生命與非生命的界限

劉元維

根據英國戴維斯的觀點：一個鏡像對稱的封閉系統，在時間上是嚴格不變的。它既有兩個起點，也有兩個終點。“而它的歷史終點就是它的未來起點，所以知道了歷史就看到了未來。而它現在的狀況，就是由歷史原因造成的，并決定了它的未來結果，”他寫道，“如果把這個系統分成兩半，那么我們現在只有歷史，沒有未來，或相反，只有未來，而沒有歷史。”所以，這個對稱系統，就是由歷史與未來兩個獨立系統分界構成的。

這就意味著，科學發展不能總走直線。因為，在跨學科的交叉點上，既隱含著歷史科學的一半，也包容著未來科學的另一半，所以，在理論原則上兩者不能混為一談。

生命與非生命的界限

在近代科學中，物理學是最先實現技術現代化和高度數學化的學科。化學也隨著物理學的發展被分離出來。只要化學向前邁進一小步，就進入了生物學。作為生物種群的一員——人，就是物理學意義上的技術人。

遠在兩個世紀以前，法國人笛卡兒就曾指出：“動物是機器。”控制論發明者美國人維納認為：“控制論意味著動物與機器之間的本質同一性。”日本人丸山一輝提出，從時間生物學的原則理論來看，生物可以是自動的物理機器。許多科學家反復強調，一個原始生命結構的自發產生和轉化過程，也許同人工合成化合物一樣，其原理應該是極其簡單的。

當代化學工業，已經生產出一個龐大的化合物家族。今天，生物化學家正在學著復制各種生物中的化學反應，但是這種復制只能將單一形式的反應同其他反應分開進行，從而提取并分離出在濃度與純度上合格的產品。然而，生物卻無法忍受這種單一形式的高溫高壓、強酸強堿或催化環境。它們總是根據各自不同的條件和需要，在常溫常壓和酸堿平衡值的范圍內共同進行。當然也有例外發生，但不能形成主流。

可見，嚴格控制的化學反應與生物反應比較起來，雖然原始落后，但是隨機應變的生物反應也并非完美無缺。從這個意義上講，所有的化學反應都一樣，都是通過簡單的動量傳遞、熱量傳遞、質量傳遞和反應工程這四個基本過程來完成的。就像自然創造的火和人工制造的燃燒一樣，雖然概念各不相同，但內容卻是相互貫通的。

美國生物學家賴特確信：“精神是普遍存在的。它不但存在于生物及它們的細胞中，也存在于原子、分子和基本粒子中。”

在基礎科學中，物理學與生物學是兩個最具代表性而又十分獨特的學科。目前，還不能給它們深入研究的課題準確下定義。分子、原子和基本粒子……這在今天看來毫無意義，也不能說明問題。因為，它們失去了規律性，即使數學方法也無能為力。

有人提出，我們希望發現的物質奧秘，應該存在于物質的本質中。特別應指明的是，原子與粒子和蛋白質與核酸，它們的共同本質到底是什么。

然而，美國人克賴頓卻做出了意外的回答：它們都一樣，就像是一塊巖石、一個塑料玩具、一臺發動機或一堆火等等。它們都有感覺與行為，能進食、消化、吸收和排泄，還能繁殖與遺傳。它們都是活著的不同生命形式，只是與我們今天的科學基礎和思維慣性想像不習慣而已。因為，在不同條件下，有些物質的相互作用只能分開進行，即只有感覺沒有行為，或只有行為而沒有感覺。但有時感覺與行為必須同時進行，即感覺就是行為，行為就是感覺。只是這一過程由于剛剛開始，所以進行得很慢，往往總是千古不變。相反，有些過程卻處在快速轉化中，就像黑暗中的一道閃電那樣短暫，瞬息萬變……

“很清楚，我們除了僅僅靠研究無生命物質而產生的物理學與化學以外，還需要研究有生命的物理學和化學，由于同樣的原因，研究生命物質的生物學與人類學，也需要研究無生命的生物學與人類學。”澳大利亞人伯奇解釋道：“這并不是說近代科學的研究方向出現了錯誤，而是說從現代科學的研究傾向看，它們都是不完善的。”他寫道，“如果今天有生命科學與無生命科學進行交戰，而雙方都想要吞沒對方的話，那么，它們將被相互吞沒。當然，這種吞沒并不會破壞它們中的任何一條普遍原理與機制，而是把它們拼接在統一的模型體系中。”不過，對于這樣的“統一模型”，科學尚不能解釋。

那么，發育生物學中的“極和場坐標模型”，是否能給我們一種有益的啟示呢?

