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该亚细胞

2000-01-03。最早发在个人主页,这里修改了几个错别字。

【声明:关于盖亚假说,可以参考维基百科()。学术界存在很多对盖亚假说的批评。尽管过了11年,我依然很喜欢这个假说,而在这篇文章中,做了一些引申。这篇文章中的基本观点,11年以后并没有改变。但要警惕的是,在这个题目上,除了信息论的部分,我是道道地地的民科。】

引子

世界上没有什么事不是相关联的。我们都从混沌中走来,正是由于关联,才渐渐产生今天这个世界。世间万物在统一着。

每日早晨,豁然睁开双眼,世间的万物象潮水一样涌入,那一夜暂时混沌的大脑的各个单元,又像被起床号唤醒一样,投入了自己的工作岗位;这几百亿神经元的各就各位,又仿佛是在一瞬间完成的。这是多么巨大、高效和有序的神经元社会啊!

有时候走在晨光熹微的城市中,天还没有亮,道旁偶尔出现的是正在准备开张的小吃铺的几盏灯。渐渐地,城市的轮廓清楚起来,越来越多的人出现在街道上;当晨光从窗户投入房间时,又不知有多少人被唤醒,去投入自己的工作岗位。城市从混沌中清醒,又恢复了它的生命力。

当我们飞翔起来,透过一层薄薄的晨雾,俯览这片广阔的大地时,又不知有多少城市正在苏醒。沿着地球弯曲的表面,我们发现尽管相距极为遥远,这无数的城市和居民点仿佛有一种神奇的默契,当阳光渐次照耀到它们时,犹如向阳开放的花朵,这些如同细胞的小点在经过了一夜的混沌后,突然开始显示其活力了。不仅如此,这些细胞之间有着极为密切的关系,如血管似的道路骤然开始繁忙。细胞们本身也好像被一个无形的大脑在指挥,似乎在为了一个目标而运动。

这个目标如同豁然睁开双眼时惺忪的梦意,连它存在本身都是一个飘渺、难以琢磨的问题。不妨让我们飞向更高的高度,穿过那云层,飞过茫茫的太空,便会发现地球是多么的与众不同。刘易斯·托马斯在《世界最大的膜》中说:

“站在月亮上远望地球,让人惊讶得敛声屏气的事儿是,它活着。从照片上看,近景中干燥的、备受打击的月球表面,死沉沉如枯骨。高高地漂浮于天际,包裹着那层湿润的、发光的、由蓝天构成的膜的,是那正在升起的地球。在茫茫宇宙的这一方,唯它才是生机四溢的活物。假如你能看上足够长的时间,你会看到大块盘旋的白云半掩着陆地,陆地隐现于白云之中。假如你能看到从很远古的地质纪年的演化,你就会看到大陆本身也在移动,看到它们在地火的推动下,在地壳的板块上漂移。看上去,地球就是一个有组织的、自成一体的生物,满载着信息,以另人叹慕的技巧利用太阳。 ”

可是我们知道地球在是个婴儿的时候,并没有今天这样美丽;她的姐妹——金星和火星,虽然天资相近,今天却远无地球这般清扬婉美,顾盼生辉。有时候,朦胧地感到金星和火星还沉睡在静静的梦乡之中,而地球已早起,睁开惺忪的双眼,世间万物的信息涌入眼帘,使她聪慧,使她机敏,使她对自己进行改造,最后赋予她信心,更赋予她美貌。

社会生命

行星之梦可能难以理解,然而当我早上被这个社会唤醒,打开我的电脑时,我知道我也使它从梦乡中醒来了。在我打开电源之前,这机器,它的电路中的自由电子和空穴都是懒懒散散的,安逸于近热力学平衡态(如同我睡觉时我的部分脑细胞企图做的);一旦电源打开,这种好日子就到头了,每一个设备中的每一块电路,每一块电路中的每一个单元,每一个单元中的每一个触发器,每一个触发器中的每一个晶体管,每一个晶体管中的每一个电子,它们都别想再过无所事事、互不往来的生活,它们的物理自由就在这一刹那被剥夺了,而进入了了一种有组织的、各司其职的非平衡态。它们都无法再过梦一般的独立生活,它们组成了一个庞大的社会,这个社会从外界获取能量,降低了自己的熵(各晶体管的可能状态数大大减少);与此同时,这整个机器本身也获得了生命,它打着哈欠、伸着懒腰,直至完全清醒(有的专家把这个过程称为“启动”(boot)),即操作系统完全载入。

