科学之美：万物相连的生活中

当我开始对科学感兴趣并发现自己常和科学家在一起时，经常被他们频繁地使用的一个词语所触动，而这个词在艺术圈中几乎鲜有被提及。这个词就是“美”。尽管科学事业需要付出巨大的努力——摆弄高科技仪器、筛选大量数据、为拨款申请而焦虑、围绕发表与出版的激烈竞争——但谈论工作时，科学家们常常洋溢着幸福感。理查德·道金斯（Richard Dawkins）在他的《解析彩虹》（Unweaving the Rainbow）一书中，对浪漫主义诗歌中表达的一种观点提出了挑战，这种观点认为通过研究世界上最小的组成部分来分析世界运行机制的愿望，仅仅是为了编制一个“乏味的普通事物目录”。与此相反，他说道，“宇宙的奇迹和我们在宇宙中的地位是通过科学的方式展现的，否则是无法欣赏或想象的。”生理学家弗朗西斯·阿什克罗夫特（Francis Ashcroft）的研究调查了胰腺β细胞中离子通道的功能，他说：“我正在做拼图。我的目标是要看到这一切之间的相互联系——所有的部分如何组合在一起，产生出光彩夺目的全新事物。”

吉莉安·韦英，《迹象表明……》（1992-1993），40cm×30cm感谢艺术家和穆林帕雷画廊

在科学世界中，似乎盛行一种理念，认为存在某种宇宙拼图，所有的碎片都可以拼凑在一起。马科斯·杜·索托伊（Marcus du Sautoy）在一个叫“群理论”（group theory）的数学领域工作，该理论试图理解对称性。他描述，找到了形成回文的数学模式，从左到右再从右到左，阅读的内容是相同的。他写道：“发现黎曼函数具有回文对称性，本身并不会让人如此惊讶，更重要的是，它证明了我并未理解的研究主题内部深层的、微妙的结构。该结构在这个函数方程中显露出美丽的冰山一角。如果能弄明白这种回文对称，我相信它必将帮助我们揭开目前由于过于盲目而无法看清的宏大结构。”

在《它一定是美丽的：现代科学的伟大方程组选集》的导言中，编辑、物理学家及科学作家格雷厄姆·法梅罗（Graham Farmelo）讲述了在1955年莫斯科的一个研讨会上，当物理学家保罗·狄拉克（Paul Dirac）被要求总结他的哲学时，他在黑板上用大写字母写下“物理定律应该具有数学美”：

就像一件艺术品，一个美丽的方程式其属性远不止吸引力——它将具有普遍性、简单性、必然性和元素力量。

很难相信，法梅罗和他的科学家同行们竟然与当代艺术家和为艺术家的实践提供理论基础的理论家住在同一个星球上。因为对于他们来说，简单、美丽的方程的构想几乎是不可想象的。艺术家的生活经验是不协调的、错位的、随意的、不完整的。现象学家伊曼努尔·列维纳斯（Emmanuel Levinas）写道：艺术不是神的启示，“它是观察的事件，是夜的降临，阴影的侵入”。而西奥多·阿多诺（Theodor Adorno）宣称：“艺术是从真理的谎言中释放出来的魔法。”福柯（Foucault）声称，知识本身可能只是反映了我们持续自欺的能力。这样关于变化无常的观点延伸到我们试图考虑的一切，包括科学。现实在变化，它总是有条件的。后现代理论家很可能会推翻法梅罗（Farmelo）的至理名言：

就像科学作品一样，一件艺术品不仅仅是快乐的拟像。它由价值创造者的价值观所决定，证实了多层可能的含义，它不可避免地赋予历史特定时期的特定文化习俗以特权。在其不断变化的临时语境中，不断被重释和验证。

