我 短篇小说作家豪尔赫·路易斯·博尔赫斯（Jorge Luis Borges）在《论科学的精确性》（On Exactitude in Science）中描述了一个在制图学方面取得卓越成就的帝国。 有一张地图非常精确，它是帝国本身的大小。 博尔赫斯写道，后人发现它是如此无用，以至于他们“把它交给了太阳和冬天。”
换句话说，他们把它报废了。一张地图 那个 精确地说，“点对点”与真实的领土相吻合，是非常麻烦的。 这种精确程度可能是极端的，但它给科学家们提供了一个重要的提醒：自然界的现实模型可能会适得其反。
布莱恩·恩奎斯特（Brian Enquist）是亚利桑那大学（University of Arizona）研究植物的进化生态学家，也是圣达菲研究所（Santa Fe Institute）的外聘教授，他喜欢博尔赫斯（Borges）的观点。 他认为科学领域的“精确文化”过于占主导地位。 这包括他自己的生物圈科学领域，该领域研究地球上所有生物——微生物、植物和动物——的相互作用，以及它们如何影响其他动力学，以及如何受到其他动力学的影响，例如大气和气候变化。
改变自己： 布莱恩·恩奎斯特（照片摄于哥斯达黎加雨林） 他承认自己被“拖累得又踢又叫”，与他自己以外的科学文化合作。 图片提供者：Edward Gray . 他是一本书的主要作者 最近的论文 发布于 美国国家科学院院刊 这就为他和他的圣达菲研究所同事所说的“科学跨文化主义”提供了理由。这是关于将三种不同的科学文化——精确文化——与研究人员所称的“差异文化”（侧重于评估特定事物的不同或相似程度）相结合 和“粗粒度文化”（试图用管理系统操作方式的一般原则来简化问题）。
他们认为，尤其是生物圈科学中还没有足够的“科学跨文化主义”。 这很糟糕，因为为了避免气候灾难的最坏影响，我们必须了解相互关联的生命系统，以便知道当事情发生变化时会发生什么，并且要迅速。 他与人合著了 美国国家科学院 这篇论文由地球系统理论家克里斯·坎佩斯（Chris Kempes）和物理学家杰弗里·韦斯特（Geoffrey West）共同撰写 比例 ( 摘录于 鹦鹉螺 ).
他说，他与坎佩斯和韦斯特的合作是跨文化科学实践的一个范例，而不仅仅是跨学科科学，因为他们各自来自不同的文化。 恩奎斯特说，他“被拖累得又踢又叫，以采取更粗粒度的方法”，而这正是西方感到宾至如归的地方； 而坎佩斯则深入研究了当地生态系统的精确建模。 但他们希望，他们在这篇论文上的合作本身可以成为这些合作的典范。
我们 在旅行时，他赶上了Enquist，一个谨慎而谨慎的谈话者。
是什么使理解生物圈——地球上所有生命错综复杂的相互作用如此令人畏惧？
这是令人畏惧的，原因有很多。 生物圈的复杂程度令人难以置信。 生物过程在细胞水平以及整个生态系统和更大范围内运行。 生物圈与整个地球系统相耦合——水系统、大气、海洋等发生了什么
这也很复杂，因为生物圈上的驱动因素和压力源来自许多不同的来源。 我们的整体气候发生了变化。 我们面临着与人类相关的压力——从农业到日益城市化、过度捕捞和过度狩猎，人类土地利用的变化与一切息息相关。 这些不同的压力相互独立叠加。 还有很多非线性，这些交互的很多方面都是出乎意料的。
达尔文实践了每一种不同的文化。
所有这些复杂性并不能完全解释为什么预测生物圈中会发生什么是如此具有挑战性。 你说还有一个问题，就是不同的科学文化不能很好地合作，使进步更加困难。
正确的。 我们开始意识到，有三种不同的文化或方法可以帮助我们进行科学研究。
你能再解释一下这些“文化”吗
一是差异文化。 差异文化侧重于理解系统中不同实体和过程的多样性。
另一个是粗颗粒文化。 你可以把这看作是物理学家看待世界的方式，一个人在试图从复杂性中提取简单性的基础上看待世界。
最后一个是精确文化，它更侧重于尝试理解与有效绘制系统内实体之间所有可能类型的交互相关的所有复杂细节和联系。
每一种不同的文化都有积极和消极的一面，尤其是当它们只是自己在运作的时候。 但当这些积极因素和消极因素共同作用时，它们可以增强和加速文化的每一种不同属性。 我们认为结果是更快速的科学洞察力和知识。
这些不同的文化在你的主要植物生态学领域中是如何表现的？
如果我严格按照差异文化操作，我会做一些类似自然历史的事情。 当我外出时，我会记录下我在特定位置看到的所有不同植物。 我注意到它们之间既有相似之处，也有不同之处。 差异文化侧重于收集新物种，识别新物种，比如新范围的扩展，或者追踪非常稀有和濒危的物种。 差异文化给了我们很多关于自然世界的知识，例如在识别更容易灭绝的物种方面。
豪尔赫·路易斯·博尔赫斯的严谨文化 短篇小说 ，将转向更多的建模框架：让我们绘制出所有这些不同物种的丰度及其拜占庭式的相互作用和过程。 我们会问一些问题，例如，是什么保持了这种多样性？ 我们可能会开始考虑捕食的差异，这种差异可能会对一个物种产生负面影响，但也可能对另一个物种造成正面影响。 也许我们会创建一个非常复杂的仿真模型。
在粗粒度文化中，一些在物理科学方面受过更多训练的人会退后一步说，“这是一个非常复杂的系统。也许我们可以采取一种分析方法，写下主要的状态方程，这些方程可能控制着你感兴趣的系统的关键动力学。”也许这是物种多样性。 那个人会说让我们简化一下。 也许影响系统总体多样性的主要因素可能只是温度。 如果你使地球变暖，可能会加速生物过程。 如果温度对移民率有积极影响，但对灭绝率有消极影响，我们将根据这些假设推导出方程，以预测灭绝风险。然后，这也是栖息地面积如何影响物种多样性。 我们将其添加到我们的温度模型中。 然后会弹出一个模型，预测物种多样性作为这些变量的函数。 所以，这是从细节上退一步。
但这些文化并没有在我们理解地球上生命动态的努力中协同工作吗？
我们要么陷于一种更加差异化或精确化的文化中，要么以牺牲粗粒度文化为代价，将两者结合在一起。 人们正在努力对生物圈采取更多的粗粒度方法，但他们肯定需要了解差异和精确的文化。 过去，当这些文化共同运作时，我们看到生物学以及其他科学的快速发展。
随着模型变得越来越复杂，它们成为了自己的生态系统 .
