《艺术宇宙》章节试读

《艺术宇宙》的笔记-第312页 - 结果好，万事好

<原文开始></原文结束>数千年来，各门科学在观察世界的时候，关注的是自然界中具有简单性和规律性的东西。我们发现，这些规律性存在于控制我们周围所发生的事件的规则之中，而不是存在于这些事物本身的结构里。我们的世界里充满了由很少一些简单而对称的定律所规定的复杂的结构和偶发生事件。我们也知道，这种情况之所以可能，是因为自然法则的结果不必非得像那些定律一样，一定要有对称性。对于定律来说，无论何时何地，他们都保持不变，但是它们产生的结果却不必相同。宇宙从简单性孕育出复杂性的秘诀就在这里。也正是因为这一点，我们才会在尚不了解雪花的全部奥妙的时候，就能探讨“万物至理”。
像物理学等科学学科，一直强调推理或是确定外部世界的定律和规律。这种情况直到最近才有所改变。科学教育是围绕简单而可解的问题建立的，学生用铅笔和橡皮就能解决。从20世纪80年代早期开始，这一情况开始有了变化。随着计算机体积不断缩小，价格降低，同时运算性能不断提高，交互界面越来越易于使用，它也变得越来越普及，使人们可以通过观察的方式研究庞大、复杂而且无序的现象。随之出现了“实验数学”（experimental mathematics）。通过编程，计算机可以模拟复杂系统的进化，并供人们进一步研究、调整、重现这些系统的长期行为模式。我们甚至可以根据人类环境之外的其他世界的自然法则，构建与之相符的虚拟现实环境，并对其进行探索。通过这些方式，科学出现了一种“亚文化”，即新兴的研究混沌及复杂性的科学，这意味着除了研究简单而可解的问题之外，科学也开始讨论复杂性了。当多种相互影响的因素共同起作用时，系统就会呈现这种复杂性。复杂性的最典型表现，是通过自然选择所实现的生物系统的进化，而且在进化过程中，生物还以非常复杂的方式对环境做出了调整。复杂性研究早期的一个发现，就是宇宙普遍存在的无序状态——也就是说，复杂性系统对于微小的变化极为敏感，因此，一旦不了解系统当前状态的任一方面，那么无需经过很长时间，我们就完全无法了解系统的整体状态。天气预报就面临这样的难题。天气预报之所以不准，是因为我们不知道天气系统如何变化。通过研究自然界的实例，我们对混沌行为模式越来越了解，并且在此基础上有了新的发现。人们发现，混沌和有序以奇怪的方式共存。想象一个沙漏，随着沙子一粒一粒落下，下面会形成一个沙堆。沙堆的形成毫无规则，各种形状的沙堆都可能形成，而起目的，是为了维持沙堆中所有沙粒在坍塌边缘处于平衡状态。人们称这种能独立维持的过程为“自组织临界状态”。通过显微观察，我们发现这一过程完全是无序的。如果沙子没有什么特别之处，不会导致某种规模的坍塌比其他规模的坍塌更可能发生的话，那么坍塌发生的频率就与沙堆的体积的指数成正比。（坍塌是一种“无尺度”过程，就像在上一章我们讨论的噪声源一样。）在许多自然系统（比如地震）以及人造系统（比如股市）中，也呈现这种特点，即局部的过程合在一起构成表面上的平衡。在极大的尺度上，众多无序的小尺度事件结合起来，构成有序状态，这一状态就处在不稳定的边缘。沙堆总是处于临界状态，而其紧接产生的坍塌可能是任何规模，然而它的效果却是保持沙堆边坡恰到好处的平衡。地球上生命的历程可能也能用这样的图景来描述。如第三章所讨论的，生物体构成食物链，受热力学第二定律的制约而保持平衡，虽然这之间经常发生局部的“坍塌”——如物种灭绝、栖息地变化、疾病、灾难等。偶然发生的大规模物种灭绝会创造出新的生态位，允许出现更大的多样性，直到重新达到新的暂时平衡。生物界处于临界状态，由局部的混沌构成全球的稳定，这是大自然所达到的最微妙的妥协。复杂适应性系统在决定论的刚性和混沌的变幻莫测之间繁荣滋长。在这一中间区域，复杂性系统得以兼收并蓄，综合二者的优势：从混沌之中，可以产生各种可能性，供自然选择筛选，而决定论则把握整体的方向。
