充分理解涌現(xiàn)性

1、充分理解涌現(xiàn)性，慎重對待轉(zhuǎn)基因該文發(fā)表于科學(xué)家12月刊（總第2期）,pp88-89】盡管涌現(xiàn)性的概念并不算復(fù)雜，但我們還是先從幾個例子開始解釋。從三個例子到涌現(xiàn)概念蟻群的組織性。我們知道，單只螞蟻的能力是相當(dāng)有限的，難于完成復(fù)雜的任務(wù)。但是，當(dāng)蟻群作為一個整體時，則能完成許多驚人的任務(wù)，比如可以建筑山丘，也可以毀掉一座大壩。因此，當(dāng)螞蟻協(xié)同工作時，其行為就發(fā)生了質(zhì)的變化。單只螞蟻的行為是不定的、隨機(jī)的，但是成千上萬只螞蟻的隨機(jī)行為所表現(xiàn)出的總體效果則是確定的。雖然它們個體分別完成特定的任務(wù)，但同時也協(xié)同其他螞蟻共同來完成一個總?cè)蝿?wù)。例如，一只螞蟻發(fā)現(xiàn)了食物，就會分泌少量的激素吸引其他的螞蟻，當(dāng)

2、這些被吸引過來的螞蟻到達(dá)同樣的食物源時，也會分泌同樣的物質(zhì)。大量流浪的螞蟻迅速聚集成一個看似有組織的直線，迅速到達(dá)最近的食物源。螞蟻的組織性，只有當(dāng)系統(tǒng)作為一個整體運(yùn)行時才可能出現(xiàn)，而此時個體行為彼此得到加強(qiáng)，這就是一種涌現(xiàn)性（也簡稱“涌現(xiàn)”）。大腦是如何工作的？人腦中沒有任何一個單一神經(jīng)元擁有復(fù)雜的功能，如自我意識、希望或驕傲的情緒。但是，神經(jīng)系統(tǒng)中各神經(jīng)元的組合產(chǎn)生了復(fù)雜的人類情緒，如恐懼和快樂，但其中沒有任何一個方面可歸因于單個神經(jīng)元。雖然我們目前對人類大腦涌現(xiàn)性所產(chǎn)生的機(jī)制還并不十分清楚，但大多數(shù)神經(jīng)生物學(xué)家認(rèn)為，大腦各部件之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)會產(chǎn)生一個只屬于總體的特質(zhì)，這也是一種涌現(xiàn)性。城

3、市和人類社會。一個城市范圍中的人口往往會發(fā)展出相似的經(jīng)濟(jì)或社會活動，并逐漸特化成專門的功能區(qū)域。在沒有任何區(qū)域法規(guī)控制的活動中，一個人在特定地點的特定活動中所做的決定，往往是相似的或者互補(bǔ)的，這使得整體運(yùn)行更可行。比如，一個人先在一條街開了一個劇院，那個地區(qū)就有更多的人光顧而開展更多的文化活動，然后吸引更多的藝術(shù)家，甚至有人開辦了學(xué)校，逐漸發(fā)展成一個文化區(qū)。本來并沒有任何一個人決定在那里發(fā)展成一個文化中心的，但人類的各自興趣匯集起來就產(chǎn)生了這么一個地盤，這更是一種涌現(xiàn)性?？梢?，涌現(xiàn)是一種非常普遍的自然現(xiàn)象，是一種從低層次到高層次的過渡，是在微觀主體進(jìn)化的基礎(chǔ)上，宏觀系統(tǒng)在性能和結(jié)構(gòu)上的突變，在

4、這一過程中從舊質(zhì)中可以產(chǎn)生新質(zhì)。許多名人和哲學(xué)家都對此進(jìn)行了各種各樣的描述。例如：1923年，英國心理學(xué)家、生物學(xué)家和哲學(xué)家摩根(ConwayLloydMorgan)在他的著作涌現(xiàn)式的進(jìn)化中寫道：盡管看上去多少都有點跳躍，但涌現(xiàn)的最佳詮釋是，它是事件發(fā)展過程中方向上的質(zhì)變，是關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點；1998年，美國圣塔菲硏究院(SantaFeInstitute,SFI)的科學(xué)家霍蘭(JohnHolland)在他的涌現(xiàn)：從混沌到有序一書中說：涌現(xiàn)是以相互作用為中心的，它比單個行為的簡單累加要復(fù)雜得多總之，涌現(xiàn)性所出現(xiàn)的一些屬性來自一個系統(tǒng)的協(xié)作功能，但又不屬于系統(tǒng)的任何一部分。換句話說，涌現(xiàn)性是一個群體的

