A前瞻官网
前瞻网
a 当前位置: 前瞻网 » 资讯 » 大咖

一个公式,说尽地球40亿年的进化

分享到:
 王立铭 • 2019-01-18 10:36:08 来源:笔记侠 E1792G0
100大行业全景图谱

一个公式,说尽地球40亿年的进化

本文来源于微信公众号:笔记侠

笔记达人 | 喵小姐

封图设计 & 责编 | 浮灯

内容来源:2019年1月8日,在CHEERS2019·湛庐年度大会,浙江大学教授、《上帝的手术刀》作者王立铭进行了主题为“掌握生物学思维,在不确定的未来生存和基业长青”的精彩演讲。

活动笔记•生物学思维

笔记君邀您,先思考:

在混乱的世界中,如何建立秩序?

在复杂的现实中,如何生存、延续?

从地球40亿年的进化史中积累出的一个公式是什么?

一、如何在不确定的世界里

生存、发展、基业长青?

作为生物学教授,我时刻都在和生物学打交道。

我自己做生物学研究,每天都在运用和践行生物学思维。

我也在大学开设了生物学思维的课程,专门为大学生讲解到底什么是生物学思维。

但是有个有趣的问题是,每当有商业人士邀请我讲生物学思维时,我都感觉有点儿尴尬。

2

因为在中国如今的商业环境里,特别是互联网环境里,生物学思维是一个被经常引用而又时常用错的词汇。

我个人认为,生物学思维确实很重要,它既可以应用到我的专业领域,也能够运用到真实的世界里。

在一个充满不确定性和复杂程度极高的真实世界里,生物学思维是一个可以给我们带来灵感火花和深刻洞察力的思想武器。

1.物理学思维

为了论证这个观点,我们首先要明确,在真实的生活里,每个人处理个人问题、家庭问题、组织问题的时候,通常使用的思维方式是什么。

我把这种思维方式归结为物理学思维。

那物理学思维的核心什么呢?我把它概括为三个基本理论:

还原论,决定论和构建论。

2

这样理解物理学思维还是很抽象,我给大家做一个类比,物理学思维,就是盖楼。

这如何理解呢?

比如,你看到一座楼,无论这座楼多复杂,根据常识,你都可以把它拆为钢筋、水泥、砖头、瓦块,这就是还原论。

你也知道,不管有多少楼,只有它们是一样的,你就可以同样把它们拆成钢筋、水泥、砖头、瓦块,这就是决定论。

反过来讲,如果给你一张图纸,再给你需要的钢筋、水泥、砖头、瓦块,你就可以盖出一模一样的一座楼,这就是构建论。

再比如,在真实世界中,你遇到了困难就会思考原因,这就是强决定论的思维方式。

如果你又遇到的同样的问题,你会用同样的思维方式去思考同类问题,这就是构建论的思想。

尽管现代物理学已经在很大程度上推翻了决定论和构建论,但是在现实生活中,我们处理问题的方式基本上还是以物理学思维为主。

那么,物理学思维,是否有效呢?

3

首先,我们不能否认物理学思维取得的巨大成功。尤其是在物质世界尺度的两端,物理学思维取得了辉煌的成就。

在宏观层面,物理学思维可以解释宇宙天体、星系运动的规律;在微观层面,它可以解释基本粒子的相互作用。

人类既看不到宇宙中的黑洞,也看不到微观粒子,但是运用物理学方程,我们可以几乎完美地解释它们之间的行为。

物理学思维面临一个巨大的问题是:

在解释中间尺度,物理学思维表现得不尽如人意。

在解释化学、生物学、心理学、经济学、政治学等现实生活中遇到的问题时,物理学思维有时是失效的。

当我们处理这些问题时,影响因素太多了,它们之间的相互作用也太复杂了。

3

▲ 长按图片保存可分享至朋友圈

我们很难像盖楼一样,找到那些最基本的元件和要素,根据图纸把楼复原。

而这正是我们在现实生活中遇到的问题,在充满不确定性和复杂性的世界里,我们生活的真实常态。

Never say never and never say forever.

