第六章

混沌边缘的生命

1987 年 9 月 22 日的清晨阳光明媚，布朗·阿瑟刚刚被邀请参与主持桑塔费研究所的一项新的经济学研究项目，就睡眼惺忪地钻进一辆小车，和约翰·荷兰德一起去罗沙拉莫斯参加一个人工生命研讨会。这个会期五天的研讨会已经于前一天就开始了。

阿瑟对“人工生命”的确切含义还有点儿稀里糊涂。事实上，上周的经济学研讨会已经使他精疲力尽了。他现在对许多事情都有点儿头脑不清楚。荷兰德向他解释说，人工生命类似人工智能。区别仅在于，人工生命是用计算机来模拟进化的基本生物机制和生命本身，而不像人工智能那样用计算机来模拟思想过程。荷兰德说，人工生命的研究很像他的基因算法和分类器系统的研究，只不过人工生命的研究更为广泛，胃口也更大。

整个人工生命研究是罗沙拉莫斯的博士后克里斯·朗顿（ Chris Langton）的劳作。朗顿是荷兰德和勃克斯在密西根大学的学生。荷兰德说，朗顿欣像一个迟绽的花蕾。他今年已三十九岁，比大多数博士后要年长十岁，而且还没有开始为完成博士论文做最后一搏。但他是个非常杰出的学生。“有非常丰富的想象力，非常善于归集各方面的经验。”朗顿对这个人工生命研讨会投注了极大的精力。人工生命是他的婴儿，他给它取了名字，耗费了近十年的时间试图陈述这个概念。他筹划了这个研讨会，试图把人工生命变成一个真正的科学学科。但他却不知道究竟有多少人会来参加这个会议。他点燃了罗沙拉莫斯非线性研究中心对人工生命研究的信心，使其为这个研讨会赞助了一万五千美元，又说服了桑塔费研究所为此次会议投资五千美元，并同意将会议记录汇编结集出版，作为复杂理论系列书籍的一部分。从昨天会议开始的情况来看，荷兰德认为朗顿于得非常漂亮。阿瑟得亲自来看看才能有所知。

确实，阿瑟亲自来看了。当他和荷兰德步入礼堂的时候，他很快就得到了两个印象。第一个印象是，他大大低估了他的这位同房伙伴。“我就好像是和甘地一起走进了会堂似的，”他说。“我原以为我不和一个身材矮小、令人愉快的计算机高手同房，而这里的人们却将他当作这个领域的伟大人物。在会议厅的走廊上，人们向他涌来，高呼：‘约翰·荷兰德！’不断问他，你对这个问题是什么看法？对那个问题怎么看？你收到我寄给你的论文了吗？”

阿瑟的这位同屋尽量边走边回答这些问题，但却仍然顾此失彼。荷兰德已经名声显赫了，这一点使他自己感到很尴尬。他这二十五年来每年都培养出一至两名博士研究生，所以就有了许多他的理论的追随者，他们四处传播他的思想。与此同时，世界也在向他靠拢。神经网络又重新时髦了起来。无独有偶，学习的问题也变成了人工智能主流派的最炙手可热的课题。1985 年召开了第一次基因算法的国际学术会议，而且很快还会召开这样的会议。“每个人的标准开场白似乎都是，约翰·荷兰德有过如此这般的说法，这是我对他的理论的阐述。”

给阿瑟的第二个印象不，人工生命很奇怪。他从来没见到朗顿的面。这

不一个过分瘦长的家伙，有一头长而密的棕色头发和一张布满皱纹的脸，这使他看上去很像年轻而和蔼可亲的美国著名性格演员沃尔特·马绍。朗顿总是在忙来忙去，不是在复印材料、安装点什么，就是在担忧着什么，发疯般地力求一切按预期的安排正常运作。

所以阿瑟索性就把时间消磨在参观布置在环绕会议厅走廊上的那些计算机演示上。这是他所见过的最精彩的计算机演示：电子屏幕上动画的鸟群骤然飞起、栩栩如生的植物就在你眼前的屏幕上生长、发育，还有那些波动起伏、闪闪发光的稀奇古怪的碎片似的生物体和模型。所有这些很令人目眩，但这意味着什么呢？

还有那些演讲！阿瑟所听到的都是些混合了大胆的思考和扎实的经验的发言。在发言者站起来发言之前，似乎没人知道他会说些什么。其中许多人都梳着马尾巴发型，穿着牛仔裤。（有一个女性光着脚站起来发言。）“突现”这个词不断出现在发言中。而更重要的是，这里有一种不可思议的旺盛的精力和同志间的友谊和忠诚，有一种令障碍坍塌、令新思想得到释放的氛围，一种自发的、不可预测的、指向开放的自由氛围。这个人工生命研讨会以一种奇怪的知识性的方式让人感到一种反叛的味道，就像越战之后的反文化运动。

麻省综合医院的顿悟

虽然克里斯·朗顿对人工生命的诞生已经记不清确切的日期了，但却仍然清楚地记得那一时刻。那是在 1971 年底，或 1972 年初，反正是在冬天。他就像个标准的计算机狂那样，独自一人呆在波士顿麻省综合医院的六层楼上，坐在心理系的一架像书桌那么巨大的 PDP－9 型计算机的控制台前，凌晨三点了还在修正计算机编码的错误。

他喜欢这样的工作方式。朗顿解释说：“这并不是因为我们必须在特定的时间来这儿工作。这个地方的负责人，富兰克·厄文（Frank Ervin）是一个非常富有创造性、非常出色的人。他雇用了一群聪明的年轻人来编程，给他们以充分的自由。所以，正儿八经的人白天来这儿干些极其枯燥无味的编程，我们却习惯于下午四、五点钟才来这儿，一直呆到凌晨三、四点钟。在这段时间里我们可以尽情地在计算机上玩耍。”

确实，就朗顿而言，编程是最有趣的游戏。编程并不是他刻意的职业选择。两年前他被一所大学退学后，作为对越战的有良心的反战者，来到麻省综合医院履行替代性服务义务，但不久就身不由己地卷入了厄文的小组。事实上，除了在中学暑期班上学到的那点知识，他的编程技术几乎完全是自学的。但他一开始搅到计算机里面去，就陶醉其中，直到履行完义务还逗留在麻省综合医院。

“计算机编程太棒了，”他说。“我本质上是个机械师，喜欢建造东西，喜欢看到这些东西能够真正发挥作用。”对 PDP－9 型计算机上的硬件结构，他说：“你必须环环相扣地掌握硬件的运作机制。编程序时必须将计算机硬件的实际性能考虑在内。比如说，‘将这个特殊名称存入存储器内，然后再将其取回’，这是一个逻辑指令，但同时也是非常机械化的。”

与此同时他也很喜欢他所深入其中的这种稀奇古怪的抽象游戏。在这方面，一个很好的例子就是他接手的第一个项目，让实验心理学家能在 PDP－9 型计算机上运行程序。多年以来他们一直在老式、速度缓慢之极的 PDO－8S 型机上记录数据，已经到了忍无可忍的地步了。但问题是，他们已经在 PDO

－8S 型机上开发了各种具有特殊功能的软件，这些软件无法在 PDP－9 型机上运行，而他们又不想为换计算机而重新编写程序。所以朗顿的任务是编写一个能够让旧有软件以为仍然在老型机上运行的程序。也就是说，他得在 PDP

－9 型机内部编写一个虚拟的 PDP－8S 型机的程序。

朗顿说：“我并没有正式修过计算机理论课程，因此我第一次对虚拟计算机的概念的了解完全出于本能，是通过创建一个虚拟计算机环境才学到的。我立刻就喜欢上了这个概念。将一台真正的计算机的运作规律抽象为一个程序这一点意味着，这个程序已经抓住了这台计算机的所有重要特点，你可以将其硬件抛置一边了。”

他说，不管怎么说，在那个特殊的夜晚，我正在修改编码错误，因为明知这一阵子他无法在机器上运行任何东西，所以他就从计算机的大阴极射线管前面的盒子里抽出其中的一卷纸磁带，把它插入磁带阅读器，开始在计算机上运行“生命游戏”。

这是他最喜欢的计算机游戏之一。朗顿说：“我们从比尔·高士泊（Bill Gosper）小组那儿弄到了这个软件程序，他们在麻省理工学院玩‘生命游戏’。我们也在玩这个游戏。”这个游戏有不可抗拒的诱惑力。这个前些年由英国数学家约翰·康卫（John Conway）开发的程序不是真的可以让你玩的游戏。它更像不一个可以按照你的意愿演化的缩微宇宙。开始时，计算机屏幕上只出现这个宇宙的一个影像：一个平面坐标方格上布满了“活着的”黑方块和“死了的”白方块，最初的图案可以任你摆布。但一旦你开始运作这个游戏后，这些方块就会根据很少几条简单规律活过来或死过去。每一代的每一个方块首先要环顾其四周的近邻，如果近邻中早就有太多活着的方块了，则这个方块的下一代就会困为数额过剩而死去。如果其近邻中存活者过少，则这个方块就会因为孤独而死去。但如果其近邻中存有两个或三个“活着的”方块，比例恰到好处，则这个方块的下一代就能存活下去。也就是说，要么不这下一代已经活着，能够继续存活下去，如果不是这样，就会产生新的一代。

就这么简单。这些规则只是一种漫画式的生物学。然而“生命游戏”的奇妙之处在于，当你把这些简单的规则变成一个计算机程序之后，就好像真的能够让计算机屏幕活起来。与当今你所能看到的计算机屏幕相比，这个游戏的动作相当缓慢、迟钝，就好像是让录像机用慢动作重播一遍似的。但如果你用心观察，就可以看到计算机屏幕沸腾着各种活动，就像是在一台显微镜下观察一滴池塘水里的微生物。开始时你可以随意设置一些活着的方块，可以观察到它们如何很快自我组织成各种连贯一致的结构。其中有的结构翻滚不已，有的结构的振荡有如野兽呼吸。你还会发现“滑翔机”，即一小簇以常速滑过屏幕的活细胞。你还会看到稳定地发射出新的猾翔机的“滑翔机枪”，以及在那里气闲心定地吞食滑翔机的其他结构。如果你走运的话，甚至还可能看到《爱丽丝梦游仙境》里的那种“切夏猫”，它缓慢地销声匿迹，只留下微笑和足痕。每重玩一次，出现在屏幕上的图案都会有所不同，没有人能够穷尽其可能性。朗顿说：“我看到的第一个图案是大而稳定的宝石型的结构。但当你从外部加入一个滑翔机，就会打乱这个完美无缺的晶体美。其结构就会慢慢消亡至无影无踪，就好像滑翔机是一种外来的传染病。这就好像不安德洛墨达的世系一样。”

所以那天晚上，计算机在出声地运转，计算机屏幕上活跃着各种小图案，而朗顿在修改编码错误。“有一次我抬头扫了一眼，计算机屏幕上的生命游

戏正在弯弯曲曲地逝去。然后我重又扫了一眼我正在修改的计算机编码。这时我颈后的汗毛倒竖了起来。我感到还有其他人在这个房间里。”

朗顿回头环顾，以为他的一个同事正偷偷站在他身后。这不一间拥挤不堪的屋子，放有 PDP－9 型机的巨大的蓝色机柜、立着许多放置各种电子设备的架子，还堆放着一台老式脑电图记录机和示波管。有一些箱子挤在角落里，电线和管子长长地拖曳满地，还有许多从未使用过的东西。这是真正的计算机迷们的天堂。但并没有人站在他背后，没有人藏在那里，他完全是一个人呆在这里。

朗顿回过头来看计算机屏幕。“我意识到，一定是‘生命游戏’在捣鬼。计算机屏幕上的某些东西是活生生的。我无法表达我在那一刻的感觉，我区分不出什么是硬件，什么是过程。我从某种深层次上认识到，在计算机上发生的一切和在我肉体上发生的一切其实并没有很大的区别。计算机屏幕上所显示的确实不这两件事的同一种过程。”

