世界因何美妙而优雅地运行

【内容简介】

世界因何美妙而优雅地运行？本书编者约翰·布罗克曼召集了146位世界著名的科学家和思想家来回答这个“大问题”，并把他们的答案和论述集结成书。

这本书将带你认识这些“最伟大的头脑”，看他们在思考什么样的问题，从而开启你的脑力激荡。他们都是各个领域的“科学明星”，包括世界著名进化生物学家理查德·道金斯、语言学家史蒂芬·平克、生物地理学家贾雷德·戴蒙德、互联网思想家凯文·凯利、社会网络学家克莱·舍基等。

天空为什么是蓝色的？

晶体的优雅如何体现出普遍的数学法则？

是什么让摩尔定律成为可能？

鸟类是恐龙的直接后裔吗？

为什么我们感受不到地球在运动？

……

在这本书中，你会找到更多让世界美妙而优雅运行的奥秘！

生命是一组数字代码

马特·里德利（科普作家，牛津大学动物学博士，国际生命中心创始主席）

如果今天，再让我像1953年2月28日那天的清晨那样，认为生命是一个极具深奥玄妙的课题，已经非常难了。在那一天的午餐时分，人类对生命的认知蓦然发生了翻天覆地的变化。

回顾在此巨变之前所有对“生命是什么”这个问题的回答，你会发现，作为地球上的一个物种，人类一直在苦苦追寻这个答案，却始终不得其解。生命是由具有特异性和复杂性（主要是蛋白质）的三维物体构建而成的，生命可以准确地进行自我复制。这是怎么实现的？你如何着手设置一个三维物体的复制？你怎么才能让这个复制品以一种可预测的模式，保持不断地生长和持续地发展？对这样一个严肃的科学性问题，我们绝不能凭空猜测答案。

奥地利物理学家埃尔文·薛定谔（Erwin Schrodinger）曾经尝试过寻找这个答案，但他却求助于与此毫无关联的量子力学。千真万确，薛定谔运用了“非周期性晶体”（aperiodic crystal）这个术语，假如你见多识广，就能够把非周期性晶体视为一组线性代码，但我想要想做到这一点，光见多识广可能还不够。

虽然刚才讨论的问题让人迷惑不解，但谢天谢地，人类终于意识到DNA在生命进程中发挥了至关重要的作用，因为DNA是那样简洁明了。在1953年2月28日之前的所有那些对生命的胡乱解释，都与人类挥手作别。不过，这些解释倒是在原生质和生命力方面给予了人类洞察力。

接踵而来的是双螺旋结构，对此最直截了当的理解便是如弗朗西斯·克里克几周后给他儿子的信中所写的那样，“双螺旋结构是某种类型的代码”，数字的、线性的、二维类型的，它们可以无穷组合并能瞬间自我复制，这便是你所需要的全部答案。

以下是克里克信函的部分节选，写于1953年3月17日：

我亲爱的迈克：

沃森和我可能得出了一个最为重要的发现……现在我们坚信DNA是一组代码，即基础或叫作字母的排列顺序使得一个基因有别于另一个基因，就像印刷的一页纸不同于另一页一样。你可以从中获知大自然是如何进行基因复制的。如果把一个拥有两组基因的链条分拆为两个单独的基因链条，并且每一个链条都可以和另一个链条聚合在一起，那么，因为腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）总是一对，鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）也是一对，我们便能够获得之前两组基因的复制品了。换言之，我们相信自己已经发现了生命之所以能代代相承、生生不息的奥秘……你肯定能明白沃森和我是多么的欣喜若狂。

从没有过一个谜题，像生命的奥秘这样，在清晨时分还如此让人迷惑，而到了解开谜题的午后，又让人觉得答案如此显而易见。

我们真正需要的是帮助

塞利安·萨姆纳（英国布里斯托大学生物科学学院高级讲师）

我经常会和孩子们玩一个游戏，游戏的名字是“猜猜我是谁”：想出一种动物或一个人，或一件物体，然后试着将它描述给另一个人，但不能直接告诉对方。对方需要猜测你描述的是谁或是什么。要玩好这个游戏，你不得不融入其中、绘声绘色地讲故事：它是做什么的，你对它有什么感觉，你认为它怎么样和对它有什么期盼。

现在我们也来玩玩这个游戏。读读下面的人物场景，看看你是否能猜得出来他们是谁、从事什么样的工作。

这不公平！妈妈总是说我碍手碍脚、游手好闲，她再也没法忍受与我生活在一起了。但是，我喜欢与家人同处一室，我压根儿不想离开。为什么要冒着离开家的风险呢？谁知道外面会有什么不测风云呢！妈妈说如果我非要赖着不走，我们需要某种“胶水”来保证我们不被分开。现在的情况是，胶水昂贵，妈妈没有时间和精力来生产这样的胶水，因为她忙于生产后代。但我有个想法：让我负责生产这胶水，用一点点细胞壁（妈妈应该不会介意），再加上一些糖蛋白（这些糖蛋白有点黏，所以我答应妈妈完事后会洗手），就大功告成了！这样我们就有了一个完美的、舒适的细胞外基质！只要妈妈源源不断地给我带来更多的兄弟姐妹，我就会欣然地去做大部分的工作。昨天晚上我把这个想法告诉了妈妈，你猜怎么着？她说好的！但她还说，如果我食言的话，她还是会把我轰出家门。果然天下没有免费的午餐啊。

