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6、閔家胤《廣義進(jìn)化論的基本原理》

 東方文捷 2023-02-23 發(fā)布于天津


1.系統(tǒng)的自組織進(jìn)化機(jī)制

2.系統(tǒng)的自復(fù)制進(jìn)化機(jī)制  

3.系統(tǒng)的自創(chuàng)造進(jìn)化機(jī)制        


古代的許多哲學(xué)家都有樸素的,有時(shí)是天才的進(jìn)化思想。古希臘哲學(xué)家阿那克西曼德就認(rèn)為萬(wàn)物的始基是“無(wú)限”,借分離而從混沌中產(chǎn)生出來(lái)?!吧锸菑奶?yáng)所蒸發(fā)的濕的元素里產(chǎn)生的。人是從另一種動(dòng)物產(chǎn)生的,實(shí)際上就是從魚產(chǎn)生的,人在最初的時(shí)候很像魚”。[1]

在古代中國(guó),《易經(jīng)》上有“天地氤氳,萬(wàn)物生化”的思想。又有老子天才的進(jìn)化思想“道生一,一生二,二生三,三生萬(wàn)物。萬(wàn)物負(fù)陰而抱陽(yáng),沖氣以為和”。還有陰陽(yáng)五行家提出的進(jìn)化思想。西周末年史伯就提出“以土與金、木、水、火雜,以成百物”的觀點(diǎn)。至戰(zhàn)國(guó)則有鄒衍提出的木生火,火生土,土生金,金生水,水生木的“五行相生”的循環(huán)的多元論。

在以后幾千年里,歐洲的哲學(xué)家和科學(xué)家們集中注意的是生物的進(jìn)化。18世紀(jì)德國(guó)哲學(xué)家赫爾德就曾寫道:“從石頭到晶體,從晶體到金屬,從金屬到植物,從植物到禽獸,并從禽獸到人,我們看到了組織形式的上升,而且隨著這種上升,動(dòng)物的能力和傾向就變得越多種多樣,直到它們?nèi)拷y(tǒng)一在人體的結(jié)構(gòu)里?!盵2]同時(shí)期的法國(guó)學(xué)者布豐相信物種是變化的,現(xiàn)代的動(dòng)物是少數(shù)原始物種的后代,各種環(huán)境因素的改變引起動(dòng)物性狀的變異。另一位法國(guó)學(xué)者拉馬克則進(jìn)一步用器官的用進(jìn)廢退和獲得性的遺傳等原理來(lái)解釋生物進(jìn)化過(guò)程。

進(jìn)化論的第一個(gè)偉大勝利是英國(guó)科學(xué)家達(dá)爾文在1859年發(fā)表《物種起源》一書,奠定了生物進(jìn)化的基礎(chǔ)。他用大量事實(shí)證明地球上的所有生物都是由共同的原始生物逐漸進(jìn)化出來(lái)的,它們之間都有親緣關(guān)系。他用對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性變異,生存競(jìng)爭(zhēng),自然選擇和適者生存等概念說(shuō)明了生物進(jìn)化的機(jī)理。

進(jìn)化論在20世紀(jì)的偉大勝利是孟德爾和摩爾根創(chuàng)立的遺傳學(xué),他們發(fā)現(xiàn)了孟德爾定律,提出了遺傳基因的概念。然后,在50年代,由華生和克里克用X光衍射技術(shù)證實(shí)生物細(xì)胞內(nèi)染色體上的DNA大分子具有雙曲螺旋形的結(jié)構(gòu),它們攜帶著生物遺傳信息。他們又進(jìn)一步揭示了生物遺傳的微觀機(jī)制,創(chuàng)建了分子遺傳學(xué)。他們證明生物遺傳基因的突變和通過(guò)有性雜交出現(xiàn)的基因重組是生物個(gè)體變異的原因,它為進(jìn)化提供了材料,自然選擇則決定了群體進(jìn)化的方向和速度。再加上其他科學(xué)家在群體遺傳學(xué)和古生物學(xué)等領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)的進(jìn)化機(jī)制,達(dá)爾文的古典的進(jìn)化論發(fā)展成了綜合進(jìn)化論。

自從達(dá)爾文的《物種起源》發(fā)表后,生物進(jìn)化論在歐洲產(chǎn)生了廣泛的影響,從19世紀(jì)下半葉起就出現(xiàn)了用生物進(jìn)化論解釋一切社會(huì)現(xiàn)象的思潮,其代表人物就是H·斯賓塞。他的社會(huì)達(dá)爾文主義認(rèn)為人類社會(huì)的進(jìn)化過(guò)程是生物進(jìn)化過(guò)程的繼續(xù),生物進(jìn)化的規(guī)律就是社會(huì)歷史進(jìn)化的永恒的自然規(guī)律,其核心就是“生存競(jìng)爭(zhēng)”和“適者生存”。

真正科學(xué)的社會(huì)進(jìn)化理論是馬克思和恩格斯創(chuàng)立的歷史唯物主義。他們認(rèn)為社會(huì)是由經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和包括社會(huì)意識(shí)形態(tài)在內(nèi)的上層建筑這樣兩部分構(gòu)成的,而經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)又是由生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系這兩部分組成的。物質(zhì)生活資料的生產(chǎn)活動(dòng)是社會(huì)賴以存在的基本活動(dòng)。生產(chǎn)力決定生產(chǎn)關(guān)系,經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)決定上層建筑,它們構(gòu)成了作為社會(huì)發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力的社會(huì)基本矛盾。在階級(jí)社會(huì)里,這兩對(duì)矛盾集中表現(xiàn)為敵對(duì)階級(jí)之間的斗爭(zhēng)。這些矛盾斗爭(zhēng)的產(chǎn)生、展開和解決造成了社會(huì)形態(tài)的更迭。人類社會(huì)已經(jīng)經(jīng)歷了原始社會(huì)、奴隸制社會(huì)、封建制社會(huì)、資本主義社會(huì)這四種形態(tài),目前正通過(guò)無(wú)產(chǎn)階級(jí)同資產(chǎn)階級(jí)的斗爭(zhēng)朝社會(huì)主義和共產(chǎn)主義社會(huì)形態(tài)前進(jìn)。這就是社會(huì)形態(tài)向上進(jìn)化的自然歷史過(guò)程。

可是,同達(dá)爾文、斯賓塞、馬克思和恩格斯發(fā)現(xiàn)的生物和人類社會(huì)向上進(jìn)化的過(guò)程和方向相反,他們同時(shí)代的物理學(xué)家們卻發(fā)現(xiàn)了宇宙向下退化,趨向于組織瓦解的相反的過(guò)程和方向。

牛頓在18世紀(jì)完成了人類歷史上一項(xiàng)真正偉大的科學(xué)革命,把伽里略研究的地上物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和開普勒研究的天上星球的運(yùn)動(dòng)規(guī)律統(tǒng)一在一起,提出了支配整個(gè)宇宙的萬(wàn)有引力定律,從而奠定了經(jīng)典科學(xué)的傳統(tǒng)——力學(xué)傳統(tǒng)。牛頓力學(xué)認(rèn)為,宇宙中所有物體都由恒定的、實(shí)在的物質(zhì)微粒組成,它們?cè)谶B續(xù)的絕對(duì)的時(shí)間和空間中運(yùn)動(dòng),所有這些運(yùn)動(dòng)都受引力的作用并服從牛頓力學(xué)的三條定律。這些運(yùn)動(dòng)都是可逆的,因而時(shí)間只是一個(gè)沒(méi)有方向性的參量。因此,經(jīng)典物理學(xué)是研究存在的物理學(xué),它沒(méi)有時(shí)間方向,也不承認(rèn)任何進(jìn)化。

在19世紀(jì)初物理學(xué)家們開始研究熱現(xiàn)象同力現(xiàn)象之間的關(guān)系,或者說(shuō)熱現(xiàn)象中物態(tài)的轉(zhuǎn)變同力現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系,從而創(chuàng)立了熱力學(xué)。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi),他們集中研究的是平衡態(tài)熱力學(xué)。所謂平衡態(tài),就是在沒(méi)有外界影響的條件下,系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間發(fā)生任何變化的狀態(tài)。平衡態(tài)是在一種特殊情況下(理想條件下)的定態(tài),是一種穩(wěn)定態(tài),它有抗拒微小擾動(dòng)的能力。那個(gè)時(shí)代的物理學(xué)家們普遍認(rèn)為,對(duì)于外界擾動(dòng)(影響)造成的對(duì)平衡態(tài)的任何偏離,系統(tǒng)都會(huì)按照一種“慣性”回到平衡態(tài)。平衡態(tài)熱力學(xué)的研究成果集中體現(xiàn)為發(fā)現(xiàn)了熱力學(xué)第一定律和第二定律。

熱力學(xué)第一定律可以表述為:外界傳遞給一個(gè)物質(zhì)系統(tǒng)的熱量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量和系統(tǒng)對(duì)外所作的“功”的總和。其實(shí)這就是先前發(fā)現(xiàn)的能量守恒和轉(zhuǎn)換定律,不過(guò)在這里它被表述成熱力學(xué)的語(yǔ)言罷了。第一定律只講熱變化中的能量關(guān)系,并沒(méi)有講變化的方向,所以在這里仍然沒(méi)有時(shí)間概念。

熱力學(xué)第二定律有更為深刻的多種內(nèi)涵,因而可以從多個(gè)角度作出多種表述??ㄖZ在1824年描述了同后來(lái)的第二定律有關(guān)的熱現(xiàn)象:熱機(jī)必須工作在兩個(gè)熱源之間,從高溫?zé)嵩次崃浚賯鬟f給低溫?zé)嵩?,只有這樣才能作機(jī)械功。后來(lái)克勞修斯和開爾文分別對(duì)卡諾的研究作了分析,上升為熱力學(xué)第二定律,并提出了兩種不同的表述??藙谛匏沟恼f(shuō)法是:不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響。開爾文的說(shuō)法是:不可能從單一熱源吸取熱量,使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓?。這兩種否定式的陳述是等效的,前者說(shuō)出了熱傳導(dǎo)的不可逆性,后者說(shuō)出了用熱作功的過(guò)程的不可逆性。因此第二定律的實(shí)質(zhì)就是揭示了自然界所有同熱有關(guān)的過(guò)程的一個(gè)總的特征——不可逆性。[3]