“我记得我那天深夜向窗外望去，计算机仍然在出声地运转着。那不一个清朗的寒夜，星星在天上闪烁，可以凭窗看到剑桥查里斯河对岸的科学博物馆和周围疾驰而过的汽车。我思索着活动的型式，以及其中所发生的一切。城市就卧在那里，它是有生命的，好像和‘生命游戏’是同一回事。当然它要复杂得多，但却并没有什么不同。”

大脑的自我集合

朗顿说，二十年之后回顾起来，感到正是那个夜晚的顿悟改变了他的生活。但那时却只是某种介于直觉之上的感觉。“这种事就是灵感瞬间降临，然后就逝去了。有如一阵飓风，或席卷而来的浪潮，改变了大地的面貌，然后就消失得无影无踪了。这个夜晚留在我心智上的印象其实已经淡出了，但却建立了我对某些事的特殊感觉。任何能够触动我的事都能引起我对这种活动模型的联想。所以我后来一直就在试图跟着这种感觉走。当然，这种感觉经常把我引向一处后，就撤手不管地遁去了，弄得我不知道下一步该怎么走。”

但实际上他还不过低估计了情况。1971 年的朗顿既不知道他所感觉到的意味着什么，离成为一个系统学者也还相距遥远。他的所谓跟着感觉走的想法，不过是逛逛图书馆或书店，在各处搜寻几篇有关模拟机器、突现、集体行为型式、或有关导致全球动力的地方规则这类的文章来读读。他还时不时地在哈佛大学、波士顿大学、或别的什么大学随意选修些课程。但基本上，他满足于做自然降临于他的事情。他生活中还有大多别的内容。他真正热爱的是弹吉它。他和他的一个朋友曾尝试创建一个职业的乡村民乐队，但没有成功。他还投入了很大的精力来抗拒征兵，抵制越南战争。大学周边的整个反文化氛围使得剑桥和波士顿对他来说成了一个非常愉快的地方。朗顿很久都没有比这感到更愉快了。

“中学生活对我来说简直是个灾难，”他说，1962 年，他十四岁的时候，从他家乡麻省林肯的一所很小的小学升入林肯－沙德伯雷中学，这是个地区性的、见模很大的中学。“我每天去学校就像去监狱一样。这是一个工业性很强的中学，在这里，除非你能证明自己非常杰出，能够进入特殊的班级，否则就会受到就像对待少年犯一样的对待。而我正好又不是能与整个体制所要求的那种心智品行保持一致的人。我蓄长发、弹吉它、听民歌，我是一个嘻皮士，而我周围没有一个嘻皮士，所以我就很孤立。”

他的父母无助于他改变这种状况。他母亲简·朗顿是个侦探小说作家，父亲威廉姆·朗顿是个物理学家，他们从人权运动和越南战争时期开始就一直是“激进分子”。“我上中学时，我父母偶尔会带我到市区参加为争取平等而举行的静坐示威，或去学校讲演。我们去过许多市区学校，也坐公车去过华盛顿，我们抗议这个、抗议那个。我因为参加抗议而被警察当作抗议者逮捕过。”

朗顿最终于 1966 年从中学毕了业。他说：“那正是嘻皮时代的开始。所以那年夏天我和我的一个朋友跳上一辆公车去了加州，那里对嘻皮士的认识要前卫得多。我们直接去了海特－阿什博雷，去听卓别林和杰弗逊合唱乐团的演唱。那个夏天真是棒极了。”

不幸的是，到了秋天，他不得不回来到伊利诺斯州的洛克福特大学报到。私下里，他根本就不想上大学，而这个大学对他也抱以同样的态度：由于他中学的成绩总在三分左右晃动，哈佛和麻省理工学院这类的学校对他的申请一概给予斩钉截铁的拒绝。但他的父母坚持要他到别处去上大学。洛克福特大学当时刚由一所女子完校改为一所文科性综合大学，正在积极招生。

对朗顿来说，坐落在玉米地当中的洛克福特大学的崭新的校园看上去就像一所警戒不严的监狱农场。“也许最好再在校园四周围墙上围上有刺的和带尖刃的铁丝网。”因为学校招收了太多的学生，那年，在总共五百名学生，有十名不从东海岸招收来的嬉皮士。“我们到了那里，环顾四周，都是些土得掉渣的农民子弟和极端的右翼分子。这地方就像美国独立战争时期的民兵基地。在东海岸，起码有各种运动在风起云涌，而在伊利诺斯州的玉米地里，时间仍然停留在麦卡锡时代。在 1966 年的伊利诺斯州中部，嘻皮士只有死路一条。注册时，他们一看到我就让我在参加女子体育馆这栏上登记。有一次，我们几个人刚走进一家炸面饼圈店，几个国家警察就跟着我们进来了，其中一个警察说：‘我不知道不你们其中的谁，但你们这些家伙中有一个人的女朋友可真够难看的。’我们遭到所有的饭馆的驱逐，没人愿意为我们服务，因为我们蓄长发。校方很快就开始怀疑我们与吸毒和其它所有坏事有关联。”

很明显，唯一能做的事就是北上。朗顿和其他“不受欢迎”的伙伴开始沿途免费搭乘他人便车旅行到麦迪逊的威斯康星大学，经常在那里一呆就是几周。“麦迪逊才是我的地方。六十年代的整个反文化运动对麦迪逊都有所波及，而洛克福特却保守沉闷。在麦迪逊，经常有反战活动，许多嬉皮士开始吸毒，所以我也染上了吸毒。我有一个电吉它，我的一个朋友接触过阿泊拉民间音乐，所以我们非常成功地参加了一些即席演奏会。在麦迪逊发生了许多事，只是没有一件是与你上大学必须要干的事相关。”

毫不奇怪，朗顿在洛克福特刚上大学二年级就被留校察看。秋季学期结束后，校方就让他离开学校，他也告诉校方他正要退学。

他说：“我想呆在麦迪逊，但我在那里没有工作，没有办法维持生计。所以我只好回到波士顿，在波士顿我变得更加政治化，更深地卷入了反战活动。”因为没有了可以缓役的学生身份，所以他向征兵委员会申请良心反战者身份。经过长时间的争取，征兵委员会终于批准了他的申请。“于是我就于 1968 年到麻省综合医院履行替代服务。”

当然，一到那里以后朗顿就找到了适合自己的位置。他会非常乐意无限制地从事计算机编程工作。他说：“这个工作太棒了。我学到了许多知识，我与这里的人相处得十分愉快。”但到 1972 年，他就别无选择了。他这个小

组的主持人厄文接受了洛杉矶加州大学的教职，连同这个实验室也一块儿带走了。无所适从的朗顿就与另一个心理学家的小组搭上了关系。这个小组的心理学家们研究的是东南亚的短尾猕猴的社会交往行为。1972 年感恩节，朗顿来到了距波多里科首府圣胡安四十英里之外丛林中的加勒比海灵长类研究所。

结果这并不是一个令人满意的工作。朗顿确实非常喜欢猴子。在实验过程中他每天花八到十小时监视它们，着迷地观察它们的文化，以及如何将这文化传给下一代。但很不幸的是，灵长类研究所的人的表现太像他们所观察的猴子了。朗顿说：“我们的有一个实验是了解猴群的社会制度不如何对紧张局面作出反应的。所以我们给一只在等级制度中有点地位的猴子吸了点儿大烟，然后观察当这只猴子不能尽职时这个等级制度会做出何种反应。”比如说，最高等级的公猴应该负责恐吓其它猴子、与所有母猴交配、解决争端、追逐某些不守规矩的猴子。所以当它不能完全负起责任来时，它的统治区就会分裂成各个派系。其下层领导对头领猴子仍然非常恭敬，但时不时也会对它发起进攻，然后又迅速撤退。你可以看到它们在尽力支持他的工作，但这样做必须负有头领猴子的责任，可头领猴仍然在位，所以就产生了一种滑稽的紧张局面。

“而灵长类研究中心的负责人是个彻头彻尾的酒鬼。他一大早起来就喝上一加仑血色马利丝酒，然后一天都醉醺醺的无法正常工作，不能发挥作用。所以职员们就无法得到展开工作的允许，但却又必须工作。所发生的所有这些争端都是：‘这事你应该和我商量！’、‘我本来可以用我用来观察猴子的这些数据单的。’、‘掀开研究中心的顶盖。’简直和猴子实验的情况别无二致。研究所分裂成几个派系，发生了某种革命，我参与的那个派系最后遭到惨败，我被告知离开那里，我也正准备离开那里。”

在波多里科呆了一年后又茫然不知所措的朗顿认识到，现在该不认真考虑生活的时候了。“我不能总是四处游荡，过一天算一天，没有任何长期发展的打算了。”但到哪里去呢？他寻思，不知那种神秘的感觉是否能给他一些启示。在波多里科，他一直在寻思这个问题，他开始想，也许，仅仅是也许，他能够寻着这个踪迹发展：选择宇宙学和天文物理学。

“在灵长类研究中心时我没有上计算机操作的资格，所以我没有做过任何能够说得上来的计算机工作，但我做了大量的阅读，”他说。宇宙的起源、宇宙的结构、时间的实质——这一切似乎正是他所追寻的感觉。“所以当灵长类研究中心情况恶化后，我就回到了波士顿，开始在波士顿大学修数学和天文学课程。”

当然，他以前学过不少数学。但朗顿想，一个好办法就是从零开始。“我以前对学习根本不予重视。我上学并不是因为我想去学校，而是因为必须这样做。就像是从中学的牙膏管里被挤到大学的牙刷上！”经济能力上的限制使他只能以旁听生的资格每次选修几门课程，课余为挣钱打过各种工。但他全身心地投入到了学习之中，学得非常好。最后，一位已经和他成为好朋友的教师对他说：“听着，如果你真想从事天文学研究，就去亚利桑那大学。” 波士顿大学在许多学科上确实不错，但亚利桑那是世界上的天文学之都。位于图森的大学正好在索诺拉沙漠中间，在那儿有最澄澈、最爽朗、最透彻的天空。山顶上的天文望远镜圆顶就像蘑菇一样散布在四处。基特山顶的国家天文台距学校仅四十英里，其总部就设在校园内。你应该到亚利桑那大学去。

朗顿觉得很有道理。他向亚利桑那大学提出了入学申请，于 1975 年秋季被接受入校。

朗顿说，他在加勒比海学会了潜水，他喜欢潜游于珊瑚和鱼群的三度空间。这令人如痴如醉。但当他返回波士顿后就发现，潜游于新英格兰的冰冷的棕色海水中滋味就大不一样了。所以他就改为玩悬挂式滑翔机。他第一天就玩得入了迷。飘浮于大地之上，在一阵阵热气流的推助下缓缓上升，这是三度空间的极致境界。他变成了一个滑翔机狂，买了自己的悬挂式滑翔机，把每一分钟业余时间都用到了滑翔机上。

这就是为什么在 1975 年初夏，朗顿和几个玩悬挂滑翔的朋友一起出发去图森的原因。这几个伙伴有一辆车，前往圣地亚哥。他们计划用几个月时间，以最慢的速度周游全国，碰到合适的山就停下来滑翔一番。于是他们就这么做了，从阿泊拉切山脉出发，一直抵达北卡罗莱纳州的祖父山。

祖父山最高的山峰是蓝岭，其山脉风光无限。事实上，它不一个私人拥有的旅游圣地，也正好是非常合适的滑翔地。“如果风力合适的话，你可以在空中飘悬数小时！”朗顿说。确实，当山的主人意识到，在旅游者观看这些疯子藐视地球引力的时候他可以卖出多少热狗和汉堡包时，他就以每天仅收二十五美元的诱惑邀请朗顿他们在这儿呆上一个夏天。

朗顿说：“我们不太可能找到比这儿更合适的地方了。”所以他们就同意住了下来。作为一个旅游圣地，山主此招大获成功。与此同时，山主自己对悬挂滑翔也发生了浓厚的兴趣，准备于夏末在祖父山筹办一个全国性的悬挂式滑翔比赛。朗顿觉得，如果他参加比赛，就可以利用地利之便，所以整个夏天他都留在那里进行练习。

