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1700267532 想象一个有分隔和瓣阀的盒子。在盒子的左边有n个分子,右边有n个分子,但是左边的分子比右边的分子移动得更快。所以盒子的左边更热,可以作为自由能的一个来源。如果你把一个风车放在瓣阀附近,并打开瓣阀,就会在短时间内在盒子里从左到右产生一股风,使得风车朝向瓣阀旋转。这个系统检测到一个自由能的来源,风车背面的叶片就会因为这股风而朝向风车,然后做的功就被提取出来了。物理学家会说,精灵所做的就是一种度量,去检测自由能的来源。我提出的新问题是,精灵怎么知道要进行什么样的度量?
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1700267534 现在精灵做了一个很奇特的实验。精灵利用一个神奇照相机拍了一张照片,来度量盒子左右两边所有分子的位置。但是通过这一实验,精灵并不能推断出,左边的分子比右边的分子速度更快。如果你隔一秒钟拍下两张照片,或者如果你度量转化到盒壁的动能,你才可以做出推断,但只有一幅照片是不能做出推断的。所以,精灵是怎么知道要做什么实验的呢?答案就是,精灵根本就不知道要做什么实验。
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1700267536 让我们回到生物圈。如果一些能检测和利用新的自由能的有机体,出现了一次随机变异,并对这个有机体有益,那么它就会被自然选择机制选中。整个生物圈就是一个庞大的互相连接的工作网络,并通过做功去建造事物,这样阳光会很充分地洒下来,红杉树被创造出来,很多生物也借居于树皮上。生物圈的复杂网络就是一个连接的工作任务、约束建构等的集合。生物圈根据自然选择而运作,它能做麦克斯韦精灵做不到的事情。生物圈是我们所知的宇宙中最复杂的事物之一,这就使得我们需要一种理论,去描述生物圈所做的事情:它是怎么组织起来的?做功是怎么延续的?约束是怎么构建的?还有新的自由能来源是怎么被发现的?当前我们还没有这样的理论,完全没有。
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1700267538 现在,我致力于思考一个重要的问题。我所面对的阻碍在于,不清楚怎么去构建数学理论,所以我不得不谈谈达尔文所谓的“适应性”,然后再谈谈他所谓的“前适应性”(pre-adptation)。
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1700267540 你可以观察一颗心脏问:“它的功能是什么?”达尔文会回答说:“心脏的功能是泵血。”这没错,这也是心脏被自然所选择的原因。但是,你的心脏也会发出声音,这可不是你的心脏的功能。这种回答也导致了一种简单但令人不解的结论:一个有机体的组成部分的功能决定了整体的功能,意思就是,去分析一个有机体的一个部分的功能,你需要了解整个有机体及其环境。这是比较容易的部分。但关于有机体有一种不可分割的整体论就没那么容易了。
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1700267542 还有一个奇怪的部分:达尔文谈到了前适应性,他的意思是说,一个有机体的一部分所引发的结果,也许会在一些有趣的环境中有用,然后就被自然所选择了。那只会飞的松鼠格特鲁德(Gertrude)的童话故事就证明了这一点:大约在6 300万年前,有一只极丑的松鼠,它皮肤的赘肉把手腕和脚踝连在了一起。因为它实在太丑了,以至于同伴们都不愿和它玩耍或约会。有一天,它独自在一棵木兰树上吃午餐。旁边的松树上有一只名叫伯莎(Bertha)的猫头鹰,伯莎看了一眼格特鲁德,想要吃掉它,然后顺着阳光伸出爪子飞下来。格特鲁德受到了惊吓,从木兰树上飞了下来,在惊慌中窜逃了。它摆脱了那个稀里糊涂的伯莎,着陆后,它变成了松鼠家族里的女英雄。一个月后,它和一只帅气的松鼠结婚了,由于皮肤赘肉的基因通过孟德尔式的遗传传给了它的孩子,所以它们的孩子也拥有同样的赘肉。这大致就是我们现在有会飞的松鼠的原因吧。
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1700267544 问题在于,我们可以说格特鲁德的赘肉拥有翅膀一样的功能吗?或者,如果一个细菌里的某些分子发生了变异从而让它获得了钙电流,因此让它可以在周围区域内检测到草履虫,从而躲避草履虫,那我们可以说这些分子变异的功能就像是一个草履虫检测器吗?当然不能!在知道了达尔文的前适应性之后,你认为我们可以事先说出所有可能的前适应有哪些吗?不,我们做不到。这就意味着,我们不知道生物圈的位形空间是什么。
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1700267546 注意到这有多奇怪很重要。在统计力学中,我们从理想气体开始,其中的分子需要前后碰撞6次才能确定每个粒子的位置和动能。实质上就是从描述气体所有可能的位形和动量开始,假定给你一个六维的相空间。然后你把它分割为小小的六维的盒子,再接着开展统计力学的工作。但是,如果你一开始就假定了我们可以说清楚位形空间是什么,那我们还可以在生物圈里这样做吗?
