自组织理论

作者:千年等一回  于 2013-8-16 14:03 发表于 最热闹的华人社交网络--贝壳村

通用分类:原创文学|已有166评论

如果你用一个倍数非常大的放大镜去观查一个物体的细部,或者你想象,你变得非常非常小,站在这个物体上,你会发现这个物体原本很小的区域,和我们现在看到的周围景象非常相像。一滴水就像一个巨大的池塘,一根汗毛,犹如一颗无叶奇异的大树。如果你观察得足够仔细,你也许会看到这棵大树的树干上,长着非常规则和漂亮的花纹。

我有时会想象自己变成一只蚂蚁,当然为了安全,最好是一只火蚁,这样,面对一片树叶,对于我来说就如一个绿色的足球场。爬行在草丛中,那一定是到处充满危险和惊悸的广袤丛林,为生存而进行的血腥搏斗,在那里绝对不会亚于我们人类的可视世界。

然而,如果我有一种奇妙的药物,可以使自己变得更小,小到细胞那么大。比如我突然变成了一个血细胞,在血管里随着其它成千上万,甚至上亿的血细胞一起在血管里奔腾流动。也许突然会有一大群的毒素细胞涌来,想摧毁这个我们赖以生存的血管,我和我的兄弟们会勇敢地冲上前和那些毒素搏斗,那种血腥惨烈的场面,想来也不会亚于我们人类大规模战争的残酷。尽管我也许并不知道我在为谁搏斗,为什么要搏斗。

这样的想象能够告诉我们什么呢?我其实是在说,如果我们用不同的尺度去看这个世界,我们会发现,在不同尺度下这个世界是非常相似的。

这当然不是我的发现,在很早的时候人们就察觉到了这种相似性,比如我们古人就想象过,把这称为天地同构,就像当年卢瑟福把原子模型想象成星球相互围绕运转一样。从这种不同尺度下世界的相似性概念,其实现在发展起来一个学科的分支,叫分形理论。用分形理论来看这个世界,你会觉得很有趣。

我当然不想把你拉到一个枯燥的数学问题上去,我想聊的其实是一个和这个理论多少有点关联的现象。这还得从蚂蚁说起。

比如我们抓来10只蚂蚁,就是一般的工蚁,不是火蚁。把它们放在一个非常大非常大的平板上,我们可以假设这个平板无限大,我们来看这些蚂蚁会怎么样呢?他们会向各个方向无目的地爬去,一直到分开得越来越远,再也聚不到一起。

这好像没什么,对吧?那么我们来增加蚂蚁的个数,100,1000,5000。。。, 当我们增加到一定数量的时候,我们会发现一个有趣的现象,就是这些蚂蚁不会再向无穷远处爬去,它们会像有了相互的感应,围绕一个区域,有组织地进行活动。我不知道这个绝对的数量是多少,但这个数量却是奇妙的,因为小于这个数,它们就会走散,多于这个数,它们就能够组织起来。一旦它们组织起来,它们甚至能够用自己的身体搭建成一个桥梁,从一个区域跨越到另外一个区域去。要知道,这些蚂蚁没有一个是特殊的,它们都一样,也就是说,没有一个蚂蚁会发出一个统一的指令,其他的蚂蚁要服从,这是一个自发的过程。


我们现在暂且把这叫做自组织过程。其实刚才我说到的血细胞的例子,本质上血细胞组织起来抵御毒素也是一个自组织过程,因为没有一个血红细胞是真正的指挥官,把它们组织起来去抵抗入侵的毒素。

真正最奇妙的自组织的例子是我们人类的大脑神经元。我们人类的大脑大约有一千亿个神经元,它们以轴突连接起来,传递感应刺激信号。它们没有一个指挥中心,是协同合作,而这种合作的结果就是我们有了记忆,有了情感,有了认知和思考的能力。你可以想象,嘿,这个想象这个词不是你能怎么样了,而是你的它们,那些奇妙的神经元在一起协同工作。在自组织地协作。

这的确有时会让我感到惊奇,不过我们在这个惊奇中我们会得到什么有理性的逻辑思考呢?

