杰弗里·韋斯特：復(fù)雜世界中的簡單法則

我們身處高度復(fù)雜的時代。說到復(fù)雜性，圣塔菲研究所被視為世界復(fù)雜性問題研究的中樞。它由諾貝爾物理學(xué)獎得主默里· 蓋爾曼、諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎得主肯尼斯·阿羅、諾貝爾物理學(xué)獎得主菲利普·安德遜等人共同成立。

圣塔菲研究所前所長杰弗里·韋斯特（Geoffrey West）教授潛心研究數(shù)十年，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)和求證，完善了解構(gòu)復(fù)雜世界的簡單邏輯，提出了“規(guī)模法則”。在韋斯特眼中，規(guī)模法則闡明了從生命體到城市、從經(jīng)濟(jì)體到公司的生長與衰敗都離不開自身規(guī)模的制約，并與其規(guī)模呈一定比例關(guān)系，遵守統(tǒng)一的公式。他在新書《規(guī)模：復(fù)雜世界的簡單法則》中試圖把生物、經(jīng)濟(jì)、城市發(fā)展等各方面的現(xiàn)象都納入統(tǒng)一的系統(tǒng)動力學(xué)理論框架中，用基礎(chǔ)代謝率、網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)等來解釋復(fù)雜系統(tǒng)的共同現(xiàn)象。適逢韋斯特教授來華，《中歐商業(yè)評論》專訪了這位年近八旬的長者，請他分享“規(guī)模之道”。

規(guī)模：從生物界到城市與公司

《中歐商業(yè)評論》（以下簡稱CBR）：作為頂級理論物理學(xué)家，是什么樣的原因促使您從物理學(xué)轉(zhuǎn)向生物學(xué)研究，并且將目光放在公司與城市？

杰弗里·韋斯特：在我大半生的工作經(jīng)歷中，我是一名物理學(xué)家，致力于發(fā)現(xiàn)和研究物理學(xué)中基礎(chǔ)理論性的問題，比如量子物理學(xué)、弦理論、暗物質(zhì)等。1990年前后，粒子加速器（超導(dǎo)超大型加速器）在得克薩斯州建成，我也適逢其會。但這個項(xiàng)目被取消了。當(dāng)時大家就在討論，21世紀(jì)將是生物學(xué)的天下，就如同物理學(xué)統(tǒng)治了19世紀(jì)和20世紀(jì)一樣?？紤]到生物學(xué)是少數(shù)還沒有能夠完全進(jìn)行定量研究的領(lǐng)域之一，我認(rèn)為物理學(xué)和生物學(xué)進(jìn)行合作是一個方向。

與此同時，還有另外一件事開始讓我思考。那時我五十多歲，開始明顯意識到自己身上時間的流逝。我家族中的男性很難長壽，我自己對于能活多久這件事一直有些憂慮。一個很有趣的思考是，到底什么是“變老”，而人又為什么終究難逃一死。人類一般很難活過100歲——而老鼠，一般來說只有兩三歲。這是為什么呢？

當(dāng)我涉足生物學(xué)，我發(fā)現(xiàn)很多書都在討論這個問題。令人欣喜的是，這其實(shí)關(guān)系著所有的生命體，變老和死亡是一個很重要的研究方向。當(dāng)你問“為什么生命會老會死”這個問題時，你首先要了解：“是什么令生物活著”以及“是什么導(dǎo)致生命活著時就出了問題”。是新陳代謝過程支持生命“活著”的狀態(tài)，于是我就開始學(xué)習(xí)新陳代謝，之后我就接觸到了一個之前被提出過的概念：規(guī)模法則。然而規(guī)模法則并沒有什么具體解釋，這令我感到更加興奮。我找到了新的研究方向。

說回到新陳代謝研究，我關(guān)心數(shù)學(xué)以及物理學(xué)意義上的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它們讓生命保持活力，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)分泌系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等。非常自然地，這樣的問題也可以擴(kuò)展到公司以及城市上，因?yàn)槲覀兊墓竞统鞘幸餐瑯泳哂芯W(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，人們經(jīng)常使用“器官”這樣的詞匯來比喻和描述公司和城市。于是我們也會對公司和城市問出這樣一個問題，“它們也會成長和消亡嗎？有什么規(guī)律？” 這也是我從事現(xiàn)在研究的動力來源之一。

