简单生出复杂

阿·热

假定下一届建筑师罗马奖（Prix de Rome）竞赛出的题是设计宇宙，许多人大概就会把设计搞得过繁，以便他们设计的宇宙能够展示出各种各样让人感兴趣的现象。

用复杂设计来产生复杂行为并不难。在幼儿时代，当我们拆开一架复杂的机械玩具时，往往能看到隐藏在其内的齿轮迷阵。我最爱看美式足球，因为它丰富多彩。但它之所以这样复杂，是因它的比赛规则大概是所有运动中最复杂的。同样，象棋复杂也是因为它的规则复杂。

自然的复杂是源于简单，这一点已越来越清楚。可以说，宇宙的运行更像东方的围棋而不像象棋和美式足球。围棋的规则很简单，但变化却很丰富。杰出的物理学家谢利·格拉肖把当代物理学家比作并不知道比赛规则的观众。经过长时间的观察和艰苦的努力，这些观众已经看出了一点道道，开始能猜出规则可能是什么样的了。

就像物理学家所看到的那样，自然的规则是简单的，也是难解的：各种规则微妙地搅在了一起。这些规则间的复杂关系在许多情况下会产生奇特的效果。

在美国有一个全国足球联合会，每年它都要开会，对上一个赛季进行回顾并修订比赛规则。这一运动的每个观众都知道，即使只对其中一个规则作看起来无关紧要的修改，都会剧烈地影响比赛的精彩程度。只要稍稍限制一下防守队员对进攻队员的合理冲撞，比赛就会变成由进攻占主导地位了。年复一年，比赛规则一直在更改。以确保攻守间的基本平衡。同样，自然的规律看上去也是作了精巧平衡的。

恒星演化就是这种平衡的一个例子。一个典型的恒星起源于质子和电子气。在引力作用下，这种气体聚成一团，电力与核力在其中进行着激烈竞争。读者大概还记得，电力是同性相斥的，因而质子会因它们之间的电排斥力而相互分开。另一方面，质子间的核吸引力又要使它们聚到一起。在这种争斗中，电力稍稍占了上风，而这一事实对我们来说是非常重要的。如果是两质子间的吸引力要稍强一点的话，它们就会粘到一起并放出能量，接着发生的是剧烈的核反应，恒星的全部核燃料将在短时间内被耗尽。这样就不会发生稳定的恒星演化，更不用说文明了。事实上，核力的强度只足以把质子和中子粘在一起，而不能粘住两个质子。粗略地说，在一个质子能与另一个质子相结合之前，它必须先使自己变成中子。这种转变是受所谓弱相互作用控制的。就像“弱”这个词所暗示的那样，由弱相互作用控制的过程是非常缓慢的。结果是，在一个像太阳那样的典型恒星上，核反应是以稳定的速度进行的。这种炽热的稳定燃烧的火球给我们带来了光明和温暖。

关键点是，与美式足球比赛规则不同，自然的规则是不能任意改动的，它们为同一个普遍的对称性原理所统辖，相互间连成一个统一的有机体。

自然的设计不仅简单，而且是最大限度的简单。这就是说，如果设计再简单一点的话，宇宙就会变得单调无味。理论物理学家有时候以设想自然设计的对称性再少一点的话宇宙将会怎样来自娱。这种脑力游戏得到的结果是：为了防止整个大厦坍塌，不能去动其中的任何一块石头。否则，像光从宇宙中消失这一类的事就不是什么玩笑了。

（选自《科学大众》2010年第10期）

【阅读训练】

1.将“许多人大概就会把设计搞得过繁”一句中，如果删去“大概”一词行不行？为什么？

2.说明“自然的复杂是源于简单”这一道理时，文章主要采用了什么说明方法？

3.作者认为将自然设计得简单一点好，还是复杂一点好？请根据原文说明理由。

（罗小军 设计）

（参考答案见19页）