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混沌：开创一门新科学 第二章 革命
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当然，全部的努力都旨在让自己置身于所谓的统计学的通常范围之外。
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——斯蒂芬·斯彭德，《空袭夜思》
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科学史家托马斯·S. 库恩曾描述过一个令人困扰的实验，它由两位心理学家在 20 世纪 40 年代所做。1 受试者被示以各种扑克牌，每次一张，然后被要求说出牌面。当然，这里有点儿小花招。有些牌是异乎寻常的，比如，一张红色的黑桃 6 或一张黑色的方块 Q。
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1自从二十五年前（大致正与洛伦茨在他的计算机上为天气建模同时）首次提出以来，库恩对于科学革命的理解一直广泛受到检视和辩论。对于库恩的观点，我主要仰赖其《科学革命的结构》一书（The Structure of Scientific Revolutions, 2nd ed. enl. (Chicago: University of Chicago Press, 1970)），其他材料还包括：The Essential Tension: Selected Studies in Scientific Tradition and Change (Chicago: University of Chicago, 1977);“What Are Scientific Revolutions?”(Occasional Paper No. 18, Center for Cognitive Science, Massachusetts Institute of Technology); 以及对于库恩本人的访谈。对于该主题的另一个有用且重要的分析是：I. Bernard Cohen, Revolution in Science (Cambridge, Mass.: Belknap Press, 1985).
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在牌面高速切换的情况下，受试者没有迟疑。事情再简单不过。他们完全没有发现异样之处。在被示以一张红色的黑桃 6 时，他们要么会说“红桃 6”，要么会说“黑桃 6”。但当牌面展示的时间变长时，受试者开始犹豫。他们开始意识到这里存在问题，但又不是十分确信哪里出了问题。一个受试者可能说，他看到了某种怪异之事，像是黑桃心外面有一圈红边。
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最终，随着速度更加放慢，大多数受试者明白过来。他们会认出异样之处，并做出必要的心智调整，得以不再出错地玩游戏。不过，并不是所有人都能如此。有些人就受苦于这种错乱感。“我无法认出那个花色，不论它究竟是什么，”有个人这样说道，“那时它甚至看上去不像一张扑克牌。我到现在也还弄不清它的颜色是什么，它到底是一张黑桃，还是一张红桃。我甚至不再确信一张黑桃看上去应该是怎样的。我的天哪！”2
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2Structure, pp. 62–65, citing J.S. Bruner and Leo Postman,“On the Perception of Incongruity: A Paradigm,”Journal of Personality XVIII (1949), p. 206.
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职业科学家，在被短暂示以大自然的运行之道时，同样容易在面对其中的不协调时陷入混乱和苦恼。而这种不协调，在它改变了一位科学家看待世界的方式时，有可能催生出一些最为重要的进展。这是库恩所主张的，也是混沌的故事所揭示的。
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库恩有关科学如何运作以及革命如何发生的思想，在 1962 年首次提出时，顿时引发广泛关注，毁誉参半，并且从那以后，争议一直没有停息。他一针刺破了这样的传统观点，即科学通过积累知识、层层递进的方式得以进步，而新理论则在新的实验事实提出要求之时得以出现。他打破了将科学视为一个提出问题和找到答案的有序过程的观点。他强调了这样一种对比，即科学家在各自学科范围内已经得到透彻理解的、正经的问题上所做的常规工作，与那些有可能催生出革命的、不同寻常的非常规工作。不出意外地，他使得科学家看上去不完全是完美的理性主义者。
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在库恩的图景中，常规科学主要由扫尾工作构成。3 实验科学家执行那些先前已经进行过许多次的实验的修订版。4 理论科学家则这里一下，那里一下，为理论增砖添瓦。事情很难不变成如此。要是所有科学家都不得不从头开始，都对基本假设提出质疑，那么为了做出有用的工作，他们都必须首先解决一些必要的基础性技术问题。在本杰明·富兰克林的时代，那些试图理解电现象的科学家可以选择他们自己的第一性原理——事实上，他们也不得不如此。5 一位研究者可能将吸引视为最为重要的电效应，认为电是带电体所散发的某种“电素”。另一位研究者可能将电视为一种流体，经由导体加以传导。这些科学家相互交流的方式几乎与他们跟外行人交流的方式相同，因为他们尚未到达这样一个阶段，能够将一种专门描述所研究现象的共同语言视为理所当然。与此形成鲜明对比的是，如果一位 20 世纪的流体动力学研究者不首先接受和采用一整套术语和数学技巧，那么很难预期他会在该领域做出贡献。反过来，他也会不自觉地放弃质疑该学科基础的自由。
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3Structure, p. 24.
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4Tension, p. 229.
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5Structure, pp. 13-15.
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库恩的思想的关键是，将常规科学视为解决这样一类学生在翻开教科书时首次学到的问题。它们定义了可接受的学术成就的风格，大多数科学家也正是靠着解决它们得以一路完成其研究生学业，完成其博士论文，以及完成构成其学术生涯主体的论文写作。“在常规科学条件下，研究科学家不是一个创新者，而是一个问题解决者，”库恩写道，“并且他所关注的只是那些他相信能够在现有科学传统中加以描述和解决的问题。”6
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6Tension, p. 234.