这两种关于现实的观点之间的强烈对比显示出认识论传统的极端差异，这些传统在二十世纪的多数时间里支撑和分离了科学与艺术和人文文化。从根本上说，这关系到是否可以在感知行为和感知对象之间做出区分。一方面是新现实主义学派，它认为物体和现象本身的存在独立于人的心理状态，可以被理性地加以实证研究。宇宙自身是完美的。另一方面是现象学的论点，认为人不能区分对象知识和对象。语言哲学研究诸如“知识”和“知觉”等基本的认识论词语是如何使用的。一切都是暂时的，不存在绝对的事物，更别说绝对的美了。

有些艺术家和批评家敢于使用“美”这个词，而不加带有浓重讽刺意味的引号。温迪·施泰纳（Wendy Steiner）在2001年出版的书《美丽的烦恼》（The Trouble with Beauty）中将美视为超越时间和地点界限的更高原则，通过追求爱、同情，尤其是通过女性同情心而获得。美是通过得体与精致、和谐与平衡、华丽，甚至魅力来表达出来的。她谴责现代主义和当代艺术中普遍存在的肮脏、愤怒、抽象、无形和厌女情绪的丑陋（多为男性）表达。

施泰纳也许正在认识到一种迄今为止被压抑的女性美学，但即便仅仅是敢于郑重地谈论美，已经为她招来了天真、自欺欺人和缺乏幽默的指责。当然，还有政治上的不正确。因为，不是正如马克思主义（Marxist）批评家赫伯特·马尔库塞（Herbert Marcuse）所提出的那样，在18世纪，美的经验大体上是作为对资产阶级资本主义身份的肯定而重建起来的吗？有钱有势的男人渴望拥有它，以此作为他们财富和权力的象征——可爱的建筑和如画的风景，艺术和衣服，美丽的女人和孩子，这一切表明了他们具有优越的地位、健康和幸福。在女权主义者和马克思主义者之间的激烈冲突中，难道施泰纳对这种状况不是难脱干系吗？更糟糕的是，进化心理学家已经重建了很多相似的东西，正如我们将在第四章中看到的，一些理论家和社会科学家相信他们甚至可能开始在政治上有所行动了。

但是，尽管他们可能蔑视这种相对主义的讨论，科学家们并不是在谈论美的驯化。对他们来说，真正的美完全是一个更深刻的实体，并与真理，一个统一的现实的真理一起有待发掘。当然，这个信念的核心有一个悖论。科学家们正在研究以特定的方式运行的真实物质世界，但即使他们只是简单开始观察，不管对象是恒星、鱼还是脑细胞，他们都无法抗拒寻找模式，这导致了提出实证上或逻辑上可证明的假设。如果这些都是从假设开始的，那么在最严格的实践中，波普尔（Popperian）体系就发挥了作用，尝试通过可复制的实验来反驳它们，直到有足够的证据证明这些证据不能被驳斥为止，因此，这些证据可能暂时就指向了正确的答案。科学家们知道，当人们对某些突破欢呼雀跃的时候，范式却在转变。然而，即使他们的任务是观察变化本身，如在动态系统中，或由于熵或环境崩溃的结果；此外，尽管许多人声称自己没有宗教信仰，而且是坚定的无神论者或不可知论者，但大多数人表达了对绝对知识的信念，这种知识要求有高度的远见卓识。

