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阿瑟说，每个人都有自己的研究风格。如果你把一个研究问题想象成一个城墙环绕的中世纪城市，那么很多人会选择攻城锤式正面攻击。他们会冲向城门，试图单纯用智力和才华冲破防线。
但是阿瑟始终觉得用攻城锤不是自己的强项。“我喜欢跟随自己的节奏慢慢来，”他说道，“所以我会选择在城外安营扎寨。我等待着，思考着。直到有一天——也许在我转向另一个完全不同的问题之后——城门前的吊桥突然落下了，防守者说：‘我们投降。’答案随之水落石出。”
在阿瑟后来称之为报酬递增经济学的研究中，他安营扎寨了相当长时间。麦肯锡、孟加拉国、对古典经济学的彻底幻灭以及模式，这些都不完全称得上破城之策。但他清楚地记得城门前的吊桥何时开始落下。
那是在1979年4月，阿瑟的妻子苏珊终于拿到了统计学博士学位，已经精疲力竭。阿瑟向IIASA申请了8周的假期，以便和妻子一起在檀香山好好休息。对于阿瑟自己来说，这个假期是半工作半休息的状态。从早上9点到下午3点，他会去东西方人口研究所写研究论文，而苏珊则继续睡觉——切切实实地每天睡15个小时。在傍晚，他们会驱车前往瓦胡岛北部的豪乌拉海滩。在这片人迹罕至的狭长沙滩，他们可以冲浪，躺着喝啤酒，吃奶酪，读书。就是在这里，在他们到达后不久的一个慵懒的傍晚，阿瑟打开了他带来的那本书——霍勒斯·弗里兰·贾德森的《创世纪的第八天》，一本600页的分子生物学史。
“我被彻底吸引住了。”阿瑟回忆道。他读到詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克如何在1952年发现了DNA的双螺旋结构。他读到遗传密码如何在20世纪50年代和60年代被破译。他读到科学家们如何逐步破译蛋白质和酶的复杂结构。作为一个终生都对实验不擅长的人——“我在待过的每个实验室里都做得很糟糕”——他读到了使这门科学成为现实的艰苦实验：要解答一些问题必须进行这个或那个实验，为规划实验过程、筹备实验装置花费几个月时间，然后体验结果在手时的胜利或失落。“贾德森生动地展现了科学的戏剧性。”
但真正令他感到振奋的是，他意识到这是一个混乱的世界——一个活细胞的内部至少和混乱的人类世界一样复杂。然而，这是一门科学。“我意识到自己在生物学方面一直非常无知。”他说，“当你像我一样接受的是数学、工程学和经济学方面的训练，你往往会认为只有那些能够运用定理和数学表达的领域才存在科学。但是当我透过窗户看到生命、有机体和自然界时，我发现，不知何故，科学始终停滞不前。”你怎么能写出一棵树或一个草履虫的数学方程呢？你不能。“我对生物化学和分子生物学的粗略认知仅停留在对这个分子或那个分子的一系列分类。但这种分类并没有真正帮助你理解任何东西。”
我的确错了。在每一页里，贾德森都在证明生物学和物理学一样是门科学——这个混乱、有机、非机械的世界实际上仅由少数几个如牛顿运动定律般深奥的原理支配。每个活细胞中都有一个长长的螺旋状DNA分子：一连串化学编码的指令，也就是基因，共同构成了细胞的蓝图。基因蓝图可能在不同的有机体之间存在着巨大的差异。但在每个有机体中，基因使用的是基本相同的遗传密码。遗传密码会被同样的分子密码破译器破译。基因蓝图会以相同的流程被转化成蛋白质、细胞膜和其他细胞结构。
