暂时跳过第五章,这样连载会显得更加精炼。
第六章 生命力方程
《易》云:
天行健,君子以自强不息,
地势坤,君子以厚德载物。
正如已故的国学大师南怀瑾先生所说的,人类吃的、穿的、用的都是土里长的、山里刨的、地里挖的、田里种的,这些都是大地的赠予、土地的遗产,大地给予了我们这么多,而我们人类回报给大地的却是口水、垃圾和粪便;但大地却从来不计较这些,这就是坤德。
像大地一样深沉,像细菌一样顽强!
接下来就让我们在上一章的基础上谦虚而行,奋勇而进,一鼓作气攻占这最高的山头吧!
我之所以思考了这么久的时间才将本书写出来,其中一个很重要的原因就是生命力方程发现得比较迟。从“生产力”到“生命力”这一概念的质疑和重构并不是很难,难的是从上一章到本章的这一思维的跨越,花了我很多年的时间!我一直卡在这个地方动弹不得——更准确的说法是我以前压根没意识到我卡在了这个地方!因为我只有把整个理论想通了之后再回过头去看以前才会知道我曾经是那么地不成熟嘛!我在上一章已经讲过生命力的Ⅰ型定义了,这是一个文字表述型定义;而当一个人手中已经有了一个好用的概念了时,自然不会轻易想到这个概念还会有其它的表述方式。科学史上这样的情节并不少见。以热力学第二定律为例,德国科学家克劳修斯(Rudolph Clausius,1822—1888)发现了一种表述之后,他并没有更进一步地想,所以英国科学家开尔文(Lord Kelvin,1824—1907)又发现了另一种表述,当然,这两种表述都是等价的。在量子力学的发展史上,首先是1925年底海森堡(Werner Karl Heisenberg,1901—1976)发展出了矩阵力学;而让他没想到的是,仅到了1926年一月,薛定谔(Erwin Schrödinger,1887—1961)就发展出了波动力学;还有更神奇的,让海森堡和薛定谔都没想到的是,在22年之后,美国物理学家费曼又发展出了第三种等价的方法——历史求和!
真是智者千虑必有一失!何止是一失,聪明如海森堡都失了两次啊!
我也是差点就失去了生命力的第二种表述形式,庆幸的是,终究还只是差点,就差那么一丁点,我终究还是找到了,这就是生命力方程,即生命力的Ⅱ型定义。
此方程的得来源于一个灵感。
全书最重要、最关键的一个灵感!
一个人在某个领域长期的苦思冥想,这样即使他的显意识中断思考潜意识还会继续工作,直到某一天,一个新的洞见不期而至,这就是灵感。德国化学家凯库勒(Friedrich·Kekule,1829—1896)长期从事分子结构的研究,而当时对于苯的分子结构问题却长期未能得到解决,只知道苯含有六个碳原子和六个氢原子,至于它们是怎样连结的却不得而知。1865年的一个晚上,凯库勒在书房里写教科书,不觉间打起了瞌睡,睡梦中他梦见一条蛇咬住了自己的尾巴,他立即被惊醒了。这条蛇的形状使他想到苯分子的环形构型而非他以前一直设想的直线构型,经过一整夜的思考,凯库勒终于弄清了苯的分子结构,这就是我们今天所熟知的六角环形结构。
与凯库勒相反,我的这个灵感并非来源于晚上而是白天,也并非来源于睡眠状态而是清醒得很。
产生那个灵感的场景我现在依然记忆犹新。
那是在中国南方的一座城市,时间是国庆黄金周的第一天。也许是终于等来了为期一周的假期,再加上那天天气很好,蓝蓝的天空上飘着几团白云,我的心情也很好,平静而又愉悦。也许心情好时灵感就会不期而至吧。
多年来我养成了一边散步一边思考的习惯。那一次,我是在一片浓郁树荫下的道路上慢慢走着,所以身体有一些凉意然后又不自觉地想起了理论进化论。对于一些基本概念我喜欢反反复复里里外外的思考,一如古人作诗“吟安一个字,捻断数茎须”,不同的是我没有拈胡须的习惯,因为我一般把胡须都剃了。
当我走到这片树荫的尽头时,我发现有一束束明媚的阳光透过树叶的缝隙照下来,照在我的脸上、身上,给人一种很温暖很有能量的感觉。即是说,看到阳光我就想到能量,顺着能量我又想到爱因斯坦有关光子的光电效应理论——其观点包括光量子的能量等于普朗克常数乘以光的频率——再然后是想到普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,1858—1947)常数h=6.626×10-34J·s,再然后是想到普朗克常数的量纲能量乘以时间。能量乘以时间?我反忖着——哦!能量乘以时间?!生命力讲的不就是能量与时间吗?!生命的生存和发展实质指的就是能量,“从现在考虑到未来”就是时间啊!然后就是,既要考虑所研究的生命的能量又要考虑通过影响和间接影响波及到的其它生命的能量,所以,也就是说要对能量使用闭合积分!想明白了,终于想明白了!一切都联系起来了!
