默里·盖尔曼：夸克与美洲豹——简单与复杂中的探险@1997

本書圍繞著科學、宇宙及人類文明的「簡單性」與「複雜性」，並將「複雜適應系統」(Complex Adaptive Systems, CAS) 作為貫穿這些看似相異領域的統一性框架。作者（默里·蓋爾曼，諾貝爾物理學獎得主）透過探討基本物理定律（夸克象徵的簡單性）如何與偶然性相互作用，生成宇宙萬物乃至地球上極其複雜的生命與人類社會（美洲豹象徵的複雜性），進而指出理解複雜適應系統的普遍原理，對於應對當代全球性挑戰至關重要。

主要論點可詳述如下：

1. 科學作為第一推動及其精神的獨立性： 總序明確指出科學（特別是自然科學）不僅追尋宇宙本身的原動力，其追求真理、不懈探索的精神本身，也是社會發展與人類進步最基本的推動力量（「第一推動」）。科學的本質在於不斷發現新現象、掌握新規律，態度認真、嚴謹、實事求是，同時富於創造性，其基本態度是疑問，基本精神是批判。科學活動最顯著的特徵是持續進步，即便在其他方面倒退時亦然，這顯示了科學所包含的人類最進步的因素。總序特別強調，科學教育是提升人類素質的核心，它培養科學思想、精神、態度及方法，使人獲得非生物本能的智慧與非與生俱來的靈魂。沒有科學教育，只有培養信仰。雖然科學的「有用性」已廣為接受，但其獨立、普適、自身即為自身「第一推動」的精神尚未被普遍承認。真正的科學精神不隸屬於任何神學、儒學或特定哲學，超越宗教、民族、黨派、地域文化差異，是普適且獨立的主宰。
2. 宇宙由簡單定律與偶然性共同生成複雜性： 基本物理定律描述了宇宙最基礎構成單元（如夸克）及其相互作用的簡單規則。作者將這些定律視為簡單性的核心。然而，宇宙的演化並非完全由這些簡單定律決定，偶然性（chance）扮演了關鍵角色。量子力學指出宇宙的非決定論性質，即使給定初始狀態和基本定律，也只能預測不同宇宙歷史的可能性概率。海森堡不確定性原理僅是這種不確定性的一部分。混沌現象進一步限制了經典層面的可預測性，微小初始條件差異可導致巨大後果。這些偶然性結果，尤其是那些被「凍結的偶然事件」(frozen accidents) 所放大的結果，在宇宙歷史的特定時空中形成了規律性，例如特定星系的形成、特定行星（如地球）的性質、地球生命的起源與演化、特定物種的特性，乃至人類歷史事件和個人生活。宇宙的有效複雜性（衡量規律性簡要描述的長度）和深度（生成複雜結構所需的時間）在很大程度上受這些偶然事件及其放大機制（包括混沌）的影響，而非僅僅由基本定律決定。宇宙的初始條件，特別是其簡單有序的狀態，與量子力學處理遙遠未來狀態的無關緊要條件形成對比，是時間之箭（因果、熱力學、心理學等）指向未來而非過去的根本原因。
3. 複雜適應系統是理解複雜世界的通用框架： 本書的核心概念之一是複雜適應系統。這類系統從環境及其與環境的相互作用中獲取信息，識別並壓縮其中的規律性形成「圖式」(schemata)，並基於這些圖式採取行動。行動的結果反饋回來，對不同圖式之間的競爭施加「選擇壓力」(selection pressures)。成功的圖式得以保留和升級，不適應的則被淘汰或降級。複雜適應系統在有序與無序之間的「混沌邊緣」（或中間區間）運作得最好，既能利用近似決定論帶來的規律性進行預測和行動，也能從不確定性（噪音、漲落、偶然性）中受益，探索新的可能性。兒童學習語言、細菌產生抗藥性、生物進化、人類思維（包括創造性）、社會組織、經濟市場、哺乳動物免疫系統、以及具有適當軟硬件的計算機等，都是複雜適應系統的例子。這些系統的共同性質及其在不同領域的相似運作方式，為跨學科研究提供了統一的視角。