科学家可能只是出于好奇心——想弄明白它是如何运行的，而不是为什么。尽管如此，在科学史上，对完整性的追求还是孜孜不倦。而且有趣的是，这种愿景最初多与神秘主义有关，而不是与实证研究相协调的清晰理性有关。它有着古老的根源，并与统一的世界观联系在一起，这种世界观可以追溯到早期狩猎采集者的宗教宇宙观的出现。毕达哥拉斯（Pythagoras）学说与一种神秘的信仰紧密相连，即万物中都存在一种原初物质，人类是宏观宇宙的缩影，并由一种神圣的、永恒的精神——世界灵魂——与宇宙结合在一起。数学历史学家理查德·曼奇维茨（Richard Mankiewicz）指出：“或许恰当地说，毕达哥拉斯与佛陀（Buddha）、孔子（Confucius）、马哈维拉（Mahavira）、老子（Laozi）、还有查拉图斯特拉（Zoroastera）几乎是同时代的。”毕达哥拉斯（Pythagoras）的追随者承认，自然界处于不断变动、变化和变形的永恒状态，但这本身就表明一种永恒的恒常性。数学是知识的真正源泉，几何证明超越了人类生活的界限，数字是神秘的实体，具有哲学和启示作用。音乐中有数字关系，这只是证明地球处于和谐宇宙的中心，周围环绕着行星球体的音乐。前苏格拉底哲学家一直关注探索如何简单释义自然，他们中的一些人通过直觉预见了现代科学理论。阿那克萨哥拉（Anaxagoras）相信所有天体都包含与地球相同的成分，自然是由无数微小粒子构成的，他称之为“种子”（seeds），而之后德谟克利特（Democritus）称之为“原子”（atoms）。

支撑西方思想与科学的两大支柱，源自认识论传统中最伟大的两位哲学家。柏拉图（Plato）和亚里士多德（Aristotle）都关心知识本身的特质——广阔的外部世界与我们内在对知识的感知和经验之间的关系。柏拉图受到毕达哥拉斯观点的影响，认为毕达哥拉斯数学常数的存在清楚地表明了一个永恒的、不可变的现实存在，即使这种现实只有一部分可以被人类感知到。柏拉图的“形式”（forms）或“理念”（ideas）作为抽象的实体而存在，为存在的每个物体提供了一个通用模板，而物质世界（material world）向我们呈现的仅仅是对真实事物（real thing）的模仿或影子。通向更高境界的途径是理性，它是一种提出问题和答案来梳理出内在真理的手段。它也可以通过数学中隐含的演绎逻辑来运作。欧几里得（Euclidean）几何的理想形式是圆形、三角形和矩形、锥体、立方体和金字塔，这些概念用于假设问题的求解，虽然这些概念中的一些与日常测量有关，但它们也存在于一个虚构的空间中，其中“点是不可分的”，并且“线是没有宽度的长度”，其中线平行于无穷大，并且只要发挥想象力，无穷小还可以不断变小。然而，亚里士多德（Aristotle）不同意柏拉图式理想的概念，并认为形式只是我们通过实际经验得出的概念特征。虽然我们可能赞同自然界具有潜在一致性的观点，但在研究时只能相信我们自己感知到的证据。亚里士多德是第一位研究动植物的生物学家，他一步步地研究动植物，发现它们的本性，然后根据它们的基本功能进行分类。

柏拉图式的理性与亚里士多德的经验主义在“自然哲学”中，相得益彰，直至启蒙（Enlightenment）。即使在今天，我们仍然可以从支撑数学和物理学的思想中广泛地看到柏拉图主义的倾向，而亚里士多德强调观察和经验方法的首要地位则推动了生物科学的发展。在后古典时代来看一个造物主的神圣影响，总的来说，亚里士多德的原理继续影响着伊斯兰科学，而柏拉图的思想则被引入早期的基督教和犹太教的意识形态，新柏拉图主义，并赋予它们泛神论的观点，即认为神与自然一体。笛卡尔（Descartes）的“我思故我在”（I think, therefore I am）——将独立的理性思考置于首要地位，而非经验或感官挖掘。作为一个二元论者，笛卡尔把心灵和物质视为上帝意志的不同表现形式！另一方面，斯宾诺莎（Spinoza）反对笛卡尔的二元论，并假定存在一个单一的无限实际或实体，其中上帝是内在的原因。通过数学演绎，可以瞥见永恒，它表明自然界最终受连贯的普遍定律支配。牛顿（Newton）将发现这些普遍定律的基础——运动定律、万有引力定律和力学科学——并继续引领研究诸如光、颜色、热、声学和流体的性质等现象。在假定作用在坠落物体上的力和作用在轨道行星上的力是一致的情况下，牛顿的天才在于认识到地球和宇宙中运行着相同的自然定律。

