第8章  信息能与物质能的统一与进化

在上一章中，我们提出区别物质能和信息能，这一章进一步说，它们又是统一的，而且共同进化。物质内部结构的形成和外部运动的发生，都要靠能量的驱动。但是，进化论学者们讨论得多的是物质的进化，极少谈到能量进化的问题。这其实是一种不对称。如果没有能量的进化，物质的形态和功能何以能在由简单到复杂，由低级向高级的方向上发展？一个半世纪以前，热力学家提出了一个普遍的理论：由于孤立系统中的熵只增不减，能量做功的品质在不断下降。自开尔文、克劳修斯以来，每一代学者都对之坚信不移。由于“能量退化论”始终是热寂说的理论支柱，所以热寂说的乌云不散，关于宇宙演变的退化论、循环论坚如磐石，宇宙进化理论站不起来。我们认为，信息学有责任驳斥宇宙熵增的总趋势，能量进化论也可以遏制能量退化的势头。如果物质能和信息能统一了，宇宙万物的运动机理自然就统一了，统一科学的任务就容易完成。

§8.1  熵增原理及其推论：能量退化论

8.1.1  熵增原理和宇宙热寂说

同纯粹的机械运动和电磁运动的可逆过程相比，热力学过程是不可逆过程，具有方向性。热力学第二定律所描述的正是热运动的方向性。1850年，克劳修斯提出，热量不能自动地从低温物体传向高温物体。1851年，开尔文提出，其唯一效果是热全部转换为功的过程是不可能的^[1]。1864年，克劳修斯导出不等式

这就是热力学第二定律的数学表达式。式中：S表示态函数——熵，dQ表示热源的热量变化，T为热源的温度。对于绝热过程，dQ=0， 所以又有

它表明，当热力学系统从一平衡态绝热过程达到另一平衡态时，它的熵永不减少。如果过程是可逆的，则熵的值不变；如果过程是不可逆的，则熵的数值增加。这一结论就叫做熵增原理^[2]。

对于我们的宇宙，克劳修斯将其看作一个孤立的系统，而开尔文则假定它是一个有限的封闭系统。按照热力学第二定律，孤立（封闭）系统中的熵，将不断地增加，趋向于极大。这意味着，在任何孤立系统中，能量的一切形式归根结底要转变成热；而热却只有一部分可以再转化为能量的其他形式，而其中的一部分将逸散到冷物体中去。因此，在我们这个宇宙中，热和熵的正向变化总是大于负向变化。热以消耗其他形式的能量在增加着；而热又总是趋向于平衡，达到平衡态后的热量在自然状态中无法再转化为能量的其他形式。

开尔文把能量守恒定律推广到宇宙时，得出了一个乐观的结论：宇宙间能的总量守恒；而将热力学第二定律应用到宇宙时，又不得不得出一个令人悲观的结论：宇宙终将热寂（Heat Death）。昏暗的宇宙里不再有明亮的太阳这类发光的恒星；一切行星也都凝立不动；生命早已灭绝，不再有任何宏观运动，物理、化学变化和机械运动都不存在。开尔文为这种结论而感到忐忑不安。为此，他为自己的观点留下来一条附加的“退路”：除非在大自然的造化中还蕴藏着不被我们所知的源泉^[3]。从表面上看，克劳修斯对宇宙热寂讲得很肯定：“以下列简单的形式来表示宇宙的基本定律：（1）宇宙的能是恒定的。（2）宇宙的熵趋于极大。”但是，他在追述自己的思想时曾指出，早在19世纪50年代初，就已经有“能量退降”、“宇宙热寂”认识了，只是考虑到这个结论与当时流行的关于热的观点有很大偏离，而没有拿出来。当1862年开尔文在《关于太阳热的可能寿命的历史考察》中提出“一个不可避免的宇宙停止和死亡状态”之后，克劳修斯才在1865年所作的《关于热动力理论方程各种应用的方便形式》演讲中明确指出：“这个定律在宇宙中的运用，已得出一个结论，那就是W. 汤姆逊首先得出的，因此我才发表我的论文^[4]。”

8.1.2  热力学的价值判断：“熵恒增 = 能贬值”

假定有一定数量的能量可以从热源吸取得到，还有一台能将它转化为功的发动机，为了使发动机按通常的方式运转，必须有一个低温热源，也就是一个“冷库”。于是，我们可以获取适量的功，同时向冷库投入一定形式的热能。这一部分投入冷库的能量再也不能利用来做功了（除非恰好还有一个更冷的冷库可供利用）。因此，从某种程度上讲，储存于高温的热量具有较好的“品质”，高品质的能量可用来做功；低品质的能量，即贬值的能量不大可能用来做功。

假设某系统在温度为T时可输出热量Q，周围媒质的温度为T₀，因而可以构成效率为1 - （ T₀ / T）的卡诺机，产生机械功Q[1-（T₀ / T）]，而此热量中不可用部分为Q（T₀ / T）。假定先将这一热量传给温度为T₂ （T > T₂ > T₀）的另一物体。此时，该热量的可用部分将减少为Q [1 -（T₀ / T₂）]，而不可用部分增加为Q（T₀ / T₂）。能量不可用部分的增量为

与此同时，温度分别为T与T₂的这两个物体所构成的系统的熵的增量

这样，热量的不可用部分的增加就等于T₀△S。所以，熵可以作为能量的不可用的程度的度量。换言之，在一切实际过程之中，能量的总值虽然保持不变，但其可资利用的程度总随熵的增加而降低^[5]。所以，就数量而言，能量保持不变；而就其品质而言，价值贬低了。这是不可逆性，也是熵增加的一个直接后果。它表明了熵的宏观意义：不可逆过程在能量利用上的后果总是使一定的能量从可以做功的形式变为不能做功的形式，即成了“退化”的能量，而且这些能量的大小与不可逆过程所引起的熵的增加成正比。总之，能量是守恒的，但是越来越多地不能被用来做功了。

熵的增加导致了能量的贬值，这就是热力学第二定律推论的关键之所在。所以：“熵恒增 = 能贬值^[6]”！爱特金在《热力学第二定律》中所说：“正像系统中熵的增加是自然变化的标志，相当于能量存储到较低的温度，同样地，我们可以说自然变化的方向是引起能量品质下降：宇宙的自然进程是其品质的衰退。”

8.1.3  宇宙退化论和宇宙进化论

由于涉及到宇宙的未来、人类的命运等重大问题，热寂说是否正确，引起了科学界和哲学界一百多年持续不断的评价和争论。有许多赞成者，也有许多反对者。迄今为止，也许由于科学发展水平的限制，关于“热寂说”问题既无法用新的理论作出合理的解释，也无法用观测和验证作出最后判决。笔者认为，在宇宙演化的过程中，进化与退化两种倾向同时存在着，但是进化占主导地位。换言之，熵增与熵减同时存在，以熵减为主。这里主要从批评热寂说的角度进行讨论。

对于热寂说的批评，来自两个方面：哲学与科学。在哲学上，恩格斯指出：“克劳修斯的热力学第二定律等等，无论以什么形式提出来，都无外乎说：能量消失了，如果不是在数量上，那也是在质量上消失了。”“现在，现代科学必须从哲学那里采纳运动不灭的原理：它没有这个原理就不能继续存在^[7]。” 但是，对恩格斯的批评也有不同意见。比如，有观点认为，运动可以是循环，发展才会有进化。热寂则是一种有运动而无发展的状态。

在科学上的批评意见首先来自麦克斯韦。他在1871年《热理论》一书的末章《热力学第二定律的限制》中，设计了一个假想的存在物，即“麦克斯韦妖”，构造出一个反对热力说的著名假想实验。他认为应当对热力学第二定律的应用范围加以限制。在以后的数十年中，对热寂说构成最大挑战的是玻尔兹曼的“涨落说”。他认为，在热平衡附近总存在偶然的涨落现象，并不遵从热力学第二定律。但是，他的假说因为没有天文观测的证据的支持而不能在科学上构成对热寂说的威胁。20世纪60年代，普利高津提出，只要系统开放，外界的物质和能量的负熵流能支持有序结构的产生，实现熵减，于是在宇宙的一些区域内存在与熵增相反的趋势。但是，天体物理学界对此并不认可，因为缺乏明确的物理图象和实验基础。20世纪70年代以后，“大爆炸”宇宙模型逐渐得到天体物理学界的公认，构成热寂说讨论的转折点。宇宙观测证实，大爆炸发生一秒钟之后，宇宙是由极高温的基本粒子组成的“羹汤”，整个宇宙处于均匀的热平衡态。而且，处处有相同的温度，物质的分布也相当均匀。只是后来，宇宙才逐渐偏离热平衡态，而且离平衡态越来越远。但是，大爆炸理论所预言的宇宙未来，同样不合人们的期望。因为，如果宇宙一直膨胀下去，将无限地趋近于绝对零度，导致“冷寂说”；如果宇宙膨胀到最高点之后开始收缩，那么一切有形之物将统统逝去，剩下一个时空奇点。无论哪一种情况发生，人类都面临灭顶之灾^[8]。

笔者认为，在宇宙退化论与宇宙进化论的对垒中，进化论的优势在开局之前就表现出来了。开尔文的假定和给他自己留下的后路，说明他对热寂推论是有条件、有保留的。而克劳修斯提出热寂说之前的十年犹豫和踌躇，说明他也是有顾虑、有矛盾的。随着生物进化论被广泛接受，它也被外推到人类社会和整个宇宙，一个普遍的宇宙进化论已经成为所谓“第三种文化”的一面学术旗帜。聚集在宇宙进化论大旗下的著名物理学家有：数学物理学家R．彭罗斯，天文物理学家和宇宙学家M．里斯，物理学家A．古思，理论物理学家L．斯莫林，理论物理学家P．戴维斯，理论物理学家M．盖尔曼，物理学家D．法默等人^[9]。当然，一致地确定宇宙进化论在科学界的地位，完全地推倒宇宙退化论，还有许多工作要做。我们认为，最重要的任务就是确立能量进化的理论。因为进化的本质是能量的进化，也就是自组织能力的提升。能量进化论一旦确立，能量退化论和宇宙热寂说便不攻自破。

§8.2  信息能与物质能的统一与进化

8.2.1  物理能与信息能的统一

在第7章第3节中，我们已经看到，自大爆炸以来新的物理能量形式不断出现。据此，童天湘等在《新自然观》中提出能量进化的观点^[10]。笔者认为，考察能量进化问题很有意义，并且应当跨越物理、化学、生物、社会等进化的层次，全程地加以综合。本文已在第6章第1节详细说明，信息是一种抽象的逻辑存在，但是它的载体是物质；信息的运动具有二重性：物质的和信息的；运动的动力也具有二重性：信息能和物理能。一般地说，控制包括两个基本层次：物理层和逻辑层。前者通过物质的力量实现控制，后者通过信息的力量实现控制。信息控制以物质控制为基础。信息控制分信号控制和符号控制。在符号控制过程中，同一个符号串在不同的语境（即上下文）中的含义可以是不同的，控制功能也不相同。从此，可以看到信息的非物质特性和非物质作用。

