20.3 迭坐,喷涌,自催化

十年前「迭坐」游戏风行一时。这个引人入胜的户外游戏充分展示了合作的力量。游戏主持人让25个或更多的人紧挨着站成一圈,每个参与者盯着他前面那个人的后脑勺。想像一下排队等着买电影票的人吧,把他们连成一个整齐的圈就好了。

主持人一声令下,一圈人立刻曲膝坐到后面朋友的膝盖上。如果大家动作协调一致,这圈人坐下时就形成了一个自支撑的椅子。如果有一个人失误,整个圈子就崩溃了。「迭坐」游戏的世界记录是几百人同时稳稳地坐到后面的「椅子」上。

广告:个人专属 VPN,独立 IP,流量大,速度快,连接稳定,多机房切换,每月最低仅 5 美元

自催化系统与衔尾蛇很像「迭坐」游戏。化合物(或函数)A在化合物(或函数)C的帮助下合成了化合物(或函数)B。而C自己是由A和D生成的。D又是由E和C产生的,诸如此类。无他则无我。换句话说,某种化合物或功能得以长期存在的唯一途径,就是成为另一种化合物或功能的产物。在这个循环世界里,所有的原因都是结果,就像所有的膝盖都是别人的「椅子」一样。与我们通常的认识相反,一切实体的存在都取决于其它实体的共同存在。

「迭坐」游戏证明了循环因果关系并非不可能。我们这一身臭皮囊也正是由套套逻辑所支撑的。套套逻辑是真实存在的,它实际上是稳定系统的一个基本要素。

认知哲学家道格拉斯·霍夫施塔特把这些矛盾的回路称为「怪圈」,并举了两个例子:巴赫的卡农轮唱曲里似乎不断拔高的音符,以及埃舍尔画笔下无限上升的台阶。他把著名的克里特岛撒谎者悖论以及哥德尔[1]关于不可证明的数学定理的证明也算在「怪圈」里。霍夫施塔特在其著作《哥德尔、埃舍尔和巴赫》中写道:「当我们在某个层级系统的不同层级间向上(或向下)移动时,却意外地发现自己又回到原来待过的地方,这就是『怪圈』。」

生命和进化必然会陷入循环因果的怪圈,它们在基本面上具有套套逻辑。缺少了这种根本的循环因果逻辑矛盾,也就不可能有生命和开放的进化。在诸如生命、进化和意识这类复杂的过程中,主因似乎在不断地迁移,就好像埃舍尔所描绘的光学错觉。人类在试图构建像我们一样复杂的系统时遇到的问题之一就是,过去我们一直坚持一定程度上的逻辑一致性,也即如钟表般的精确逻辑,而这阻碍了自主事件的涌现。正如数学家哥德尔所阐明的,矛盾是任何自维持系统所固有的特性——即便组成该系统的各部分都是一致的。

哥德尔在1931年提出的理论中阐明,企图消除自吞噬的圈子是徒劳无益的,究其原因,霍夫施塔特则指出,「不识庐山真面目,只缘身在此山中」。在「局部」层面上审视时,每个部分好像都是合法的;只有当合法的部分形成一个整体时,矛盾才会出现。

1991年,年轻的意大利科学家沃尔特·方塔纳从数学上论证了函数A生成函数B, B再产生C这样的线性序列可以容易地构成类似闭环控制系统的自生成环,因而最后的函数与最初的函数同为结果的生成者。考夫曼第一次看到方塔纳的工作时,就被它的美所倾倒。「你一定会爱上它!函数之间彼此生成。它们自所有函数所形成的空间中来,在创造的怀抱中手牵着手!」考夫曼把这种自催化系统叫做「卵」。他说,「一个卵就是一套规则,它拥有这样的特性:它们所生成的规则也正是创造它们的规则。这一点也不荒谬。」

要获得卵,首先要有一大「池」不同的介子。它们可以是各种各样的蛋白质碎片,也可以是计算机代码片断。如果让它们在足够长的时间内互相作用,就会形成「一种物体产生另一种物体」的小闭环。最终,如果时间和空间允许的话,系统中由这些局部闭环形成的网络会蔓延开来,并逐渐致密起来,直至环路中的每个生产者都是另一个生产者的产品,直至每个环路都融入其他环路,形成规模庞大的并行且相互关联的网络。这时,催化反应停止,网络突然进入一个稳态游戏——系统坐在自己的膝头上,始端倚在末端,末端亦倚在始端。

考夫曼声称,生命就是在这种「聚合体作用于聚合体形成新的聚合体」的「汤」中开始的。他通过「符号串作用于符号串产生新的符号串」的实验,论证了这种逻辑的理论可行性。他假设蛋白质碎片与计算机代码片断在逻辑上是等同的,并把「代码产生代码」的数字网络视作蛋白质模型。当他运行这个模型时,便得到了如同「迭坐」游戏一般的自催化系统:它们没有开始,没有中心,也没有结束。

生命是作为一个完整的整体而突然冒出来的,就像晶体突然从过饱和溶液中显露出其最终(尽管微小)的形式一样:没有从浑浊的半晶体开始,也没有呈现为半物化的幽灵,而是突然地、一下子就成为了整体,就像「迭坐」游戏中,200个人突然坐成一圈一样。「生命是完整的、综合的,不是支离破碎的,也不是无组织的。」斯图尔特·考夫曼写道,「生命,从深层意义上来说,是结晶而成的。」

他继续道,「我希望证明,自复制和动态平衡这些生物体的基本特征是高分子化学固有的集体表达式。我们可以预计,任何足够复杂的一组催化聚合体在一起都能形成自催化反应。」这里,考夫曼再次暗示了那个必然性的概念。「如果我的模型是正确的话,那么宇宙中生命的路径就是一条条宽敞大道,而不是迂回曲折的窄巷」。换句话说,在现有的化学环境中,「生命是必然的。」

库尔特·哥德尔(Kurt Godel, 1906~1978):美国数学家、逻辑学家和哲学家。最杰出的贡献是哥德尔不完全性定理。