启蒙运动通常被认为是18世纪欧洲现代科学起源的动力，特别是在迷信、宗教排异和不公正面前，该运动崇信理性至上，集聚了很多思想家。亚里士多德的经验主义对霍布斯（Hobbes）、洛克（Locke）和休谟（Hume）等否定先验观念存在的唯物主义思想家产生了重大影响，他们主张一切知识都来源于感官经验。苏格兰哲学家大卫·休谟（David Hume）写道：“事物本身并不具备美，美仅仅存在于关注美的大脑中。”德国唯心主义创始人伊曼纽尔·康德（Immanuel Kant）的认识论将由先天理性推导出来的柏拉图式现实观与亚里士多德式的经验论结合在一起，康德既赞同又反对休谟的怀疑论，认为人的心智既不能确认、否定也不能科学地证明现实的终极性质。他还认识到，通过感知和获取知识，我们在一定程度上是通过测量的方式创造了世界——在空间和时间上，并且通过它将其划分为数量、质量、理性和形态等的秩序。因此，现实和我们与它的相遇是建立在不断的相互作用中的。

康德有意识的矛盾似乎标志着艺术和科学的分界点。给科学带来的结果是，现实被看成是“外在”（out there）的东西，作为事物本身而被探索，并且越来越多地通过物理而不是形而上学来探索。即使世界没有终极目的，其现象也可以被观察和分类，用以发现在自然界中是否存在固有的秩序。瑞典植物学家卡罗洛斯·林奈（Carolus Linnaeus）在1735年的《自然系统》（Systema Naturae）一书中，根据植物的性别特征，创立了一套植物分类的规则方法，这一做法是基于这样一个信念，即存在一个涵盖整个生命的等级系统。虽然林奈认识到自然历史必然先于圣经的年代表，但自然还是上帝赐予的和谐结果。然而，林奈同期的法国博物学家布丰伯爵（Compte deBuffon）认为，所有的分类系统都是人为设计出来的。在哲学中，黑格尔和他的追随者提倡，是我们创造了我们所感知的世界这一理念，进而否定自足现实的存在，并最终宣称历史、时间和宗教都是人类的建构，这些观念对20世纪艺术理论有很大影响。

到了19世纪，许多有影响力的知识分子，当然包括卡尔·马克思（Karl Marx），都公开地表达了对上帝存在的不确定。在这些怀疑者中，包括达尔文，尽管虽然其家族怀有强烈的自由主义思想传统，而他仍然坚持传统的基督教信仰。他认为所有的生命，包括所有人的生命，都是为了响应自然随机选择而发展起来的，而非受一个善良的造物者的干预，这种想法当时被认为是异端邪说，因此他把出版《物种起源》（The Origin of Species by Means of Natural Selection）的时间推迟到了1859年。虽然进化论看起来漫无目的、混乱，甚至有点荒谬，但它仍被知识界所接受。一些自然哲学家把它融入到适应他们天赐和谐观点的思想体系之中。例如，德国科学家恩斯特·海克尔（Ernst Haeckel）将自然选择作为一种神圣的力量，使简单的结构转变成更复杂的结构，从分子到细胞，再到人的大脑，等等，一直到宇宙本身，似乎它是整个构想的一部分。海克尔配有精美插图的书《自然中的艺术形式》（ArtFormsinNature）仍然能引起人们对创世奇迹的愉悦共鸣，但达尔文精彩的《小猎犬奇妙之旅》（VoyageoftheBeagle）也同样如此，书中充满了个人对杂乱的收藏和奇思妙想的描述。

