被誉为“万物之灵”的人类个体仅来源于几千个不同基因；一个井井有条的蚂蚁社会是由上千个蚂蚁个体看似无序的行为组成——极为寻常的元素能够以近乎神奇的方式形成复杂现象，这就是乍听起来有点陌生的“涌现”理论：微物质构成了大世界，并呈现出整体具有而微部分不具有的神秘特征。
      其实，不少景观都可以看做“涌现”理论的体现者，上演“奇迹”的一幕。例如，两个微观粒子无论相隔多远，只要彼此处于“量子纠缠”，就可将一个粒子的量子信息发向远处的另一个纠缠粒子，一个粒子可以传递有限的信息，而亿万个粒子联手，就形成了复杂而神奇的量子网络。
      量子网络具有无可比拟的特性——它比现在的互联网要快千万倍，而且保密性绝佳，要想破译它的密码几乎是一件“不可能完成的任务”。量子网络激发了无数科学家的勃勃雄心，但对“量子纠缠”态的操作实在太过困难，所以迄今为止，令人向往的量子网络还只是存在于科学幻想之中。
      不过近日，德国马普学会量子光学研究所科学家却成就了“梦想照进现实”的一步：建立起了世界上第一个基于单个原子和光子的“初级”量子网络。
      这个量子网络的确非常“初级”，它由两个耦合的单原子节点构成，这两个“原子节点”通过一个60米长的光纤相连，研究人员利用激光让位于A节点的原子发射一个光子，其“量子态”会映入光子的“偏振态”。光子通过光纤抵达B节点并被吸收，量子态就会转移到位于B节点的原子，原子的量子态可很容易通过单光子的偏振态读出，从而完成量子信息的传递。
      这其中的关键是科学家完美地设计了“单原子腔”系统，将原子捕获其中，并实现了对被困原子发射单光子的控制，而多个原子腔节点便可构成一个规模化的量子系统，从而呈现出一种非常清晰的量子网络构建方式。
      该研究所主任、量子动力学部门负责人Gerhard教授称：“我们已经实现了第一个量子网络原型，可以在两个节点之间产生远程的量子纠缠，并保持约100微秒，这使未来的大型量子互联网实现完全成为可能。”联想到1965年，麻省理工学院的TX-2计算机与加州圣莫尼卡系统开发公司的Q-32计算机通过电话专线直接远程连接，组成了世界上首个“实验网络”，从此开创出蓬蓬勃勃的Internet发展之路，马普学会量子光学研究所的工作也许正是这样的先河之举（4月13日《科技日报》）。
      对比起网络，人类大脑的复杂度有过之而无不及，很多科学家将其看成是科学领域的“终极挑战”。其实，大脑的基本单位是“神经元”，人脑拥有1000亿个神经元，每个神经元每秒会执行数十亿次计算，以此“涌现”出让所有机器都相形见绌的超级能力，现在，瑞士洛桑联邦综合理工学院的Henry Markram，正携手英国剑桥大学的科研团队，精确到单个神经元细胞的程度，让全球功能最强大的超级计算机变身为“人脑”。
      该模拟“大脑”位于德国的一个研究机构内，众多的三维图像组成一个半圆形的大脑“座舱”，将迄今所有与大脑运行的未解之谜的信息结合在一起，科学家们能虚拟地“飞行于”不同的大脑区域并观察这些神经元之间的相互连接。在此之前的15年中，Markram领导的研究团队曾成功地计算机模拟出了大脑皮质柱，也模拟出了实验鼠的部分大脑。现在，他们计划用12年的时间辛勤耕耘，完成模拟人类大脑的“壮举”。
      Markram表示：“数十亿个神经元相互连接的人脑极其复杂，使神经科学家很难真正理解大脑的工作原理，而模拟大脑将使我们能操纵并测量大脑的各个方面。如果我们取得成功，会让全球约20亿脑部受损者受益，同时将洞悉人类思考的秘密，为研发出更智能的机器人和计算机开辟新路。”看来，Markram正在用自己的方式，诠释出“涌现”理论的实践意义（4月15日英国Dailymail）。
      如果运气足够好，有时候还能亲自观察到微物质“涌现”为新物质的奇妙过程。法国国家科学研究中心的研究人员Nicolas Zhuseppo和Bernard·Du Dinuo就经历了这样令人不可思议的时刻：只有几纳米厚的分子线会在一道光的触发下“自组装”为高导可塑纤维！
      研究人员也是无意中发现合成分子“三芳胺”的这一神奇特性的。当时他们只是要试图修改“三芳胺”的化学分子式，但却惊讶地观测到，在光照下和溶液中，他们新合成的分子能有规律地自动叠加，形成由几千个分子组合的“超分子”体，即微型纤维。敏感的科学家们立刻意识到这一现象蕴含的重大意义，在实验中再接再厉，给这些微型纤维又加上了电级，结果是继续见证着“奇迹”出现：在一道光的触发下，这些纤维在电极之间又开始自组装，更让人惊喜的是，这些自组装的、像塑料一样轻软的纤维居然能够输送与铜线相仿的电流密度（4月22日美国Science Daily网站）！像塑料一样既轻又软，而导电性能堪比金属，如此优良的特性让它有可能成为下一代IT微型器件的材料首选。
      2012年之初，美国网站Front曾向全球的科学家们征集这样一个问题：哪一个科学理论既深奥、又简洁、还精美？在公布的答案中，鼎鼎大名的进化论和相对论拔得头筹。但同时，科学家们也提出了一个公众并不常见的“最美”答案——系统理论中的“涌现”理论，给我们提供了一个饶有兴味的了解科学的独特视角。其实细想起来，“涌现”理论在我们生存的这个世界中无处不在，它显得陌生，只是我们还远远未认识到它真正的价值所在。■