“那一瞬间,我悟了!”
大白天的,非打坐状态,我悟了!
有一副对联道得好,正是:
真理之奥妙冠绝世间,
方程之伟大独步天下!
横批:我悟了
融会贯通,浑身轻松。此时的感觉可用下面一段话来表达:
“登高岸而濒水伫观舟楫颠簸于海上,不亦快哉;踞城堡而倚窗凭眺两军酣战于脚下,不亦快哉;然断无任何快事堪比凌真理之绝顶,一览深谷间的谬误与彷仿、迷雾与风暴。”
——《培根随笔集》
于此,比起之前的我,我又前进了一大步!
从生命力到生命力方程,在本书的行文上是一种连续而自然简简单单翻几页纸就出现了的表述,但在我当时的思考过程中确实是一个重大的跳跃性的进展,没有这个进展本书就根本不可能出现,事实上我的思维在这个地方足足卡住了近10年!可以说,有了生命力方程之后在逻辑上我可以往前推也可以往后推,我知道我需要什么了,所有的事情都顺畅了、所有的思路都可以打通了。
长风破浪会有时,直挂云帆济沧海!
就在这思想的海洋尽情驰骋吧!
锐意进取,突破极限!
斗志,已经燃烧到了空气!
“一般人认为‘新发现’是科学的标志,但几乎所有的科学革命都不是新发现的革命,而是概念的革命。”
——托马斯·库恩
6.1 生命力方程
以下这个方程就是生命力方程:
这就是生命力的Ⅱ型定义,即方程定义。
“如果一个概念是必要的、深刻的和有价值的,那么这样的概念本身就是伟大的!”
——《珍珍日记》
我相信对于许多有数学基础、能读懂数学语言的读者而言,光是看到这个方程就会被它的美所折服!方程中没有任何杂乱无章的常数,仅有能量和时间这两个最为基本的物理量,量纲是物理学中最重要的量纲,其积分式也是至为优美的闭合积分、从零到无穷大的积分!要知道麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831—1879)方程组当中也是使用闭合积分!
这是何等的优美、简洁与和谐!
这个方程可以去挑战一下人类历史上最美方程排行榜!
这个方程可以描述所有的生命,它的战力之高超也可以去挑战一下人类历史上的方程实力排行榜!
生命力方程
初看香莲立清池,亦似百合摇曳时。
皎皎梨花新雨后,魂牵梦萦向往之。
光是看到这样美的方程,我们就应当倾向于认为它是正确的——如果读者还记得美学原理的话:一个理论越美,我就倾向于认为它越接近于真理。
到后文中我们会被它所囊括的对象之多而感到惊叹!
生命力方程的发现过程就体现出了:灵感(直觉)用于发现;而下文则体现了:逻辑用于证明。
在发出了这么多感慨之后,还是让我们回归正题。
我首先对生命力方程中的各个字母符号进行解释,然后再对方程的来源和合理性进行解释。
第一个要点,生命力。
首先,字母“Λ”读音为拉姆达(Lambda),也就是λ的大写字母。这个上尖下宽的符号的寓意就是希望生命可以稳稳当当地屹立于世界之中,表达了我对这个世界的一种祝福。我希望我辛苦建立起来的这个理论可以给这个世界带来真正的利益。有两句话讲得好“愿天常生好人,愿人常做好事”亦表达了此类愿望。
我希望我的生命是去做一些有意义的事情,这些事情的意义和价值超越了我们渺小而卑微的肉体;即算在我们的肉体化为尘土之后,这些事情依然可以体现它们的价值,就像都江堰,静静的、经年累月地发挥着它的作用。总会有人不愿意让他们一生的辛劳打水漂,不是吗?