19世纪，几何学被重新定义，虽然这并没有挑战终极的包罗万象的统一的观点。19世纪的德国数学家伯恩哈德·里曼（Bernhard Riemann）把几何定义为对流形（manifolds）的研究，流形构成了空间本身，并没有外部框架和参照，而有边界或无边界的空间由任意数量的维度组成。使用平面来绘制球面，黎曼函数是一种可以应用于宇宙自身拓扑的几何学。当爱因斯坦在三维空间中增加第四维度——时间时，就形成了一个连续统一体——时空。爱因斯坦的《狭义相对论》（Special Theory of Relativity）（1905）表明，时间和空间以及我们的坐标都是相对的，它们的位置取决于观察者的视角和速度。因此，它们不再能用传统的方法来测量，所以爱因斯坦在计算中引入了另一个参考项，一个确定的常数——光速。爱因斯坦认为，如果任何物体接近光速，时间就会膨胀，物体的长度就会收缩，质量也会增加。因此，能量等于质量乘以光速的平方，即E=mc2，它被认为是世界上最著名、最美的方程式。爱因斯坦对自然界的连贯性深感敬畏，并为能够运用他的推理能力参与到对大自然的探索而深感荣幸。他宣称，“我们这些斯宾诺莎追随者在存在的奇妙秩序和合法性中看到了上帝。”“个体感受到人类欲望和目标的徒劳无功，也感受到在自然界和思想世界中展现出的崇高和奇妙秩序。”(www.xing528.com)

1953年，剑桥大学的克里克（Crick）和沃森（Watson）与伦敦国王学院的莫里斯·威尔金斯（Maurice Wilkins）和罗莎琳·富兰克林（Rosalind Franklin）共同发现了DNA分子的结构，这引起了达尔文理论的一场变革。遗传学，基因组解码，构成包括我们自己在内的个体生物体的复杂遗传序列，它们促使了整个新分类系统的建立，这些系统极大地提高了我们对植物和动物生命、人类遗传、考古学、人类学、生理学、分子生物学和医学的基本模式的理解。毫无疑问，在未来几十年里，神经科学将会有新的突破，这将导致对意识自身特质的理解更加一致——就在这个领域，外部世界可能与我们对它的精神体验更加协调一致。但在其他科学领域，出现了戏剧性的范式转变，对连贯宇宙的概念提出了挑战，重新发挥了对人类干预和释义的本质问题的形而上学思考。正如在英国剧作家迈克尔·弗莱恩（Michael Frayn）的戏剧《哥本哈根》（Copenhagen）中，物理学家尼尔斯·波尔（Neils Bohr）对维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）惊叹的那样：我们被自己推理的产物推到一边了！

当代艺术家对我们不断重建自己的分类系统的观念产生了特殊的共鸣。对随机建立的收藏品的呈现——多采用早期自然哲学家展示好奇心的珍品陈列柜的方式——这是反映自然和人类存在中所具有的喜悦的一种受欢迎的方式。颇为讽刺的是，它暗示任何对固定等级和分类的信仰都是愚蠢的，同时也意味着一种隐藏的、对自然无规律性存在本质的悲伤。1999年夏天，美国艺术家马克·迪翁（Mark Dion）与社区志愿者团队一起在泰晤士河沿岸（泰晤士河位于英国泰特美术馆和泰特现代美术馆之间）搜寻自然物品和人造物品，包括牡蛎壳、陶器碎片和尼龙绳索。这些物品被清洗了，根据物体的类型（被丢弃的鞋底、按颜色排列的瓷器碎片、绳子，等等）被随意地整理，并有意不标记、不注明日期，当然也不给出任何种类的价值定位。如同考古发掘现场所陈列的未标明日期的碎片、骨头、石头和残片一样，该收藏唯一确定的意义是由其组成部分被发现的背景来确定的——“1999年在河边发现的物品”。收藏品陈列在一个具有震慑力的桃花心木标本橱里，这个标本橱仿照牛津皮特·里弗斯博物馆的那些标本橱窗的样子，这非常具有讽刺意味地，赋予了这些收藏品一种科学博物馆合理组织的展览的权威感。观众可以自由地发挥联想，就像他们在思考“真正的”科学收藏品时不经意间所做的那样，他们的目光随意地从一件藏品移到另一件藏品，不由自主地将自己的意义解读与官方版本结合，并从中获得了明显的个人喜悦感。因为他们重新发现了寻找、分类和重新排列“宝藏”的孩童般的乐趣。