后來(lái)克勞修斯又進(jìn)一步提出了“熵”這個(gè)概念,熱力學(xué)第二定律就有了第三種表述:在孤立系統(tǒng)內(nèi)實(shí)際發(fā)生的過(guò)程中,總是使整個(gè)系統(tǒng)的熵的數(shù)值增大。并且由此得出了整個(gè)宇宙走向熱寂的結(jié)論。“熵”是一個(gè)態(tài)函數(shù),是規(guī)定系統(tǒng)狀態(tài)的變數(shù)的函數(shù)。具體說(shuō)就是熱量被溫度除所得的商,[4]在系統(tǒng)的熱量相同的條件下,溫度高則熵值小,溫度低則熵值大。由于在一個(gè)同外界沒(méi)有物質(zhì)和能量交換的孤立系統(tǒng)中自發(fā)產(chǎn)生的物理過(guò)程總是使系統(tǒng)總的溫度不斷降低,趨向溫差消失的平衡態(tài),所以熵的值就越來(lái)越大。這樣看來(lái),“熵”和“能量”是兩個(gè)相反的概念,“能量”是系統(tǒng)能作功的能力的量度,而“熵”則是系統(tǒng)失去作功的能力的量度。所以第二定律的另一方面的實(shí)質(zhì)就是孤立系統(tǒng)總是趨向失去作功的能力(建構(gòu)的能力),直到完全喪失這種能力。

到19世紀(jì)末期,玻爾茲曼又從微觀層次對(duì)熵的物理意義提出了更深刻的見解。從分子運(yùn)動(dòng)論的觀點(diǎn)來(lái)看,熱是大量分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn);熵則是分子熱運(yùn)動(dòng)混亂程度的量度,或無(wú)序性的量度。所以熵的增加就表明系統(tǒng)內(nèi)的分子從比較有規(guī)則、有秩序的狀態(tài)向更無(wú)規(guī)則、更無(wú)秩序的狀態(tài)演化;若改換成數(shù)學(xué)語(yǔ)言就是系統(tǒng)從概率小的狀態(tài)向概率大的狀態(tài)演化。[5]如果我們把對(duì)熱力學(xué)第二定律的認(rèn)識(shí)不斷加深的幾種表述和解釋綜合起來(lái),把宇宙看作是一個(gè)孤立系統(tǒng),就會(huì)得出這樣一個(gè)結(jié)論:包括地球在內(nèi)的整個(gè)宇宙是從有溫差、能作功、有活力的有序狀態(tài)向溫差消失、沒(méi)有作功能力、惰性增加的混亂狀態(tài)演化,一切組織都趨向瓦解,并且這個(gè)過(guò)程是不停頓的和連續(xù)的,是對(duì)稱破缺的和不可逆的。19世紀(jì)生物學(xué)的一項(xiàng)偉大進(jìn)步,就是從以往對(duì)物種作靜態(tài)的分類學(xué)研究過(guò)渡到作動(dòng)態(tài)的進(jìn)化論研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一個(gè)由低等生物指向高等生物和指向人類的有序性和組織性不斷增加的向上的時(shí)間方向。與此相反,物理學(xué)的一項(xiàng)偉大進(jìn)步是從存在的物理學(xué)開始向演化的物理學(xué)過(guò)渡,結(jié)果是發(fā)現(xiàn)了一個(gè)熵值不斷增加,從有序走向混亂,并趨向組織瓦解的不可逆的向下的時(shí)間方向??茖W(xué)內(nèi)部的這一重大矛盾在很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)既無(wú)法調(diào)和,也無(wú)法解釋。

直到20世紀(jì)中期以后,隨著非平衡態(tài)熱力學(xué)的誕生,隨著系統(tǒng)科學(xué)這一新學(xué)科群體的出現(xiàn),以及綜合這兩方面的成就的廣義進(jìn)化論的問(wèn)世,我們才得以用全新的觀念將二者統(tǒng)一起來(lái),加深了我們對(duì)發(fā)生在地球上的進(jìn)化過(guò)程的理解。下面我們就轉(zhuǎn)入對(duì)廣義進(jìn)化論闡述的進(jìn)化規(guī)律作簡(jiǎn)要的說(shuō)明。

進(jìn)化及其根據(jù)

20世紀(jì)人類在基本粒子物理學(xué)和宇宙物理學(xué)方面取得了許多重大的進(jìn)展,它們的一些主要成就結(jié)合起來(lái),使大爆炸宇宙學(xué)和它的改進(jìn)模型暴脹宇宙學(xué)在經(jīng)驗(yàn)層次上獲得了若干有力的證明。同這一理論相符合的最主要的觀察事實(shí)是:銀河外天體系統(tǒng)性的譜線紅移;各種天體大部分都具有30%的氦豐度;所有天體的年齡都小于兩百億年;以及溫度為3°K的宇宙微波背景輻射。

這就說(shuō)明我們的宇宙起源于溫度和密度極高的“原始火球”的一次大爆炸。宇宙在時(shí)間上有一個(gè)起點(diǎn),確實(shí)經(jīng)歷了一段從熱到冷、從密到稀的不可逆的演化史,并且循著原始物質(zhì)→基本粒子→原子核→原子→氣狀物質(zhì)→各種天體的演化途徑進(jìn)化到目前這個(gè)狀態(tài),并且還要繼續(xù)進(jìn)化。宇宙現(xiàn)在的平均溫度已下降到3°K,還會(huì)繼續(xù)以非常緩慢的速度下降,但根據(jù)熱力學(xué)第三定律它不可能達(dá)到0°K。因此,熱力學(xué)第二定律也就在宇宙的宏觀尺度上獲得了有力的證實(shí)。這說(shuō)明熱力學(xué)第二定律是在宇宙范圍內(nèi)普遍有效的最根本的物理學(xué)定律之一,它當(dāng)然也是廣義進(jìn)化論研究必須遵循的依據(jù)。

可是,我們地球上活生生的現(xiàn)實(shí)告訴我們,確實(shí)還有一個(gè)達(dá)爾文進(jìn)化論發(fā)現(xiàn)的向上的時(shí)間方向,這怎么可能呢?

在20世紀(jì)后半期,主要由普利高津建立的非平衡態(tài)熱力學(xué)或耗散結(jié)構(gòu)理論解答了這個(gè)問(wèn)題。那些遠(yuǎn)離平衡的開放系統(tǒng),在達(dá)到一定閾值的持續(xù)的能量流(有時(shí)還有物質(zhì)流)的作用下,從外環(huán)境吸收的負(fù)熵流能夠抵銷內(nèi)部按熱力學(xué)第二定律產(chǎn)生的增熵趨勢(shì),從而使自身總的熵值保持不變,甚至減少,然后通過(guò)內(nèi)部某個(gè)漲落的放大由原來(lái)的無(wú)序狀態(tài)進(jìn)化為有序狀態(tài),這是一種要不斷耗散能量才能維持住的動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài),所以叫耗散結(jié)構(gòu)。同經(jīng)典熱力學(xué)相反,普利高津得出的結(jié)論是:“非平衡是有序之源”,“漲落導(dǎo)致有序”。

從實(shí)際發(fā)生的情況來(lái)看,在宇宙存在的第一微秒期間,它幾乎完全是由輻射組成的。隨著宇宙溫度下降和變得稀薄,開始合成出物質(zhì)系統(tǒng),越來(lái)越多的能量被束縛在物質(zhì)中。由于在宇宙繼續(xù)膨脹的過(guò)程中,純輻射中釋放出的能量密度要比束縛在物質(zhì)中的能量密度下降得快,能量便繼續(xù)從輻射輸送給物質(zhì)。二者之間的持續(xù)的能量流便成了把后者推向遠(yuǎn)離平衡的區(qū)域的推進(jìn)器。我們的太陽(yáng)就是這樣一個(gè)不斷發(fā)射出強(qiáng)大的輻射能量流的宏大系統(tǒng),我們所處的地球則是這樣一個(gè)淹沒(méi)在這種輻射能量流中的相對(duì)微小的物質(zhì)系統(tǒng)。它處在遠(yuǎn)離平衡的區(qū)域,是開放系統(tǒng),有足夠強(qiáng)大的持續(xù)的能量流輸入,因此它就具備了形成耗散結(jié)構(gòu)的基本條件。

至于“漲落”,它本來(lái)是指物質(zhì)系統(tǒng)的某些參量在內(nèi)外環(huán)境因素的影響下圍繞統(tǒng)計(jì)平均值的隨機(jī)波動(dòng)。經(jīng)典熱力學(xué)認(rèn)為,在平衡態(tài)和接近平衡態(tài)的情況下出現(xiàn)的漲落都是穩(wěn)定狀態(tài)的破壞因素;在非平衡熱力學(xué)中,普利高津發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)正是通過(guò)某一漲落的放大才形成有序結(jié)構(gòu)的,因此漲落成了建設(shè)因素。在早期地球的原始海洋里,不但有來(lái)自太陽(yáng)的持續(xù)的能量流,而且有海底溫泉發(fā)出的持續(xù)的能量流,此外還有原始大氣層的雷電風(fēng)雨的影響,地殼內(nèi)頻繁發(fā)生的地震和火山噴發(fā)的影響,因此自然有豐富的各種隨機(jī)漲落為進(jìn)化出有序結(jié)構(gòu)提供足夠的原始材料。

