做一样的事——了解怎么用字。
P6-9
海因茨·R.帕格尔斯（Heinz R.Pagels），美国有名物理学家兼科学作家。曾任洛菲勒大学副教授、纽约科学院执行董事兼执行长。除了科学家的身份，海因茨也积极参与公共事务，关心人权议题；曾任纽约大学人文科学研究所的评议委员，试图使科学与人文不再有隔阂。海因茨的天赋在于能用简单的表达解释艰涩概念。著作包括《宇宙密码》（The Cosmic Code）、《完美对称》（Perfect Symmetry），皆获科学界一致赞赏。《大师说科学与哲学》则将科学讨论带往更高层次，除了预言复杂性科学对人类的影响，也讨论了分道扬镳的科学与哲学如何才能重新融合。海因茨于1998年夏天，在前往阿斯本物理中心的路上遭遇山难，英年早逝，而其留世的《大师说科学与哲学》，仍继续影响着我们的思想，成为不朽之作。
牟中原，出生于台.湾基隆，台.湾大学化学系毕业，美国华盛顿大学化学博士，台.湾大学教授。曾获世界科学院“化学奖”。研究领域包括：纳米材料、界面化学、催化等。著有学术研究论文约四百篇、专著《原住民教育》《物理化学实验》；译有《大师说科学与哲学》《氢弹之父：沙卡洛夫回忆录1921～1967》《人权斗士：沙卡洛夫回忆录1968～1989》《周期表》。
梁仲贤，出生于台.湾新竹，台.湾成功大学化学系毕业，台.湾清华大学化学硕士、台.湾大学化学博士。
面对急遽变迁的世界局势及环境变化，创新的科学研究是解决当前众多棘手问题的重要基础。如今精选各领域的科普著作为经典套书，不但可使读者一窥历久弥坚的大师风范，领略科学与人文和谐之美，更能启发理性的思辨能力，为人类的永续发展持续追寻与努力。
——著名科学家翁启惠
既有丰富的科学与哲学内涵，又表现出浓厚的自传和逸闻色彩……
——《纽约时报》
著名物理学家帕格尔斯，再次展现他那化繁为简的独特功力，把一页页复杂难懂的科学文献，变成一篇篇简洁隽永的散文。
——《出版人周刊》
帕格尔斯对各种议题都有强烈见解，书中有许多有趣的洞见，值得科学家、计算机学家及未来学家好好思考。
——《图书馆杂志》
新世界观
西方思想将世界理解成二元的，即心和物的世界。这种二元论（dualism）是对真实世界的割裂，也始终让我们头疼。我们能调和吗？
大多数自然科学家认为，整个宇宙都是根据人所能了解的自然律运行的。从它的开始到结束，从最小的粒子到最大的星系，都有一定的规则，没有例外。地球上的生命被看成是复杂的化学反应：进化、分支之后，最后产生具有法律、宗教、文化的文明。我相信这种对自然世界的物质／还原主义（reductionalistmaterialist）观点，基本上是正确的。
另外一些人，则认为自然只是存在于我们心中的理念，所有我们对物质实体（material reality）的思考都是超验于这个实体的。按这种看法，艺术、宗教、哲学和科学形成了一个不可见的意义世界，而它源于心的秩序。这些人的信念和前述“物世界”的信念一样强，我也相信这种强调以心认物的“超验观”是正确的。
这两种世界观（自然的和超验的）显然有深层的冲突。似乎“心”是超验于“自然”的。但是，按照自然科学，那个超验的实验本身必须要有物质基础，那么它必须遵守自然律。如何解决这个冲突，将是人类文明在未来数个世纪的课题。
一个很诱人的化解方法是将这二元归于其中一元，并号称解决。
拈花微笑的佛陀
传说中，当佛陀面临类似的问题时会拈花微笑。这无法由二元或非二元来解答，但是这种洞识（insight），为我们提供了探寻的出发点，而不是终点。
最新发展的“复杂性科学”便是我们踏出的第一步。
“复杂性科学”是什么呢？科学早已探索了小宇宙和大宇宙，我们也大致清楚整个景观。而尚未探讨的处女地是“复杂性”。身体器官、脑、经济、人口和进化系统、动物行为、大分子，这些都是复杂系统。这些系统之中，有些可以由计算机模拟计算，有些则除了自己本身之外，没有任何东西能模拟它。科学家正以跨学科的方式来迎接“复杂性”的挑战。令人惊讶的是，他们发现可以从简单的规则产生复杂系统。
例如有一种计算机屏幕上的游戏叫“细胞自动机”（cellular automata），屏幕上的点只是按简单规则去演化排列，却能产生很复杂的行为。换个角度看，宇宙中由原子排列成的三维空间细胞自动机，也已经进化出生命和文化。这所有的一切都可看成由简单组件所进化出来的复杂系统。
本书第一部分描述的是这个复杂性科学的一些主题，包括：生物组织原理的重要性、以计算法来看数学及物理过程、并行计算网络以及非线性动力学的重要性、对混沌的了解、实验数学、神经网络和平行分配处理。
没有人能预测复杂性科学终将朝哪一个方向发展，但它预示科学的新综合体很可能改变我们的物质世界观。
新的世界观
近三个世纪以来兴起的现代科学研究工具，如显微镜、望远镜都是解析性的，它们促进了还原式的科学观。按此观点，处理最小物质的物理学是最基础的学科。由物理原理可以导出化学定律，然后是生物学，依此建立阶梯。这种自然观并没有错，但它的确深受当时的工业和技术影响。
