物理学思维与生物学思维

〔美〕塞缪尔·阿贝斯曼

今天，物理学家之所以会孜孜不倦地探寻能够一统天下的万有理论，也是出于与牛顿相同的愿景，即希望能够发现可以作为人类已知的、宇宙各方面基础的秩序，并让宇宙的每个组成部分都各归其位，将它们放在适当的位置上。科学家赫胥黎有一句名言：“科学的最大悲剧是，一个丑陋的事实往往会杀死一个美丽的假说。”他的意思是，优雅的理论是科学的目标，当某个事物与优雅的理论相悖，或令理论复杂化时，科学便会遭遇最大的悲剧。

然而，博物学家不会赞同赫胥黎的抱怨。在他们看来，根本不存在所谓“丑陋的事实”。所有的事实和知识都为我们提供了与这个奇妙世界有关的新信息，向我们展示着世界的复杂性和多样性。当事实不符合我们的心智模式时，完全不必为此而感到沮丧;相反，还应该为这种“意外”感到由衷的高兴，然后去寻找能够解释这些“意外”的新方法。

在这里，我们还能发现现代医生的影子。他们为人体各个层级上的完美功能而啧啧惊叹，例如，血液凝固过程中的复杂步骤，酶级联反应的复杂性质，等等。还有那些天文学家，他们会为精密的太空望远镜所揭示的诸多星系类型而深深倾倒。

物理学思维和生物学思维是理解世界的两种方式。所谓用物理学思维理解世界，就是觉得一切可设计、可控制、可预测。在物理学中，人们通过统一和简化去观察各种现象的明显趋势，无论是在爱因斯坦、牛顿，还是在麦克斯韦身上，都能看到这一点。众所周知，麦克斯韦给出了能解释电磁原理的公式。简化，甚至极简化，是物理学领域备受尊崇的方法之一。

但是，那不过是200多年前才开始流行的一种思维方式。从长远来看，200年只是人类社会非常短暂的一个瞬间。

而我们今天所讲的复杂的技术系统，则更接近生物学系统。

比如，如何应对风险。物理学的方法是要通过精确来规避风险，而生物学的方法是通过冗余来规避风险。昆虫、鱼，通过大量产卵繁衍大量的后代，最后活下来的没几个，但是物种基因的安全是有保障的。这就是通过冗余来规避风险。

人类造飞机也是如此，一个发动机不安全，那就装4个。看起来好像很浪费，但是要知道，飞机发动机作为一个复杂系统，要让它做到万无一失是不可能的，就算可能，那成本也会高到不像话。所以，装4个发动机，反而是一种降低成本的办法。

再比如，如何修正错误。物理学的办法是先搞清楚原理，再改正错误，正本清源。而生物学的方法呢？在各种环境突变中，只要你能生存下来，能穿过进化的剪刀，就是好样的，就已经适者生存了，至于是不是完全没有错误，生物学不关心，因为这不重要。

从下面这个古老的科学笑话中，我们可以清楚地看出这种区别。一个奶农为了提高产奶量，雇用了两位顾问，一位是生物学家，另一位是物理学家。生物學家在考察了一周后，提交了一份长达300多页的详细报告，写明了每头奶牛的产奶量具体取决于什么因素，例如天气情况、奶牛的大小和品种等。而且这位生物学家还向奶农保证，只要严格按照此建议执行，奶牛的平均产奶量可增加3%～5%。

而物理学家只考察了3小时就回来了，然后宣称自己已经找到了一个能够适用于所有奶牛的高效解决方案，并且可以将产奶量提高50%以上。奶农问：“那么，你说应该怎么做呢？”“好吧，”那位物理学家回答道，“首先，假设你有一头身体为球形的奶牛……”

抽象化方法当然是有用的，但我们不能做出存在“球形奶牛”这种假设。当你把生物学层面的细节都抽象化之后，你不仅会丢失大量信息，而且最终还会对某些重要的组成部分感到束手无策。

复杂的技术系统更接近生物学系统，因此，用生物学思维思考复杂技术是个不错的选择。为了从整体上理解系统，我们也会忽略一些细节，这时，物理学思维才是首选。我们真正需要的是经过物理学思维锤炼的生物学思维。

（松 名摘自四川人民出版社《为什么需要生物学思维》一书，王 原图）