信息能本身是一种控制能，由它实现逻辑上的控制。但是，要完成物理上的控制任务，还是要通过物理能来实现。这种命令是符号的，逻辑的。但是，沿着通讯线路传输的是电流，是电流在驱动机械运动。残疾人在装上假肢以后，他想要抬手的意图通过神经传到断肢末端，由假肢上的传感器接受并经过生物电流放大，然后驱动假肢上的电动机，把假肢举起来。这里，信息能和物理能在形式上是统一的。

在心身关系问题的讨论中，常常有人提出：人的心理活动是如何与肢体运动相互作用的呢？其实，它们的不同在于前者是生命信息运动，后者是生命物质的运动；它们的相同在于两者都需要生物物理和生物化学能量的驱动。在哲学观念上说，“物质决定精神，精神决定物质”，两者之所以发生转换关系，联系的桥梁便是信息能与物质能在形式上的一致性。

在某种意义上，信息能是物质能的一种特殊形式。比如，电动机启停开关中的电能是一种弱电，而工业用的经过大功率变压器输出的电能是强电，它们不仅有量的差别，也有质的差别。对于电动机而言，弱电控制它的启停，强电推动运转；倒过来，弱电不能推动它的运转，强电必然烧焦开关设备。正因为结构和功能不同，它们不可相互替代。据此，我们可以把宇宙间的能量分为两类，其一是物质能或物理能，其二是信息能。为了与术语使用的惯性一致，在不致产生概念混淆的情况下，我们可以用 “能量”表示物质能，用“智能”表示信息能。

8.2.2  物理能与信息能“品质”的提升

通过对“是”与“应当”的划分，休谟从逻辑上把“事实”和“价值”区分开来，从而否定了在事实判断和价值判断之间存在必然的逻辑联系。他认为我们不能从关于“是”的事实命题推断出关于“应当”的价值命题，即从纯粹事实的描述性说明中不能推断出应当做什么的标准或有关道德的准则或规定。前者是关于某种状况自身属性非真即假的说明，而后者是关于某种状况与认识主体的利益和需要之间关系的评价以及主体对该状况的态度。一般地说，前者是认识论的问题，后者是价值论的问题。

比如，我们说，“来自高温热源的工质做功之后流向低温热源，若没有更低温的热源可用，它就不可能再驱动热机做功了”，这是事实陈述。但是，如果说，“不能再驱动热机做功的热能的‘品质’是低的，热机做功的同时造成能量的‘品质’下降”；或者说，“在大自然中热能的耗散过程，即熵增的过程就是能量‘贬值’的过程”，就是价值陈述。因为，在这里“品质”指质量，即物品的优劣程度。论及优劣、好坏、利弊、得失的问题，就是一个价值和价值判断的问题。价值的实质是客体与主体的一致，是对象为“判断主体”所用的好坏程度。所以，价值是主体性的，价值标准和价值判断也必然是主体性的。这样，价值判断必然因为主体不同，主体在不同方面的需要和利益不同，主体的价值立场在不同的时间和条件下的不同，而大不相同，甚至截然相反。这正是真理与价值的根本区别。

当然，在一定意义上，说“低温热源不可能再驱动热机做功了”，本身蕴涵着价值陈述“低温热源对热机做功没有用处了”，“对热机做功而言，热能的品质下降了”。但是，这里的判断反映人们在“热机做功”情况下的需求，而不是人们在所有方面、所有时间和条件下的需求。所以，即使我们不批评开尔文和克劳修斯把事实陈述和价值陈述混为一谈，也应当指出他们把局部的、极为个别情况下的价值判断外推、“一般化”成为适合整个宇宙和宇宙的全部历史是完全错误的。在价值论方面是错的，因为“价值立场”是不可以外推的，不能把某个主体在某种情况下的好坏、利弊、好恶强加给一切主体、一切情况。在认识论上也是错的，以偏概全，完全不符合宇宙进化的历史。事实上，不再驱动热机做功的低温热源对人类和其他生物仍然是大有用处的。而且，运用归谬法，如果高温热源是品质好，那么温度高到热力机器承受不了，还好吗？再说，宇宙大爆炸之初，温度最高，不仅没有人，没有生物，连任何有形的物体都不能存在，那是最好吗？所以，对热能耗散的功与过的评价，不仅不能局限于热机做功的立场，甚至也不能从“人类中心主义”出发，应当从生物界、太阳系、整个宇宙进化的全局来认识。

在热机做功过程中能量品质下降的根源在于自发地热能的耗散。不管人和其他生物高兴或不高兴，它总是会耗散的，所以熵的增加是宇宙间的一条规律。但是，从人类或生物的立场进行判断，决不能一概而论：热的耗散、熵的增加、温度降低就是能量的品质的退化。如果硬说是“退化”的话，我们人类，生物界，甚至整个自组织世界都要感谢这种退化。否则，宇宙大爆炸之后，在热辐射之外何以能出现物理能的电磁力、引力等形式，何以产生化学能、生物能、人类文化、传统和科学技术的能呢？正是在这种“退化”的过程中，以物理进化为基础，途径化学进化、生物进化、人类社会进化，才可能出现智慧的人种对蒸汽机产生需求，努力提高热机效率，甚至发现以及提出热力学的基本定律，推论出宇宙热寂说的预言来。相反，如果没有热能的耗散，宇宙大爆炸之后，永远保持热能“极高品质”的状态，情况又如何呢？可见，把热机做功立场上的价值判断（即能量品质下降）加以外推，认定这种判断也适合人类、生物，甚至整个进化着的自组织世界，是错误的，站不住脚的。关于能量品质下降的数学推导，并不具有普遍的意义。在地球上发生的故事足以证明：能量退化论是错的。因为从逻辑学的意义上说，一个反例就可以推倒一个全称命题。

能量退化论者可能会解释说，进化是以退化为条件的，局部进化的事实并不能否认全局退化的结论。我们说，进化是在同退化作斗争中实现的，进化需要以能量的耗散作为代价，但是这种代价越来越小，信息进化所造成的熵增几乎可以忽略不计。“热能耗散”功勋卓著，否则没有宇宙的今天、人类的今天。蒸汽机革命中的科学家弄错了，计算机革命中的一代人有责任改过来。我们应当宣布新发现的事实：信息能的进化是物质能进化的继续和升级；物质能是初级的信息能，信息能是高级的物质能；纵观宇宙进化的全过程，物质能和信息能的品质在提升。本书第12章第3节将对这个问题作进一步的论述。

8.2.3  自由能的进化

在经典力学中，把可以做功的能称为自由能。如果把机械运动中功的概念泛化，那么在物理学、生物学和社会科学中都存在大量的自由能做功的现象。当然，不同领域中做功的表现和度量可能相差悬殊。一般地说，两个过程的耦合，可以使其中一个以非自然的方向进行。比如，在机械力学中，滑轮上的单个重物总是倾向于下落，但若把两个滑轮上的重物连接起来时，较重的物体就将较轻的物体升高。在物理学中，一个强大的电磁能可以把较大的铁块吸引过来。在化学中，一个化学反应提供的能可以使另一个反映向着非自然的方向进行，使该系统中的熵减少。在生物学和人类社会学中，这种现象更多。换言之，实现控制的能可以是物理能、化学能、生物能和人类文化能。于是，使其他事物按照非自然的方向进行的能力越来越大。所以说，能量的进化在由低级的阶段向高级的方向前进^[11]。

人类社会的发展水平是与能量利用的级别相适应的。首先是自然能，包括自然的水能、风能、以及人力、畜力所提供的能。然后是人工转换的能，比如燃烧煤、石油产生热能，转换成电能。用于自动控制的弱电能，计算机能就是信息能。于是，有热机驱动的时代，电机驱动的时代，计算机驱动的时代。所以，社会的进化与能量的进化有关。

§8.3  运动形式和运动机理的统一性

8.3.1  物理世界运动的统一性

如第7章第3节所述，物质世界中运动形式可以大致地分为五个类别：机械运动、物理运动、化学运动、生物运动和社会运动。相互区别的多种运动形式之间存在着内在的统一性。首先，与运动形式相一致的运动的物质承担者具有内在的一致性，即若干由要素经相干关系构成的系统，再通过新的相干关系而构成新的系统。这种逐层的自组织的结果，在自瓦解的过程中又由高层次蜕变回低层次的系统。其次，一定层次的元素的运动形式具有一定的统一性，即在一定的层次上讨论元素间的相互作用。比如，社会运动讨论人与人之间的联系和作用，不关心细胞层次上的运动。第三，运动的规律具有统一性。在同一个层次上，运动规律相同。如果需要，可以把它还原到低层次上予以说明。

这样，总的说：低层次系统的运动形式与高层次运动形式之间可以经过递进相干或者递阶分解而相互转化。比如，一定数量的发光原子在取得协同模式后会发射激光，一定数量的激活原子经由相互碰撞会发生化学反应，一定数量的核酸和蛋白质分子由于自组织的作用会表现出各种生命形式，等等。在同一个层次上的运动形式相互转化更是司空见惯，比如位移、热、电磁、光的相互转化几乎到处可见^[12]。

运动形式之间的相互转化是有条件的。除了相互作用的能量（或力）必须达到一定的阀值以外，还需要新的组织形式（或相互作用结构）的出现或解体。艾根提出的超循环理论，从生命前演化的角度区分了反应网络的三个等级：反应循环，催化循环，超循环。（在第12章第3节中将对此予以介绍。）

8.3.2  信息世界运动的统一性

从信息的角度观察世界，可以把运动分为三个基本的层次：物理信号运动，生物信号运动，人类符号运动（详见第7章第3节）。与这种划分相对应，可以把宇宙分为三个部分：物理世界、生物世界和人类社会。这里，“三个世界”的概念可以看成对波普尔世界1，2，3的概念的推广。因为，人类社会的本质是符号世界，是精神产品世界；生物信息进化的高峰是人类精神，人以外的生物所具有的是初级的人类精神或人类精神进化的起点；物理世界和物质世界基本上是一回事。

符号是信号的信号。生物信号也是物理信号，但同时包含物理信号所没有的特性。DNA程序及其运行机制当然可以用物理、化学的理论给予“硬件” 方式的说明，但是这种生物信号程序的每一个“语句”和它的作用条件与“软件”机制则是生物信息学研究的内容。人类之所以成为万物之灵，主要的依靠是他们的语言和符号系统。一个人如果完全地离开了人类社会，那么他所掌握的语言和符号便毫无作用。所谓的“狼孩”、“熊孩”，虽然具有人类的身体结构和遗传基因，但是不具有人类的社会文化特性，他们与其他动物就没有本质性的区别了，或者说他们蜕变为只具有生物信号系统的非人类生物了。如果动物失去生命，那它的生物信号系统便蜕化为物理信号系统了。显然，物理信号运动、生物信号运动与人类符号运动之间没有决然的不可逾越的界限，其间是可以相互转化的。

