152 牛顿的后代与现代生活

斯图亚特·考夫曼（Stuart A.Kauffman）

卡尔加里大学生物复杂性及信息技术学院院长，著有《再造神圣：对科学、理性和宗教的新观点》（Reinventing the Sacred：A New View of Science, Reason, and Religion）。

早期伟大的社会学家马克斯·韦伯（Max Weber）曾写道：“从牛顿开始，我们得以‘祛除蒙昧’，进入现代科学。”我相信韦伯是正确的。我们不再蒙昧，却又不自觉地迷失在现代科学中。我们中的许多人似乎预感到某件事情的尽头——或许是现代科学带来的无所适从的感觉。

韦伯的观点是正确的吗？它是如何根植于科学基础之上的？是的，韦伯是正确的，我们的“脱昧”，至少部分原因在于我们是牛顿的后代。

牛顿之前的两个世纪里，欧洲有黑白两类占星术者。作为最后一个正统的占星术者，开普勒（Kepler）希望柏拉图方体（Platonic Solids）能够说明行星的运行轨道。他比亚里士多德关于行星轨道是完美圆形的学说更近了一步，因为他发现行星的轨道是椭圆的。

但巫师们追求的是玄妙深奥的知识，试图操纵自然而中饱私囊，这是对《创世纪》中上帝对亚当承诺的误用。那时，人们相信超自然的力量，实际却处于蒙昧之中。

牛顿用他的三大运动定律、万有引力、微分学和积分学的发明改变了这一切。想想在台球桌上滚动的7个台球，它们会怎样运动呢？牛顿告诉我们，要测量球的位置和动量的初始参数以及台球桌的限制条件，然后用牛顿运动定律中微分方程的形式算出球与球之间和球与桌子之间的作用力。接着，牛顿又说，求出运动方程的积分以获得球的永久运行轨道，暂时忽略摩擦力。但是求积分是微分方程结果的推理，推理是一种逻辑。所以通过这样一个牛顿模式，他既将经典物理传授给了我们，还预测了物理系统的整个未来。

一个多世纪以后，法国天文学家拉普拉斯侯爵（Marquis de Laplace）给了我们这样的观点：如果超级计算机知道宇宙中所有粒子确切的位置和动量，它就能够使用牛顿定律来展现整个宇宙的过去状态和未来状态。这就是现代物理学简化论的诞生，史蒂芬·温伯格（Steven Weinberg）的《终极理论之梦》（Dream of a Final Theory），就是用最基本的规律去推测宇宙的未来。

量子力学不能改变这一基本观点。我们不再通过薛定谔方程式计算精确的轨道，而是通过薛定谔线性波动方程的平方得到轨道的可能分布区域。在现代物理学中——广义相对论和量子力学——所有宇宙中的变化都是必然的，不会有什么新的事情发生。我们自认为远离蒙昧，自然界中无魔力可言。

自牛顿以来，我们有了启蒙运动，我们的理性时代，继而是工业革命和现代生活的出现。我们都是“脱昧”的。

离开牛顿范式

我认为，至少在这个有生命的、不断进化的世界上，进化的生物圈、人类经济、法律体系、文化和历史中，除了这些领域“相邻的可能机会”之外，根本没有一个定律可以推算出它们发展的前景。相邻的可能性代表这些领域可能的前景，既不是通过自然选择实现，也一般不为人的意志所左右。

因为这些进化过程通常不能被提前预见，这些生物、经济、文化和法律演进的“相空间”（phase space）[35]也就不可预知。物理学中，我们总是能够设定相空间，因此可以编写运动定律，进而能整合它们，获得物理系统的演变结果。但是因为在有生命的世界里，特别是人类生活中，这个相空间以不可设定的方式变化着，我们不能编写任何运动定律，也不能清晰地定量关于这种演化的边界条件，因此就不能用运动定律来计算演变的轨迹（我们本来也没有这样的运动定律）。

为了说明我们为什么不能提前设定生物圈的演化，我举一个古怪的例子：请为我列出螺丝刀的所有用途。好，比如拧螺丝钉、开油漆桶、把门撬开（或关上）、刺伤攻击者，或者绑到棍子上做成鱼叉，把鱼叉租给当地人，换取他们5%捕捞的鱼。

这就出现了新的重要问题：（1）螺丝刀的用途在总数上是不确定的；（2）不像整数那样，螺丝刀的用途不是按顺序排列的。

但这两个前提意味着，没有一个有效的程序或运算法则，能够列出螺丝刀的所有用途。这是计算机科学中著名的框架问题，自图灵和他的机器发明以来，一直没有得到解决。

但是，举例说，当细菌在新的环境中进化时，必须有一个“分子螺丝刀”具有新的用途，而且这个新的用途可以被遗传下去。然后，自然选择会在细菌的层面，而不是分子螺丝刀的层面，选择把这个新的用途保留下来。

这个细菌的例子，说明进化从来不能以提前设定的方式发生，所以我们不能为这个进化编写运动定律，也不能清晰地勾勒出进化空间的限制条件，因此同样不能整合我们本来就无法编写的这些运动定律。既然不能列出分子螺丝刀的所有用途，我们就不了解进化的空间有多大。

生物圈的进化是这样，更不用说人类经济体系、法律体系、文化和历史的进化了，它们根本不能用定律推算。一旦从物理领域跨越生命的分水岭，牛顿模式就会失效，新的事物就会出现。

重回蒙昧，一条超越现代性的道路，正向我们铺开。



Edge被《卫报》（The Guardian）评价为“世界上最聪明的网站”（The World’s Smartest Website）。从成立至今，它总共召集了上千位知名的科学家和思想家，每年就同一话题进行讨论，他们的思想观点火星迸射、深阔高远。

我们应该忧虑什么？这是2013年的Edge年度问题，共收回150多份回答。本书便是这些答案的结集。

从表象上看，我们可以在这个星球上战无不胜，但我们还有一堆问题没有答案，而且人们还在给自己制造着麻烦。虽然我们已经有几千年的文明史了，但是文明并不能保证未来一帆风顺。我们需要增加一份忧虑么？我们又应该忧虑些什么呢？比如，关于战争，它是竞争的逻辑结果，还是另有别的危险因素？

《列子·天瑞》中有一则寓言：“杞国有人忧天地崩坠，身亡（无）所寄，废寝食者。”科学与技术改变了人们的生活，却没能改善人性，而人性才是社会的基础。马丁·里斯说：“核武器是20世纪的科学最负面的恶果。”它不就彰显着人性阴郁的一面么？担忧恐怖主义、金融黑洞、合成生物学、人类经验的同质化、没有增长的世界、科技带来的法西斯主义、全球老龄化、人口缩减、爱欲丧失、两性战争，此谓“忧人”；担忧来自外星人的危险、宇宙的冷酷、物理学的迷茫、互联网大崩溃、想象力的魔魅、过度耦合、科学尚未战胜的癌症，此谓“忧天”。

忧虑是一种忧患意识，它嵌刻在人类的基因里面，是一种畏惧自然的历史留存。对平常百姓来说，生活中常有让人担心的事情，柴米油盐、生老病死；而对那些科学家与思想家来讲，他们的忧虑有些是形而