史蒂芬•沃尔夫勒姆(Stephen Wolfram)①论述说宇宙中存在一种“计算等价原理”，认为如果从计算过程的角度看，自然过程及结构与人类所创造的过程及结构具有的复杂性水平相当。在某种意义上，它们都达到了自身最大的复杂程度。就复杂性而言，大脑和算术法则十分不同，但从根本上讲，它们都具有同等程度的不可预见性。这一观点可能有助于我们从新的角度把数学作为描述世界的特别有用的工具看待。最终，这种观点反映出，简单的可计算操作的步骤数无比的多。宇宙可由数学描述，这已经没有什么神秘的了。但是如此简单的数学对于描述宇宙的原理竟然具有如此深远的价值．而且竟然能够揭示这么多的秘密，这一点却充满了神秘。此外，似乎不存在任何理由，能解释为何我们的头脑能够掌握有关宇宙深层结构如此多的内容。如果仅仅是为了生存，就无需有这样的知识。计算等价意味着在我们的思想和周围环境之间存在某种匹配，这反映了在思想和自然进程中普遍存在着计算。这一初步的观点与本书所要传递的一个主要信息互为映照：人的大脑的内在倾向及感知能力是由于人类在具有高度复杂性的环境中进化适应而获得的。许多自然法则和宇宙结构的特征在我们身上都有反映。
前面在突出介绍一种科学世界观的变化的时候曾介绍过这些观点。长期以来，科学强调的是表象背后的规律性和一般性特点。经典科学所探寻的，是“定律”、“不变性”、“常数”、“方程式”、“周期律”、“定理” 等。收集蝴蝶和植物标本，列出天空的所有恒星，这些都是很好的活动。但是，只有人们从这些活动中弄明白所发现的现象的道理，并通过预测未来会有什么发现来去伪存真，这些活动才算得上是科学活动。在过去的300年来，指导科学发展的思想一直是力求寻找简单性和有序性。这是因为人们假定存在普遍的定律，能将现在、过去和未来联系在一起。然而复杂性却不这么简单。人们利用新技术开始研究复杂性之后，科学家的目光才开始关注解释多样性、不对称性和不规则性等问题。如果我们将观察世界的目光从科学转向艺术，我们会发现一个有趣的对比。科学一直在寻找普遍的特点和模式，艺术则一直鼓励多样性，艺术家也拒绝用规则和公式定义他们的活动。艺术是自然界不可预测而且不对称的最终极的体现。毕竟，有什么东西能比人的大脑更混沌难测呢？要想发现创造性活动过程中是否存在有任何模式，真是难上加难，因此也很少有人试图做这样的工作。如果我们不去观察科学与艺术，而是观察科学家和艺术家，也能发现这种区别。他们是截然不同的两种人，很少出现重叠，即那种身跨两个领域的人。一种人擅长收敛性思维，另一种人擅长发散性思维；一种人是“专家”，另一种人是“杂家”——这些描述性的词语就反映出他们之间的差异。
现在我们还剩下最后一点需要总结。科学已经超越过去的有序和对称性的疆域，开始容纳多样性和不可预测性。相比之下，人文学科仍需努力去了解一般性以及模式的力量，这些力量对阐释人类创造性起到了统一的作用。正如科学开始了解到，其对自然的观点应该在简单性和复杂性之间进行调和，艺术和人文学科也必须充分了解我们从自然的规律性中所应吸取的经验。仅仅收集多样性的实例还不够。由于行为的共性与多样性共存，要求我们对两者都要进行探索，并尝试统一调和。
