世界因何美妙而優(yōu)雅地運(yùn)行

【內(nèi)容簡(jiǎn)介】

世界因何美妙而優(yōu)雅地運(yùn)行？本書編者約翰·布羅克曼召集了146位世界著名的科學(xué)家和思想家來(lái)回答這個(gè)“大問題”，并把他們的答案和論述集結(jié)成書。

這本書將帶你認(rèn)識(shí)這些“最偉大的頭腦”，看他們?cè)谒伎际裁礃拥膯栴}，從而開啟你的腦力激蕩。他們都是各個(gè)領(lǐng)域的“科學(xué)明星”，包括世界著名進(jìn)化生物學(xué)家理查德·道金斯、語(yǔ)言學(xué)家史蒂芬·平克、生物地理學(xué)家賈雷德·戴蒙德、互聯(lián)網(wǎng)思想家凱文·凱利、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)學(xué)家克萊·舍基等。

天空為什么是藍(lán)色的？

晶體的優(yōu)雅如何體現(xiàn)出普遍的數(shù)學(xué)法則？

是什么讓摩爾定律成為可能？

鳥類是恐龍的直接后裔嗎？

為什么我們感受不到地球在運(yùn)動(dòng)？

……

在這本書中，你會(huì)找到更多讓世界美妙而優(yōu)雅運(yùn)行的奧秘！

生命是一組數(shù)字代碼

馬特·里德利（科普作家，牛津大學(xué)動(dòng)物學(xué)博士，國(guó)際生命中心創(chuàng)始主席）

如果今天，再讓我像1953年2月28日那天的清晨那樣，認(rèn)為生命是一個(gè)極具深?yuàn)W玄妙的課題，已經(jīng)非常難了。在那一天的午餐時(shí)分，人類對(duì)生命的認(rèn)知驀然發(fā)生了翻天覆地的變化。

回顧在此巨變之前所有對(duì)“生命是什么”這個(gè)問題的回答，你會(huì)發(fā)現(xiàn)，作為地球上的一個(gè)物種，人類一直在苦苦追尋這個(gè)答案，卻始終不得其解。生命是由具有特異性和復(fù)雜性（主要是蛋白質(zhì)）的三維物體構(gòu)建而成的，生命可以準(zhǔn)確地進(jìn)行自我復(fù)制。這是怎么實(shí)現(xiàn)的？你如何著手設(shè)置一個(gè)三維物體的復(fù)制？你怎么才能讓這個(gè)復(fù)制品以一種可預(yù)測(cè)的模式，保持不斷地生長(zhǎng)和持續(xù)地發(fā)展？對(duì)這樣一個(gè)嚴(yán)肅的科學(xué)性問題，我們絕不能憑空猜測(cè)答案。

奧地利物理學(xué)家埃爾文·薛定諤（Erwin Schrodinger）曾經(jīng)嘗試過尋找這個(gè)答案，但他卻求助于與此毫無(wú)關(guān)聯(lián)的量子力學(xué)。千真萬(wàn)確，薛定諤運(yùn)用了“非周期性晶體”（aperiodic crystal）這個(gè)術(shù)語(yǔ)，假如你見多識(shí)廣，就能夠把非周期性晶體視為一組線性代碼，但我想要想做到這一點(diǎn)，光見多識(shí)廣可能還不夠。

雖然剛才討論的問題讓人迷惑不解，但謝天謝地，人類終于意識(shí)到DNA在生命進(jìn)程中發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，因?yàn)镈NA是那樣簡(jiǎn)潔明了。在1953年2月28日之前的所有那些對(duì)生命的胡亂解釋，都與人類揮手作別。不過，這些解釋倒是在原生質(zhì)和生命力方面給予了人類洞察力。