意外事故发生在 8 月 5 日。那时他的朋友们和他们的汽车早就离去了，他也打算第二天离开这里。他准备先去图森报到，然后在课程开始之前再回到祖父山来参加比赛。但现在，他想再练习一番定点着陆。在做定点着陆时，你必须准确无误地降落在指定地点。

所以他就开始做这一天的最后一次练习。定点着陆的整套动作得非常协调。因为所定目标是树丛中的一小片空地，要做到定点着陆的唯一办法就是升到一定的高度，然后用几乎失速的速度盘旋而下。但那一天的风力不予配合，让人提心吊胆，似乎不可能成功。朗顿已经失败了四次了，已经感到非常沮丧了。这次是他参加比赛前的最后一次练习。

“我记得我在想：‘见鬼，我滑得太近、太高了，但不管怎样我也得试试。真是见鬼。’然后我就落到了树以下的高度，离地面大约有五十英寸，我陷入了静止不动的空气中。我太慢了，失速的高度也掌握得不对。我记得我当时想：‘真他妈的见鬼！’我意识到我会摔下去，会摔得很惨，我记得我想：‘上帝，我会摔断一条腿，真他妈的！’”他在绝望的挣扎中极力控制速度，控制滑翔机，把滑翔机变成俯冲式，但不行，于是他就按训练时所学的那样伸出双腿来承受震荡。“你知道，你会摔断双腿，但却不能把腿缩回来”因为如果你屁股撞到地面，就会摔断脊梁骨。

“我不记得怎样撞到了地面，那时我已经失去了记忆。但我确实记得我躺在那儿，知道自己摔得很惨，得躺在那儿不能动弹，我的朋友们跑了过来，在山顶上听到这事的许多人也跑下了山。山主在拍照片，持有对讲机的某个人叫了救护车。我记得过了很久救护人员才出现，问我：‘哪儿痛？’我说： ‘全身都痛。’我记得他们互相咕哝了些什么，然后把我抬上了担架。”

救护车将朗顿送到了山下最近的急救站，小小的班奈埃尔克的加能纪念医院。过了很久，他记得他半神志昏迷地躺在特护室里，听到护士们对他说： “哦，你摔断了双腿，必须在这儿呆上几周，然后就可以离开这儿，和以前一样到处跑了。”

他说：“当时我打了吗啡，所以相信了她们的话。”

事实上，朗顿摔得乱七八糟。他的头盔保护住了他的头颅，他的双腿起到了坐垫的作用，保护住了他的股盆。但他摔断了三十五根骨头，摔断了双腿、双臂，几乎将他的右臂摔得错了位。他摔断了大多数筋骨，摔坏了一扇肺。他的双膝被摔得撞到了他的脸上，摔坏了一个膝盖、脸颊、以及他身上几乎所有的部件。朗顿说：“我的脸基本上被涂满了药膏。”他的眼睛不会转动了，脸颊骨和眼睛凹骨也摔裂了，无法支撑眼睛。他的大脑也被摔得不太对劲了。由于摔伤了脸部而导致了严重的内伤。“他们在急救室给我做了许多接骨手术，往我的肺里充气。”朗顿说：“直到过了应该正常苏醒的一天之后我还没有苏醒过来。他们担心我变成了植物人。”

但最后他终于醒了过来。但把他的全部零部件都修补好却花费了很长时间。他说：“我有一种看着自己的心智恢复正常的奇怪感觉。我能看到我自己像一个被动的观察者，我的知觉被撞得七零八碎，这使我想起了虚拟计算机，或就像在观察生命游戏。我可以看到那些七零八碎的模型自我组织、恢复原状，以某种方式回复到原来的那个我。我不知道如何用一种客观可考的方式来描述这个情形，也许是他们给我注射的吗啡造成了我的这些幻觉，但这就好像是你打散了一个蚂蚁王国，然后看着蚂蚁又不断聚拢起来，重新组织和建立它们的王国。”

“我的心智也是以这个绝妙的方式进行重新建设的。但我能够分辨出，在许多方面，我的心智与原来不同了。有些特点消失了，虽然我说不出消失的是什么。这就像计算机出了毛病：我可以看到我的运作系统正在不同层次形成，每一个层次的功能都强于以往。我会在一个早上醒来，就像中了电击一样，然后我会摇晃着脑袋，感到就像突然站到了一个很高的高原上。我想： ‘嘿，我恢复了！然后我发现我并没有真的恢复。然后，在今后某个时间里，我又重新经历了一遍这样的体验——我恢复了？还是没有恢复？’这个问题直到今天我都搞不清楚。几年前，我又经历了一次这类的事情，是一个非常重大的事件。所以，谁知道呢？当你在一个层次上的时候，你并不知道更高层次上的事情。”

朗顿的事故是班哪埃尔克医院接到过的最严重的一起。这个医院更习惯于接受出了枪伤和滑雪摔伤的伤员。更严重的是，朗顿从头到脚都在做牵引，绝对不能移动。但朗顿确实在某一方面的运气不错。加能纪念医院的主人，也是该医院创建人之子劳森·泰待医生在来该医院就职之前在许多著名医学院学过医，是全国最高水平的矫形手术专家。在后来的几个月中，他为朗顿重建了被摔坏的脸颊骨，嵌入了一些用来支撑的塑料片来重建朗顿的眼窝，重新打开了穴位，重修了他的脸部骨头。他用朗顿屁股上的皮肤修补了朗顿破碎的膝盖。接好了错位的右肩，这样神经就能在瘫痪的胳臂上重新长好。到 1975 年圣诞节，朗顿终于飞往离他父母所在的林肯很近的麻省康考德的爱默森医院。泰特已经为他做了十四次矫形手术了。朗顿说：“那儿的医生部十分惊讶，一个人怎么能够忍受做这么多次手术。”

在康考德，朗顿终于恢复到能够开始练习如何重新使自己的身体运动自

如，这是一段漫长的过程。“我已经有六个月只能平躺在床上了，”朗顿说， “很多时间全身都被上了石膏，连下颚都用金属线固定住了。体重从一百八十英镑骤减到一百一十英镑。那整段时间我没有做一点儿身体康复锻炼。所以在那段时间身体发生了很大的变化。你会失掉所有的肌肉，肌肉就这么不见了。你所有的韧带和肌腱都绑紧了。你变得全身梆硬，因为如果你的关节不是经常曲屈运动，保护关节部位留有一定的活动空间的话、四肢关节就会长满一种物质，偷偷取代疲乏的软骨，直到四肢关节再也没有可以活动的空隙。”

“所以我就变得像一个鬼一样难看的厌食者。当然，因为我的上下颚都被用金属线固定住了，所以控制上下颚的肌肉组织都萎缩了。我用了很长时间才能将嘴巴张开至大约一英寸。吃东西非常困难，嚼东西也十分困难。而说话，我几乎是咬牙切齿他说话。我的脸变得很滑稽。我的脸颊本来应该饱满地鼓出来，但现在却深陷了下去。所以我的脸看上去就像一张鬼脸。我的眼窝的形状也大不一样了，直到现在也是这样。”

爱默森医院的理疗师们训练朗顿起来行走，尽力恢复他右臂的功能。他说：“我主要是通过平躺在床上弹吉它来重新使右臂康复的。我强迫自己这样做。我不在乎会发生别的事，但我不能从此不能弹吉它。”

同时，朗顿阅读他所能企及的所有科学书籍。在班纳埃尔克，当他的眼窝被矫正到位，他看东西刚刚不再有重影后，他就开始阅读科学书籍了。“我要人给我寄书，书籍用卡车运给我，我狼吞虎咽地阅读着。有些书是关于宇宙学的。我还看数学书，解数学题。但我也大量泛读思想史和生物学方面的书。我读到了刘易斯·托马斯的《一个细胞的生命》。我也读了许多科学哲学和进化哲学方面的书籍。”他说，他并不真能做到全神贯注地钻研书籍。班纳埃尔克的医院给他服用了抗忧郁剂和度冷丁止痛剂，足以使他完全麻醉其中。而且，他的神志仍然处于一种重新组合的怪异过程之中。“但我就像一块海绵一样，对生物学、物理学、宇宙的概念、以及这些思想是如何随时间改变等问题做了大量的泛泛思考。然后还有我一直在谈论的这种感觉。在对所有这些的思考中，我一直在跟踪这种感觉，但没有找到任何方向。宇宙学和天文学似乎符合这种感觉，但对它们我基本上一无所知。我仍然在寻找，因为我尚不知其所在。”

人工生命

当朗顿最后终于在 1976 年秋季到图森的亚利桑那大学上学时，虽然他的膝盖和右臂还需要手术，但他已经能够杖拐跛行了。他不一个二十八岁的大学一年级学生，跛行而脸色死灰，他自己都感到自己很怪异，就像正在野外演出的马戏团里跑出来的小丑。

“这很怪异。因为亚利桑那大学的大学生联谊会和女大学生联谊会里都是些漂亮的人儿。而且，我的神志状态也并不很好，我经常发现自己神志涣散，无论在什么样的谈话中我都会走题，我突然意识到我根本不知道人们的谈话从何而起。我能够保持注意力的时间非常有限。所以我感到我的神志和我的身体都很离奇。”

但另一方面，亚利桑那对朗顿而言确实有非常好的一面，那就是大学的医院，以及第一流的理疗措施和康复运动。朗顿说：“大学的理疗法真使我受益匪浅。大夫坚持让我不断努力，取得进步。我看到必须通过关口，必须经历一场接受自己目前现状的转变，并从这儿开始努力，不应该对此抱不良

感觉，而要对自己的进步感到高兴。所以我决心接受这种放逐感和怪诞感。在课堂上我仍然会回答问题，虽然有时我的回答会离题，让人感到有点怪怪的。但我仍然不断努力。”

不幸的是，虽然他的心智和身体都在逐渐康复，但朗顿发现亚利桑那并不是一个学习天文学的理想圣地。他从来没有打听过这个天文学之都是否设置天文学本科课程。这个大学确实有天文学博士学位课程。但要达到进修博士课程的水准，本科生就必须先学物理学，毕业后再转为天文学。但对朗顿来说，唯一的问题是，亚利桑那大学的本科物理学不灵。“本科物理学科的组织完全处于混乱状态。教本科物理学的教师们没一个会说英文。实验室的科目非常原始，设备也不配套。谁也说不上来我们应该学些什么。”

好在他并不后悔。亚利桑那大学的哲学系非常好，哲学很吸引朗顿，因为他对思想史非常入迷。亚利桑那大学还有一个同样优秀的人类学系，这个学科也非常吸引朗顿，因为他很喜欢灵长类研究中心的猴子。第一个学期，他就选修了这两个系的课程，来完成校方对综合学科学分的要求。

这样的选择至少也是个奇怪的混合。但对朗顿来说选择这两个系的课程却是个再好不过的组合了。当他步入韦斯利·赛尔蒙（Wesley Salmon）的科学哲学教室的时候就感觉到了这一点。“赛尔蒙对这门学科有很好的见解。” 朗顿说。他不久就要求赛尔蒙做他的哲学课程的导师。“赛尔蒙是维也纳圈中的哲学家汉斯·里汉巴奇（Hans Reichenbach）的弟子。这些哲学家研究的哲学带有非常强的技术性，他们研究的是关于时空的哲学、关于量子的机制、以及关于地球引力对时空的弯曲。我很快意识到，我更感兴趣的不是对这个宇宙的某种特殊的和流行的观点的了解，而是我们的世界观是如何随时间的推进而演化的。我非常感兴趣的是思想的历史。而宇宙学只凑巧是对此进行研究的最佳通道之一。”

同时，在人类学系，朗顿听说了人类丰富多采的行为规范、信仰和习惯、文明的兴衰、人类的起源和三百万年的逐步演化。确实，他的人类学系的导师史蒂芬·泽古拉（Stephen Zegura）是一个非常出色的教师，同时又是一个非常优秀的人，对进化学理论功底颇深。

