物理学思维与生物学思维

  今天,物理学家之所以会孜孜不倦地探寻能够一统天下的万有理论,也是出于与牛顿相同的愿景,即希望能够发现可以作为人类已知的、宇宙各方面基础的秩序,并让宇宙的每个组成部分都各归其位,将它们放在适当的位置上。科学家赫胥黎有一句名言:“科学的最大悲剧是,一个丑陋的事实往往会杀死一个美丽的假说。”他的意思是,优雅的理论是科学的目标,当某个事物与优雅的理论相悖,或令理论复杂化时,科学便会遭遇最大的悲剧。
  
  然而,博物学家不会赞同赫胥黎的抱怨。在他们看来,根本不存在所谓“丑陋的事实”。所有的事实和知识都为我们提供了与这个奇妙世界有关的新信息,向我们展示着世界的复杂性和多样性。当事实不符合我们的心智模式时,完全不必为此而感到沮丧;相反,还应该为这种“意外”感到由衷的高兴,然后去寻找能够解释这些“意外”的新方法。
  
  在这里,我们还能发现现代医生的影子。他们为人体各个层级上的完美功能而啧啧惊叹,例如,血液凝固过程中的复杂步骤,酶级联反应的复杂性质,等等。还有那些天文学家,他们会为精密的太空望远镜所揭示的诸多星系类型而深深倾倒。
  
  物理学思维和生物学思维是理解世界的两种方式。所谓用物理学思维理解世界,就是觉得一切可设计、可控制、可预测。在物理学中,人们通过统一和简化去观察各种现象的明显趋势,无论是在爱因斯坦、牛顿,还是在麦克斯韦身上,都能看到这一点。众所周知,麦克斯韦给出了能解释电磁原理的公式。简化,甚至极简化,是物理学领域备受尊崇的方法之一。
  
  但是,那不过是200多年前才开始流行的一种思维方式。从长远来看,200年只是人类社会非常短暂的一个瞬间。
  
  而我们今天所讲的复杂的技术系统,则更接近生物学系统。
  
  比如,如何应对风险。物理学的方法是要通过精确来规避风险,而生物学的方法是通过冗余来规避风险。昆虫、鱼,通过大量产卵繁衍大量的后代,最后活下来的没几个,但是物种基因的安全是有保障的。这就是通过冗余来规避风险。
  
  人类造飞机也是如此,一个发动机不安全,那就装4个。看起来好像很浪费,但是要知道,飞机发动机作为一个复杂系统,要让它做到万无一失是不可能的,就算可能,那成本也会高到不像话。所以,装4个发动机,反而是一种降低成本的办法。
  
  再比如,如何修正错误。物理学的办法是先搞清楚原理,再改正错误,正本清源。而生物学的方法呢?在各种环境突变中,只要你能生存下来,能穿过进化的剪刀,就是好样的,就已经适者生存了,至于是不是完全没有错误,生物学不关心,因为这不重要。
  
  从下面这个古老的科学笑话中,我们可以清楚地看出这种区别。一个奶农为了提高产奶量,雇用了两位顾问,一位是生物学家,另一位是物理学家。生物W家在考察了一周后,提交了一份长达300多页的详细报告,写明了每头奶牛的产奶量具体取决于什么因素,例如天气情况、奶牛的大小和品种等。而且这位生物学家还向奶农保证,只要严格按照此建议执行,奶牛的平均产奶量可增加3%~5%。
  
  而物理学家只考察了3小时就回来了,然后宣称自己已经找到了一个能够适用于所有奶牛的高效解决方案,并且可以将产奶量提高50%以上。奶农问:“那么,你说应该怎么做呢?”“好吧,”那位物理学家回答道,“首先,假设你有一头身体为球形的奶牛……”
  
  抽象化方法当然是有用的,但我们不能做出存在“球形奶牛”这种假设。当你把生物学层面的细节都抽象化之后,你不仅会丢失大量信息,而且最终还会对某些重要的组成部分感到束手无策。
  
  复杂的技术系统更接近生物学系统,因此,用生物学思维思考复杂技术是个不错的选择。为了从整体上理解系统,我们也会忽略一些细节,这时,物理学思维才是首选。我们真正需要的是经过物理学思维锤炼的生物学思维。