对阿瑟来说，地球上各种各样的生命形式给他带来了启示。在分子层面，每个活细胞都惊人地相似。细胞的基本机制是普适性的。然而，基因蓝图中一个微小的、几乎无法察觉的突变，就足以使整个生物体产生巨大的变化。发生在这里或那里的几次分子变化，就可能足以导致棕色眼睛和蓝色眼睛之别，体操运动员和相扑选手之别，身体健康和身患镰状细胞贫血病之别。经过数百万年的自然选择积累，再加上一些分子变化，就可能造成人类与黑猩猩、无花果树与仙人掌、变形虫与鲸之间的差异。阿瑟意识到，在生物世界，微小的偶然事件会被放大、利用、累积起来。一个小小的意外可能会改变一切。生命是发展的，它有自己的历史。他想，这可能就是为什么生物世界看起来如此自发、有机，而且充满活力。
说起来，可能这也是为什么经济学家们想象中的完美均衡世界总是给阿瑟带来静态、机械、缺乏活力的印象。在那个世界，几乎不可能发生什么意外的事情，市场上的微小机会失衡也会瞬生瞬灭。在阿瑟看来，它与真实的经济世界可谓天差地别，因为在真实的经济世界中，新产品、新技术和新市场层出不穷，旧产品、旧技术和旧市场不断消失。真实的经济不是一台机器，而是一种生命系统，拥有自发性和复杂性，就像贾德森在分子生物世界中所展示的那样。阿瑟还不知道如何利用这个新洞察。但这激发了他的想象力。
他继续读下去：还有更精彩的。阿瑟说：“在书中所有激动人心的情节中，最吸引我的是雅各布和莫诺的研究。”20世纪60年代早期，法国生物学家弗朗索瓦·雅各布和雅克·莫诺在巴黎巴斯德研究所工作时发现，沿着DNA分子排列的数千个基因中，有一小部分可以起到微型开关的作用。打开其中一个开关——例如通过将细胞暴露于某种激素中——新激活的基因就会向其他基因发出化学信号。这个信号随后会沿着DNA分子长链上下传递，触发其他的基因开关，使一些开启，一些关闭。反过来，这些基因也开始发出（或停止发出）自己的化学信号。因此，更多基因开关将在一个不断增加的级联中被触发，直到细胞的基因组稳定下来，形成一个全新和稳定的模式。
对于生物学家来说，这一发现意义巨大（以至于雅各布和莫诺后来因此共同获得了诺贝尔奖）。这意味着存在于细胞核中的DNA不仅仅是细胞的蓝图，即如何制造各种蛋白质的索引。DNA事实上是负责细胞构建的“工头”。实际上，DNA是一种分子尺度的计算机，它指导细胞如何自我构建、自我修复以及与外部世界互动。此外，雅各布和莫诺的发现解决了一个长期存在的谜团，即受精卵细胞如何分裂并分化成肌肉细胞、脑细胞、肝细胞以及新生儿的其他所有细胞类型。每种不同类型的细胞对应着不同的活化基因模式。
对于阿瑟来说，当他读到这些时，一种似曾相识的感觉和兴奋之情交织在一起，充斥着他的内心。他又一次想到那个词：模式。一整套无序蔓延的自洽模式，随着外部世界的变化而形成、进化和改变。这让他想起了万花筒，将一把珠子固定在一个图案上并保持不变——直到缓慢转动圆筒使它们突然间串联成一个新的图案。少量碎片和无限可能的模式。不知为何，尽管他无法用语言清晰地表达其中缘由，但这似乎就是生命的本质。
阿瑟在读完贾德森的书后，去夏威夷大学的书店里搜寻了他能找到的所有关于分子生物学的书。回到海滩上，他如饥似渴地读完了这些书。他说：“我被深深迷住，无法自拔。”6月回到IIASA 时，他纯粹凭借智识层面的激情推动自己前进。阿瑟仍然不清楚如何将这一切应用于经济学，但是他能感觉到基本线索就在那里。整个夏天，他都在不停地翻阅生物学的书。9月，在IIASA 的一位物理学家同事的建议下，阿瑟开始深入研究凝聚态物质的现代理论——液体和固体的内部运作。
阿瑟像之前在豪乌拉海滩时一样吃惊。他从没想过物理学和生物学之间会存在任何相似之处。要知道物理学并不像生物学：物理学家通常研究的原子和分子比蛋白质和DNA要简单得多。然而，当你观察这些简单的原子和分子大量地相互作用时，你会看到相同的现象：微小的初始差异会导致迥然相异的结果。简单的动力学产生了惊人的复杂行为。少量碎片形成近乎无限的可能模式。不知为何，在某个阿瑟不知道如何定义的较深层面上，物理学和生物学的现象是相同的。