CBR：凱文·凱利在中國很受歡迎，他有一本有名的書叫《失控》，里面談到了生物學(xué)網(wǎng)絡(luò)和社會化網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)聯(lián)。而在您的書中，可以看到很多翔實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。您可以談?wù)勀囊?guī)模法則嗎？

韋斯特：凱文和我很熟。說起來，他的“網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)”的想法應(yīng)該是從我這兒獲得的啟發(fā)。也正因?yàn)榇?，我們?jīng)常聊天討論。

先讓我們來說說規(guī)模法則是什么。首先介紹一下新陳代謝率，它是指能提供一天所有活動的總能量（人大概每天需要200卡路里）。在用對數(shù)相對于體重繪制時，新陳代謝率以人們可以想象到的最簡單的方式隨著體重的變化而按比例變化，它成了一條直線，表明了簡單的冪律規(guī)模法則關(guān)系（如圖1）。

早在1932年，生物學(xué)家克萊伯就已經(jīng)提出，體重每增長至原來的4個數(shù)量級的倍數(shù)（橫軸），代謝率僅增長至原來的3個數(shù)量級的倍數(shù)（縱軸）。直線的斜率為3/4，這就是克萊伯定律中的著名指數(shù)。如果按單純的線性推理，體形兩倍的動物，所需能量也需要兩倍。但在規(guī)模法則下，體形兩倍，能量只會增長75%，換言之，每增加一倍體積，就會節(jié)省25%的能量需求。20世紀(jì)80年代，主流生物學(xué)家得出一致結(jié)論：1/4次冪規(guī)模法則是生物學(xué)的普遍特征。

生物一開始生長速度會非?？欤缓笤谀骋粋€階段的時候生長速度變緩了，大部分的生命時間停留在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。每次體積增長一倍，所需的能量并不是原來的兩倍，而是原來的1.75倍。如果體積越大，增長就越有效率，也就是一個相對“經(jīng)濟(jì)”的規(guī)模。這個“規(guī)?！?，在某種程度上，是一種“亞線性規(guī)?？s放”，也就是冪次小于1的規(guī)?？s放。意思是，體積變?yōu)閮杀?，但增加一單位體積所相應(yīng)需要增加的能量比一單位小。這是生物體生長到一定規(guī)模之后會停止生長的根本原因。

這一研究對可持續(xù)發(fā)展來說至關(guān)重要，它甚至也適用于兒童藥物劑量是否安全這樣小而切身的問題。如果需要通過表面積吸收的藥物增加一倍，那么劑量增速應(yīng)該小于2，大概1.6或者1.7比較合適。遺憾的是，人們甚至很多藥廠對此還不夠了解，導(dǎo)致很多人尤其是兒童，往往服用過量的藥物。過去還曾發(fā)生過科學(xué)家給大象打致幻劑做測試，根據(jù)貓咪的體重想當(dāng)然地乘倍數(shù)給大象注射，結(jié)果造成大象死亡的慘劇。

當(dāng)我們?nèi)パ芯抗緯r，會發(fā)現(xiàn)它的很多關(guān)鍵指標(biāo)都像生物體一樣呈亞線性比例變化。它的規(guī)?？s放指數(shù)約為0.9，這意味著公司在成立期往往迅速增長，在成熟后逐漸停止增長并消亡，也就是破產(chǎn)或者被別人并購。

CBR：說到您關(guān)注的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，它有哪些特點(diǎn)？又給我們哪些啟發(fā)？

韋斯特：首先，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是分級的，這有助于進(jìn)行空間填充。每個終端都是網(wǎng)絡(luò)的最小單位。同樣，城市也依存于不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，自來水系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都通過線路通向每一個房間。對公司來說，網(wǎng)絡(luò)最終的節(jié)點(diǎn)可以看做是一個個員工，員工之間根據(jù)分工不同形成了不同等級的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

其次，就如同細(xì)胞的終端單元是基本一致的，城市中被送達(dá)到每一個小格子里的單位內(nèi)容大概相同。此外，城市就是人，從這種角度來說，城市也大致相同。

最后，網(wǎng)絡(luò)同時發(fā)生一些有機(jī)反應(yīng)過程。無論是自然界還是公司、城市，都是為了讓有機(jī)反應(yīng)過程具有最優(yōu)結(jié)果。比如血液系統(tǒng)，心臟需要給身體的每個部位運(yùn)送血液，從而給每個細(xì)胞運(yùn)送提供最低限度的營養(yǎng)，使細(xì)胞對營養(yǎng)的利用最大化。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會促使最優(yōu)化的數(shù)學(xué)規(guī)則出現(xiàn)。