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然后革命出现了。一门新科学从已经走到死胡同尽头的旧科学中涅槃新生。通常，一场革命具有跨学科的特征——其核心发现常常由那些游离在自己学科的常规边界之外的人做出。吸引这些理论研究者的那些问题并不被人们认可为正经的学术课题。所以对此的博士论文开题报告会被否决，而学术论文会被拒稿。就连理论研究者自己也不确定，他们在见到一个答案时是否能识别出来。但他们愿意接受这对自己的职业生涯可能带来的风险。少数自由思想家独自一人工作，无法向外人解释清楚自己意欲何为，甚至害怕告诉同事自己正在做什么——这个浪漫的意象存在于库恩的图景的核心，并在探索混沌的过程中一次又一次地变成了现实。
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每个早期转向混沌的科学家都有一个曾得不到鼓励或遭受公开敌意的故事可说。研究生被好心告诫，如果他们的学位论文涉足一个未经检验的学科，一个他们的指导老师都不熟悉的领域，那么他们的职业前景可能会受到损害。一位粒子物理学家，在听说这种新数学后，可能因为其既美且难而决定自己摸索一下，但同时打定主意永远不向同事提及。7 更年长一些的教授则感到自己正在经历某种中年危机，因而决定在一个许多同事有可能误解或不满的研究方向上赌上一把。但他们也感受到了真正全新的东西所能带来的那种智力上的兴奋感，甚至一些敏锐的外部人士也感受到了这种兴奋感。对于高等研究院的弗里曼·戴森来说，20 世纪 70 年代，混沌的新闻传来，就“像一股电流”击中了自己。其他人则感到，职业生涯中第一次，自己正在见证一个真正的范式转换、一次思维方式的转变。
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7茨维塔诺维奇。
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那些在早期就接受混沌概念的人还曾挠头于如何将自己的思考和发现形成可发表的文字。这些工作落在了不同学科之间，比如，它对物理学家来说太过抽象，但对数学家来说又太具实验性。在有些人看来，传递新思想所遇到的困难，以及从传统领域所收到的激烈抗拒，正表明了这门新科学所具有的革命性。毕竟浅薄的思想可被纳入原有的体系，而要求人们重组其世界图景的思想不免会引发敌意。美国佐治亚理工学院的物理学家约瑟夫·福特，就引用了列夫·托尔斯泰的话来阐明这一点：“我知道，大多数人，包括那些面对非常复杂的问题也泰然自若的人，很少能够接受哪怕最简单和最显而易见的真理，因为这些真理迫使他们不得不承认他们一直乐于向同事解释的、一直自豪地向其他人传授的，以及已经将之深深融入自己生活当中的那些结论是错误的。”8
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8福特；Joseph Ford,“Chaos: Solving the Unsolvable, Predicting the Unpredictable,”in Chaotic Dynamics and Fractals, eds. M.F. Barnsley and S.G. Demko (New York: Academic Press, 1985).
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许多主流科学家仍然只是对这门新出现的科学略有耳闻。还有些科学家，尤其是传统的流体动力学研究者，则主动表示出不满。毕竟乍看之下，混沌相关的论断听上去大胆而不科学，并且混沌基于某种看上去非常规且困难的数学。
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随着混沌研究者的不断扩散，有些院系对这些有点儿偏离常规的学者皱起眉头，有些则张开双臂欢迎更多。有些期刊定下潜规则，不接收混沌相关的论文，有些则完全专注于混沌。混沌学家（这样的说法也开始出现 9）不成比例地频繁出现在年度重要学术职位和奖项的名单当中。到了 20 世纪 80 年代中期，经过一个学术流动的过程，混沌研究者开始占据大学组织中的重要位置。各种专门研究“非线性动力学”和“复杂系统”的中心和院所也开始成立。
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9但迈克尔·贝里注意到，根据《牛津英语词典》，“chaology”一词的原本含义是“混乱的历史或描述”。Michael Berry,“The Unpredictable Bouncing Rotator: A Chaology Tutorial Machine,”preprint, H.H. Wills Physics Laboratory, Bristol.
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混沌已经不仅是理论，还是方法，不仅是一套信念，还是一种做科学的方式。混沌已经创造出它自己的使用计算机的技术，这种技术并不要求使用像克雷或 CDC 那样的超级计算机，而是更喜欢使用可实现灵活互动的普通终端。对混沌研究者而言，数学已经成为一门实验科学，只不过它使用的是计算机，而不是配备试管和显微镜的实验室。而计算机图像是其中的关键。“一位数学家做研究而不使用图像是自找罪受。”一位混沌研究者会这样说，“他如何能够看出这个运动与那个运动之间的关系？他又如何能够形成直觉？”10 他们当中有些人在进行自己的研究时，明确否认它是一场革命；其他人则有意采用库恩的范式转换概念来描述他们所见证的变化。
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