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能够在任意长的时间里存活和繁衍的结构。在通常情况下，液体不会表现出这种分子层
次上的行为现象。众所周知，液体能够像气体一样，完全处于混乱状态。确实，朗顿得
知，将温度和气压增大到一定的程度，你可以让水蒸气直接变成水，根本就不需要经过
相变。总的来说，气体和液体只不过是单个物质流动状态的两种表现。所以其间的区别
并不是根本性的，液体与“生命游戏”的相似性仅仅是表面现象。
朗顿又回到物理学教科书上继续阅读。“我终于找到了第一秩序与第二秩序之间相
变的基本区别。”第一秩序相变是我们都熟悉的：剧烈而准确无误。比如，把冰块加温
到华氏32度，冰块立刻就会化成水。分子基本上是被迫在秩序与混沌之间做非此即彼的
选择。在低于发生转变的温度下，分子会振荡缓慢，足以保持结晶体秩序（冰块）。但
在温度高到转变点之上时，分子就会剧烈振荡，分子键断裂的速度要大于其形成的速度，
分子被迫选择混沌（水）。
朗顿得知，第二秩序相变的本质很不寻常（起码是在人类习惯其间的温度和气压
下）。但这种相变相当温和，主要是因为这个系统的分子不用做出非此即彼的选择。它
们结合混沌和秩序。比如，在达到转变温度之上时，大多数水分子相互翻滚，处于完全
混乱的状态：流体阶段。然而，在相互翻滚的水分子中有成千上万极其微小的、有秩序
的、呈格化的岛屿，其水分子经常在边缘线上解体和重新结晶。这些岛屿即使就其分子
规模而言，也是既不非常大，也不非常持久的。所以这个系统仍然接近混沌。但随着温
度下降，最大的岛屿开始变得非常之大，存在的时间也相对延长。混沌和秩序之间的平
衡开始起变化。当然，如果温度一下子上升到超过转变点，其作用就会被扭转：物体的
状态就会从布满岛屿的流体之海变为布满流体之湖的固体大陆。但如果温度恰好处在转
变点上，其平衡就会尽善尽美：有秩序的结构之量与混沌的流体之量正好相等，秩序和
混沌相互交织在微臂与碎丝的舞蹈之中，呈现出复杂而永恒变化的状态。最大的秩序结
构会将其只做空间和时间上任意长的伸延。没有任何东西能够真正安顿下来。
当朗顿发现“这正是最关键的关联！这与伍尔弗雷姆的第四等级正好相似”时，他
感到非常震惊。一切都包括在这里了。能够繁衍的、滑翔机式的“延长的瞬变值”、永
不静止的动力、能够生长、分裂和重组的结构之舞呈现出来的令人永恒惊奇的复杂——
这一切实际上界定了第二秩序的相变。
所以，朗顿现在又有了第三个类比：
分子自动机等级：
Ⅰ＆Ⅱ→“Ⅳ”→Ⅲ
动力系统：
秩序→“复杂”→混沌
物质：
固体→“相变”→流体
问题在于，还存在比这个类比更大的意义吗？朗顿重又回到研究之中，对物理学家
的所有统计测试做了调整，将之应用到冯·诺意曼的宇宙之中。当他把λ的作用结果绘
制成图表后，其图表看上去就像直接从教科书上拷贝下来的一样。物理学家看了后会大
喊：“二级相变”。朗顿不知道为什么他的λ参数会运作得这么好，或为什么它与气温
如此类似。（确实，到现在也没有人真正理解这一点。）但谁也不能否认这个事实。二
级相变真实存在，不只是一个类比。
朗顿会经常随心所欲地给这种相变起名字：“趋向混沌的转变”、“混沌的边界”、
“混沌的开始”。但真正能让他抓住本质感觉的名字是“混沌的边缘”。
他解释说：“这个名字让我想起了学习潜游时所经历的一种感觉。我们大多数时候
是在离海岸非常近的地方潜游，那儿的海水晶莹剔透，能清清楚楚地看到六十英尺的深
处。但有一天我们的教练把我们带到大陆架边缘，那儿，六十英尺深度的晶莹剔透变成
了八十度的斜坡，深深滑向深不可测的海水中。我相信，那个斜坡从上到下的水深变化
在两千英尺。这使我认识到，我们曾经做过的潜水，尽管在当时显得冒险而大胆，但实
