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物理學(xué)思維與生物學(xué)思維

發(fā)布日期:2022-02-04??來(lái)源:《讀者》??瀏覽次數(shù):1297
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核心提示:物理學(xué)家之所以會(huì)孜孜不倦地探尋能夠一統(tǒng)天下的萬(wàn)有理論,也是出于與牛頓相同的愿景,即希望能夠發(fā)現(xiàn)可以作為人類(lèi)已知的、宇宙各方面基礎(chǔ)的秩序,并讓宇宙的每個(gè)組成部分都各歸其位,將它們放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。科學(xué)家赫胥黎有一句名言:“科學(xué)的最大悲劇是,一個(gè)丑陋的事實(shí)往往會(huì)殺死一個(gè)美麗的假說(shuō)?!彼囊馑际?,優(yōu)雅的理論是科學(xué)的目標(biāo),當(dāng)某個(gè)事物與優(yōu)雅的理

今天,物理學(xué)家之所以會(huì)孜孜不倦地探尋能夠一統(tǒng)天下的萬(wàn)有理論,也是出于與牛頓相同的愿景,即希望能夠發(fā)現(xiàn)可以作為人類(lèi)已知的、宇宙各方面基礎(chǔ)的秩序,并讓宇宙的每個(gè)組成部分都各歸其位,將它們放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙???茖W(xué)家赫胥黎有一句名言:“科學(xué)的最大悲劇是,一個(gè)丑陋的事實(shí)往往會(huì)殺死一個(gè)美麗的假說(shuō)?!彼囊馑际?,優(yōu)雅的理論是科學(xué)的目標(biāo),當(dāng)某個(gè)事物與優(yōu)雅的理論相悖,或令理論復(fù)雜化時(shí),科學(xué)便會(huì)遭遇最大的悲劇。

然而,博物學(xué)家不會(huì)贊同赫胥黎的抱怨。在他們看來(lái),根本不存在所謂“丑陋的事實(shí)”。所有的事實(shí)和知識(shí)都為我們提供了與這個(gè)奇妙世界有關(guān)的新信息,向我們展示著世界的復(fù)雜性和多樣性。當(dāng)事實(shí)不符合我們的心智模式時(shí),完全不必為此而感到沮喪;相反,還應(yīng)該為這種“意外”感到由衷地高興,然后去尋找能夠解釋這些“意外”的新方法。

在這里,我們還能發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代醫(yī)生的影子。他們?yōu)槿梭w各個(gè)層級(jí)上的完美功能而嘖嘖驚嘆,例如,血液凝固過(guò)程中的復(fù)雜步驟,酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)的復(fù)雜性質(zhì),等等。還有那些天文學(xué)家,他們會(huì)為精密的太空望遠(yuǎn)鏡所揭示的諸多星系類(lèi)型而深深傾倒。

物理學(xué)思維和生物學(xué)思維是理解世界的兩種方式。所謂用物理學(xué)思維理解世界,就是覺(jué)得一切可設(shè)計(jì)、可控制、可預(yù)測(cè)。在物理學(xué)中,人們通過(guò)統(tǒng)一和簡(jiǎn)化去觀察各種現(xiàn)象的明顯趨勢(shì),無(wú)論是在愛(ài)因斯坦、牛頓,還是在麥克斯韋身上,都能看到這一點(diǎn)。眾所周知,麥克斯韋給出了能解釋電磁原理的公式。簡(jiǎn)化,甚至極簡(jiǎn)化,是物理學(xué)領(lǐng)域備受尊崇的方法之一。

但是,那不過(guò)是200多年前才開(kāi)始流行的一種思維方式。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,200年只是人類(lèi)社會(huì)非常短暫的一個(gè)瞬間。

而我們今天所講的復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng),則更接近生物學(xué)系統(tǒng)。

比如,如何應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)。物理學(xué)的方法是要通過(guò)精確來(lái)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),而生物學(xué)的方法是通過(guò)冗余來(lái)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。昆蟲(chóng)、魚(yú),通過(guò)大量產(chǎn)卵繁衍大量的后代,最后活下來(lái)的沒(méi)幾個(gè),但是物種基因的安全是有保障的。這就是通過(guò)冗余來(lái)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

人類(lèi)造飛機(jī)也是如此,一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)不安全,那就裝4個(gè)??雌饋?lái)好像很浪費(fèi),但是要知道,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng),要讓它做到萬(wàn)無(wú)一失是不可能的,就算可能,那成本也會(huì)高到不像話。所以,裝4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī),反而是一種降低成本的辦法。

再比如,如何修正錯(cuò)誤。物理學(xué)的辦法是先搞清楚原理,再改正錯(cuò)誤,正本清源。而生物學(xué)的方法呢?在各種環(huán)境突變中,只要你能生存下來(lái),能穿過(guò)進(jìn)化的剪刀,就是好樣的,就已經(jīng)適者生存了,至于是不是完全沒(méi)有錯(cuò)誤,生物學(xué)不關(guān)心,因?yàn)檫@不重要。

從下面這個(gè)古老的科學(xué)笑話中,我們可以清楚地看出這種區(qū)別。一個(gè)奶農(nóng)為了提高產(chǎn)奶量,雇用了兩位顧問(wèn),一位是生物學(xué)家,另一位是物理學(xué)家。生物學(xué)家在考察了一周后,提交了一份長(zhǎng)達(dá)300多頁(yè)的詳細(xì)報(bào)告,寫(xiě)明了每頭奶牛的產(chǎn)奶量具體取決于什么因素,例如天氣情況、奶牛的大小和品種等。而且這位生物學(xué)家還向奶農(nóng)保證,只要嚴(yán)格按照此建議執(zhí)行,奶牛的平均產(chǎn)奶量可增加3%~5%。

而物理學(xué)家只考察了3小時(shí)就回來(lái)了,然后宣稱自己已經(jīng)找到了一個(gè)能夠適用于所有奶牛的高效解決方案,并且可以將產(chǎn)奶量提高50%以上。奶農(nóng)問(wèn):“那么,你說(shuō)應(yīng)該怎么做呢?”“好吧,”那位物理學(xué)家回答道,“首先,假設(shè)你有一頭身體為球形的奶?!?/p>

抽象化方法當(dāng)然是有用的,但我們不能做出存在“球形奶?!边@種假設(shè)。當(dāng)你把生物學(xué)層面的細(xì)節(jié)都抽象化之后,你不僅會(huì)丟失大量信息,而且最終還會(huì)對(duì)某些重要的組成部分感到束手無(wú)策。

復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)更接近生物學(xué)系統(tǒng),因此,用生物學(xué)思維思考復(fù)雜技術(shù)是個(gè)不錯(cuò)的選擇。為了從整體上理解系統(tǒng),我們也會(huì)忽略一些細(xì)節(jié),這時(shí),物理學(xué)思維才是首選。我們真正需要的是經(jīng)過(guò)物理學(xué)思維錘煉的生物學(xué)思維。

(【美】塞繆爾·阿貝斯曼 賈擁民 譯,摘自四川人民出版社《為什么需要生物學(xué)思維》一書(shū))

責(zé)任編輯:徐睿明

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