zhangqian

从有序到有序,给人类买份“从头再来”的保险

11/13/2016

——“你不可能不去试图飞翔而拥有一对擅长翱翔的翅膀。”

Himeno/摄

Himeno/摄

仅以此文献给中国的第六个有机日

每年的11月17日是“有机日”,由胡删老师于2010年发起,

让我们一起传递今年有机日的主题:有机有未来!

做着有机、生态事业,却不关心生命,这就是一个伪命题。如果我们把践行有机生活方式仅仅理解为一种消费行为或时尚风气,那么,我们并未给世界创造新的价值观和生活形态,不过只是在延续一条老路。事实上,当我们谈起“有机”时,许多人不自觉就会落入思维陷阱,与人争论转基因的孰优孰劣、与现代农业竞争生产力、与常规食品比拼营养和安全……今天,我打算重拾“有机”的初始定义——“有机体”(Organism),与你聊聊围绕“生命”展开的话题。

薛定谔在1943年,就以“负熵”概念来假设有机生命体的存活意义了。他提出了一个较有意思的问题:“生命有机体是怎样避免衰退到平衡的呢?”人们通常认为是“新陈代谢”,也即物质的交换或能量的传递。(根据热力学第一定律,即“能量守恒定律”判断)大多数人从宏观的角度去思考生命,但物理学家却从分子甚至更小的粒子提出了自己的疑问:“因为一个成年有机体所含的能量跟所含的物质一样,都是固定不变的,那么,确实就不能理解单纯的交换有什么用处。……在我们的食物中,到底含有什么样的宝贵东西能够使我们免于死亡呢?”

作为一个物理学家,薛定谔做了如下假设:“新陈代谢的本质就在于使有机体成功地消除了当它活着时不得不产生的全部的熵。……热的任何补充都增加热运动的混乱性,从而增加了熵。……有机体就是靠负熵为生的。”

熵是一个可测量的物理量。在温度处于绝对零度(-273℃)时,任何物质的熵都等于零。计算熵的单位是卡/摄氏度。“在过程的每一小步中系统吸收的热量除以吸收热量时的绝对温度,然后把每一小步的结果加起来”就能计算熵的增加量。

绝对零度是开尔文定义的。当达到绝对零度时,所有粒子处于量子力学的动能最低点时,即达到了无能状态,这个时候的温度就是绝对零度。但是,任何空间都存在能量和热量,并且相互转化,因此,绝对零度是达不到的。(热力学第三定律)

热力学第二定律(熵原理:分子的热现象具有方向性,沿着热运动无序性增大的方向)是臭名昭著的定律,它的出现使人们普遍认为“从有序到无序”是一个必然的过程,也是无法逆转的自然态。但当我们试图说明生命个体的行为时,就变得难以解释。尤其涉及基因长久的持续性和遗传物质的高度稳定性时,上述说法难以站住脚跟(这也是从微观层面提出讨论的)。因此,薛定谔提出了第二种机制,即“有序来自有序”。有机体中仍有新的定律等待着被科学家们发现,但薛定谔已经提早指明了方向。

hi4

Himeno/摄

“一个生命有机体具有推迟趋向热力学平衡(死亡)的奇妙的能力。”生命体吸引一连串负熵去抵消自己产生的熵增量,从而使自己维持在一个低熵的状态。“就高等动物而言,它们完全以汲取序而生……对植物来说,太阳光是‘负熵’的最有力的供应者。……散发热是我们去除掉生理过程中不断产生的剩余熵的方式”。“负熵”即是“有序”的一种可测量的表述。

经典物理学是热力与动能的转化,倾向于“从有序到无序”,熵即是这样的一个概念。但是,从自然界中生物的进化来看,却是一个“逆天”的过程。我们吃进“有序”的食物,与自然交换“有序”的能量,分解出“有序”的物质,都是在做减熵的事情。温血动物通过体温排除熵,所以生命力会较强。薛定谔提出了“有序来自有序”的假设,有机生命体以“负熵”而活的研究意义就被凸显了出来,但这并未否定我们从食物中也获取了能量和热量。总的来讲,宏观上,进食是能量交换的一种方式,也即“新陈代谢”;微观上,进食是减熵的一种方式,从自然中汲取“序”来维持稳定性。

自然界中,仍有无数物种在进化,薛定谔从量子物理入手探索生命科学,率先提出了“突变实际上是由于基因分子中的量子跃迁所引发的”假设,并在随后的实验中被证明。“因为细微的、连续的变异是不遗传的,所以选择没有效果;因为这些变化显然不是以遗传物质的结构为基础的,而是偶然出现的。”他否定了达尔文进化论的“连续性”,也即物种的进化并不是自然选择的连续作用。但突变并不是“全部直接影响到模式的改变”,因为它分为显性突变和隐性突变。(量子理论揭示了微观物理世界的不连续性,最开始是普朗克为了解释黑体辐射现象而提出“能量不是连续的”这个观点。)