朗顿说，所以，在各个方面“我都得以淫浸于信息进化的概念之中。这很快就成为我的主要兴趣，非常合我的胃口。”确实，他的那种神秘感觉这时起了压倒一切的作用。他说，不知为什么，他知道他已经快要寻到他的那种神秘感觉的踪迹了。

朗顿最喜欢的漫画之一是格雷·拉森（Gary Larson）的《在远方》（The Far Side）。这幅漫画表现了一个装备完善的登山者正要下降到地面上的一个巨大无比的洞穴。一位记者手持麦克风喊到：“因为那洞根本就不在那儿！” “那正是我的感觉，”朗顿笑到。他说，他越学习人类学，越觉得这门

课有一个很大的裂缝。“人类学基本上是一个一分为二的学科。一方面是完整而清晰的对生物进化的化石记录，附之于严谨而完整的达尔文理论体系作为诠释。这个理论包括了信息编码，以及信息代代相传的机制。另一方面是人类学家所发现的对文化进化的完整而清晰的化石记录。但研究人类文化的人不会去思考、讨论关于化石记录的理论，甚至不会去听这类的理论。他们好像是在故意回避对这方面的研究。”

给朗顿的印象是，文化进化的理论仍然保留了 19 世纪以来的社会达尔文主义的烙印。当时人们以“适者生存”为理由，来为战争和社会不公辩护。

而他当然可以看到其问题之所在。毕竟，他这一生的大多数时间都在反对战争和社会不公，他就是无法接受人类学上的这个裂缝。如果你能创建真正的文化进化理论，以此反对为现状辩护的伪科学，那你也许就能了解文化究竟是如何发展的。重要的事情是，要对战争和社会不公有所行动。

现在，他有了一个值得追求的目标。更重要的是，他找到了感觉。朗顿意识到，这不仅仅是关于文化进化的问题，也是关于生物进化、知识进化、文化进化、关于概念的组合、重组、以及概念在人类心智上跨越时空的传播的问题，这是所有这一切的组合。在最深的层次上，这些都是同一件事的不同方面。还不止这些，它们就像“生命游戏”，或从这个意义上来说，就像他自己摔成散乱片断的心智。这里有一种凝聚力，这是一个关于所有的元素逐渐聚拢、然后演变出结构、再演变出有能力成长和生存的复杂体系的普通故事。如果他能够学会从一个正确的方式来研究这种凝聚力，能够把它的运作规律抽象成某种正确的计算机程序，那么他就有可能抓住进化的所有重要特点。

“事情最终在我头脑里汇聚成一个完整的概念。”但这还只是一种想象，一种还无法陈述清楚的想法。“但这是驱动我的唯一的力量，是我一直在思考的问题。”

1978 年春，朗顿把他的想法写成一篇二十六页的论文，题目是：“信仰的演化”。他的基本观点是，生物和文化的进化不同一个现象的两个不同的方面。文化的“基因”不信仰，信仰反过来又被记录在文化的基本“DNA”，即语言上。他说，现在回想起来，那篇论文是个相当天真的尝试。但那是他的宣言，也是他选择攻读跨学科的、自己设计的博士学位题目的提议。这个提议能够让他对这个问题展开研究。而且这篇论文已足以说服他的人类学系课程的导师泽古拉。“他确实是一个非常好的人，也是一个出色的教师，一个相信我的人。”朗顿说。“他是当时唯一能理解我在说什么的人。他当时的态度是：‘按你想的干吧！’”但泽古拉也提醒他说，攻读这样一个特殊的博士学位，必须还要从其它学科邀请指导老师。泽古拉作为一个物理人类学家，无法同时在物理、生物学和计算机科学上也给他提供指导。

所以朗顿在亚利桑那大学读本科四年级时开始四处物色合适的导师。“这时候我开始把我的想法称为‘人工生命’，它或多或少类似于人工智能。” 他说。“我得给它取一个精确洗练的名字，让人们一看就明白其研究范围。大多数人或多或少都知道一些人工智能。人工生命就是尽力像人工智能抓住和模仿神经心理学一样抓住和模仿进化。我不是要准确模仿爬行动物的进化，而是想在计算机上抓住进化的抽象模型，为此展开实验。所以我用‘人工生命’这个词组，起码可以向人们敞开了解该项研究的大门。”

但不幸的是，朗顿总是一张口就吃闭门羹。他说：“我和计算机科学方面的人谈过，但他们不知道我在说什么。他们的领域的谈话内容是编程、数据结构和计算机语言。他们甚至连人工智能都不研究，所以计算机领域里甚至没有人能够愿意听我谈。他们点着头说：‘你的想法和计算机没有任何关系。’”

朗顿在生物学家和物理学家那里遭到了同样的冷遇。他说：“我一直受到类似把你当疯子看待的眼光。情况使人非常沮丧，特别是在我受伤之后，我无法确信我在做什么，我是谁。”客观地说，朗顿到那时已经取得了巨大的进展，他不但能够集中注意力，而且身体强壮，一口气能跑五英里。但他

仍然觉得自己很怪、很难看、心智不健全。”因为我的神经系统紊乱，我搞不清楚自己的状况究竟如何。我对自己的思路再也不敢确信。所以这次我对自己的想法也没有把握。没有人理解我在说什么，这种情形对恢复我的自信没有丝毫的帮助。”

但他坚持努力。他说：“我觉得这是我喜欢干的事。我愿意不断推动事情的进展，因为我知道我认准的这个研究方向与我在发生事故前神志清醒时和正常时所思考的问题有关系。那时我对非线性动力学一无所知，但我对突现的特点、对各个部分的相互作用、对许多单个因素无法做到，但集合为集体就能做到的那些事情却有很强的直觉。”

不幸的是，本能不能解决问题。到大学四年级结束时，朗顿不得不承认，所有这些努力都白费了，他陷入了困境。泽古拉很支持他，但泽古拉无法独自一人承担指导朗顿的责任。他只能撤退，重组力量。

就在这期间，1979 年 12 月 22 日，朗顿和爱尔维拉·色格拉（Elvira Segura），一位活跃好争、谈吐直率的图书馆学硕士生结婚了。他们是在史蒂夫·泽古拉的人类学课上相识的。“刚开始的时候我们只是好朋友，后来事情就发展了下去。”1980 年 5 月，他以双学位毕业，主要因为他积累了太多学分，所以校方坚持授予他双学位。他毕业后就和爱尔维拉搬进了学校以北的一个租来的双卧室的房子。

他们的生活暂时很稳定。他妻子在大学图书馆谋到了一个很不错的职位。朗顿自己在做双份小时工。他在一个家庭装修公司做木匠，他觉得这份活儿有很好的锻炼疗效，他还在一家彩色玻璃店当伙计。确实，他性格中的某一部分让他很满足于就这么一直干下去。他说：“好玻璃有自己的生命。你可以把许多小块的玻璃拼成一起，合成一个完整世界的效果。”但朗顿也知道他必须做出严肃的抉择，而且越早越好。他在泽古拉的支持下已经被大学人类学系录取为研究生了，但是还没有获得专攻交叉学科的人工生命的准予。这意味着，他要浪费很多时间来修那些他不想修、或不需要修的课。所以，他是不是应该干脆完全放弃对人工生命的研究？

这绝不可能。“我现在已经醒悟了，就像已经改变了宗教信仰。我知道我必须走下去，必须在这个领域攻读博士学位。只是对走什么途径还不太明确。”

他决定，他要做的是弄一台计算机来，用计算机来清楚地陈述自己的思想。这样，他就能够谈论人工生命了，起码能向人们展示他的一些想法了。所以他向彩色玻璃店老板贷了一笔款，买了一台苹果二型个人电脑，把它支在了小卧室里。他还买了一台小彩电来当计算机监视屏。

“我一般都是晚上上机工作，因为白天我必须去上班。我基本上每夜都熬到两三点钟。不知是什么道理，我的脑子总是在夜晚这段时间最活跃、最清醒，我的思维也是在夜晚最自由、最富创造性。我会醒过来，脑海里盘旋着一个想法，于是我就会从床上起来，尽力捕捉这个想法。”

他妻子对此并不高兴。他会听到她从另一间卧室传来的声音：“回来睡觉！明天你会累坏的！”今天回想起来，爱尔维拉认为朗顿当初这么熬夜是值得的。但当时她对她丈夫把家当作办公室的做法非常恼怒。对她来说，这所房子是家，是一个家庭所在，是逃离外界的归隐之处，但她同时也很明白，朗顿需要这么做。

朗顿最初对人工生命研究的尝试极其简单：只是一个比一列基因表复杂

不了多少的“生物体”。“这个表上的每一个条目都是这个生物体的一个基因类型，比如，这个生物体的寿命有多长？多久产生新的一代？是什么颜色的？它存在于空间的何处？然后还有一些环境问题，好比鸟儿飞过，捡起背景中显得过多的东西。生物就这样演化，因为当他们繁衍后代时，就会有变化的机会。”

起初，当朗顿完成了这个程序，看到它能够运作了，感到非常高兴。生物体确实在演化。你可以看到它们的演化过程。但他很快就泄了气。“整个演化都是线性的。”他说。生物体在做着明白无误的事情。它们不会演化到超出他的理解之外。他说：“这不是真正的生物体。我的这个基因表是被外在的上帝——程序——所操纵的。繁衍如神话般地发生。我所需要的是更封闭的过程——这样繁衍的过程会自动发生，成为基因类型本身的一部分。”在不知道从何开始做起的情况下，朗顿认为应该去亚利桑那大学图书

馆，在那里进行一番计算机知识方面的阅读。他试图用“自我繁衍”这个关键词找到有关书籍。

“我抱回了大量这方面的书籍！”他说。其中有一本参考书立刻引起了他的注意：由约翰·冯诺曼撰写、勃克斯编辑的《自我繁衍自动机理论》。还有一本，《细胞自动机论文集》，也是这个叫勃克斯的家伙编辑的。另外还有一本发明了相关数据库的泰德·考德（Ted Codd）撰写的《细胞自动机》。这类的书有很多很多。

“哇！这就对了。当我发现这些书时，我对自己说：‘嘿，也许我不疯了，但这些人起码和我一样疯狂！’”他读了冯·诺曼、勃克斯、考德的书，以及所有他能在大学图书馆发现的这方面的书籍。没错！都在那儿呢：进化、生命游戏、自我集合、突现的繁衍等所有这一切。

他发现，冯·诺曼从四十年代末开始就对自我繁衍的问题发生了兴趣。当时他和勃克斯、戈德斯坦已经设计完了可编程的数字化计算机。当时可编程的计算机这个概念还很新奇，数学家和逻辑学家都渴望了解这种可编程的机器能干什么，不能干什么，这个问题几乎是不可回避的：一台机器能通过编程来复制自己吗？

冯·诺曼会毫不犹豫地给予肯定的回答，起码在原则上他认为回答应该是肯定的。毕竟植物和动物已经自我繁衍了几十亿年了，在生物化学这个层次上，动植物不过像星球一样遵循着同样的自然规律。但这一事实并不能给予他很大的帮助。生物的自我繁衍极其复杂，包括基因、性、精子和卵子的结合、细胞分裂和胚胎发育，更别说具体而详细的蛋白和 DNA 的分子化学了，这些在四十年代几乎完全不为人们所了解。而机器则显然没那么复杂。所以，冯·诺曼在能够回答关于机器的自我繁衍的问题之前，他必须将这个过程简化至其本质，其抽象的逻辑形式。也就是说，他必须在头脑中形成编程员在许多年以后建造虚拟机器时的那种概念：他必须撇开具体的生物化学机器，找出自我繁衍的重要特点之所在。