那么城市社會網(wǎng)絡(luò)中被優(yōu)化的因素是什么呢？城市的結(jié)構(gòu)和動力學(xué)在不斷變化，往往通過個體之間連接性的最優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)社會資本的最大化?；蛟S可以說，我們所有人都參與的社會經(jīng)濟(jì)機(jī)器主要是由“貪婪”所驅(qū)動的，這種“貪婪”是“欲望”這一理念的真正內(nèi)涵。甘地曾經(jīng)說過：地球能滿足人類的需要，但滿足不了人類的貪婪。這里理解“貪婪”，也要看到其積極的一面。無論是體育、商業(yè)，還是學(xué)術(shù)領(lǐng)域，獲得成功的欲望——跑得最快，成為最具創(chuàng)造力的公司，提出最具影響力和洞察力的觀點(diǎn)——一直都是主要的基礎(chǔ)性社會動力。與此同時，進(jìn)化出利他和慈善行為并將之融入社會政治結(jié)構(gòu)，我們一方面可以免受欲壑難填之苦，同時也馴服了猖獗的物質(zhì)貪欲。

增長時鐘清零，避免人類走向崩潰

CBR：用規(guī)模法則去看待城市，我們會有什么發(fā)現(xiàn)？

韋斯特：當(dāng)我們說起城市，我們會關(guān)注它的規(guī)模。城市的規(guī)模和它所提供的資源成正比，并且城市越大，城市資源就越多。城市中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并不僅僅指現(xiàn)實(shí)中的道路網(wǎng)或者電力網(wǎng)等，更多也更重要的是社交網(wǎng)絡(luò)。

值得注意的是，社交網(wǎng)絡(luò)是一個有正向回復(fù)的動態(tài)結(jié)構(gòu)。說得通俗點(diǎn)，我們彼此交流，于是互相有了聯(lián)系，有時會一起產(chǎn)生新想法。正是這樣的過程，促成了谷歌、阿里巴巴、微軟等企業(yè)的產(chǎn)生。

而這些，就是我說的超線性增長行為，也就是冪次大于1的規(guī)?？s放。對城市來說，增長速率的差值不再是25%，而是15%。也就是說，城市規(guī)模擴(kuò)大一倍，就會帶來15%的系統(tǒng)性結(jié)余。對比5萬人的小城市和500萬人的大都市時，這會帶來很大的影響。舉個例子，為了服務(wù)100倍于原來的人口規(guī)模，只需50倍于原來的加油站數(shù)量。再如，一座1 000萬人口的大城市與兩個500萬人口的城市相比，需要的基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)量要少15%，這不僅與經(jīng)濟(jì)相關(guān)，帶來的排放和污染也將大幅減少。令人驚嘆的是，這一規(guī)律可以應(yīng)用于所有包含社交的領(lǐng)域，因?yàn)樗械纳缃痪W(wǎng)絡(luò)在根本結(jié)構(gòu)上是一致的。

在基礎(chǔ)設(shè)施方面，城市的表現(xiàn)就像生物體。它們遵守簡單的冪律，按亞線性比例變化，表現(xiàn)出系統(tǒng)性的規(guī)模經(jīng)濟(jì)，只是指數(shù)的數(shù)值略有不同。生物體是0.75，城市則是0.85?？偟膩碚f，城市規(guī)模的加大，將帶來人均社會互動的增加，好處是溝通成本也降低。

如今全球幾乎每一周都會有100萬人進(jìn)入城市，城市化發(fā)展的速度在不斷加快。如果你沒有意識到藏在城市后面的規(guī)模法則，那么你在做改變的時候，就會違反規(guī)則，這意味著你會制造很多麻煩。比如人們并不享受居住在新城里，因?yàn)橛蟹N被排斥的感覺。等規(guī)模法則起作用需要時間，比如華盛頓就用了超過一百年才從新城成長為宜居城市。所以做城市規(guī)劃的時候需要學(xué)習(xí)城市科學(xué)。