张茜/摄

张茜/摄

基因是一个分子,分子的稳定性有赖于温度。温度提供能量,使分子结构出现异化,即产生变异。但这概率是极其微小的,就像买彩票一样。大自然不鼓励物种的变异,它做出了巧妙的设计,使突变成为罕见的现象(生物学上的量子理论)。物种为了保持稳定性也不会轻易变异,否则可能遭遇灭种危机。“迅速发生突变的后代能长期生存下去的机会是很小的,物种将会抛弃这些个体,并将通过自然选择把稳定的基因收集起来”。如此,自然选择便趋于稳定,遗传特性也被保留了下来。基因保持持久性和遗传物质保持稳定性,就必须避免无序的倾向,由此看出,自然选择也在“减熵”。

“我们的精神生活完全建立在通过重复练习而习得的过程上”,这可被概括为“记忆”。然而,无论是记忆,还是习惯或行为,都无法通过遗传物质进行传递。而且,意识只会单独出现,不会同时出现。一个人不会同时具备两个意识,即使精神分裂症患者,他头脑中的意识也是分开呈现的;两个人也不会拥有完全相同的意识,因为意识是不可被“看见”、更不可被用于“观察”的。“我们自己既是斧头也是雕塑,既是征服者也是被征服者——它是一个真正持续不断地‘自我征服’。”

“如果我们接受现在的进化论——那么很可能我们的进化发展已接近停滞。……但这并不意味着我们物种很快会灭绝。”像乌龟、鳄鱼及一些昆虫,百万年来它们的形态几乎没有变化。“人类比其他任何物种更能强烈地感受到内心不和谐而引起的剧痛的折磨”,承受剧烈的痛苦是我们进化的必遭之罪,也只有这样,人类的意识才能被唤醒。“生物习得的任何技能和训练都会不留痕迹地随着个体的死亡而消失,不会被传递。有智慧的生命会发现大自然仿佛拒绝与他合作——她一意孤行,使个体生命注定无所作为,真正地虚无。”

张茜/摄

张茜/摄

生而为人,如果终其一生的努力和劳动并未对人类的发展做出贡献,那么,这对智慧生物来讲,无疑是一个致命的打击。可是,行为本身虽然不可穿越,但“可不同程度地加速进化的过程”,这就是“行为与习惯的遗传固定”。换句话说,虽然遗传是通过基因而非习惯和行为,但一个人通过一生的努力和劳动对物种(人类)的发展也是有贡献的。好像一棵树,假若突变后,它出现了适宜在高寒地区生长的基因,那么,在高寒地区它的这一特性将被迅速利用起来并加以扩散,以至于这片高寒之地可能都是带有此种基因的树木了;在热带地区,拥有这种基因的树木反而不会得到发展,甚至不会出现。未突变前,我们都不知道哪一个棵树会导致这样的结果。

物种的分化由此产生,内部的竞争也开始了。这是自然选择。但是,对于人类来讲,“只有那些仍处于被训练阶段的变化才会被意识到;在未来它们会成为物种遗传上固定的、训练有素的、无意识的财富。”简而言之,“意识是进化范畴内的一种现象”。如果由于人类日趋同质,集体趋于无意识,那么,进化也会减缓或者停滞。

薛定谔颇有预见性地指出:“越来越高的机械化程度和‘使人蠢化’的大多数生产过程,包含着使我们的智力器官总体上退化的严重隐患。伴随手工业的衰退和生产线上单调而枯燥的工作的普及,当聪明工人和迟钝工人的生存机会变得越来越相等,好的脑子、灵巧的双手和敏锐的眼睛就会愈来愈成为多余。而一个不聪明的人将会受到青睐,他会自然地发现服从枯燥的苦干更容易,发现生存、安家、养育后代更容易。这个结果可能导致才能和天赋方面的负向选择。”

这使我想到如今越来越集中在城市里生活的人们,以及日渐凋敝的乡村和其衍生出的一系列劳动方式。虽然城市充满了竞争,但那不是能力上而是资源上的,“消除能力上的竞争,这无异于为生物进化装了高效的刹车。”

