点击阅读上一节:《失控再解读》第2.3.1节-生命的本质
继上一节提到生命运动本质之后,本节谈谈生命所表现出来的一些特性,包括生命在怎样的机缘巧合下组合起来,生命如何与环境剧变作斗争,形成新的稳定形态,文化的基因与自由等,欢迎大家继续批判吸收。
第二部分:生命的特性
2.1 生命的组合、扰动及稳态
「设计一个生态群系,实际上是一个像上帝一样去思考的机会」,沃肖尔回忆说。你,作为一个上帝,能够从无中生出某种有来。你可以创造出某些东西——某些奇妙的、合成的、活生生的生态系统——但是对于其中到底会进化出什么,你是控制不了的。你所能做的唯一的事情,就是把所有的部件都归拢到一起,然后让它们自己组装成某种行得通的东西。瓦尔特·阿迪说:「野外的生态系统是由各种补丁拼凑起来的。你向这个系统中注入尽可能多的物种,然后让这个系统自己去决定它到底想要哪块物种补进来。」事实上,把控制权交出去,已经成为「合成生态学的原则」之一。「我们必须接受这样一个事实」,阿迪继续说,「蕴含在一个生态系统中的信息远远超过了我们头脑中的信息。如果我们只对我们能够控制和理解的东西进行尝试,我们肯定会失败。」所以,他警告说,自然生成的生物圈二号生态,其精确的细节是无法预测的。
有个英语童谣,大意是一个矮胖子不小心从墙头摔下来,像鸡蛋一样跌得粉碎,国王的骑士们谁都无法把他拼好。在中学的生物课本里我们也学到过,生态系统的成分越复杂越难破坏,破坏后也越难恢复,反之则越容易。我们很难理解生命如何从无机物一步步走向现在,各种复杂的要素是怎样组合在一起最终形成了现在的样子,但我们可以站在现成的生态系统回看过去,当一把火把一片陆地烧掉后,生命是怎么重新拼凑起来,最终形成一个新的生态系统的。
『失去的生态系统还能重新组合成为原来的样子吗?』皮姆称之为“拼蛋壳效应”,这个观点对于我们理解生命有很大帮助。再次细化一下生命的定义,我们对生命往往定义为『一个生命』,它意味着着蜜蜂是一个生命,人也是一个生命,而大自然不算作一个生命。而在失控的生命观里,生命是层层嵌套的,是流变的,你可以把人定义为一个生命,也可以把蜂群定义为一个生命,还可以把一个生态系统定义为生命。
火使草原有效地运转。它使那些需要浴火重生的种子得以发芽,将那些入侵的树苗一笔抹去,让那些经不起考验的「城里人」望而却步。火在高草草原生态中所承担的重要职能被重新发现,这也正契合了对火在北美其它几乎所有生态圈内所承担的职责的重新发现。说是重新发现,因为原住民中的土地学家早已认识和利用了火对大自然的影响。欧洲移民曾详细记录了火在白人统治前的草原上无处不在、肆意横行的情况。
当蛋壳被粉碎,火让一个生态系统回归原始,生命是怎样组合起来的?按什么顺序组合起来?它还会是原来的样子吗?还是有些部分消失有些留下?又或是全部洗牌重来?