际上不过是在海边的嬉耍。比起‘大洋’来，大陆架不过水坑而已。”
“生命浮现于海洋之中，而你生存在其边缘，欣然于海水流动中无穷的养分。这就
是为什么‘混沌的边缘’这个说法带给了我非常相似的感觉：因为我相信生命同样也起
源于混沌的边缘。我们就生存在这个边缘，欣然于物质所提供的养分……”
当然，这是一个很诗意的说法。但对朗顿来说，这个信念远非只是诗意而已。事实
上，他越想越觉得相变与计算机之间、计算机和生命本身之间，有着非常深刻的联系。
当然，这种联系可以直接追溯到“生命游戏”。朗顿说，1970年，当这个游戏被发
明出来以后，人们注意到的第一件事就是能够繁衍的结构，比如能够载着信号从冯·诺
意曼宇宙的这一端滑翔到那一端的滑翔机。确实，你可以把一群滑翔机的单列滑翔想成
是一串二进制数位：“滑翔机出现”＝1；“滑翔机消失”＝0。当人们接着玩下去，就
会发现各种能够储存这种信息，或放射新的信息信号的结构。事实上，人们很快就清楚
了，“生命游戏”结构能够用来建造一台有数据储存功能、信息加工能力和其它所有功
能的完整的计算机。“生命游戏”计算机可以和该游戏所借助运作的计算机毫不相关，
不管那是什么样的计算机，是PDP－9、苹果二型机，还是阿波罗工作站，都只不过是能
够让分子自动机运作起来的发动机。不，“生命游戏”能够完全存在于冯·诺意曼的宇
宙之中，完全以朗顿的自我繁衍的模式存在。确实，它是一台原始的、效率不高的计算
机。但从原则上来说，它确实存在，它会是个通用计算机，其功率足以使其能够计算任
何可以被计算的东西。
朗顿说，这是一个十分让人吃惊的结果，特别是当你考虑到只有相对非常少的几条
分子自动机规则就能做到这一切时。你可以用第一等级和第二等级规则控制的分子自动
机来建造一台这样的通用计算机，因为它们产生的结构过于呆滞，你可以将数据储存在
这样一个宇宙之中，但你却不能在这样的计算机上四处繁衍信息，也无法建造一台第三
混沌等级自动机的计算机。因为在这之上信号会很快丢失，所储存的结构也会很快变成
碎片。朗顿说，确实，能够使你能建造一台通用计算机的唯一规则存在于像“生命游戏”
这样的第四等级之中。这些是唯一既能够提供足够的稳定性来储存信息，又能够有足够
的流动性可以在任意的距离之间传送信号的规则。而足够的稳定性和足够的流动性是计
算机的关键。当然，这些也是在混沌边缘的相变中出现的规则。
朗顿认识到，在这里，相变、复杂性和计算机都被包括于其中了。或起码，它们都
被包括在冯·诺意曼的宇宙中了。但朗顿相信，对于现实世界——从社会体系、经济制
度到活细胞——都存在相同的关联性。一切现实生活的情形都是一样的。因为一旦你开
始运作计算机，你就是在深入生命的本质。“生命有赖于信息处理的程度高到令人不可
思议。”他说。“生命储存信息，画出感官信息的地图，再把信息进行某种复杂的转换
而产生行动。英国生物学家里查德·达金斯（Richard Dawkins）举过一个非常好的例
子：如果你拣起一块石头，把它抛向空中，它会呈一条漂亮的抛物线落下。这是因为受
制于物理定律。它只能对外界对它的作用力做出简单的回答。但如果你把一只小鸟抛向
天空，它的行为决不会像石块一样，它会飞向树丛的某处。同样的外界力量当然也作用
在这只小鸟身上。但小鸟体内处理了大量它接收的信息，这使它产生了飞向树丛的行动。
即使是简单的细胞也同样会如此：它们的行为和无生命的物质的行为是不同的。它们并
不只是对外力做出简单的反馈。因此，对于有生命的物体，一个有趣的问题是：受制于
信息处理的动力系统在什么样的情况下从只会对物理力量做出简单反馈的物质中脱颖而
出的？”
朗顿说，为了回答这个问题，“我拿出相变眼镜，观察计算机的现象学。这里有许