“机器必须取代那些人类已太熟练的劳作,而不是让人来做那些用机器做太昂贵的工作。这样做虽然不会降低生产成本,但会使参与其中的人更愉快。可是只要全世界的大公司和企业间的竞争存在,这个计划实现的希望就很小。而这种竞争是没有意思的,因为它在生物进化上毫无价值。”

hi

Himeno/摄

“生物的未来,作为一种在大时空范围的历史过程,决不能认为是按照自然法则预先决定的、不可更改的。……选择对生物的发展是不可或缺的必要条件。”世界呈现多元的发展方向,既然允许科学技术大胆探索(诸如生物分子科学),也应提倡顺应自然的较为保守的发展模式(回归传统的有机农业)。后者不该被定性为“落后”的生产方式,反而应被视为一种保障机制(可预见的发展模式,维持了选择的多样性),相当于人类给自身的发展买了一份“从头再来”的保险。

“频繁的突变对进化是有害的”,这是大自然给与人类的启示。我们现在或许看不到后果,但谁也不能保证三五十年后会发生什么。虽然自然状态下,物种的进化是非常缓慢的,也是不可控的,但不要忘记,这其实也是风险最小的。世界在“熵增”,就得有一部分人来做“减熵”的事,而这也是系统必然会导致的结果。有序与无序是同时存在的。

想起某老师讲过的话:“世界末日总会到来,我们只是让这一切晚些发生”,作为一个年轻人,听到这个观点时,悲哀之余,却也无力反驳。在那阶段,大家仿佛都默认了系统衰退的这一假设,就像物理学上讲宇宙达到最大熵值时一样,走向毁灭。不过,以上提到的“买保险”的做法(不是“从有序到无序”,而是从“有序到有序”)使世界看上去充满了希望。

最后,想要补充一段薛定谔谈论科学悖论的话,以弥补我们“科学至上”的思维局限。“当今的科学完全陷入‘排除原则’的深渊,……物理学的新发现使我们明白,对一个物体的观察永远无法不被自己本身的观察行为所修改,它同时也让我们理解,在改进观察方法和对实验结果进行思考之后,主客观间的那种神秘界限已经被破坏。……我们的科学——希腊科学——是以客观性为基础,它切断了对认知主体、对精神活动的恰当理解之通路。我认为这正是我们现有思维方式所欠缺的,或许我们可从东方思想那里输一点血。”

排除原则:指将认知主体排除于客观世界之外的原则。在经典物理学中,“意识”被排除在外了,但随着量子物理的兴起,意识在观察中所起的作用也被纳入了考量,虽然还有较大争议。

“科学从不强加于人们任何事物,它只是陈述。科学的目的只不过是对客观事物做出正确恰当的陈述。科学家强加于人的只有两点,即真理和真诚。”

张茜/摄

张茜/供图

后记:本文为笔者关于薛定谔的一本小册子《生命是什么》(其中包括“生命是什么”和“意识与物质”两部分)的读后感。原文被大量引用,以引号作为标注,引文顺序和部分内容按照文章逻辑已重新编排。《生命是什么》这本书不仅被视为分子生物学的开端,也改变了人们对世界的认知。每一位朋友读到这本书都会收获不一样的启发,希望这篇读后感对你也有所助益。欢迎留言讨论和指正。

版权声明:除非特别注明来源,有机会用户在本网发布的博客(包括文字、图片等 内容),著作权均归用户本人所有,如需转载请与原作者联系。

请先登录再评论

    Connie

    草西,一个透过写作与世界对话的人。借由文字,给人以温暖和治愈。关注食物、自然、艺术、在地文化和可持续生活。现任有机会网COO、主笔;热衷志愿服务和生命体验,目前是绿龙山庄劳动志愿者、东亚地球市民村村民、自由作家。

    Ta的评论
    • 增达网11/18/2016

      你的博客就像冬天里的一把火! 查看

    • SeanXu10/28/2016

      Sean.xu@lezare.com 查看

    • SeanXu10/28/2016

      我的邮箱sean.xu@lezare.com 查看

    • SeanXu10/28/2016

      您好,我已经尝试通过电话、微博及邮件联系你们多次,我真诚希望我们能够坐下来聊一聊,看看是不是我们可以有所结合。关于我们可以在百度上搜索有机家,也可以在微信上搜索有机家关注我们,还有可以通过我们的网站了解我们www.organicplus.com.cn。目前做有机并不容易,但如果我们一起能够奋斗,那机会可能会更多。你们已经做了5年的媒体,我们已经代理并销售有机产品7年不到,真得非常希望能够合作。期待您的来电,电话021-55217606。 查看

    • pengxiaoya9908/05/2016

      这种木头哪里可以提供啊。。。急需。。。 查看

    会员登录

    还没有账号?立即注册

    第三方账号直接登录

    用微博账号登录 用QQ账号登录