涌现的本质是什么？

01

嗨，小朋友们，在意识涌现的本质是什么？一文中，我们已经深入的了解了意识是怎样涌现出来的。

今天，我们就站在更宏观的视角，来好好聊一聊涌现本身的底层本质。

一只蚂蚁只会机械的搬土、找食物；但成千上万只蚂蚁聚在一起，就能精准的筑巢、分工协作、预判洪水...

这是拥有近乎智慧的群体意识的涌现。

一个细胞，没有记忆、没有情绪、没有思想；但由860亿个神经细胞组合成的大脑，就能产生爱恨情愁、喜怒哀乐...

这是人类自我意识的自然涌现。

一块平平无奇的铁矿石，在无数的原子有序排列之后，直接就会变成磁铁，凭空多出了“磁”这个全新的属性；

这是“磁力”的涌现。

湿润，是大量水分子聚集后涌现出的特性；燥热，是无数分子剧烈运动带来的涌现；而酸、甜、苦、辣这些味觉，本质上也都是涌现现象...

简单的说，涌现就是：

简单的小东西堆在一起后，凭空诞生了个体绝对没有的高级的新特性。

今天我会用通俗易懂的文字给大家彻底讲明白：

涌现是什么？它的底层本质又是什么？

02

咱们先给涌现下一个准确的定义：

涌现就是大量的简单个体，遵循简单的规则聚集互动，会自发地诞生出个体绝不具备的、不可拆分的全新宏观属性。

这里有三个关键的特征：

1. 个体没有，整体才有。

比如上文说的单个神经元没有意识，人脑才有；单只蚂蚁没有智慧，蚁群才有；

2. 不可拆解、不可还原。

你把磁铁拆成一个个原子，磁性会直接消失，你永远没法从单个原子里找出磁力；

3. 无法预判。

哪怕你彻底搞懂每一个个体的全部原理，也推算不出整体最后会诞生什么新特性。

说到这里，就必须说一下人类过去几百年最大的思维误区：

还原论。

过去科学家研究万物本质有一个简单粗暴的逻辑：

想要弄懂一个东西，就把它给拆开。

比如，想要搞懂人体，首先解剖拆成一个个器官，然后研究每个器官里的细胞，每个细胞的分子，再到原子...