“当我老了的时候,回顾我这一生的辛劳,让我倍感欣慰的莫过于,我没有将我的生命都沉溺于那些无聊、琐碎甚至有害的事情上,而是做了一件或两件有价值有深远意义的事情,这足以让我可以含笑没有遗憾地离开这个世界了。”
当我老了的时候我希望可以这样回顾我的一生。
并非所有人的辛劳都会打水漂,就像并非所有的星星都是流星。
长空有雄鹰!
接下来探讨生命力的单位。
生命力方程的最原始表达形式如下:
与前面的方程相比,这个形式的方程多了一个系数k,为了将系数k化为1,我们可以令生命力Λ的单位为钱,用符号Q表示,并且令:
1Q=1J·1s
其含义为有1焦的生命能量延续了1秒钟就是1钱。
这样,系数k就化为1了,即可省略不写了。
在此,单位钱(Q)是为了纪念我国科学家钱学森(1911——2009)。所以,由此钱(Q)将成为一个十分关键的单位。有趣的是,在人类社会中,你要去赚钱就得消耗能量与时间,所以在此我也不是随随便便命名此单位的。有物理学家指出,比特币(BTC)的本质是一种能源货币,因其需要消耗能源来计算解哈希值(俗称挖矿)才能得到新的比特币,当然实际上是既消耗了能量又消耗了时间。这与纸币的价值赋值完全不同,后者是一国政府通过政府强制权力给其本国发行的纸币赋值的或者说作强制支撑的。从马车到航天飞机,人类的交通工具得到了根本性的改进,从算筹到超级计算机、量子计算机,人类的计算工具也得到了根本性的升级。相比之下,从北宋初年[ 公元1024年北宋发行官交子,而私交子则更早出现,不确定具体时间。]发明纸币“交子”以来,一直到今日,我们的纸币系统依然还是在纸上画上图画文字,没有什么根本性的改进。最初发明纸币的原因是为了摆脱携带大量贵金属的不便利性,在获得便利性的同时纸币却也丧失了贵金属本身具有的内在的不会转移不可剥离的价值性之优点,也就是便利性与安全性的矛盾。而到了今日世界,各国政府都在加大马力开动“核动力”印钞机,工人加班加点印钞,印钞机都快冒烟了,在纸上多印2个零面值就能扩大100倍!这种毫无节制毫无成本拼命印钞就能在宇宙中源源不断创造巨大价值的事情完全是匪夷所思!哪有这么好这么容易的事情!这对普通人来说是财富的巨大稀释和巨大悲剧。所以在此我们可以看出比特币或金属货币的一个本质性的好处,那就是货币的发行应当要有某种底层物理规律的限制,要在货币当中注入内在价值,不然就会是掌握货币发行权的人随意无限印钞。今日的纸币系统,从长期的历史视角来看,必然只是一种阶段性的产物。
值得一提的是,本书中有时会提到比特币这并不意味着在暗示大家去炒比特币。
话休叨叙,言归正传。
由于能量是一个标量,而时间也是一个标量,所以,由这两个标量相乘得到的生命力也是一个标量,即,生命力只有大小没有方向。显然,某个生命的生命力不存在向东、向西、向北或向上的问题。
第二个要点,能量闭合积分∮dE。
符号∮表示闭合积分。在此有几个问题:第一,什么是闭合积分?第二,这是几维的闭合积分?第三,为什么要用闭合积分?第四,能量微元dE是什么意思?
首先,第一个问题的答案可以在数学书上找到完整的定义。在这里,可直白些讲,一维的闭合积分就是对一个闭合曲线积分。例如一个橡皮圈,我们可以用橡皮圈的线质量乘以它的每一小段的长度微元,然后全部加起来,这样就可以得到整个橡皮圈的质量。在此,每一小段的长度微元都是一部分积分路径,这所有的积分路径全部都加起来就构成一个闭合的路径,这就对应着闭合积分。二维的闭合积分是一个封闭的面。比如在一张卷起来的薄纸的中心建立一个坐标原点和坐标系,那么如果要将这张纸的面积全部求出来,我们可以在这个卷纸的中轴上扫一圈,这就构成一个二维的闭合积分。三维的闭合积分是一个封闭的球。同理,我们可以设想一个铅球,在它的中心设立坐标原点和三维坐标系,在三维空间中扫一圈就可以将球的质量求出来。四维以上的闭合积分没有可形象类比的例子。
第二个问题,这是几维的闭合积分?我们都知道,传统上所研究的生命都是生活于三维空间之中的,故这些生命的能量微元也是处于三维空间之中,所以∮也是表示三维的闭合积分,可以这样理解吗?