前面這一節(jié)講的是,按照當(dāng)代的廣義進(jìn)化論為什么兩種時(shí)間之矢都是合理的并且是現(xiàn)實(shí)的,并進(jìn)一步說(shuō)明為什么在地球這樣的特殊環(huán)境條件下會(huì)出現(xiàn)進(jìn)化。下面則講怎樣進(jìn)化。當(dāng)代眾多的系統(tǒng)科學(xué)學(xué)科已經(jīng)揭示出多種多樣的進(jìn)化機(jī)制,這里我們把它們綜合成三種進(jìn)化機(jī)制:系統(tǒng)的自組織進(jìn)化機(jī)制,系統(tǒng)的自復(fù)制進(jìn)化機(jī)制和系統(tǒng)的自創(chuàng)造進(jìn)化機(jī)制。

1.系統(tǒng)的自組織進(jìn)化機(jī)制  

具有自組織進(jìn)化機(jī)制的物質(zhì)系統(tǒng)必須是由大量的下層系統(tǒng)組成,不管這些下層系統(tǒng)按物質(zhì)屬性來(lái)看是光子、電子、原子、分子、細(xì)胞、神經(jīng)元、器官、動(dòng)物還是人,它們不達(dá)到一定的數(shù)量是不會(huì)出現(xiàn)自組織行為的。

這些下層系統(tǒng)之間必須要有非線性的相干性,換句話說(shuō)就是它們之間的關(guān)系不能是固定的、僵化的,或呈正比例增長(zhǎng)的(線性的),因?yàn)橐粋€(gè)剛性的物體,不管是晶體還是人造的機(jī)器之類的東西,即使有強(qiáng)大的持續(xù)的能量流輸入,它們也不會(huì)有自組織行為和進(jìn)化。只有那些由彌散分布并靠非線性關(guān)系耦合在一起的下層系統(tǒng)組成的宏大系統(tǒng),由于下層系統(tǒng)都有一定的自由度和自發(fā)的無(wú)規(guī)則的獨(dú)立運(yùn)動(dòng),才會(huì)出現(xiàn)整體的失穩(wěn)和局部的漲落,從而引發(fā)自組織行為。

那么什么是“自組織”呢?為什么我們要稱它為“自組織進(jìn)化機(jī)制”呢?所謂“自組織”是指,上述這類系統(tǒng),當(dāng)一定的參量條件都得到滿足時(shí),盡管并未從外部環(huán)境得到任何進(jìn)行組織和怎樣組織的信息(指令),大量下層系統(tǒng)卻自發(fā)地行動(dòng)起來(lái),從無(wú)序走向有序,從而在宏觀尺度上組織成空間、時(shí)間或功能的結(jié)構(gòu)。我們通常把物質(zhì)系統(tǒng)的不同狀態(tài)稱為不同的相,當(dāng)自組織行為發(fā)生時(shí),系統(tǒng)發(fā)生了非平衡相變,從簡(jiǎn)單系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成復(fù)雜系統(tǒng),開始了朝增加組織性的方向的向上的進(jìn)化過(guò)程,所以就稱這里面包含的進(jìn)化機(jī)制為“自組織進(jìn)化機(jī)制”。

目前這套機(jī)制又被稱為自組織理論或復(fù)雜系統(tǒng)演化理論。

在本世紀(jì)70年代先后誕生了三種關(guān)于非平衡系統(tǒng)的自組織理論:耗散結(jié)構(gòu)理論、協(xié)同學(xué)和超循環(huán)理論。耗散結(jié)構(gòu)理論鐘愛(ài)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象是從底部均勻地加熱的裝有液體的平底容器,協(xié)同學(xué)鐘愛(ài)的是激光器,超循環(huán)理論鐘愛(ài)的是化學(xué)系統(tǒng)。如果把這些相對(duì)來(lái)說(shuō)比較原始和簡(jiǎn)單的物質(zhì)系統(tǒng)放到系統(tǒng)科學(xué)中來(lái)看,即把它們抽象成關(guān)系定向的系統(tǒng),它們都有以下的共性:1.都是同外部環(huán)境有能量(以及物質(zhì))交換的開放系統(tǒng);2.被來(lái)自外部環(huán)境的持續(xù)的能量流(有時(shí)還有物質(zhì)流)驅(qū)使著遠(yuǎn)離熱力學(xué)平衡態(tài)或化學(xué)平衡態(tài),并維持某種動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定狀態(tài);3.都由具有非線性相干作用的大量下層系統(tǒng)組成。

因此,當(dāng)外部的控制參量達(dá)到一定的閾值時(shí),自組織現(xiàn)象便不可避免地自然而然發(fā)生了。

協(xié)同(合作)  當(dāng)外界供給的能量流和物質(zhì)流接近某閾值(臨界值)時(shí),下層系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)(非線性相干作用)逐漸增強(qiáng),原來(lái)無(wú)規(guī)則的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)就相應(yīng)地減弱了。當(dāng)達(dá)到或超過(guò)一定閾值時(shí),那數(shù)量巨大的下層系統(tǒng)好像是能夠互相識(shí)別和遙相呼應(yīng)似地同時(shí)按某種方式行動(dòng)起來(lái),在相互作用、帶動(dòng)、制約和干擾——即非線性相干作用當(dāng)中,均喪失了自身運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性,參加到協(xié)同的(合作的)集體運(yùn)動(dòng)中,形成了穩(wěn)定的或振蕩的宏觀結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)就一下子從原來(lái)的無(wú)序狀態(tài)進(jìn)化到有序狀態(tài),從簡(jiǎn)單系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成復(fù)雜系統(tǒng)。

序參量  “序參量”本是蘇聯(lián)物理學(xué)家郎道在1931年引入的一個(gè)物理概念,指“在臨界點(diǎn)上具有不確定性的宏觀參量”。

目前,在自組織理論中它被用作“描述微觀有序性的宏觀表現(xiàn)的參量”,或者說(shuō)“描述相變過(guò)程中系統(tǒng)有序程度的量”。[6]

在相變前序參量為零,在接近或達(dá)到臨界點(diǎn)處它隨著系統(tǒng)有序程度的增加而急劇增大。有時(shí),在臨界點(diǎn)處,系統(tǒng)中有幾個(gè)序參量同時(shí)存在,每個(gè)都有相應(yīng)的一組微觀組態(tài),以及對(duì)應(yīng)的一定的宏觀結(jié)構(gòu)。每個(gè)序參量都力圖獨(dú)立主宰系統(tǒng),但如果做不到而暫時(shí)處于均勢(shì),那么序參量之間便自動(dòng)形成妥協(xié),通過(guò)協(xié)同和合作共同決定系統(tǒng)的有序結(jié)構(gòu)(這是協(xié)同學(xué)的第二層含義)。然而,隨著控制參量的繼續(xù)變化,序參量之間的競(jìng)爭(zhēng)會(huì)趨向尖銳,最終將導(dǎo)致只有一個(gè)序參量單獨(dú)主宰系統(tǒng)的格局。這時(shí)系統(tǒng)實(shí)際進(jìn)化到了更高一級(jí)的協(xié)同,更高一級(jí)的有序結(jié)構(gòu)。所以我們說(shuō),協(xié)同形成結(jié)構(gòu),競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)發(fā)展。

協(xié)同學(xué)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)和理論兩方面證明,在原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)下,所有的參量的作用都差不多。但是,到達(dá)臨界點(diǎn)時(shí)它們要發(fā)生兩極分化。絕大多數(shù)參量臨界阻尼大,衰減快,屬于快弛豫參量;它們對(duì)系統(tǒng)的演化進(jìn)程不發(fā)生明顯的作用。另外,總有一個(gè)或幾個(gè)參量出現(xiàn)臨界無(wú)阻尼現(xiàn)象,往往呈指數(shù)型增長(zhǎng),得到多數(shù)下層系統(tǒng)的響應(yīng),屬于慢弛豫參量;它們?cè)谡麄€(gè)過(guò)程中始終在起作用,支配大量下層系統(tǒng)的行為,決定演化的進(jìn)程和未來(lái)的結(jié)構(gòu)。所以協(xié)同學(xué)又得出了另一個(gè)重要的結(jié)論:變化最慢的參量決定著系統(tǒng)演化的速度和進(jìn)程。

漲落  進(jìn)化的無(wú)限性不僅需要穩(wěn)定,也需要失穩(wěn),因?yàn)?,如果沒(méi)有外部和內(nèi)部自發(fā)產(chǎn)生的非穩(wěn)定性,那么系統(tǒng)就不會(huì)繼續(xù)向上進(jìn)化?,F(xiàn)實(shí)的情況是系統(tǒng)總是不斷受到來(lái)自外部環(huán)境的無(wú)規(guī)則變化的擾動(dòng)。這些擾動(dòng)可以看作是外漲落,也可看作是噪音。它們使系統(tǒng)失穩(wěn),換句話說(shuō)就是使原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)變得不穩(wěn)定了,甚至維持不下去了。另一方面,系統(tǒng)內(nèi)部的各種參量也都有隨機(jī)漲落——對(duì)統(tǒng)計(jì)平均值的偏離。它們或表現(xiàn)為溫度、壓強(qiáng)、濃度、密度等的漲落,或表現(xiàn)為化學(xué)反應(yīng)式中某些常數(shù)的漲落,或表現(xiàn)為變體、亞種,或表現(xiàn)為新的靈感、思潮和社會(huì)運(yùn)動(dòng)。

在一定的區(qū)域內(nèi),譬如說(shuō)熱力學(xué)的線性非平衡區(qū)域內(nèi),這些漲落是干擾和破壞的因素;而系統(tǒng)總是竭力抗拒和吸收這些漲落??墒?,超出一定的區(qū)域,譬如說(shuō)在熱力學(xué)分叉點(diǎn)之后,即在非線性非平衡區(qū)域內(nèi),這些漲落就成了建設(shè)性的因素,擔(dān)當(dāng)了非平衡相變的觸發(fā)器。一個(gè)小的隨機(jī)漲落可能在同其他漲落的競(jìng)爭(zhēng)中迅速增長(zhǎng),通過(guò)相干效應(yīng)不斷增強(qiáng),變成巨漲落,最終取得對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的支配地位,從而驅(qū)使早已失穩(wěn)的系統(tǒng)上升到一個(gè)新的更有序,更穩(wěn)定,更能抗拒干擾,因而更適應(yīng)環(huán)境的狀態(tài)。這就是說(shuō),漲落導(dǎo)致微觀結(jié)構(gòu)的局部改變,進(jìn)而該局部改變又改變了整個(gè)系統(tǒng)的宏觀結(jié)構(gòu)。

