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超级合作者 我与“囚徒困境”的不解之缘
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当我在阿尔卑斯的小屋里第一次接触到囚徒困境理论时，立刻就被它深深地吸引住了，并在之后的几十年中深陷其中，难以自拔。在那个时候，卡尔也成了我的“囚徒”，人身自由受到我的限制，因为他没有任何交通工具，必须搭我的车回维也纳。第二天，我们在回去的路上还一直在讨论囚徒困境。这一趟搭乘之后，我并没有“释放”卡尔，而是始终将他保持在我的视线以内。不久，我就开始在维也纳大学数学学院念博士了。这个学院曾经涌现过许多了不起的人物，包括著名物理学家路德维希·玻尔兹曼（Ludwig Boltzmann）、逻辑学家库尔特·哥德尔（Kurt Gödel），还有基因之父格雷戈尔·孟德尔（Gregor Mendel）。
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攻读博士期间，我经常跟卡尔在当地的咖啡馆见面讨论，那里有着活跃的学术讨论气氛。哥德尔曾在那里发表不完备定理，玻尔兹曼曾在那里研究熵，路德维希·维特根斯坦（Ludwig Wittgenstein）也曾在那里挑战维也纳学派—— 一群经常聚集在一起讨论数学与哲学问题的知识分子。有一天，我和卡尔在中央咖啡馆喝咖啡，这个咖啡馆有着漂亮的拱形屋顶和大理石柱子，列夫·达维多维奇·托洛茨基（Trotsky）就是在那里谋划了俄国的十月革命。
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我们一边啜饮着浓浓的咖啡，一边对囚徒困境展开讨论，并且对这个问题的微妙之处有了全新的发现。这个问题曾让许多聪明的人陷入其中，而我们当时并没想到，在之后的二十年中，我们会针对囚徒困境设计出新的数学研究方法，我们会利用计算机建立起群体模型、研究不同群体如何进化，分析并揭示囚徒困境的解决机制。更没有想到，我还将建立横跨牛津、普林斯顿和哈佛三所大学的团队，与来自世界各地的数学家、生物学家、化学家、经济学家和医生进行合作，共同研究这些机制的运行方式，分析它们所蕴含的更广泛含义。
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有些科学家认为，囚徒困境是关于生物行为、进化和生命的深刻隐喻。而另一些人则认为，相对于真实的社会与生物世界而言，囚徒困境还过于简单，很多细微因素还未予考虑。这两种观点我都同意。囚徒困境本身并不是理解生命的钥匙，我们必须把它放在进化的大背景下来观察，才能获得关于生物世界的启示。
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进化只能发生在由不断繁殖的个体所组成的种群中。在这些种群里，繁衍过程中的DNA复制错误将导致突变，而突变后的种群会以不同的速度进行繁衍，一些突变种群比另一些种群更能适应某一种环境。不同的繁衍速度导致了选择，快速繁殖的个体被大自然所选择，并繁荣发展。在这个背景下来考虑囚徒困境的回报和代价，可以映射为进化科学家眼中的“适应性”（也可视为繁殖速度）。那么，囚徒困境中的“合作”就可以表述为：如果我帮助你，就会降低我的适应性，并提高你的适应性。
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现在，真正有意思的事情来了。当以进化的观点来思考囚徒困境的时候，我们有了一个重要发现：自然选择似乎并不支持囚徒困境基本模式中的合作行为，而且从本质上看，自然选择还会削弱我们的合作能力。为什么呢？因为在数学家所谓的均匀混合种群中，任意两个个体的相遇机会均等，合作者的适应性总是低于背叛者，也就是说，合作者的生存机会更小。随着合作者相继死去，背叛者的数量在自然选择的过程中会越来越多，最后，合作者完全灭绝。这太不可思议了！因为完全由合作者组成的种群，其平均适应性要比背叛者种群的适应性更高。那么自然选择实际上破坏了种群整体的利益，导致无法获得群体最优的结果。
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如果说自然选择是有利于合作的，那么某种合作进行机制就必不可少。我们相信这种机制的确存在，因为周围有许许多多的证据表明自然选择偏爱于合作：从高大的白蚁丘，到体育场摇滚音乐会，以及蜂拥往返于市区和郊区间的上班族，都是关于合作的最好的例子。千百万年来，无论是细胞、微生物还是动物，都经历了一系列基因进化的过程。最终，大自然还是青睐合作者。