在数学和物理学中,三维的闭合积分标准书写是,但为了方便,也可以只写一个积分号加一个圈,这样简洁流畅,在理论进化论中也是遵循这样一种约定处理的,对吗?
答案是,以上观点只对了一半。第一,传统生物学上所研究的生命都是生活在三维空间中,所以我将三维的闭合积分简化成一个积分号和一个圈表示,这是对的,或者说我确实是遵循了这样一种约定。但另一方面,我在命题一中讲过,理论进化论中有七种类型的生命,有些生命并非生活于三维空间,所以,对∮的准确理解是:生命的能量可以在哪些空间维度上传播那就将这些维度全部都考虑进来。
这是一个关键的要点。
理论物理中的一个分支弦理论认为空间是9维的(M理论认为空间是10维),而非我们肉体人类所熟悉的3维;而在理论进化论中,无机物与有机生命之间没有多少区别,它们都可以成为理论的统一的描述对象,而非像传统的生物学认为的那样有着巨大的鸿沟。
第三,为什么要用闭合积分?上一章的生命力的Ⅰ型定义指出要“综合生命各个方面的能力和这些能力的系统关系后得出的、决定该生命生存和发展的能力”以及“该生命通过影响和间接影响改变其它生命生存和发展的能力”,这个表述的内涵就是,既要考虑所研究的生命又要考虑该生命通过影响和间接影响所波及到的生命,所以要使用闭合积分。对这个问题的另一种解答思路就体现在下面的关于生命力方程的合理性的证明中:运用命题二同性能量和能量恒等式。
关于为什么要使用闭合积分,还可以这样来理解。我们都知道现实当中的一个生命总是会与其它生命发生各种联系和影响,包括直接影响和间接影响。不妨设有一生命A,也就是我们所研究的生命,该生命A直接影响的是生命B、C和D,间接影响的是生命E、F、G、H、I、J和K,关系如下图6.1所示:
那么,闭合积分就可以形象地理解为用图中的虚线沿逆时针方向扫一圈,这样,所研究的生命A以及A通过影响和间接影响波及到的其它生命的能量就全部都考虑进来了,这就是能量闭合积分。
以上是将闭合积分的要领和理论进化论的现实意义完美结合起来的一种方法。
但有时为了进行计算,我们需要将能量闭合积分拆开,所以还可以用下面这种方法来理解。
设想我们所研究的生命用A表示,生命A通过一系列影响和间接影响波及到了生命B、C、D、E和F或更多的生命,与上述形象而直观的图不同,我们可以将这个生命影响链条用更抽象但更细致的图6.2来表示:
此图的意思就是,生命A通过影响或间接影响波及到了生命B,这个路径(或途径)用数字1来表示,然后又波及到了生命C、D、E和F,这些路径分别用2、3、4、5对应进行表示;最后有一点要特别注意,生命F并没有通过任何影响或间接影响波及到生命A,所以我才把它们标在起点的右边和左边。因为在现实当中,并不一定每一个生命的影响最后总是能反作用于它自身,所以这里可以看作生命F对生命A是完全没有影响的。
那么既然如此,生命A到F又怎能构成一个完整的闭合积分环路呢?
