人從那裡來-人是什麼系列外篇之二

(題圖是普利高津)

在本系列文章中, 我們主要回答人是什麼這個問題。 很多人都知道小區保安經常會問三個哲學終極問題, 你/我是誰? 你/我從那裡來? 你/我要到哪裡去? 其實這裡有誤會, 保安不是哲學家, 是因為他問的是你, 哲學裡面是問我。 在前面系列文章里解釋了我是誰之後，這裡簡單說說我從哪裡來的問題。供大家參考。

老子說， 道生一， 一生二， 二生三，三生萬物。 現代科學認為， 我們目前生存的宇宙來源與一場大爆炸。 什麼是大爆炸， 就是從一個奇點在極短的時間內迅速膨脹， 生成了宇宙。 較起真來， 這一句話里有三個關鍵概念， 奇點，時間，膨脹（空間）。

首先說奇點， 奇點就是無窮大， 無窮就是道。道可道， 非常道， 我們當前的數學碰上了無窮也基本說不出什麼來。 從計算的觀點看， 無窮還是有不同， 這是題外話。這裡先不展開了。不談道， 我們知道道生一， 無窮生有窮就好了。

然後就出現了時間。 時間又是什麼？ 有一本著名的科普讀物， 時間簡史。 這裡不重複說明了。從計算的觀點， 可以認為時間是複雜系統在墒增原理作用下， 單向演化的一種方式。

最後是空間， 時間也好， 空間也好， 一有定義， 就是有限度的。 按照相對論哲學， 空間是一個相對的概念， 有參照物， 才可以有空間。 另外討論空間，一個關鍵屬性是維度。 這個脫開數學又沒法簡單解釋。也只好點到為止。

但是有個概念必須說明， 我們已知的空間里充滿了物質， 這些物質中包含有一部分能看到的物質， 還有一部分看不到的叫做暗物質。 玄學愛好者們最喜歡這些暗物質暗能量的提法， 因為在他們看來， 有了暗能量就有了鬼神的空間， 此外宣稱自己能夠連通暗能量就可以作法， 可以無所不能。 玄學愛好者們最喜歡的現代物理的另外一個概念就是量子， 他們稀里糊塗的覺得量子學說裡面的各種不確定性， 超距作用，量子糾纏有也可以讓他們無所不能。 不管你信不信， 反正我是不信。 為什麼？

因為對量子概念最大的誤會，就來源與對量子是什麼的理解上。 量子這個名字應當是來源於能量單位的提法， 這個名詞讓人覺得量子是個確定性的東西。實際上在微觀世界一切都是不確定的， 都只是一個分布。 學過bayesian理論的人容易理解， 量子給了一個先驗， 只有我們開始觀測， 基於我們自己和量子的分布不再獨立， 量子就有了後驗分布，也就是物理學描述的各種屬性。 這個世界的確定性來源於不確定性。 好像我沒太解釋清楚。 也只能說這麼多了。

我們從量子出發， 這個世界是由大量的量子構成的， 也就是建立在大量的簡單模型就可以描述的分布構成的聯合分布的基礎上的。 從各種量子的獨立分布到互相之間發生作用的聯合分布， 世界從不確定到我們觀察到的確定後驗分布，是做了積分, 所以忽略了很多細節。依照時間， 實際上有各種分布到分布的inference計算髮生。 從計算的觀點看， 組成了一個複雜系統。

複雜系統摒棄了還原論。 也就是說就算搞明白了局部， 也把握不了整體。 從局部，特別是微觀來看， 我們可以有精確的模型， 量子力學是很準的，why？ 不是測不準嗎？ 不解釋。 然而大量量子發生交互作用產生的各種自然現象， 我們就沒辦法用一個模型來描述了。 有模型的真實含義就是其實可以變簡單。 複雜系統不能簡單化。 只能用另外一個複雜計算來逼近。 繞來繞去， 好像沒有說清楚， 總之我們要體會， 搞清楚局部，也搞不清楚整體， 永遠無法精確的用模型描述整體，是我們世界普遍存在的規律。 世界是複雜的， 這是理解世界的第一規律。

第一規律跟時間相關， 下面一個關鍵概念是墒， 墒是描述亂序的量， 越亂墒越大。 熱力學第二定律說， 一個孤立系統， 也許我們當前宇宙就是， 墒會自然增大， 過程不可逆。 因此熱力學第二定律告訴我們時間的終點是一個處處混亂也就是處處一致， 的熱寂宇宙。反過來說， 加個負號，負墒就是描述信息的量， 負墒越大， 信息越多。我們看到的世界，特別是生命的世界， 是多姿多彩的。 很有規律，也很有信息量， 這又是怎麼來的呢？