5、性質(zhì)，但是當(dāng)群體中的個體單獨(dú)行動時則無法表現(xiàn)該性質(zhì)。系統(tǒng)科學(xué)把這種整體才具有，孤立部分及其總合不具有的性質(zhì)稱為“整體涌現(xiàn)性”。系統(tǒng)科學(xué)就是關(guān)于整體涌現(xiàn)性的科學(xué)理論，探索整體涌現(xiàn)發(fā)生的條件、機(jī)制、規(guī)律以及如何利用。不同的結(jié)構(gòu)方式，不同的相互激發(fā)產(chǎn)生不同的整體涌現(xiàn)性。整體涌現(xiàn)性的產(chǎn)生不是單一的，是規(guī)模效應(yīng)和結(jié)構(gòu)效應(yīng)共同的結(jié)果。涌現(xiàn)性又可理解為非還原性或非加和性。系統(tǒng)性是加和性與非加和性的統(tǒng)一，都是整體屬性；但整體性、系統(tǒng)性并不一定是涌現(xiàn)性。涌現(xiàn)性是系統(tǒng)非加和的屬性，通俗講就是“整體大于部分之和”或者“整體小于部分之和”，這樣的整體與部分差值就是涌現(xiàn)性。結(jié)合上述的例子和這段描述，你是否理解了什么是涌

6、現(xiàn)性呢？從物理世界到生命世界在簡化的物理世界里，如果不涉及到不同層次的變化，則不會出現(xiàn)明顯的涌現(xiàn)性，而是加和性。比如，物理學(xué)中兩個力同時作用于一個物體，最終物體所受到的力是兩個力的矢量和，總體等于部分之和，體現(xiàn)的是整體等于部分之和。但是，當(dāng)涉及到不同層次的比較時，涌現(xiàn)特性則比較明顯。例如，分子作用力、氫鍵以及疏水作用力相對于原子來說就是整體涌現(xiàn)，只有原子形成了分子才可能具有這些特性，簡單的混合則不會具有這種層次的特性?；瘜W(xué)反應(yīng)可看成是涌現(xiàn)的極端情況了。兩個物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終的產(chǎn)物與參與反應(yīng)的物質(zhì)完全不同，當(dāng)然絕對不是部分的組合了。在這個問題上，經(jīng)常讓哲學(xué)家拿來說事兒的就是中和反應(yīng)。當(dāng)鹽酸和

7、氫氧化鈉相結(jié)合的時候，其產(chǎn)物是鹽和水，完全不同于開始的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿了，這種涌現(xiàn)性是徹頭徹尾的變化。可喜的是，千百年來人類經(jīng)歷了在痛苦的黑暗中摸索過程，終于發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)世界的基本構(gòu)成單位是元素，還發(fā)現(xiàn)了元素周期律。由此，在物質(zhì)世界里，化學(xué)相對來說是將因果關(guān)系描述得最徹底的一門學(xué)科了?？墒牵谌祟惸芡耆私庖粋€事物的因果關(guān)系之前，涌現(xiàn)性又是顯得那么神秘而不可琢磨，難道是上帝的玩笑？所以，在不了解的時候，保持慎重，這就是我們常說的要對大自然保持敬畏，這本身就是一種嚴(yán)肅而科學(xué)的態(tài)度！即便如此，化學(xué)家們也還是非常慎重，特別是在遭遇外來化合物所導(dǎo)致的環(huán)境問題之后，他們也在反思，痛定思痛，還在繼續(xù)探索更多未知的

8、領(lǐng)域，而開發(fā)更顯得謹(jǐn)慎而穩(wěn)中就像一位長者在經(jīng)歷了長期的人生磨難之后對人生態(tài)度的轉(zhuǎn)變，那么成熟而富有內(nèi)涵。然而，在我們的研究層次上升至對生命世界的理解時，人類顯然又遇到了難于迅速突破的瓶頸。我們發(fā)現(xiàn)自己還在黑暗中摸索，還未找到能與元素周期律相媲美的規(guī)律性變化。有人形容我們目前對生命世界的理解，正如中世紀(jì)之前對化學(xué)的了解那樣茫然。然而，人類對生命世界的探索始終沒有放棄，也取得了不少的進(jìn)步。至少，我們不再將生命現(xiàn)象看成是物理現(xiàn)象或者化學(xué)現(xiàn)象的簡單組合了，因為從物質(zhì)世界到生命世界，這里面所呈現(xiàn)出的紛繁復(fù)雜的涌現(xiàn)性，不再是已有的任何一門學(xué)科可以解決的，甚至開辟新的學(xué)科來研究都不為過。雖然我們對生命現(xiàn)象還

