書籍引領(lǐng)我們觸摸科學(xué)的本質(zhì)
康德的墓碑上寫著:“有兩種東西,我對(duì)它們的思考越是深沉和持久,它們?cè)谖倚撵`中喚起的驚奇和敬畏就會(huì)越歷久彌新,一個(gè)是我們頭上浩瀚的星空,另一個(gè)就是我們心中的道德定律?!碧祗w雖然有巨大又恐怖的質(zhì)量和尺寸,與遠(yuǎn)超人類文明的存續(xù)限度的壽命,但隨著天文物理的發(fā)展,星空的神秘面紗逐漸褪去。因?yàn)檎莆樟颂祗w的運(yùn)行規(guī)律,人類文明開始可以預(yù)測(cè)星空。
恒星和行星的位置可以精確預(yù)測(cè)。比如,你在智能手機(jī)上隨便裝一個(gè)星圖軟件,讀取手機(jī)的GPS所在的經(jīng)緯度,就可以算出這個(gè)時(shí)間點(diǎn)肉眼可見的恒星與行星在天空中的位置。彗星的軌道也可以精確預(yù)測(cè),哈雷彗星下一次來(lái)到近日點(diǎn)的日期,可以鎖定在2061年7月28日。太陽(yáng)的一生可以預(yù)測(cè),誕生的時(shí)間在距離地球人類紀(jì)元約45.7億年前,在約50億年后它將進(jìn)入紅巨星的階段。根據(jù)科學(xué)家的預(yù)測(cè),到那個(gè)時(shí)候,如果地球生命還不會(huì)宇宙航行的話,太陽(yáng)有可能會(huì)吞噬全部地球生命。不僅如此,甚至銀河系的未來(lái)也可以預(yù)測(cè)。大約在40億年后,銀河系和仙女座星系將發(fā)生碰撞,大約在30億年后,這個(gè)碰撞在地球上可能變?yōu)槿庋劭梢?,碰撞后銀河系與仙女座或?qū)⒑喜ⅲ锌赡軙?huì)融合成為一個(gè)新的星系。
事實(shí)上,與宇宙的確定性相對(duì),生命卻面對(duì)著巨大的不確定性。
究竟生命是怎樣出現(xiàn)的?在誕生生命的原始海洋中,最早的生命是什么形式?為什么草履蟲體內(nèi)的生化反應(yīng)是生命的過(guò)程,而燒杯里的化學(xué)反應(yīng)NaOH+HCL=H2O+NaCl就是非生命過(guò)程呢?結(jié)構(gòu)復(fù)雜精巧、堪比機(jī)械的眼睛,真的能通過(guò)演化而來(lái)嗎?人類的意識(shí)與自我在大腦之中又是以什么樣的形式存在?究竟是分子,是蛋白質(zhì),還是神經(jīng)突觸?