不过，物理学与生物学在现实层面上有一个非常重要的区别：物理学家研究的系统足够简单，他们可以用严格的数学进行分析。突然间，阿瑟开始有了回归老本行的感觉。如果他之前还心存疑虑，那么他现在知道，自己正在处理的正是科学问题。他说：“这些并不只是模糊的概念。”
阿瑟发现自己对比利时物理学家伊利亚·普里戈金的著作印象最为深刻。阿瑟后来才发现，普里戈金被许多物理学家视为一个令人难以忍受的自吹自擂之人，他经常夸大自己成就的重要性。尽管如此，普里戈金无疑是一位引人注目的作家。并非巧合的是，普里戈金因在“非平衡态热力学”领域的研究成果，在1977年被瑞典皇家科学院授予了诺贝尔奖。
从本质上讲，普里戈金是在回答这样一个问题：为什么世界上有秩序和结构？它们从何而来？
这个问题听起来容易，但回答起来要难得多，尤其是当你考虑到世界总体趋向于衰败的时候。铁会生锈。倒下的木头会腐烂。洗澡水会降至与周围环境相同的温度。相比创造结构，大自然似乎更喜欢拆分结构，把事物混合成一种平均状态。事实上，失序和衰败的过程似乎是不可阻挡的，以至于19世纪的物理学家将其总结成热力学第二定律，换句话说就是，“无法把炒熟的鸡蛋还原成生鸡蛋”，或者说“覆水难收”。按照热力学第二定律，如果不受外界影响，原子将尽可能地自我混合和随机化。这就是铁生锈的原因：铁中的原子总是试图与空气中的氧混合，形成氧化铁。这也是洗澡水会冷却至与周围环境相同的温度的原因：水面上快速移动的分子与空气中慢速移动的分子碰撞，并逐渐转移它们的能量。
然而，尽管如此，我们确实看到了周围秩序和结构的存在。倒下的木头会腐烂，但树木也会生长。那么，如何将结构的生长与热力学第二定律协调起来呢？
正如普里戈金等人在20世纪60年代意识到的那样，答案藏于那句看似平淡无奇的短语——“不受外界影响”。在现实世界中，原子和分子几乎从来不会不受外界影响，至少不完全是这样；它们几乎总是暴露在来自外部的一定量的能量流和物质流中。如果能量流和物质流足够强，那么热力学第二定律所规定的稳步的能量退降过程就可以被局部逆转。事实上，在有限的区间内，系统有可能自发地组织成一系列复杂的结构。
最常见的例子可能就是放在炉子上的一锅汤。如果把煤气关闭，那么什么也不会发生。正如热力学第二定律预测的那样，汤会保持室温，与周围环境保持平衡。如果点燃煤气并把火保持在非常小的状态，那么仍然不会发生什么。但这个系统不再处于平衡状态——热能从锅底升起，传入汤中——但差异不大，不足以真正干扰任何事情。现在，将火一点点调大，使系统更多地偏离平衡状态。突然，增加的热能流使汤变得不再稳定。汤分子微小、随机的运动不再是平均为零的状态，一些运动开始增长。部分液面开始上升，其他部分则开始下降。很快，汤分子开始大规模地组织其运动：从上向下看表面，你可以看到对流元胞的六边形图案，在每个元胞中心的液体上升，边缘的液体下降。汤已经获得了秩序和结构。换句话说，它已经开始沸腾了。
普里戈金说，这种自组织结构在自然界中无处不在。激光是一个自组织系统，其中光的粒子——光子，可以自发地组成一个强大的光束，其中每个光子的运动步调一致。飓风是一个自组织系统，由来自太阳的源源不断的能量驱动，这种能量驱动风的形成，并从海洋中吸收水分以形成降雨。活细胞——尽管因过于复杂而无法进行数学分析，也是一个自组织系统，它通过食物的形式吸收能量，通过热量和废物的形式排出能量，以此来生存。
