循环是如何造就各种强大而奇异的自然现象的

时间:2023-11-20 10:19:03

Daniel C. Dennett:丹尼尔·丹尼特:哲学家,塔夫茨大学认知研究中心教授、联合主任,著有《直觉泵》。

循环是如何造就各种强大而奇异的自然现象的

每个人都了解自然界中的大规模循环,比如:夜以继日的周而复始,春夏秋冬的季节交替,以及水由蒸汽变为降水补给河海,并为万物提供生命之源的循环往复。但并不是所有人都真正理解,从原子的微小领域到宇宙的宏大时空维度,循环是如何造就各种强大而奇异的自然现象的。

1861年,尼古拉斯·奥托(Nikolaus Otto)创造并出售了世界上第一台内燃机,鲁道夫·狄赛尔(Rudolf Diesel)在1897年也完成了他的柴油发动机发明,这两项发明改变了整个世界。奥托内燃机的四冲程循环和狄赛尔的两冲程循环能让机器做功,而且能让机器在循环完成之后回到原点位置,为做更多的功储存能量。循环的细节显现出这些发明的伟大之处。几个世纪的研究与开发让这些循环日臻完美。1937年,汉斯·克雷布斯(Hans Krebs)发现了更为微小精密的循环机器,即“克雷布斯循环”(又名“柠檬酸循环”或三羟酸循环)。尽管这一循环一直伴随着生命的产生与发展,但直到克雷布斯时才被人类发现。这是一个有着八个步骤的连锁反应,能让燃料在新陈代谢的过程中转化为一切生命基础的能量。

像克雷布斯循环这样的生化循环可以用来解释所有的运动、生长、自我修复和生命繁殖,就像一个复杂的钟表,里面大齿轮套小齿轮,有亿万计的零件,每个小齿轮都必须重新设置到初始状态,这个系统才能重新开始工作。所有这些系统都经过了达尔文式的优化,即通过一代一代的繁殖,在漫长的世代中固化那些偶然的进化。

在另一个完全不同的维度上,我们的祖先在人类史前就发现了循环的功效,即生产过程中“重复”的作用:用石头磨一根棍子,除了产生一些划痕之外什么也不会发生。磨100次,依然没有什么差别。但是,如果这样反复几千次,就会做出一根意想不到的箭镞。

看似无意义的事情重复多次,终会产生有意义的新事物。而这种过程所需要的前瞻性和自我控制是基于重复劳动的创新和进步,就像其他动物本能无意识行为所塑造的那样。但是,这种创新和进步本身就是达尔文进化的产物,并最终在文化进化中加速循环。在文化进化中,技术的更新换代不是通过基因遗传实现的,而是传递给那些能习得和模仿的同种非亲属。

想一想我们第一位磨出漂亮斧子的祖先,在他的同辈人眼中,他一定是极其愚蠢的。他坐在那里,磨了好几个小时而毫无成效。但是,在这每一次的重复中隐藏着肉眼无法观察到的不断精进,而我们在进化中所形成的肉眼被用来观察更大的变化。这种看似无效的表面状况有时会被诡辩的生物学家所误导。分子和细胞生物学家丹尼斯·布雷(Dennis Bray)在他那本绝妙的书《人脑》(Wetware)这样描述了神经系统的循环:

在一个典型的神经通路中,蛋白质会不断地被修正和修复。激酶和磷酸盐像工蚁一样不间断地工作,将磷酸基加入蛋白质中然后又将其移除。这一过程看似毫无意义,尤其是考虑每一次加入磷酸基又将其移除的过程要消耗掉一个三磷酸腺苷(这可是非常珍贵的能量单位)。起初,这样的循环过程被贴上了“无用”的标签,但这样的说法是有误导性的。蛋白质中加入磷酸基的过程是细胞中最为基本的反应,它能支持神经细胞完成大部分的信息计算。这一循环的反应不仅不是无用的,而且提供了最基础的资源:一种快速灵活的调节装置。

我们之所以用“计算”一词,是经过精心考虑的,因为事实表明,认知乃至生命本身的“魔力”都来源于周期性的、可不断激活且具有自反性的信息计算过程,无论是神经元的生化过程,还是脑电图发现的睡眠周期中的脑波和大脑活动,都是如此。在近一个世纪里,计算机程序员们已经开发出了计算的可能空间,但是他们最大的收获是程式中的重复指令。进步的秘诀还是一样:练习,练习,再练习。

我们有必要记住:达尔文式的进化只是量变到质变的循环的一种,还有很多其他的循环。生命起源的问题看似不可解,如果一个人如智慧设计论者那样认为,“自然选择下的进化取决于繁殖复制”,那么达尔文的理论就无法解释最初的生命是如何产生的。最后的结论只能是,生命作为如此复杂而美丽的产物,一定是神迹的产物。

如果我们认为生命起源之前的世界由杂乱的化学物质组成,那问题看起来就没法解决了。但是如果我们将重复循环视为进化的关键过程(基因的复制只是一个高度精炼和理想的例子),我们就可以将所谓的神迹转化为一个思考题。

持续几百万年的季节更替、水循环、地质变迁和化学循环是如何逐渐形成适合生物循环的环境的?很有可能前1 000次的“尝试”都是徒劳,甚至付出了代价,但正如乔治·格什温(George Gershwin)和巴迪·德席尔瓦(Buddy DeSylva)那美妙而激荡的歌里所唱的,“再一次”(一次一次又一次)看看结果会怎样。

面对生命与精神世界的奇迹的经验法则是:从奇迹中找到循环。

循环是如何造就各种强大而奇异的自然现象的

注:本文作者丹尼尔·丹尼特著作《直觉泵》中文简体字版已由湛庐文化策划,将由浙江人民出版社出版,敬请期待。