安德森四原则是演化功能涌现的先决条件。圣塔菲研究所现任所⻓ David Krakauer 撰⽂总结了这些观点,并简要讨论了近期与功能对称性破缺相关概念的扩展,包括信息、计算和因果。
复杂现象的涌现在两种情况下有可能出现:⼀是当基本的物理对称性被打破时;⼆是当选择特定的基态来执⾏机械⼯作和存储适应性信息时。在⼏⼗年的研究进程中,菲利普·安德森从复杂系统的对称性破缺中列举了⼏个关键原则。这些原则包括涌现性、阻挫随机函数、⾃主性和⼴义刚性。
对称性破缺的后果多种多样,但对于复杂性研究最有意义的是我称之为安德森四原则,它们包括:通过多样性或缩放引起的涌现性质,阻挫随机函数的重要性,⾃主性的要求,以及⼴义刚性的属性。总的来说,安德森四原则主要是针对平衡宏观态⽽得出的,它们为我们理解在⾮平衡状态下通过耗散性或驱动性动⼒学引发的准平衡结构的涌现提供了必要的基础。
安德森在《多者异也》开头引⼊了对称性破缺的概念,描述了对称物理定律在解释常⻅的⼤分⼦结构时的尺度依赖限制。他选择的例⼦是氨分⼦的⾦字塔结构。氨分⼦被认为具有⾦字塔状的结构,以每秒⼤约300亿次的频率在两种状态之间反转或量⼦隧穿。这个过程的结果是,氨的静态分布是两个相互可逆的⾦字塔的混合物。
为了说明问题,我给这安德森四原则打上了标签,它们扩展了我们对对称性和对称性破缺在复杂系统中所扮演的关键⻆⾊的理解。我发现这些原则是对相变与涌现性、耗散结构与适应性特征,以及斑图形成与机械和计算⼯作之间关系的许多有疑问的思考的纠正。