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同时，这些合作机制也推动了文化的进化，即我们在行为、穿着、说话、艺术创作等方方面面的变化。从这一角度看，进化更容易得到理解：我们从彼此身上学习，并据此改变自己的行为方式。这种进化所需要的时间周期相对更短，例如，在人类种族内部，人们会学习与周围环境打交道的各种策略和技巧，无论是宗教、造船术还是木匠活。合作对于文化的影响是巨大的，而且在我看来，正因为有了合作，生活才如此美丽动人。
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超级合作者 合作是第3个进化原则
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如果从正确的角度审视数学，你会发现它所拥有的不仅仅是真理，还有一种无与伦比的美，就像雕塑作品所散发出来的那种冷峻、简朴的美。这种美并不会迎合我们的脆弱天性，也没有绘画或音乐的那种华丽装饰，它极度纯净，绝对真实，只有最伟大的艺术才能达到这样的完美境界。
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伯特兰·罗素，《数学研究》
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对于合作机制的揭示和理解，我的总体方法论非常简要清晰，即便某些具体细节可能会显得有些神秘。我喜欢通过数学来表述自己的想法、直觉和生活感受。有了数学，我才能钻到纷繁复杂的情况中去，并利用自己的判断力和一点小运气，来揭示事物背后简单壮美的本质。而建立一个成功的数学模型，其关键是要抓住一条自然法则：你对真理的表述要能激发人们的敬畏。这便如同米开朗基罗杰出的雕塑作品一样，正因其捕捉到了物理美学的真谛，才能让人惊叹不已。
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传说有人曾问米开朗基罗，他是如何创作出《大卫》这一杰作的，米开朗基罗的回答是，他仅仅是把那块大理石上不属于大卫的部分拿掉了而已。当数学家在面对超级复杂的现象和问题时，也同样需要将大量的观察结果和思想观念一层层剥离开来，只有这样，问题的真正本质才会逐渐清晰，无比美妙的数学思想才会得以显露。米开朗基罗将他作品中的人物形象从石头的禁锢中解放了出来，同样，我也要让数学模型拥有自己的生命，不光可以在其被构思出来的环境中生存，还能适用于其他各种条件。
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米开朗基罗的作品主要从人体，尤其是裸体男性身上寻找灵感，后来其灵感来源转到了新柏拉图主义的思想之上；该主义认为，人体只不过是渴望回归上帝的灵魂的载体而已。近两个世纪以来，科学一直试图对自然现象作出解释，而在利用数学描述世界的过程中，人们的灵感来源和重点也在发生变化。最初，数学的应用主要聚焦于物理世界。牛顿用数学来阐述运动规律，从行星绕太阳的运转，到箭矢射向箭靶的轨迹。牛顿揭示出了一个令人惊讶的规律：无论是地球上还是太空中的物体，都受到同一个万有引力的约束，虽然各自的现象不同——行星被束缚在特定的轨道中运行，而像箭和苹果这样的物体则会掉回地面。
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如今，关于宇宙的建模研究也开始逐渐扩展到生物和社会领域。在对生命世界的建模研究中，一代又一代科学家不断涌现的思想汇成了科学的长河，而在这一思想长河中泛起的漩涡和涟漪里，有一股强大的水流翻起了惊人的巨浪。这股水流来自于查尔斯·达尔文，是他提出了生命起源的统一法则。直到今天，这一革命性的观点仍然在产生着巨大的影响。