接踵而來(lái)的是雙螺旋結(jié)構(gòu)，對(duì)此最直截了當(dāng)?shù)睦斫獗闶侨绺ダ饰魉埂た死锟藥字芎蠼o他兒子的信中所寫的那樣，“雙螺旋結(jié)構(gòu)是某種類型的代碼”，數(shù)字的、線性的、二維類型的，它們可以無(wú)窮組合并能瞬間自我復(fù)制，這便是你所需要的全部答案。

以下是克里克信函的部分節(jié)選，寫于1953年3月17日：

我親愛的邁克：

沃森和我可能得出了一個(gè)最為重要的發(fā)現(xiàn)……現(xiàn)在我們堅(jiān)信DNA是一組代碼，即基礎(chǔ)或叫作字母的排列順序使得一個(gè)基因有別于另一個(gè)基因，就像印刷的一頁(yè)紙不同于另一頁(yè)一樣。你可以從中獲知大自然是如何進(jìn)行基因復(fù)制的。如果把一個(gè)擁有兩組基因的鏈條分拆為兩個(gè)單獨(dú)的基因鏈條，并且每一個(gè)鏈條都可以和另一個(gè)鏈條聚合在一起，那么，因?yàn)橄汆堰剩ˋ）與胸腺嘧啶（T）總是一對(duì)，鳥嘌呤（G）與胞嘧啶（C）也是一對(duì)，我們便能夠獲得之前兩組基因的復(fù)制品了。換言之，我們相信自己已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了生命之所以能代代相承、生生不息的奧秘……你肯定能明白沃森和我是多么的欣喜若狂。

從沒有過一個(gè)謎題，像生命的奧秘這樣，在清晨時(shí)分還如此讓人迷惑，而到了解開謎題的午后，又讓人覺得答案如此顯而易見。

我們真正需要的是幫助

塞利安·薩姆納（英國(guó)布里斯托大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院高級(jí)講師）

我經(jīng)常會(huì)和孩子們玩一個(gè)游戲，游戲的名字是“猜猜我是誰(shuí)”：想出一種動(dòng)物或一個(gè)人，或一件物體，然后試著將它描述給另一個(gè)人，但不能直接告訴對(duì)方。對(duì)方需要猜測(cè)你描述的是誰(shuí)或是什么。要玩好這個(gè)游戲，你不得不融入其中、繪聲繪色地講故事：它是做什么的，你對(duì)它有什么感覺，你認(rèn)為它怎么樣和對(duì)它有什么期盼。

現(xiàn)在我們也來(lái)玩玩這個(gè)游戲。讀讀下面的人物場(chǎng)景，看看你是否能猜得出來(lái)他們是誰(shuí)、從事什么樣的工作。

這不公平！媽媽總是說(shuō)我礙手礙腳、游手好閑，她再也沒法忍受與我生活在一起了。但是，我喜歡與家人同處一室，我壓根兒不想離開。為什么要冒著離開家的風(fēng)險(xiǎn)呢？誰(shuí)知道外面會(huì)有什么不測(cè)風(fēng)云呢！媽媽說(shuō)如果我非要賴著不走，我們需要某種“膠水”來(lái)保證我們不被分開?，F(xiàn)在的情況是，膠水昂貴，媽媽沒有時(shí)間和精力來(lái)生產(chǎn)這樣的膠水，因?yàn)樗τ谏a(chǎn)后代。但我有個(gè)想法：讓我負(fù)責(zé)生產(chǎn)這膠水，用一點(diǎn)點(diǎn)細(xì)胞壁（媽媽應(yīng)該不會(huì)介意），再加上一些糖蛋白（這些糖蛋白有點(diǎn)黏，所以我答應(yīng)媽媽完事后會(huì)洗手），就大功告成了！這樣我們就有了一個(gè)完美的、舒適的細(xì)胞外基質(zhì)！只要媽媽源源不斷地給我?guī)?lái)更多的兄弟姐妹，我就會(huì)欣然地去做大部分的工作。昨天晚上我把這個(gè)想法告訴了媽媽，你猜怎么著？她說(shuō)好的！但她還說(shuō)，如果我食言的話，她還是會(huì)把我轟出家門。果然天下沒有免費(fèi)的午餐啊。

