人从那里来-人是什么系列外篇之二

在本系列文章中, 我们主要回答人是什么这个问题。 很多人都知道小区保安经常会问三个哲学终极问题,  你/我是谁?  你/我从那里来? 你/我要到哪里去? 保安不是哲学家是因为他问的是你, 哲学里面是问我。 在前面系列文章里解释了我是谁之后,这里简单说说我从哪里来的问题。供大家参考。

老子说, 道生一, 一生二, 二生三,三生万物。 现代科学认为, 我们目前生存的宇宙来源与一场大爆炸。 什么是大爆炸, 就是从一个奇点在极短的时间内迅速膨胀, 生成了宇宙。 较起真来, 这一句话里有三个关键概念, 奇点,时间,膨胀(空间)。

首先说奇点, 奇点就是无穷大, 无穷就是道。道可道, 非常道, 我们当前的数学碰上了无穷也基本说不出什么来。 从计算的观点看, 无穷还是有不同, 这是题外话。这里先不展开了。不谈道, 我们知道道生一, 无穷生有穷就好了。

然后就出现了时间。  时间又是什么? 有一本著名的科普读物, 时间简史。 这里不重复说明了。从计算的观点, 可以认为时间是复杂系统在墒增原理作用下, 单向演化的一种方式。

最后是空间, 时间也好, 空间也好, 一有定义, 就是有限度的。 按照相对论哲学, 空间是一个相对的概念, 有参照物, 才可以有空间。 另外讨论空间,一个关键属性是维度。 这个脱开数学又没法简单解释。也只好点到为止。

但是有个概念必须说明, 我们已知的空间里充满了物质, 这些物质中包含有一部分能看到的物质,  还有一部分看不到的叫做暗物质。 玄学爱好者们最喜欢这些暗物质暗能量的提法, 因为在他们看来, 有了暗能量就有了鬼神的空间, 此外宣称自己能够连通暗能量就可以作法, 可以无所不能。 玄学爱好者们最喜欢的现代物理的另外一个概念就是量子, 他们稀里糊涂的觉得量子学说里面的各种不确定性, 超距作用,量子纠缠有可以让他们无所不能。 不管你信不信, 反正我是不信。 为什么?

因为对量子概念最大的误会,就来源与对量子是什么的理解上。 量子这个名字应当是来源于能量单位的提法, 这个名词让人觉得量子是个确定性的东西。实际上在微观世界一切都是不确定的, 都只是一个分布。 学过bayesian理论的人容易理解, 量子给了一个先验, 只有我们开始观测, 基于我们自己和量子的分布不再独立, 量子就有了后验分布,也就是物理学描述的各种属性。 这个世界的确定性来源于不确定性。 好像我也没太解释清楚。 也只能说这么多了。

我们从量子出发, 这个世界是由大量的量子构成的, 也就是建立在大量的简单模型就可以描述的分布构成的联合分布的基础上的。 从各种量子的独立分布到互相之间发生作用的联合分布, 世界从不确定到我们观察到的确定后验分布,是做了积分, 所以忽略了很多细节。依照时间, 实际上有各种分布到分布的inference计算发生。 从计算的观点看, 组成了一个复杂系统。

复杂系统摒弃了还原论。 也就是说就算搞明白了局部, 也把握不了整体。 从局部,特别是微观来看, 我们可以有精确的模型, 量子力学是很准的,why? 不是测不准吗?   不解释。 然而大量量子发生交互作用产生的各种自然现象, 我们就没办法用一个模型来描述了。 有模型的真实含义就是其实可以变简单。 复杂系统不能简单化。 只能用另外一个复杂计算来逼近。 绕来绕去, 好像没有说清楚, 总之我们要体会, 搞清楚局部,也搞不清楚整体, 永远无法精确的用模型描述整体,是我们世界普遍存在的规律。 世界是复杂的, 这是理解世界的第一规律。

第一规律跟时间相关, 下面一个关键概念是墒, 墒是描述乱序的量, 越乱墒越大。 热力学第二定律说, 一个孤立系统, 也许我们当前宇宙就是, 墒会自然增大, 过程不可逆。 因此热力学第二定律告诉我们时间的终点是一个处处混乱也就是处处一致, 的热寂宇宙。反过来说, 加个负号,负墒就是描述信息的量, 负墒越大, 信息越多。我们看到的世界,特别是生命的世界, 是多姿多彩的。 很有规律,也很有信息量, 这又是怎么来的呢?