我想我自己早上起床的时候大概经历的也是一个类似的过程吧!“我”成功地剥夺了那些企图偷懒的脑细胞的自由,使它们不得不各司其职。当然这也是有代价的,这个神经元社会向我索取着能量和物质,又把熵排放给我:我不得不把神经元工作时所产生的热量和高熵废物用血液和其他运输工具运走,又转化成水蒸汽、二氧化碳和其他的高熵物质排放到我这个系统之外。

也许我自己也是这样一个脑细胞,在我所处的社会苏醒的时候,我重复了上面自由电子和神经元所经历的事情。我放弃了高熵状态:热被窝,哆哆嗦嗦地冒着深冬的冷空气穿上衣服,打开电脑。这一切行为都违反了我的物理学本性,但我却乐于做这些事、乐于某些自由被消灭,这真是一件奇怪的事。

自从有了电脑,我的自由被剥夺的程度越来越厉害了。从物理上说,以前的我从空间和物质构成上都是比较自由的。我会用不同牌子的笔各种写法写一个字,我会到不同的报摊去买我需要的报纸,我会十几分钟就在屋子里、院子里转悠转悠(甚至跑到很远的地方),我的手和脚也比较自由。如今这些自由不是消弱就是消失了:我只会用一种输入工具敲一模一样的字,我哪都不用去就能用鼠标从网上拉下更多的报纸,我会傻傻地在一台机器前一坐几个小时,连我的手和脚都规规矩矩地只具有很小的物理活动余地。

今天的我与我的祖先相比物理上是多么的不自由!我必须靠右行走,我必须按时工作,我必须按计划与别人精确协作,我要遵循与日俱增的法律,我要相信各种我大多数永远不会亲自实验的科学定律,我说话要与十几亿人遵循相同的语法,我直接和间接地被离我100米、1公里、1000公里、乃至1万公里的人和组织领导、制约。我从心理上或许是自由的,但若把我看成一个粒子,我的自由度绝对小于一个中世纪的农民,更不用说与还没有下地的猴子比了。

我们的社会就是在剥夺个体物理自由的过程中成长起来的。钟表和历法剥夺了人随意工作的自由,道路剥夺随意行走的自由,协作剥夺了自行其是的自由,政府剥夺了互不隶属的自由。在这个过程中,我们却一直认为:我们与自然斗争胜利了,自由了。

社会越来越有序,社会在组织起来,社会正在从一个梦中醒来。在这个过程中,我们在短短五千年的时间里,被关联起来,从一个个松散的小的灵长目动物种群发展到今天这个全球化的集体。社会正在向着一个目标前进:把一个个小小的人凝聚起来,使社会具有更强大的物质能量利用能力,而那一个个小小的人也在这过程中受益,并乐于牺牲某些自由,达成协作约定,形成所谓的“社会契约”。

我想,我从热被窝里出来去打开电脑,实际上是一种社会契约的作用结果,我知道这样做是某个更大的社会活动的一部分。所谓的信息化,正是这种社会契约加强到一定阶段的必然。正如从农业社会到工业社会,生产抛去了它的生物外衣,从工业社会到信息社会,生产又进一步抛去了它的物质外衣。生产过程是一种社会契约,而信息是契约程度的量度,信息化生产,就是生产契约本身成为社会生产的主流。这是一种难以理解的事吗?当年从农业社会向工业社会转化时,人们曾非常怀疑工业和商业是否能创造财富,在重农学派看来,只有农业生产才是社会财富的唯一源泉,但事实是工业促进了社会财富的极大丰富。社会财富本身,不是其他任何东西,而是社会有序程度的体现,一切货币(包括电子货币)和金银的价值就在于社会交换契约本身,货币的非原子化过程更使这一本质显露出来。信息化,是社会契约打败钢铁和小麦,成为生产的主要产品的开始,并将使社会能生产出比以前多得多的钢铁和小麦(如果还需要的话)。