“我”是誰(shuí)？我是由一個(gè)單細(xì)胞漸變成的多細(xì)胞。如果“我”想要和自己的家人聚在一起，那么就有人會(huì)因此而付出代價(jià)，那就是細(xì)胞外基質(zhì)。如果通過自己家人來(lái)復(fù)制自身的基因，我也能從中受益的話，我并不介意付出勞動(dòng)。

可能這個(gè)故事確實(shí)挺難理解的，那就換一個(gè)：

我或許就是你說(shuō)的那種喜歡做媽媽類型的人。我喜歡生一堆孩子，我今年可能已經(jīng)生了不少，至少我的孩子們都這么說(shuō)。但看起來(lái)我樂在其中。當(dāng)然，我會(huì)給予每個(gè)孩子同樣的愛。但真的是非常辛苦，尤其是他們的爸爸不在家的時(shí)候。如果我得不到身邊人的幫助，我最小的孩子就無(wú)法保住。我的身邊都是嗷嗷待哺的孩子，我壓根兒沒有時(shí)間打掃房間。所以我會(huì)在某天跟老大說(shuō)：“怎么樣啊，孩子？可不可以幫一下媽媽？在我?guī)湍愣嗌鰩讉€(gè)弟弟妹妹的時(shí)候，你出去找些吃的。記住，孩子，我這么做是為了你好，你的這些弟弟妹妹會(huì)在將來(lái)報(bào)答你的。有一天他們中的一個(gè)會(huì)像你老媽一樣也成為母親。想想看，即便以后你我都不在人世了，我們?nèi)匀豢梢詮乃抢铽@得好處。如此一來(lái)，你就不用再擔(dān)心性生活、男人或精子這些雜七雜八的事情了。媽媽這里有你想要的一切。你現(xiàn)在需要做的事情就是把我們喂飽了，然后把家里打掃干凈。好孩子，你趕緊出發(fā)吧，記住別跟陌生人說(shuō)話，尤其是男人！”

“我”是誰(shuí)？“我”是搭建社群的一只昆蟲。如果“我”獨(dú)自筑巢，在“我”不得不外出覓食時(shí)，“我”只能留下幼小的、無(wú)還手之力的孩子在家中。如果一些大的孩子能夠幫“我”，他們可以外出尋找食物，而我就能夠留在家里保護(hù)幼小的孩子。這樣的話，“我”就可以有更多的孩子，孩子們也會(huì)喜歡，因?yàn)檫@意味著他們更多的基因可以通過自己的弟弟妹妹們傳遞。不管怎么說(shuō)，對(duì)現(xiàn)如今的年輕人而言，在外面的世界生活相當(dāng)艱難，宅在家里則沒有那么危險(xiǎn)。

在上面的描述中對(duì)細(xì)節(jié)略做調(diào)整，“我”也同樣能成為一個(gè)基因組的基因，或是成為真核細(xì)胞的原核生物。

在進(jìn)化的游樂場(chǎng)里，我是同類基本物體中的一分子，我是通過互助與合作的進(jìn)化而來(lái)，我是主要的變體，以此形成各種生物復(fù)雜性。我之所以出現(xiàn)，是因?yàn)槲乙獛椭切┡c我類似的物質(zhì)，我們統(tǒng)一分工協(xié)作，我們之間也會(huì)有爭(zhēng)執(zhí)，但我們會(huì)通過合作平衡彼此間的沖突，偶爾使用強(qiáng)硬的態(tài)度來(lái)讓反對(duì)者遵從自己也并不會(huì)出差錯(cuò)。我會(huì)出手相助的原因并非是因?yàn)槲腋杏X良好，而是因?yàn)槲夷軓膸椭酥惺芤?。我的小秘訣是什么呢？我愿意出手幫助自己的親人，因?yàn)橥ㄟ^我們共同分享的基因，他們最終也會(huì)拉我一把。我樂于接受從獨(dú)來(lái)獨(dú)往到分工協(xié)作這樣的改變，這讓我感覺甚好！