这套还原论，曾让人类的科技飞速进步，但它在涌现面前，彻底撞了南墙。

还是拿大脑举例：

科学家们可以精准的看透每一个神经元、每一条突触、每一次放电，已经把大脑的微观机制给研究得明明白白的了。

但无论怎么拆解，都永远看不到你的主观意识、看不懂你的情绪、看不透你的任何主观感受。

这就是近十年神经科学界达成的共识：

微观细节，永远解释不了宏观涌现。

那到底是什么，能让一堆简单的零件，凭空变出高级能力的？

答案是：

统计力学和临界态。

这也是目前解释涌现最准确的底层工具。

03

统计力学的核心就是：

不要盯着个体，要看整个群体的规律。

比如：

我们不用追踪每一个气体分子，我们照样能定义温度。

微观个体虽然杂乱无章，但宏观群体自有它的秩序。

这是统计力学的核心，也是涌现的第一底层逻辑。

近十年上千组脑科学、物理、社会学实验都证明了一个惊天的结论：

所有能诞生出高级智慧、高级秩序的系统，全部处在临界态。

这是什么意思？临界态又是什么？

简单说：

临界态是介于完全混乱、和完全死板之间的中间状态。

太混乱的话，粒子无时无刻都在乱飘，没有任何秩序和规律；

太死板的话，它们全部同步僵化，也没有任何变通的能力；

临界态，也称作混沌边缘，是既灵活又稳定，处理信息效率达到了宇宙的极值。

所有人类的大脑，一辈子都死死卡在这个临界态。

神经科学的研究结果显示，我们在清醒、思考、做梦时，神经元放电永远都遵循幂律分布；

一旦偏离临界态就会出现：

比如深度睡眠这样偏死板的亚临界态，或者癫痫发作这样偏混乱的超临界态。

不止人类的大脑：

蚁群、洋流、金融市场、生物种群，所有能长久存活、拥有自适应能力的系统，全部卡在临界态。

所以说临界态是复杂系统诞生高级属性的唯一窗口。

04

结合认知神经科学的最新研究，科学家们还总结出了涌现最关键、普通人最难理解的两个机制：

1. 粗粒化。

即主动忽略无用微观噪声。

什么是粗粒化？

简单说就是：

系统会自动过滤掉那些细碎的垃圾信息，只会保留那些宏观有用规律。

比如：

我们不用记住每一个神经元的放电时间，只看神经元集群间的同步比例就行；

再比如：

我们不用去追踪每一滴水的运动，只用看水流的整体流向就行。

在意识的本质是什么（深度）？一文中我们知道：

我们的大脑已经把这套机制玩到了极致：

860亿个神经元，大脑直接进行了粗粒化压缩，过滤掉海量微观噪声，最终给你呈现出清晰的意识和连贯的记忆。

2. 序参量。

你可以理解为凭空诞生的宏观掌控力。

这也是涌现最魔幻、也是最核心的本质：

大量个体聚集，就能诞生出新的宏观信号即序参量；这个新信号，反过来会管控每一个微观个体。

就比如磁铁的例子：

单个原子是无磁性的；原子们集体排列，就诞生磁场，即序参量；而磁场反过来又会强制每一个原子摆正方向。

人脑子里的意识也是这个逻辑：

无数神经元杂乱的放电；然后集群同步诞生出注意力、意识、记忆这些序参量；而诞生出的意识反过来又会管控神经元，决定你该思考什么、记住什么。

科学界把这个逆天的现象叫做：

向下因果。

涌现并不是个体简单堆砌出了整体，而是成型的整体，会反向统治所有个体。

这就是为什么还原论会失败的原因：

你只看底层个体，永远看不到上层的掌控力量。

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从量子到人类社会，万物皆是涌现。

首先，量子尺度是最底层的原始涌现。

微观量子不断涨落、纠缠，看似毫无规律；微量子的叠加，诞生分子稳定性。

目前已经有实验证实了：

量子的微小纠缠，甚至能轻微影响人脑神经活动。

其次，生命本身就是一场涌现。

没有生命的原子、分子，在远离平衡态下不断能量交换，会自发形成耗散结构：

生命就此诞生。

原子没有生命，由它组成的生物拥有生命；原子不会衰老死亡，但生物拥有生死周期。

生命本身，是物质层面最伟大的涌现。

虽然在意识的本质是什么（深度）？一文中，我们知道意识只是“可约化口袋”，但毋庸置疑：

意识是宇宙的顶级涌现。

这也是近十年神经科学最大突破：

记忆、注意力、自我意识，全部不是大脑的产物，而是神经元集群相变出来的涌现属性。

当神经元耦合强度达到临界值，大脑会瞬间完成状态跳转：

无序放电→产生清晰记忆、主观感受。

这里顺便再提一下著名的意识难问题：

仪器能测出大脑所有电信号、化学反应，但永远测不出“你看到红色时的暖心、和被针扎时的疼痛”。

人类的主观感受，是意识涌现后，独属于宏观系统的专属产物，这是永远无法拆解到微观层面的。

从社会尺度上看：

人群、市场、文明这些也都是涌现。

人群里的每一个人都是独立的个体，情绪、想法各不相同；

但无数人聚集，会自发地诞生：舆论潮流、经济周期、文明趋势。

金融市场的暴涨崩盘、社会的风潮更迭，和大脑癫痫、休眠的物理规律一模一样，全部遵循临界态幂律分布。

个体永远预判不了群体走向，这就是社会层面的涌现。

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好啦，文章到这里就差不多了。

其实对于涌现现象，科学界是经过了百年争论的：

涌现到底是真的还是假的？

还原论认为：

世界只有微观粒子，涌现只是人类的错觉，只是我们看不懂粒子间的复杂关系而已；

但非还原论，即突现论认为：

涌现是真实的物理属性，宏观拥有独立因果力，不能被拆解、不能被简化。

但最终，结合全部的实证实验，科学界最终的定论是：

涌现是客观物理事实，并不是人类的主观错觉。

磁场、意识、群体智慧、经济周期，都是真实存在、拥有反向控制力的宏观实体的涌现。

还原论只能用来研究简单物质，复杂的世界，必须要依靠涌现论解释。

讲到这儿，那么：

涌现的本质到底是什么？

一句话总结就是：

涌现的本质是大量简单个体，在远离平衡态的临界条件下，通过非线性相互作用，自发诞生不可还原、具备向下因果能力的全新宏观秩序。

不过对于我们普通科普爱好者，也不用深究本质到底是个啥，关于涌现，我们记住以下几点就足够了：

1. 简单堆砌≠涌现，互动协同才是；

2. 微观决定不了宏观，宏观反而会反过来管控微观；

3. 宇宙所有高级东西：生命、意识、文明、市场，全部是涌现的产物；

4. 世界并不是你能层层拆开就能看懂的，因为世界是层层涌现出来的。

我们已经习惯用拆分的眼光看世界，比如人=器官+血肉；大脑=细胞+神经。

但涌现告诉我们的真相是：

你，绝不只是一堆原子的堆砌。

你的自我意识、独特性格、爱恨悲欢，是860亿个神经细胞，在宇宙临界态下，历经无数次相变，凭空涌现出来的、独一无二的高级奇迹。

原子终将消散，但涌现出的你的意识、思想、文明，终会在宇宙中留下痕迹。