马克·迪翁（Mark Dion），“泰特美术馆泰晤士河寻宝”（装有纸板箱、聚乙烯袋、塑料板条箱和被发现物品的木制展示柜）2660cm×3700cm×1260cm感谢谭雅博纳达画廊

量子理论的特定术语不仅表明它的反直觉性质，而且表明它逃避传统科学审查的方式。不确定性原理指出，不可能同时知道粒子的位置和动量。光既可以表现为粒子，也可以表现为波。科学观察者必须作出决定要观察哪一个，在确定定义时被迫做出主观的判断。术语“叠加”（Super-position）指的是一个电子可以同时处于两个位置，“纠缠”（Entanglement）的概念，即两个粒子一旦发生纠缠，即使它们行进到宇宙的两端，两个粒子也会永远相连，并且能够影响彼此的行为。本质上，在量子尺度上的行为现象就变成了概率（Probability）问题。当代物理学非但不是不可改变的定律和可测量功能的基石，而且它似乎正在处理不可预测的神秘事件。的确，正如物理学家时常会疲惫地证实的那样，竟然有那么多古怪的神秘主义者找到他们，希望最终找到证据，证明宇宙本身不仅是超自然的，而且是通灵的。然而，情况正好相反，在一些领域，即使物理学家并不完全理解其原因，他们也能发现连贯的行为模式。除了百万分之几的概率之外，实验与理论通常相吻合，而且量子力学在许多实用领域也得到了应用。虽然量子理论适用于微观世界中，不能与宏观世界中的牛顿定律或爱因斯坦的广义相对论“调和”，但物理学家们认为是自己尚未对这一过程理解透彻，而不是现实本身可能具有内在的不一致性。正如物理学家大卫·博姆（David Bohm）所提出的，有一个“隐含的秩序”需要被发现，这个秩序迄今为止虽尚无法通过经验观测，但却是整个物理世界的组织基础。我们只能瞥见它，也许不是在正常意义上，而是在我们无法想象的多个维度。博姆的观点不是用“拼图”这个比喻来解释宇宙的本质，而是认为每一个小部分都可能包含一个整体的缩影——“在我的主题核心，存在着某种深沉而微妙的结构，我们目前因盲目而无法洞悉它”。他重申了马科斯·杜·索托伊（Marcus du Sautoy）对自己数学研究领域的看法。

当然，数学似乎不再表达宇宙中存在简单逻辑的这种观点。数学界还未认真对待他的思想之前，俄国数学家路德维希·菲利普·康托（Ludwig Phillip Cantor 1845-1918）就论证了，在0和1之间有无限个数字，而且可数数和不可数数不止一种：这个令人难以置信的命题暗示了无限的无穷的存在。1931年，出生于捷克的数学家库尔特·戈德尔（Kurt Godel）提出了他的第一个不完备定理（Incompleteness Theorem），该定理指出，在任何自洽的公理系统中，即使是在像整数算术这样的基本系统中，都总存在一些无法被证明是真或假的命题。第二个定理指出一致的形式系统实际上不能证明它自己的一致性。为了得出新的规则和公理，可以尝试通过走出系统来证明每个可想到的陈述，但是这将产生更多的问题，因为这个更大的系统本身将包含不可证明的陈述，等等，从而无穷无尽。