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1700267548 我将尝试作出两个解答。第一个解答是,我们不知道达尔文的前适应性会变成什么,因为这涉及一个时间之箭的问题。经济体同样如此:我们无法在事前说会出现什么样的技术创新。没有人在300年前就能想到互联网。罗马人会用弹弓设施去抛射笨重的石头,但在那时他们一定没有制造巡航导弹的想法。所以,我不认为我们可以在生物圈或经济圈里作统计力学那样的工作。
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1700267550 如果抛开量子力学的话你可以说,这只是一个经典的相空间;你可以说,我们能够规定位形空间,因为它只是一个简单的六维相空间。但是我们不能说出有哪些微观变量,如翅膀、草履虫探测器、大脑、耳朵、听力、飞翔,而所有这些东西都存在于生物圈这个大环境中。
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1700267552 所有这些告诉我,我对自主主体暂定的定义是成功的,因为它引出了所有那些问题。我想,我正在开启一扇新的科学之门。比如说,宇宙是怎么变得复杂的这一问题,在麦克斯韦精灵里被埋藏了;生物圈是怎么变得复杂的这一问题,则被我上面所引述的理论埋藏了。我们没有这些问题的答案,我也不确定怎么去获得答案。虽然我做了如此多的努力却只是得到这样的结果,但是思考这些有意义的问题确实让我感到非常开心。
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1700267554 我开始去想象创造出一个模型,一个能够说明惯性宇宙是怎么变得复杂的模型,但同时,我也感到无能为力,我不知道如何才能事先知道,那些变量是什么。科学始于对位形空间的规定。你知道变量是什么,你也知道有哪些定律,但问题就在于,事物是怎么在这一空间中运作的?如果你无法在事前知道生物圈的变量是什么,比如微观变量,那你要怎么开始整合理论呢?我不知道这要怎么做。我理解古生物学者所做的事情,但他们是在研究历史。我们要以何为起点去谈论生物圈的未来呢?
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1700267556 我想普遍性定律是有可能存在的。我想到了4条定律。其中一条是说,自主主体要活在尽可能复杂的环境中;第二条与生态系统的建构有关;第三条与佩尔·巴克(Per Bak)提出的生态系统中自组织的临界性有关;第四条考虑的是相邻可能的想法。有可能,平均而言各个生物圈都在保持扩张状态并进入相邻可能里。通过这种方式,生物圈会增加接下来发生的事情的多样性。也许,作为一个俗世趋势,各种生物圈会最大化相邻可能性的扩展率。如果它们做得太快,就可能摧毁自己内在的组织,所以它们或许拥有内在的闸门机制。这就是为什么我称之为平均的俗世趋势的原因,因为它们会尽以最快的速度去探索相邻可能。有很多科学工作都在研究这一问题,我也一直在思考。
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1700267558 我考虑的另一个问题是,我称为共生进化组合的条件。为什么共生进化应该有效?为什么它不会在万物相互扭曲的时候扫荡一切?为什么不会摧毁所有有机体的生存方式?同样的问题可以应用到经济体上。人类怎么才能将日渐增加的生活方式的多样性和复杂性集合起来?为什么它能以普遍规则的方式发挥作用?关于共生进化的组合条件,一定有些相当普遍的定律。注意,没有人掌管着普遍规律的进化、生物圈的进化或经济圈的进化。各个系统都在通过某种方式让它们把共生进化组合起来。这个问题甚至没有被写进书里,但这是一个深刻的问题。它没有显而易见的理由要发挥作用。所以,我一筹莫展。
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1700267560 2003年11月9日
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1700267565 生命:进化生物学、遗传学、人类学和环境科学的黎明 [:1700264695]
1700267566 生命:进化生物学、遗传学、人类学和环境科学的黎明 译者后记