这些问题其实和我们息息相关,小到怎么做一个封闭式鱼缸,大到中国在2050年怎样载人登陆在火星上殖民种菜。想要人为地拼凑出一个生态系统,让各种物质有序循环起来不是一件容易的事,现有的人造生态圈要么是只 能在有外力处理有毒物质的情况下维持物质的平衡,要么是完全封闭的情况下运作到某个临界点后整体崩溃。从上帝视角来看,对各种生命进行人为组合的任务几乎不可能完成。
静态才是生态球的常态。沃肖尔不经意地写过这样一段话:「有时候你会觉得这个生态球太过平静,和我们匆忙的日常生活形成鲜明的反差。我曾经想过要扮演一次非生物的上帝。拿起它摇晃一阵:来点地震怎么样,你这小虾米!」对生态球世界来说,像这样时不时地让其公民混乱上一阵,还真的是一件好事。纷扰维护着世界。
森林需要破坏力巨大的飓风来吹倒老树,以便腾出空间让新树生长。大草原上的流火,可以释放必须经过火烧才能摆脱硬壳束缚的物质。没有闪电和火焰的世界会变得僵硬。海洋既有在短期内形成海底暖流的激情,也有在长期的地质运动中挤压大陆板块和海床的激情。瞬间的热力、火山作用、闪电、风力以及海浪都能够让物质世界焕然一新。
在生命进化的路上,扰动对生命形态的影响是巨大的。扰动意味着出现一种更强大的力量,这种力量超出了现有生物圈生命的生存极限,导致生命的衰落、消亡以及重新组合。从生命个体来说,一个物种的消亡是非常恐怖的;但从生命整体的范围来说,这种扰动对生命是非常有利的。
将时间扩展到整个地球历史,我们灿烂的地球生物文明也像是一个拼蛋壳的游戏,稍有不同的是地球生命按照『生命』的原理发展起来而不是人为拼凑起来,它很难打碎重来也很难全部灭绝,简单推算一下历史上物种大灭绝的时间,下一次物种大灭绝的时间可能在2.2亿年后(然而人类对自然的作死超过了以往所有生物),毕竟地球也不过是比生物圈二号大了很多的封闭环境,除非走上星辰大海的年代。
其中一个值得注意的例子是恐龙,它在2.3亿年前出现,渡过了二叠纪的物种大灭绝,如果不是白垩纪的物种大灭绝,人类可能会以一种新的形态出现(甚至不会出现)——巨人 or 地精。这就是生命的残酷之处,生命的进程没有如果,环境和时运共同造就了独一无二的生命形态组合,这就是奠基者效应。
生命一旦启动就不可能停止,时运巧合下幸存下来的生命形态形成了新的奠基者,除非整体破坏了这个奠基者,未来的生命有很大的可能会在某一模板下相似地发展起来,这也就赋予了生命『预测』的能力。举个例子,所有人类活动产生的建筑、物品等突然消失,人类仍然会按照工业科技的路子发展下去,而不会发展出魔法精神科技。
扰动是对生命提出新的『生存需求』,从而在进化中筛选更合适的生命形态,从而在后续的生命中获得更强大的环境适应性。人类这一物种已经无惧于地球生态圈的大部分威胁,这很大程度上得益于物种大灭绝的扰动。这让我想到了《三体》中的“三体文明”由于三颗太阳的扰动经历百余次毁灭与重生,才发展出极高的文明水平进而入侵地球,而地球人经过三体人几近灭族的扰动也发展出无数应对之策,取得了更先进的科技文明,这是代表着负熵的生命的不屈与伟大之处。
「冒出」是海水养鱼爱好者的行话,用来描述一个新鱼缸在经过曲折漫长的不稳定时期之后,突然稳定下来的情形。像生物圈二号一样,海水鱼缸是一个精致的封闭系统,它依赖于看不见的微生物来处理较大动植物排泄的废物。正如戈麦斯、弗尔萨姆、皮姆在他们的小世界中所发现的,一个稳定的微生物群落的成型可能需要60天的时间。在鱼缸里,各种细菌需要几个月时间构建食物网,让自己在新鱼缸的砾石中安顿下来。随着更多的生命物种慢慢加入这个未成熟的鱼缸,水环境极易陷于恶性循环。如果某种成分超量(比如说氨),就会导致一些生物死亡,而生物腐烂又会释放更多的氨、杀死更多的生物,进而迅速引发整个群落的崩溃。为了让鱼缸能够平稳地通过这段极敏感的不平衡期,养鱼爱好者会通过适当的换水、添加化学药品、安装过滤装置以及引入其它稳定鱼缸里的细菌等手段来柔和地刺激这个生态系统。经过6周左右的微生物层面上的互相迁就——在此期间新生群落一直徘徊在混沌的边缘——突然,系统在一夜之间「冒出」来了,氨气迅速归零。它现在可以长久地运转下去了。系统一旦「冒出」,其自立、自稳定程度就更高,也就不再需要初创时所需的人为扶持。