大爆炸之後的宇宙， 無窮生有窮， 有極大的負墒，在宇宙熱寂之前。處處存在著負墒聚集的，也就是遠離平衡態的能量聚集的點， 恆星，太陽。 太陽逃不脫熱力學第二定律， 早晚會死。 但在死之前，散發著光和熱，犧牲自己，溫暖大家。 給地球上相比太陽來說很微小的生命構成的生態系統， 提供了源源不斷的負墒。

不管是一個生命個體，比如說你， 還是個體構成的一個種群， 比如說人類， 還是由地球上全部生命構成的生態系統， 都是墒減的。 這可以類比為一個新陳代謝的過程， 也就是通過汲取大量的負墒，利用一部分， 釋放一部分， 就可以生長（人是從一個單細胞長出來的），可以從簡單到複雜，越來信息量越大，約來約多姿多彩。這又是怎麼一回事呢？ 不是神， 是進化論！

進化論的核心思想是物竟天擇。個體通過遺傳變異產生多樣性， 依據環境適應來選擇。 進化論其實解釋不了自己， 也就是多樣性。 我們又需要用一點點複雜系統理論。現在科學的不同分支， 複雜系統研究的遠平衡態自組織， 非平衡態熱物理， 研究生態系統新陳代謝的代謝生態學都說的是一類事情。他們發現主導系統的演化有一些共通的規律。

歸根結底是所謂的最大流原理， 把一個系統當作能量，或者信息（負墒）在其中流動的網路。 比如生態系統， 每個個體是一個節點。整體構成生態網路。 系統的演化方向， 是讓網路整體的流量最大。 系統在網路中傳輸能量/信息的整體效率最高。雖然整體上都是最大流原理，但是因為具體系統最大化的目標，或者說墒，或者說能量函數，有各種不同的形式。特定系統又有不同。

比如進化論的生存競爭就是一種, 就個體來說, 需要增加自己的能量傳輸效率。 因為每個時間點網路里總的傳輸能量是有限的, 當某個節點增加了傳輸能量效率, 必然會導致有另外一個節點減少了傳輸的能量，甚至沒有能量（滅絕）。怎麼增加能量傳輸效率呢？ 就是要快！天下武功，唯快不破！誰快誰活，慢著死。 但就整體來說， 生態系統的複雜程度， 要依託於環境， 也就是環境提供的可以被利用的負墒的多少。能利用的負墒越多， 生態系統就可以越複雜。

以上要快要快要更快原理，正式的說法叫做最快就生存（suvival of fastest）。2007年科普作家John Whitfield寫過一篇很有名的文章"Suvival of likeliest" 說的就是這個。

生物和環境其實也是互動的。 就網路整體來看， 就算沒有看到其中的節點生物個體的競爭。 進行新陳代謝的網路的傳輸能量也會越來越高。 前面討論的生存競爭是粗的管子才能留下。 還有一種是速度越來越快。通過競爭，所有管子里流動速度都更快了。 大家一起都成長了。 系統會自動加速。

除了管子變粗， 速度加快， 更重要的是，系統中會自動生出新管子，整體網路的結構會越來越複雜。如此一來， 人會成長， 生態系統也多樣化， 世界也多姿多彩了。

可能到這裡有人會問， 為啥會有最大化原理， 系統不是會熱寂嗎？ 其實放在整體想一想， 所謂自組織的生態系統， 是寄生在一個負墒流上的， 負墒流之所以出現， 是能量在傳遞， 是負墒減小， 墒增加熱力學第二定律的標準過程。 而最大流， 可以加速這種負墒的傳遞， 那麼從整體系統的角度上講， 可以讓熱寂的速度更快一點。 正是要加快死亡的整體過程， 才有所謂生命的誕生。 反者， 道之動。 世界就是這麼辯證的啊！

因為各種最大化效率的行為存在， 個體競爭， 生存選擇，遺傳變異，從簡單到複雜， 我們有了理解複雜系統的第二原理， 最大流原理。 也就是各種系統， 本質都是效率。

你也許不同意， 建立在如此簡單的規律基礎上的複雜系統演化， 就能出現人這樣的高級貨。 不是不要還原論嗎？ 如果你認同計算宇宙的觀點， 認為整個世界就是一場計算， 那麼確實可以從簡單的規律生成各種各樣的複雜。 Wolfram 已經用他了計算遊戲模擬了這個過程。

稍等， 我們進行的可不是確定性計算， 是從分布到分布的統計推斷， 終歸還是沒有那麼簡單，謝謝閱讀！