多相似性。”比如，当你上计算机理论课时，你首先要学的就是区分“停止”程序——
即接收到一系列数据就在一定的时间内产生答复的程序——和永远在运转的程序。朗顿
说，这就像区分在相变之上和之下的物质行为一样。在这个意义上，物质经常在用“计
算机”计算如何在分子层安排自己：如果很冷，则很快就能作出完全凝固成晶体的回答。
但如果很热，则完全无法作出回答，只能以流体的形式存在。
他说，这种区别也近似于分子自动机最终因冻结成固定的型态而停止的第一等级、
第二等级与分子自动机沸腾不止的第三等级混沌状态之间的区别、比如说，有一个程序
刚刚在屏幕上打出“你好，世界！”的字样，然后就消失了。这样的程序就相对于第一
等级分子自动机λ为0．0的低值，所以几乎立刻就停止安静了下来。相反，如果一个程
序有一个严重的错误，所以它在屏幕上打出一串串永不重复自己的乱码，这样的程序就
相应于第三等级的分子自动机，其λ值介于0．5，这时混沌程度最为严重。
接下来，假如你离开两个极端，趋于相变。在物质世界里，你会发现瞬变值滞留的
时间越来越长。那就是，当温度越来越接近相变，分子就需要越来越长的时间来做出自
己的决定。同样，当λ从0增至冯·诺意曼的宇宙，你就会发现，分子自动机在停顿下
来之前会剧烈搅动一会儿，而运转多久有赖于它们原初的状态。这就相当于计算机科学
中的所谓多项式时间算法——也就是在停止之前必须做大量的计算，但计算的速度相对
很快、也很有效。（多项式时间算法经常出现在碰到像名单分类这类繁杂的问题时。）
但当你进一步观察，当λ更接近相变时，你会发现分子自动机会剧烈搅动相当长一段时
间。这些相当于非多项式时间算法，某种永不停息的状态。这种算法完全无效。（一个
极端的例子就是用尽力前瞻每种可能性棋步的办法下象棋的软件程序。）
如果正好处在相变时呢？在物质世界里，一个特定的分子也许会在一个有秩序的阶
段，或流动的阶段兴奋起来，而在这之前却无法知晓，因为秩序和混沌在分子层紧密交
缠。同样，第四等级规则也许是一个冻结的型态，也许不是。但不管产生怎样的型态，
混沌的边缘的相变相对应的是计算机科学家所谓的“不可决定的”算法。这些算法也许
会因为某种输入而很快停滞下来，就像用一个已知的稳定结构开始玩“生命游戏”。但
它们也许因为另外一种输入而永不停止地运作下去。关键在于，你无法总是能预先知道
会出现何种情况，就是在原则上也无法预测。朗顿说，事实上，甚至有一个定理阐述了
这种效应：这是英国逻辑学家爱伦·图灵（Alan Turing）在三十年代证明的“不可决
定的定理”。这个定理基本上是说，不管你认为自己有多么聪明，总会有算法能够超越
你的事先预测能力。发现这些算法会产生什么结果的唯一办法就是运作这些算法。
当然，这些正是你想用来模拟生命和智能的算法。所以“生命游戏”和其它第四等
级的分子自动机与生命如此相似是毫不奇怪的。它们存在于唯一的动力王国，复杂，计
算机和生命本身有可能存在其中：那里就是混沌的边缘。
现在朗顿有了四个非常详尽的类比——
分子自动机等级：
Ⅰ＆Ⅱ→“Ⅳ”→Ⅲ
动力系统：
秩序→“复杂”→混沌
物质：
固体→“相变”→流体
计算机：
停止→“不可决定”→非停止
还有第五个和更多的假设：
过于稳定→“生命／智能”→过于喧闹
但所有这些又有什么意义呢？朗顿判定：“固体”和“流体”不只是物质的两种根
本的状态，就像是水和冰那样，而是一般动力行为的两种根本的等级，包括像分子自动
机规则的空间，或抽象算法的空间这样彻底的非线性王国的动力行为。他还进一步认识
到，这两个动力行为的根本等级的存在，意味着第三种根本等级的存在：混沌边缘的
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