生 命 、 城 市 、 公 司 ， 为 什 么 说 它 们 背 后 都 蕴 藏 着 规 模 法 则 ？

当 今 世 界 ， 我 想 象 不 出 比 杰 弗 里 · 韦 斯 特 更 令 人 感 到 兴 奋 的 思 想 家 。《 规 模 》 迫 使 我 们 从 全 新 视 角 看 待 一 切 事 物 ， 从 我 们 自 身 的 身 体 到 我 们 这 个 物 种 选 择 居 住 的 超 大 型 城 市 。《 规 模 》 是 大 众 科 学 的 绚 烂 展 示 。—— 尼 尔 · 弗 格 森 （ 历 史 学 家 ） 作 者 简 介 ： 杰 弗 里 · 韦 斯 特 ： 现 年 78 岁 ， 世 界 顶 级 理 论 物 理 学 家 。 全 球 复 杂 性 科 学 研 究 中 心 、“ 没 有 围 墙 的 ” 学 术 圣 地 —— 圣 塔 菲 研 究 所 前 所 长 ， 入 选 《 时 代 周 刊 》 全 球 最 具 影 响 力 100 人 。 数 十 年 致 力 于 “ 规 模 ” 的 研 究 工 作 ， 其 研 究 成 果 被 应 用 在 理 解 生 命 体 、 城 市 可 持 续 发 展 、 企 业 运 营 等 众 多 领 域 ， 被 业 内 奉 为 “ 跨 学 科 诺 贝 奖 ” 的 不 二 人 选 。 书 籍 摘 录 ： 01 大 背 景 （ 节 选 ） 生 命 或 许 是 宇 宙 中 最 复 杂 、 最 多 样 化 的 现 象 ， 它 展 现 出 了 大 大 小 小 、 纷 繁 异 常 的 组 织 、 功 能 和 行 为 。 从 质 量 不 足 1 皮 克 的 细 菌 到 重 达 100 多 吨 的 蓝 鲸 ， 每 个 物 种 的 孕 育 、 出 生 、 繁 殖 和 死 亡 有 太 多 令 人 惊 异 的 不 同 。 许 多 细 菌 仅 能 存 活 1 小 时 ， 只 需 十 万 亿 分 之 一 瓦 特 的 代 谢 率 便 能 存 活 ； 而 鲸 类 可 以 存 活 100 年 之 久 ， 其 代 谢 率 达 到 数 百 瓦 特 。 我 们 人 类 为 这 个 星 球 所 带 来 的 社 会 生 活 的 复 杂 性 和 多 样 性 则 在 这 幅 绚 丽 多 彩 的 生 物 生 命 画 卷 上 增 添 了 浓 墨 重 彩 的 一 笔 ， 尤 其 是 那 些 潜 藏 在 城 市 外 表 下 的 商 业 、 建 筑 及 每 位 城 市 居 民 所 表 现 出 来 的 多 样 文 化 和 他 们 背 后 隐 藏 的 喜 怒 哀 乐 ， 以 及 所 有 这 些 非 同 寻 常 的 现 象 。 在 所 有 这 些 复 杂 性 和 多 样 性 的 背 后 ， 有 没 有 可 能 也 存 在 一 种 类 似 的 潜 在 规 律 呢 ？ 是 否 存 在 一 些 令 人 信 服 的 简 单 法 则 ， 确 实 是 从 植 物 、 动 物 等 生 物 体 到 城 市 、 公 司 等 所 有 复 杂 系 统 都 会 遵 循 的 ？ 全 球 各 地 的 森 林 、 草 原 和 城 市 中 正 在 上 演 的 一 幕 幕 景 象 是 否 都 是 随 机 的 、 变 化 无 常 的 ， 是 一 个 又 一 个 的 偶 然 事 件 吗 ？ 鉴 于 产 生 多 样 化 结 果 进 化 过 程 的 随 机 性 ， 与 直 觉 不 同 的 是 ， 任 何 规 律 或 系 统 性 行 为 的 出 现 似 乎 都 不 太 可 能 。 毕 竟 ， 组 成 生 物 圈 的 每 个 生 物 体 、 每 个 子 系 统 、 每 个 器 官 、 每 个 细 胞 、 每 个 基 因 都 是 在 独 特 的 历 史 轨 迹 上 ， 在 与 众 不 同 的 生 态 环 境 中 ， 通 过 自 然 选 择 过 程 进 化 而 来 的 。 