事实上，普里戈金在一篇文章中写道，可以想象，经济也是一个自组织系统。在这个系统中，市场结构是由劳动力需求、商品和服务需求等因素自发组织起来的。
阿瑟读到这些话时立刻坐了起来。“经济是一个自组织系统。”正是这样！这正是他自从阅读了《创世纪的第八天》以来一直在思考的问题，尽管他不知道如何将其表达出来。普里戈金的自组织原理、生命系统的自发动力学——现在阿瑟终于看到如何将两者与经济系统联系起来。
事后看来，这一切都显而易见。用数学术语来说，普里戈金的核心观点是自组织依赖于自我强化：当条件合适时，小的影响趋于放大，而不是慢慢消失。这正是雅各布和莫诺在DNA研究中隐含的信息。阿瑟说：“我突然意识到，这就是我们在工程学中称之为正反馈的东西。”微小的分子运动形成了对流元胞。温和的热带风变成了飓风。种子和胚胎成长为完全成熟的生物。正反馈似乎是变化、惊喜和生命自身的必要条件。
然而，阿瑟意识到，正反馈恰恰是传统经济学领域所缺失的。相反，新古典主义理论假设经济完全由负反馈控制：微小的影响倾向于逐渐消失。事实上，他还记得当他在加州大学伯克利分校的经济学教授反复强调这一点时，他就有些困惑。当然，他们没有称之为负反馈。但“报酬递减”的经济学原理中隐含着这种影响逐渐消失的趋势：第二块糖果的味道远没有第一块好；两倍的肥料不会产生两倍的产量；任何事情你做的次数越多，最后一次的效用、利润或者给人带来的享受就越少。但阿瑟看到，其净效应是一样的：负反馈可以防止微小的扰动走向失控并摧毁事物的物理结构，同样，报酬递减确保了没有一家公司或一种产品能够发展到足以主宰市场。当人们厌倦了糖果，他们就会转向苹果或者其他食物。当所有最佳的水力发电站坝址都投入使用了，公用事业公司就开始建造燃煤电厂。当肥料足够时，农民就会停止施肥。事实上，负反馈或报酬递减正是整个新古典经济学中经济和谐、稳定和均衡愿景的基础。
但早在加州大学伯克利分校时，工程学出身的阿瑟就忍不住想知道：如果你在经济中获得了正反馈，会发生什么？或者用经济学术语来说，如果你的报酬是递增的，会发生什么？
“别担心，”阿瑟的老师向他保证道，“报酬递增的情况很少见，而且持续不了多久。”由于阿瑟并没有具体的例子，他便闭嘴了，继续研究其他的事情。
但是现在，读着普里戈金，一切都涌入他的脑海。正反馈、报酬递增——也许这些在现实的经济运作中是存在的。也许它们解释了他在现实世界经济中所看到的活力、复杂性和丰富性。
也许确实如此。事实上，阿瑟越是思考这个问题，就越是意识到报酬递增会给经济学带来多么巨大的变化。以效率为例，新古典主义理论让我们相信，自由市场总会筛选出最好、最有效的技术。事实上，市场表现得并不算太糟糕。但是，阿瑟想知道，我们该如何理解标准的QWERTY键盘布局呢？在西方世界，几乎所有的打字机和电脑都使用这种键盘布局。（QWERTY 这个名字是由键盘最上面一行的前6个字母拼成的。）这是在打字机键盘上排列字母的最有效率的方法吗？绝对不是。1873年，一位名叫克里斯托弗·斯科尔斯的工程师专门设计了QWERTY键盘布局，目的是减缓打字员的打字速度：因为如果打字员打得太快，当时的打字机就容易卡壳。后来雷明顿缝纫机公司大规模生产了使用 QWERTY 键盘的打字机，这意味着许多打字员开始学习这个系统，于是其他打字机公司也开始提供 QWERTY 键盘，然后更多的打字员开始学习它，如此循环往复。阿瑟认为，凡有的，还要加给他——这就是报酬递增。现在 QWERTY 键盘已经成为被无数人使用的标准键盘，它基本上被永远锁定了。