由小及大,生态系统有两种最可能的死亡方式,一是在封闭系统外扰动下生物大灭绝,伽玛射线暴及陨星撞击是其证明;二是在稳定的发展中由于某些变量达到了临界,导致整个生态圈的迅速崩溃,厄尔尼诺现象、奥陶纪气候变化算是证明。正如和平是暂时的,稳态也只是暂时的。如今人类活动产生的气候变化,让我们处在这一微妙的天枰上,而且我们不知道会引起崩溃的变量是什么。
生命的稳态是与扰动、崩溃相对应的,它代表着从量变到『质变』的一种状态,即生命在这一阶段有了新的稳定形态,并保持一段时间的相对稳定。
(注:稳态只是我使用的一个词,比较形象易理解,在失控中则对应冒出。)
按皮姆的说法,计算机模型显示,「当混合体中有10至20种成分时,其峰值(或者说稳定点)可能有十几到上百个。假如你重演一遍生命的进程,会达到不同的峰值。」换句话说,投放了同样的一些物种后,初始的无序状态会朝向十几个终点。而改变哪怕是一个物种的投入顺序,都足以使系统由一个结果变成另一个。系统对初始条件是敏感的,但通常都会转为有序状态。
生命就像一个并行运算的机器,不断地诞生出新的物种尝试满足大自然『生存』这一需求,层层递归反射下,一个小小的变量改变,未来生命都会朝着不可预知的方向前进。这就是生命演化的魅力,环境这一初始变量影响着未来,时运巧合下的奠基者影响着环境本身,它可以用作理解生命进化,也可以用作理解『时代进步下诞生的各种产品』这一『类生命』形态。唯物辩证法的三大基本规律仿佛就是生命的写照,不同生命形态间的对立统一,量变产生质变的奠基者,否定之否定的生命进化之路。
在本章的最后,KK将这样的封闭系统扩展到了宇宙,他说:「宇宙的生态类型是:封闭系统(各星球)中的某个星系,像被锁在镜像瓶里的变色龙那样疯狂地发明着各种东西。而时不时地,从一个封闭系统中产生出来的奇迹,就会给另外的一个封闭系统带来震撼。」
2.2跃迁式进化
说到达尔文,他自己曾在《物种起源》第三版中这样提醒读者:最近我的结论被多次错误地表述,并且有一种说法认为我将物种变化完全归因于自然选择。请允许我再次重申,自本书的第一版起,我就在最显眼的位置——也就是绪论的结尾处——写道:「我确信自然选择是物种变化的主要途径,但并非唯一途径。」这句话显然没有起到应有的作用。断章取义的力量还真是强大啊!
达尔文的进化论仍然写在我们的教学课本中,虽然它被科学家批为漏洞百出、自然选择什么都能解释所以什么都不能解释,但目前暂时没有更好更通俗的理论取代它。『自然选择是物种变化的主要途径,但并非唯一途径』,所以在对进化进行思考的时候要避免『什么都是自然选择的结果』这一想法。
第19章主要讲的是对达尔文主义的理解及补充,其中只有很小的一段话是KK对进化的理解,也就是跃迁式进化(所以本节其实内容挺少的):
假如我们发现进化实际上是以量子阶跃的方式进行的话,也就没有什么好大惊小怪的了。生物体的既有组成部分,可以组合成这种或那种形态,但绝不能组成这两者之间的所有形态。整体所具有的层级架构的本质,阻碍了整体去到达理论上所有可能到达的状态。与此同时,整体所具有的这种层级结构,也赋予了它完成大规模迁跃的能力。
这个解释我表示很蒙圈,于是找来了这种理论的解释:
量子式进化:处于不平衡状态的生物群体较快地变到明显不同于其祖先的平衡状态,在短时间内迅速完成一些重大的进化。高级分类单元的起源不是通过变异的缓慢积累,而是通过大突变或跳跃式的进化而产生的。
烧脑了好一会后画了个图帮助理解:
图中方块代表着一种基因、文化文明或物种等,不同颜色代表着时间轴不同或生命形态的新稳态。所以进化既可能是基因优胜劣汰的直线式发展,也可能是人与机器结合的新生命形态,还可能是巨大扰动后物种的重新发展。对于跃迁式进化的理解也许我还有些歧义,所以:
对方不想说话并向你抛出了量子进化算法:http://baike.baidu.com/item/量子进化算法
在第八章里KK写了合成生态学的原则,它提出了在地球这个特殊的生态系统里如何设计新的生态系统:
当这些生态学家存心装配第一个合成生态的时候,他们尝试着设计了几条他们觉得对于创造任何活的封闭生物系统都非常重要的指导原则。生物圈二号的制造者们把这些原则称为「生物圈原则」。创造生物圈的时候要记住:
微生物做绝大部分的工作。
土壤是有机体。它是活的。它会呼吸。
创造【冗余】(多余)的食物网络。
逐步地增加多样性。
如果不能提供一种物理功能,就需要模拟一个类似的功能。
大气会传达整个系统的状态。
聆听系统:看看它要去哪里。
生态圈里装进人类是非常复杂的一件事,原因可能是人类处于生物链顶端,所以生态圈没有支持的各种细微根基。所以我们可以部分放开这些生物圈原则,因为它代表着现在的生物圈,而稍向未来展望,人类的下次巨大扰动可能是要进行太空移民,届时可能会出现三种跃迁式进化的结果:
一是先构建一个太空生存用的生态圈并通过外力维持物质循环的稳定,让人类在生态圈中生存,但所产生对生态圈有害排泄物排出生态圈外而不接触原生态圈,在排泄物完全属于生态圈循环范围的时候,人类就可以适应太空生存了。
二是将人体进行机械化改造,只留下心脏和大脑,其他用机械代替,让机械处理输入输出物,此时人类只会吃某种食物,排出某种物质,适应生态圈。
三是改造并掌控生态圈,用仿生机械、催化等手段使生态圈的物质转换处于可控状态,人类便可随时入驻。
最后,KK提到了对培育机器的跃迁式进化的四大特性:
当我们构建人工进化来繁育机器或者软件时,也要考虑到进化的这种异质特性。我期待着在具有开放性和可持续创造力的人工进化中看到以下特性(我相信生物进化中也存在着这些特性,但是人工进化会将这些特性表现得更显著):
共生——便捷的信息交换以允许不同的进化路径汇聚在一起
定向变异——非随机变异以及与环境的直接交流和互换机制
跳变——功能聚类、控制的层级结构、组成部分的模块化,以及同时改变许多特性的适应过程
自组织——偏向于某种特定形态(譬如四轮)并使之成为普遍标准的发展过程
人工进化不能创造一切。虽然我们能够细致无遗地想象出很多东西——而且按照物理和逻辑法则来判断它们也一定能够运转——但由于合成进化自身的束缚,我们无法真的将其实现。
2.3文化是基因
迈克尔·利特曼告诉我说,「达尔文进化的问题在于,你要有足够的进化时间!」可是,谁能等上一百万年呢?在将人工进化注入到制造系统的各种努力中,要加快事物的进化速度,一个办法就是向其中加入学习。人工进化很可能需要一定的人工学习和人工智能,才能在人类可接受的时间尺度内上演。
学习加上进化,正是文化的一笺配方。通过学习和行为将信息传递给基因,是遗传同化;反之,由基因将信息传递给学习和行为,就是文化同化。
人类与其他生物的区别只有一个词:『智慧』;当别的生物把力量敏捷属性点满的时候,人类却把智力点满了,事实证明这是可行的,人类瞬间爬到生物链顶端,开启了一种全新的进化方式——文化,人类的历史就是文化传承的过程。
文化随我们的躯体而进化,反之亦然。没有了文化,人类就失去了独有的天赋。(一个不那么恰当的证据是,我们无法把由动物养大的「狼孩」培养成有创造力的成年人。)文化和肉体融合成一种共生关系。在丹尼·希利斯的概念中,文明的人类是「世界上最成功的共生体」——文化和生物行为互惠互利、互为依存——这是一个最绝妙的共同进化的例子。如同所有的共同进化一样,它也遵循正反馈和收益递增的法则。