首先我们至少知道,这个系统(我们暂且把这些蚂蚁也好,血红细胞和神经元也好,放在一起叫一个系统)一定要超过一定的数量,这个数量对于一个相对复杂的个体来说,如果个体越复杂,能够自组织地活动需要的数量就越少。比如蚂蚁,蚂蚁很聪明,而血细胞次之,神经元相对简单。神经元要形成自组织的功能,就需要大量的个体。当然形成自组织还需要个体之间相互的非线性制约,这一点,我不想再详细分析下去了。其实说到这我必须承认,以上我说的不是我的观察,自组织理论其实是现代数学和物理学交叉的学科,它包括分形理论,混沌理论,耗散结构及协同学等等,本人曾经痴迷这方面的研究,发表过粗浅的研究论文,不过那是N年前的事了。

我很想说的是自组织现象和理论对人类的活动,比如互联网上的网民们是有理论指导作用的。想象一下,我们每个网民多么象这些参与自组织过程的一个分子,我们在随机的组合,不断地相互作用,形成一个一个功能性的结构。在一个封闭的体系下,一般都会产生王权的层层结构,然而如果让这个系统开放,每一个人都平等地相互作用,它会产生一个最优化的结构,这就是无为而治的优点。如果你把人类都放在一个容器里观察,假设你能跨越世纪的河流,你能看到,我们也许就像蚂蚁一样,在不断地协作,像血红细胞一样,不知道为什么忙碌,像神经元一样,实现着一个又一个功能,但却不清楚,这些都是为了什么。




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发表评论 评论 (166 个评论)

7 回复 小皮狗 2013-8-16 14:19
半夜三更坐在你家的沙发上,奇怪不?喝茶,提神后,才能读完你的这篇看似高深的博文。。。   
2 回复 徐福男儿 2013-8-16 14:20
高深的理论,深入浅出,受教了。
2 回复 千年等一回 2013-8-16 14:22
小皮狗: 半夜三更坐在你家的沙发上,奇怪不?喝茶,提神后,才能读完你的这篇看似高深的博文。。。    
刚才给您回贴的时候开始动笔,一口气写完。不知道这种话题你们文科人看了是否觉得枯燥。
9 回复 千年等一回 2013-8-16 14:24
徐福男儿: 高深的理论,深入浅出,受教了。
谢谢徐福兄,这种题目是不是总觉得有点怪怪的。
2 回复 小皮狗 2013-8-16 14:38
千年等一回: 刚才给您回贴的时候开始动笔,一口气写完。不知道这种话题你们文科人看了是否觉得枯燥。
我的天哪,你的笔头也太快了吧? 你的神经元传递速度比普通人要快上几十倍,该如何解释?
这篇好文写得一气呵成,启发性和哲理性很强。我不但不觉得枯燥,反而是耳目一新,而且使我联想到中医,西医之间的纷争,也许应该有好的解决之道了,你的好文让我既兴奋又有思考性,睡不着觉了怎么办?看来要罚你连续再写10篇好文,不停手了。。。   
7 回复 arznith 2013-8-16 15:28
这问题鄙人也思考过,大约是10年前吧,还专门为这分析问题恶补了很多,,,

目前鄙人觉得自己对这问题的认识和以前完全不同了。目前的看法是:任何的存在,基本都必须形成一种自洽的结构,否则其根本不具备存在的基础,这种结构构造的容器,是可以抵抗耗散的最简单和自最然的方式,也是获得更复杂结构的基础-由于很古怪的原因,如果容器不成立,就失去了获得的前提,至于最基础容器获得的最基础的东西,我觉得是一种特别奇妙的未被命名的东西。

当然,还有一种特殊的存在,这不可否定,其自身不需要这结构,而靠掠夺或偷窃容器获得的东西甚至容器本身而存在。但这有问题,其自由度可以极其高-比宇宙自由度还高,而且不承担获得这种自由度的后果,但这种存在的连续性和多样性要出问题。
3 回复 徐福男儿 2013-8-16 21:42
千年等一回: 谢谢徐福兄,这种题目是不是总觉得有点怪怪的。
题目不怪啊,很好,很新奇,我是闻所未闻,所以觉得很长见识。
一个问题请教,这种自组织理论用于自然界的现象,可以解释;用于人类的神经生理,亦可以解释;那么能否用于解释人类社会的现象呢?
1 回复 徽不啦叽 2013-8-16 22:00
蚂蚁也是一种群居动物,分工相当明确,是不是群居动物,包括人类,都有这种自组织现象。
2 回复 千年等一回 2013-8-16 22:30
小皮狗: 我的天哪,你的笔头也太快了吧? 你的神经元传递速度比普通人要快上几十倍,该如何解释?
这篇好文写得一气呵成,启发性和哲理性很强。我不但不觉得枯燥,反而是 ...
以前就想写个这个题目,但没想好,昨天想起来就写了,写到哪算哪了。
2 回复 越湖 2013-8-16 22:34
好!学习了。
2 回复 千年等一回 2013-8-16 22:34
arznith: 这问题鄙人也思考过,大约是10年前吧,还专门为这分析问题恶补了很多,,,