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达尔文的研究工作缓慢而有序。经过几十年的辛苦研究，达尔文得出了这样一个结论：所有的现代生物物种都有一个共同的祖先，而自然选择是生物物种变迁的主要原因。由于繁殖某一物种时并非是完美的复制，因此而产生的变异让生物多样性的出现成为可能。不过，中国的传话游戏也向我们揭示出，如果游戏中传递的是一句无意义的话，传到最后的结果必定会有误解，甚至是胡言乱语。正因为如此，在生物的变异过程中，需要有一种方法来选择有意义的变异。达尔文对此的答案是，只有当一种性状能够为生物带来进化优势时，这种性状才会在漫长的生物代际之中得以传递。这一有力的观点已经成为现代科学的基石。
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达尔文的观点很简单，但从中也可以衍生出无穷无尽的复杂性。在每一个生物身上，都有一些遗传信息可以传给自己的下一代。在一个种群之中，遗传信息会发生变异。当自然资源有限，不是每个出生的个体都能存活或繁殖时，携带某些特定性状（遗传信息）的个体就会在竞争中败北，被那些更适应环境的个体所取代。把基因传给后代这种能力在遗传上所表现出来的差异——自然选择，意味着随着携带优势性状的个体的不断繁衍，这些性状将越来越普遍。于是，需要考虑的只有一件事：能否存活到繁殖的那一天。
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达尔文用于解释生物多样性和变异性的理论，被越来越多生物学家的大量研究数据所证实。而特定环境下的选择行为决定了，重大的差异会随着时间的推移在进化过程中逐渐显现出来。随着新的变异不断积累，某个物种分支获得的差异越来越大，以至于它与原本的近亲之间已经无法进行基因交换。这时，新的物种便诞生了。非常有趣的是，虽然我们现在把这种机制称为“进化”，但这个词本身在《物种起源》中却一次也没出现过。
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达尔文本人相信，自然选择是由冲突所支配的。他在书中无数次地提到在大自然中、在我们周围所存在的“生存斗争”。达尔文笔下的“生存斗争”被后来的许多人所引用，并赋予了一定的感情色彩，以至于这一观点本身几乎成了某种价值观的代表。英国诗人阿尔弗雷德·丁尼生（Alfred Tennyson）在缅怀朋友的死亡时写下了著名的诗句——大自然的“尖牙利爪尽带血红”。1864年，自由市场的坚定拥护者、哲学家赫伯特·斯宾塞（Herbert Spencer）创造了一句朗朗上口、广为人知的名言——“适者生存”，这也标志着达尔文思想就此登上政治舞台。
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归根到底，自然选择是关于竞争、狗咬狗、赢者通吃的理论。不过，达尔文指的是最适应环境的物种，而不一定是最强的。但仍然有报纸得出结论，称达尔文的研究表明，“力量是正确的，因此拿破仑是正确的，每一个行骗的生意人也是正确的。”对达尔文理论的滥用风潮愈演愈烈，例如人们用它为种族主义和种族灭绝进行辩护、用它解释为什么白人殖民者优于低等的土著、用它支持“优等”人种繁衍理论，等等。虽然这些滥用对达尔文理论本身是一种扭曲和贬低，但也从另一方面显示出了这一理论的强大威力。
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尽管达尔文理论在前人的解释中偏向于竞争，但我一直坚信，竞争并不是生活的全部。我们也会互相帮助，有时候甚至会帮助陌生人。通过牛津饥荒救济委员会（Oxfam），我们为来自70多个国家的陌生人提供了帮助；通过比尔及梅琳达·盖茨基金会，我们支持了100多个国家的慈善工作。我们会精心、巧妙地选择场地，举办投入不菲的名人慈善晚宴；我们还对动物富有爱心。这究竟是为什么？这一切貌似发生在进化论缺习的地带，而实际上，这却恰恰与生命的奥秘紧紧相连。
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当把囚徒困境放到进化的背景下进行观察时，我们会发现，竞争和冲突始终存在，正如阴阳两面总是形影不离一样。达尔文及其追随者们已经对突变和选择进行了详尽的分析和论证，然而，我们还需要在进化中引入第三个因素——合作，这样才能创造从细胞到社会这一系列的复杂实体。许多研究证明，竞争之路有时可以通向合作。理解这一点，就能解释细胞和多细胞有机体（例如人类）是如何进化的，也能解释人们在社会中采取如此复杂的行为方式的原因——合作是复杂生命的设计师。
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