如果说，物理世界的运动轨迹是用数学方程表达的，那么人类世界的运动轨迹是用各种“程序”表达的。这些程序就是决定人们行为过程的计划、规程、命令、政策、法律等等。计算机、机器人完全由程序所控制。“深蓝”是一台会下棋的机器，它的程序的效用已经超过了人类的顶尖棋手。在类人猿、蚂蚁、蜜蜂的社会里，照样有程序在实现控制，区别在于那是信号程序，用于信号控制。其实，在人的体内存在大量的信号控制过程。比如，人的血压、心跳、血液中葡萄糖的浓度等等，都是人不能自主控制的。那里由信号程序在进行信号控制。当然，在一定意义上说，信号过程是符号过程的特例，而物理信号是生物信号的特例。因为符号过程的实现离不开信号过程的表示和作用，而生物信号过程的实现离不开物理信号过程的表示和作用。所以计算机芯片可以和人的神经细胞联合工作，人的生物电流可以和人造设备的物理电流联系和交换。这充分说明，物理世界、生物世界和人类符号世界的信息过程具有高度的统一性^[13]。

8.3.3  运动统一论与“统一科学”

如果说，物理世界的能量是统一的，物质能和信息能也是统一的，而且三个世界的物质运动和信息运动也是统一的，那么宇宙间万事万物的结构和功能、存在和运动，不是统一的了吗？这种关于一切对象及其运动的知识体系，不就是一代又一代学者们所苦苦追求的“统一科学”吗？如果我们进一步讨论“世界统一于物质”与“世界统一于信息”，那么因为物质和信息是统一的，物质能和信息能是统一的，关于这种统一的自然和社会现象的科学知识体系，当然也就是统一的。

20世纪20年代，物理主义宣布要用物理学的术语统一自然科学和人文、社会科学^[14]，但是未能如愿。试图联系文学文化和科学文化的所谓“第三种文化”，也具有相同的目标。它采用了物质科学和信息科学相结合的途径，所以迟早能成功。本书的研究目标之一，就是以宇宙构成要素四元论、能量统一和进化论为基础，构造出一条能量进化或信息进化的逻辑链条，作为“宇宙进化论”的理论说明，作为一条通向统一科学的途径。

本章思考题和练习题

1．试述熵增原理以及宇宙热寂的推论。

2．试述宇宙进化和宇宙退化的两种不同的观念，并给予评述。

3．举例说明：物质能和信息能既相互区别有相互联系。

4．什么是能量的“品质”？可以在宇宙演化的过程中看出能量“品质”的提升吗？

5．为什么说和物理世界一样，信息世界的运动是统一的？

6．什么是“统一科学”？有没有建立统一科学的可能的途径？

本章主要征引和参考文献

[1] 张三慧. 热学. 北京： 清华大学出版社，1999. 72 （第二版）

[2] 汪志诚. 热力学·统计物理. 北京： 高等教育出版社， 2003. 55-56 （第三版）

[3] 童天湘、林夏水.新自然观. 北京：中共中央党校出版社，1998.336-342

[4] 周雁翎.“热寂说”疑案新论.自然辩证法通讯，2003（1）：62-69

[5] 冯瑞、冯步云.熵.北京：科学出版社，1992.30-31

[6] P.W. 爱特金. 从有序到混沌----介绍热力学第二定律.北京：科学文献出版社，1990.40

[7] 童天湘、林夏水.新自然观. 北京：中共中央党校出版社，1998.436

[8] 周雁翎.“热寂说”疑案新论.自然辩证法通讯，2003（1）：62-69

[9] 周雁翎.“热寂说”疑案新论.自然辩证法通讯，2003（1）：62-69.1-5

[10] 童天湘、林夏水.新自然观. 北京：中共中央党校出版社，1998.311-312

[11] P.W.爱特金. 从有序到混沌----介绍热力学第二定律.北京：科学文献出版社，1990.187

[12] 杨沈. 自然科学简史. 武汉： 武汉大学出版社，1986. 229-231

[13] 李宗荣、周建中、张勇传. 关于生命信息学研究的进展----以不违背热力学第二定律的方式理解生命. 自然辩证法研究，2004（3）：63-66

[14] 李建珊．科学方法论概览．北京：科学出版社，2002. 58-61

第9章  生命信息进化论

生命信息进化论是关于生命信息现象跨学科研究的成果。它是与达尔文生物物质进化论相平行的一种进化理论，包含了化学进化、生物进化，和人类社会进化中的信息进化现象。如果把物理进化看成是化学进化的基础和前提，把计算机网络进化看成是人脑和社会思维的模拟和辅助，那么它们就可以构成整个宇宙信息进化的链条，容易从中得出一个“宇宙智能谱”的结论。它是提炼出理论信息学基本原理和方法的直接材料，是由应用信息学向理论信息学跃升的中间阶段。

§9.1  达尔文进化论的功绩和局限性

9.1.1  达尔文生物进化论产生的背景

（1）宗教与哲学背景

欧洲文艺复兴的精神觉醒成果之一是英国哲学。中世纪的英国哲学，首先是试图把知识系统化。用来进行这种综合的工具是在亚里士多德的逻辑概念和方法中找到的。其材料则出自关于古代哲学与科学的现存资料，从当时经验获得的东西，以及宗教教义共同组成。在这样收集到一起的、由不同成分组成的大宗材料中，宗教学说被赋予超越一切的地位。在这样的基础上形成的哲学观点在维多利亚时代进入了思辩兴趣衰退期。穆勒说过：“在形成伟大思想的理智追求中，这个国家从前是杰出的。英国一度站在欧洲哲学的首位。她现在处于什么地位呢？……在数学和物理学的狭隘范围之外，根本没有迹象表明阅读和思考的公众把真理作为真理来研究，为了思想本身而研究思想。除偏执的宗教狂（他们是些什么人是我们全都知道的）之外，很少有人对人的本性和生活的重大问题感兴趣：更少有人对人类社会的本性和原则及文明的历史或哲学有求知欲望；也没有任何一个人相信从这样一些研究中能得出单单一条重要的实际结论^[1]。”。

在这个时期，还盛行一种进化哲学。代表人物是斯宾塞，达尔文欢呼并推崇它为“我们的伟大哲学家”。斯宾塞的观点认为，“我们所认识的一切都由现象背后不可测度的能力的表现形式组成，而这些表现形式最终都依靠着唯一的第一原理——力的恒久性。”他甚至提供了一个进化“公式”，他把进化定义为“物质的合成整体与伴之而来的运动的分析，在这个过程中，物质由不确定的、离散的同质状态进到确定的、凝聚的异质状态，而且在这个过程中，被保留的运动也发生了平行的转化。”无论什么种类的一切现象都受这条规律支配。它始终被设想为一条进化规律，将造成一种最高状态，建立起“至极的多样性和最完全的动态平衡”。但是，这个阶段也是不会恒久的，而斯宾塞还视宇宙的历史为周而复始的循环——“进化阶段和解体阶段的轮番交替” 。

根据大量的专业资料，对达尔文的文章的研究揭示出，达尔文主义肯定是当时流行的社会哲学的扩展，有些史学家认为可以从早期的自然选择论述中找到旧的神学观点，还有人则强调达尔文省悟到他的理论中带有唯物论的含义。无论怎么看，都不会再有人认为达尔文只是客观地研究现象，没有受到过哲学的影响。达尔文理论有两个最重要的特征，即它的功利主义和利用“群体思想”取代原来人们所相信的物种是按照理念类型塑造的观念。正是出于功利主义的考虑，才将适应看作唯一的进化驱动力，即不存在最终的目的，只不过是日复一日的检查以确保那些具备有用形状的生物生存下去。

（2）社会伦理背景

进化论提出的年代，是西方社会武力积极扩张以寻求海外市场，物质实力正开始取代道德成为人们追求的目标的时期。同时宗教经历了中世纪已经开始走向没落，人们逐渐对古老的信仰失去信心。

十九世纪的英国与欧洲，盛行几种社会思潮，其中包括保守主义、自由主义、浪漫主义、实证主义与社会主义等。不少社会思潮发端于十八世纪，其影响力却持续久远。它们一般在欧美许多国家流行，尽管可能起源于某个国家。某些思潮在各个国家之间，甚至在一个国家的不同历史阶段都有不同的理论表现形式。

边沁创立的功利主义学派是英国十九世纪资产阶级激进运动的领导学派，作为这个学派的指导理论，功利主义是英国当时最有影响的思潮，它对英国社会观念、政治体制等社会、政治各个方面的改革起了巨大的推动作用。人们不仅把功利主义原理当作一般的伦理原理，而且当作具有普遍指导意义的哲学原则，它对英国学术界、政治界人物的影响是难于估量的。但是，同许多重要思想家的思想一样，边沁的功利主义思想学说，也带有阶级和历史的局限性。作为“最大多数人的最大量幸福”的功利主义原理本身，就有着鲜明的英国工业资产阶级的烙印。他们对英国社会的批判的观点，被认为已经接近历史唯物主义的观点，但是，他们始终未能突破“教育和环境决定论”。

在这个时期，生物学领域之外的思想家正在试图普及生物进步的观念，以支持他们“普遍进步”的世界图景。关于生物如何进步，他们并没有提供新的机制，借助“上帝的设计”作为理所当然的解释已构不成足够强度的刺激，于是进步发展的观念只潜藏在世人的思想背景之中，并未凸显出来，直到达尔文提出了自然选择的机制。虽然他没有把进化自动等同于线性进步，但这种全新的排斥上帝力量的解释还是被借用了，它像猛然亮起的追光灯，思想背景随之豁然明朗起来。人们接受了普遍进步的观念，同时当然保留了上帝的手势，它直指伟大生存之链的顶端，人类端坐其上，那是进步的目的和意义。但追光灯永远照不亮自己，自然选择学说作为达尔文进化论的核心却不得不退隐了^[2]。

（3）政治思想背景

近代英国社会，尤其是工业革命以后的英国社会曾被欧洲各国思想家看作自由民主国家的典范，恩格斯批评论说这只是一种误解，当人们从“远处眺望美妙景象”时往往会“把假象当作了真货”。十九世纪的英国社会，表面上自由民主，经济繁荣。而随着工业革命的发生，工业资产阶级作为新兴的政治力量登上政治的舞台，工业资产阶级和无产阶级的矛盾日益加剧，工业资产阶级为了缓和阶级矛盾，为了使政治体制能适应现代经济发展的需要，在无产阶级革命斗争的推动下，进一步对议会选举制度、行政管理制度与司法审理制度等政治体制的各个领域实行改革。与此同时，他们对日益频繁的经济危机，也愈来愈多地采用国家干预与自由放任结合的手段来加以调节。但是，英国整体上依然保存着腐朽的政治体制，其中首推议会选举制度。乔治三世执政期间，英国政府卖官鬻爵成风。