数学家喜欢自嘲一句话,这句话特别适用于惯用物理学思维的人:

面临真实世界的人会发现,好像没有什么东西可以像一个物理学方程一样,特别完美地推演出来。

我们想想,这句话除了可以指导生物学研究,是不是也可以指导男女关系?指导家庭关系?指导你建立一个组织?

从本质上说,真实世界是高度复杂的,这就是物理学思维失效的原因。

2.生物学思维

那生物学思维是什么呢?我做的类比是,放羊。

假如有一片草地,阳光充足,水源丰沛,你是一个放羊少年,你有几只公羊和几只母羊。

你每天的职责就是放羊,目标是让它们发展为一个羊群。

你每天都很尽职尽责,环境也非常适宜,你能确定会得到一个羊群。

但是显然,你不能决定羊群每年生多少小羊,谁是其中的领头羊,何时羊群会自然分开,等等。

也就是说,在诸多物质存在的情况下,在多重相互关系的复杂作用下,一个群体必然会出现自组织,规律也会自主产生。

到那时,羊群的复杂程度会涌现出来,这就是生物学思维和物理学思维的差异之处。

我们必须认识到,现实世界是多变的,复杂的,充满不确定性的。

无论是真实的组织,还是虚拟现象,比如思想和宗教,它们的演化规律本质上都类似于放羊,也就是遵循生物学思维。

这就是我们为什么要掌握生物学思维的原因。

二、解密“上帝的手术刀”

那么,我所理解的生物学思维是什么呢?生物学家研究的核心问题又是什么呢?

生物学家所关注的问题是时空尺度非常大的问题,在时间上,这个时间尺度是40亿年,也就是从最早的生命诞生的时刻开始。

在空间上,它至少包含了整个地球表面,甚至是整个宇宙。

从本质上说,生物学家关心的是其中的技术细节,每个生物是什么,它们怎么形成,怎么发展,怎么衰亡。

如果抛开生物本身不谈,生物学家关注的就是生存和创新实验,在地球上的物种怎么出现的,曾经的辉煌又是如何消亡的。

那生物体是什么呢?

如果抛开具体的生物学构成不谈,生物体和我们真实世界中面临的很多问题都是一样的。

与一家公司,一个组织,一所大学,一种思想,一个宗教类似,生物体从本质上说,也是一个复杂的组织形式。

这个组织形式可以自我实现,自我完善,同时还可以自我变化。

生物学思维解决的问题,从根本上说,就是地球这个创新实验里每个生命现象是怎么出现的,怎么创新的,怎么演化的,同时这种思维方式也能适用于各种复杂和不确定的东西。

在我即将出版的新书《生物学思维》中,我把生物学思维提炼成一个简单的公式:

2

为什么这个公式能够解决生命现象的本质呢?为什么它能辐射到非生物现象,适用于充满复杂性和不确定性的世界呢?

因为这个公式解决的核心问题是秩序问题。

生物体面临的生存环境是,在一个混乱的、多变的、毫无秩序的客观世界里,涌现出秩序来,并呈现出高度精妙的结构,实现复杂的功能。

而现实世界中,几乎所有的个体、组织和现象,都面临着同样的问题,这就是这个公式可以广泛适用的原因。

下面我来分别解读一下其中的关键词。

1.能量

能量提供的是生命现象演化的物理边界,就像放羊时那片草场和阳光一样,必须有能量,生命现象才有可能出现。

生命现象的基础是能量,能量是秩序的来源。

我们要知道,基于热力学第一定律和第二定律,生命现象是很难发生的。

我们生活的世界,是充满无序的、混乱度极高的世界,也就是高熵的环境。

生命要在无序中产生秩序,这是违背热力学第一和第二定律的。

那生命是如何出现的呢?