那句话是假的。或许真是假的？“那句话是假的”这个句子本身可能是假的。这个句子也可能是假的——它可能解释了数学实践中的一些问题，但实践中的基本命题真假可能无法证明。在似乎不断减少的逻辑圈中，数学家已经开始关注如何确定数学命题是真的。艾伦·图灵（Alan Turing）指出，即使超级计算机要致力于整理所有数学命题的真伪，也永远不可能存在一个算法来确定一个给定的公式是否正确。当然，这并没有使数学功能丧失，它可以用于更复杂的用途。康托的“超限算术”（transfinite arithmetic）使宇宙学家能够假定可以应用于整个宇宙的形状和范围的计算。布尔（Boole）赋予了符号1和0特定含义，1是“宇宙”，0是“无”，这些思想被用来支持一种代数逻辑形式，并且继续形成世界数字计算革命的基础。哥德尔对算法的关注促进了复杂计算机软件的发展，它可以有效地应用于新的数学物理。计算数学处理了涉及太阳系稳定性的动力学、生物系和生命本身的复杂动力学。即使如此，哥德尔定理也可以用来证明，由于计算机的“知识”受到一组固定公理的限制，不像人的头脑，它永远不会偶然发现一个意想不到的命题。也许不用说，这个观点已经为现代语言学理论提供了关于语言具备不断重塑新思想的能力这一重要信息。

在汤姆·斯托帕德（Tom Stoppard）的戏剧《阿卡迪亚》（Arcadia）中，瓦朗蒂娜（Valentine）感叹道：“当滴水变得不规则时，我们甚至不能预测滴水龙头的下一滴水”“每一滴水都为下一滴水设定了条件，最小的变化都会让预测落空，而天气同样是不可预测的，而且总是不可预测的。”任何一个动态系统都可以被测量的原理是混沌理论的核心，这个术语最初听起来是自相矛盾的。随机系统的行为，如海浪、云的形成，甚至像交通堵塞和股票市场这样的人类系统，被认为“混乱”只是因为它们似乎违背了人类的预测。在科学中，“随机”和“混乱”这两个术语不是同义词。如果我们对所有相关变量都有详细的信息，那么可以通过计算来控制住随机性，而这正是混沌理论家们所要做的。如果大多数随机事件的行为符合我们为它们作出的预测，那么它们将显得有序，尽管进行测量时可能存在误差，特别是在系统的初始阶段，预测可能是错误的。“蝴蝶效应”很好地证明了这一点——一只蝴蝶的翅膀在地球的某处不知不觉地颤动，在另一处可能升级为飓风。理查德·曼奇维茨（Richard Mankiewicz）写道：“混沌理论似乎给出了一个相当令人沮丧的观点，认为宇宙是一个不稳定的地方，注定要在热力学第二定律的无情暴政下消散。”但他接着指出，宇宙是如何从脉冲星的节律节拍到DNA分子中的精细卷积都充满结构的。即使秩序存在，与此自相矛盾的是，它也是无序、复杂的。

复杂性理论包括对混沌系统、人工智能、紧急系统和自动机的研究，如果将它们转化为非线性方程和算法，并通过计算机图形和仿真的形式进行观察，则可以对所有这些系统进行检验。1970年，剑桥数学家约翰·康沃尔（John Cornwall）在包含不断进化的细胞二维网格上创建了一个计算机化的微型宇宙，并称之为“生命游戏”。细胞的存活或者死亡取决于其他细胞存在的最佳数量。约翰·冯·诺依曼（John Von Neumann）甚至展示了这种能够自我复制的细胞自动机，就像在现实生活中一样，他对自我生产的数学分析是如此精确，以至于可以应用于DNA本身的结构。细胞自动机，正如它们的名字，被视为新的生命形式，存在于秩序和混乱之间的某个状态。斯蒂芬·沃尔夫拉姆（Stephen Wolfram）指出它们的行为模式与非线性动力学中的行为模式的相似性，并将其分为四个通用类别。系统从一批处于一个或多个维度的细胞开始，每个细胞都有一个颜色代码，来表示像素变化和进化的步骤，根据基于细胞现有颜色及其邻近颜色的依赖规则，复杂的相互作用在重复的形状或图案中变得明显。似乎最多有128条独立的规则，其中有一些甚至形成了异常复杂的模式，可以在数学上进行测量。有些模式非常复杂，甚至可以模拟图灵机，一种通用计算机，它可以计算宇宙中任何结构或过程的方程。因此，更简单的机制可以解释植物和动物的不同形态的出现——花的几何形状、树木和肺的分形分支图案以及贝壳的斐波那契螺旋（Fibonacci spiralling）。