达尔文利用竞争作为选择的机制，其中多少受到了维多利亚时期资本主义的残酷伦理的影响。达尔文是个博物学家，不考虑这一点就不能真正理解他。但是当一名科学家在建构需待事实检验的假说时，他可能会受到各方面的影响，他的思想可能会有意无意地受到哲学或社会概念的影响。产生的影响能否带来很大的影响，有赖于科学共同体以及社会广大的反应。正是由于十九世纪的英国无论从哲学，社会思潮还是在政治方面都存在着一定的局限性，也使得达尔文理论在一定程度上不可避免的具有时代局限性^[3]。

9.1.2  达尔文进化论的要点及核心

达尔文是19世纪英国杰出的生物学家，进化论的奠基人。恩格斯称达尔文的进化论为19世纪自然科学的三大发现之一。1859年11月，达尔文公开发表了他的巨著《论物种起源：通过自然选择的方式》^[4]。达尔文早年受神学家佩利的自然神学影响颇深，引起了他对自然界中适应现象的关注，正是这种完美适应处处体现了上帝的仁慈与至善。然而在他形成“生物渐变”及“物种分支进化”概念的过程中，他逐渐抛弃了对超自然力量的援引，坚持为进化的机制寻找自然的解释。

按照达尔文的理论：生物遗传变异通过自然选择进行。物种不是固定不变的，而是根据适者取胜的法则进行变异和进化。这是一场革命：造物主的思想被打破。随之，在自然界，上帝创世的计划垮台了。维多利亚时代的英国由此沸腾。对于达尔文的进化论，有人赞同，有人反对。1871年，达尔文发表《人类的起源》，把人归类为动物系列。原来，人与猴子一样，都是出自共同的祖先，但是人类完善了社会本能和智力，并从选择的行为中给社会带来以下益处：教育、权利、社会行为和利他主义行为，保护弱者和穷人。

达尔文的进化论提倡两项要素。第一项是达尔文所谓的“变异”（Variation），如今的科学家称为“突变”（mutation）。突变泛指一系列的机制可以产生遗传上的变异作为自然选择的基本材料。这些变异的来源可能是个别基因的突变（point mutation），染色体的倍增（chromosomal doubling），基因的复制及重组（gene duplication and recombination）。这项学说中，最基本的要点认为变异是不规则、无目的、随机遇（random）而产生的改变。第二项是自然选择，这是达尔文主义最突出的一点，他认为这庞大的进化过程是由一种自然界的选择或者叫“适者生存”（survival of the fittest）的动力所引导。而这动力在生物界的功效神奇、威力之大，是以前人类认为只有创造者亲手引导才能完成的^[5]。

达尔文进化论主要包括两个学说：其一是共同祖先学说。它揭示了生物进化的事实，指出物种是可变的，所有的生物都来自同一祖先，生物进化是一个树枝状的不断分化的过程；另外一个就是他的自然选择学说。提出了解释生物是如何进化的一个机制，认为自然选择是生物进化的主要方式，是对生物适应性的合理解释。根据这两个学说，生物的进化是从共同祖先开始，在自然选择作用下的多样化过程。生物的进化模式是没有预定方向的，呈树枝状不断分化，而不是像以前的进化论先驱理解的那样是从低级到高级的有预定方向的直线式进化。生物的进化步调是渐变式的，是在自然选择作用下累积微小的优势变异的逐渐改进的过程，而不是跃变式的。

达尔文理论的要点主要有以下三个方面：

（1）变异。变异是生物的普遍特性。不但同种个体之间有差异，甚至来源相同的个体在相似的条件下也会产生变异。在一定环境下，不同变异的生存价值是有差异的。有的变异不能产生遗传，只有能产生遗传的变异才是自然选择的对象，变异为生物进化提供了原料。

（2）繁殖过剩。生物具有极强的繁殖力，能产生数量庞大的后代。例如，一颗一年生的植物即使每年只结两粒种子，如果全部成活的话，二十年后就有一百万棵后代。大象是繁殖力很弱的，三十岁开始生育，活到一百岁，一生只生六头小象，但如果全部成活的话，经过七百五十年后，一对大象的后代可达一千九百万头。但实际上，生物产生的后代中只有很少一部分能够生存下来，而种群的大小保持相对的稳定，其原因是存在着生存斗争。

（3）生存斗争和适者生存。所有生物都处于生存斗争之中，每个生物为了争取生存和传宗接代，就势必进行斗争。这种生物和环境的关系，叫做生存斗争。它包括生物跟环境的斗争、种间斗争和种内斗争。在生存斗争中，对生存有利的变异受到保护，对生存有害的变异被淘汰，这就是适者生存^[6]。

9.1.3  达尔文理论存在的难点问题

研究科学哲学的著名的卡尔·波普尔曾说，达尔文最大的贡献当然是他的学说：进化的过程可以用自然选择及偶然变异来解释。起初，自然选择被认为只是一种学说，需要有实验和观察来证明。但是细察之下，原来它是一种同义反复，是必然性的宣言，只因前人没有发现两者之间的关系而已。进化论说，在一个群体中，最能适应的个体（用留下最多子孙为定义），必定留下最多的子孙。这样的同义反复绝对没有减少达尔文伟大的成就；只有当学说被清楚地陈述以后，生物学家才会认识到这个原理具有的解释能力何等厉害^[7]。

事实上，达尔文的学说也并不能完全清楚的陈述，在他的进化论中，由于科学的局限性，达尔文也认识并提出了如下的问题^[8]：

（1）达尔文理论认为因为自然选择的作用仅仅在于保存有利的变异，所以在充满生物的区域内，每一新的类型都有一种倾向来代替并且最后消灭比它自己改进较少的亲类型以及与它竞争而受益较少的类型。因此绝灭和自然选择是并肩进行的。所以，如果我们把每一物种都看作是从某些未知类型传下来的，那么它的亲种和一切过渡的变种，一般在这个新类型的形成和完善的过程中就已经被消灭了。但是，依照这种理论，无数过渡的类型一定曾经存在过，为什么我们没有看到它们大量埋存在地壳里呢？为什么物种恰像我们所见到的那样区别分明，而整个自然界不呈混乱状态呢？

（2）一种动物，比方说，一种具有像蝙蝠那样构造和习性的动物，能够由别种习性和构造大不相同的动物变化而成吗？我们能够相信自然选择一方面可以产生出很不重要的器官，如只能用作拂蝇的长颈鹿的尾巴，另一方面，可以产生出像眼睛那样的奇妙器官吗？

（3）本能能够从自然选择获得吗？自然选择能够改变它吗？引导蜜蜂营造蜂房的本能实际上出现在学识渊博的数学家的发见之前，对此我们应当做何解说呢？

（4）对于物种杂交时的不育性及其后代的不育性，对于变种杂交时的能育性的不受损害，我们能够怎样来说明呢？

当然，这些问题中有的虽然受到当时科学的局限而在后来的科学研究中被赋予了合理的解释，但是，现代科学的发展也进一步对达尔文理论提出了更多的质疑。就像任何一种科学理论一样，达尔文的进化论从提出到现在，一直进行着遭遇挑战、加以补充和修正的过程^[9]。

9.1.4  达尔文理论的局限性

大量事实证明，达尔文进化论是科学的。达尔文的进化论作为科学理论，正在被发展或者说修正，但它在生物进化理论中的主导地位尚未被动摇。以“自然选择”理论为核心的达尔文进化论和大量的其他科学理论一样，并不能很完美的解释所有进化问题，它不是一个终极的理论，不是放之四海而皆准的。随着时间的推移，人类认识世界的广度和深度也在不断地扩大和加深，要解释最新涌现出来的现象，必须要求理论的跟进，因此，任何理论都有一定的局限性，需要不断地修正和补充。

目前看来，达尔文理论面临的困难有：（1）达尔文认为基因突变是进化的原料，而环境的选择是一种动力。但这些都被证实是不对的，因为百分之九十以上的基因突变都是有害或致死的，不可能造成生命的衍变与存在。并且，根据热力学第二定律，一种物种可能横向发展，不可能有纵向的转变，所以对进化的原料与动力到目前为止仍是不得而知；（2）达尔文坚持连续式、渐变式进化，但这一理论却不能解释生物学中物种的分类。因为在现今存活的物种之间都有非常明显的分类标准，若依达尔文的连续式进化来看，每一物种之间都应有相似相连的地方，但事实上却没有；（3）始祖鸟、腔棘鱼的化石以及软体动物与脊椎动物之间的关系可以很明确地证实达尔文进化论的困难。达尔文本人也坦诚道他无法找到进化过程的中间环带的化石，这对他的理论很不利。由这些证据看来，达尔文理论急需修正和补充，以适应时代的发展^[10]。

科学从来不是静止不动、固定不变的，而是不断向前发展的，达尔文所处的时代的科学特征也决定了他的进化理论必然也受到当时科学的局限。纵观科学史，可以看出，自然科学的发展是在斗争中不断积累、接力传递的，近代超过古代，现代又超过近代。而社会科学发展从总体上说也有近似于自然科学的接力效应，但由于受社会政治等方面的影响，某些时期也会出现逆转、蒙难和谬误泛滥的情况。而作为对现实的某种批判、拓展和超越的人文科学，其发展道路更为曲折^[11]。

科学技术的长足进步是工业革命的物质前提之一，十八世纪英国的自然科学深受牛顿力学的机械论原理的影响，这一理论甚至对社会科学与一般人的思想观念都发生了深刻影响。蒸汽机的发明与推广，是这一时期科技发展的最重要的成就，它带来了机器大工业，并使人类开始进入工业化社会。19世纪70 年代，以牛顿力学为基础的古典物理学在各个领域都取得辉煌成就，不少物理学家认为物理学理论已接近最后完成。可是，牛顿的绝对时空观在火车思考试验中出现了矛盾，而在这个世纪80年代的“以太漂移”实验又与理论预测相反，为解决这些令人沮丧的矛盾，洛伦兹等老一辈物理学家采取修补漏洞的办法，提出各种名目繁多的假设，却使得理论体系更加捉襟见肘。少年时代就喜爱刨根究底的爱因斯坦，则从更高的着眼点和更广的视角来审视这一问题，他大胆地摒弃了对物质不起任何作用的牛顿的绝对空间和绝对时间概念，把伽利略发现的力学运动的相对性提升为“相对性原理”：自然规律与观测者的运动状态无关。同时，又把光速对于任何观测者都是不变的这一实验事实也提升为原理。从这两条原理出发，他建立起了一套完整理论，后被人称为“相对论”。