这些天有没有科学领域很好地融合了这些文化？
大气科学和其他地球科学似乎将不同的文化融合在一起，共同工作。
在大气科学中，粗颗粒文化有助于推进更简化的化石燃料变化的基本模型——CO 2 尤其是影响地球上的温度。 精确文化采用简化模型，并将其应用于不同的空间尺度，看看这些简化预测的错误之处，然后通过添加细节（如高气压和低气压）来改进它们。 当你添加这些东西时，你可以开始根据差异文化进行更详细的预测，了解水汽、湿度、降雪和云的差异如何影响地球上的温度变化。 您可以开始更详细地建模，在这里，您可以将所有三个不同的输入操作在一起。
然后你会看到我们在地球上非常成功的气候模型，在那里我们可以在不同的气候变化情景下，预测整个地球上温度和降水变化的精细变化，不仅是从现在开始的10年或20年，而且是未来的100多年。 他们还对过去的气候进行反向预测或预测。 这是一个巨大的成功。
说查尔斯·达尔文在他的科学生涯中实践了这三种文化对吗？
是的，他写了，尽管他没有为自然选择进化理论写下任何方程，甚至图表。 但如果你仔细阅读他的所有作品，你会发现他实际上践行了每一种不同的文化。 达尔文寻找贯穿整个生命的普遍性。 他指出，如果考虑到人口呈指数级增长和资源有限的事实，那么并不是所有人都能生存。 有些人之所以能够生存下来，是因为他们更善于竞争资源，并且具有更高的生殖能力，因此，他们更适合健康。 最终结果是自然选择。 这很精彩，很简单。 它是建立在对自然历史的理解之上并从中提炼出来的。 他也喜欢绘制所有的细节。 通过不同文化之间的迭代，他能够完善整个理论。
你把统一这些文化的努力称为“科学跨文化主义”。这与使科学更加跨学科的努力有何不同？ 多年来，这不是科学界的一个重点吗？
它与跨学科科学有很大不同。 跨文化主义不仅仅是将不同学科的专业知识结合起来，而是将潜在的哲学和方法融合到一个连贯的框架中。在跨学科科学中，你将经济学家和生态学家结合在一起。 或者你把一位社会科学家和一位从事保护生物学的人召集在一起。 但仅仅因为你带来了来自不同学科的人并不意味着他们来自不同的科学文化。
它们都可能来自差异或粗粒度文化。
正确的。 这很好。 当来自同一科学文化的人相互交谈时，很可能会发生好事。 但是，如果你真的想发展我们认为是更深入的理解，那就是能够让你发展更多预测科学的解决方案，这需要融合这些不同的文化。
你说让我们的生物圈模型变得越来越现实可能会适得其反。 但更现实的模型不是更有用吗？
嗯，这看起来确实像这样，对吧？ 出现了许多问题。 我想让你看看博尔赫斯的短篇小说。 我们在模型中添加了更多的变量和组件，比如光的作用以及它如何影响森林生长。 我们开始变得非常详细，这很好，因为它有助于巩固我们对复杂性的理解。
但随着模型变得越来越复杂，往往会发生的情况是，很难看到是什么驱动了你的预测。 你不知道它是否与你测量的不确定性有关，还是与你复杂模型的结构有关。
随着模型变得越来越复杂，错误和交互以奇怪的方式传播。 随着它们变得越来越复杂，实际上理解它们要困难得多。 它们在某种程度上成为了自己的生态系统。 这不是玩笑。 现在有一些期刊与研究非常复杂的生物圈模型、复杂模型的生态学相关，而不是了解我们想要建模的自然世界。
你建议科学家如何重新启动科学跨文化主义？
重要的是要认识到自己最喜欢哪种文化。 这也是帮助学生了解解决非常复杂问题的不同方法的关键所在，并且了解如何处理问题具有积极和消极的属性。 生物系尤其应该培养一种紧密结合的粗粒度思维文化，包括详细的观察和具体的模型。 为了应对社会面临的巨大挑战，仅仅进行跨学科科学是不够的。
主导图片：topvector/Shutterstock
Brian Gallagher是 鹦鹉螺 。在X（以前称为推特）上关注他 @bsgallagher公司 .
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