序
牛顿创立的经典物理学,是以“被动语态”描摹这个世界的:小河流淌、岩石下落、行星运动、恒星在被其质量所扭曲的时空中划过一道弧线。这些都不是物体的主动作为,只是顺势发生:五花八门,不可思议,但简单无情。
我顾盼七十八载,刚从厨房拿了个油桃吃罢,坐下写作。昨天,我吃力地登上我的“平衡世界”号22英尺小艇,穿过奥卡斯岛的吊车码头,再驾着它前往华盛顿州的伊斯特海湾,去买我刚才吃的那种油桃作为午后零食。我的心有点怦怦跳,我自己那颗人类的心脏,我的大部分读者也都有各自的心脏。
不过,自137亿年前宇宙大爆炸以后,我的心脏、油桃、厨房、小艇、伊斯特海湾,这些都是从何而来呢?
自从有了牛顿,我们都用物理看待现实:知道何为“真实”。但是物理并没有告诉我们,我们从何而来,如何而来,不会告诉我们心脏为什么存在,也不会告诉我们为什么我在伊斯特湾能买到油桃,更不用说,“买”是什么意思。
我们将会讨论这些话题,因为相比我们已知的部分,还有更多未知,相对于已经解释的,还有更多未解释的。
我们身处一个物理之外的世界。
我们身处一个自我构造的生命世界,但我们并没有可以把这说清的概念。一棵树,从种子开始,构造自己,朝着阳光伸展自己,我们能够看到但却无从解说;一片森林也是这样构造自己,生根抽枝,一声不响,仿佛期待着什么。我们的生物圈,在多样性的水平上竭尽全力地生长,持续了37亿年。长颈鹿?30亿年前有谁会知道吗?那时没人会知道。油桃?那时根本不知道会有这东西。
我们估算,在已知宇宙中的10的22次方(1022)颗恒星中,50%到90%会有环绕它们的行星。我一直这么想也这么说:如果到处有生命,那么宇宙各处都有变化,虽基于物理,但超出了我们已知的所有物理。
有1022个生物圈,这种想法让我震惊。是的,我们震惊于哈勃呈现的宇宙大约有1011个星系的图景,但是不是真有1022个和我们地球一样的生物圈?这不是“物理之外的一个世界”,而是“物理之外的很多世界”了,就跟我们已知的全部的物理世界一样巨大,这几乎不可估量。
在科学中,我们没有一个概念是关于自我构造的体系的。我这里要介绍一个梅尔·蒙特维尔(Maël Montévil)和马提奥·莫西奥(Mateo Mossio)2015年提出的重要概念:约束闭合体系(constraint closure)。这两位年轻科学家发现了生物系统构成中被遗忘那个——也许是最重要的那个——概念!我们来清楚地理解它、运用它。这里的想法有点复杂,但并不晦涩,我们会懂的。不过我们现在姑且这样来理解“约束闭合体系”:这是一个集合,既包含一组作用于非平衡体系中能量释放过程的约束条件,又包含使这个系统构建自己约束条件的过程。这是一个了不起的想法。细胞就是这么干的,汽车则不会。
有生命的系统满足约束闭合体系,进行所谓的“热力学功周期”,这样自我繁殖。有生命的系统同时也会出现达尔文所谓的可遗传变异,于是能够进行自然选择,从而演化。关于后者,我在之前写的几本书中提到过,但我同时感到困惑的就是也许其中有所疏漏。现在约束闭合体系的概念,仿佛是拼图上关键的一片,把之前的疏漏填满了。
演化是无法提前预知的:会演化产生什么,来提高生物圈的复杂程度,是不可预知的——我只能这么说了。我们都是演化的产物,长颈鹿、油桃、海参,也都如此。
几年前,我的一位物理学家朋友过70大寿时,他拿生物学家看世界的方式开起了玩笑。如果伽利略是和生物学家一起登上比萨斜塔,那么他们也许会扔下红色的石头、橙色的石头、粉色的石头、蓝色的石头、绿色的石头……
我的物理学家朋友们都会意地笑起来。物理学家是在力求简化、寻找规律,而生物学家则在研究生命如何变复杂。这当然啦,红色的石头是长颈鹿、橙色的石头是油桃、蓝色的石头是海参、绿色的石头就是我们人类自己吧。不过问题并不是海参、长颈鹿、人、油桃,哪个下落最快,而是,追根溯源,它们究竟是怎么来的。
物理学家不会知道。没有人知道。
这是一个物理之外的世界。
达尔文告诉我们,新的物种需要在既已拥挤的大自然中抢得一席之地,才能生存下来:对,但也不对。生物,只要存在,就已经创造出了一个让其他生物生存的特定条件。大自然中那让新的物种得以生存的“一席之地”,正是已经存在的物种构建出来的;前者的生存,又创造出了更多的让新物种涌现的“一席之地”。
生物圈的繁荣,创造出了更新的变化的可能性,会变得更多元、更丰富。
对于全球经济的蓬勃发展,也是一样的道理——不过几乎不曾被注意。新的产品创造出了更新产品的生存空间:互联网的发明,创造出了网络购物,从而有了易趣网和亚马逊;这进而又反过来创造出更多网上的内容,从而给了搜索引擎——比如谷歌——发展的空间;对于投身这场游戏的生意人,研究搜索引擎的算法,可以卖出更多商品。或者,看看iPhone的应用程序,一个催生另一个,还有了“屏蔽”广告的程序,让你屏蔽浏览器中兜售商品的广告。
我们几乎毫无洞见和预知地蹒跚来到这个世界——这个随着我们趔趄前进,却使一切变得可能的世界。我能去伊斯特海湾,买到油桃。
我们本以为,在物理——狭义和广义相对论,有了标准模型的量子力学和量子场论——之中,我们可以找到推演世界终极变化方向的基础。我们没有做到。终极变化也许基于这些基础,但却无法从此推演而来。这终极变化,一种不可知晓的变化力量,从基础的海港里溜了出来,自由漂泊。正如赫拉克利特所说:世界如泡泡一般飘向前。