合作與互助行為的進(jìn)化，是一種簡(jiǎn)潔而優(yōu)雅的理論，它解答了大自然為何如此繁復(fù)多樣與精彩奇妙。它不僅限于妖媚的貓鼬或是毛茸茸的大黃蜂。它是一個(gè)普遍現(xiàn)象，涵蓋了大自然中的一切好壞與美丑，并生成生物的各個(gè)類別，從而形成了這個(gè)無(wú)奇不有的大自然。獨(dú)立進(jìn)行復(fù)制個(gè)體的群體，比如基因、原核細(xì)胞、單體細(xì)胞和多細(xì)胞生物，會(huì)基于它們自身的需求，重新聚合在一起，形成嶄新的、更為繁復(fù)的個(gè)體。這種新的個(gè)體集合只能作為一個(gè)整體進(jìn)行復(fù)制。如果分開每個(gè)部件，它們將無(wú)法正常運(yùn)行或是將基因傳遞給下一代。

大千世界中簡(jiǎn)潔而又優(yōu)雅的法則，闡釋了這種復(fù)雜性演變的原因：威廉·漢密爾頓于1964年提出的“內(nèi)含適應(yīng)性理論”（inclusive fitness theory），涵蓋了自然選擇理論的精髓。個(gè)體之間會(huì)協(xié)助合作的原因在于，這提升了他們彼此的適應(yīng)性，即提高了將自己的基因傳遞給下一代的幾率。接受幫助的個(gè)體受益于自身繁殖機(jī)會(huì)的增加，此為直接適應(yīng)性；提供幫助的個(gè)體則因自身基因通過自己所幫助的親人，提高了傳遞共有基因的幾率而受益，此為間接適應(yīng)性。但依然存在孤軍奮戰(zhàn)的昆蟲、單體細(xì)胞生物和原核生物，這是因?yàn)榉止みM(jìn)化需要恰當(dāng)?shù)臈l件：產(chǎn)出必須大于投入，保持獨(dú)立復(fù)制的個(gè)體所擁有的選擇將影響最終的結(jié)果。生態(tài)和環(huán)境也同樣發(fā)揮著作用。勞動(dòng)分工是社會(huì)生活的重要基石，基因合并成為基因組，線粒體和原核生物的合并成為真核生物，單細(xì)胞體生物合并為多細(xì)胞生物，獨(dú)居動(dòng)物成為群居動(dòng)物。如果沒有幫助和分工的進(jìn)化，那么世界上的真核細(xì)胞、多細(xì)胞生物和動(dòng)物社群就不復(fù)存在了，最后，我們這個(gè)星球就會(huì)變得貧瘠荒蕪、毫無(wú)生機(jī)。

半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人類已經(jīng)深知這個(gè)簡(jiǎn)單的概念。然而，只是在近期，我們才意識(shí)到，幫助的進(jìn)化不僅可以解釋昆蟲轉(zhuǎn)化為真社會(huì)性的原因（漢密爾頓最初提出該理論就源于此），還能解釋生物復(fù)雜性發(fā)生的轉(zhuǎn)變。在這其中，安德魯·伯克（Andrew Bourke）就生物復(fù)雜性起源的統(tǒng)一框架，在其所著的《社會(huì)進(jìn)化的原則》（Principles of Social Evolution）一書中，提出了富有洞察力的綜述。這個(gè)令人信服的簡(jiǎn)潔理論，使得世界的復(fù)雜性不再那么神秘莫測(cè)，但卻依然精彩紛呈。

如果成年人經(jīng)常與孩子們?cè)谝黄疰覒?，或許我們也會(huì)偶得對(duì)于生命復(fù)雜性簡(jiǎn)單的闡釋。

（燦爛摘自浙江人民出版社《世界因何美妙而優(yōu)雅地運(yùn)行》）