4. 多層次的複雜性與適應性： 作者區分了不同類型的複雜性。算法信息量 (AIC) 衡量的是描述整個系統（包括其隨機部分）最短信息的長度，隨機串的 AIC 最高。有效複雜性則衡量描述系統「規律性」部分最短信息的長度，在有序與無序之間達到最大。系統的深度衡量從其簡要描述生成系統所需的時間，系統的隱蔽性衡量從系統本身找到其簡要描述的難度（類似理論家的工作）。這些概念共同幫助我們理解複雜系統的本質。適應性也存在不同層次和時間尺度，例如直接適應（圖式不變，行為調整）、圖式改變（圖式競爭、進化）、以及系統本身的生存（社會層次的適者生存）。選擇壓力並非總是以簡單、明確定義的「適應性」來體現，有時外部壓力、個體因素、窗口期限制等會導致不適應的圖式持續存在。
5. 生物進化是複雜性累加和關口事件的過程： 生物進化並不像反進化論者所說的那樣違反熱力學第二定律，因為它是開放系統，並非總體趨於有序（雖然局部有序增加）。進化過程是基因型（作為圖式）在不斷變化的環境（包括其他共同進化物種）中受選擇壓力檢驗的過程，基因組包含著經過漫長時間積累的高度壓縮信息。進化趨勢表現為最大複雜性的增加，常呈現「中斷平衡」現象，長時間相對穩定後發生較急劇變化，這可能由環境劇變或基因組長期漂變導致不穩定後少數突變引發。斯圖爾特·考夫曼的研究指出，生態系統傾向於在「混沌邊緣」自組織，呈現標度律等複雜模式。關口事件（gateway events）是進化過程中的重要突破，往往涉及生物化學或組織層次的根本變化，為生命開闢新領域，顯著增加複雜性，例如真核生物、多細胞生物的出現。理解進化不僅需基本規則，也需凍結的偶然事件與多層次選擇的共同作用。
6. 人類文化與社會作為複雜適應系統： 人類思維、語言、文化、社會組織、經濟活動等也是複雜適應系統。人類的創造性思維可被視為一種特殊的適應過程，在飽和、潛伏、啟發、驗證階段中，通過跳出常規（類似噪音）尋找更優圖式。迷信和否定是人類思維中常見的模式識別錯誤，可能源於對不確定性的恐懼、社會凝聚需求、權力維護以及「利己圖式」傾向，這些非科學的選擇壓力常常導致不適應的信仰與行為模式持續存在，與科學的批判性、自我糾正精神形成對比。文化通過「文化DNA」或「meme」傳承信息，其演化速度遠超生物進化，並對生物圈產生巨大影響。經濟可被視為由有限理性代理組成的複雜適應系統，其模擬研究顯示市場行為並非總是趨於理想平衡，理解激勵機制和承認人類行為的有限理性是必要的。
7. 全球性挑戰與邁向可持續未來的轉變： 當代人類面臨的生物圈退化、社會衝突、經濟不公等挑戰，是複雜非線性系統各方面緊密相互作用的結果，需要超越狹窄專業領域的整體性思考。作者提出在21世紀完成一系列互相關聯的轉變，以邁向一個「可持續」(sustainable) 的未來。可持續不僅指環境，也包括人類生活品質、公平、自由與文化及生物多樣性。這些轉變包括：人口統計轉變（控制人口增長）、技術轉變（發展低環境影響技術）、經濟轉變（內部化外部性、價值觀改革、反貪腐、公平分配）、社會轉變（減少不平等、加強合作）、機構轉變（發展全球性合作機制、處理全球公地）、觀念轉變（從地方短期到全球長期意識、包容多樣性、價值觀改革）、信息轉變（提高知識與理解的傳播、重視整體性研究）。這些轉變的實現需要全球合作、對複雜系統更深刻的理解、以及克服過時的排他主義和不適應的思維模式。科學（尤其是跨學科研究）在理解這些挑戰、提供解決方案並幫助人類發展集體遠見方面至關重要。

本書將基礎物理的簡單定律與宇宙及人類社會的複雜現象統一於複雜適應系統的框架之下，強調偶然性在生成複雜性中的作用，闡述了不同層次的複雜性與適應性，並將這些洞見應用於分析當代人類面臨的全球性挑戰，提出必須通過多方面的轉變，才能望向一個更加持續、多樣且合作的未來。