答:这是一种规定,一种人为的规定,其实也就是作者我本人作的一种规定。
“天地无标准,吾辈定规则。”
——天山剑客
没有标准,我们书写标准。
没有规则,我们创造规则。
没有目标,我们定下目标。
没有人才,我们培养人才。
没有学科,我们捣鼓出一个学科。
没有钱——这我就没办法了……
之所以要作出这样一种规定乃是因为生命力这一全新的概念要用闭合积分来进行数学上的描述,为了与“闭合路径”这样一个要求相符,我们可以规定任何生命的影响和间接影响的最末尾的那批生命(单个或多个的都可以)在数学处理的路径上是紧挨着我们的起始生命的,即紧挨着我们的所研究的生命,这样一来从路径看上去它们就构成一个完整的环了,就可以使用闭合积分了。
作了这样的规定后,我们就可以将能量闭合积分拆开了,即
当然,此处路径n所指代的生命是整个影响环节中的最末尾的生命。
此外,闭合积分其实也可以看作一种思维方式,它就是一种全局思考、整体考量,与前面所讲到的系统思想相对应。
最后一个问题,能量微元dE是什么意思?能量微元dE指的就是生命的每一份微小的能量,生命的能量本质上是一种活的能量;在这个表述当中,生命指的是所研究的生命和该生命通过影响和间接影响波及到的生命;每一份微小的能量指的是所研究的生命的所有能量以及那些被波及到的生命的、被前者改变的能量,或者说是受到前者影响的那些能量,那些未被影响到的能量是不需要考虑在内的。对这个稍显复杂的表述我举两个例子进行说明。一头狼猎杀了一只兔子,那么狼就改变了兔子的全部能量,它使兔子的所有活的能量都变成了死的能量;一只猴子摘了一片树叶,那么这只猴子仅只是改变了这片树叶的能量,这片树叶没有了树枝的营养物质的供应它会枯萎,而这棵树的其它部分的能量则没有被改变。
第三个要点,时间积分。
首先,积分下限0表示零时刻,即现在;积分上限无穷大∞表示不限远的未来。由于没有哪一个生命的能量可以延续到无穷远的未来,所有生命的寿命都是有限的,所以生命力方程并不会出现无穷大和发散的结果,因此不会导致生命力方程无意义。即,生命力方程中的这个时间是用来描述生命能量延续多久的时间,并不是那种脱离描述对象的纯粹数学上的时间。另外,由于不同的生命的寿命不尽相同,有的生命很短暂,比如蜉蝣,一般只能存活几小时至数天,所以中国人形容它为“朝生暮死”;有的生命很长寿,比如红杉,寿命可达三千多年。而细菌在恶劣的环境条件下可以形成一个芽孢,这种结构可以休眠存活上千年、上万年甚至更久的时间。另一方面,即使是同一个生命,其不同部分的能量微元的存续时间也不尽相同。人的表皮细胞大致28天完成一次更新,而人的大脑中的神经元细胞的寿命可以跟人的寿命一样长。为了统一而优美地描述这些各不相同的时间,同时也与生命力Ⅰ型定义中的“考虑现在和未来的环境”相对应,所以我将积分上限用∞表示。总之,生命的能量能够延续到多远的未来我们就将时间积到那个时刻。
关于时间积分基本上只有一个问题:为什么不需要考虑过去?为什么不是从负无穷远的过去一直积到正无穷远的未来?
无论是生命力的Ⅰ型定义还是Ⅱ型定义都具有这样一个特点:时间只需要从现在考虑到未来。过去总是不需要考虑的,这是为什么呢?
我在讲生命力的Ⅰ型定义时也讲到了这个问题,现在再阐述一回。第一,如果生命的过去没有对现在造成任何影响,没有留下任何踪迹和线索,也没有留下任何基因、后代、化石等,那么这样的过去是无法考虑到的,因为没有任何依据可以凭借,退一步讲,即使考虑到了又有什么用?因为那样的过去没有造成任何影响。第二,如果生命的过去造成了影响,那么这些影响都“标记”在了现在上面,所以只需要考虑现在就可以了。另一方面,我建立理论进化论主要是为了计算现在的生命的生命力,所以只需要从现在考虑到未来。如果某个人一定要计算过去的某个生命的生命力,比如一只恐龙的生命力,那么他可以选取过去的某个时刻作为零时刻一直考虑到遥远的未来,这样也是可以的,因为对我们而言的“过去的零时刻”恰好是那只恐龙“现在的零时刻”。所以这样做与生命力方程所要求的思想实质并无冲突。
接下来讨论,如何证明生命力方程是合理和正确的?
