正文 第18章 科學思想(17)(2 / 3)

與這一原理密切相關的是非平衡係統。非平衡係統通過一係列自維生結構而進化。其前提條件與自維生條件相同,即開放性,高度的非平衡與自催化。其基本特征是(通過自催化的)漲落的內增強,驅使係統越過某個不穩定的臨界值而進入某個新的結構。在這一轉變中,不是通常的宏觀平均標準在起作用,而是起初非常小的漲落的內放大並取得突破而起作用。換言之,在此創新階段,創造性個體原理戰勝了集體原理而取得了勝利。集體總是試圖抑製漲落並依賴於子係統的耦合而明顯延長舊結構的生命。作者說,這倒是像一顆決策樹,在分支點處都是真正自由的決策。然而,早在化學耗散結構的層次上,這種係統就已保持了對自己進化途徑的記憶。如果它被迫退返,則它會沿原始徑經過一係列自維生結構而回歸。構成一切相幹進化基礎的通過漲落達到有序的原理,還要求一種新的信息論,這種新的信息論以實用(即有效)信息的新奇性和確定性的互補關係為基礎。

第二部分“共同進化:實在的對稱破缺史”,從一個特定的、前人幾乎未涉及的角度,重新描述了自“大爆炸”開始的進化史。這種觀點認為,宏觀世界和微觀世界的共同進化,相互創造出沿進化的微觀分支和宏觀分支同時既分化又複雜的條件。在宇宙進化中,這種觀點並不新穎,沒有任何人會設想宇宙的結構是從下而上單方麵地構造起來的,即從粒子到原子到恒星、星係和星係團那樣依次構造出來。但在地球上生命進化的領域裏,通常運用的邏輯是在微觀進化中“建造起更高組織的生命”,它忽略了宏觀進化分支。一種強調兩個分支的共同進化的係統的探索,導致了重大的新的洞見。它使在區分支配著人類領域的社會化進化和社會生物、生態進化成為可能的同時,又強調它們之間的關聯性。

談到宇宙標準模型,作者同時指出了標誌進化各階段的對稱破缺。對稱破缺的第一步涉及到四種自然力,即引力、電磁力、強核力和弱核力,隨著它們原有的對稱性出現的破缺,空間和時間就為時間而展開了。引力在宏觀尺度起作用,核力在微觀尺度起作用,而電磁力則在中間領域起作用。在一個致密而熾熱的宇宙中,核力首先登上了舞台。在氫核氦核產生出來以後,隨著膨脹宇宙的冷卻,宇宙的微觀進化暫時失去了它的動力。但是,微觀參量的構型終於發生了轉變,致使氣體壓力突然消失了,於是在進化的宏觀分支中引力又登場了。在引力作用下,主要是產生了所謂宇宙中的粒度,其中包括星係團族、星係團、星係、星雲團以及恒星。在恒星中,大宇宙和小宇宙的共同進化以特別引人注目的方式表現出來。引力為密集的、熾熱的環境創造了條件,從而又使核力開始起作用,繼續著微觀進化的鏈條而合成重核。這些微觀進化過程中釋放出來的能量反過來又決定了恒星的個體發育,即它的不可逆的個體進化。在宇宙開始階段的另一種對稱破缺涉及到物質相對於反物質的過剩,這個過剩約為十億分之一。正是這點微弱的過剩,造就了物質世界。使物質處於各種各樣的組織狀態的宇宙共同進化,就在某種還沒有秩序的係統發育中,在時空中轉化。組成我們的行星地球以及我們自己的物質在很大程度上並非來自我們年輕的太陽。(它現在仍在忙於把氫轉變為氦),而是來自於外層空間,來自於現在已不複存在的遠距離的恒星的爆炸的殘餘物。太陽借助於引力把這些外來物質組織起來了。而太陽的核過程又為地球上的生命提供了能量。

關於生物化學和生物圈的共同進化,作者主要敘述了地球上生命的誕生。在有機分子形成以後,緊接著可能形成的是耗散的代謝結構。作者認為,這對於生物聚合物的形成,對於進一步的前細胞進化起都著決定性作用。自複製能力的出現可以用超循環模型來解釋,這個模型包括了耗散結構原理以及分子水平上的共生原理,由此生物微觀進化開始以信息轉移而非物質轉移的形式進行,從而創造出物質組織,使得在生命中表現明顯的高度分化成為可能。地球上的單細胞生命出現得非常早。在這個早期階段,宏觀世界和微觀世界的共同進化已經顯現出來了。代表這一階段唯一生命形式的無核單細胞——原核生物推動了長達20億年的根本轉變。先是使地表受到氧化,然後是使大氣中富有遊離氧。宏觀係統的這種轉變,為沿著微觀分支進化的更複雜的生命形式的發展創造了前提條件。它還使得生物圈和大氣圈成為世界範圍的自我調節的自維生係統,使這個係統從15億年前開始穩定下來,從而保證了維持地球上複雜生命所需的條件。作者說,這至少是蓋亞假說的主張,這種主張是以希臘神話中的大地女神蓋亞來命名的。直至今日,原核生物作為微小的自催化單位,仍在控製著蓋亞係統。這之中,一部分已經聯合形成了更為複雜的生物真核細胞即有核細胞,但它們作為這些細胞中的細胞器,仍然保持著一定的自主性。作者討論了生命宏觀係統和微觀係統的共同進化,而這種共同進化通過微觀進化中的革新已獲得了新的內容及過程機製。真核細胞的出現,標誌著漸進發展的開始,即根據個體設計與環境的關係而靈活地、有選擇地利用遺傳信息。隨著生態係統中出現異養作用和太陽能的最佳開發,生命的宏觀動力學獲得了動力。於是,在進化的微觀分支和宏觀分支上,人們發現有機體和生態係統都已成為相當複雜的自維生係統,它們的共同進化主要帶來了新的橫向過程,而在此之前的信息傳遞則側重於縱向過程。每一縱向的遺傳發展都在稠密的橫向過程之網中得到“處理”,這就由漸成維度進一步豐富了遺傳進化。最後,無論是就重要性而言,還是就速度而言,漸成發展都超過了遺傳發展。在社會和生態係統中橫向的、控製論的過程對於群體和物種的進化變得越來越重要。形態學性質不是決定性的,毋寧說動力學性質才是決定性的。在年輕的生態係統中尤為如此。其優越性在於這種係統進展最快。縱向轉移的遺傳信息同步地向橫向轉移的代謝信息來補充,兩類信息都存在於複雜的有機體中,存在於這些有機體構成的係統中。