合作是第3个进化原则

如果从正确的角度审视数学，你会发现它所拥有的不仅仅是真理，还有一种无与伦比的美，就像雕塑作品所散发出来的那种冷峻、简朴的美。这种美并不会迎合我们的脆弱天性，也没有绘画或音乐的那种华丽装饰，它极度纯净，绝对真实，只有最伟大的艺术才能达到这样的完美境界。

伯特兰·罗素，《数学研究》

对于合作机制的揭示和理解，我的总体方法论非常简要清晰，即便某些具体细节可能会显得有些神秘。我喜欢通过数学来表述自己的想法、直觉和生活感受。有了数学，我才能钻到纷繁复杂的情况中去，并利用自己的判断力和一点小运气，来揭示事物背后简单壮美的本质。而建立一个成功的数学模型，其关键是要抓住一条自然法则：你对真理的表述要能激发人们的敬畏。这便如同米开朗基罗杰出的雕塑作品一样，正因其捕捉到了物理美学的真谛，才能让人惊叹不已。

传说有人曾问米开朗基罗，他是如何创作出《大卫》这一杰作的，米开朗基罗的回答是，他仅仅是把那块大理石上不属于大卫的部分拿掉了而已。当数学家在面对超级复杂的现象和问题时，也同样需要将大量的观察结果和思想观念一层层剥离开来，只有这样，问题的真正本质才会逐渐清晰，无比美妙的数学思想才会得以显露。米开朗基罗将他作品中的人物形象从石头的禁锢中解放了出来，同样，我也要让数学模型拥有自己的生命，不光可以在其被构思出来的环境中生存，还能适用于其他各种条件。

米开朗基罗的作品主要从人体，尤其是裸体男性身上寻找灵感，后来其灵感来源转到了新柏拉图主义的思想之上；该主义认为，人体只不过是渴望回归上帝的灵魂的载体而已。近两个世纪以来，科学一直试图对自然现象作出解释，而在利用数学描述世界的过程中，人们的灵感来源和重点也在发生变化。最初，数学的应用主要聚焦于物理世界。牛顿用数学来阐述运动规律，从行星绕太阳的运转，到箭矢射向箭靶的轨迹。牛顿揭示出了一个令人惊讶的规律：无论是地球上还是太空中的物体，都受到同一个万有引力的约束，虽然各自的现象不同——行星被束缚在特定的轨道中运行，而像箭和苹果这样的物体则会掉回地面。

如今，关于宇宙的建模研究也开始逐渐扩展到生物和社会领域。在对生命世界的建模研究中，一代又一代科学家不断涌现的思想汇成了科学的长河，而在这一思想长河中泛起的漩涡和涟漪里，有一股强大的水流翻起了惊人的巨浪。这股水流来自于查尔斯·达尔文，是他提出了生命起源的统一法则。直到今天，这一革命性的观点仍然在产生着巨大的影响。

达尔文的研究工作缓慢而有序。经过几十年的辛苦研究，达尔文得出了这样一个结论：所有的现代生物物种都有一个共同的祖先，而自然选择是生物物种变迁的主要原因。由于繁殖某一物种时并非是完美的复制，因此而产生的变异让生物多样性的出现成为可能。不过，中国的传话游戏也向我们揭示出，如果游戏中传递的是一句无意义的话，传到最后的结果必定会有误解，甚至是胡言乱语。正因为如此，在生物的变异过程中，需要有一种方法来选择有意义的变异。达尔文对此的答案是，只有当一种性状能够为生物带来进化优势时，这种性状才会在漫长的生物代际之中得以传递。这一有力的观点已经成为现代科学的基石。

达尔文的观点很简单，但从中也可以衍生出无穷无尽的复杂性。在每一个生物身上，都有一些遗传信息可以传给自己的下一代。在一个种群之中，遗传信息会发生变异。当自然资源有限，不是每个出生的个体都能存活或繁殖时，携带某些特定性状（遗传信息）的个体就会在竞争中败北，被那些更适应环境的个体所取代。把基因传给后代这种能力在遗传上所表现出来的差异——自然选择，意味着随着携带优势性状的个体的不断繁衍，这些性状将越来越普遍。于是，需要考虑的只有一件事：能否存活到繁殖的那一天。