在这个过程中,人类社会将实现社会化。首先,社会的生产将从物质生产为主转化为以信息生产为主,最重要的生产资料就是信息本身,这种生产资料必须为社会所有,不再允许被个人或小集体所垄断。这种新的生产方式已经在互连网上开始萌芽了。其次,再也没有一种自由的局部生产,生产只能在全球环境下考虑才能被正确理解。再次,社会的生产者不再是所谓的无产者,他们是一个在信息化生产条件下从事社会化生产的群体,是新意义上的“中产者”。

信息化、社会化、全球化和中产化,这些事情决不是相互独立的,而是密切关联着的,是社会有序化的必然,是两百万年来社会发展阶段中的一环,是社会即将进入一个新的“相”的曙光。这种相的产生曾经在历史上多次重演,40亿年前它发生在一群小分子的群体中,30亿年前它发生在一群大分子的群体中,6亿年前它发生在一群细胞的群体中,今天它发生在我们的群体中。它的名字,叫“大同”。

我们的DNA里也许记载着历史上发生过的大同事件,也许这种大同是我们这类系统发展到一定程度的必然。这样,自古以来哲人们对“大同”惊人相似的理解和预言,也许并不是什么奇怪的事,只是我们生物本性的一部分罢了。遗传告诉我们过去,遗传也告诉我们未来。

也许我们的信息化只是这个大同过程的很小一个阶段。那个以信息化、社会化生产为特点组织起来的新社会形态并不是人类社会发展的终结,只要不因为人类的自相残杀而同归于尽,社会将沿着50年来、5000年来、200万年来的自然规律接着走下去,走出混沌、走出无序,走出梦乡,开始自己的新的生活。

我们的社会,终将像一个生命一样——不是像,它本身就是一个生命,一个从原始生命分子以来繁衍出的大家族的新一代。我们是第三代,社会是第四代。社会将活着,它也从事着“物能换熵”把戏。也许这一天并不遥远,因为从200万年酝酿、5000年助跑、50年起跳的过程可以看出,这个过程与一切此类系统的发展相似,是加速的。100年以后的社会将超出今天知识的预测能力,一千年之后的社会将超越最野蛮的想象。

上面所说的,是第一种大统一:人类社会的大统一。

生态统一

今天的社会,已经有了半生命的特征。它从环境中获取物质和能量(如生物、煤、石油、洁净的水),经过处理后排泄出高熵废物(CO2、水蒸汽、食物残渣、垃圾)。我们一方面看到社会像一个孩子一样不断成长,另一方面也遗憾地看到,这个半生命也在无情地破坏着环境。

一切生命,如果它不能从环境中获取负熵维持和加强自身的有序程度,它就最终要为热力学第二定律征服:死亡。生命的有序总是以环境的无序为代价的,这本身并没有错误。然而,当某种灵长目动物组成社会时,原先为生命的前三代准备的环境就难以承受这新的家族成员了。原本生态系统的能量循环维持只需太阳能和地热能即可(还有剩余),但现在必须借助煤和石油;原本生态系统可通过光合作用和呼吸作用维持正常的氧化性大气,但现在二氧化碳和臭氧的含量都严重失衡了;原本可以通过正常的水蒸气循环向外层空间排放熵,但现在熵流赶不上熵产生,全球大气运行规律日益改变;原本存在足够的初级生产者维持多样的物种,现在连维持社会这一种消费者都很艰难了;原本存在一个动态的生态平衡,现在被一个物种——社会的独裁破坏了。

人类社会是从生态系统中成长起来的。我们曾经以为我们已外在于这生态系统,我们随意地向生态系统中排泄,但是我们错了。

今天的人们已经认识到这一点:人类社会的发展不能以环境的破坏为代价,此即所谓绿色化问题。30年来,环保逐渐成为各国政府的政策基本考虑点之一。不过,即使我们重视了这个问题,这个问题就一定能解决吗?