在 《 规 模 》 这 本 书 中 ， 作 者 以 图 表 方 式 展 现 了 动 物 代 谢 率 与 其 体 重 、 动 物 一 生 中 的 心 跳 次 数 与 其 体 重 、 一 座 城 市 所 产 生 的 专 利 数 量 与 该 城 市 人 口 规 模 、 上 市 公 司 的 净 收 入 和 总 资 产 与 其 雇 员 人 数 等 之 间 的 定 量 关 系 。 使 读 者 能 够 直 观 地 发 现 ， 在 这 最 复 杂 、 最 多 样 化 过 程 背 后 隐 藏 的 一 些 简 单 、 系 统 性 、 规 律 性 的 东 西 。 动 物 、 植 物 、 生 态 系 统 、 城 市 和 公 司 中 几 乎 任 何 可 量 化 的 特 点 都 与 规 模 存 在 可 量 化 的 缩 放 关 系 。 这 些 显 著 规 律 的 存 在 表 明 ， 在 所 有 这 些 迥 异 的 高 度 复 杂 现 象 中 ， 都 存 在 着 共 同 的 概 念 框 架 — 动 物 、 植 物 、 人 类 社 会 行 为 、 城 市 与 公 司 的 活 力 、 增 长 和 组 织 事 实 上 都 遵 循 类 似 的 一 般 规 律 。 这 是 本 书 的 焦 点 。 作 者 将 会 阐 述 这 些 系 统 性 规 模 法 则 (scaling law) 的 特 性 和 来 源 ， 它 们 是 如 何 相 互 联 系 ， 如 何 令 我 们 深 入 而 广 泛 地 理 解 生 命 中 的 诸 多 领 域 ， 并 最 终 理 解 全 球 可 持 续 发 展 挑 战 的 。 综 合 分 析 这 些 规 模 法 则 将 为 我 们 打 开 一 个 洞 悉 背 后 原 则 和 概 念 的 窗 口 ， 以 构 建 一 个 可 量 化 的 预 测 框 架 ， 解 决 科 学 和 社 会 领 域 面 临 的 一 系 列 重 大 问 题 。 本 书 讲 述 的 是 人 类 当 今 面 临 的 一 些 重 大 挑 战 和 问 题 如 何 能 够 在 统 一 的 概 念 框 架 下 得 以 解 决 ， 这 些 问 题 涵 盖 了 快 速 城 市 化 、 经 济 增 长 和 全 球 可 持 续 发 展 ， 以 及 对 癌 症 、 新 陈 代 谢 、 衰 老 和 死 亡 的 产 生 原 因 等 各 个 领 域 问 题 的 理 解 。 本 书 讲 述 的 是 城 市 、 公 司 、 肿 瘤 及 人 类 肌 体 极 为 相 似 的 运 作 方 式 ， 它 们 均 代 表 着 从 “ 主 旋 律 ” 衍 生 出 来 的 各 种 “ 变 奏 曲 ”， 其 组 织 、 架 构 和 发 展 表 现 出 了 惊 人 的 系 统 性 规 律 与 相 似 性 。 它 们 都 具 有 一 个 共 同 的 特 点 — 高 度 复 杂 ， 由 大 量 独 立 成 分 组 成 ， 无 论 是 分 子 、 细 胞 还 是 人 ， 都 通 过 不 同 时 空 层 次 上 的 网 络 化 组 织 相 互 联 系 ， 不 断 进 化 。 其 中 一 些 网 络 很 明 显 、 很 具 体 ， 比 如 城 市 中 的 循 环 系 统 或 道 路 ； 也 有 一 些 网 络 十 分 抽 象 、 很 虚 拟 ， 比 如 社 交 网 络 、 生 态 系 统 和 互 联 网 。 这 种 宏 观 性 框 架 可 以 帮 助 我 们 解 决 一 系 列 问 题 ， 例 如 : • 为 何 我 们 最 多 只 能 活 到 120 岁 ， 而 不 是 1000 岁 或 100 万 岁 ？ 为 何 我 们 会 死 亡 ？ 是 什 么 限 制 了 人 类 的 寿 命 ？ 人 们 能 否 通 过 组 成 自 身 肌 体 的 细 胞 和 复 杂 分 子 计 算 出 自 己 的 寿 命 ？ 它 们 能 否 被 改 变 ？ 