自然是怎样创新的?以发明扫描隧道显微镜(STM)而获得1986年诺贝尔物理奖的慕尼黑大学的格尔德 · 宾宁(Gern Binnig)解释道:世界上任何事物都处于一个产生和消失的分形过程,并在这个分形过程中进化,创造力就在这个进化中体现出来。

就人的认识过程来说,就是认识事物的发展过程并找出其规律性。探索迄今未知的规律性是科学的主要任务之一。人在其生活和职业活动中试图确定可预见的东西,作出符合规律的行为。只有这样,人才会塑造未来。人们经常提出这样的问题,那些还未知的东西是否总有一天会对人的生活有意义。为此,人们常常仔细地研究并观察一些特殊的过程与行为方式,这样做是有益的。如果承认人与其智力有关系,那么就可说人完全是自然的。我们试图去发现那个过程及其共同性。宾宁惊人地推断,那些涉及全部过程的东西,就是创造力。

赫腊克利特已经认为“一切流动着”,黑格尔(Hegel)大致上已发现并应用了相互产生过程中的东西。今天我们知道认识是逐渐形成的,是创造力过程中的无穷链,人们在创造力情况下了解的东西,总是关系到能力或者人的行为。例如1970年布罗克豪斯解释道:“创造力就是创造性的力量,创造性的突然产生的思想”。

创造性这个概念迄今我们对它的理解还太狭窄,人与自然隔离太大。至少在我们的文化领域内此概念应当不间断地对自然提出需求。自然在负荷过重的情况下比人更有创造力。

人只是自然的组成部分,人类必须同大自然保持和谐,包括其它任何自然的组成部分。人与自然之间的矛盾冲突和危机已经发生,并一再发生。

人类更应该尝试,从迄今自然的危机中学习,从自然中学习什么即是创造力。

目前,对物质,生物和智力形成的理解是:

1. 几乎所有物理学家都认为,物质是由所谓的原始大爆炸形成的。无人知道自然规律从何处而来,导致物质必然的发展并形成我们的宇宙。

2. 生物学家认为,生物是由突然事件形成:即由突变事件和选择进化而来。

3. 我们大家都认为,智力是由观察和思考形成的。智力通过理解形成,智力是创造力“之源”。

人们已经注意到,上述3种观点可能有些不正确,而我认为,这些观点是错误的。

我们必须承认这样一种公正的证明:生物进化过程说明进化是向着目标方向进化的增加,而不是由于纯粹的突然事件。计算指出,从纯粹偶然的遗传性突变中生命的形成机会是十分稀少,以致有些人也许会不相信达尔文主义模型。我们认为,偶然性的、规律性的以及有些如像“智力”那样的东西都参与了所有的进化。创造力与进化互为存在,一切是由进化形成的。因此,创造力是进化时的能力。

达尔文主义最重要的原则是:生殖、突变,选择和分离。我们要用二元论来表达这些机理,如在两种极端之间的平衡那样:

(1)吸引 - 分离,作为接近平衡;

(2)生殖 - 死亡,作为支付平衡;

(3)突变 - 选择,作为多样性平衡:以任意的突变提出新的可能性,以选择来抛弃许多的可能性。

我主张,这种机理可用在一切之上,但还应该补充另一个决定性的观点。从“自相似”理论中我们认识到,分形结构是单调的,其形态可表现出多种多样:相同的图像直到最精致的细节一再重复。我认为分形结构,是建造自然和进化的基础。上述机理还具有这样的性质,能插入其本身并能重迭装配起来。我把它称为分形的达尔文主义。分形的达尔文主义有自动的“智力”,这里“学习过去经验”起着重要的作用。分形是一种现代几何概念,几年前由美国数学家曼德尔布罗特作过介绍。此概念适用于“破坏的”和“破裂的”结构。如像描述海岸线那样,人们在表面上杂乱无章的粗糙中或者在海岸线的锯齿形中能认出此规则。

就像在真空室内的一切物体部以相同速度降落一样,人们在此发现了所有物体的同样性质。在对海岸线测量的许多真实例子中人们发现所有刻度的同样性质和同样锯齿形,结构总是交叉地插入并彼此重迭装起。细微的结构组成粗犷的结构。小的与大的相似,结构总是自相似的、分形的。

有时候人们看全部时可能未认出本身的相似。就人来说,我们看不出纯粹外表带原子的人的相似性。要是人被抽象出了,那就是另一种情况了。人们要认出规则,必须经常抽象?如果集中测定人的整体基本性质,那么人到处生动地体现出几何分形的结构。我们的世界一开始就涉及到所谓的达尔文主义的分形原则。

一种新的动植物种类要从其他种类进化中产生,还必须与之分离开来。如同人在上百万年的进程中从猿分开一样,以致使其遗传物体不再是同猿并存的,进化生物学家把此行为称作分离。