最为人津津乐道的例子之一就是伦敦泰晤士河的污染治理。泰晤士河中原本鱼虾绝迹,经过治理重新恢复了往日生机。但是,如果我们不是从泰晤士河这个局部,而是从全球总熵变的角度出发,便会得出并非乐观的结论。在泰晤士河的治理过程中,英国政府所投入的大量人力、物力,一切活动本身,同样不可避免着熵产生。如果泰晤士河是一个封闭系统,总的熵必然是增加的。泰晤士河变清,它的有序状态的恢复,意味着必然有物质能量的交换导致熵流向了别处,不是通过环保活动流向了英国的其他地方,就是通过产业结构的调整使熵产生最严重的部门迁移到了世界上别的国家——正如我们现在经常看到的。这正如在一盆清水中滴入一滴墨水,当你进行搅拌,过一会儿水似乎又变清了,其实那不过是“污染”的扩散而不是污染的消除。

绿色设计同样是人们十分重视的。但是我们应当认识到,绿色设计降低了在创造同样多的的价值(人类社会的有序度)时所需耗费的物质和能量的总量(实际上现在许多自诩为“绿色设计”的设计并没有达到这个目标),但是这并不能改变人类社会生产发展的趋势,不能改变人类社会有序化增长的趋势,不能改变人类社会向环境熵的总排放量增长的趋势。绿色设计是一种改良主义,它可以推迟环境大崩溃的那一天,但它不能避免那一天的到来。

我们能不能在达到增长的极限时停止增长,停止我们对环境的过度排泄呢?在一个理性社会假设下,这是完全可能的。可是事实是,社会作为一个反应系统,其理性还非常脆弱。一个根本原因是人类社会的分裂。众所周知,国家是现在人类社会维持的基本单位,一个统一的人类社会严格来说并未建立,人的个体是在国家这个范围内与环境发生关系的。国家本身,作为社会发展的一定阶段的产物,同样有强烈的熵排放本能;如果一个国家不能在能量、物质和信息(负熵)的争夺中取得优势,最后将不可避免被灭亡。在这一点上,现代国家与一个古代的部落并没有什么两样,与一只马达加斯加的狐猴并没有什么两样,与一只艰难求生的细菌也没有什么两样。国家的斗争,使国家不可能因为环境问题而牺牲对资源的追求和无限利用,国家不能冒自己过分关心环保而放弃发展机会从而使对手超过自己的危险。国家的对立是环境问题的死结,人类社会的统一得不到实现时,环境问题就不可能从根本上得到解决。

怎样实现我们的第二种大统一:人类社会与生态系统的大统一?我们如果不能降低我们的熵产生,我们能不能使熵流出地球的速度加快?我们需要使目前半开放的地球以更快的速度与外界交换物质和能量,成为真正的开放系统。如果人类社会的大统一得以实现,这或许就能成为一种可能:正如阿拉贡王国统一西班牙后即能获得美洲的富饶资源,我们将能在统一后利用到我们原本不能利用到的资源,进入新的生态位。我们将集中全部人类的力量来从地球之外获取新的物质和能量,从而从根本上解决地球的熵积聚问题,即所谓的绿色问题。我们前两种大统一是相互关联的。

该亚细胞

我们最终要使我们、环境、地球成为一个统一的整体。我们作为生命,一直在改造着地球,今天,这种改造将要达到一个新的高度。

地球的现状,是生命作用的结果。在生命出现以前和大概在生命出现相当长时间之后,地球大气是还原性的,没有游离氧;是32亿年前出现的营光合作用的生物创造了氧气。如果按现在某些人的“适合生物生长的星球”的观点,如合适的大气、水、温度,地球是不可能产生生物的。不光是地球孕育生物,生物也在改变着地球。

最明显的区别是地球、火星和金星的大气组成不一样。火星与金星的大气接近于热力学平衡态,所存在的不平衡可以很好地用物理化学中太阳辐射与气体的混合物的相互作用来解释。相反,几乎在每一方面地球都不一样。氧化气体与还原气体共存,二氧化碳虽然存在,但其浓度远远低于化学期望值,不稳定气体如N2O和甲烷意外的多。同样寒武纪初开始海水镁-钙比值下降,碳酸盐岩中白云石减少、方解石增多,这种变化与那时动植物几乎同时开始的骨骼化(钙化)有关。这种对平衡态的偏离如果不是由于生物的代谢,是不能维持的。