为了找到对这些问题的感觉，冯·诺曼先做了一个思维实验。他说，想象一台机器飘浮于一个池塘的水面，这个池塘里还有许多机器的零部件。接着，再想象这台机器是一个宇宙建设者：只要给出任何一台机器的描述，这台机器就能在池塘中一直划到寻找到制造机器所需要的合适的零部件，然后就制造出了这台机器。特别是，如果向它描述一下它自己，他就能够复制出自己来。

冯诺曼说，这听起来像自我繁衍了。但却还不是，起码，还不完全是。新复制出来的机器的零部件全都很合适，但它不会描述自己，这意味着它不可能继续拷贝自己。所以冯·诺曼同时也假定，最初的机器应该具有一个描述复印机：即对下一代机器的复制性描述。他说，一旦发生这种情况，下一代就具有了无穷无尽进行繁衍的条件。然后就有了自我繁衍。

冯诺曼对自我繁衍的分析作为思维实验来说是非常简单的。如果我们用更正式一点儿的方式重申的话，冯诺曼说的是，任何自我繁衍系统的基因材料，无论是自然的还是人工的，都必须具有两个不同的基本功能。一方面，它必须起到计算机程序的作用，是一种在繁衍下一代的过程中能够运行的算法。另一方面，它必须起到被动数据的作用，是一个能够复制和传给下一代的描述。

这个分析结果变成了一个令人震惊的科学预测：几年以后的 1953 年，沃森和克里克终于拆解开了 DNA 的分子结构之谜。他们发现这个结构正好完全具备冯诺曼所指出的两个基本要求。作为一个基因程序，DNA 编入了制造细胞所需要的酶和结构蛋白的指令，作为一个基因数据仓库，DNA 的双螺旋结构在每次细胞分裂为二时都能解开和自我复制。进化以令人羡慕的节俭方式将基因材料的这种双重本质嵌入了 DNA 分子本身的结构之中。

但还有其他的情况。当时冯诺曼知道，光有思维实验是不够的。他的关于在一个池塘里的自我繁衍机器的想象仍然太具体，与过程的具体材料绑得太紧了。作为一个数学家，他需要非常正式和完全抽象的理论。结果就有了后来被称为“分子自动机”这个形式的理论。这是他的同事，住在罗沙拉莫斯的波兰数学家斯坦尼斯劳斯·乌兰建议的。乌兰自己也一直在思考这些问题。

乌兰建议的是约翰·康卫二十多年前发明生命游戏时所用的框架。确实，康卫当时非常清楚，生命游戏只不过是分子自动机的一个特例。乌兰对冯诺曼的建议是，最根本的是要想象一个可编程的宇宙。在这个宇宙中，“时间” 被定义为宇宙之钟的滴答声，“空间”被定义为一个个分离的细胞格。每一个细胞都是一个极为简单的、定义抽象的计算机，一个有限的自动机。在任何一个时间和任何一个细胞中，自动机都会只存在于无限状态中的唯一一种状态中，它可以被想象成是红的、白的、蓝的、绿的、黄的，或 1、2、3、4，或死的、活的，或不管什么。而且，宇宙之钟每滴答一次，自动机就会转入一个新的状态，这种新的状态是根据其当前的状态以及其邻居当前的状态所决定的。宇宙的“物理规律”因此就会被编入其转换表内：就是能够告诉每一个自动机根据其邻居可能转换的状态做出改变。

冯诺曼喜爱这个分子自动机的概念。这个系统简单抽象到能够进行数学分析，但又能丰富多采到足以使他能抓住他正尽力想弄明白的过程。而且这又正好是一个你可以实际在一台计算机上模拟的系统。起码从原则上来说是可以这么做的。1954 年，冯诺曼死于癌症，未能完成他对细胞自动机的研究，但应邀编辑冯诺曼在这项研究上的所有论文的勃克斯后来编辑了他的成果，并填补了冯诺曼尚未来得及完成的细节，于 1966 年以《自我繁衍自动机理论》为名结集出版。该书的要点之一是，冯诺曼证明了起码有一种确实能够自我繁衍的分子自动机模型的存在。他发现的这个模型极其复杂，要求大量的细胞格，而且每一个细胞有二十九种不同的状态。这是任何现有计算机的模仿功能都无法胜任的。但这种自动机确实存在的事实回答了根本的原则问

题：一旦将自我繁衍看作是有生命的物体的独一无二的特征，那就能让机器也做到这一点。

朗顿说，当他读到所有这一切时，“他突然感到自信心大增。我知道我的思路没有错。”他返回到他的苹果二型计算机上来，很快编写出了一个一般性功能的分子自动机程序。这个程序能够使他在屏幕上观察彩色方块格的分子世界。苹果机只有 64 千字节分存储量意味着，他只能把每个分子的状态限制在不超过八种，根本达不到冯·诺曼的二十九种自我繁衍状态的要求，但却仍然有在这种限制下找到一个自我繁衍系统的可能性。朗顿运行了他编的程序，以此来尝试他想要的任何状态和任何转变表。他的程序中的每一个细胞都有八种状态，这样他就只能得到十的三万次方的不同基因表的可能性。他着手尝试。

朗顿早就知道，他的探索并不像表面看上去那样毫无希望。他在阅读中发现，泰德·考德（Ted Codd）已经在十多年前就发现了一种具有 8 种自我繁衍状态的模型。那时泰德·考德在密西根大学读研究生，在一个叫作约翰·荷兰德的家伙手下干活。由于考德的类型对苹果二型机来说仍然太复杂了，朗顿就想，也许通过对付这个模型的各个部分，他能够在这种限制下找到比较简单的操作方法。

朗顿说：“考德的自我繁衍状态的所有部件都像是数据途径。”那就是，考德的系统八种状态中的四种起的是数据的作用，另外四种状态起到各种辅助作用。特别是，一种状态起导体作用，另一种状态起绝缘体作用，这样共同组成让数据能够在细胞之间流动的渠道，就好像铜线一佯。所以朗顿从考德的“周期性发射体”结构开始入手：这基本上就是一个回路，有一位数据就像钟表的分针一样在其间不断转圈，同时，回路的侧面长出某种手臂，周期性地发射出在回路中绕圈的数据的复制品。然后朗顿就开始模拟这个发射体，在其手臂上扣了顶帽子，这样信号就不会跑掉了，他用加上第二个环绕信号的方式来做这顶帽子，并把规则表扭曲过来，让它永远这样。他知道，如果他能使手臂伸出去，再向里弯过来，形成和第一个一样的回路，他就算做成功了。

这个实验进展得非常缓慢，朗顿每夜只工作很少几个小时，他妻子爱尔维拉已经尽力耐住性子了。朗顿说：“她关心我所感兴趣的事和我认为会发生的事，但她更关心的是：我们该怎么办？我所做的这些能给我们带来什么结果？这些事对目前家庭状况的进展会起到什么作用？这两年我们会在哪里？而这很难解释。你已经做了所有这一切，而你所做的这一切又会怎么样呢？我并不知道，我只知道这很重要。”

朗顿只能坚持不断努力。“我不断在这儿取得一点儿进展、在那儿取得一点儿进展。我先开始制定规则，然后完善它，再完善它，然后就把我自己逼到了死角。保留的规则表灌满了十五张软盘，这样我就可以在备份后再从另一个角度开始。所以我不得不非常小心地记录什么规则产生什么样的行为，改变了什么，我又备份了些什么，在哪一张软盘上做的备份。”

从他最初读到冯诺曼到他最终得到他所想要的结果，一共花了两个月左右的时间。他说，有一天晚上，所有的部分终于汇聚到了一起。他坐在那里看着那些回路伸出手臂，又弯过来，形成新的、与前一个同样的回路，然后又继续形成更多的一模一样的回路，这样无限继续下去，就好像生长着的珊瑚礁。他创造出了目前最简单的自我繁衍分子自动机。“我激动得就像感情

火山爆发。这是可能的，它真的发生了。这是真的。现在进化具有了意义。这不是外部程序操纵表格的结果。这是自闭的，其生物体本身就是程序。它是一个完整的体系。我一直在思索的这些事，一直觉得如果我尝试就有可能证实的这些事，现在已经证明了是可能的。这就像可能性的一次塌方，像推倒了多米诺骨牌，然后骨牌就不断倒下，不断倒下，一直倒下去。”

混沌的边缘

朗顿说：“我的性格中有机械师的倾向，我总是想摆弄点什么，把它们组合起来，看到它运作。一旦我真的拼成了某东西，任何疑虑就会随之消失。我可以看到人工生命从这儿开始。”他非常清楚：既然他现在已经诞生了细胞自动化世界的自我繁衍机制，他就得进一步要求这些模型在自我复制前能够执行某种任务，比如像找到足够的能源、或一定数额的合适的组合部件。他必须建立很多这类的模型。这样它们之间就能相互为争夺资源而展开竞争。他必须使它们具有四处周游、相互感觉的能力。他必须允许各种变化的可能性，允许在繁衍中出现错误。“所有这些都是需要解决的问题。但现在一切都还不错。我知道我能够在冯诺曼的世界里嵌入进化的机制。”

朗顿在获得了这个自我繁衍的分子自动机后，就重返校园，开始了另一轮的努力，力争获得攻读跨学科的博士学位的支持。他会指着屏幕上不断展现的结构告诉人们：“这就是我想研究的。”

但仍然不成功。他得到的反馈比最初还要冷淡。他说：“到了这个阶段，有太多的东西需要向人们解释。但人类学系的人不了解计算和周期，更别提分子自动机了。‘这和录像的把戏有什么区别吗？’他们问。而计算机科学系的人对分子自动机也一无所知，对生物学也没有丝毫兴趣。‘自我繁衍和计算机科学有什么相干吗？’他们问。所以，当你力图描绘整幅图景时，嘿，你在人们眼中就会像一个不析不扣的、喋喋不休的白痴。”

“但我知道我没有疯，”他说。“现在我觉得我的神志非常正常，比别人还要正常。事实上，我担心的正是这一点。我相信疯子都会有这种感觉。” 但不管朗顿的神志是否正常，他在亚利桑那明显没有取得任何进展，是另寻出路的时候了。

⋯⋯⋯⋯

朗顿写信给他以前的哲学导师，现在已经转到彼兹堡大学任教的韦斯利·塞尔蒙，问到：“我该怎么办？”塞尔蒙在回信中提出了他太太的建议： “去向勃克斯求教。”

勃克斯？“我以为他已经过世了呢。他这个年代走过来的绝大多数人都已经过世了。”朗顿说。但勃克斯却在密西根大学活得十分健康。而且，当朗顿开始和勃克斯通信后，勃克斯就给予了他很大的支持，甚至安排他争取获得助教和助理研究员的经济资助。你提出申请吧，他写

朗顿立刻就提出了申请。那时他已经得知，密西根大学的计算机与通讯科学研究在他所追求的研究领域中享有盛名。朗顿说：“对他们来说，信息处理是可以跨越一切的学科，无论怎样的信息处理方式都值得研究。我就是冲着这一思想而申请去那儿的。”

不久以后，他收到了系主任吉顿·佛莱德（GideonFrieder）教授的来信。他在信中写道：“很抱歉，你的背景不合适。”他的申请没有被接受。

朗顿火冒三丈。他写了一封长达七页的信给予反击。这封信的主要意思是，你们搞的什么鬼！？“这是你们声称自己生存和呼吸与共的整个哲学和

目的，这也正是我所追求的。而你们又对我说不？”

几个星期以后，佛莱德又给朗顿回了一封信，其大意是：“欢迎来我系。”他后来告诉朗顿：“我就是喜欢周围有人敢对系主任说‘不’。”

事实上，朗顿后来才知道，事情比这要复杂得多。勃克斯和荷兰德甚至都没有看见他最初的申请。由于各种官僚和财政的原因，这个花了三十年才形成的涉猎广泛的计算机与通讯科学系正要合并到电机工程系中去。而电机系的人对研究课题的看法要实际得多。这种预期使佛莱德和其他人正在淡化像“适应性计算机科学”这样的研究。勃克斯和荷兰德正在进行一场后卫战斗。