三種吸引子和三種狀態(tài)  非平衡的熱力學(xué)—化學(xué)系統(tǒng)處在一種動(dòng)態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。有些系統(tǒng)是單穩(wěn)的,它們只有一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài);有些是雙穩(wěn)的,有兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài);有些是多穩(wěn)的,有許多個(gè)穩(wěn)定狀態(tài);還有些是超穩(wěn)的,它們?cè)谑Х€(wěn)之后往往總能回到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)。這類系統(tǒng)的固有屬性就是漸近穩(wěn)定性以及從一種穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一種穩(wěn)定狀態(tài),但是外部環(huán)境變化引起的控制參量的改變和內(nèi)部的各種漲落總是趨向破壞原有的穩(wěn)定狀態(tài)。在物理學(xué)和系統(tǒng)學(xué)中都習(xí)慣于用相空間當(dāng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡來(lái)描述系統(tǒng)的狀態(tài)變化。

在可逆過(guò)程中,系統(tǒng)對(duì)初態(tài)和終態(tài)的態(tài)度是一樣的;但在我們研究的不可逆過(guò)程中,系統(tǒng)更偏愛(ài)對(duì)它有“吸引”的終態(tài),那樣的狀態(tài)就成了另外一種狀態(tài)的吸引中心,我們形象地把它們稱為相圖中的吸引子。有三類主要的吸引子。第一類是固定吸引子,又叫不動(dòng)點(diǎn)吸引子,在相圖中它像“陷阱”一樣捕捉系統(tǒng)的狀態(tài)軌線,因此系統(tǒng)就停留在一個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)上。第二類是周期吸引子,又叫極限環(huán)吸引子,它捕捉在一定時(shí)間間隔中重復(fù)出現(xiàn)的狀態(tài)軌線,形成一個(gè)封閉曲線,因此系統(tǒng)就處在周期振蕩狀態(tài)。第三類是混沌吸引子,又叫奇異吸引子,它捕捉像湍流那樣的混沌的、漂忽不定而隱含奇特秩序的狀態(tài)軌線,因此系統(tǒng)就處在混沌狀態(tài)。

混沌理論的出現(xiàn)和其中的某些發(fā)現(xiàn)是物理學(xué)和系統(tǒng)學(xué)在本世紀(jì)的重大突破,大大豐富了廣義系統(tǒng)論的自組織理論,因此有必要在此作進(jìn)一步的專門介紹。我們?cè)劝选盎煦纭笨醋骰靵y的代名詞,認(rèn)為它沒(méi)有任何秩序可言,因此它又是“系統(tǒng)”的反義詞。最新的研究成果表明,情況不完全是這樣。首先,混沌吸引子是一個(gè)其上有折皺的曲面,具有非整數(shù)維,如1.26維、2.06維、3.67維等等。它把系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌線束縛在一定的區(qū)域內(nèi),反復(fù)伸拉和折皺,直至無(wú)窮,因此產(chǎn)生出一種“無(wú)窮嵌套的自相似結(jié)構(gòu)”;這就是說(shuō),把其中任意一個(gè)局部加以放大,都會(huì)發(fā)現(xiàn)它有同整體相似的結(jié)構(gòu)。最后,處在混沌狀態(tài)的系統(tǒng)有一種固有的、不可消除的內(nèi)在的隨機(jī)性,它對(duì)初值有高度的敏感性。混沌吸引子起一種“泵”的作用,把初值的微小差別按指數(shù)增長(zhǎng)的速度提升到宏觀尺度上表現(xiàn)出來(lái)。[7]

可是,另一方面,混沌又不是絕對(duì)的無(wú)序,相反,它里面隱藏著奇特的秩序??茖W(xué)家們對(duì)描述復(fù)雜系統(tǒng)的非線性方程Xn+1=μXn1-Xn],其中Xn∈[0,1],μ∈[0,4]在計(jì)算機(jī)上做疊代演算時(shí),發(fā)現(xiàn)它們周期性地出現(xiàn)分叉(有兩個(gè)或兩個(gè)以上的解)的數(shù)量是成倍增大的;當(dāng)大得無(wú)窮大時(shí),已無(wú)周期可言,就進(jìn)入混沌狀態(tài)。美國(guó)科學(xué)家費(fèi)根鮑姆又發(fā)現(xiàn)它們都遵守倍周期分叉間距比值的一個(gè)常數(shù)4.6692(費(fèi)根鮑姆常數(shù)),由此可見系統(tǒng)是按照一定的規(guī)律從有序走向混沌的,而混沌中又隱含著秩序。

分叉和選擇  上面談到,哪怕是最簡(jiǎn)單的一元二次的非線性方程,在進(jìn)行疊代運(yùn)算時(shí),它也會(huì)按照倍周期規(guī)律周期性地出現(xiàn)分叉。現(xiàn)實(shí)中的物質(zhì)系統(tǒng)往往要復(fù)雜得多,常常是同時(shí)受到多個(gè)不同吸引子的影響;相應(yīng)地,為它們建立的系統(tǒng)模型也就要復(fù)雜得多。在這些模型中由于系統(tǒng)的失穩(wěn)而產(chǎn)生的重大突變表現(xiàn)為系統(tǒng)進(jìn)化的軌線出現(xiàn)分叉或多叉,而且其數(shù)量呈倍數(shù)增加。每一個(gè)分叉都是由吸引子的類型改變?cè)斐傻模到y(tǒng)就相應(yīng)地由穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)入振蕩狀態(tài),由振蕩狀態(tài)進(jìn)入混沌狀態(tài)等等。

因此遠(yuǎn)離平衡的具有非線性相干性的系統(tǒng)的進(jìn)化軌線不是一條,而是許多條。在每一個(gè)臨界點(diǎn)上,或者說(shuō)分叉點(diǎn)上,系統(tǒng)究竟選取哪一條軌線基本上是隨機(jī)的、不可預(yù)見的。系統(tǒng)進(jìn)入的新狀態(tài)既不決定于初始條件,也不決定于環(huán)境參量的變化。兩個(gè)系統(tǒng),即使是從相同的初始條件出發(fā),受到來(lái)自同一環(huán)境的相同干擾,它們也可能沿著不同的軌線進(jìn)化。正如I·普利高津所指出,動(dòng)態(tài)系統(tǒng)有一種本質(zhì)性的“發(fā)散屬性”。這一屬性從根本上動(dòng)搖了建立在單一軌線概念基礎(chǔ)上的經(jīng)典決定論。因此,進(jìn)化不是命運(yùn),而是機(jī)遇。[8]但是這并不是說(shuō)進(jìn)化是沒(méi)有方向的。不,在地球上發(fā)生的進(jìn)化過(guò)程在宏觀上有一個(gè)總的方向,那就是朝增加自由能通量密度的方向前進(jìn)。

自由能通量密度  所謂自由能通量密度就是系統(tǒng)內(nèi)每單位質(zhì)量在單位時(shí)間獲得的自由能。科學(xué)家們已經(jīng)從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面證明,在環(huán)境能夠提供和保持足夠強(qiáng)大的自由能流體的前提條件下,那些在消耗更多能量的過(guò)程中相繼發(fā)生的結(jié)構(gòu)將勝過(guò)那些消耗較少能量的結(jié)構(gòu),換句話說(shuō),自然將擇優(yōu)選出那些較大數(shù)量能量的消耗者。由于系統(tǒng)內(nèi)的自由能同熵是成反比例關(guān)系,如方程式F=E-TS所給出(F是自由能,E是總能量,T是絕對(duì)溫度,S是熵),所以在一定的溫度下,系統(tǒng)熵的值越小,其自由能的值越大,反之亦然。因此,我們就清楚了,是自由能通量密度的提高和熵值的降低一起在規(guī)定著物理—化學(xué)系統(tǒng)、生物系統(tǒng)和社會(huì)系統(tǒng)進(jìn)化的時(shí)間之矢。在宏觀上我們就看到進(jìn)化過(guò)程一直是在朝增加結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、活動(dòng)有序性和自主活力的方向前進(jìn)。

2.系統(tǒng)的自復(fù)制進(jìn)化機(jī)制

自組織理論的一大貢獻(xiàn)就是能較好地解釋生命的起源?,F(xiàn)在科學(xué)家們相信,自組織進(jìn)化機(jī)制開始發(fā)揮作用的一個(gè)必要條件——持續(xù)的熱能量流是由在早期海洋中大量存在的海底溫泉提供的。在那時(shí)的“海洋湯”中已經(jīng)有多種多樣的單質(zhì)和化合物的分子。從海底溫泉內(nèi)不斷冒出的流體還會(huì)源源不斷地提供充足的離子、無(wú)機(jī)分子和高能有機(jī)分子。在這些條件都具備的區(qū)域內(nèi),進(jìn)一步的進(jìn)化過(guò)程便不可避免地發(fā)生了。

可是,僅僅依靠自組織進(jìn)化機(jī)制是進(jìn)化不出具有生命的單細(xì)胞生物體的。生命雖極難定義,但一般公認(rèn)具有生命的系統(tǒng)必須有三種能力:新陳代謝、自復(fù)制和突變。其中的關(guān)鍵是自復(fù)制,因?yàn)?,如果沒(méi)有自復(fù)制,那么自組織形成的結(jié)構(gòu)隨聚隨散,便永遠(yuǎn)不能上升到更高級(jí)的層次。要有自復(fù)制能力 ,就必須有生物遺傳信息的出現(xiàn)并開始發(fā)揮復(fù)制功能。這樣就導(dǎo)出了“先有核酸,還是先有蛋白質(zhì)”的問(wèn)題,而這個(gè)問(wèn)題正是“先有蛋,還是先有雞”這個(gè)古老問(wèn)題的現(xiàn)代翻版。由M·艾根等人創(chuàng)立的超循環(huán)理論較好地解答了這些難題。