要证明这一点,思路并非只有一种,这再一次显示了系统思维:得到同一个结论的方法有多种。
证明:
由于能量恒等式指出,任意生命的一份能量都与其体内的或其它生命的同等数量的能量是恒等的,或者说是同等重要的、必须要予以同等地对待。当我们去考察一个生命时,该生命总是可以或多或少地影响到其它生命;而根据能量恒等式,这些被波及到的生命的能量也必须要予以同等地考虑,都要考虑进来,因为它们是同等重要的,所以必须要对能量使用闭合积分;此处,对闭合积分所赋予的意义是,它刚好对应着所研究的生命以及通过影响和间接影响所波及到的全部生命,这些生命构成一种抽象的闭合影响关系链图。在时间方面,生命只能拥有现在和未来的时间,不能拥有过去的时间;又因为各个生命的能量或同一生命的各部分能量在时间上的持续时间、延续期并非都相同,所以可以取一种极限情形或上限,所以应当取积分上限为(正)无穷大。
证毕。
其它的思路还有,我在本章的前面提到过的那个灵感:生命的生存和发展其实质指的就是能量;生存指的是保持不变的能量,发展指的是变化了的那部分能量,生命所有的东西都是能量——命题一已经指出了这一点:一切生命都是能量体。既要考虑所研究的生命又要考虑该生命通过影响和间接影响改变的生命,所以要对能量使用闭合积分;而另一方面,生存和发展都是需要时间的,都是一种在时间上延续的过程,所以需要有一个时间积分,并且由于是“考虑现在和未来的环境”所以时间积分是从零积到(正)无穷大。
6.2 生命力的划分
我在上一章讲生命力的Ⅰ型定义时已经讲过了,对生命力的划分可以从时间的角度可划分为先天生命力和后天生命力;也可以从空间的角度划分为利己生命力和利他生命力。
这两种划分方法也可以用方程的形式表述如下:
在上述方程中,如果
Λ1表示先天生命力,那么Λ2就表示后天生命力;同理,如果Λ1表示利己生命力,那么Λ2就表示利他生命力。
6.3 生命力方程的计算
如果说生命力的Ⅰ型定义还只能用于定性的分析,那么生命力方程则可用于定量的计算了,这无疑有着巨大的用途。这就是我为什么讲得到生命力方程的灵感之后我又前进了一大步,因为生命力这一概念终于可以用来实实在在地进行计算了,而非只能停留在概念思辨的地步!
生命力方程计算的总的方法就是用时间积分乘上能量闭合积分。
在此,我用下面的两个例题来演示一下计算方法和过程。
例题一:将一只老鼠关进一个加装了恒温控制器的干净的大铁箱中,请计算老鼠的生命力。
题干真简洁,一个数据都没有!
分析:人们认识事物总是由简到繁,将一只老鼠关在大铁箱中与自然界中的老鼠相比就简单多了,省去了很多麻烦,当然仍然可以得到我们想要的东西。自然界中的一只老鼠它可能会东跑西窜,会啃食花草野菜和小昆虫,会通过一系列影响和间接影响改变许多其它生命的生存和发展,其间涉及到的能量闭合积分比较复杂;而一只大铁箱中的老鼠就安静多了、乖巧多了、可爱多了、好处理多了。
首先,我们要明确任何生命都有生命力,所以老鼠也有生命力,所以去计算一只老鼠的生命力是可行的和有意义的。
第二,这只老鼠被关进大铁箱中之后,它会不断寻找出口想逃脱出去。但大铁箱已经被关好了,它逃不出去,并且由于大铁箱中缺少食物和水分(大铁箱是干净的,没有装任何杂物)最后老鼠会饿死。期间,老鼠没有影响到任何其它生命(如果从最严格的角度讲,这只关进大铁箱的老鼠它与这位计算它的生命力的研究人员发生了联系和影响,由于这位研究人员要去计算老鼠的生命力所以这个过程有可能使得此人的生命力发生一些变化;但在此我忽略了这种细微的影响),所以它的能量闭合积分指的就是老鼠自身的能量;其生命能量的持续时间就是我们把老鼠关在大铁箱中的那个时刻起——如果我们以这个时刻为零时刻——一直延续到老鼠死亡时为止。
第三,老鼠自身的能量与时间的关系。