CBR：城市發(fā)展的前景怎么樣？

韋斯特：對城市來說，它攝入的能量是社會活力，它會分配、保持和更新。比如保持建筑，保持道路，保持人口，更新技術(shù)，更新建筑，等等。結(jié)果就是我們有了一個超線性增長的行為，這意味著城市的整體速率逐漸加快，直到到達(dá)一個程度，停止增長。此理論本身是邏輯自洽的，正是因?yàn)樯鐣袨榈恼蚍答仚C(jī)制，城市的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成了城市的超線性增長。

只從理論出發(fā)的話，無懈可擊。但這樣的內(nèi)容卻導(dǎo)致了一個非常糟糕的結(jié)果。

假如我們從生物的角度來看，亞線性增長的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生這樣的結(jié)果，生命個體越大，生命節(jié)奏越慢，大象的心跳比人類慢很多，而人類的心跳又比老鼠慢很多。我們可以看做生命時間隨著體形的增大而被拉長了。而在超線性增長中正好相反，事物肉眼可見地隨著時間的推移，擁有更高的生長速率。對于城市來說，越是大城市越是明顯，比如說北京和上?，F(xiàn)在的發(fā)展速度比它們在20世紀(jì)50年代時的發(fā)展速度就快很多，甚至行人的步伐都越來越快，而這些都是因?yàn)樯缃痪W(wǎng)絡(luò)在結(jié)構(gòu)上的正向反饋機(jī)制造成的。事情的發(fā)展速率越來越快，這是問題之一。

另一個更嚴(yán)峻的問題，在數(shù)學(xué)模型上叫做“有限時間奇點(diǎn)”。有限時間的意思是，總有一天——也許十年也許一百年——我們的生長達(dá)到了一個程度，就會崩潰。我們就在那個“有限時間奇點(diǎn)”走向崩潰。

CBR：那人類要怎么做才能避免被滾落得越來越快的巨石壓死？

韋斯特：我們必須要避免崩潰。怎么辦呢？由于我們現(xiàn)在的發(fā)展適應(yīng)某個模型，為了避免崩潰，我們就應(yīng)該打破這個模型。歷史上我們就曾經(jīng)這樣做，比如第一次工業(yè)革命、第二次工業(yè)革命、第三次工業(yè)革命都給生產(chǎn)力帶來了極大的增長。所以為了避免到達(dá)那個增長的頂點(diǎn)而后走向崩潰，我們需要在到達(dá)頂點(diǎn)值之前就發(fā)生一個模型上的遷移，也就是說，我們必須要有一個跨時代的發(fā)明進(jìn)步，讓我們重新可以進(jìn)入一個增長模型，重新計算增長速率。

也就是說，把我們增長的時鐘清零，重新計時。

我們發(fā)明了機(jī)器，第一次清零時鐘；我們發(fā)明了計算機(jī)，又一次清零時鐘；如今我們需要新的技術(shù)——也許是AI技術(shù)或者別的什么，目前我們還不確定。但有一點(diǎn)是確定的，我們必須更快地做出改變。過去我們需要幾百年來達(dá)到一個跨越式的進(jìn)步，而現(xiàn)在我們只需要五六十年，將來我們可能只用十年、五年、六個月，甚至更短。這非常瘋狂，相當(dāng)于每一年都要發(fā)生類似的IT革命。

從根本上說，目前是一個不可持續(xù)的社會發(fā)展模型。很像是你問題中的那個推著石頭上山的比喻，那個非常有名的希臘神話，西西弗斯他必須一直推著石頭上山，石頭會從山上滾下來，他還需要繼續(xù)把石頭推上去，他一輩子都要做這個事情，神祇說這是對他做錯事的懲罰。人類正像西西弗斯，我們一生都要做這樣的事情。不一樣的是，我們比西西弗斯更艱難，因?yàn)槲覀儽仨氉龅迷絹碓娇?。我們總有一天會做不到。所以?dāng)務(wù)之急是人類必須跳出這個圈子，尋求別的發(fā)展方式。但這是一個非常難以回答的問題，而且沒有標(biāo)準(zhǔn)答案。

科學(xué)技術(shù)發(fā)明層出不窮，比如蒸汽機(jī)、傳真機(jī)、電話、電腦等?；蛟S經(jīng)濟(jì)學(xué)家會說，“我們只要保持發(fā)明創(chuàng)造就可以了”。而我認(rèn)為，這樣的行為只是適應(yīng)了問題，并沒有解決問題。因?yàn)槟悴]有正面解決我們發(fā)展速度越來越快的這個問題。所以我們必須跳出來，必須先暫時把發(fā)明創(chuàng)造和科學(xué)技術(shù)的聯(lián)系斬斷，一起來思考一下社會的改變，文化的改變。比如說，手機(jī)似近實(shí)遠(yuǎn)地拉開了人們的距離，我的關(guān)注點(diǎn)則在社交網(wǎng)絡(luò)上，必須在社交網(wǎng)絡(luò)上做一些革命性的改革。要在最原始的關(guān)注點(diǎn)上改變，人類要更加關(guān)愛彼此。