自催化和交叉催化  非平衡態(tài)熱力學(xué)得出的一個(gè)重要結(jié)論是:在化學(xué)系統(tǒng)中,特別是在那些實(shí)際存在的生物化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中,只有在包含有催化步驟時(shí),耗散結(jié)構(gòu)才可能出現(xiàn)。化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物催化它自身的合成,這是最簡(jiǎn)單的自催化循環(huán);它能保證這種產(chǎn)物能夠呈指數(shù)增加,從而使生成速率大大高于分解速率。另一種比較復(fù)雜的形式是交叉催化循環(huán),即兩種化學(xué)反應(yīng)的不同產(chǎn)物互相催化對(duì)方的合成;這種交叉催化循環(huán)圈不僅能保證兩種產(chǎn)物的濃度呈指數(shù)增長(zhǎng),而且具有很好的抗拒干擾和保持穩(wěn)定的能力。

超循環(huán)  超循環(huán)是更高級(jí)的循環(huán),或者說(shuō)是由兩個(gè)和兩個(gè)以上的第一級(jí)循環(huán)圈聯(lián)鎖形成的第二級(jí)循環(huán)圈。如果化學(xué)反應(yīng)A的產(chǎn)物不僅催化A的合成而且催化B的合成,B的產(chǎn)物不僅催化B的合成而且催化C的合成,C的產(chǎn)物不僅催化C的合成,而且催化A的合成,那么它們就連鎖形成了超循環(huán)。它是一種獨(dú)特的封閉的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò),標(biāo)志自組織進(jìn)化達(dá)到一個(gè)新的高度。它使由超循環(huán)圈聯(lián)系在一起的多種產(chǎn)物能夠穩(wěn)定地、受控地共存,相干地增長(zhǎng)和一起進(jìn)化。超循環(huán)圈的規(guī)模還能擴(kuò)大或縮小,如果這種變動(dòng)能提供任何選擇優(yōu)勢(shì)的話。因此,超循環(huán)圈就能更有力地同其他獨(dú)立存在的實(shí)體以及各類循環(huán)圈進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)。它是一種新的穩(wěn)定的秩序,一旦建立起來(lái)就不容易被任何新來(lái)者所取代,從而造成“發(fā)生即長(zhǎng)存”的結(jié)果。[9]

會(huì)聚和整合  由于超循環(huán)有這樣的優(yōu)點(diǎn)或競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),物理—化學(xué)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)就表現(xiàn)出共同分享并在環(huán)境內(nèi)形成超循環(huán)的趨勢(shì)。超循環(huán)的形成允許兩個(gè)或兩個(gè)以上的系統(tǒng)聯(lián)合起來(lái)創(chuàng)造出一個(gè)更高層次的上層系統(tǒng),我們把這樣造成的從組織性的一個(gè)層次向另一個(gè)層次的上升叫做會(huì)聚。會(huì)聚的結(jié)果是一個(gè)更高層次的系統(tǒng),它迫使那些下層系統(tǒng)接受一個(gè)集體功能模式的內(nèi)部約束并放棄自身的許多動(dòng)態(tài)細(xì)節(jié),當(dāng)然也就縮小了自身活動(dòng)的自由度。

另一方面,通過(guò)會(huì)聚而形成的新的系統(tǒng)又為進(jìn)一步的進(jìn)化開辟了新天地,因?yàn)樵谶@個(gè)新的層次上的若干系統(tǒng)又能夠再通過(guò)超循環(huán)連鎖而會(huì)聚出一個(gè)更高層次的上層系統(tǒng)。這樣經(jīng)過(guò)若干逐級(jí)上升的超循環(huán)會(huì)聚之后,就形成了具有等級(jí)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜系統(tǒng)。再經(jīng)過(guò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部功能的優(yōu)化,一個(gè)相對(duì)完整的具有更大活力和自主性的復(fù)雜系統(tǒng)就整合出來(lái)了。我們?cè)谡麄€(gè)生物進(jìn)化過(guò)程中都能觀察到會(huì)聚和整合的作用。在早期,真核(有核)細(xì)胞的進(jìn)化就是通過(guò)前核(無(wú)核)細(xì)胞當(dāng)中的會(huì)聚和整合實(shí)現(xiàn)的,真核細(xì)胞的許多重要細(xì)胞器,譬如像線粒體、葉綠體、鞭狀體和施行有絲分裂的細(xì)胞器,都可能是起源于原始前核細(xì)胞當(dāng)中形成的超循的會(huì)聚和整合。接下來(lái),多細(xì)胞物種又是從真核細(xì)胞生物當(dāng)中的超循環(huán)圈的會(huì)聚和整合中產(chǎn)生出來(lái)的。

信息和生命  我們采用維納的觀點(diǎn),把信息看作是不同于物質(zhì)和能量的一種新的元素。按照目前被廣泛采用的定義,信息被解釋成系統(tǒng)的組織性或有序性的度量,它的功能是消除系統(tǒng)的不確定性。這種解釋是片面的,有嚴(yán)重的缺點(diǎn),因?yàn)橐粋€(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的組織性或有序性僅僅是潛在信息,它無(wú)從自己消除自己的不確定性。真正的信息僅存在于由信源、信道和信宿這三個(gè)下層系統(tǒng)所組成的通訊系統(tǒng)中,或者更確切地說(shuō),僅存在于某種通訊活動(dòng)或通訊過(guò)程中。其功能是消除信宿系統(tǒng)相對(duì)信源系統(tǒng)的不確定性??傊畔⒁鄬?duì)于這種通訊功能,要被讀出,才能獲得意義和價(jià)值。所以,恰當(dāng)?shù)男畔⒍x應(yīng)當(dāng)是:信息是在通訊系統(tǒng)中信源經(jīng)由信道傳輸給信宿的組織性或有序性,它減少或消除了信宿(接收系統(tǒng))相對(duì)于信源(輸出系統(tǒng))的不確定性。

在人類目前積累的科學(xué)知識(shí)范圍內(nèi),我們所知道的最早、最原始的通訊活動(dòng)是生物細(xì)胞中核酸與蛋白質(zhì)之間的通訊,那里就是信息創(chuàng)生的起點(diǎn),從而也是生命的起點(diǎn)。正像時(shí)間起源于宇宙熱力學(xué)不可逆過(guò)程的對(duì)稱性破缺,物質(zhì)起源于基本粒子及其反粒子的對(duì)稱性破缺,信息也起源于多種生化分子排列的空間秩序的對(duì)稱性破缺。生物信息傳輸?shù)慕M織性或有序性是在物理—化學(xué)非平衡態(tài)系統(tǒng)的自組織進(jìn)化過(guò)程中創(chuàng)造出來(lái)的,但它不是按照一種決定論過(guò)程一下子創(chuàng)造出來(lái)的,而是在一種隨機(jī)過(guò)程中經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的競(jìng)爭(zhēng)和選擇逐漸地創(chuàng)造出來(lái)的。

在地球上生命起源的“原始湯”中,開始那多種多樣的生化分子肯定是處在無(wú)序的混亂狀態(tài)。目前已能從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面說(shuō)明,在具備我們前面闡明的那些條件和進(jìn)化機(jī)制的情況下,構(gòu)成細(xì)胞內(nèi)通訊系統(tǒng)的信源、信道和信宿的三種生化大分子——脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)和蛋白質(zhì)都能獨(dú)立地進(jìn)化出來(lái)。DNA是由四種核苷酸(堿基)編碼,每三種構(gòu)成一組,共有六十四組三聯(lián)密碼。RNA也由這四種核苷酸編碼,但結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與DNA有細(xì)微的區(qū)別。蛋白質(zhì)則由二十種不同的氨基酸編碼,它們可以構(gòu)成幾十萬(wàn)種結(jié)構(gòu)和功能各異的蛋白質(zhì)。它們?nèi)叩暮铣啥夹枰撤N酶(也是蛋白質(zhì))作催化劑,所以都是自催化或交叉催化循環(huán)圈。它們?cè)凇霸紲敝谢ハ嘧R(shí)別、碰撞、連鎖和會(huì)聚是一個(gè)無(wú)序的、沒(méi)有對(duì)稱破缺的隨機(jī)過(guò)程,它們能形成多種多樣的交叉催化循環(huán)圈和超循環(huán)圈,并展開激烈的競(jìng)爭(zhēng)。終于有一類超循環(huán)圈表現(xiàn)出最高的選擇價(jià)值,即有最快的復(fù)制速率、比較慢的分解速率和適中的復(fù)制錯(cuò)誤發(fā)生率。這一類超循環(huán)圈的結(jié)構(gòu)就是DNA→RNA→蛋白質(zhì)→DNA。它們構(gòu)成了一個(gè)通訊系統(tǒng):四個(gè)字母的DNA語(yǔ)言編碼的組織性或有序性被轉(zhuǎn)錄成類似的RNA語(yǔ)言的組織性或有序性,最后再翻譯成由二十個(gè)氨基酸字母編碼的蛋白質(zhì)語(yǔ)言的組織性或有序性,而某些種類的蛋白質(zhì)反過(guò)來(lái) 又催化DNA的合成。

一旦這個(gè)閉合的超循環(huán)圈形成,我們就找不到起點(diǎn)和終點(diǎn),也分不清誰(shuí)先誰(shuí)后。最初可能是一個(gè)偶然產(chǎn)生的拷貝,可以看做是一個(gè)微漲落。由于表現(xiàn)出最高的選擇價(jià)值,它迅速地在競(jìng)爭(zhēng)中獲勝,取得優(yōu)勢(shì),擴(kuò)大成巨漲落,最后占據(jù)了整個(gè)“信息空間”。它造成了信息沿DNA→RNA→蛋白質(zhì)這個(gè)方向傳遞的通訊系統(tǒng),造成了在“源始湯”中多種生化分子排列的空間秩序的對(duì)稱性破缺。信息就這樣通過(guò)隨機(jī)組合、競(jìng)爭(zhēng)和選擇創(chuàng)造出來(lái)了,生命就這樣誕生了。至此我們就能正面回答前面提出的問(wèn)題:核酸和蛋白質(zhì)是同時(shí)進(jìn)化出來(lái)的,正像“有了蛋就有了雞,有了雞就有了蛋”。