达尔文用于解释生物多样性和变异性的理论，被越来越多生物学家的大量研究数据所证实。而特定环境下的选择行为决定了，重大的差异会随着时间的推移在进化过程中逐渐显现出来。随着新的变异不断积累，某个物种分支获得的差异越来越大，以至于它与原本的近亲之间已经无法进行基因交换。这时，新的物种便诞生了。非常有趣的是，虽然我们现在把这种机制称为“进化”，但这个词本身在《物种起源》中却一次也没出现过。

达尔文本人相信，自然选择是由冲突所支配的。他在书中无数次地提到在大自然中、在我们周围所存在的“生存斗争”。达尔文笔下的“生存斗争”被后来的许多人所引用，并赋予了一定的感情色彩，以至于这一观点本身几乎成了某种价值观的代表。英国诗人阿尔弗雷德·丁尼生（Alfred Tennyson）在缅怀朋友的死亡时写下了著名的诗句——大自然的“尖牙利爪尽带血红”。1864年，自由市场的坚定拥护者、哲学家赫伯特·斯宾塞（Herbert Spencer）创造了一句朗朗上口、广为人知的名言——“适者生存”，这也标志着达尔文思想就此登上政治舞台。

归根到底，自然选择是关于竞争、狗咬狗、赢者通吃的理论。不过，达尔文指的是最适应环境的物种，而不一定是最强的。但仍然有报纸得出结论，称达尔文的研究表明，“力量是正确的，因此拿破仑是正确的，每一个行骗的生意人也是正确的。”对达尔文理论的滥用风潮愈演愈烈，例如人们用它为种族主义和种族灭绝进行辩护、用它解释为什么白人殖民者优于低等的土著、用它支持“优等”人种繁衍理论，等等。虽然这些滥用对达尔文理论本身是一种扭曲和贬低，但也从另一方面显示出了这一理论的强大威力。

尽管达尔文理论在前人的解释中偏向于竞争，但我一直坚信，竞争并不是生活的全部。我们也会互相帮助，有时候甚至会帮助陌生人。通过牛津饥荒救济委员会（Oxfam），我们为来自70多个国家的陌生人提供了帮助；通过比尔及梅琳达·盖茨基金会，我们支持了100多个国家的慈善工作。我们会精心、巧妙地选择场地，举办投入不菲的名人慈善晚宴；我们还对动物富有爱心。这究竟是为什么？这一切貌似发生在进化论缺习的地带，而实际上，这却恰恰与生命的奥秘紧紧相连。

当把囚徒困境放到进化的背景下进行观察时，我们会发现，竞争和冲突始终存在，正如阴阳两面总是形影不离一样。达尔文及其追随者们已经对突变和选择进行了详尽的分析和论证，然而，我们还需要在进化中引入第三个因素——合作，这样才能创造从细胞到社会这一系列的复杂实体。许多研究证明，竞争之路有时可以通向合作。理解这一点，就能解释细胞和多细胞有机体（例如人类）是如何进化的，也能解释人们在社会中采取如此复杂的行为方式的原因——合作是复杂生命的设计师。

要达到这一目标，我们首先必须给进化理论搭建一个更坚实的基础。像突变、选择和适应性这些概念，只有通过数学的形式来表述，才能变得更加精确而清晰。达尔文本人并未做到这一点，他也非常了解自己的不足。在其自传中，达尔文坦承自己计算能力不强——“在数学上，我下的工夫不够，对数学的几大主要原则理解不深，对此我深感遗憾。我觉得，能学好数学的人仿佛拥有一种特殊的感知能力。”他似乎也明白，如果想进一步充实自己提出的关于生命的激进思想的内涵，就需要引入更加精确的阐述方法。他形容自己的心智“就像一台机器，将大量的事实碾碎，从中磨制出普遍的原则”。不过，就连达尔文也渴望掌握一种更加严谨的研究方法，从而推导出更精确的原则，解释大量的数据。他需要一个数学模型。

现代人对于遗传过程的理解可以概括为“孟德尔遗传定律”，这个命名是为了纪念格雷戈尔·孟德尔（Gregor Mendel）。他在维也纳大学的植物学考试中不及格之后，就回到修道院去进行自己的遗传实验。在豌豆种植实验中，孟德尔对饱满豆荚和有皱纹豆荚的情况进行了分类整理，并得出一个结论：遗传是“独立”而非“混合”的。后代从父母身上遗传了独立的因子（基因），因此，当豌豆父母双方一个饱满一个有皱纹时，其后代要么饱满，要么有皱纹，而不会处于中间状态。