梯度與軸線的設想

當有些動物的生殖器官發育到成熟期，便會分裂出一種十分奇特的生殖細胞，也叫精(卵)細胞。這種細胞與動物其他細胞不同的是，它們不能獨立完成生長發育這一過程。只有相互結合，才能構成一個完整的體細胞。當受精卵發育成兩個細胞時，可以用人工方法把它們分開，其中每一個細胞都能發育出完整的小動物。當分裂成四個細胞時，這種實驗也能勉強成功，但分裂成八個、十六個……卻辦不到!

因為，隨著細胞的分裂增多，每一個細胞、細胞組織及細胞器官等，都出現了性質不同的差異。到后來，不同的細胞只能固定在身體的不同位置上，甚至連區分細胞的基準都變得模糊了。

這一系列細胞分化現象，如同把一塊磁石不斷砸碎看到的情況一樣。為了說明這種差異現象，美國人蔡爾德1910年最先提出了“極性梯度學說”。這一學說認為，在生物中普遍存在各種不同的梯度機制。它總是從一端開始，并嚴格按照相同不變的比例積少成多，當到達另一端后，便會立即停下。

如果把梯度機制用數學表示，剛好構成一個已知三角形“單極”細胞，也叫“三叉坐標”細胞。其中內含1份3個“縱橫圖像”因子，其3因子交換法則為：強、中、弱；中、弱、強；弱、強、中(單極4因子法則也成立)。可見，這樣的3因子排列，既是促進單級逐漸增強，同時又是導致單極不斷減弱的生物過程。所以，知道其中兩個因子的排列順序，另一個就可以推測出來。

渦蟲、水螅和蚯蚓等，都是再生能力很強的低等動物。如果把它們的頭部或尾部切去，在殘留的部分中，還可以復制出完好的頭部和尾部。要是把渦蟲從中間部位切得更準確，還能生長出由兩個頭或兩個尾組成的畸形渦蟲。

需要說明的是，不僅差異的發育會出現差錯，就是在相似的再生中，畸形的出現率也是相當高的。實驗表明，附帶一個隱性病態的個體，通常也能引起成功的遺傳。同樣，一個健康的個體，也有出現遺傳同質的危險。這在整個生物界可以普遍找到。

這種由單一同質個體再生出完整群體的現象，如同把一塊長方形磁石切割成兩段相似的一樣。為了說明相似再生，美國人哈里森1918年最先發現了“縱橫軸心場”。這種機制總是從軸心開始，并連續向著縱橫方向積少成多，其中每一半的積累，都必須嚴格按照另一半同步進行，并直達邊緣。

如果把縱橫機制用數學表示，便構成一個已知四方形“雙極”細胞，也叫“縱橫坐標”細胞。其中內含2份4個“三叉圖像”因子，其4因子交換法則為：強、弱、強、弱；強、弱、弱、強；弱、強、強、弱；弱、弱、強、強(雙極3因子法則也成立)。可見，這樣的4因子排列，既是促進雙極不斷吸引同時又是導致雙極逐漸排斥的生物過程。所以，知道了縱向或橫向的一半，另一半就可以推測出來。

不難看出，這種極和場坐標模型的應用原理，就是兩種電視機和兩種細胞的互補放映：一種是用三叉坐標放映四方形圖像，正確；另一種是用縱橫坐標放映三角形圖像，正確。但是，隨著四方形圖像動點移位，部分圖像與坐標出現了軸線重疊，錯誤；同樣，三角形圖像與縱橫坐標也出現了軸線重疊，錯誤。如果換一種方法，用三叉坐標放映三角形圖像，用縱橫坐標放映四方形圖像，也會發生類似情況。區別的只是，兩種模型在相互移位過程中，軸線的重疊幾率不同。所以，雙方對錯各占一半，知道其一，便知其二。因為，它們就是一種電視機和細胞，也叫互為坐標與圖像。只是我們的視線只看圖像，不看坐標。

