基礎與物質的狀態

湧現

/ ee-MUR-juns /

一隻螞蟻幾乎無能為力,可一整群螞蟻卻能搭橋、培育真菌、找到通往食物的最短路徑。沒有誰在指揮,也沒有哪隻螞蟻知道整個計劃——那聰明的行為只在群體中才出現。這種由許多簡單的部分中冒出新的、有組織行為的現象,就叫湧現。

在物理學裡,湧現指的是:大量粒子聚在一起,表現出任何單個粒子都不具備的性質。一個水分子既不「濕」也不「液」;濕潤與流動,只在萬億個分子一起行動時才湧現出來。這種新行為並非魔法——它源自這些部分及它們之間的相互作用——但它確實是全新的,往往無法通過只看一個部分就猜到。

這之所以重要,是因為自然界中大多數有趣的事物——生命、磁性、超導,甚至意識——都是湧現而來的,源於眾多部分,而非某種單一的特殊成分。一個常見的混淆是以為湧現違背了物理定律;它並沒有。它只是意味著:知道單個粒子的規則,遠不足以預測極其大量的粒子聚在一起會做什麼。

黃昏時盤旋的椋鳥群在空中形成不斷變幻、彷彿有生命的形狀,儘管每隻鳥只遵循幾條關於最近鄰居的簡單規則——那美麗的圖案湧現自群體,而非來自任何領袖。

椋鳥群變幻的形狀,湧現自簡單的個體規則。

湧現並不需要任何新的基本力;粒子之間那些老的力,在極多粒子之間一起作用,就足以產生令人驚訝的全新集體行為。

又稱
emergent behaviour涌现现象湧現現象