那是因为能量的输入。

比如,有一堆砖头,没人维护,慢慢的那堆砖头就会风化,最后变成粉末,随风而逝。

但是,如果有一个人,吃饱了饭,他就可以把这堆散砖头砌成一面墙。

这就是人的能量转移到砖头之上,进而产生了秩序。

生物利用的能量,从源头上说,来自于太阳光。

1

到目前为止,地球生命所使用的能量,还不到太阳能总量的万亿分之一,我们其实生活在一个能量极度丰沛的环境中。

而生物体是如何运用太阳能的,我们也基本研究清楚了。

本质上是通过化学物质的势能差,这类似于水坝发电。

生物体利用势能差产生能量,供给所有的生命现象使用。

生物体利用能量的方式,实际上和人类发明的水力发电站是一样的,有环境的势能差就可以产生能量供给,最终从无到有的构建出生命的秩序。

如果持续的有能量,就会持续产生秩序,生命现象就可能存在。

通常我们认为,40亿年前,地球生命最早就是这样出现的。

当今地球上,所有生命利用能量构建秩序的方式都是完全相同的。

这提出了一种可能性——当地球最早的祖先利用一种方式获取能量后,因为它太重要了,以至于它成为这个生命最底层的物理边界,无法取代,无法更改。

以至于所有后代都只能使用同一种方法来获取能量,获得秩序。

在这里我们可以延伸一下,对生物体而言,获取秩序的来源是能量,在真实世界里,我们同样需要秩序。

这个秩序感从何而来呢?

它是一种有形输入吗?比如金钱。

还是一种无形输入呢?比如思想。

2.信息

信息和能量一样,也是维护生命现象存在的物理边界之一。

如果说能量的作用是构建秩序,那么信息的作用就是维持秩序,使得这个秩序能够基业常青,从一代遗传到下一代。

如果站在信息流动的角度看,地球上每个生命,包括人类在内,本质上都是我们体内的一两个比较幸运的生殖细胞的载体,也就是精子和卵子的载体。

我们存在的唯一功能就是帮助某一个精子或者某一个卵子找到它的另一半,然后再传递下去,直到永远。

当然,我们现在已经知道了,遗传信息的载体就是DNA。

DNA作为遗传信息的载体,给我们提供了一个非常独特的问题:

我们作为三维的高度动态的生物,为什么最终会采用DNA这种看起来就像一根线一样,双螺旋的结构来记录我们的遗传信息,并实现秩序稳定的流传呢?

一言以蔽之,这是降维打击。

作为一个三维的动态的物种,实际上我们内部所有的精密的生物学信息,复杂程度非常高——空间分辨率到纳米级甚至以下,时间分辨率到微秒级甚至以下。

这就导致很难攫取它所有的信息,然后准确无误地传递给下一代。

唯一的方法,就是把它降维,降成一个线性的DNA的结构,这样才可能使它非常稳定高效地从一代传递到下一代。

与能量的情况类似,在今天,地球的所有的生命也同样都是用DNA降维打击的方法来记录遗传信息的。

原因也类似,这个记录遗传信息传递秩序的方式实在是太高级,所有的生命现象都离不开它。

祖先偶然实现了DNA作为载体之后,这个东西就不可修改也不可替代了,进而成为今天地球生命形式的最基本的物理边界之一。

对在真实世界中面临所有复杂性的问题而言,我们需要除了利用某种势能来创建秩序,也需要用某种方式保障这个秩序可以比较无损地从一个人传到另一个人,从一代传到另一代。

我希望从生物学的思维出发帮助解决的问题是:

从生命现象的角度看,这个秩序到底是怎么利用DNA的形式来实现稳定传递的?

在每一代生物体当中,这个秩序又是如何从环境中获取信息的?

这个组织的所谓基因是如何发展壮大和变化的?

3.适应

适应关注的是生命现象在一个复杂环境中怎么生存下来甚至繁衍后代的。

我们可以用两个反馈机制来解释这一问题。

一是负反馈。

负反馈的功用在于:

保证一代生命体在相对比较短的时间尺度内,对抗稍微有点小变化的环境,保证自己活下来。

生存是第一位的。

人类体内有大量的负反馈循环,比如保证人体食欲恒定、体温恒定,情绪稳定的负反馈机制。

二是正反馈。

保证基本的生存之后,要做什么呢?下一个课题,就是繁衍。

找到另一半,把自己的基因传递下去,把秩序传给下一代。

这个时候我们就可以利用正反馈机制,来保证我们在生存竞争中变得越来越好,越来越强,甚至实现某种祖先无法想象的功能。

正反馈最好的例子就是眼睛的形成。

今天人类的眼睛已经发展为一个进化的奇迹,眼睛不管是图像识别能力还是分析运算能力都非常高超,至今没有任何一种人工智能算法可以和人类的眼睛相比。

但是眼睛的形成不是一蹴而就的,而是祖先从眼睛里能感受到光,到能感受到光的方向,再到能感受最简单的图像,到能处理非常复杂的图像。

这一系列正反馈的积累过程中,使得我们最终具备了非常发达的视觉能力,使我们在生存竞争中取得无与伦比的优势。

正反馈最大的问题就是路径依赖,当我们的祖先走上了用眼睛获取食物那一天开始,就已经没法儿再替换赛道用嗅觉来获取信息了,眼睛只能变得越来越好。

路径依赖的原理,在生物演化史上无数次发生。

虽然经济学家会告诉我们沉没成本不是成本,但是实际上人类真实的决策行为最终告诉我们,当我们做决定的时,我们总会把沉没成本考虑在内。

生物体是依靠负反馈和正反馈这两个循环,保证在多变的环境中首先生存、然后繁殖,进而获得各式各样的可能性。

4.复杂组织

最终按照公式的推演,我们一定会按照前面三条的约束,获得各种各样的复杂性组织,包括人体在内。

人体就是一个典型的多层次、跨尺度的复杂组织。

这个结构形成的过程实际上就像放羊一样,最终在复杂组织内涌现出非常多的规律,包括层次之间怎么相互作用,层次内部怎么相互压制等。

这些细节最后会呈现在我预计在今年4月与湛庐文化合作出版的新书《生物学思维》里。

在我看来,生物学实际上给我们提供了一个非常好的平台和思想武器,从生物学现象出发,用生物学视角看待这个世界,会让我们获得处理复杂问题的方法。

最后,我想强调,在这个方程里,没有任何和生物学强行绑定的因素。

无论能量、信息还是适应,本质上都适用于所有的复杂事物,和生物学没有直接关系。

作为生物学家,我十分确信,在生命现象中衍生出来的规律可以很好地用于解释充满不确定性和复杂性的事物。

包括如何框定物理边界,在物理边界内如何适应和变化,最终如何涌现出复杂层次和众多新机制。

这套思维逻辑不仅适用于生命现象本身,也适用于同等复杂的诸多问题,诸如宗教、政治、商业行为,也同样适用于家庭关系、亲子关系等。

生物学思维方式不是我个人提出来的,实际上这是40亿年的进化史、50亿种生物积累出来的群体智慧,我只是用一个公式把他总结出来而已。

本文来源:公众号 @笔记侠。中国最大的新商业知识笔记共享平台,微信价值排行榜总榜前十,独家笔记支持湖畔大学、混沌大学、青腾大学、高山大学、中欧创业营、京东商学院、北大国发院等顶尖商学院课程,BAT、TMD、小米、华为、网易等知名企业,丁磊、傅盛、李善友等知名人士,60万企业决策及管理层都在看。

本文来源笔记侠,内容仅代表作者本人观点,不代表前瞻网的立场。本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议。(若存在内容、版权或其它问题,请联系:service@qianzhan.com) 品牌合作与广告投放请联系:0755-33069875 或 hezuo@qianzhan.com

p32 q0 我要投稿

分享:

品牌、内容合作请点这里:寻求合作 ››

前瞻经济学人微信二维码

前瞻经济学人

专注于中国各行业市场分析、未来发展趋势等。扫一扫立即关注。

前瞻产业研究院微信二维码

前瞻产业研究院

如何抓准行业的下一个风口?未来5年10年行业趋势如何把握?扫一扫立即关注。

前瞻经济学人 让您成为更懂趋势的人

想看更多前瞻的文章?扫描右侧二维码,还可以获得以下福利:

  • 10000+ 行业干货 免费领取
  • 500+ 行业研究员 解答你的问题
  • 1000000+ 行业数据 任君使用
  • 365+ 每日全球财经大事 一手掌握
  • 下载APP

  • 关注微信号

前瞻数据库
企查猫
前瞻经济学人App二维码

扫一扫下载APP

与资深行业研究员/经济学家互动交流让您成为更懂趋势的人

下载APP
前瞻经济学人APP

下载前瞻经济学人APP

关注我们
前瞻经济秀人微信号

扫一扫关注我们

我要投稿

×
J