9、很無知，但我們已經(jīng)知道生命與生物系統(tǒng)中的涌現(xiàn)性集中表現(xiàn)在生命的組織與生命進(jìn)化之中。生命世界中每出現(xiàn)一個較高層次的結(jié)構(gòu)都會產(chǎn)生一些新的特征，而每一個生物學(xué)結(jié)構(gòu)水平都具有完全不同的涌現(xiàn)特征。各種單個的原子可以結(jié)合形成分子如多肽鏈，然后進(jìn)行反復(fù)折疊形成蛋白質(zhì)，再產(chǎn)生更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。生物學(xué)研究中，人們始終處于兩難境地：部分不代表整體，但不從部分入手，又無法了解整體。生命是復(fù)雜性的主要來源，進(jìn)化是各種生命形式背后的主要過程，是描述自然世界復(fù)雜性的生長過程，以及復(fù)雜的生物和生命形式的涌現(xiàn)性，即進(jìn)化中的突變過程。對于如此復(fù)雜的生命現(xiàn)象和涌現(xiàn)特征，我們要從各個功能基因片段推導(dǎo)出生命系統(tǒng)的整體行為，是完全不可能的

10、，至少在目前我們對生命所了解的條件下是不可能的。生命區(qū)別于非生命的最重要特征是繁殖和進(jìn)化。其他非生命物質(zhì)（比如外來化合物）在我們認(rèn)識到其危害后，就會減少或停止生產(chǎn)，那么其在自然界的量會慢慢減少，最后所導(dǎo)致的危險并不會復(fù)制和傳遞，而是慢慢減弱。而生命就不一樣了，這種風(fēng)險會復(fù)制，傳遞，甚至放大和進(jìn)化，更可能衍生出眾多難于確定的涌現(xiàn)性。轉(zhuǎn)基因技術(shù)，潘多拉的盒子？作為一門技術(shù)，轉(zhuǎn)基因無所謂好壞，所以大談轉(zhuǎn)基因技術(shù)本身的好壞是沒有任何意義的。但是，在對與轉(zhuǎn)基因技術(shù)相關(guān)的許多因果關(guān)系還不是非常了解的情況下，特別是其涌現(xiàn)特征我們猜都猜不出的條件下，我們對轉(zhuǎn)基因技術(shù)的信心究竟來自哪里？我們對轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)該持有

11、風(fēng)險意識，不應(yīng)該無知者無畏。大自然創(chuàng)造一個物種，改變一個堿基對，要花上成千上萬年，甚至上億年的時間來測試，因為大自然不僅僅測試這個物種，這個基因，還要測試其涌現(xiàn)性。而我們?nèi)祟惾绱溯p易地改變它，不只一個堿基對，而可能在轉(zhuǎn)基因技術(shù)泛化后是成千上萬個，這是誰給我們的權(quán)利？一些新的發(fā)現(xiàn)，一些新科學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)生，正在拷問我們本來就很脆弱的知識體系，比如表觀遺傳學(xué)的新發(fā)現(xiàn)，可能正是大自然給我們提醒的警鐘。那么，這么一說，在轉(zhuǎn)基因的問題上，我們是否就應(yīng)該縮手縮腳，停滯不前呢？顯然，這也不是我想表達(dá)的意思。恰恰相反，我們應(yīng)該大力支持轉(zhuǎn)基因研究。也許現(xiàn)在人們在對生命世界探索的道路上正是黎明前的黑暗，再使一把力，就

12、到了成功的彼岸。因此，加大轉(zhuǎn)基因研究的力度是必須的，不僅僅是轉(zhuǎn)基因生物和轉(zhuǎn)基因作物，更應(yīng)該包括轉(zhuǎn)基因在不同生命層次的涌現(xiàn)性及對整個地球生命系統(tǒng)所可能帶來的風(fēng)險。初生牛犢不怕虎，作為現(xiàn)在正在朝氣蓬勃發(fā)展的生物工程研究具有大無畏的探索意識，我們?yōu)槟愎恼?，為你感到自豪！但是，觀局者清，我們也深知人類對生命世界的認(rèn)識還遠(yuǎn)沒有達(dá)到可以如此自信的程度。年輕氣盛可以理解，但那是不成熟的表現(xiàn)，是視野還不夠?qū)拸V，應(yīng)該多向有宏觀視野和跨尺度研究的學(xué)科學(xué)習(xí)，取長補(bǔ)短。動輒說人家不懂分子生物學(xué)而拒絕學(xué)習(xí)只會葬送這門學(xué)科和技術(shù)。其實，人家不懂分子生物學(xué)也沒有什么了不起的，隔行如隔山嘛，但是轉(zhuǎn)基因問題顯然不只是分子生物學(xué)問題。況且，從思辨過程來看，懂不懂分子生物學(xué)并不重要，任何質(zhì)疑都需要認(rèn)真傾聽，共同探討解決的辦法。沒有專業(yè)知識也可以質(zhì)疑，因為不同的人站不同的角度看問題有偏差，這沒有什么值得大驚小怪的，這正是