自復(fù)制和變體  進(jìn)一步的整合、優(yōu)化和復(fù)雜化產(chǎn)生出來(lái)有生命的單細(xì)胞生物。這種處在更高層次的更復(fù)雜的系統(tǒng)享有更大的活力和自主性;它更精巧,但也更脆弱。盡管它已擁有自我更新和自我修復(fù)的能力,但它仍然按照一種難以解釋和不可抗拒的自然規(guī)律表現(xiàn)出有生命周期——它在一定的時(shí)間限度內(nèi)要死亡。死亡給進(jìn)化帶來(lái)的威脅是細(xì)胞內(nèi)積累的組織性或有序性要瓦解,生物遺傳信息要消失。幸運(yùn)的是細(xì)胞已進(jìn)化出了一套自復(fù)制機(jī)制和能力,它能在“原始湯”中一次又一次地將自己再生產(chǎn)出來(lái)。每當(dāng)這樣一個(gè)自復(fù)制周期完成了,細(xì)胞就分裂成同樣的兩個(gè):舊的死亡了,新的誕生了,而且數(shù)量翻了一番。自復(fù)制的關(guān)鍵是DNA內(nèi)包含的起模板作用的生物遺傳信息,它一次又一次地被轉(zhuǎn)錄和翻譯,生產(chǎn)出了數(shù)量呈指數(shù)增長(zhǎng)的同樣的拷貝。于是,我們看到了生命進(jìn)化的奇異特征:死亡是新生和進(jìn)化的前提,生物遺傳信息成了不朽的實(shí)存。古人一直在談?wù)摰脑掝}——“肉體的死亡”和“靈魂的永生”,在現(xiàn)代科學(xué)中獲得了驚人的實(shí)證——這靈魂便是遺傳信息。

繼續(xù)進(jìn)化的第二個(gè)前提是有差錯(cuò)的自復(fù)制,因?yàn)榻^對(duì)忠實(shí)的(無(wú)任何差錯(cuò))的復(fù)制將造成進(jìn)化的停滯,盡管自復(fù)制體的數(shù)量可能不斷增長(zhǎng)。幸運(yùn)的是生物遺傳信息在轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程中總按某個(gè)數(shù)值的概率發(fā)生“打字錯(cuò)誤”,這可看做是這種通訊系統(tǒng)中不可消除的“噪音”漲落。其宏觀表現(xiàn)就是不斷有變體表型出現(xiàn),它們?yōu)樯娓?jìng)爭(zhēng)和自然選擇提供了材料。

變體出現(xiàn),在生存競(jìng)爭(zhēng)中取得勝利并大量地繁殖將導(dǎo)致物種發(fā)生分化。新的亞種,甚至全新的物種將會(huì)出現(xiàn)。每一次分化都可以看作是進(jìn)化軌線在宏觀尺度上發(fā)生的分叉,也可看作是一次“噪音”漲落的放大。結(jié)果就是進(jìn)化朝多樣性空間不斷地推進(jìn),新物種層出不窮。像動(dòng)物和植物的分野,兩性區(qū)分的出現(xiàn),都是巨漲落放大之后造成的巨分叉。單體繁殖容易因信息的損失造成物種退化;通過(guò)專門的生殖細(xì)胞——精子和卵子的結(jié)合,有性繁殖不但能保證信息不損失,而且還能保證每次復(fù)制出同雙親均有差異的變體。近緣雜交和遠(yuǎn)緣雜交則直接培養(yǎng)出新品種。這些都大大加快了進(jìn)化的速度。

可是,另一方面,在一個(gè)超循環(huán)結(jié)構(gòu)中,錯(cuò)誤復(fù)制的期望值必須在規(guī)定的范圍之內(nèi),否則所積累的信息量就會(huì)因復(fù)制錯(cuò)誤過(guò)多而遺失或潰散。因此,自復(fù)制單元的分子符號(hào)(核苷酸)的數(shù)目不能太小,否則其隨機(jī)誤差將過(guò)大,不能保證錯(cuò)誤復(fù)制率在某一規(guī)定閾值之下。實(shí)驗(yàn)和理論都證明,自復(fù)制單元的最小核苷酸數(shù)應(yīng)在600以上。隨著生物的進(jìn)化,自復(fù)制單元RNA和DNA的分子量增加,復(fù)制的錯(cuò)誤率減少,生物的最大信息容量也隨著增加。到高等的脊椎動(dòng)物,其DNA的信息容量的位數(shù)已高達(dá)5.3×10+9 ,而錯(cuò)誤率已從5×10-2 下降到1×10-9 。[10]

群體進(jìn)化  生物進(jìn)化的最高形式是生態(tài)系統(tǒng)中的群體進(jìn)化。生態(tài)系統(tǒng)是在自然環(huán)境基礎(chǔ)上各種各樣的生物群體組成的自然系統(tǒng),這些生物群體是靠被稱為食物鏈的交叉催化循環(huán)網(wǎng)絡(luò)維持的。在生態(tài)系統(tǒng)中進(jìn)化的單位不再是個(gè)體,而是群體。按照新近獲得確認(rèn)的間斷平衡理論,在生態(tài)系統(tǒng)中,分享一個(gè)相似的適應(yīng)程序安排的一批物種組成一個(gè)進(jìn)化枝,其中有一個(gè)占支配地位的物種群體和占支配地位的循環(huán)圈。在很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi),譬如幾百萬(wàn)年這樣長(zhǎng)的一段時(shí)期,各個(gè)種群都利用它們的遺傳信息庫(kù)一代一代往下繁殖,基本上不發(fā)生什么變化。進(jìn)化之所以發(fā)生,是由于有其他物種或亞種偶然闖進(jìn)了一個(gè)進(jìn)化枝的邊緣,打破了占支配地位的循環(huán)圈,從而使原來(lái)占支配地位的種群構(gòu)成的系統(tǒng)在自己的環(huán)境中失穩(wěn)了,出現(xiàn)了原來(lái)在邊緣的物種或亞種取代滅絕物種而取得支配地位的進(jìn)化性飛躍。從舊的動(dòng)態(tài)平衡的打破到新的動(dòng)態(tài)平衡的重建,中間這段飛躍時(shí)間大約在五千到五萬(wàn)年之間。

此外,從地層中發(fā)掘出來(lái)的化石記錄來(lái)看,在生物群體進(jìn)化的歷史上,還發(fā)生過(guò)大批物種突然滅絕和另一大批物種突然誕生的情況;這是用達(dá)爾文生物進(jìn)化漸近論和現(xiàn)代綜合進(jìn)化論的間斷平衡理論都解釋不了的??茖W(xué)家們只能用自然環(huán)境中偶然發(fā)生的嚴(yán)重災(zāi)變來(lái)解釋,例如超巨型的隕石同地球相撞和周期性的地球冰河期的到來(lái)。這時(shí)地球自然環(huán)境的許多參量都劇烈地改變了,迫使眾多的生物群體在短時(shí)期內(nèi)不是進(jìn)化了,就是滅亡了。

3.  系統(tǒng)的自創(chuàng)造進(jìn)化機(jī)制

在生物圈之上的是意識(shí)圈,在生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)化出來(lái)的是社會(huì)系統(tǒng)。人是社會(huì)系統(tǒng)的基本元素和原始變異點(diǎn)。人區(qū)別于其他動(dòng)物的是他具有意識(shí)。意識(shí)使人成了認(rèn)知主體和創(chuàng)造主體,所以更高級(jí)的一種進(jìn)化機(jī)制是以人為中心的自創(chuàng)造進(jìn)化機(jī)制。這種進(jìn)化機(jī)制是怎樣一步步進(jìn)化出來(lái)的呢?它又要把人類社會(huì)引向何方呢?

同環(huán)境的通訊  自復(fù)制進(jìn)化機(jī)制的關(guān)鍵是生物細(xì)胞的內(nèi)環(huán)境中核酸同蛋白質(zhì)之間的通訊,自創(chuàng)造進(jìn)化機(jī)制則是生物自身同外環(huán)境的通訊。

生物體同環(huán)境的通訊起源于蛋白質(zhì)對(duì)環(huán)境的感受性:蛋白質(zhì)對(duì)環(huán)境因素的各種參量的改變可發(fā)生強(qiáng)烈的反應(yīng),改變自己的體積和形狀,加速或減緩自催化化學(xué)反應(yīng),甚至發(fā)生細(xì)微的結(jié)構(gòu)改變??傊?,它具有最原始的為適應(yīng)環(huán)境的改變而改變的能力。

更高一級(jí)的通訊能力是生物細(xì)胞的感受刺激的能力。最原始的單細(xì)胞生物已能感受外界的刺激,然后加快或減緩新陳代謝,改變自復(fù)制的速度,移動(dòng)空間位置等等,從而主動(dòng)地去適應(yīng)環(huán)境的變化。

從最原始的單細(xì)胞生物起,所有生物同環(huán)境通訊的基本方式是利用反饋信息。所謂反饋,是關(guān)于系統(tǒng)某個(gè)參量實(shí)際級(jí)與參照級(jí)之間差距的信息又被用以改變這個(gè)差距。如果利用反饋信息采取的行動(dòng)擴(kuò)大了系統(tǒng)參量實(shí)際級(jí)同參照級(jí)之間的差距,就稱為正反饋。反之,如果所采取的行動(dòng)縮小了兩級(jí)之間的差距,則稱為負(fù)反饋。[11]所有生物機(jī)體都是遠(yuǎn)離平衡的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),它們基本的參照級(jí)是通過(guò)不斷地同環(huán)境交換物質(zhì)、能量、信息來(lái)保持自身動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的一定水平,因此它們總是大量地利用負(fù)反饋機(jī)制進(jìn)行內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)。另一方面,它們又是具有自組織、自復(fù)制的進(jìn)化機(jī)制的系統(tǒng),因此它們有時(shí)也利用正反饋機(jī)制來(lái)打破原有的平衡和結(jié)構(gòu),錄找和建立新的動(dòng)態(tài)平衡和結(jié)構(gòu)。因此生物機(jī)體系統(tǒng)同環(huán)境通訊就有兩種結(jié)果:負(fù)反饋?zhàn)苑€(wěn)和正反饋?zhàn)越M。