寿 命 是 否 可 以 延 长 ？ • 为 何 身 体 成 分 与 我 们 几 乎 相 同 的 老 鼠 只 能 存 活 两 三 年 时 间 ， 而 大 象 却 能 活 到 75 岁 ？ 尽 管 存 在 这 样 的 差 异 ， 但 是 为 何 包 括 大 象 、 老 鼠 在 内 的 所 有 哺 乳 动 物 一 生 中 的 心 跳 次 数 几 乎 相 同 ， 都 达 到 了 大 约 15 亿 次 ？ 从 细 胞 、 鲸 类 到 森 林 ， 为 何 生 物 体 和 生 态 系 统 都 以 一 种 普 遍 、 系 统 性 和 可 预 测 的 方 式 与 规 模 大 小 存 在 比 例 关 系 ？ 看 上 去 能 够 控 制 它 们 从 生 到 死 的 大 部 分 心 理 和 生 理 历 史 的 神 奇 数 字 “4” 源 自 哪 里 ？ • 为 何 我 们 会 停 止 生 长 ？ 为 何 我 们 每 天 必 须 睡 8 个 小 时 ？ 为 何 我 们 长 肿 瘤 比 老 鼠 少 得 多 ， 而 鲸 类 几 乎 不 长 肿 瘤 ？ • 为 何 几 乎 所 有 公 司 都 只 能 生 存 数 年 时 间 ， 而 城 市 却 能 不 断 增 长 ， 且 能 够 避 开 即 便 是 最 强 大 、 看 上 去 最 完 美 的 公 司 也 无 法 逃 避 的 命 运 ？ 我 们 能 否 预 测 各 家 公 司 的 大 致 生 存 周 期 ？ • 我 们 能 否 发 展 出 一 门 城 市 和 公 司 科 学 ， 通 过 一 种 可 量 化 、 可 预 测 的 概 念 性 框 架 了 解 它 们 的 活 力 、 增 长 和 进 化 ？ • 城 市 规 模 大 小 有 限 制 吗 ？ 是 否 存 在 最 优 规 模 ？ 动 物 和 植 物 的 生 长 规 模 有 限 制 吗 ？ 是 否 会 出 现 巨 型 昆 虫 或 巨 型 城 市 ？ • 为 何 生 活 节 奏 持 续 加 速 ？ 为 何 创 新 速 度 必 须 持 续 加 速 才 能 维 持 社 会 经 济 生 活 ？ • 我 们 如 何 确 保 人 类 设 计 的 仅 有 1 万 年 进 化 历 史 的 系 统 能 够 继 续 与 已 经 进 化 了 数 十 亿 年 的 自 然 生 物 世 界 共 存 ？ 我 们 能 否 维 持 一 个 受 思 想 和 财 富 创 造 所 驱 动 、 充 满 生 机 活 力 、 不 断 创 新 的 社 会 ？ 地 球 是 否 注 定 会 变 成 一 个 充 斥 着 贫 民 窟 、 冲 突 和 破 坏 的 星 球 ？ 为 了 解 答 诸 如 此 类 的 问 题 ， 并 强 调 相 关 概 念 ， 作 者 从 一 名 理 论 物 理 学 家 的 视 角 ， 以 跨 学 科 的 精 神 综 合 各 种 科 学 思 想 ， 把 生 物 学 的 基 础 性 问 题 与 社 会 科 学 和 经 济 科 学 的 基 础 性 问 题 结 合 在 一 起 来 考 虑 。 同 时 ， 作 者 还 会 谈 及 规 模 法 则 如 何 使 得 基 础 粒 子 和 自 然 界 基 本 要 素 呈 现 出 一 致 的 发 展 景 象 ， 以 及 它 将 会 为 宇 宙 大 爆 炸 以 来 的 宇 宙 进 化 带 来 何 种 宇 宙 哲 学 影 响 。 尽 管 本 书 所 呈 现 的 许 多 结 论 和 解 释 都 有 论 据 支 撑 ， 出 处 来 自 数 学 语 言 ， 但 本 书 绝 非 专 业 书 籍 ， 而 是 秉 承 教 育 精 神 ， 写 给 “ 聪 明 的 外 行 ” 看 的 。 这 意 味 着 作 者 在 提 供 解 释 时 要 打 破 学 术 框 架 。 如 果 其 他 科 学 家 发 现 我 在 将 数 学 或 技 术 语 言 转 变 为 通 俗 语 言