我在尋找答案的路上。方向是肯定的，我們要和自己和諧共處，也要和世界和諧共處。

CBR：有人覺得，隨著全球變暖，海平面升高，上海這座城市也會危在旦夕，您能對這些問題作出一些解答嗎？

韋斯特：我非常失望，因?yàn)榄h(huán)境學(xué)家或氣候?qū)W家并沒有做好對公眾的解釋工作，為什么如此微小的氣溫變化如此重要。

要知道，我們的社會和經(jīng)濟(jì)生活在以指數(shù)級速度不斷擴(kuò)張，最明顯的就是過去200多年來人口數(shù)量的巨大增長。如今我們首次通過提高代謝率將人類特征從顯著的生物特性轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著的社會特性，已經(jīng)進(jìn)入到以城市的快速增長為特點(diǎn)的時代。隨著社會共同體和城市化的到來，人類進(jìn)化成了一種“新東西”，每個人消耗的社會新陳代謝的能量相當(dāng)于12頭大象消耗的能量，壽命翻了一番，生育水平有所下降。與此同時，化石燃料的消耗量大規(guī)模的增長，產(chǎn)生了氣候變化的問題。

從基礎(chǔ)化學(xué)角度來說，反應(yīng)溫度增加2攝氏度，是一個很大的區(qū)別。生物學(xué)的基礎(chǔ)是新陳代謝，而新陳代謝從根本上來說是一系列生化反應(yīng)。溫度決定了化學(xué)反應(yīng)的活躍程度，溫度越高，反應(yīng)活性越高，并且反應(yīng)活性隨著溫度的升高呈指數(shù)增長。新陳代謝速率的指數(shù)上升帶來生長速率的指數(shù)上升，生長速率的指數(shù)上升帶來所有事物的指數(shù)上升?；瘜W(xué)反應(yīng)中的溫度上升2攝氏度左右，全球生物的生命速率都將加快20%～30%。小小的平均溫度增加，會帶來其他所有的巨幅變化。從前溫度變化所花的時間是成千上萬年，地球有足夠長的時間去調(diào)整適應(yīng)。但同樣的變化發(fā)生在幾年之間，我們就無法適應(yīng)，這就造成了混亂。

CBR：關(guān)于能源的認(rèn)識對企業(yè)家有什么啟發(fā)？

韋斯特：從科學(xué)角度而言，工業(yè)革命的真正革命性特點(diǎn)正是從開放系統(tǒng)到封閉系統(tǒng)的巨大轉(zhuǎn)變，前者主要由太陽在外部提供能量，后者則是由化石燃料在內(nèi)部提供能量。雖然能源概念沒有躋身主流經(jīng)濟(jì)學(xué)界，但我覺得可以給我們?nèi)蚰茉纯沙掷m(xù)發(fā)展的長期戰(zhàn)略帶來啟發(fā)。

大多數(shù)能源需求由太陽直接供給，所以我們要做的是保持并擴(kuò)大目前所能獲得的太陽能總量。我們亟須開發(fā)能夠讓我們從太陽能中獲得負(fù)擔(dān)得起的大量能源技術(shù)，主要來自太陽的直接輻射，同時也間接地來自風(fēng)、潮汐等自然界的波動。這是企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者基于企業(yè)家精神、自由市場機(jī)制和政府激勵措施找到全球能源可持續(xù)發(fā)展未來的重要機(jī)會。

著名經(jīng)濟(jì)學(xué)家約瑟夫·熊彼特說過：所有成功的人都是建立在他們腳下的廢墟之上。如今可持續(xù)發(fā)展問題日漸嚴(yán)峻，我覺得有必要開展我所倡議的“全球性活動”，讓所有人包括政治家、企業(yè)家和科學(xué)家都來思考這個問題。人類有了城市，有了取得的巨大進(jìn)展后，我們和自然割裂了?，F(xiàn)在必須找到方法，做出巨大改變，讓我們和自然重新和諧相處。