“我”是谁？我是由一个单细胞渐变成的多细胞。如果“我”想要和自己的家人聚在一起，那么就有人会因此而付出代价，那就是细胞外基质。如果通过自己家人来复制自身的基因，我也能从中受益的话，我并不介意付出劳动。

可能这个故事确实挺难理解的，那就换一个：

我或许就是你说的那种喜欢做妈妈类型的人。我喜欢生一堆孩子，我今年可能已经生了不少，至少我的孩子们都这么说。但看起来我乐在其中。当然，我会给予每个孩子同样的爱。但真的是非常辛苦，尤其是他们的爸爸不在家的时候。如果我得不到身边人的帮助，我最小的孩子就无法保住。我的身边都是嗷嗷待哺的孩子，我压根儿没有时间打扫房间。所以我会在某天跟老大说：“怎么样啊，孩子？可不可以帮一下妈妈？在我帮你多生出几个弟弟妹妹的时候，你出去找些吃的。记住，孩子，我这么做是为了你好，你的这些弟弟妹妹会在将来报答你的。有一天他们中的一个会像你老妈一样也成为母亲。想想看，即便以后你我都不在人世了，我们仍然可以从她那里获得好处。如此一来，你就不用再担心性生活、男人或精子这些杂七杂八的事情了。妈妈这里有你想要的一切。你现在需要做的事情就是把我们喂饱了，然后把家里打扫干净。好孩子，你赶紧出发吧，记住别跟陌生人说话，尤其是男人！”

“我”是谁？“我”是搭建社群的一只昆虫。如果“我”独自筑巢，在“我”不得不外出觅食时，“我”只能留下幼小的、无还手之力的孩子在家中。如果一些大的孩子能够帮“我”，他们可以外出寻找食物，而我就能够留在家里保护幼小的孩子。这样的话，“我”就可以有更多的孩子，孩子们也会喜欢，因为这意味着他们更多的基因可以通过自己的弟弟妹妹们传递。不管怎么说，对现如今的年轻人而言，在外面的世界生活相当艰难，宅在家里则没有那么危险。

在上面的描述中对细节略做调整，“我”也同样能成为一个基因组的基因，或是成为真核细胞的原核生物。

在进化的游乐场里，我是同类基本物体中的一分子，我是通过互助与合作的进化而来，我是主要的变体，以此形成各种生物复杂性。我之所以出现，是因为我要帮助那些与我类似的物质，我们统一分工协作，我们之间也会有争执，但我们会通过合作平衡彼此间的冲突，偶尔使用强硬的态度来让反对者遵从自己也并不会出差错。我会出手相助的原因并非是因为我感觉良好，而是因为我能从帮助他人中受益。我的小秘诀是什么呢？我愿意出手帮助自己的亲人，因为通过我们共同分享的基因，他们最终也会拉我一把。我乐于接受从独来独往到分工协作这样的改变，这让我感觉甚好！

合作与互助行为的进化，是一种简洁而优雅的理论，它解答了大自然为何如此繁复多样与精彩奇妙。它不仅限于妖媚的猫鼬或是毛茸茸的大黄蜂。它是一个普遍现象，涵盖了大自然中的一切好坏与美丑，并生成生物的各个类别，从而形成了这个无奇不有的大自然。独立进行复制个体的群体，比如基因、原核细胞、单体细胞和多细胞生物，会基于它们自身的需求，重新聚合在一起，形成崭新的、更为繁复的个体。这种新的个体集合只能作为一个整体进行复制。如果分开每个部件，它们将无法正常运行或是将基因传递给下一代。

大千世界中简洁而又优雅的法则，阐释了这种复杂性演变的原因：威廉·汉密尔顿于1964年提出的“内含适应性理论”（inclusive fitness theory），涵盖了自然选择理论的精髓。个体之间会协助合作的原因在于，这提升了他们彼此的适应性，即提高了将自己的基因传递给下一代的几率。接受帮助的个体受益于自身繁殖机会的增加，此为直接适应性；提供帮助的个体则因自身基因通过自己所帮助的亲人，提高了传递共有基因的几率而受益，此为间接适应性。但依然存在孤军奋战的昆虫、单体细胞生物和原核生物，这是因为分工进化需要恰当的条件：产出必须大于投入，保持独立复制的个体所拥有的选择将影响最终的结果。生态和环境也同样发挥着作用。劳动分工是社会生活的重要基石，基因合并成为基因组，线粒体和原核生物的合并成为真核生物，单细胞体生物合并为多细胞生物，独居动物成为群居动物。如果没有帮助和分工的进化，那么世界上的真核细胞、多细胞生物和动物社群就不复存在了，最后，我们这个星球就会变得贫瘠荒芜、毫无生机。

半个世纪以来，人类已经深知这个简单的概念。然而，只是在近期，我们才意识到，帮助的进化不仅可以解释昆虫转化为真社会性的原因（汉密尔顿最初提出该理论就源于此），还能解释生物复杂性发生的转变。在这其中，安德鲁·伯克（Andrew Bourke）就生物复杂性起源的统一框架，在其所著的《社会进化的原则》（Principles of Social Evolution）一书中，提出了富有洞察力的综述。这个令人信服的简洁理论，使得世界的复杂性不再那么神秘莫测，但却依然精彩纷呈。

如果成年人经常与孩子们在一起嬉戏，或许我们也会偶得对于生命复杂性简单的阐释。

（灿烂摘自浙江人民出版社《世界因何美妙而优雅地运行》）