任何人的头脑都不是Tabula Rasa，即“白纸一张”。我们来到这个世界的时候，头脑中就已经具有内在的学习能力。学什么，如何学，注意什么，哪些东西我们知道但是从未学会——所有这些都从非常细微的角度证明了人类过去有过怎样的经历。创造性并非它表面上看起来那么自由自在。我们人类在远古时期都有共同的经验。人类的许多直觉和内在倾向，都是我们的祖先在面临宇宙环境中普遍存在的问题时进行适应所获得的。我们的思维具有特殊的感受力，有助于解决这些问题。这些问题中有许多已经不明显了，我们的某些感官和感受力所针对的环境和挑战也已经不复存在。这种适应甚至会给我们带来不利。我们虽然可以通过学习来掩盖这些遗传获得的反应能力，但它们仍会顽固地保留下来（有时候是在我们未曾察觉的情况下），并在某些经验缺失的情况下诱发我们的情感反应。有时候，叠加在思维上的理性都无法取代这些继承而来的直觉。当我们眼前突然出现一朵花，或是从极高的高处向下看，这些经验都会激发潜在的直觉反应，这些直觉能力是经历了几百万年的时间世代累积起来的。
我们并不能解决所有的问题。人类的历史选择性地发展了某些特定的分析和反应能力。我们环境的许多特征，已经内化变成了我们对外部世界产生的图景。我们对这些特征的回应经历了自然选择的过滤。我们有时候会对仅仅部分地反映了周围环境潜在的关键特征的指标或是符号产生反应。本书中，我们讨论过宇宙如何通过不可避免的自然力将其结构的某些方面的特征刻印在人类身上，我们也探讨了生物为了适应它们的环境需要如何进化。在适者生存的世界上，我们所找到的进化痕迹，只能是为了最重要的目的而进行的适应变化。这类适应变化之中，有很多都很细微，而且它们也带来了一系列奇怪的副产品，其中的一些还决定了人类的审美感。在远古时期，我们的祖先是否对某些特定的东西具有敏感性，后果可能是生死攸关的。我们就是这种敏感性的产物。
过去，人文学科以及人类行为科学探讨的主要是人类行为的多样性。每当发现新的风俗、习惯或是不同的做法，人类学家都惊喜不已。对于普遍性的因素，他们觉得没意思，不去注意。然而，很多时候，人们如果主观上期待某种结果，那么要找到它简直是太容易了。审讯过疑犯的人都知道，想找到我们“需要的”真相就很容易。无需捏造，只需让审问者使出一些手段，仅仅让他想知道的那一部分内容冒出来就行。这样一来，通过具体环境，文化以及学习活动看做人类行为的唯一决定性因素，其所产生的结果就是未经诘难、缺乏推敲的。我们在本书中则反其道而行之，关注的是人类经验中具有共性的因素。我们认为这些因素比差异性因素具有更大的潜在的重要性。而且，科学家很久之前就发现，这些因素很容易研究。它们将我们和古代环境的普遍性联系起来。早在文明和有记录的历史产生之前，人类就已经在那样的环境中进化，经历了漫长的年代。它们还将我们与宇宙最根本的结构和本源联系在一起。对人类行为、人类思维以及人类的创造性加以研究，我们很快就会发现其中存在的复杂性，但却要经过很长时间才能领略其中的简单性。科学本来是善于发现统一性，现在也终于开始了解多样性。但是，对于各种创造性艺术活动来说，它们尚需从宇宙的统一性中进一步了解我们感官的内在倾向，并了解激发这些感官的图像和声音是什么。而通过对人类思维最具艺术性的发明进行新的研究，科学则会发现复杂性结构出现的奥秘，在这里，科学与艺术终于汇合到了一起。