文化重塑了生物(确切地说,是让生物重塑了自己),使之适于更进一步的文化发展。因此上,文 化趋于一个自提速的过程。如同生命会繁衍出更多数量和种类的生命一样,文化也会孕育出更多数量和种类的文化。这里我所指的是一个强化了的过程:在文化引导下的生物,从生物本质上更适于从事生产、学习和适应等工作,而且是以文化而非生物的方式。这意味着,我们之所以拥有能创造文化的大脑,是因为文化需要并产生出这样的大脑。也就是说,人类出现以前的物种,不管曾拥有怎样微末的文化碎片,对于后继者们创造出更多的文化都会有所助益。
人类自2万5千年前就没有发生任何形态上的变化,唯一在变化的是『文化』这一基因。文化基因目前的状况用一个比喻来说是『多细胞生物正在进化出不同的组织和组织系统』,即比较系统的教育形态、文明传承方式还没有形成,只有小部分人在有意无意地实现着这种传承,整体人类社会还在探索阶段。那达到什么程度才算完善?可能是共产主义社会,生产力高度发达,人们在一个完善的框架下享受并劳动。就像每个人身体里的细胞,在人体这一共同体下都能获得营养,但付出的代价是部分自由。
理解了文化基因的作用后,我们个人所面临的挑战也就清楚了。每个人的青少年期面临着不同的家庭和社会环境,这是文化基因最重要的部分,是阶级差别的起点,它部分代表着个人的眼界与抱负,正如你不可能期望农村留守儿童未来去参与国家经济战略调整,在没有接触到足够的教育、老师、资源平台引领等隐性文化的培养前,他们只会参与阶级最相近的工作。要脱离目前阶级,获取足够的社会文化、人脉资源,就需要付出极大的努力实习文化基因的跃迁式进化。在面对社会文明的指数式增长时,人与人之间的地位比想象的还要不公,只不过互联网拉平了一大部分。
KK在18.2章中提到现代生物体的进化之路:
生物体在其一生中有很大的空间重塑自己。加拿大维多利亚大学的罗伯特·里德指出,生物能通过以下可塑性来回应环境的变化:
形态可塑性(一个生物体可能有不止一种肉体形态。)
生理适应性(一个生物体的组织能改变其自身以适应压力。)
行为灵活性(一个生物体能做一些新的事情或移动到新的地方。)
智能选择(一个生物体能在过去经历的基础上做出选择。)
传统引导(一个生物体能参考或吸取他人的经验)
2.4无知生无知
知识、真理和信息在网络和群体系统内流动。我一直醉心于科学知识的构造,因为看上去它似乎凹凸不平、厚薄不匀。我们共同了解的很多科学知识都发源于一些小的领域,而在这些领域之间却是大片无知的荒漠。我可以将现在的观察数据解释为由正反馈和吸引子带来的结果。一点点知识就可以阐释周围的许多现象,而新的阐释又启发了知识自身,于是知识的角落迅速扩大。反之亦然,无知生无知。一无所知的领域,人人都避而远之,于是愈加一无所知。结果就出现这样一幅凹凸不平的图景:大片无知的荒漠中横亘着一个个自成体系的知识山峰。
『吾生也有涯,而知也无涯』,这些无涯的知识却远不只是我们看到的。知识是一个非常特殊的东西,它大部分来源于作为人类所观察并组织起来的世界万物,它更像是从0和1的混沌里构筑出的生命希望看到的形态。正如大爆炸后的宇宙,一小团物质恰好吸引组合在一起,最终形成了各种星系星球,而其他部分则是一片虚空。
这种变化带来的是主流领域的强势增长,而失去的是其他小众领域的衰落。当你让现代文人尝试去写古代的神话文明,基本上没人能写出那种天马行空却不符合科学依据的故事,即使写出来了也会被读者认为夸张或胡编乱造,这就是知识的领域,强大的开花结果,无知的避而远之。未来人也许不再有天堂,不再有妖魔鬼怪,不再有十八层地狱,不再有三大宗教,文明传承总是伴随着这种多样性的取舍。KK很好地描述出了这种图景:大片无知的荒漠中横亘着一个个自成体系的知识山峰。
知识是智慧的一部分也是文化的一部分,无知生无知从广义上讲就是文化基因的取舍,是进化的取舍,它们在生命浪潮中倒下,留下一片精美绝伦。
下一节:《失控再解读》第2.3.3节-生命与机器-写作中......