通訊系統(tǒng)的進(jìn)化  在同環(huán)境不斷進(jìn)行多種多樣的反饋通訊時(shí),每種反饋通訊都要求三個(gè)必要條件:參照級(jí)數(shù)據(jù)、實(shí)際數(shù)據(jù)和比較機(jī)制。參照級(jí)數(shù)據(jù)主要表現(xiàn)為外在的行為目標(biāo)和內(nèi)在的穩(wěn)態(tài)目標(biāo)。實(shí)際級(jí)數(shù)據(jù)則表現(xiàn)為關(guān)于系統(tǒng)輸出(行為)的效果的信息和內(nèi)部自身狀態(tài)的信息。比較機(jī)制則包括獲取、傳輸、加工、分析、比較等通訊和信息處理功能。由此可見,隨著生物機(jī)體的進(jìn)化,必然要求進(jìn)化出越來(lái)越發(fā)達(dá)和復(fù)雜的通訊系統(tǒng)或信息處理系統(tǒng)。

我們可以按目前人工信息處理系統(tǒng)采用的術(shù)語(yǔ),把動(dòng)物體內(nèi)自然通訊系統(tǒng)也劃分成硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng),分別概述它們的進(jìn)化。

通訊硬件系統(tǒng)的進(jìn)化大致經(jīng)歷了這樣一些步驟:首先分化出專司接收和處理信息的神經(jīng)細(xì)胞,神經(jīng)細(xì)胞會(huì)聚成神經(jīng)索,分化出專門進(jìn)行內(nèi)穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)的植物性神經(jīng)系統(tǒng)和專門處理外部信息的神經(jīng)系統(tǒng),形成中樞神經(jīng)系統(tǒng),以及最后進(jìn)化出從事高級(jí)的信息處理活動(dòng)的大腦皮層。其次就是接收環(huán)境信息的感覺(jué)器官的形成和分化,形成了視覺(jué)、聽覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)等感覺(jué)器官。最后是在人身上進(jìn)化出了整套通訊和信息處理系統(tǒng)的終端效應(yīng)器——雙手。

與此同步的是通訊軟件系統(tǒng)的進(jìn)化。這里所說(shuō)的“軟件”是指生物,特別是動(dòng)物和人的神經(jīng)系統(tǒng)中的信息編碼結(jié)構(gòu),以及這種結(jié)構(gòu)的記憶和記錄。這類軟件系統(tǒng)的進(jìn)化大致經(jīng)歷了這樣一些主要步驟:對(duì)各種外界刺激的籠統(tǒng)感受;分化了的感覺(jué)和感情,知覺(jué)和表象;對(duì)感性形象的記憶和想象,概念,判斷,推理,以及作為第一信號(hào)系統(tǒng)的信號(hào)的信號(hào)的第二信號(hào)系統(tǒng)——口頭語(yǔ)言;文字符號(hào)和用文字符號(hào)編碼的文化信息在人大腦內(nèi)的記憶儲(chǔ)存;最后是意識(shí)和各種意識(shí)活動(dòng)。

此外,在人類社會(huì)系統(tǒng)中還進(jìn)化出了圖畫、記號(hào)、文字符號(hào)、書籍、報(bào)刊、圖書館、檔案館、數(shù)據(jù)庫(kù)、聲像制品、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)軟件等通訊軟件形式,以及教育、郵政、電話、電影、電視、計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等通訊硬件形式。

作為自創(chuàng)造主體的人  在我們所認(rèn)識(shí)的這個(gè)宇宙的范圍內(nèi),進(jìn)化的最偉大的杰作和最高級(jí)的產(chǎn)物就是人。前面所討論的所有進(jìn)化歷程和進(jìn)化機(jī)制都集中整合在人的身上。那么人超出萬(wàn)物并成為萬(wàn)物之靈的最偉大之處究竟是什么呢?人能奔跑,但不如馬;人有力氣,但不如牛;人能搏斗,但不敵獅虎;人能感覺(jué),但遠(yuǎn)遜于鷹犬??墒?,在人身上有一套系統(tǒng),其發(fā)達(dá)程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出任何動(dòng)物身上的,那就是他同環(huán)境通訊、處理符號(hào)信息和對(duì)環(huán)境作功的那套系統(tǒng)。正是這套以大腦為信息處理和控制中心,以雙手為操作終端的系統(tǒng)使人超出萬(wàn)物成為自創(chuàng)造主體。

以腦為中心的這套信息處理系統(tǒng)的第一個(gè)功能是通過(guò)各種感覺(jué)器官信道獲取環(huán)境信息。第二個(gè)功能是將這些信息整理加工成大量圖像和用符號(hào)語(yǔ)言編碼的知識(shí),儲(chǔ)存在記憶中,以備隨時(shí)提取。第三個(gè)功能是按照主體的需要,在主體意識(shí)的監(jiān)控之下,進(jìn)行創(chuàng)造性的想象,邏輯推理和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。我們已經(jīng)從理論和經(jīng)驗(yàn)兩方面認(rèn)識(shí)到,人腦細(xì)胞和整個(gè)人腦很可能都是在全息地運(yùn)轉(zhuǎn)。不管怎么樣,人腦的創(chuàng)造性思維活動(dòng)經(jīng)常是以靈感的形式出現(xiàn),就是說(shuō),新圖像、新觀點(diǎn)、新設(shè)計(jì)是從無(wú)意識(shí)和混沌當(dāng)中像閃電一樣突然涌現(xiàn)出來(lái)的。這往往就是自創(chuàng)造進(jìn)化過(guò)程的一個(gè)起點(diǎn)。因?yàn)槿艘环矫婵梢赃\(yùn)用雙手勞動(dòng),把一種新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)為一種物化的人造物品或人工系統(tǒng),從而直接推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)化;另一方面還可以把靈感加工成觀點(diǎn),推演成理論,傳播成思潮,發(fā)展成社會(huì)運(yùn)動(dòng),甚至轉(zhuǎn)化成文化傳統(tǒng),從而間接地而又是長(zhǎng)期地推動(dòng)社會(huì)的進(jìn)化。

隨著人逐步進(jìn)化成自創(chuàng)造系統(tǒng),他就逐步發(fā)揮這種功能進(jìn)行創(chuàng)造性的勞動(dòng)。他不再像所有別的動(dòng)物一樣被動(dòng)地適應(yīng)自然環(huán)境,而是主動(dòng)地改造環(huán)境,讓環(huán)境適應(yīng)人的需要。他不滿足于索取和利用現(xiàn)成的自然物品和自然系統(tǒng),而是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出越來(lái)越多樣化的能滿足人的各種需要的人造物品和人工系統(tǒng)。這樣,在人的創(chuàng)造力的推動(dòng)下,在自然生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上,就逐漸進(jìn)化出了人創(chuàng)造的社會(huì)系統(tǒng),它是人賴以生存和繁衍的人造環(huán)境。

社會(huì)系統(tǒng)的進(jìn)化  社會(huì)系統(tǒng)是在生態(tài)系統(tǒng)基礎(chǔ)之上進(jìn)化出來(lái)的由人組成的生產(chǎn)人、人造物品和人工系統(tǒng)的自復(fù)制—自創(chuàng)造系統(tǒng)。這是目前我能給出的最好的社會(huì)系統(tǒng)的定義。

從這個(gè)定義看,社會(huì)系統(tǒng)有兩個(gè)環(huán)境:一個(gè)是自然環(huán)境,即生態(tài)系統(tǒng);另一個(gè)是社會(huì)環(huán)境,即其他社會(huì)系統(tǒng)。社會(huì)系統(tǒng)永遠(yuǎn)要對(duì)自然環(huán)境保持開放,否則它就不可能存在和進(jìn)化。但社會(huì)系統(tǒng)對(duì)其社會(huì)環(huán)境則可以保持開放,即進(jìn)行物資、人員、文化等方面的交流;也可以保持封閉,即不進(jìn)行這類交流。前一種情況稱為開放社會(huì),一般來(lái)說(shuō)發(fā)展較快;后一種情況稱為封閉社會(huì),一般來(lái)說(shuō)發(fā)展較慢。

上述定義明確地把人規(guī)定為社會(huì)系統(tǒng)的主體,從而也是歷史的主體。人不僅是人自身生產(chǎn)的主體,而且是精神生產(chǎn)和物質(zhì)生產(chǎn)的主體。第一種生產(chǎn)是生物性的自復(fù)制過(guò)程,而后兩種生產(chǎn)則是社會(huì)性的自復(fù)制和自創(chuàng)造過(guò)程。同生物性的生產(chǎn)一樣,社會(huì)性的生產(chǎn)也需要物質(zhì)、能量和信息三種流體作為推動(dòng)力量。其中物質(zhì)流、能量流主要來(lái)自自然環(huán)境,而信息流則主要是作為社會(huì)系統(tǒng)基本元素的人的頭腦創(chuàng)造性地生產(chǎn)出來(lái)的。這三種流體都要匯集到人身上,再通過(guò)他們的實(shí)踐活動(dòng)來(lái)維持社會(huì)系統(tǒng)的存在并推動(dòng)社會(huì)系統(tǒng)進(jìn)化。