还可以想想20世纪70年代中期 Beta 制式录像机与 VHS 制式录像机之间的竞争。在1979年，很明显 VHS 制式录像机正在垄断市场，尽管许多专家最初认为它在技术上略逊于 Beta制式录像机。VHS制式录像机是怎么胜出的呢？因为 VHS制式录像机的供应商在一开始就很幸运地获得了稍微大一点的市场份额，尽管存在技术差异，这仍然给予了他们巨大的优势：录像带商店讨厌需要以两种不同的格式存储所有的东西，消费者讨厌被废弃的录像机困扰。所以每个人都有很强的动力追随市场领导者。这进一步提高了VHS制式录像机的市场份额，最初的微小差异迅速扩大。这再一次印证了报酬递增。
还是以这种无限迷人的商业模式为例。纯粹的新古典主义理论告诉我们，高科技公司倾向于在地理上均匀分布：它们没有理由偏好任何一个地点。但在现实生活中，它们当然会蜂拥到硅谷和波士顿128号公路这样的地方，因为那靠近其他高科技公司。已经拥有的，还将得到更多——世界由此产生了结构。事实上，阿瑟突然意识到，这就是为什么你在任何系统中都能发现模式：正反馈和负反馈的充分作用会自发地产生模式。他说，想象一下，在一个高度抛光的托盘表面洒上一点水，水珠会形成一个复杂的图案（即模式）。之所以会这样，是因为有两股相反的作用力在起作用。重力作用会试图将水分散开，在整个表面形成一层非常薄且平的水膜，这是负反馈。同时还存在表面张力，即一个水分子对另一个水分子的吸引力，它试图将水分子凝聚到一起，形成致密的小水珠，这是正反馈。正是这两种力量的结合，产生了复杂的水珠图案。而且，这种图案是独一无二的。再做一次这个实验，你会得到一个完全不同的水珠图案。历史上的微小事件——对应着托盘表面无穷小的尘埃和看不见的不规则之物——会被正反馈放大，对结果产生重大影响。
实际上，阿瑟想，这或许可以解释为什么（套用温斯顿·丘吉尔的话来说）历史只是一件破事接着一件破事。报酬递增只需要一个微不足道的偶然事件——谁在走廊里撞上了谁，马车队碰巧在哪里停下过夜，交易站碰巧在哪里设立，意大利制鞋商碰巧移民到了哪里——然后就会将其放大到不可逆转的地步。一个年轻女演员是单凭天赋成为超级巨星的吗？几乎不可能：是因为幸运地出演了一部热门电影，使她的职业生涯因为知名度提高而飞速发展，而与她同样才华横溢的同辈演员依旧名不见经传。英国殖民者是否因为新英格兰拥有最适合种植农作物的土地而成群结队地涌向寒冷、多风暴、满是岩石的马萨诸塞湾沿岸？并不是。他们的确来了，不过是因为马萨诸塞湾是清教徒下船的地方。而清教徒之所以在那里下船，是因为“五月花号”在寻找弗吉尼亚时迷路了。一旦殖民地建立起来，就无法回头。没有人愿意把波士顿搬到别的地方去。
报酬递增、锁定效应、不可预测性、会产生巨大历史影响的微小事件——“报酬递增经济学的这些特性一开始让我感到震惊，”阿瑟说，“但当我意识到，它的每个特性都与我正在阅读的非线性物理学相对应时，我非常兴奋。我不再震惊，反而非常着迷。”他了解到，几代经济学家实际上都在讨论这些问题。但是他们的努力一直是孤立而分散的。阿瑟觉得自己第一次意识到，所有这些问题都是同一个问题。他说：“我觉得自己好像走进了一座宝库，捡起了一个又一个珍宝。”
到了秋天，一切都落地成形了。1979年11月5日，阿瑟把所有想法都整理了出来。在他笔记本的某一页，他写下了“旧经济学和新经济学”，下面列出了两栏：
就这样，阿瑟连写3页，这是阿瑟对于一个全新的经济学门类的宣言。经过这么多年的努力，他说：“我终于有了一个观点，一个洞见，一个解决方案。”这个洞见很像希腊哲学家赫拉克利特所观察到的：“人永远不可能两次踏入同一条河流。”在阿瑟的新经济学理论中，经济世界是人类世界的一部分。经济世界将永远是经济世界，但它永远不会一成不变。它将是流动的、不断变化的、充满活力的。