老鼠是哺乳动物,体温恒定,由于那抠门的命题者一个数据都不给,所以为了简单起见,我们可以设老鼠的初始能量即关在大铁箱中的那一刻的能量是a,即初始条件t=0时E=a,a的具体数值取决于关进去的老鼠的大小。并且由于大铁箱加装了恒温控制器,温度恒定,所以可以假设老鼠在单位时间内消耗的能量是一定的,即
式中,dE表示老鼠消耗的能量,本身就是负的。时间是正的。k>0,是一个常数,反映的是老鼠的能量消耗速率。
当然,在真实的自然环境中,虽然老鼠是恒温动物,但春夏秋冬四季的新陈代谢的速率不一样,所以消耗能量的速率也不一样,不过在热带地区没有四季之分;另外,在一天24小时中,由于温度的变化老鼠的能量的消耗速率也不尽相同,我在这里所演示的计算都避开了这些真实的情况,仅考虑这个特定的环境即恒温的大铁箱中的理想情况下老鼠的状况。当然,如果我们用非常高精度的仪器去测定老鼠的能量随时间变化的关系,那么得到的结果也可能不是一个标准的线性关系,老鼠剧烈活动时能量消耗速率增加,趴在大铁箱中发呆不动时能量消耗速率降低,所以,真实情形很可能将会是一个近似线性的关系而非完全的线性关系。不过这样也只会使具体的数字有所差异,对于定性的结果、计算过程、计算方法以及展示生命力方程的可计算性是没有影响的。特别的,当我们所采用的线性关系恰好是真实关系的平均值时计算结果就不会有任何差异了。
再不然我们就给老鼠打一针镇静剂!
一针不行我还可以打两针!
我一定要打到你符合我的方程,哼!
做一个安静的美男子——哦,不对,做一只安静的乖老鼠难道不好吗??
老鼠在经过了时间c后死去,其在死前的一刻对应的能量是b,显然a>b>0,c>0。显然这第一阶段老鼠的能量随时间变化的关系如下图6.3所示:
所以,我们就是要用生命力方程也推导出这样一个相同的结果来。
上述图象有一个需要稍微说明的地方就是:为何图象是一个梯形而非从a点引一条倾斜的直线与时间轴相交构成一个三角形呢?
关键的问题就在于,当一只老鼠或其它生物死亡时,这些生物的尸体中还有没有包含生命能量呢?即它们的机体中还有没有生物质能呢?
答案显然是有的。这些生物的肌肉、组织、骨骼中还含有大量、丰富的能量,其它的生命还可以利用。
当生命死亡时,其机体内依然还保存有能量,并且这能量还可以供其它生命利用,但该生命却已经死亡了,死于干渴或饥饿,这说明生命体中的能量有一部分是生命在活着的时候无法自由消耗的,这部分能量就是生命死亡时其尸体所对应的那部分生物质能。所以,虽然活的生命其机体中有许多能量,但可供它自由消耗的能量只占其机体中的一部分甚至是一小部分,这部分能量就是用活生命的总生命能量减去该生命死亡时尸体所对应的生物质能,也即这个差额就是生命在活着的时候可自由消耗的能量。
可见,当生命死亡时,其尸体所对应的这部分能量已经不具有生命力方程所要求的“活的能量”的特点了,也就是“活的能量的持续时间”为零。所以上述图象中的b能量往右的持续时间就没有了。而a与b的能量差就对应着该老鼠在活着的时候可自由消耗的能量。
第一阶段,利己生命力:
先从老鼠的能量消耗速率方程开始,
移号,去分母,两边同时取不定积分,得到
显然,当时间t=0时,老鼠消耗的能量也为0,所以常数R=0。
上述方程的左边表示老鼠消耗的能量,可用ΔE表示,右边积分后为-kt,所以老鼠在任意时刻的总能量是
上式最右边的结果的意思是,以a和c为边长的长方形的面积减去底为c,高为kc的三角形的面积,这样自然得到上述梯形的面积。这个结果显然与图6.3的形象表示是一致的。这再一次显示了生命力方程的正确性。
更进一步的计算表明,像艾滋病、埃博拉病毒等,它们在人体内繁殖和搞破坏,它对人体产生了致命的后果,其利他生命力是负的。
本章说明了两个重大的要点:第一,生命力这一概念在本书中是逻辑上严密推导的产物。第二,这个概念是有用的,是可以用于计算的。