巴拉巴西網絡科學（簡體書）

如今，每年有十餘個學術會議、研討會和講習班在關注網絡，有百餘本書及多本重點期刊專注於網絡領域，大部分大學開設了網絡科學課程，有三個大洲的大學設置了網絡科學博士學位，科研資助機構也在網絡領域投入了數億美元的經費。看到這些，人們不禁會想，這個僅出現十餘年的領域真可謂一帆風順。不過，受此種效應的影響，我們可能會忽略一個最耐人尋味的問題：網絡領域是如何成長得這麼快的？

我把這一章視為我的科學發現旅程，原因其實很簡單：我並沒有打算對上述問題提供一個無偏見的回答，而是希望從一個參與者的角度去回憶網絡科學的興起。我恰好是最了解這個參與者的人，因為“他”就是我。我想回憶的並不是什麼勝利大遊行，相反，我經歷的是一場曲折坎坷的旅行，一場充滿挫折、矛盾和衝突的旅行。這一章也不是什麼全貌圖，而是主要關注我在穿越網絡科學的“森林”時，反復碰到的那些令人難以忘記的“樹”。需要提醒大家的是，科學發現絕不像教科書中描述的那樣直觀和自然，而是像接下來幾頁裡你將看到的那樣充滿曲折。

我的首篇關於網絡的論文（1994年）

我對網絡的著迷始於 1994 年，即我在 IBM 傳奇之地——沃森研究中心做短期博士後的那幾個月。考慮到假期即將來臨——假期期間不能留在 IBM，我決定利用這段時間更多地去了解我的雇主（當時，IBM 幾乎就是計算機的代名詞）。於是我去了沃森圖書館，尋找關於計算機科學的入門書籍。

懷著對計算機領域科學問題的好奇心，我從沃森圖書館借閱了一本書。這本書涵蓋了很多內容，包括算法、布爾邏輯（Boolean Logic） 和 NP-完全性（NP-completeness）。我對書中講述最小生成樹問題的一章特別感興趣。我發現，書中介紹的克魯斯卡爾（Kruskal）算法很好地對應了統計物理學領域的著名模型——侵入滲流。於是，在聖誕節過去的兩個月後，也就是 1995 年 2 月 24 日，我的第一篇關於網絡的論文在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上發表了。該論文闡述了物理學和計算機科學領域中這兩個廣泛研究的網絡問題之間的等價性。在如此有影響力的物理期刊上發表一篇單作者論文對於我的學術生涯來說無疑是重要的，不過這一舉措的真正影響遠不止於此：這篇論文打開了我對網絡科學研究的熱情之門，奠定了我隨後數十年對網絡熱愛的基礎。

失敗 1：第二篇論文（1995年）

學得越多，我越覺得自己對真實網絡知之甚少。居住在紐約市的我，想象著曼哈頓地下鋪設的數百萬條電線、電話線和光纜線到底有多麼復雜。圖論告訴我們，這些網絡中的節點是隨機連接的，然而我並不這麼認為。我堅信，一定有某些組織原則在支配著我們日常生活中使用的網絡。尋找這些組織原則恰好是統計物理學家的拿手好戲，畢竟他們經訓練而成的

思維方式就遊弋在有序和隨機的邊界。

隨後的幾個月裡，我閱讀了貝拉·波羅巴斯（Béla Bollobás）關於圖論的優秀著作，這使我接觸到了保羅·埃爾德什（Paul Erdös）和阿爾弗雷德·雷尼（Alfréd Rényi）在圖論方面的經典工作。與此同時，斯圖爾特·考夫曼（Stuart Kaufmann）富有遠見的作品使我意識到網絡對於生物領域的重要性。在這些書籍中，兩種截然不同的視角碰撞在了一起：一邊是由定理驅動的枯燥的數學世界，一邊是考夫曼那種不受數學羈絆的肆意想象。

在博士後崗位上工作了 8 個月後，我接受了美國聖母大學（University of Notre Dame）提供的教職，這使我在 IBM餘下的4個月內可以專注地完成我的第二篇關於網絡的論文。這篇題為《隨機網絡動力學：連通性和一階相變》的論文，是我探究網絡拓撲結構的首次嘗試。該論文將波羅巴斯的世界和考夫曼的世界結合在一起，探索了網絡結構的改變會如何影響布爾系統的演變。論文背後的觀察非常簡單：改變隨機網絡的平均度，布爾系統將經歷一次相變。因此，如果不能完全理解網絡的結構，你就無法解釋布爾系統的行為。

這篇論文受到了很多想法的啟發，這些想法源於蜂窩網、互聯網和萬維網。然而，我過去發表論文的物理期刊幾乎不涉及此類研究。因此，我努力嘗試，去尋找上述發現在我所在領域中的應用。最終，我決定把我的發現應用於神經網絡——物理學家經常研究的一個主題。在我看來，關注神經網絡的物理學家應該會認可網絡的重要性。然而，我錯了。這次決定標志著隨後 4 年間我的網絡科學之旅中一系列失敗的開始。

1995 年 11 月 10 日， 我將完成的論文投稿到《科學》雜志，之後便回到波士頓參加美國材料研究學會的年度會議。在那裡，我碰到了《自然》雜志的編輯菲利普·鮑爾（Philipp Ball），他對交叉學科很感興趣。我有幸向他介紹了那時令我非常著迷的新研究物件——網絡。於是，當我的論文在幾周後被《科學》雜志拒稿時，我將它發給了菲利普，希望《自然》雜志會對它感興趣。的確如此，論文被送審了。

不過，論文的評審人對網絡並不那麼著迷。其中一位評審人在他的評審意見中坦率地寫道：論文的研究動機不清晰；技術上很受限；關於演化和互聯網的推測不切實際。

當然，這位評審人是正確的：論文中沒有解釋為什麼我們需要關注網絡。答案都在我腦子裡，但由於我博士畢業不過一年，僅僅靠 4 年前讀博士時才開始學習的英語，實在是難以把腦中的想法通過文字變成故事。

我很失望，並於 1996 年 4 月 25 日將該論文再次投稿到《物理評論快報》——結果並沒有好多少，論文經過漫長的評審過程之後再次被拒收。1997 年 11 月 21 日，在首次投稿兩年後，我又把該論文投稿到《歐洲物理快報》（Europhysics Letters）。那時候，我的網絡科學之旅的第二個重大失敗已經開始了。