社會(huì)系統(tǒng)兼有自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)的雙重屬性。一方面,從外部透視,它仍然是一個(gè)自然系統(tǒng),是在太陽(yáng)的輻射能量流(包括其儲(chǔ)存形式煤、石油和木材)推動(dòng)下維持和進(jìn)化的遠(yuǎn)離平衡的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng),因此我們前面討論的自組織和自復(fù)制進(jìn)化機(jī)制對(duì)它都是適用的。另一方面,從內(nèi)部透視,它是一個(gè)人工系統(tǒng),是由許多人設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出來(lái)的系統(tǒng)?,F(xiàn)存的任何一個(gè)社會(huì)系統(tǒng),確實(shí)不是某一個(gè)人在一夜之間有目地設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出來(lái)的,但卻是世世代代所有的人在追求他們各自的價(jià)值目標(biāo)時(shí)自覺(jué)或不自覺(jué)地生產(chǎn)出來(lái)的。每個(gè)人對(duì)社會(huì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都貢獻(xiàn)了一份力量,那些神話和宗教的創(chuàng)始人、偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和技術(shù)發(fā)明家、成功的企業(yè)家和政治家,只不過(guò)貢獻(xiàn)較大罷了。

然而,任何人都不可能隨心所欲地復(fù)制和創(chuàng)造他們的社會(huì)系統(tǒng),他們的活動(dòng)是在社會(huì)系統(tǒng)的文化遺傳法則的支配下進(jìn)行的。文化遺傳起源于生物群體中個(gè)體與個(gè)體,上一代同下一代之間的體外通訊,即靠它們各自特有的語(yǔ)言和動(dòng)作來(lái)交流和傳授求生的技能和行為方式的活動(dòng)。在人類的社會(huì)群體中,最初在很長(zhǎng)一段歷史時(shí)期內(nèi)都是靠口耳相授積累和傳遞口語(yǔ)文化。待到文字和書寫工具發(fā)明之后,才有了真正的文化和文化遺傳。狹義的文化指的是社會(huì)系統(tǒng)中人們頭腦生產(chǎn)的智能信息流的記錄,廣義的文化則還要加上這些智能信息流物化的物質(zhì)產(chǎn)品。狹義的文化就是社會(huì)系統(tǒng)內(nèi)的DNA,它通過(guò)教育被轉(zhuǎn)錄到一代又一代人的頭腦中,再通過(guò)他們用雙手完成的生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)現(xiàn)為各種產(chǎn)品,最終外化為一個(gè)具有特定結(jié)構(gòu)和功能的社會(huì)。比照生物遺傳過(guò)程中信息流向的中心法則是DNA→RNA→氨基酸→蛋白質(zhì)→表型→群體,社會(huì)系統(tǒng)中文化遺傳信息流向的中心法則是心靈→文化→教育→人→生產(chǎn)→社會(huì)。所不同的是,社會(huì)系統(tǒng)中人人都有一個(gè)很發(fā)達(dá)的處理和生產(chǎn)智能信息流的大腦,因此他們除了完成自復(fù)制生產(chǎn)過(guò)程外,人人都可能進(jìn)行自創(chuàng)造的精神生產(chǎn)和物質(zhì)生產(chǎn)活動(dòng),而這又反過(guò)來(lái)不斷豐富社會(huì)的文化信息庫(kù)。社會(huì)系統(tǒng)就是在這種自復(fù)制和自創(chuàng)造的超循環(huán)過(guò)程中進(jìn)化的。此外,社會(huì)系統(tǒng)之間的文化交流,特別是通過(guò)文字翻譯工作進(jìn)行的文化交流,也常常對(duì)社會(huì)系統(tǒng)的進(jìn)化產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。

認(rèn)知圖像的進(jìn)化  認(rèn)知圖像是人們認(rèn)識(shí)他們自己和周圍世界的模式,它是社會(huì)系統(tǒng)中最重要的文化因素。它揭示環(huán)境及社會(huì)結(jié)構(gòu)的特征,產(chǎn)生出科學(xué)和技術(shù),賦與價(jià)值并指導(dǎo)社會(huì)實(shí)踐的方向。認(rèn)知圖像按照社會(huì)系統(tǒng)的文化遺傳規(guī)律擴(kuò)散和遺傳。在所有社會(huì)中都會(huì)出現(xiàn)突變型認(rèn)知圖像,它們?cè)诠δ苌项愃朴谏镞z傳基因的突變型。它們會(huì)形成各種亞文化社會(huì)運(yùn)動(dòng),以確保社會(huì)有可繼續(xù)向前進(jìn)化。

認(rèn)知圖像的進(jìn)化往往以科學(xué)革命的形式出現(xiàn),進(jìn)一步發(fā)展成技術(shù)革命,最后爆發(fā)成社會(huì)革命?,F(xiàn)代工業(yè)社會(huì)的認(rèn)知圖像是由伽里略、牛頓、培根、笛卡爾發(fā)展出來(lái)的,再由洛克、亞當(dāng)·斯密、達(dá)爾文將它擴(kuò)展到生物、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。這是一種原子論和機(jī)械論的認(rèn)知圖像。它產(chǎn)生出物質(zhì)主義的價(jià)值:不斷地同自然界斗爭(zhēng)和向大自然索取,以滿足人類日益增長(zhǎng)的物質(zhì)需求。它帶來(lái)了今天人類物質(zhì)生活的繁榮,但伴隨著一個(gè)損害生態(tài)環(huán)境的增熵過(guò)程,把人類社會(huì)引向?yàn)?zāi)變分叉點(diǎn)。

在當(dāng)前和未來(lái),只有占據(jù)主導(dǎo)地位的認(rèn)知圖像的轉(zhuǎn)變,以及由此帶來(lái)的人類主導(dǎo)價(jià)值觀念的轉(zhuǎn)變,才可能扭轉(zhuǎn)現(xiàn)在世界系統(tǒng)發(fā)展的總趨勢(shì),重建同自然環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展和和諧的關(guān)系。

朝世界系統(tǒng)會(huì)聚和整合  在認(rèn)識(shí)了進(jìn)化的一般規(guī)律和機(jī)制之后,人類應(yīng)當(dāng)“從進(jìn)化的意識(shí)中產(chǎn)生出有意識(shí)的進(jìn)化”。

當(dāng)前世界系統(tǒng)的狀況是已經(jīng)進(jìn)化出將近二百個(gè)在各個(gè)方面都參差不齊的畸形的民族國(guó)家和幾百家跨國(guó)公司,它們都在過(guò)時(shí)的認(rèn)知圖像的導(dǎo)引下盲目地生產(chǎn)和創(chuàng)造,各自追求自己的目標(biāo)和利益,繼續(xù)把全球社會(huì)朝災(zāi)變分叉點(diǎn)推進(jìn)。為扭轉(zhuǎn)這種情況,除了要?jiǎng)?chuàng)造出新的認(rèn)知圖像之外,還要自覺(jué)地盡快進(jìn)化出結(jié)構(gòu)合理的世界系統(tǒng),增強(qiáng)合作意識(shí)、全球意識(shí)和生態(tài)意識(shí)。

當(dāng)前重要的一步是要逐步會(huì)聚出十幾個(gè)像歐共體那樣的區(qū)域性的經(jīng)濟(jì)—文化—軍事共同體,由它們來(lái)管理人類的經(jīng)濟(jì)生活,建立集體安全體系以替代有害無(wú)益的軍備競(jìng)賽。然后再由它們整合成全球范圍內(nèi)的世界系統(tǒng)。

未來(lái)的世界系統(tǒng)將不是一個(gè)像軍隊(duì)那樣的集中控制的多層次命令系統(tǒng),而是一個(gè)像生態(tài)系統(tǒng)那樣的分散控制的多層次參與系統(tǒng)。在那種系統(tǒng)的每一個(gè)層次上,主要的工作方式將是合作、協(xié)商和平等的參與。唯有環(huán)境問(wèn)題需要進(jìn)化出全球性的集中控制機(jī)構(gòu),因?yàn)檫@個(gè)問(wèn)題不是只考慮局部和采取局部性措施能解決的,必須采用全面的、強(qiáng)制性的監(jiān)控措施。

在那樣的社會(huì)系統(tǒng)中將明確地同樣重視個(gè)人的自由和社會(huì)的公平,并把二者結(jié)合在一種創(chuàng)造性地建構(gòu)和平衡之中,使保障個(gè)人利益的目標(biāo)與確保社會(huì)進(jìn)步的目標(biāo)相協(xié)調(diào),并使個(gè)人的進(jìn)化和社會(huì)的進(jìn)化相互促進(jìn)。

【注釋】

[1] 古希臘羅馬哲學(xué)》,北大哲學(xué)系外國(guó)哲學(xué)教研室編譯,三聯(lián)書店1957年,第7、10頁(yè)。

[2] F·梅森:《自然科學(xué)史》,上海人民出版社1977年,第350頁(yè)。

[3]張彥、林德宏:《系統(tǒng)自組織概論》,南京大學(xué)出版社1990年,第139頁(yè)。

[4] “熵”的英文字是“entropy”,中國(guó)人最初諧音譯為“能趨?!?,意為“熵值高則能量趨向疲憊而不能做功”;后又根據(jù)“熱量被溫度除所得的商”而造出“熵”這個(gè)字。

[5]嚴(yán)濟(jì)慈:《熱力學(xué)第一和第二定律》,人民教育出版社1966年,第92、94頁(yè)。

[6]郭治安等:《協(xié)同學(xué)入門》,四川人民出版社1988年,第13頁(yè)。下面兩段的敘述多取自這本書,恕不一一注明。

[7]張彥、林德宏:《系統(tǒng)自組織概論》,南京大學(xué)出版社1990年,第103—119頁(yè)。

[8] E·拉茲洛:《進(jìn)化——廣義綜合理論》,閔家胤譯,社會(huì)科學(xué)文獻(xiàn)出版社1988年,第43—49、30頁(yè)。

[9] M·艾根、P·舒斯特爾:《超循環(huán)論》,曾國(guó)屏、沈小峰譯,上海譯文出版社1990年,第139-141頁(yè)。

[10]張彥、林德宏:《系統(tǒng)自組織概論》,南京大學(xué)出版社1990年,第50、51頁(yè)。

[11]阿·曼普拉薩德:《論反饋的定義》,閔家胤譯,《經(jīng)濟(jì)學(xué)譯叢》1986年第4期。

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