具有处理大量数据的能力以及模拟真实世界的计算机，提供了另一个观察自然的窗口。正由于计算机所产生的知识与传统工具不同，我们可能开始看到不同的东西，它提供了对真实不同的视角。我将描述一些计算机上的应用情形：模拟智慧、模拟分子的行为、建构真实生命与人工生命的模型、决定性混沌（deterministic chaos）的发现、非线性系统、模拟进化、神经网络、玻尔兹曼机（Boltzmann machine）、实验数学，等等。这些应用所发展出来的技术将在商业界、财经界、法律界和军事上有巨大影响，世界将随之改变。
作为一种新的生产方式，计算机不但创造出努力追求知识并且融入社会的新人类，也让人对知识有了新的想法。计算机转变了科学，也带来了新的世界观。本书第二部分讨论“复杂性科学”对科学哲学的影响。科学哲学前途堪虞，许多哲学家都认为它日薄西山，因而弃之不顾。过去，哲学是神学的婢女，在20世纪则为科学的娼妓，最后它差不多成为弃妇。像我这样的科学家通常是反哲学的，拒斥让哲学家解释科学。但是过去并非如此。
几十年以前，很多科学家，尤其是物理学家，经常讨论科学哲学；时下的趋势则由思想转向行动。科学家从事的本行之外的活动，较倾向于道德问题而少涉及哲学。他们参与的活动包括环境、战争与和平以及人权。所以现在由我这么一个“反哲学者”撰写有关科学哲学的文章，是需要一番解释的。
让科学哲学与科学再度整合
对科学活动的思考已经壁垒分明，一种是哲学的，另一种是经验实证的。科学哲学和科学的分裂始于两百年前的康德（Immanuel Kant），并且延续至今。我相信由于新的复杂性科学，这个分野在未来会比较不明显。我欣然迎接这项发展。尤其是在认知科学（cognitive science）方面，哲学家和科学家也许要重新携手合作。也许，科学哲学并未日暮途穷，而是将再度与科学整合，恢复到康德之前与科学的关系。
我不是哲学家，本书所提及的也算不上是哲学，因为其中的论证并不严密，我只是试着呈现“复杂性研究”带给科学的新展望。我利用传统哲学上的主题来讨论物质实在的性质、认知的问题、心物问题、科学研究的特性、数学的性质、工具在研究中所扮演的角色等。
由于我身为物理学家，诸般观点颇受训练所左右。但是复杂性科学的一些最令人兴奋的发展是在社会、经济及心理行为方面。有趣的是，这个新科学的跨学科性质将超越传统自然科学和社会科学的鸿沟。有些人对此乐见其成，有些人则嗤之以鼻。
在我科学思考中重复出现的主题是“选汰性系统”（selective system）的想法。它是将达尔文—华莱士（DarwinWallace）的天择想法，用到广义的模式认知系统上。经验科学是一种选汰性系统，它选的不是物种，而是有关自然的理论。经验科学可被视为找寻宇宙不变律的选汰性系统。这样的概念在生物学上已得到普遍应用；但它对社会科学和心理学的冲击才刚开始——孕育的时间很久，但是产生的改变既深且巨，很多较传统的科学家仍将抗拒它的来临。
未来的第一线曙光
我想，心物二元论的问题，最后不是被解决而是消失于无形。以前认为很基本的问题就曾消失过：几个世纪以前，自然哲学家曾争辩“实质”和“外观”的区分，后来经验科学成熟后，这种区分就消失了。同样地，“心”与“物”的泾渭分明也会随着复杂性科学的兴起而消弭。当我们通过神经科学、认知科学、计算科学、生物学、数学和人类学等，深入了解心灵世界的意义是如何由物质支持和表现时，将会产生科学的新综合体和崭新的文明与文化世界观。
我相信率先掌握这种新科学的国家和人民，将会成为下一世纪经济、文化和政治上的超级力量。本书的目的即在阐释这个知识综合体的雏形，并捕捉未来文明的第一线曙光。
海因茨·R.帕格尔斯著的《大师说科学与哲学(计算机与复杂性科学的兴起)》主要分两部分。第一部分讨论复杂性科学(Science of complexity)的大要、非线性系统的特色，以及计算机(尤其是超级计算机)无远弗届的影响。作者旁征博引而且花了相当的精力在各层次上予以详细说明，一般非科学背景的读者，了解这些科学的主要精神应该不会有困难。第二部分则提高层次，谈论科学与哲学之间的关联及日后的会合。作者不只对科学的哲学(包括数理哲学)有一套看法，且以自己过去的求学经验穿插其中，相当引人入胜。在这部分，广涉跨学科的认知科学、现代语言学、视觉计算理论、心物问题、进化论、分子生物学、集合论、逻辑、数学、归纳与演绎方法，包括物质与认知两类工具的有趣谈论，这些尖端学科中兴味盎然的内容，在作者娓娓道来的气氛中，让读者毫不费力地沉浸在知性与温暖的感觉中，令人觉得科学其实也是日常生活与思考的一部分。
若科学与哲学是互相遥望的两岸，《大师说科学与哲学》恰好能化身为桥，连接两大知识体系。本书作者海因茨·R.帕格尔斯是英年早逝的杰出科学家，在四十九岁那年夏天遭遇山难，留下的这本著作，字里行间充满科学的思维、哲学的辩证，是理性精神最好的明证。
想探讨知识的本质？聊聊心智与肉体如何连结？想知道“科学”到底是什么？你都可以在本书找到答案。在帕格尔斯的带领下，我们剖析笛卡尔的心与物，跃过牛顿的肩膀，穿越爱因斯坦的时空，棋战图灵的人工智能，与高僧一同沉思……
在探索浩瀚的知识世界上，《大师说科学与哲学》将为你打造深入浅出的思路旅程！