但是，萬變不離其宗，1、2、3、4的理論原則始終不變。如果把這一原則歸納成科學方法論，可以是系統論1、控制論2、信息論3和循環論4，也叫1、2、3、4的系統論、控制論、信息論和循環論。

制造與創造的超越

有趣的是，不僅在生物中，就是在原子世界里，也普遍存在著巴耳未梯級和拉波爾特奇偶對稱現象。雖然它們還不是整數，并受到質量偏差的限制，但是，它們的理論形式也能同生物坐標模型相提并論。那么，從數學意義上講，3與4和三角形與四方形就是時間與空間的基本單位嗎?

數學是為科學服務的。它的任務，就是把時間與空間虛構成簡單的代數方程和幾何圖形，并相互模擬在統一的數學體系中，從而使未知的物質世界，受已知數學規律的支配。所以，數學家們認為，世界上任何事物都可以通過數學的方式來實現。但是，在近代科學中，只有物理學與數學存在著直接的對應關系。根據物理學的研究經驗，只要發現了物質中的規律性，就能被數學化。這一點，我們以技術為例可以在機器中看到。但是，生物學卻截然不同，因為，生物中的規律性是自然創造的，而機器的規律性是人工制造的。面對自然規律，生物只能聽天由命，因為它們身不由己。而面對制造規律，人類卻可以隨心所欲，任意操縱。美國人霍夫曼指出：“我們完全有理由相信，人工制造與自然創造是可以通過數學方式相互超越的。因為，人工制造本身就是虛構的自然創造。”所以，數學是一門虛構科學，重要的是原理，而不是虛構。

當一根琴弦的兩端固定在琴上后，便能從弦中間向兩端彈出兩組整數序列的弦音。既然弦的兩端已被固定，這兩組弦音一定是兩個奇數。因為，琴弦的結構是被偶數限制住的，如果是奇數，琴弦兩端應該是一端粗，另一端細。遠在2500年前，希臘數學家畢達哥拉斯在發現音樂與琴弦之間存在的奇特關系后，十分高興和激動，他當即下斷語說：“數，奇異的整數，必是宇宙的關鍵。”

如果進而聯想，每一個大于5的奇數都是3個素數之和。在自然數幾次方的個位數值中，n每隔4次，其個位數的值就循環一次；在歐幾里德幾何中，同半徑球體的表面積是圓面積的4倍；迦羅華用群論證明，當n>4時，一般n次方程沒有根式解，根據黎曼幾何，我們是生活在四維的時空連續區。

這樣，我們便不能不產生許多疑問：這3與4的奇妙出現意味著什么?難道只是現象嗎?根據因果規律，隱藏在現象背后的必定有其原因。那么，這原因究竟是什么?

著名日本發育學家崗田節仁評述道，利用極和場坐標模型來解釋生物中的發育現象，不但“簡單明快”，而且非常“恰當圓滿”。其中許多專家學者巧妙地改換各種模型，說明了不同的實驗結果。但是，即使在今天，要想把發育生物學的研究現狀，用這種模型理論統一起來概括其全貌，也是不可能的。問題不僅在于，這種理論形式與實際內容之間很難對號入座，還在于細胞因子在不同生物層次中的含義也無法破解出來。所以，在生物學中并沒有完整的研究價值。令人費解的是，把細胞這個詞與其他人造材料綜合使用，便會構成各種有規律的原始要素，但其模型意義卻完全不變。他寫道：“只是這樣的理論處理，是在完全不清楚其人工制造與自然創造的本質是什么的情況下使用的，所以，至今沒有引起科學界的足夠重視。”但是，不論現代科學發展出現怎樣的變化，發育生物學這塊“神圣領地”卻始終被完整地鞏固著。想到這一點，確實發人深思。

許多專家學者又重新回過頭來，把分門別類的現代科學拼裝在一起，進行著嘗試性的再研究。顧國建圖