目前鄙人觉得自己对这问题的认识和以前完全不同了。目前的看法是:任何的存在,基本 ...
遇到内行人了。这种问题有时候会drive people crazy.  
8 回复 千年等一回 2013-8-16 22:39
徽不啦叽: 蚂蚁也是一种群居动物,分工相当明确,是不是群居动物,包括人类,都有这种自组织现象。
我觉得是的,生物的智能似乎常常用来区别我们与非智能物质形态,但从根本上来说我觉得并没有本质区别,这种自组织现象存在于自然界的各个大数量相互作用的种群角落。
1 回复 kzhoulife 2013-8-16 22:53
觉得这个理论不见得适用于人类,关键是人类的活动是有意识的,而其它生物的活动是无意识的!
2 回复 秋收冬藏 2013-8-16 22:53
谢谢千年君的这篇文章,能用最浅显的言辞来说明最深奥的道理,横贯物理数学生物人类社会哲学众多领域,毫无教条气息,能令人看得津津有味,真是有功力。想来你当年在讲坛上一定非常受学生欢迎。
这些生命体聚集在一起,能够自然地产生自组织社会公效(道?),有一个前提。那就是它们都必须是相同的,有共同的基因结构和共同的传承。即便是完全同种类的蚂蚁,你捉了不同穴的娘子军(设想都是工蚁)放一块儿,嘿嘿,百分之百的可能是它们不会自組织,大概会跟贝壳村里的论战一般热闹,彼此咬个至死方休。从辽远的距离以外看去,他们之间的这种区别几乎可以微不可察,而它们的这种战争从用时间放大了许多倍的广义上看,也是不知为什么。噢,还有,蚂蚁们必须都是酒饱饭足的,否则弱肉强食免不了,那可不顾是否同族了。不过我不知道在极度饥饿的情况下,人体自身的细胞会不会也互噬。
对不起,我又信口开河胡说了,这算是抬扛不是
2 回复 懒懒猫 2013-8-16 23:01
   优胜劣汰,自组织结构和运行模式才能不断地自我完善、不断提高对环境的适应能力……
1 回复 千年等一回 2013-8-16 23:02
徐福男儿: 题目不怪啊,很好,很新奇,我是闻所未闻,所以觉得很长见识。
一个问题请教,这种自组织理论用于自然界的现象,可以解释;用于人类的神经生理,亦可以解释;那 ...
徐福兄问的好,我其实写这个,的确想谈的是人类社会的自组织现象,这才是最有意思的地方,但那样篇幅会太长。我们来想象一个started up公司演化过程,从1个人开始,到3个人,到10个人,再到100,1000个人,每个阶段,因为人数的不同,结构的形态产生了非常大的不同,因为每个个体都有一个自我主观的目的驱动,使得整个系统不断演进,这对应自组织系统的突变。当这个系统到达一定的数量,比如互联网上的网民,单独一个个体已经不重要了,就像人的大脑神经元,你把一大块去掉也不影响原来的整体功能,这时候这个群体服从一些特殊的整体规律。从一个结构状态演进到另外一个结构状态,自组织理论有一套数学理论来研究这种演进,突变的方法和技术。像人类文明的演化,国家的演化,一些社会的整体现象等等都能够从这种理论的思考得到借鉴。
2 回复 千年等一回 2013-8-16 23:06
越湖: 好!学习了。
谢谢越湖兄。
3 回复 白露为霜 2013-8-16 23:08
好文。
2 回复 千年等一回 2013-8-16 23:10
kzhoulife: 觉得这个理论不见得适用于人类,关键是人类的活动是有意识的,而其它生物的活动是无意识的!
这正是我回答徽不啦叽的问题,在薛定谔的《生命的本质》一书里,记得他谈到人类,或者生物的智能问题,他认为我们人类的智能,和无生命物质的记忆功能(比如磁铁)没有本质的区别,只是复杂程度的不同。
2 回复 kzhoulife 2013-8-16 23:13
千年等一回: 这正是我回答徽不啦叽的问题,在薛定谔的《生命的本质》一书里,记得他谈到人类,或者生物的智能问题,他认为我们人类的智能,和无生命物质的记忆功能(比如磁铁 ...
也有道理!太复杂,俺不去想了!
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