物理學(xué)思維與生物學(xué)思維

〔美〕塞繆爾·阿貝斯曼

今天，物理學(xué)家之所以會孜孜不倦地探尋能夠一統(tǒng)天下的萬有理論，也是出于與牛頓相同的愿景，即希望能夠發(fā)現(xiàn)可以作為人類已知的、宇宙各方面基礎(chǔ)的秩序，并讓宇宙的每個組成部分都各歸其位，將它們放在適當(dāng)?shù)奈恢蒙??？茖W(xué)家赫胥黎有一句名言：“科學(xué)的最大悲劇是，一個丑陋的事實(shí)往往會殺死一個美麗的假說?！彼囊馑际?，優(yōu)雅的理論是科學(xué)的目標(biāo)，當(dāng)某個事物與優(yōu)雅的理論相悖，或令理論復(fù)雜化時，科學(xué)便會遭遇最大的悲劇。

然而，博物學(xué)家不會贊同赫胥黎的抱怨。在他們看來，根本不存在所謂“丑陋的事實(shí)”。所有的事實(shí)和知識都為我們提供了與這個奇妙世界有關(guān)的新信息，向我們展示著世界的復(fù)雜性和多樣性。當(dāng)事實(shí)不符合我們的心智模式時，完全不必為此而感到沮喪;相反，還應(yīng)該為這種“意外”感到由衷的高興，然后去尋找能夠解釋這些“意外”的新方法。

在這里，我們還能發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代醫(yī)生的影子。他們?yōu)槿梭w各個層級上的完美功能而嘖嘖驚嘆，例如，血液凝固過程中的復(fù)雜步驟，酶級聯(lián)反應(yīng)的復(fù)雜性質(zhì)，等等。還有那些天文學(xué)家，他們會為精密的太空望遠(yuǎn)鏡所揭示的諸多星系類型而深深傾倒。

物理學(xué)思維和生物學(xué)思維是理解世界的兩種方式。所謂用物理學(xué)思維理解世界，就是覺得一切可設(shè)計(jì)、可控制、可預(yù)測。在物理學(xué)中，人們通過統(tǒng)一和簡化去觀察各種現(xiàn)象的明顯趨勢，無論是在愛因斯坦、牛頓，還是在麥克斯韋身上，都能看到這一點(diǎn)。眾所周知，麥克斯韋給出了能解釋電磁原理的公式。簡化，甚至極簡化，是物理學(xué)領(lǐng)域備受尊崇的方法之一。

但是，那不過是200多年前才開始流行的一種思維方式。從長遠(yuǎn)來看，200年只是人類社會非常短暫的一個瞬間。

而我們今天所講的復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)，則更接近生物學(xué)系統(tǒng)。

比如，如何應(yīng)對風(fēng)險(xiǎn)。物理學(xué)的方法是要通過精確來規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，而生物學(xué)的方法是通過冗余來規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。昆蟲、魚，通過大量產(chǎn)卵繁衍大量的后代，最后活下來的沒幾個，但是物種基因的安全是有保障的。這就是通過冗余來規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

人類造飛機(jī)也是如此，一個發(fā)動機(jī)不安全，那就裝4個。看起來好像很浪費(fèi)，但是要知道，飛機(jī)發(fā)動機(jī)作為一個復(fù)雜系統(tǒng)，要讓它做到萬無一失是不可能的，就算可能，那成本也會高到不像話。所以，裝4個發(fā)動機(jī)，反而是一種降低成本的辦法。

再比如，如何修正錯誤。物理學(xué)的辦法是先搞清楚原理，再改正錯誤，正本清源。而生物學(xué)的方法呢？在各種環(huán)境突變中，只要你能生存下來，能穿過進(jìn)化的剪刀，就是好樣的，就已經(jīng)適者生存了，至于是不是完全沒有錯誤，生物學(xué)不關(guān)心，因?yàn)檫@不重要。

從下面這個古老的科學(xué)笑話中，我們可以清楚地看出這種區(qū)別。一個奶農(nóng)為了提高產(chǎn)奶量，雇用了兩位顧問，一位是生物學(xué)家，另一位是物理學(xué)家。生物學(xué)家在考察了一周后，提交了一份長達(dá)300多頁的詳細(xì)報(bào)告，寫明了每頭奶牛的產(chǎn)奶量具體取決于什么因素，例如天氣情況、奶牛的大小和品種等。而且這位生物學(xué)家還向奶農(nóng)保證，只要嚴(yán)格按照此建議執(zhí)行，奶牛的平均產(chǎn)奶量可增加3%～5%。

而物理學(xué)家只考察了3小時就回來了，然后宣稱自己已經(jīng)找到了一個能夠適用于所有奶牛的高效解決方案，并且可以將產(chǎn)奶量提高50%以上。奶農(nóng)問：“那么，你說應(yīng)該怎么做呢？”“好吧，”那位物理學(xué)家回答道，“首先，假設(shè)你有一頭身體為球形的奶牛……”

抽象化方法當(dāng)然是有用的，但我們不能做出存在“球形奶牛”這種假設(shè)。當(dāng)你把生物學(xué)層面的細(xì)節(jié)都抽象化之后，你不僅會丟失大量信息，而且最終還會對某些重要的組成部分感到束手無策。

復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng)更接近生物學(xué)系統(tǒng)，因此，用生物學(xué)思維思考復(fù)雜技術(shù)是個不錯的選擇。為了從整體上理解系統(tǒng)，我們也會忽略一些細(xì)節(jié)，這時，物理學(xué)思維才是首選。我們真正需要的是經(jīng)過物理學(xué)思維錘煉的生物學(xué)思維。

（松 名摘自四川人民出版社《為什么需要生物學(xué)思維》一書，王 原圖）