《艺术宇宙》的笔记-第148页

黑色背景所造成的优美对比——夜空越黑越澄澈，我们看见的星星就越多——外加闪烁的星光，没有任何其他事物可以超越这种美。
——George Santayana期待有那么一天，能够躺在沙漠的中心，看那逐渐远去的星光究竟是什么模样。

《艺术宇宙》的笔记-第3页 - 第三章

各种体积大小和生物的进化过程紧密联系，又影响人们现在的的行为，以及美学观点。
决定天体及生物体积大小的因素：
宇宙之中任何结构，都是自然力平衡的结果。（四种基本力怎样平衡呢？）恒星和行星的不同。当物质密度接近单个原子之时，引力和原子力就趋于平衡，（这里原子力应该是原子核内部的那种强力吧，那引力是指什么呢，如果不是万有引力，那好像是指通常所说的分子间引力，这个引力是什么，电磁力吗？）
在各种力平衡之下，由原子构成的各种物质，从单个原、DNA分子、细菌直到恒星、星系可按其尺寸大小可由一根斜率为3（质量除以体积）的“原子密度”线串联起来。微观世界的光子就因其太微小而在人们观察时位置和强度难以同时固定而产生量子效应。
对于地球上的生命而言，地球的环境制约了生物个体的体积大小，其中地球引力强度和电磁力所导致的分子间的力至关重要，它们觉得了具有大气层的行星体积和其表面的引力强度，从而决定存在其表面的生物大小。比如，山峰太高，山体原子间的结合就会断裂。生物体积存在极限，因为身体可承受强度无法跟上体积和质量的增加速度。克服此限度的一个办法就是借助浮力，浮力大小和其排开液体体积成正比，这样物体自身所受力减轻，所以130吨的蓝鲸可以在海洋中生存。
相对而言，物体表面积的增长赶不上体积的增长，体积增长时，生物体内的 各个器官增长，但保持体温取决于体表散发的热量。小的生物，体表面积相对于体积较大，所以在寒冷地区，较小 生物无法保持体温，处于劣势。因此，北极多是北极熊等体型较大生物。
生命的分形特点：不规则碎片在细微尺度上不断自我重复，比如树木分枝、花朵形状等。像花菜那样，分形可以通过将球面变得参差复杂来增大表面积，比如人肺部的分型网络，有利于吸收氧气。
生物的对称性：一般是左右两面，上下方向上因为受到引力不能对称。对称的最大好处在移动时体现，不对称会带来不平衡，而作为控制机构，不需移动的大脑却不需要对称，如果大脑左右半球有相同的神经网络控制，就会产生重复动作，所以左右半脑各司其职。
美学欣赏最简单的办法是寻找多样性的统一，审美值=有序性/复杂性
人类是双脚行走的最大生物。体格大小，影响了人类技术和社会的发展，比如对火的使用。？？
自然力的强度决定地球表面最大生物的尺寸，然而地球上并未充斥大型生物。一个限制条件是热力学第二定律，随着能量一级级流失，处于食物链顶端的大型生物可获得能量少。金字塔底部植物产生能量总额决定了可供利用能量的最大值。
随着生物体积增加，物种多样性减少，但生命体复杂性增加。
对于审美起源的观念：
人像以及宗教绘画作品背景中的图像，经常结合了带有安全感、危险神秘与开阔 空间的概况，这起源于人类诞生 初期选择了非洲大草原这样一个空阔而又神秘得 地方，所以人类的审美偏好并非完全来自于学习和环境因素，而是从远古祖先那里慢慢传承下来的对环境的评价能力。
早期人类在大草原中生存，这种进化史使我们产生了相应的适应性变化，还有一些最基本的反应能力经过了自然选择的调整，其中最基本的或许是感知并分类图形的能力。比如，早期人类对生命与 非生命的辨识，就在于生物的对称性。
面对高度有组织的分形图案，人们的识别、整理、分类能力会被激活。

《艺术宇宙》的笔记-第56页

读到几个关于宗教信仰等“非理性”为何具有进化上的适应性优势的精彩论据：理性会令人谨慎，而非理性、狂热和盲目的信仰则不会……如果你认为你的领地乃是神之所赐，那么保卫起它来，就比仅仅把它当做家园来保卫更加勇敢。……如果我们已经了解了大西洋的地理和天气状态，你还会扬帆远航，开始探索之旅吗？注：西方人还真是没有所谓“知其不可而为之”的思想啊。。……从逻辑上讲，非理性不应存在；但是，非理性、推测性的，以及带有宗教色彩的信念，能够激发我们采取能够带来积极结果的行动。以上，再次证明纯理性之不可能在进化中成功……又一个paper proves Spark does not exist的例子

《艺术宇宙》的笔记-第1页

科学是光谱分析，艺术是光合作用。
我们是宇宙结构中复杂而稳定的模式。
有生命处必有模式，有模式处必有数学。
我们能够在尚不了解雪花的全部奥妙时，探讨万物至理。
有序性绝不比我们的存在更复杂。
对人类行为、人类思维和人类创造性加以研究，我们很快就会发现其中存在的复杂性，却要经过很长时间，才能领略其中的简单性。
通过对人类艺术性发明的研究，科学将会发现复杂性结构出现的奥秘。
在这里，艺术与科学上升而相遇。