科学是不断发展的。在牛顿经典力学为主导的时代下产生的达尔文理论，必然受到其影响，具有一定的科学局限性，它需要向前发展^[12]。

9.1.5  对达尔文理论的发展

（1）综合进化论

达尔文进化论的一个重要思想在于，进化是靠微小变异的积累来实现的。按照他的理论，自然选择导致的进化只能是非常缓慢的、渐变的过程。他深信“自然界无跳跃”的法则。通常将这种渐变的进化称为达尔文式的进化^[13]。

达尔文创立的进化学说所采用的方法基本上是描述和比较的方法。综合进化论则是建立在实验和定量分析的基础上，因而是比达尔文学说更为精确的理论。在达尔文时代，自然选择还只是一种推测，而现在则是被受控实验所证明的理论。

综合进化论使自然选择学说更加精确，它更新了自然选择学说的一些基本概念：

首先，在达尔文看来，进化的改变仅仅体现在个体上，综合进化论则认为，由于基因分离和重组，有性繁殖的个体不可能使其基因型恒定地延续下去，只有交互繁殖的种群才能保持一个相对恒定的基因库。因此，进化体现在种群的遗传组成的改变上，不是个体在进化，而是种群在进化。

其次，在达尔文学说中，自然选择来自繁殖过剩和生存斗争，它是基于繁殖过剩和生存斗争做出的一个推论，而在综合进化论中，则将自然选择归结为不同基因型有差异的延续。在种间或种内的生存斗争中，竞争的胜利者被选择下来，它的基因型得以延续下去，这固然具有进化价值，但除此以外，生物之间的一切相互作用，包括哺食、竞争、寄生、共生、合作等等，只要影响基因频率和基因型频率的变化都具有进化价值。没有生存斗争，没有“生死存亡”问题，但是个体的繁殖机会的差异也能造成后代遗传组成的改变，自然选择也在进行。

第三，达尔文还不能区别可遗传的变异和不遗传的变异，他有时还采用了后天获得性遗传的概念。综合进化论摒弃了这些过时的概念，而将自然选择学说和孟德尔理论及基因论结合起来。

综合进化论对达尔文学说做了上述一系列重要修改，这更加巩固了达尔文的理论，使之能更好地为人们所理解和接受。

（2）广义进化论

“广义进化论”的提出者、匈牙利人欧文·拉兹洛，在他的新书《巨变》中说，人类目前正处在死亡与重生的十字路口，到2010年，如果人类还不能有效改变当下流行的生活方式与思维方式，不能实现“意识革命”和“文化转型”，建立起全新的生态价值和生态伦理，那么，人类就将进入“毁灭期”，万劫而不复。

拉兹洛认为未来人类的前途与命运完全取决于人类能否创造出一个新世界。未来不是被预测的，而是要开创的，这是他在书中的一个重要论点。拉兹洛创立的广义进化论，其中的一个重要命题便是：“进化不是命运而是机遇，未来不是被预见而是被创造”，按照拉兹洛的理论，人类的发展虽然是一种非线性系统，在其演化中充满了无法预料的因素，但就如人的生命体一样，这一系统又有着自身组织能力，是具有“自我调节机制”的。如果人类现在就对全球问题予以足够的关注，并致力于缓和人与环境的对立，那么就是一种积极的自我调节。

按照达尔文的进化观点，变异是随机产生的，可以在系统中引进随机因素而简单地实现。而选择的问题就要复杂得多，选择必须依赖于某种价值观或价值体系，建立评价准则是掌握进化过程的关键，所以在这—类复杂系统中，评价是最核心的问题，把软硬结构模型和自我表述概念引进达尔文的进化论，就构成了广义进化论。广义进化论是对达尔文进化沦的推广，而其新加入的软硬结构模型又依存于进化的工作原理。进化依赖于评价，但是评价问题在达尔文进化论中并不突出，这是由于在生物进化过程中评价问题比较简单，最根本的评价准则就是存在原则。“优胜劣败，适者生存”从逻辑的角度看只是循环论证而已，说胜者为优而优者必胜是没有太大意义的。这句话从学理的角度看则表现了一个最基本的评价准则，即存在原则。从这个原则出发，就可以对生物的适应度给出严密的定义，即某种生物的适应度是指该生物的一个个体在一生中能够繁殖出的达到再生育状态的子个体的个数，用数学语言来说是生物个体指数增长时指数函数的底。因此虽然在达尔文进化论中评价问题不很复杂，但进化建立在评价准则的基础之上这一点是显而易见的。建立广义进化论的目的在于研究自我表述系统，对于某些自我表述系统来说，虽然存在原则仍是其评价的最基本原则，但更直接起作用的却往往是一些派生出来的次级准则，或称为高层准则。

纵观整个的进化史很容易产生一种直观的印象，即生物是从低级向高级进化的，高级的生物产生于低级生物之后。因此从低级向高级的进化似乎可以看成进化的方向。我们把复杂性和确定性作为生物进化的方向，并不意味着任何一种简单的生物都将进化为复杂的生物，不意味着现代的爬虫类终将进化为哺乳类或鸟类。这种方向性只是表明一种不可逆性，即生物由简单到复杂的进化是可能的，而由复杂向简单“退化”则可能性要小得多，或者说是几乎不可能的。生物学中有一个由归纳得到的法则：当环境的进化压力朝着相反方向作用时，生物的进化不会原路退回。在进化中所获得的性状经过的时间越长，越不容易失去。这就是不可逆性的一种表现。用软硬结构模型可以解释这种不可逆性的机制。这种不可逆性是在进化过程中基因体系中的软结构对硬结构的建构（硬化）所造成的。对于这种建构我们可以举出两种硬化机制，即横向的“互适应”和纵向的“覆盖”。“互适应”是指这样一种机制：如果一种生物通过偶发的突然变异获得了性状A，那么A只要危害不大就会被保存下来，也可能通过偶然的变异失去，此时性状A属于软结构。但是如果其后生物又偶然获得了性状B，AB之间存在互适应关系，即性状A与性状B同时存在时能产生生物有利的效果，而缺失任何一方都会降低生物的适应度。那性状A与性状B之间的互适应关系使得这两种性状都被硬化为基因体系中不可失去的成分，即硬结构。“覆盖”机制则着重多细胞生物的发育过程。多细胞生物从一个生殖细胞发育到多个的过程是一个自我表述的过程，初始的单细胞可以看成是一台机器，核中的DNA可以看成是—份包含全制造过程各工序集。第一台机器按最初读出的指令制造第二台机器，第二台又读出次段指令去完成后面的程序，直到个体完成。制造过程后期所发生的指令差错可能不影响个体完成，但早期的制造结果被后面工序使用的概率大得多，早期生效的指令发生差错时很容易使后续工序失败，个体无法发育完成。这种强选择压力使得早期指令硬化，成为不可变更的部分，形成硬结构。

（3）间断平衡论

在古生物学理论中，间断平衡论是针对传统的渐变论而提出的，它在基本指导思想、理论基础和方法论上都与传统的渐变论有明显区别。首先，间断平衡论是建立在突变与渐变辩证统一的基础上的。它认为生物演化有两种过程，大多数物种的形成是在地质上可以忽视不计的短时间内完成，即成种作用过程。物种形成以后经历一个长时期的相对稳定阶段，在选择作用下发生十分缓慢的变异，即种系渐变过程。成种作用是产生种及种以上分类单元迅速变异的宏进化（macroevolution），种系渐变是产生种内变异的微演化（microevolution），虽然微演化有时也可以产生渐变种。第二，间断平衡论认为突变成种作用是演化的主要力量，种系渐变虽然亦可以产生新种，但其产生的变异量（或演化量）很小。第三，对于成种作用过程，间断平衡论强调突变是成种的原动力，但突变成种方式最初是随机的；地理隔离是产生成种作用的必要因素。不过它也提出，新种的最终形成亦是自然选择的结果。

间断平衡论的产生，使许多重要的自然现象和一些长期不能得到合理解答的问题得到比较完满的解释：①“化石记录不完备性”的重新审视。间断平衡论认为，虽然化石记录的不完备性使我们不能够了解各类演化的细节，但已有的资料已足以反应演化的总貌及其规律。无须将大量演替类别间少见的中间过渡类型归咎于化石记录的不完备性，因为种及种以上的单位是突变产生的，中间环节不一定存在，或者它们很稀少而难以被发现。②“适应辐射”是地质上各时代开始时生物门类演化发展的普遍现象，如白垩纪末的古兽类辐射出第三纪有胎盘类哺乳动物20余目；寒武纪初的生物大爆炸现象等用传统渐变论的种系成种速度无论如何都难以解释。而这种短期内大量分支成种却正是间断平衡论的观点。③间断平衡论强调分支成种作用，解释了实际工作中普遍发现的，在一个连续剖面上很难看到化石由下而上渐变过渡的现象。④传统渐变论对“活化石”如海豆芽（Lingula），鲎（Limulus）等的解释是由于它们适应的环境长期未变。而间断平衡论则认为它们能长期保持不变是因为没有隔离，它们是广相产物。

间断平衡论的产生是针对传统的渐变论的，是作为生物演变的基本理论。因此它的提出立即在自然科学界产生重大反响。虽然大量事实使得绝大多数学者不同程度地接受了间断平衡论，但间断平衡论仍面临着渐变论和神学特创论的严峻挑战，还需要在突变与渐变辩证统一的演化过程中不断充实和发展，需要寻求更多有说服力的实际材料，以确立其在自然科学中作为基础理论的地位^[14]。

（4）智能设计理论

智能设计（ID, Intelligence Design）是一种与达尔文观点不同的解释生命系统复杂性的理论。它认为，对生命的某些方面的最佳解释不是自然选择、不是无目标没计划的自然因素，而是某种有智慧的力量、智能的因素。这种新的思潮的论点集中于化石记录中缺少的环节，尤其是有大量新物种涌现的寒武纪。“智能设计”运动强调进化论的弱点和空白之处。他们对达尔文理论具体提出的批评主要围绕如下观点展开：生命实在过于精巧复杂，不可能通过偶然突变和自然选择进化发展而来。利哈伊大学生物化学家M．Behe的主要论点是，生物体内包含诸如眼睛之类的设计极为精巧的构造。他说，这种现象具有“不可简化之复杂”（Irreducible Complexity），因为去掉或改变其中任何一部分都会使整体失效。Behe称，这一切不可能通过零敲碎打的进化发展而来。还有贝罗大学的数学家、哲学家W．Dembski，提出“解释过滤器”来区别三种类型的进化原因：偶然的，必然的，和设计的；并试图通过计算概率证明偶然突变和自然选择不可能解释生物进化过程中的“特征复杂性”（Specified Complexity），即信息理论中的特征信息（Specified Information）。对达尔文理论进行修正，这本身是一种库恩的科学范式的转变，即由物质科学范式向信息科学范式的转变^[15]。