但不管朗顿幸运与否，他当时并不知晓这些。他只是对能被接受感到高兴。“我不能失去这个机会，特别是当我已经知道我做的没错的时候。”爱尔维拉也愿意他一试。确实，这样做她就必须放弃她在亚利桑那大学的工作，而且也远离了她在亚利桑那的娘家。但考虑到自己已经怀上了第一胎，她觉得能够利用朗顿的学生健康保险也不错。另外，尽管他们俩都喜欢西南部的气候，但觉得时不时看到密西根的乌云也蛮有意思。所以 1982 年秋天，他们启程北上。

起码在知识上，朗顿在密西根大学收获颇丰。他作为勃克斯的计算机史课程的助教，汲取了勃克斯亲历的早期计算机发展史料，协助勃克斯收集和展出了 ENIAC 机的一些最初期的硬件。他遇见了约翰·荷兰德，为荷兰德的集成电路课设计和开发了能够极快地执行荷兰德的分类者系统的芯片。

但大多数时间朗顿像疯了一样学习。正规语言理论、计算机复杂理论、数据结构、编辑构建，他系统地学习以前涉猎过的零星知识。他乐此不疲地学习。勃克斯、荷兰德和别的教授都要求甚严。朗顿在密西根大学期间，知道在一次博士资格面试中，他们几乎给所有考生都打了不及格，不予转入博士候选人资格（失败者当然还有机会）。“他们会问你课程之外的问题，你必须做出聪明的回答。我真的非常喜欢这种学习方式。仅仅只是通过了考试与真正掌握了书本知识是很不相同的。”

但在学术政治领域，事情就没那么尽人意了。1984 年年底，当朗顿结束了课程，获得了硕士学位，通过了博士资格考试，正准备开始撰写博士论文时，他痛苦地发现，校方不同意他想基于冯·诺曼世界之上进行人工生命的进化研究。勃克斯和荷兰德的后卫战以失败告终。1984 年，过去的计算机与通讯科学系被并入了电机工程学院。在以电机工程文化为主的新的环境中，勃克斯-荷兰德式的“自然系统”课程遭到逐步淘汰。（这种情况以前和现在一直是使荷兰德真正感到愤怒的少数几件事之一。他最初曾经是最赞同合并的人之一，相信自然系统的研究视角会被保留下来，而现在他感到好像被吞食掉了。确实，当时的这种状况使荷兰德对参与桑塔费活动产生了更大的积极性。）但勃克斯和荷兰德的勇猛精神使他们俩鼓励朗顿从事生物学性较淡些，而计算机科学性更强一些的博士课题研究。朗顿承认，从实际的角度考虑，他们确实言之有理。“那时我已经有了长足的见识，很明白冯·诺曼的宇宙是一个极其难以建立并投入运作的系统。所以我开始寻求某种在一、两年中可以完成的研究课题，而不是要花几十年才能完成的课题。”

他想，与其去建立一个完整的冯诺曼式的宇宙，为什么不能只对其“物理学”做一点儿研究呢？为何不能研究一下为什么某些分子自动机规则表允许你建立很有意义的结构，而另外一些却不能呢？这起码是朝着自己的方向

迈进了一步。这项研究也许既能满足计算机科学的硬性规定，又能满足工程学的要求。无论如何，它都可能产生与真正的物理学的某种有趣的关联。确实，分子自动机与物理之间的关联后来变成一个热门学科。1984 年，物理学界的天才史蒂芬·伍尔弗雷姆在加州理工学院时就指出，分子自动机不仅包含了丰富多采的数学结构，而且与非线性动力学有着深刻的相似性。

朗顿发现特别吸引他的是，伍尔弗雷姆认为，所有分子自动机规则都可以被归纳为四种普遍性等级。伍尔弗雷姆的第一等级包括所谓世界末日规则：不管你以何种活细胞或死细胞的模型开始，所有一切都会在一或两步之内死亡。计算机屏幕上的方格会变成单一的色彩。在动力系统术语中，这种规则具有单一的“吸引点”。那就是，这个系统从数学上来说就像一块沿着盛着谷类食物的大碗底部滚动的大理石：无论这块大理石从大碗的哪一侧开始滚动，它总是很快就会滚入碗底的中心点，即死局之中。

伍尔弗雷姆的第二等级稍微有了些生气，但只是稍微有一些。在这些规则之下，最初任意分布在计算机屏幕上的活细胞和死细胞的模型会很快结合成一组静止不动的团块，也许还有其它一些团块在那里发生周期性的震荡。这种自动机仍然给人以冻结停滞和死局的印象。在动力系统术语中，这些规则似乎形成了一组周期性吸引者。那就是，在凹凸不平的碗底有一些洞，大理石会沿其四周滚动不已。

伍尔弗雷姆的第三等级的规则走到了另一个极端：它们过于活跃了。这些规则产生了太多活动，整个屏幕好像都沸腾了起来。一切都不能稳定，一切都不可预测。结构一经形成就又打散了。在动力系统术语中，这些规则对应于“奇怪的”吸引者——这种状态通常被称为混沌。它们就像在大碗内飞快而猛烈地滚动，永远无法安顿下来的大理石。

最后还有伍尔弗雷姆的第四等级规则，包括那些罕见的、不可能停滞在某一种状态的规则。这些规则既不会产生冰冻团块，也不会导致完全的混沌。它们是连贯的结构，是能够以一种奇妙的复杂方式繁衍、生长、分裂和重组的规则。它们基本上不能安顿下来。在这个意义上，第四等级规则中的最著名的例子就是“生命游戏”。在动力系统术语中，它们是⋯⋯

而这正是问题之所在。在常规动力系统理论中，没有任何内容看上去符合第四等级的规则。伍尔弗雷姆推测，这些规则就像是分子自动机的一种独特的行为表现。但事实是，任何人都不知道它们究竟像什么，也没人知道为什么一条规则能够产生第四等级的行为，而另一条规则却不能。发现一个特定的规则属于哪个等级的唯一办法就是对其进行测试，看看它会产生什么行为。

对朗顿来说，这种情况不仅使他好奇，而且复活了他曾经对人类学产生过的那种“因为它不在那儿”的感觉。这些规则似乎正是他想象中的冯·诺曼宇宙的根本所在，正好抓住了生命的自发突现和自我繁衍的许多重要特征。所以他决定全力投入对这个问题的研究：伍尔弗雷姆的等级之间是怎样相互关联的？是什么决定了某个特定规则属于某个等级？

他立刻就有了一个想法。当时他正好在阅读动力系统和混沌理论方面的一些书籍。他知道，在许多真正的非线性系统中，运动的方程式中包含了许多参数，这些参数起着调节钮的作用，决定这个系统的混沌究竟达到何种程度。比如，如果这个系统是个滴水的龙头，其参数就是水流的流速。或者，如果这个系统是兔群，其参数就会是兔子的出生率和因繁殖过多而造成的死

亡率之间的比值。一般来说，小参数值通常导致稳定的行为：均速水滴、不变的兔群规模，等等。这与伍尔弗雷姆的第一和第二等级的停滞行为非常相似。但当参数越变越大时，这个系统的行为就会变得越来越复杂——不同大小的水滴、波动的兔群规模，等等——一直到最后变得完全混乱。到这个时候，这个系统的行为就伍尔弗雷姆的第三等级。

朗顿不太清楚这个描述如何容纳第四等级。但非线性系统与伍尔弗雷姆的等级之间的类似性之大，到了不可忽视的地步。如果他能找到某种把相似的参数与分子自动机规则相联系的方法，那么伍尔弗雷姆的等级就会呈现其意义。当然，他不能把参数和分子自动机规则任意相联系。不管结果如何，其参数一定是从其规则本身得到的。也许他可以衡量一下每条规则的反应度。比如，它导致中央细胞改变其状态的频率有多大。但会有很多东西可以测试。

所以朗顿开始在他的计算机上为测试每一个让人半懂不懂的参数编写程序。（他到密西根大学后最先做的事情之一就是在大功能、高速度的阿波罗工作站上将他在苹果二型机上的分子自动机程序改进得更加完善。）这项工作没有取得任何进展。直到有一天，在他对一个最简单的参数进行尝试的时候，希腊字母（λ），他这样称它，正好成为任何特定的细胞都能“活”到下一代的概率。这样，如果一条规则的λ值正好是 0.0，则任何东西在第一步之后就都无法存活，其规则很明显是属于第一等级。如果其规则的λ值是0.5，则删格就会沸腾着各种活动，平均有一半细胞活着，一半死去。那么我们可以推测，这样一条规则属于第三等级的混沌。问题是，λ是否能够揭示介于两个值之间的任何有趣的现象。（超越 0.5，“活着”和“死的”的作用就会正好相反，事情就可能再次变得简单，直到达到 1.0，又回到第一等级，这就像观察一张照片的底片的行为表现一样。）

为测试参数，朗顿编写了一小段程序，这个程序能够告诉阿波罗机器用λ的一种特殊值来自动产生规则，然后在屏幕上运作分子自动机，呈现这条规则的作用。他说：“我第一次运作这个程序时，取了λ值为 0.5，心想我这是把它设定在一个完全任意的状态。但我突然就开始获取第四等级的所有规则，这些规则一条接一条地出现！我想，‘上帝，这简直美妙得不可思议！’所以我对这个程序做了检验，弄明白了原来是程序中出现了一个错误，会把λ设定在一个不同的值，而这凑巧正是这个等级自动机的关键值。”

朗顿纠正了这个程序错误后就开始系统地探测各种λ值。在非常低值的

上下，他发现除了一片死气和冰冻的第一等级规则之外一无所有。当他把λ值稍稍增高，就发现周期性的第二等级规则，当他把λ值再增高一些时，
发现第二等级规则要安顿下来需要花费越来越长的时间。如果他一下子就把λ值增高到 0.5，就发现正如他期望的那样，出现了完全混沌的第三等级规则。但在第二等级和第三等级之间，紧紧聚集在这个神奇的λ“关键”值周围（大约为 0.273），他发现了第四等级的所有规则。没错，“生命游戏” 也在其中。他目瞪口呆。不知为什么，这个简单的λ参数恰好将伍尔弗雷姆的等级落入了他希望获得的那种顺序。他发现了第四等级得以发挥效用的地方，这个地方正是在转变点上：

Ⅰ＆Ⅱ→“Ⅳ”→Ⅲ

这个顺序还指出了动力系统中的一个具有挑战意味的转变：秩序→“复杂”→混沌

这里的“复杂”指的是某种第四等级的自动机规则所显示的让人永恒惊奇的动力行为。

他说：“这马上就让我想起某种相变现象。”假如你把参数λ想成是温度，就会发现第一和第二等级规则λ的低值就像是冰一样的固体，其水分子牢牢地固化成了晶体格。λ值稍高一些的第三等级规则就相应是水蒸气一样的气体，其水分子四处挥发，相互碰撞，完全处于混沌状态。而在这之间的第四等级规则相应于什么呢？液体吗？

朗顿说：“我对相变知之不多，但我钻入了所谓的液体分子结构之中。” 这起初看上去很有希望：他发现，液态分子通常会相互翻滚成一团，每一秒钟都要几十亿次地相互结合、聚集、然后再次打散，与“生命游戏”非常相似。“某种类似‘生命游戏’的东西在分子这个层次上就像一杯水一样能够一直持续下去，这种说法对我来说似乎很有说服力。”

朗顿非常喜欢这个概念。但当他对此做进一步思考时，他开始意识到，这不十分正确。第四等级规则通常能够产生“延长瞬变值”，比如“生命游戏”中的滑翔机，一种能够在任意长的时间里存活和繁衍的结构。在通常情况下，液体不会表现出这种分子层次上的行为现象。众所周知，液体能够像气体一样，完全处于混乱状态。确实，朗顿得知，将温度和气压增大到一定的程度，你可以让水蒸气直接变成水，根本就不需要经过相变。总的来说，气体和液体只不过是单个物质流动状态的两种表现。所以其间的区别并不是根本性的，液体与“生命游戏”的相似性仅仅是表面现象。