这种偏离和有序是生命营造自己的伊甸园的一种努力。氧气吸收的,正是紫外线光谱带中对核酸和蛋白质最具杀伤作用的部分,而同时它又允许光合作用所需的可见光充分通过。如果不是氧气的这种半透性,我们不会这样进化起来。氧气的含量使臭氧层得以维持。蓝菌释氧的光合作用造成大气圈自由氧的缓慢积累,使在元古宙中期(约20亿年前)自由氧分压达到今天的1%,为真核生物起源创造了条件;氧气含量的继续升高,臭氧层进一步发展,使得陆生植物的出现成为可能,氧浓度达到今天的10%,随后(3-4亿年前)使陆生动物得以出现:在石炭纪产生爬行动物,在二叠纪产生昆虫。这样的巧妙安排真的使人要怀疑应该假设一个“上帝”了。

然而,“上帝假设”是没有必要的。如果我们能认识到生物与地球的协演化,我们就知道今天的一切都是某种自然规律的结果。这个自然规律正是热力学第二定律的对立面,它说:

“开放系统在内部诸要素的非线性作用下,可以走向有序;并有可能产生这样一种系统,它不断增强自己的有序性,当这种有序性不能为其结构所支持时,它将采取层次化的方法进入新的资源空间。”

这是一个意味着有序、统一的规律,这是一个使世间万物相互关联的法则。地球本身最后将具有自己的生理学表现,这些行为包括控制表面温度和组成大气的活性气体,包括氧,以及pH值。地球是一个由聚居在地球表面的不断相互作用的生命组成的活跃的整体,它的生理学表现正是无数亿个貌似相互独立的生命行为的综合,而我们人类社会将在其中起到越来越重要的地位。唯一的选择是人类社会的代谢、生态系统的代谢与地球的代谢相统一。我们再也不能以邻为壑——无论是对邻国、对森林,还是对地球本身。我们是一个生命体中的成员——正如在你体中“独立” 生存的亿万线粒体(线粒体要占到你干重的大半),我们的生存和进步依赖于我们对这个生命体的珍视,依赖于我们采取措施来实现第三种大统一:生态系统(包含人类社会)与地球的大统一。

我们的地球,将发展成为该亚细胞。也许我们这个细胞将要伸延出我们的细丝,载运到其他星球,将它改造为与地球一样的细胞。宇宙绵延无尽,在宇宙的此处,地球在生存着,地球在成长着,地球将要繁殖。这是多么象太古初生时茫茫海水中最先诞生的那些生命小颗粒啊!只要不因为人类的愚蠢而将这第一个该亚细胞毁灭,生命发展的脚步就不会停止,这一个将变成千百万个,正如显微镜下不停分裂的绿藻,最终生命所曾经经历过的那些事情又将在新的高度重演:分化,捕食,协作,及其他一切生态关系。

也许此时此刻宇宙中正在诞生着其他的该亚细胞,我们不知道它们是否友好,但是加快自己的进化历程总是一个明智的选择。我希望不要有一天有一个其他的该亚细胞到了我们身边,伸出它的舌头将地球表面添得干干净净,而我们却没有还手之力。

如果我们幸运,能够成功地将地球的“DNA”繁衍下去,也许若干年后,银河系中将突然产生一种该亚细胞的聚合体——正如我们太古的祖先(也是该亚细胞和他们的聚合体的祖先)在海水中曾经做过的,那就是下一层层次化大戏又开演了。在它们看来,我们不过是岩石中的微生物化石,不过又有什么关系呢?我们是它们的祖先呀!

我们从混沌中来,我们向有序走去,我们服从着生命的基本准则。我们因为这个准则从分子发展到今天,我们还要沿着这条路向着更激动人心的未来前进。我们还有很多事要做,我们的统一历程还有很长的路要走;绿色文化也罢,信息化浪潮也罢,都是一大任务中相互关联的局部,我们应当在一个宏观规划下完成这一前所未有的任务。

让我们像线粒体一样努力地为此工作!

西瓜大丸子汤,2000-01-03

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  1. 还没有评论。
  1. 2011/04/15 @ 13:33

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