美国南佛罗里达大学T．E．Woodward写出题为《从教条主义的麻痹状态中清醒过来：智能设计理论的历史》的博士学位论文，指出智能设计是“一场当代最重要的科学运动”。在人类文明进步史上，达尔文功不可没。但是，他的理论不可能是终极的理论。事实上，在信息社会到来之前，在物质科学和物质哲学的指引下，人们只能从物质的侧面去认识生物进化现象。只有在信息科学和信息哲学的指引下，关于进化现象的认识才可能深入到信息的层次。达尔文主义是工业时代的进化理论，我们应当建立起信息时代的进化理论。

ID理论并不否定自然界中的进化现象，并不全面地否定达尔文主义。它只是说：达尔文对进化机理的解说没有抓住根本。因为，自然选择侧重于“外因”，其局限性来自于牛顿第一定律所确立的机械论世界观：如果没有外力的推动，生物保持自己的惯性，结构和功能的稳定性。外因论误认为，生物只是不得已才改变，是为了适应环境，免遭淘汰。实际上，生物的运动主要靠“内因”。而内因就是生物依据自身的目的，进行自我设计。生命进化的本质是算法和程序设计的进化。如果从方法论上看，随机突变受物理学法则的制约。物理学的变异是盲目的、随机的，而信息学的变异是设计的，因而几乎是必然的。因为，有目的、有计划的生物智能设计在遗传和创新中积累，造成信息的爆炸式增长。这才是生命复杂性产生的根源^[16]。

（5）智能设计运动发展的理论需求

尽管智能设计运动目前已经得到学术界、教育界、宗教界、政治界的理解和支持，它的最艰苦的时间已经度过了，形势变得越来越好，但是它仍然面临许多难解的问题。对ID理论提出的非难至少包括如下十个方面：（1）它为神创论者构筑了一个前沿阵地；（2）它整个儿的是一种政治运作；（3）它阻碍着科学的进步；（4）它拒绝同行的评议和批评；（5）它主张上帝在设计，但是上帝来自何方？（6）它不能量化，没有预见；（7）它所能做的只是对于进化论的批评；（8）它是一种糟糕的神学；（9）它是很糟糕的科学，甚至根本就不是科学；（10）它致力于研究超自然的原因^[17]。

为了回应上述指责，ID理论必须合理地回答两个最根本的问题。其一是：谁是智能设计的主体，或者谁是智能设计者？其二是：智能设计者是如何工作的？显然，这个设计者不能是上帝。否则，ID就成了神创论。如果设计者是上帝以外的另一个具有智慧的主体，那么这个主体又是谁设计的呢？此外，设计者的工作方式也很难给出一般性的回答。

Dembski明确指出：ID不过是信息理论的“标识语”（Logo）而已。生命系统的物质、物理学能量的要素是可以还原的，其中不可还原的是信息和信息学的能量。维纳说，信息不是物质，也不是能量。这对我们确立信息的独立地位显然是很重要的。但是，说信息不是什么，并不等于说了信息是什么。“信息是什么”的问题没有在科学和哲学上得到解决，ID运动便没有信息基础理论和信息哲学观念的支持。它只能说明进化的主要动因“不是什么”，却不能完全地说明这个主要动因“是什么”。说不出设计者是谁以及设计者的工作方式，就很难说ID解决了达尔文理论没有解决的问题。

ID运动急需基础理论以至哲学观念的支持。传统的物质哲学把信息说成是众多物质属性中的一种，于是一切信息现象（包括人类精神活动）都可以还原为物理过程，用物理学法则能够给予透彻的说明。从已经得到科学界和全社会认同的计算机科学、通讯科学、生物信息学、医学信息学、社会信息学等领域信息学的实践来看，物质科学的概念、原理和方法并不能描述信息过程和信息规律。所以，整个信息科学的理论大厦不能建立在物质科学和物质哲学的基础之上，而必须以理论信息学和信息哲学为基础。理论信息学是对全部领域信息学的概括，是建立信息哲学的直接基础。所以，ID运动的需求为理论信息学提供了一个潜在的巨大应用市场。

生命信息进化论是一种信息时代中的推广的生物进化论版本。从研究的思路上，它与ID理论是不同的。首先要把生物进化现象放到整个宇宙进化的全过程中考察，在物理进化、化学进化、生物进化、文化进化的逻辑链条中发现共性和个性。其次，要把生物进化论放到人类文明进步的大背景中考察，在工业社会向信息社会过渡、物质科学范式向信息科学范式的转型中，认识信息进化理论的必然性和发展趋势^[18]。

§9.2  物理进化、化学进化、生物进化与社会进化

9.2.1  物理，化学，生物与社会进化的层次

在达尔文之前，关于进化的思想和观点早已有之。从居里叶的《比较解剖学讲义》，到冯·贝尔的《动物发展史》无不渗透着进化论的思想。拉马克的《动物的哲学》则是一本系统性的进化论著作。达尔文的杰出贡献是提出了大量进化的事实和较为合理的生物进化的机理，并且在与神创论的斗争中取得了胜利。但是，这并不表明达尔文的学说全部正确，它是永远的绝对真理。达尔文理论只是人类关于进化现象和进化机理学说发展过程中一个阶段上的一种形态。基督教《圣经》说上帝在一周之内造出宇宙万物。尽管与宇宙学、天体物理学、生物学、人文社会科学的结论相冲突，但是《圣经》仍然坚持说神创论是真理。如果说，达尔文理论不需要与时倶进，即使与科学研究的结论和大量化石发现的事实相矛盾，也不可以进行修改，那么它岂不是也失去了批判精神，也变成一种信仰和宗教？

事实上，生物进化只是宇宙进化全过程中的一个阶段。没有物理、化学的进化，哪有生物进化^[19]？生物进化并没有停止，已经进化出了庞大而复杂的人类社会组织和以指数方式增长的人类科学文化知识体系。显然，在人类社会与文化层次上的进化机理不是自然的和随机的因素在起作用。其实，生物的运动并不是纯粹的自然力在起作用，也不是完全的随机过程。一般地说，生物总是有求生的目的和趋利避害的生存策略，他们总能进行某种形式的“自我设计”。它们的行为不仅是对于外界刺激作出反应，而是有目的、有意图地去了解环境、研究环境、改变环境。在一定意义上，达尔文所揭示的进化机理是牛顿第一定律和概率统计理论的生物学应用，其适用范围仅仅是物理进化，到化学进化的层次上就开始显现出固有的局限性，到生物进化层次上基本不正确，而到文化进化的层次上则是完全错误的了。

如果说，在物理学领域中是盲目的力在起作用，那么在化学的层次上，就表现出起反应的分子自身的意向、识别、选择、作用。这里，不仅仅是外因和随机作用的结果。1987年诺贝尔化学奖的得主之一的法国化学家Jean-Marie Lehn从生物学中借用“识别”的概念，明确提出“分子识别”所需要的“化学信息”都存储在相互作用的分子的化学构造当中。在化学反应中，分子根据自身和对方提供的化学信息寻求最佳的偶合状态，从而决定了化学反应的机理和产物的组成与结构。他进一步指出，在“分子识别”的概念范畴内，化学反应便从原来的随机模式变为智能模式。所以，“我们可以把分子识别过程看成是分子间化学信息的选择性和处理过程” ^[20]。既然化学过程本身不是外力推动下的随机过程，而是分子信息的智能化过程，那么把化学进化的主要机理归结为环境的与随机的因素，就没有什么科学性可言了。所以，即使撇开社会进化和分子级别的进化不谈，达尔文主义关于生物进化机理的解释也并没有抓住现象的本质。

10.2.2  生命物质进化与生命信息进化

生命的本质既是物质的，更是信息的。在一定意义上说，达尔文进化论基本上是关于生命物质进化的理论。由于时代的局限性，即由于他所处时代的哲学观念和科学技术的限制，他没有、也不可能对生命信息的进化现象进行考察。即使到了今天，信息科学技术成为整个科学技术的核心和灵魂，人们言必称信息，但是物质哲学和物质科学的思维惯性仍然限制着不少社会成员的视野。他们看不到，因而不承认或者低估信息和智能的作用。我们不可以用今天的科学和哲学的发展去要求达尔文。但是，摆脱物质哲学和物质科学的束缚，站在信息时代精神的高度，揭示生命信息进化的规律，却是当代科学工作者的历史责任。

与生物性状和物种进化的理论相平行，存在一个生命信息进化论（Life Information Evolution）^[21]。生命信息进化是生命物质进化的主导和记录。从无机物几近于零智能的层次，进化到人类大脑智能最高的层次，延伸出机器的“人工智能”，属于跨越物种的智能增长。在某个物种内部，一个生物个体必须不断地“学习”，适应环境变化，其“思维”能力与时俱增。人的心脏是物质生命的引擎，大脑则是信息生命的发动机。人类社会机构和国家，其自组织能力，包括手段与工具的水平，显然是在不断地增长着。对于DNA以及细胞，结论是一样的，只不过关于智能的行为方式略有不同而已。危害人类的病毒对抗生素的适应性在快速增长。宇宙智能谱具有一种自然增长的趋势。

在人类社会中，物质生产必须以消耗能量和原材料为先决条件，产品才能完成。但是，信息生产对物质材料和理化能源要求极少，它并不消耗信息原材料，也不消耗信息能。相反地，智能是一种增长式能源。知识的无消耗式生产和智能的不断增生是信息产品爆炸式增长的内在机理。在信息世界中，永远不会出现资源耗尽和能源短缺，更没有导致平衡的趋势，有的只是欣欣向荣，是向智能谱的高端无限制的延伸。

9.2.3  由物质生命科学走向信息生命科学

在由工业社会走向信息社会的时候，人们的经济活动和生活方式率先实现“信息化”，然后是科学学科和哲学的“信息化”。生物学以及整个关于生命现象的“生命科学”，也正在经过信息化的洗礼。人类基因组计划的完成标志着分子层次上的信息生命科学取得了实效。在细胞层次，多细胞生物层次，人类个体层次，以及社会层次上关于“信息生命”的研究，也将进一步深入展开。伴随21世纪的脚步，物质生命科学正在走向信息生命科学。揭示“活着的信息”的生命本质，是对几千年来关于“活着的物质”的生命本质研究的补充和完善。实现物质生命科学的“信息转向”，将直接影响我们“对人生的看法，也就是对于人类生存的目的、价值和意义的看法”。而“人生价值观”，即对自身的社会地位、人生目的、意义以及个人与社会集体、人与人之间的关系等进行认识和评价时所持有的基本观念的转变，将直接调整我们人生总的价值目标，从而极大地改变我们的思想和行为。