大爆炸之后的宇宙, 无穷生有穷, 有极大的负墒,在宇宙热寂之前。处处存在着负墒聚集的,也就是远离平衡态的能量聚集的点, 恒星,太阳。 太阳逃不脱热力学第二定律, 早晚会死。 但在死之前,散发着光和热,牺牲自己,温暖大家。 给地球上相比太阳来说很微小的生命构成的生态系统, 提供了源源不断的负墒。

不管是一个生命个体,比如说你,  还是个体构成的一个种群, 比如说人类, 还是由地球上全部生命构成的生态系统, 都是墒减的。 这可以类比为一个新陈代谢的过程, 也就是通过汲取大量的负墒,利用一部分, 释放一部分, 就可以生长(人是从一个单细胞长出来的),可以从简单到复杂,越来信息量越大,约来约多姿多彩。这又是怎么一回事呢? 不是神, 是进化论!

进化论的核心思想是物竟天择。个体通过遗传变异产生多样性, 依据环境适应来选择。 进化论其实解释不了自己, 也就是多样性。 我们又需要用一点点复杂系统理论。现在科学的不同分支, 复杂系统研究的远平衡态自组织, 非平衡态热物理, 研究生态系统新陈代谢的代谢生态学都说的是一类事情。他们发现主导系统的演化的有一些共通的规律。

归根结底是所谓的最大流原理, 把一个系统当作能量,或者信息(负墒)在其中流动的网络。 比如生态系统, 每个个体是一个节点。整体构成生态网络。 系统的演化方向, 是让网络整体的流量最大。 系统在网络中传输能量/信息的整体效率最高。虽然整体上都是最大流原理,但是因为具体系统最大化的目标,或者说墒,或者说能量函数,有各种不同的形式。具体到特定系统又有不同。

比如进化论的生存竞争就是一种, 就个体来说, 需要增加自己的能量传输效率。 因为每个时间点网络里总的传输能量是有限的, 当某个节点增加了传输能量效率, 必然会导致有另外一个节点减少了传输的能量,甚至没有能量(灭绝)。怎么增加能量传输效率呢? 就是要快!天下武功,唯快不破!谁快谁活,慢着死。 但就整体来说, 生态系统的复杂程度, 要依托于环境, 也就是环境提供的可以被利用的负墒的多少。能利用的负墒越多, 生态系统就可以越复杂。

以上要快要快要更快原理,正式的说法叫做最快就生存(suvival of fastest)。2007年科普作家John Whitfield写过一篇很有名的文章”Suvival of likeliest” 说的就是这个。

生物和环境其实也是互动的。 就网络整体来看, 就算没有看到其中的节点生物个体的竞争。 进行新陈代谢的网络的传输能量也会越来越高。 前面讨论的生存竞争是粗的管子才能留下。 还有一种是速度越来越快。通过竞争,所有管子里流动速度都更快了。 大家一起都成长了。 系统会自动加速。

除了管子变粗, 速度加快, 更重要的是,系统中会自动生出新管子,整体网络的结构会越来越复杂。如此一来, 人会成长, 生态系统也多样化, 世界也多姿多彩了。

可能到这里有人会问, 为啥会有最大化原理, 系统不是会热寂吗? 其实放在整体想一想, 所谓自组织的生态系统, 是寄生在一个负墒流上的, 负墒流之所以出现, 是能量在传递, 是负墒减小, 墒增加热力学第二定律的标准过程。 而最大流, 可以加速这种负墒的传递, 那么从整体系统的角度上讲, 可以让热寂的速度更快一点。 正是要加快死亡的整体过程, 才有所谓生命的诞生。 反者, 道之动。 世界就是这么辩证的啊!

因为各种最大化效率的行为存在, 个体竞争, 生存选择,遗传变异,从简单到复杂, 我们有了理解复杂系统的第二原理, 最大流原理。 也就是各种系统, 本质都是效率。

你也许不同意, 建立在如此简单的规律基础上的复杂系统演化, 就能出现人这样的高级货。 不是不要还原论吗? 如果你认同计算宇宙的观点, 认为整个世界就是一场计算, 那么确实可以从简单的规律生成各种各样的复杂。 Wolfram 已经用他了计算游戏模拟了这个过程。 稍等, 我们进行的可不是确定性计算, 是从分布到分布的统计推断, 终归还是没有那么简单,谢谢阅读!

 

 

 

 

 

 

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