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1700267568 生命颇含复杂性(complexity)!这个复杂性的反义词不是“简单性”(simplicity),而是“独立性”(independence),依此揣测,生命复杂性,在于生命之间的相互依赖、相互作用。
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1700267570 唯其复杂,故而需要对话,不困于一己之见,这也符合逻辑学的基本要义,不能流于特殊理论(ad hoc theory),也如弗朗克·奈特(Frank Knight)所言,科学的基础在于可交流的、可观测的事实。而逻辑的词源不仅有“度量”“计算”之义,也有“对话”之义。当然,这本书里的对话者谈论的内容也包含了对“技术”的思考,科学与技术的关系也呈现出复杂性,不可划一而论,已由湛庐文化策划,浙江人民出版社出版的布莱恩·阿瑟的《技术的本质》也有探讨。
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1700267572 唯其复杂,故而需要体验,不困于他人之见。尤其是在“生命”或者“生活”这个问题上,难道我们每个人没有自己鲜活的生命?当然科学之见,不能困于一己之体验,但是“知识”一词,如罗素考证,它在古希腊的词根的意思包括“私己的”,从萌发于私己的体验、反思与洞见推而广之,但是能否推广,则又要回到上一段所讲的“对话”。但值得注意的是,按照纳西姆·尼古拉斯·塔勒布(Nassim Nicholas Taleb)的梳理,与技术的基础“techne”同在一栏的是“知道怎么做”(know-how)“非证明的”“神话”(mythos)。我也曾惊喜地看到,塔勒布是Edge的成员之一。
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1700267574 我的专业是经济学,好像与本书探讨的主题离得太远。但其实经济学与生物学渊源颇深,且举二证。其一,学界有争论,达尔文正是受经济学之父亚当·斯密的《国富论》(The Wealth of Nations)启发而有了“自然选择”的想法,但是我们可以合乎情理地想象,亚当·斯密、马尔萨斯等人是英国过去几百年里涌现的大思想家,作为后辈学者的达尔文很难不去读他们的著作。其二,达尔文之后的有“现代经济学之父”之称的剑桥经济学家阿尔弗雷德·马歇尔(Alfred Marshall)在《经济学原理》(Principles of Economics)中指出:“经济学家必须从生物学的新近经验中学习许多东西,达尔文对这个问题的深入而广泛的研究,有力地解释了我们当前的困难。最高度发达的有机体,就是在生存竞争中最会生存的有机体的学说,它本身还在发展过程之中。它与生物学或经济学的关系,我们还没有完全思索出来。”
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1700267576 而马歇尔所指出的这一关系,已有了长足发展,新近有如湛庐文化策划,浙江人民出版社出版的马丁·诺瓦克《超级合作者》一书。再如本书中提到理查德·道金斯说起,在狐狸对兔子的捕猎中,单只狐狸并没有与兔子竞争,而是狐狸之间在相互竞争去抓到兔子。这一点,经济学家中也早有“来自亚美尼亚的亚当·斯密”之称的艾智仁(Armen Alchian)指出,在市场里是买家与买家争,卖家与卖家争。难怪周其仁老师提出,通常教科书里那两条薄细的供求曲线,应该画成两条粗厚的线,这样才能提醒我们注意这一事实。图画有其莫大的优势,但有时也会给我们的思维安插隐形的围墙,此即另一例。
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1700267578 感谢恩师汪丁丁教授,我是在8年前读到他的《经济学思想史讲义》,才知道“第三种文化”与Edge,我被Edge的网站宣扬的“探索人类知识的边界”所感动。感谢吴雪君老师,他告诉我古代中国思想中所蕴含的“生生不息”。还要特别感谢李文生兄,若论认识时间长短,人与人之间如何能在短短数月建立信任感,这一点书中没有回答,但我已深受其益。
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1700267580 感谢湛庐文化的信任与包容,让我有了这样一段奇妙的翻译体验。文中所有不当之处的责任自当由译者承担,也恳请读者朋友们指正批评。
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