（1）物质生命与信息生命：活着的物质与活着的信息

对于物质的活性，我们非常了解，时常感惊叹不已。许多动物在失去了身体的某一部分之后，不久就可以长出来。人的自我修复能力，对疾病的免疫能力也是很强的。我们感到困乏、疲倦了，但一觉醒来，倍感精力充沛。在我们称赞物质生命的时候，对信息生命的奥妙和完美却认识不足。首先，我们物质生命体的结构组织、新陈代谢完全是信息生命力的一种表现形式。没有了符号级别上的信息活动，我们就可能成为植物人；而没有了DNA级别上的信息活动，我们就成了死人。其次，活着的生命为活着的物质掌握着人生的“方向盘”。同一个物质的肉体，他可以无私地奉献他人和社会，也可以极端自私自利、残害他人、危害社会。第三，一个人的认知和处世能力，决定着他一生所能够成就的事业和所达到的人生境界的高度。伟人和庸才之间的区别不在他们的肉体，而在他们的心智。最后，在一个人的物质生命结束之后，有的人信息生命一样灰飞烟灭，有的人却流芳百世、万古常存。

不同的生命观、不同的价值观决定我们选择不同的生活目标和生活道路。有的人一辈子吃喝玩乐，形同行尸走肉。有的人一辈子艰苦卓绝，为人类进步立下丰功伟绩。人类社会中的不幸、灾难一半来自自然，一半来自自身。不是外星来人对我们破坏、捣乱，而是我们身边的人在阴谋算计，惟恐天下不乱。不是上帝给了我们福音，而是人间的真理与善良在支配着、鼓舞着我们追求更加和谐与美好的明天。整个生物界都不是物质和能量的转换装置，每一个生物个体都在不同的级别上进行信息和智能的生产与创造。我们人类不是酒囊饭袋，而是知识和智慧的主人。因为我们创造和发明了符号文明，我们生活的更加美好。而良好的生活环境又让我们可能有更多的发明创造。

任何一部自行车或汽车，其逻辑功能都是两个部分：动力和方向。没有动力，车走不了；没有明确的、合适的方向，走也是白走，甚至不如不走。动力和方向既相互区别，又相互依赖、相互支持的。在一定意义上可以说，自然科学解决动力的问题，而社会科学解决方向的问题。在20世纪中叶以前，大体上自然科学就是关于物质的科学，而社会科学是关于信息的科学。通信、计算和控制科学的出现，带动了科学的学科信息化，正在把自然科学和人文社会科学连接起来。工具信息化的过程卓有成效，观念信息化的作用正在显现。生命科学的信息化需要一个“信息生命”的概念。我们需要认识和承认：人有两条生命，物质生命和信息生命。我们需要研究物质生命的活法，更要研究信息生命的活法。

（2）信息生命决定着物质生命的生存状态与效率

过去，物理学只承认物质的存在是真实的存在，人类精神只是物质的一种特征，把人脑中物理的过程搞清楚了，自然会得到关于思想和意识的科学解释。在物理科学基础上的哲学抽象则说，世界上除了物质的运动和运动着的物质，什么都没有了；关于精神现象，那是物质的反映；关于意识支配人的活动，那是精神对物质的一种“反作用”。现在，我们已经明确地看到，物质对精神的“正作用”是精神对物质的反映，或者说是“能动的反映”。物质决定了精神“反映”的可能和对象。但是，精神却能决定人们改变的物质对象和改变的可能性。从认识和实践的关系上说，物质的决定论是感知问题，是认识世界，而信息的决定论是实践的问题，是改造世界。物质生命与信息生命的关系很象计算机的硬件系统和软件系统。

在第1章中，谈到了大学生自杀的问题。精神力量的作用不只是一种“反作用”的问题，精神的生命可以决定物质的生命是继续存在，还是取消这种存在。在大西洋海岸，数百头巨鲸一次又一次地冲向海滩，面对养育它们的海洋，义无反顾地结束生命，任何力量都改变不了它们的决定。过了繁殖期的成年蝴蝶冲向地面，拼命地扑打自己的翅膀，直到精疲力竭而死。有一头7岁半的雄性黑猩猩，悲痛欲绝地独自守在去世的母亲身旁，一步也不离开，拒绝进食，直到饿死。在武汉某知名大学中，有一名男性硕士生因为他敬爱的母亲去世，而悲痛欲绝，自杀身亡。在宗教势力的控制下，不时有一群人集体自杀的现象。如果说，这些多细胞生命个体或群体因为他们的自杀决心而结束物质生命，那么我们怎么理解单个细胞或同类细胞群的自杀现象呢？

所谓细胞的“程序性自杀”的机理也许就在生命过程的“程序”当中。到目前，细胞生物学家只能知道以下几点细胞自杀的原因：（1）发育的需要；（2）消除体内危险因素，实现自我保护；（3）消除受损细胞。“生死有命”在细胞群体的分化发育中体现得淋漓尽致。细胞的寿命是一定的，当死亡临近时，它就做好了一切准备，从容赴死。

在人类个体发育过程中，生殖系统发生中的细胞死亡特别有趣。人拥有生殖腺和生殖管道这一套器官。它们使男人高大英武，恰似炽热的太阳；使女人娇媚柔美，宛如皎洁的月亮。由DNA决定性腺的男女性别，而性腺决定了生殖管道如何分化。但在性腺生成之前，人的胚胎却没有性别。这个新生命在性别分化的十字路口徘徊，谁也没有告诉它该变成太阳还是月亮。为避免陷入不男不女的尴尬境地，它干脆生成两套原始生殖管道---中肾管和中肾旁管，以备大自然的选择。当DNA告诉原始性腺该生成男性的睾丸时，于是中肾旁管细胞自杀，最后退化消失，中肾管则发育成男性输精管道。反之，中肾管细胞自杀，最后形成女性输卵管道^[22]。

（3）关于“心理亚健康”现象

80年代中期，前苏联布尔曼教授通过研究发现，除了健康状态和疾病状态之外，人体还存在着一种非健康非患病的中间状态，称为亚健康状态。世界卫生组织（WHO）对健康的定义是：“健康不仅仅是没有疾病和虚弱，而且是在身体、心理和社会适应上的一种完好状态。”相应的，亚健康就是在这三个方面的不完满状态，它可能不算疾病，但已经背离了健康，而且很有可能向疾病转化，它是一种病前状态。WNO的一项全球性调查表明，真正健康的人仅占5%，患有疾病的人占20%，而75%的人处于亚健康状态。国内一项近万人的调查证实，中国人群中有50%-70%的人处于亚健康状态^[23]。亚健康的概念一经提出，就因其存在的广泛性引起世界的关注，成为当今世界医学领域的研究热点。亚健康的研究，对维护和促进人类健康，发挥智力潜力，提高人的生命质量和生活质量，具有非常重要的意义。

生命是一个连续的过程，亚健康是生命谱中的一种“中位”分布现象。亚健康是处于健康与疾病状态之间的一种动态变化的中间状态，它与其上游的健康及下游的疾病之间相互转化。如果对这一状态缺乏警惕、任其发展的话，就很有可能恶化进入疾病状态，从而可能导致更为严重的后果。亚健康状态实际上是给我们亮起的一盏警灯，提示我们此时该引起对健康问题的重视，如果在这一阶段实施干预措施，较容易以较小的投入取得比较理想的效果，促进亚健康状态向健康状态转化。预防疾病是医学的最高目的之一，关注亚健康状态是顺应当前以预防为主的医疗保健思路，关注、防治亚健康状态是降低社会医疗成本、提高人民生活质量的有效措施。

“心理亚健康”是亚健康的一种重要类型，它是介于心理健康与精神疾病之间的中介状态，这些状态均未达到CCMD-III、ICD-10、DSM-IV等精神病学诊断标准，但给人们的工作和生活带来很大的影响，如不引起重视可能诱发躯体疾病、精神疾病和心理危机。目前国内外对亚健康的研究比较活跃，但这些研究更多的趋向于对躯体症状的研究。他们研究的结论是，单纯抑郁症状造成的医疗负担和损害比起正式诊断为心理障碍的重性抑郁和/或心境恶劣来，是有过之而无不及的。

目前国内对心理健康——心理疾病的过渡状态已有一些零散的研究，如心理问题、心理失衡、适应不良等均从属于这一状态，但多属于定性的研究，定量研究还比较缺乏。而且采用“问题”、“失衡”等这些说法来概括心理疾病的病前状态，在问题的程度上无从把握。既有可能将生活事件后情绪波动等仍属正常的心理状态包括进去，也有可能网络一些轻型的精神疾病，在标准无法统一的前提下各种研究结果也无法进行归纳比较。

近年来，大学生的心理健康问题受到关注，许多研究表明：大学生这一特殊群体的心理健康水平低于社会其他人群，大学生是心理疾病的高发人群；心理亚健康状态是大学生中一种常见的状态，约占在校大学生的20-30%；在大学生心理咨询的求询者中，约70%处于“心理亚健康状态”。广东作为改革开放的前沿地区，社会竞争日趋激烈，大学生面临的学习压力、就业压力、人际关系压力和经济压力相对其他省份大学生而言更大，心理亚健康问题更为突出，仅2001年广东高校大学生自杀达9人之多。从全国看，大学生的自杀率比同龄人的其他群体高2-4倍。所以，对大学生心理亚健康人群进行心理研究和干预，可以达到消除心理症状、从“心理亚健康”回复到“心理健康”状态的目的。

（4）关于人生老年阶段的生命价值

人的生命价值由于不同的年龄和生活阅历呈现不同的特征。人的幼年阶段在受教化的意义上作为他人实现价值的对象而存在；青年、壮年阶段由于独立的实践能力既是价值客体又是价值主体；老年阶段由于其被忽视的人生亦表现为价值主体与客体。老年人一方面以其漫长的人生所完成的丰富的有意义的“成为人”的过程而拥有特殊的生命价值，但这种价值却因生命时间的有限性而面临困境。他们眷念过去、恐惧未来，对当下存在的意义感到迷惘，从而埋没了自身的价值，陷入日常生活的沉沦之中。

在过去的传统社会中，老年人在家庭中处于至尊的地位，往往持有一种高度的满足感和价值感。由于家族血亲观念受到高度重视，老年人是家庭传统和宗教信仰的“宝库”，是家族伦理的化身，遇到问题可以主观定夺，这些使他们明显地感到自己的存在对社会的意义。中国几千年的尊老文化也孕育着必然的“前喻文化”，孩子们一出生就开始以“听老人言”、“听话”为好的特征进行教育。这样，老人即使生理功能减退，但仍感责任重大，具有高度的自我认同感。但是，到了当代，社会公平的理想逐渐地向“老年领袖观念”提出挑战。老年人所掌握的技能由于社会的飞速发展而显得陈旧，老年人的生活经验变成过时的“黄历”，对年轻一代没有多大用处。家庭成员和社会公民之间的“代沟”日渐加宽。在社会上，美丽和青春已经成为可以标价出售的商品，人们对于青春期的向往和追逐，使得老年人自惭形愧。由于社会生产方式、生活方式、和思想观念的变化，老年人丰富人生所具有的巨大生命价值被遮盖了。