在我最近閱讀的《生命的躍升:40億年演化史上的十大發(fā)明》這本書中,生物化學(xué)家尼克·萊恩關(guān)于生命問(wèn)題給出了一系列精彩的解答。比如,生命究竟如何起源。我們都知道,中學(xué)生物課本里面曾寫過(guò)20世紀(jì)20年代科學(xué)家們提出的一種名叫“原始湯”的理論,即認(rèn)為在45億年前,在地球的海洋中產(chǎn)生了存在有機(jī)分子的“原始湯”,也就是說(shuō),生命來(lái)自于原始海洋。這個(gè)理論乍看起來(lái)是并不完備的,因?yàn)闊崃W(xué)限定了原始海洋只能向著無(wú)序的熵增演化,無(wú)法自行演化出秩序。近年對(duì)深海熱泉周圍巨型管蟲的研究,給出了原始海洋中最早的生物化學(xué)反應(yīng)與分子復(fù)制怎樣發(fā)生的新思路。原始海洋不是一個(gè)熱力學(xué)上封閉的系統(tǒng),深海熱泉在為原始海洋的海底環(huán)境提供化學(xué)能,啟動(dòng)三羧酸循環(huán)過(guò)程。
又比如,怎樣編碼遺傳物質(zhì)才能同時(shí)確保遺傳的穩(wěn)定性與隨機(jī)突變的進(jìn)化?在第4章《復(fù)雜的細(xì)胞——決定命運(yùn)的相逢》中,作者重塑了對(duì)細(xì)胞器的定位。雖然細(xì)胞器常常被視為細(xì)胞內(nèi)部的部件,但是根據(jù)“內(nèi)共生”假說(shuō)的研究發(fā)現(xiàn),線粒體和葉綠體被認(rèn)為分別起源于細(xì)菌和藍(lán)藻,被原始真核細(xì)胞吞噬和同化之后成為了植物和動(dòng)物細(xì)胞的一部分。
在第7章《視覺——來(lái)自盲人之地》中作者寫到,眼睛曾經(jīng)作為“進(jìn)化論”的最大挑戰(zhàn)之一而存在,是因?yàn)橐恍┪囱莼瓿傻难劬λ坪鯇?duì)生物沒有幫助。在沒有眼睛與有完整的眼睛之間,存在演化中途的、功能不完備的“半只眼睛”,這種研究為什么還被保留了下來(lái)?一種生活在今天深海的盲蝦,為我們提供了解題的思路。這種盲蝦幼年階段有完整的眼睛,在成年后退化,但背上有兩片可以感光的區(qū)域,是裸露的視網(wǎng)膜,這是一個(gè)提示,最早的眼睛可能就是一片可以感覺到光的細(xì)胞。而晶狀體等為我們所熟悉的眼球結(jié)構(gòu),還需要一步一步才能夠逐漸發(fā)展出來(lái)。
這本書最為有趣的部分是第9章《意識(shí)——人類心智的根基》。關(guān)于如何理解人類的意識(shí)這一問(wèn)題,作者做出了這樣的解答。大腦作為處理信息的中樞,每一個(gè)清醒的時(shí)刻,信息都在腦內(nèi)流動(dòng),大腦在不停地對(duì)信息進(jìn)行分析。而信息的分析是有層級(jí)的,初步分析會(huì)對(duì)圖形和色彩進(jìn)行歸納,經(jīng)過(guò)抽象得到對(duì)對(duì)象的識(shí)別:比如,這是我的紅色自行車。而在這一層信息之上,大腦會(huì)進(jìn)行進(jìn)一步抽象:比如,紅色自行車使我感到開心。
大腦對(duì)所有收到的信息進(jìn)行這樣的分層分析,包括聽覺、嗅覺、視覺和觸覺、溫度。意識(shí)的情緒體驗(yàn),是對(duì)象產(chǎn)生的感受在數(shù)次抽象后,最終得出的抽象結(jié)果。而這些不間斷的、抽象的、頂層的信息流,就是自我存在的方式。
那么,這些有趣的科學(xué)內(nèi)容,僅僅是讓我們獲得一些反常識(shí)的新知識(shí)嗎?顯然,這么想的話就太過(guò)于簡(jiǎn)單了,其實(shí),它是通過(guò)知識(shí)在告訴我們科學(xué)的本質(zhì)。
亞里士多德曾說(shuō)過(guò),重的鐵球比輕球先落地,伽利略證明了他是錯(cuò)的。
牛頓提出了牛頓三定律,愛因斯坦證明了牛頓定律只是物體在低速情況下的近似解。
這才是科學(xué)精神的內(nèi)核——允許新的知識(shí)“殺死”舊的知識(shí),只有這樣,科學(xué)才不會(huì)陷于千年前的權(quán)威之中,而能夠一直迭代,不斷進(jìn)步。
今天的人類生活在信息爆炸、隨時(shí)變化的世界,吸納、接觸了過(guò)量信息的普通人,需要允許新的知識(shí)“殺死”舊的知識(shí),來(lái)幫助自己實(shí)現(xiàn)信息的迭代與進(jìn)步。閱讀靠譜的科普類新知書籍,無(wú)疑是最為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的有效方法。