朗顿又回到物理学教科书上继续阅读。“我终于找到了第一秩序与第二秩序之间相变的基本区别。”第一秩序相变是我们都熟悉的：剧烈而准确无误。比如，把冰块加温到华氏 32 度，冰块立刻就会化成水。分子基本上是被迫在秩序与混沌之间做非此即彼的选择。在低于发生转变的温度下，分子会振荡缓慢，足以保持结晶体秩序（冰块）。但在温度高到转变点之上时，分子就会剧烈振荡，分子键断裂的速度要大于其形成的速度，分子被迫选择混沌（水）。

朗顿得知，第二秩序相变的本质很不寻常。（起码是在人类习惯其间的温度和气压下。）但这种相变相当温和，主要是因为这个系统的分子不用做出非此即彼的选择。它们结合混沌和秩序。比如，在达到转变温度之上时，大多数水分子相互翻滚，处于完全混乱的状态：流体阶段。然而，在相互翻滚的水分子中有成千上万极其微小的、有秩序的、呈格化的岛屿，其水分子经常在边缘线上解体和重新结晶。这些岛屿即使就其分子规模而言，也是既不非常大，也不非常持久的。所以这个系统仍然接近混沌。但随着温度下降，最大的岛屿开始变得非常之大，存在的时间也相对延长。混沌和秩序之间的平衡开始起变化。当然，如果温度一下子上升到超过转变点，其作用就会被扭转：物体的状态就会从布满岛屿的流体之海变为布满流体之湖的固体大陆。但如果温度恰好处在转变点上，其平衡就会尽善尽美：有秩序的结构之量与混沌的流体之量正好相等，秩序和混沌相互交织在微臂与碎丝的舞蹈之中，呈现出复杂而永恒变化的状态。最大的秩序结构会将其只做空间和时间上任意长的伸延。没有任何东西能够真正安顿下来。

当朗顿发现“这正是最关键的关联！这与伍尔弗雷姆的第四等级正好相似”时，他感到非常震惊。一切都包括在这里了。能够繁衍的、滑翔机式的“延长的瞬变值”、永不静止的动力、能够生长、分裂和重组的结构之舞呈

现出来的令人永恒惊奇的复杂——这一切实际上界定了第二秩序的相变。所以，朗顿现在又有了第三个类比：

分子自动机等级： Ⅰ＆Ⅱ→“Ⅳ”→Ⅲ动力系统：

秩序→“复杂”→混沌物质：

固体→“相变”→流体

问题在于，还存在比这个类比更大的意义吗？朗顿重又回到研究之中，对物理学家的所有统计测试做了调整，将之应用到冯·诺曼的宇宙之中。当他把λ的作用结果绘制成图表后，其图表看上去就像直接从教科书上拷贝下来的一样。物理学家看了后会大喊：“二级相变”。朗顿不知道为什么他的λ参数会运作得这么好，或为什么它与气温如此类似。（确实，到现在也没有人真正理解这一点。）但谁也不能否认这个事实。二级相变真实存在，不只是一个类比。

朗顿会经常随心所欲地给这种相变起名字：“趋向混沌的转变”、“混沌的边界”、“混沌的开始”。但真正能让他抓住了本质感觉的名字是“混沌的边缘”。

他解释说：“这个名字让我想起了学习潜游时所经历的一种感觉。我们大多数时候是在离海岸非常近的地方潜游，那儿的海水晶莹剔透，能清清楚楚地看到六十英尺的深处。但有一天我们的教练把我们带到大陆架边缘，那儿，六十英尺深度的晶莹剔透变成了八十度的斜坡，深深滑向深不可测的海水中。我相信，那个斜坡从上到下的水深变化在两千英尺。这使我认识到，我们曾经做过的潜水，尽管在当时显得冒险而大胆，但实际上不过是在海边的嬉耍。比起‘大洋’来，大陆架不过水坑而已。”

“生命浮现于海洋之中，而你生存在其边缘，欣然于海水流动中无穷的养分。这就是为什么‘混沌的边缘’这个说法带给了我非常相似的感觉：因为我相信生命同样也起源于混沌的边缘。我们就生存在这个边缘，欣然于物质所提供的养分⋯⋯”

当然，这不一个很诗意的说法。但对朗顿来说，这个信念远非只是诗意而已。事实上，他越想越觉得相变与计算机之间、计算机和生命本身之间，有着非常深刻的联系。

当然，这种联系可以直接追溯到“生命游戏”。朗顿说，1970 年，当这个游戏被发明出来以后，人们注意到的第一件事就是能够繁衍的结构，比如能够载着信号从冯·诺曼宇宙的这一端滑翔到那一端的滑翔机。确实，你可以把一群滑翔机的单列滑翔想成是一串二进制数位：“滑翔机出现”＝1；“滑翔机消失”＝0。当人们接着玩下去，就会发现各种能够储存这种信息、或放射新的信息信号的结构。事实上，人们很快就清楚了，“生命游戏”结构能够用来建造一台有数据储存功能、信息加工能力和其它所有功能的完整的计算机。“生命游戏”计算机可以和该游戏所借助运作的计算机毫不相关，不管那是什么样的计算机，不 PDP-9、苹果二型机、还是阿波罗工作站，都只不过不能够让分子自动机运作起来的发动机。不，“生命游戏”能够完全存在于冯·诺曼的宇宙之中，完全以朗顿的自我繁衍的模式存在。确实，它是一台原始的、效率不高的计算机。但从原则上来说，它确实存在，它会是个

通用计算机，其功率足以使其能够计算任何可以被计算的东西。

朗顿说，这是一个十分让人吃惊的结果，特别是当你考虑到只有相对非常少的几条分子自动机规则就能做到这一切时。你可以用第一等级和第二等级规则控制的分子自动机来建造一台这样的通用计算机，因为它们产生的结构过于呆滞，你可以将数据储存在这样一个宇宙之中，但你却不能在这样的计算机上四处繁衍信息，也无法建造一台第三混沌等级自动机的计算机。因为在这之上信号会很快丢失，所储存的结构也会很快变成碎片。朗顿说，确实，能够使你能建造一台通用计算机的唯一规则存在于像“生命游戏”这样的第四等级之中。这些是唯一既能够提供足够的稳定性来储存信息，又能够有足够的流动性可以在任意的距离之间传送信号的规则。而足够的稳定性和足够的流动性是计算机的关键。当然，这些也是混沌边缘的相变中出现的规则。

朗顿认识到，在这里，相变、复杂和计算机都被包括于其中了。或起码，它们都被包括在冯·诺曼的宇宙中了。但朗顿相信，对于现实世界——从社会体系、经济制度到活细胞——都存在相同的关联性。一切现实生活的情形都是一样的。因为一旦你开始运作计算机，你就是在深入生命的本质。“生命有赖于信息处理的程度高到令人不可思议。”他说。“生命储存信息，画出感官信息的地图，再把信息进行某种复杂的转换而产生行动。英国生物学家里查德·达金斯（Richard Dawkins）举过一个非常好的例子：如果你拣起一块石头，把它抛向空中，它会呈一条漂亮的抛物线落下。这是因为受制于物理定律。它只能对外界对它的作用力做出简单的回答。但如果你把一只小鸟抛向天空，它的行为决不会像石块一样，它会飞向树丛的某处。同样的外界力量当然也作用在这只小鸟身上。但小鸟体内处理了大量它接收的信息，这使它产生了飞向树丛的行动。即使是简单的细胞也同样会如此：它们的行为和无生命的物质的行为是不同的。它们并不只是对外力做出简单的反馈。因此，对于有生命的物体，一个有趣的问题是：受制于信息处理的动力系统在什么样的情况下从只会对物理力量做出简单反馈的物质中脱颖而出的？”

朗顿说，为了回答这个问题，“我拿出相变眼镜，观察计算机的现象学。这里有许多相似性。”比如，当你上计算机理论课时，你首先要学的就是区分“停止”程序——即接收到一系列数据就在一定的时间内产生答复的程序

——和永远在运转的程序。朗顿说，这就像区分在相变之上和之下的物质行为一样。在这个意义上，物质经常在用“计算机”计算如何在分子层安排自己：如果很冷，则很快就能作出完全凝固成晶体的回答。但如果很热，则完全无法作出回答，只能以流体的形式存在。

他说，这种区别也近似于分子自动机最终因冻结成固定的型态而停止的第一等级、第二等级与分子自动机沸腾不止的第三等级混沌状态之间的区别、比如说，有一个程序刚刚在屏幕上打出“你好，世界！”的字样，然后就消失了。这样的程序就相对于第一等级分子自动机λ为 0.0 的低值，所以几乎立刻就停止安静了下来。相反，如果一个程序有一个严重的错误，所以它在屏幕上打出一串串永不重复自己的乱码，这样的程序就相应于第三等级的分子自动机，其λ值介于 0.5，这时混沌程度最为严重。

接下来，假如你离开两个极端，趋于相变。在物质世界里，你会发现瞬变值滞留的时间越来越长。那就是，当温度越来越接近相变，分子就需要越来越长的时间来做出自己的决定。同样，当λ从 0 增至冯·诺曼的宇宙，你

就会发现，分子自动机在停顿下来之前会剧烈搅动一会儿，而运转多久有赖于它们原初的状态。这就相当于计算机科学中的所谓多项式时间算法——也就是在停止之前必须做大量的计算，但计算的速度相对很快、也很有效。（多项式时间算法经常出现在碰到像名单分类这类繁杂的问题时。）但当你进一步观察，当λ更接近相变时，你会发现分子自动机会剧烈搅动相当长一段时间。这些相当于非多项式时间算法，某种永不停息的状态。这种算法完全无效。（一个极端的例子就是用尽力前瞻每种可能性棋步的办法下象棋的软件程序。）

如果正好处在相变时呢？在物质世界里，一个特定的分子也许会在一个有秩序的阶段，或流动的阶段兴奋起来，而在这之前却无法知晓，因为秩序和混沌在分子层紧密交缠。同样，第四等级规则也许是一个冻结的型态，也许不是。但不管产生怎样的型态，混沌的边缘的相变相对应的不计算机科学家所谓的“不可决定的”算法。这些算法也许会因为某种输入而很快会停滞下来，就像用一个已知的稳定结构开始玩“生命游戏”。但它们也许因为另外一种输入而永不停止地运作下去。关键在于，你无法总是能预先知道会出现何种情况，就是在原则上也无法预测。朗顿说，事实上，甚至有一个定理阐述了这种效应：这是英国逻辑学家爱伦·托林（Alan Turing）在三十年代证明的“不可决定的定理”。这个定理基本上是说，不管你认为自己有多么聪明，总会有算法能够超越你的事先预测能力。发现这些算法会产生什么结果的唯一办法就是运作这些算法。

当然，这些正是你想用来模拟生命和智能的算法。所以“生命游戏”和其它第四等级的分子自动机与生命如此相似是毫不奇怪的。它们存在于唯一的动力王国，复杂，计算机和生命本身有可能存在其中：那里就是混沌的边缘。现在朗顿有了四个非常详尽的类比——

分子自动机等级： Ⅰ＆Ⅱ→“Ⅳ”→Ⅲ动力系统：

秩序→“复杂”→混沌物质：

固体→“相变”→流体计算机：

停止→“不可决定”→非停止还有第五个和更多的假设：

过于稳定→“生命/智能”→过于喧闹

但所有这些又有什么意义呢？朗顿判定：“固体”和“流体”不只是物质的两种根本的状态，就像是水和冰那样，而是一般动力行为的两种根本的等级，包括像分子自动机规则的空间，或抽象算法的空间这样彻底的非线性王国的动力行为。他还进一步认识到，这两个动力行为的根本等级的存在，意味着第三中根本等级的存在：混沌边缘的“相变”行为。在混沌的边缘，你会碰到复杂的计算机，很可能碰到生命本身。