东北师范大学硕士生蒲新微的论文《透视人生老年阶段的生命价值》提出把人的生命界定为“两重生命”：自然生命和文化生命。作者力图透视人生老年阶段的生命困惑从而从人的主体性、实践性、社会性、历史性等角度唤起被遮避了的生命价值，提出人生生命价值整体性的观点，进而从文化生命即精神生命的角度，探索超越个体的当下生命境遇的理想境界，即超越自然生命的有限性，追求文化生命的永恒性。进而得出结论：人生老年阶段不仅能够创造价值，而且他的生命存在本身在一定意义上讲也就是价值，且有限生命结束后仍然能够存留无限价值^[24]。

事实上，老年人仍然具有价值。因为老年下降的是身体机能，而不是智能，老年人可以通过其丰富的社会经验和成熟的头脑来观察、分析问题，利用现代化的手段解决问题而实现其价值。正如卢梭所说：青年人是增长才智的时期，而老年人是释放才智的时期。在信息社会中，妇女在同男士的竞争中的体力弱势已经不那么重要，而她们的细腻的直觉思维常常很起作用，特别是在青少年时代，所谓“阴盛阳衰”在中外教育中已成为常见的事实。同样，老年与青年的对比，在撇开体力的差别之后，保持活力的老年人常常具有自己独到的“优势”。在发达国家，本来就没有退休年龄的“一刀切”，对具有特殊地位的政治、经济、学术界的精英人物，从来不退不休。有的老年政治家、经济界权威和学术界权威，人到70、80、90，仍然工作不止，发挥出其他人不可替代的作用。在我国，一大批老年人活到老学到老，也在以新的实践方式实现历史文化的传递，通过更准确、更及时、更快捷的手段释放其人生价值。

§9.3  生命信息进化的机理

9.3.1  关于生命信息学的研究

生命信息学（Life Informatics）是信息科学与整个生命科学的交叉与融合，其宗旨是运用信息科学的概念、原理和方法研究关于全部生命现象的各学科中共同的信息问题。如果说，传统的生物学主要研究“活着”的物质，那么生命信息学主要研究“活着”的信息，也就是“活的信息系统”的特征与本质、结构与功能、发展与进化。它的对象不仅包括生物学中主要讨论的生物大分子和细胞学两个层次，也包括社会科学的个体心理和社会思维两个层次；不仅包括人类信息，也包括动植物、细菌、病毒甚至人工生命中的信息。

生命信息学的研究工作不是把各个生命信息领域和不同层次上还未解决或未完全解决的问题（如解读生物基因DNA编码和人类文化基因MEME）作为切入点，而是在已有成果的基础上进行全面、系统的归纳与提炼，在综合中创造^[25]。因为无机物信息过程可以看成生命信息产生的起点，而计算机信息过程可以看作是人脑信息的延伸，于是生命信息学实际上必须同时讨论非生命的信息过程，所以它才可以提炼出一条“生命信息进化论”的链条，作为贯通自然科学、人文科学和社会科学的连续的不间断的纽带。

9.3.2  “智能”概念的泛化

按照《现代汉语词典》的解释，“智能”是人类特有的认识世界和改造世界的能力^[26]，也就是说动物和其他生物不可以有智能，机器更不会有智能。在计算机科学界，特别是在人工智能界，人们普遍地认为：所谓人类智能，不过是人类具有的一种高级的信息感知和处理的能力；高级的能力是从较低级的能力进化而来的，如果没有低等的动物智能作为基础，决不会凭空冒出人类智能来，否认进化论，就只有接受上帝造人的学说。人类中心主义认为，人是宇宙的中心，一切都为了人而存在，因为人而演化。但是，达尔文的进化论抽掉了人与动物之间的绝对界线；细胞学说抽掉了动物与植物之间的界线；生物遗传学说认为从人、动物、植物、细菌、病毒，到能够自我复制的DNA、RNA等生物大分子，表现出生命的机理是相同的。本文第10章第4节将讨论生命字典的阅读，即DNA的转录和翻译过程。当然，人脑的智能不仅有生物信号处理，还有人类特有的符号处理。但是，计算机、机器人同样可以进行信号和符号的处理。IBM“深蓝”可以打败人类顶尖棋手，却坚持说它没有一点智能，岂不是在说人类精英的智能还不如“没有智能”的机器，全人类的尊严何在呢？“深蓝”要人教它，才会下棋。人从小学到大学，不也是需要“教”，才能进入社会劳动大军吗？学生超过老师，体现出进步。深蓝的老师个人远不是深蓝的对手，不也是“青出于蓝而胜于蓝”吗？

在美国和英国的词典中，对智能（Intelligence）的解释并不局限于“人”的能力，而是首先泛指从经验学习和理解的能力、获取和保存知识的能力，然后指出也包括人类精神的能力（mental ability）^[27，28]。如果说，汉语词典的解释浸透着“以人为本”的人文精神的话，英语词典的解释则贯彻了“事实求是”的科学精神。科学的目标是揭示客观现象的规律性。从无机物的物理、化学反应能力，到生物信息处理能力，再到人类的符号处理能力，以及机器的人工智能，不是在向我们显示一个进化的逻辑链条吗？当然，机器不会谈恋爱，不可能生儿子，与人是不同的。但是，科学的类比与抽象总是要局限于某个特定的视角，数学、物理、化学均是如此，信息科学所取的视角就是信息和信息处理能力（即信息能）。在科学界，在社会上，有一部分人不赞成把智能的概念泛化，这很正常。不同的，甚至对立的理论立场、价值观念、逻辑判断的存在，对科学的发展是必须的、有益的。

9.3.3  “宇宙智能谱”

宇宙信息的进化可以从无机信息、生物信息到文化信息的跃迁看出来，但是更要从宇宙中信息处理能力（智能）的逐步提升进行考察。这种智能的进化的事实集中表现为：在宇宙间存在一个智能由低到高进化的谱带，即“宇宙智能谱”。这几乎已是国内外研究者的共识。美国物理学家T. 史东尼的专著中用一章的篇幅来描述这个智能谱（Intelligence Spectrum）^[29]。中国学者钟义信指出：“可以想象一个连续的智能水平空间，按照事物的相对智能水平，把人、机器、动物、植物等都安排在这个空间中的适当位置，一切事物都具有某种水平的智能，只是智能水平的高低程度不同而已：人具有最高的智能水平，无生命的事物具有最低的智能水平——无智能，其他则介于这两者之间^[30]。”我们在生命信息学研究中提出宇宙信息进化的四维模型，把宇宙智能谱作为一个基本的事实和出发点^[31]。

信息能对人类来说是智能，对计算机而言我们叫做人工智能。如果丢掉人类沙文主义偏见，可以认为动植物也有某种类似的智能，细菌、病毒、DNA都有“智能”，只不过智能程度更低罢了。如果我们听起来感到别扭，不妨把人以外的智能叫泛智能。在关于生命信息学的讨论班上，有同志提出疑问：山川、河流、太阳、月亮也有“智能”吗？回答说，那里有泛智能或信息能。无机物的最基本的信息运动的能力是人类高级智能进化的起点或原点。如果把人的智能级别定为1的话，无机物世界中的智能级别几乎是0，动植物的智能水平在0与1之间，构成一个逐渐递增的谱带，称之为智能谱（Spectrum of Intelligence in the universe）。

9.3.4  生命信息进化的机理

在整个生命进化现象中，信息进化是根本、是灵魂，因为生命信息进化是生命物质进化的主导和记录。宇宙智能谱具有一种自然增长的趋势。从无机物几近于零智能的层次，进化到人类大脑智能最高的层次，延伸出机器的“人工智能”，属于跨越物种的智能增长。在某个物种内部，一个生物个体必须不断地“学习”，适应环境变化，其生存能力与时俱增。生命信息的进化的机理是什么呢？

在人类社会中，物质生产必须以消耗能量和原材料为先决条件，产品才能完成。但是，信息生产对物质材料和理化能源要求极少，它并不消耗信息原材料，也不消耗信息能。相反地，智能是一种增长式能源。知识的无消耗式生产和智能的不断增生是信息产品爆炸式增长的内在机理。在人类的信息世界中，永远不会出现资源耗尽和能源短缺，更没有导致平衡的趋势，有的只是欣欣向荣，是向智能谱的高端无限制的延伸。对于DNA以及细胞，结论是一样的，其“思维”能力与时俱增，只不过关于智能的行为方式略有不同而已。危害人类的病毒对抗生素的适应性在快速增长。所以，信息进化的本质是智能进化。

那么，智能进化的机理又是什么呢？物理学的能量同物质本身是共生的，它表现于运动和做功的过程之中。类似地，智能与信息也是分不开的，它存在于信息运动的过程当中。由于信息的拷贝使得智能也得到永生。如果我们把信息载体的度量作为信息度量的替代，可以直观地看到信息量的增加。用计算机的术语讲，智能是用信号语言或符号语言编制出来的“程序”能力。DNA序列就是用遗传信号编制出来的程序，人类社会中的各种认识模型、思想方法、操作规程都是用科学文化符号编制出来的程序。程序的本质是算法。在这些程序中，体现出信息主体的目的、策略、方法、技巧等等。这些程序能够复制、能够修改，就是它适应环境、与时俱进的机理。就像微软的操作系统Windows，它由最初级的计算机“管理程序”进化而来，它在版本的不断地拷贝与修改中提升了信息处理的能力。计算机软件版本的生存周期是有限的，但是在进化着的版本的接力赛中，“智能”得到永存，得到提升。这是生命信息进化的内在根据。智能进化的内在动力是人工选择。人类对于真、善、美的追求，永无止境。

本章思考题和练习题

1．有的学者说，达尔文研究生物进化现象以观察为主要方法，所能够直接观察的是生命现象的物质系统，所以达尔文进化论基本上是生物物质进化论。这种认识对吗？为什么？

2．达尔文理论的核心是什么，历史的和科学的局限性是什么？

3．如果把生物进化看成是生命进化现象的一个阶段，那么从物理进化、化学进化、生物进化、社会进化的全过程观察，可以得到什么新的结论？

4．生命物质进化与生命信息进化相互区别又相互依赖。试举例说明。

5．通过单个细胞自杀、动物自杀、人的自杀现象，可以看出信息生命比物质生命具有更大的重要性吗？为什么？

6．在传统意义上“智能”是人类所特有的认识事物、解决问题的能力。但是，把智能的概念泛化，认为机器、生物都可以有智能，你觉得可以接受吗？为什么？

7．什么是“宇宙智能谱”？

8．生命信息进化的机理是什么？

本章主要征引和参考文献

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