自然界产生重复模式的现象似乎令人深感宽慰，而且这些模式常常表现出一种对称性，一种更深刻的静态。对称性是基本粒子的分类及其相互作用力的基础，也是集合理论和群理论中数学计算的本质，这些研究领域试图找到可重复的模式和可预测的序列。不对称性是根据对称性的理想范数来衡量的，因此被看作仅仅是破坏了对称性，而不是不具有对称性。在自然界中存在着广泛的对称性，从雪花到微小的碳分子，从海星到被称为彭罗斯（Penrose）平铺的非周期性几何形状（以数学家罗杰·彭罗斯Roger Penrose的名字命名），然而它们从不以图案重复的方式平滑地组合在一起，形成连贯的形式。

所有这些都表明，尽管许多自然现象的结构和功能看起来仍不确定、不固定，并且依赖于无数变量——尤其是观察者的视角——科学家们并没有放弃寻找连贯性的愿景。事实上，他们似乎热切地渴望着它。尽管热力学第二定律表明宇宙失去的热量永远无法恢复，秩序总是变得无序，尽管进化是随机曲折的、地质时间慢慢消亡并且光速似乎也不是一个常数，但普遍的观点是，如果我们足够努力地寻找一致的结构和行为模式，所有都可能变成定理和方程。我们为了感知、测量甚至预测“现实”而付出的努力，反映了我们对掌握和控制所有自然的强烈渴望，即使我们对此惊叹不已。在19世纪，詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell）将电和磁力统一成单一电磁力，而现有理论把强弱核力统一了起来。如果再添加重力作为第四基本力（虽然这被证明是困难的，弦理论支持者可以看到未来的进展），一个大统一理论（Grand Unified Theory）将会出现。鉴于这四种基本力呈现为有机和无机系统中生长和形式的最终参数，以及复杂动力学和行为系统受复杂性理论（Complexity Theory）的128条规则支配，一些科学家认为他们很有可能宣告一个关于世界、太阳系、宇宙万物的大一统理论，肯定不是吗？上帝的思想，或者至少是我们对它的建构，从三叶虫的进化到遥远星系中恒星的消亡，从支配“人性”产生的规则到艺术的起源和目的过程。自然本质上可能是对称的，有序的，而最终应该是非常简单的。

这是一个关于一元论的惊人观点，也许并不奇怪，科学家们早上从床上跳起来，赶到工作场所去寻找拼图里的另一块，寻找曼德尔布罗特集合（Mandelbrot set）中的分形，甚至寻求对大卫·博姆（David Bohm）所暗示的宇宙的一瞥，正如威廉·布莱克（William Blake）在他非科学的宇宙观中所设想的那样：

一沙一世界，

一叶一菩提

转念即永恒。

计算机图像在结构和系统上表现出对称性，不断变化的颜色图案和多维拓扑结构显得光彩夺目，秩序趋于混乱而蜿蜒重新恢复秩序，这一切让科学家们欢欣鼓舞。这不仅仅是一个图像。这就是生命的意义。它是美丽的。谁需要艺术呢？

安迪·沃恩什，用DDlab创建（www.ddlab.com）顺序：吸引盆地（点吸引子）（2000）（n=15，K3的规则25032767节点，G-密度=0.788）感谢安迪·沃恩什与DDlab