很容易说明,世界上一切东西“需要”分离,生存也需要这种机理,人总是生活在不连续中。

物质是由元素以一定的份量所组成的:即由基本粒子、原子和分子组成的。我们的文字也由其自身成分组成的,即由字母组成的单词组成的。而每个词和每个字母之间又能清楚地分开。

在我们世界里所显示的一切,可表明为单元。我想把它们称作相互作用单元或者短程作用单元。电子、原子、分子、植物、动物、理论、书和思想,这一切在我们的世界观念中都应当理解为作用单元。

作用单元一方面有吸引力,另一方面还有排斥力,我把这两者称为“按间距需要”。它们必须自身有很好的免疫力,每个作用单元必须能够自身防护并确定界线,太接近,会相互破坏。

从现实生活中知道,甚至在婚姻中也需要处处对另外一些人确定界线,否则人们也许会失去自己的同一性。原子如果彼此远离,那么就吸引。如果接近,那么就排斥。否则它们也将完全失去其同一性。

所有东西,每当接近时,乃至概念也一样会相互吸引或排斥。任何思想必须确定界线,否则另外的思想会漫延。也许会渗进另外一种思想,但它作为独立的单元将不生存。任何思想,任何理论,任何学术讲演或者文章,都有一种免疫体系。

所有的作用单元必须是免疫的,以能生存,免疫力有个间距问题。但它们必须有能力同其它单元进行相互作用,交换信息。

我们人类用多种方法相互联系,我们经由我们的不同感觉器官接收信号,其他生物也一样。细胞间也相互联系。我们认识到:甚至在“死”物质中也有非常强烈的相互联系。物质粒子给予客观世界以温度、电荷、磁学及质量。

如果人们从特殊的相互作用中看到吸引与分离的话,那么人们会认识到,这种吸引与分离机理是分形的。人与人之间相互作用有吸引并同时与有使之分离的斥力。人由下一层单元组成,他们彼此相互作用有吸引,并同时相互间有确定界线,这就是器官。

器官由细胞组成,它同样彼此相互作用有吸引,细胞膜有清楚的确定界线,这是细胞皮肤。细胞膜决定,那些东西可以进出,那些东西不可以进出。

细胞则由大分子组成,大分子又由分子组成,分子由原子组成,原子由质子和中子等基本粒子组成,而基本粒子又有夸克组成。

今天认识到的最精细的基本粒子是夸克和轻子。它们是否可再次分为更深一层的元素,目前我们还不知道。我们的认识暂时停留在这一阶段。但是我们已经认识自然,我们到处发现吸引和分离导致一种彼此间相互作用的组成部分的产物。这些组成部分是分形的,人们得到的总是独立的刻度,相同的图像。

我认为,材料的交换,信息的交流都是在同一层分形结构上起作用的。

因为信息分布有分形,辩明也必然有分形。如果没有分形结构,信息和辨明捆在一个位置上,每个管理中心系统最终必将一事无成。要利用所有现存的可能性,必须合适地区分信息通量,合适区分,这就是分形。

—个放射性的原子衰变为另一个原子。在太阳内有着持续的新陈代谢过程。原子衰变,另一方面又经过核聚变诞生新原子。恒星最终死亡并爆炸为超新星,从爆炸剩余物中又能形成新星。

思想也会增殖。在交流时能陈述一种思想结构,甚至会陈述遍及全球的新思想。然而相同思想结构又同时呈现在世界上许多地方。新陈代谢发生在每个标度上。

突变是导致自然变化的偶然的因素,我们到处可以遇到偶然的因素。例如,没有一位物理学家可以计算放射性的原子衰变的时刻,他只能陈述在某一时刻衰变的可能性。

自然,包括人,要产生一些新的东西,除了试验,别无他法。

随着突变的发生,经过有关选择,检验变化是否有生命力,如果没有,将被抛弃。

突变是偶然的。在大多数情形下有无数可能性,如果突然事件可以变换结构,需要借助试验。自然可满足这种需求。

另一方面,我们将不给突然事件以充分的自由,从而尝试形成我们的未来。因为我们希望,有最好和最迅速的进展。

我们阐明进化战略,哪些可能性最有指望,只有实现有关试验:突变、选择,并如此循环。

这个主张对物理的自然规则最难证明,因为有关其形成我们几乎什么也不知道。我们的自然规则非常均衡,否则就瓦解了物质与生活的整个进化。

这是一个迄今未知的现象,但在分形的达尔文主义指导下显而易见。我们在同慕尼黑大学协作的慕尼黑IBM物理小组中试图把我们的物理的自然规则归诸于简单的分形达尔文主义的原则,并已有成效,例如在相对论理论方面和在量子力学中。

在我们的世界里这个综合整体的形成,以很有生命力的分形的达尔文主义模型而出现。为此,我想把它夸张一下,称为分形的生物。希望这些生物可继续成长、发育,我们将继续参加探索。

[Bild Der Wissenschaft 1990年第3期]