在孟德尔的故事中，有一个事实常常被人们忽略，那就是孟德尔的数学非常好。伟大的基因学家和统计学家罗纳德·费雪甚至把孟德尔称为“对生物学有兴趣的数学家”。孟德尔之所以能够发现遗传定律，是因为他利用明确的数学假设来引导自己的研究，并且在一定程度上有意忽略一部分不能证实其假设的模糊的实验结果。如果孟德尔最初对实验结果进行不加限制的开放式统计分析，他很可能就不会成功。

1908年，戈弗雷·哈罗德·哈代（Godfrey H. Hardy）提出了一个方程式，用于解释生物基因传递的效应。哈代是个喜爱板球运动的剑桥大学数学家，在其经典著作《一个数学家的辩白》（A Mathematician’s Apology）中，他对数学的艺术性大加赞美。有意思的是，哈代这位纯粹的数学家在这件事上转换了角色，其研究成果被一个德国医生威廉·温伯格（Wilhelm Weinberg）成功引用，并用来解释种群中基因频率的规律。牛津大学的罗伯特·梅甚至一度将哈代—温伯格遗传平衡定律称为生物学领域的牛顿第一定律。感谢哈代和温伯格，我们如今有了一个普遍适用于各类生物的数学定律。

到了19世纪二三十年代，在自然界遗传模型的研究领域涌现出了著名的三剑客，他们分别作出了开创性的贡献。首先是拥有超强将问题具象化能力的费雪爵士，这一能力来源于他儿时的经历；由于视力不好，他在学习数学时不用纸笔，单凭想象，从而练就了这个能力。还有强势人物霍尔丹（J.B.S Haldane），他出身贵族，同时也是个马克思主义者，曾任英国《工人日报》的主编。在本书第5章中我们会详细说到他。三剑客中的最后一位是美国基因学家休厄尔·赖特（Sewall Wright），他同时还对数学的亲戚——哲学很感兴趣。借用一个老笑话来比喻两者的区别：数学家需要纸、笔和一个废纸篓，而哲学家则只需要纸和笔。

三剑客的研究成果凑到一起，首次将突变、选择和进化的基本概念整合到同一个数学框架中来。他们把达尔文关于动物个体相互竞争、繁育后代的理论，跟孟德尔关于父母如何向后代传递独立基因性状的研究结合起来，形成了现代的“综合进化论”，或称为新达尔文主义。我也与其他人一起合作，对这些思想进行了扩展，将囚徒困境放到进化群体中研究，从而总结出了一些基础理论和机制，用于解释合作是如何在达尔文的“狗咬狗”的世界中发展起来的。

在过去的许多年里，我一直在探索囚徒困境的奥秘，利用计算机模型、数学知识和实验来揭示进化中合作的产生机制，以及它如何成为这个世界的一部分。根据我的研究，关于合作的产生一共有5种机制。在后续的五个章节中，每一章将分别阐述其中的一种。而在本书的其余部分，我们会探讨这些机制在更广泛领域中的应用，从简单的分子级合作，扩展到多种多样、复杂精巧的人类合作形式。

本书将详细描述那些为生命的第一次出现铺平道路的过程，以及合作对多细胞有机体诞生所起到的重大影响，也会谈到细胞的合作有可能误入歧途而使人致癌。我会在书中提出一个新的理论，用于解释昆虫在许多高级群体行为中表现出来的惊人合作能力。我还将探讨如下问题：语言如何发展成为人类合作的黏合剂、“公共品博弈”是当今对合作的最大挑战、惩罚的作用、朋友或熟人之间的网络，以及在研究合作的过程中获得的一些关于合作的见解。

人类是超级合作者。借助语言和沟通的非凡力量，我们能够利用所有的5种机制进行合作。虽然互相合作的人类已经成为地球的统治者，但人类除了继续进化以外别无选择，也要像现在控制着环境一样，对自身的合作进化进行高度的控制。在本书中，我将对这一判断进行解释。我们之所以必须继续进化，是因为我们正面临严峻的全球性问题，而其中的许多问题已经威胁到人类的基本生存。我们已经拥有了自我摧毁的强大能力，我们更需要创造性地利用合作的创造力。