难道这意味着有一天你也许能写出相变的一般性物理规律，包括能够解释水的冻结和溶解、以及生命的起源的奥秘的规律？或许吧。也许生命起源于四十亿年前的原始初汤，起源于某种真正的相变。朗顿不知道。但他无法抗拒这样的想象：生命确实是永远力图在混沌的边缘保持平衡：一方面始终

处于陷入过分的秩序的危险之中，另一方面又始终被过分的混乱所威胁。他想，也许这就是进化：这不过是生命学得越来越善于控制自己的参数，以使自己越来越能够在边缘上保持平衡的过程。

谁知道呢？把这一切都搞清楚要花费毕生的精力。1986 年，朗顿终于让工程学院接受了他把他对计算机、动力系统和分子自动机中的相变的概念作为博士论文的题目。但他还要做许多工作才能建立基本的框架，使其足以满足他的论文指导委员会的要求。

继续前进

两年以前，在 1984 年 6 月，朗顿曾参加了麻省理工学院的分子自动机会议。有一天午餐时，他凑巧坐在一个又高又瘦、梳着马尾巴发型的家伙旁边。

“你在研究些什么？”法默说。 “我真不知道该怎么形容它。我一直把它称为人工生命。”朗顿答“人工生命！嗬，我们得好好谈谈！”法默惊叫道。

所以他们就谈开了。会议结束以后，他们通过电子邮件继续交谈。法默安排朗顿到罗沙拉莫斯来参加了好几次学术讨论，（确实，正是在 1985 年 5 月的“进化、游戏和学习”学术会议上，朗顿就他的λ参数和相变研究做了第一次公开演讲，给法默、伍尔弗雷姆、诺曼·派卡德和其他与会代表留下了深刻印象。）这段时间也正好是法默与派卡德、考夫曼一起为生命起源问题忙于自动催化组模拟的时候——更别说法默那时正帮着创建桑塔费研究所

——那时他本人正好也深深卷入到对复杂性问题的研究中。他觉得朗顿正是他需要与之协作的人。而且，法默曾经也是反战活动参与者，所以能够让朗顿相信，在核武器实验室从事科学研究并不像表面看上去那么不可思议。法默和他的小组的研究人员所从事的研究完全是非机密、非军事的，你可以把这种研究想成是把一些“肮脏”的钱用于正当的用途。

结果，1986 年 8 月，朗顿接受了罗沙拉莫斯非线性研究中心博士后的工作，偕同妻子和两个小儿子一起南下新墨西哥。这次搬家让爱尔维拉大松了一口气。在密西根过了四年雪雪雨雨的日子，她简直等不及再次回到阳光下。而对朗顿来说这也是件极好的事情。非线性研究中心正好是他想去的地方。在完成博士论文之前他确实还有一些计算机上的工作要做，但博士生在尚未毕业之前就接受第一份博士后工作也是很寻常的事。他应该能够在几个月之内结束博士论文的全部工作，获得博士学位。然而事情却并不那么顺利。朗顿要在罗沙拉莫斯完成他的计算机实验需要用工作站。从原则上来说，这并不成其为问题。他到罗沙拉莫斯的时候，非线性研究中心的 SUN 微机系统早已运到了，安装所需的所有电缆线和硬件也都早已到位。但真要在 SUN 上继续计算机实验却变成了一场恶梦。计算机的各部件还分散在各楼和拖车里，研究中心的物理学家们完全不知道怎样才能使系统运行起来。“既然我是学计算机的，他们就认为我肯定知道该怎么办。所以我就变成了我们这个领域的系统维护和管理员了。”朗顿说。

当时荷兰德和勃克斯共同主持朗顿的博士论文指导委员会，他在朗顿来后不久也作为访问学者来到罗沙拉莫斯。他看到这种情况很吃惊。“朗顿真是个好人。任何时候任何人在应用网络或工作站上出现问题，都会来找朗顿。朗顿毕竟是朗顿，不管花费多少时间都会帮他们解决问题。我到研究中心后的最初几个月中，朗顿在这方面花费的时间比花在任何方面的时间都多。他把电线穿墙拉过来，把系统的各方面都调试通，却把自己的博士论文搁置一

边。”

荷兰德说：“勃克斯、我和法默一直在督促朗顿尽快完成博士论文。我们总是提醒他：‘听着，你必须获得学位，否则你以后会后悔的。’”

朗顿完全明白这不什么意思。他和他的导师们一样急着想完成博士论文。但就是当系统已经安装完毕，能够正常运转了，他还得把所有的计算机编码从密西根大学的阿波罗工作站上转写到罗沙拉莫斯的 SUN 工作站上。这真是件让人心烦的事。然后他又开始筹备 1987 年 9 月的人工生命研讨会。（他来罗沙拉莫斯的合同中就有来后组织这样一个研讨会的内容。）“没办法，总是事与愿违。在来罗沙拉莫斯的第一年，我在分子自动机研究上什么也没做。”

朗顿真正做成的就是这个研讨会。确实，他尽自己所能投入了进去。“我急于想回到人工生命研究中去。在密西根大学时我在计算机方面做了大量的阅读，做得非常艰苦。如果你用‘自我繁衍’做关键字来查阅，会发现有关资料多得有如洪水爆发。但当你用‘计算机和自我繁衍’做为关键字来查阅时，你就会什么也找不到。但我不断在那些稀奇古怪的、非常规的文章中寻找。”

他能够感觉到，这些写稀奇古怪的、非常规的文章的作者就在某些地方，他们是一些和他一样的人，全凭自己的努力来尽力追踪这种怪异的感觉，但却不知道这种感觉究竟是什么，也不知道世界还有谁在进行这方面的研究。朗顿希望能找到这些人，把他们召集到一起，这样他们就能够开始形成一个真正的科学学科。但问题是怎么达到这一个目的。

朗顿说，最终只有一个办法：“我只能宣布要召开一个人工生命的学术会议，让我们看有谁会来参加。”他认为，人工生命仍然是个很好的招牌。“自从到亚利桑那大学开始我一直用它做名称，人们立即就能明白其含义。” 另一方面，他认为让人们对这个术语的含义一目了然十分重要，否则全国各地都会有人跑来演示匆忙拼凑的录像游戏。“我花费了很长时间，大约有一个月的时间，来斟酌邀请函的措词。我们不希望这个学术会离题太远，或太具有科学幻想性，但同时我们也不希望仅仅局限在 DNA 数据基础上。所以我把拟好的邀请函先在罗沙拉莫斯传阅了一遍，然后再进行修改，一遍一遍地反复斟酌。”

当邀请函修改到令他满意以后，如何把这些邀请函寄发出去的问题又接踵而来了。通过电子信件的办法来寄发也许比较好？在 UNIX 操作系统上有一个寄发信件的公用程序，这个公用程序有一个人人皆知的毛病，可以用来在寄发电子信件时让这个信件同时进行自我复制。“我想过要利用这个错误在计算机网络上发布自我复制的会议通知，然后再令它自行取消。但再一想却觉得不妥，这不是我想要的联系方式。”

现在回想起来这样做是对的。两年之后，1989 年 11 月，康奈尔大学的一个名叫罗伯特·毛利斯（Robert Morris）的研究生想利用这个同样的错误来编写计算机病毒，结果由于编程错误而使病毒失控蔓延，差点儿毁了美国整个学术界的计算机网络。朗顿说，即使是在 1987 年，计算机病毒也是他不想在会议上讨论的题目之一。从某种意义上来说，计算机病毒是自然的，它们能够生长、繁衍、对环境做出反应，一般以碳为基础的生命形式能做到的一切它们都能做到。它们是否真是“活”的，一直是一个很有意思的哲学问题。但计算机病毒也是很危险的。“我可不愿意鼓励人们跟计算机病毒寻开

心。坦率地说，我不知道如果我们在研讨会上谈论计算机病毒，实验室的人是否会走进来说：‘不，你们不能谈论这个话题。’我们不能招惹一批游手好闲的计算机玩家到罗沙拉莫斯来破坏这儿的计算机系统的安全。”

朗顿说，不管怎么样，他最后他只是通过邮寄的方式将会议通知发给了所有他认为也许会对这个会议感兴趣的人，并请他们向别的人传递会议召开的消息。他说：“我一点儿也不知道究竟有多少人会来，也许只有五个人来，也许会来五百个人，我一点儿把握都没有。”

结果来了一百五十人，包括一些表情显得有些困惑的记者，他们来自《纽约时报》和《自然》杂志等报刊杂志。“结果我们吸引了最应该被吸引来的一群人。这群人中有一些是狂客，有些是尖酸刻薄的嘲讽者，但大多数都是稳当扎实的学者。”当然也有罗沙拉莫斯和桑塔费的常客，像荷兰德、考夫曼、派卡德和法默。英国生物学家里查德·达金斯，《自私的基因》（The Selfish Gene）一书的作者，从牛津赶来谈他的模拟生物形态进化的计划，阿利斯蒂德·林登美尔（Aristid Lindenmeyer）从荷兰赶来谈论他的计算机模拟胚胎发育和植物生长，已经在他的《科学美国人》杂志（Scientific American）的“计算机娱乐”栏目中大力宣传了此次会议的蒂德内（A·K·Dewdney）也赶来组织计算机演示。蒂德内还举办了“人工 4—H”竞赛，从中选出最优秀的计算机创造物。来自格拉斯哥的格雷汉姆·坎斯—史密斯（Graham Cairns

—Smith）前来讨论他的关于微观黏土晶体表层的生命起源理论。来自卡内基麦伦大学的汉斯·莫拉维克（Hans Moravec）要谈谈关于机器人的问题。他相信机器人总有一天要主宰人类。

这类的与会者还有许多。对大多数发言者要说些什么，朗顿直到他们站起来发言时才知道。“这次会议对我来说是一次很强烈的感情经历。我再也不可能有第二次这样的经历了。所有的人都在独立地从事人工生命的研究。他们躲在一边研究，而且经常是在家里研究。然而每个人都有这样的感觉： ‘这里面肯定有什么奥秘。’但他们不知道向谁求助，参加会议的所有人都怀有同样的不能确定的疑虑，怀疑是不是自己疯了。到了这个会议上我们差不多都要相互拥抱了。这是一种真诚的同志的友情。一种‘也许我是疯了，但所有这些人也都疯了’的感觉。”

他说，所有的学术报告都没有任何突破性的进展。但在所有发言中都能看到其潜力所在。学术报告的题目广泛到从模拟蚂蚁王国的集体行为、用集合语言的计算机码编写的数据化生态平衡系统的演化、到黏稠的蛋白分子自我集合成病毒。“看到这些人自己独立研究到如此深入的地步真令人心驰神往。”朗顿说。而更令人振奋激动的是看到同样的主题重复出现：基本上每一篇学术报告都提到，流体的本质、自然的、“类似生命的”行为似乎是从最底层冒出来的规则，是没有中央控制的突现现象。你已经能感觉到一门新兴的科学正在形成。“这就是为什么我们告诉大家到会议结束时再把论文提交上来。因为只有当听完其他人的想法时，大家才能对他们所思考的东西看得更清楚。”

“很难准确地说明研讨会上究竟发生了什么事。但百分之九十的内容是在鼓励大家不断取得进展。到离开时，我们大家仿佛都感到已经摆脱了所有的束缚。在这之前，我们听到的所有的话都是‘停止’、‘等等’、‘不’，正像我不能在密西根大学做一篇关于人工生命的博士论文那样。但现在，所有的话都在说：行、行、行，对、没错”！

“我太兴奋了。这好像是一个完全改变了的意识状态。我觉得这好像是一片灰色物质的大海，各种思想和概念荡漾漂游其中，自我组合，相互传递。”

他说：“这五天简直生气活跃得不可思议。”

会议结束以后，朗顿收到了东京大学一位与会者的电子信件。他说：“研讨会议程安排得太紧了，我没有时间告诉你，当第一颗原子弹投扔到广岛时，我正好在那里。”

他对朗顿再次表示感谢。他说，在罗沙拉莫斯参加会议，讨论生命的技术，使他度过了最兴奋的一周。