莫诺挑起的争论
莫诺(J. L. Monod)在世时是名闻遐遗的微生物生化遗传学家,因为与雅可布(F. Jacob)共同提出了举世瞩目的说明细菌基因调控机制的操纵子学说,荣获1卵5年的诺贝尔生理学—医学奖金。十分可贵的是,他并没有因此而在科学上止步不前,不久后又与雅可布一起提出了细菌的复制子模型。到七十年代初期,在萨瑟兰(E. W. Sutherland)于高等动物和人体发现“第二信使”环腺苷酸(e AMP)的重要生理作用的基础上,探索了c AMP对细菌的作用及其作用机制,解释了微生物中久已熟知的“葡萄糖效应”的本质,在操纵子模型中又加上了一个启动基因(promoter),完善了操纵子模型,对分子生物学作出了重大的贡献。
莫诺对有关生物学特别是生物进化的哲学问题也有很大兴趣。他在1970年用法文出版了《偶然性与必然性》—书,颇为引人注目。1971年被译成英文,接着各国竞相编译,风靡一时。虽然西方有不少学者与他在该书中所提出的学术观点和哲学观点有“相当重大的分歧”,却仍然认为这本书“雄辩而精湛”,“富于魅力而又发人深思”。
莫诺在书中提出“进化不是生物的属性”。后来他在1975年所写的《关于分子进化理论》—文中,进一步阐述了他的这种观点。他认为,“生命体的特权不是进化,而是保守。说进化是生物的一个规律,那是概念的错误。……。进化只是当你具有这种结构时发生的一种现象。”“进化论的一个侧面是完全偶然性的侧面。人、社会等的存在是完全偶然的。......生命在地球上的出现,在它出现之前也许是无法预言的。我们必定断言任一特定物种包括我们人类在内的存在,都是一个独立无二的事件,一个在整个宇宙中只发生一次的事件,因而也是完全不可预言的。我们必须把人类看成像其他物种一样,我们是一个物种,一个事件——因此在我们出现以前是不可预言的。我们可能不生活在这里,也可能不出现。”
接着,莫诺对研究包括生命现象在内的有序和进化过程的非平衡态热力学派提出了挑战。莫诺说:“近来有一类新型的微妙的泛灵论者——我称他们为热力学者。他们试图提出理论、公式和公式化。他们认为根据这些首先能说明地球上的生命不能不出现,其次进化不能不出现”。
莫诺并且点了艾根(M. Eigen)的名。艾根应用数学和物理学理论探讨分子进化,自成一家之言,在西德形成了一个学派。其实,莫诺挑战的主要矛头,对于当前的科学界来说,是指向普里高京(I. Prigogine)的。
普里高京等人的应战
普里高京是世界著名的比利时籍俄裔物理学家。他研究不可逆过程非平衡态热力学,以他为首,形成了布鲁塞尔学派。普里高京提出了有名的“耗散结构”概念。所谓耗散结构,是指在远离平衡的条件下,借助外界的能流、质量流和信息流而维持的一种空间或时间的有序结构,它随着外界的输入而不断发生变化,并能进行自组织,导致熵的减少(或者说产生负的熵)。普里高京用数学方法证明了耗散结构的存在,并且从非平衡态的不可逆过程进行了精湛的研究。耗散结构在自动控制系统、生物学过程以及某些化学过程中都有很重要的意义,它有助于阐明生命过程中有序度和组织结构增长的进化现象。由于这方面的卓越贡献,普里高京获得了1977年度的诺贝尔化学奖金。
有序度和组织结构的增加,相应于熵的减少。这是一种广义的进化现象。在物理、化学、自动控制、生命过程之中,都存在这类产生负熵的广义进化现象。而这却正是莫诺所反对的目标,莫诺把广义进化的观点称为“泛灵论”。
普里高京当然要提出反驳。他比较委婉地说:“偶然性与必然性彼此合作而并不相互对立,因而主张毫无规律性的纯粹的偶然性观点是错误的。”比利时的生物化学家肖芬尼斯(E. Schoffeniels)还特别写了《反偶然论》—书,专门针对莫诺《偶然性与必然性》一书中的观点进行驳斥,其中就援引了普里高京的话。
我们的看法
莫诺片面强调和夸大偶然性,认为事物的变化无方向可言,因而生物界变化所表现出来的方向性,即由低级到高级、由简单到复杂、由无序到有序的进化发展,只是一种偶然出现的现象,毫无规律可循,是无法预言的。进化不是规律,也不是生命现象的特征。这样,莫诺便把那种认为生命现象具有特定的内在矛盾、因而能在与外界环境的相互作用中导致进化的观点,认为进化是生物界变化的一种规律的观点,斥责为“有灵论”。
更有甚者,莫诺由此出发,认为自然界中一切变化都不存在发展的规律,把认为事物是变化发展的普遍性观点斥责为“泛灵论”。他提出,如果承认自然界发展的客观规律,就等于承认“宇宙中存在一种有灵性的发展意向”。
我们知道,客观事物在宏观水平上的变化,往往具有一定的方向性,这是科学的事实。例如对一个热力学的孤立系统来说,热量的传递总是从高温到低温,分子热运动的宏观表现总是从有序到混乱,从几率小的状态到几率大的状态,从不平衡到平衡,从低熵的状态到高熵的状态。这是热力学第二定律的断言。虽然在微观水平分子的运动是偶然的、无方向性可言的,但在宏观水平上,亦即对于大量分子的运动,却表现出一定的规律和方向。这是统计力学早已阐明的事实。
自然界中也存在另一类方向与上述相反的变化过程。例如对一个系统做功(这就不再是热力学的孤立系统,而是开放系统了),就可以导致热量从低温流向高温,使温度差增加。致冷机就是如此工作的。又如溶液中的结晶过程、激光器中粒子数的反转,以及耗散结构、自动控制系统、机器人、生物个体的生长、生物系统的进化等等,都是在开放系统中发生的从平衡到不平衡、从几率大的状态到几率小的状态、从无序到有序的熵减少过程。这类变化也有明显的规律性和方向性。
以普里高京为首的布鲁塞尔学派所研究的非平衡态热力学和耗散结构理论,正在从自然科学的角度探索这类变化的方向性和规律性的科学原理。这丝毫也不涉及“灵”和上帝,怎么能说是“泛灵论”呢?看来,作为生物学家的莫诺,对这方面的物理理论并不太懂。他自己也承认,听艾根的演讲时,不懂艾根提出的“大公式”[2]。不懂而斥责人家为“泛灵论”,未免有些偏颇。莫诺是一个伟大的分子生物学家,人们当然不能要求他精通物理学。但他却热衷于从哲学的角度来发议论,染指于他并未认真深入研究过的生物进化和广义进化问题,把偶然性和必然绝对地对立起来,片面夸大偶然性的作用,哲学观点也并不十分高明。看来,我们不得不送他一顶“渺小的哲学家”的帽子了!
下面我们也想写下一个关于偶然性与必然性相联系的数学公式。这种公式不像艾根的“大公式”那样难懂,只需要一点点初步的概率论知识,读者们大概也会有兴趣的。
像原始海洋中生命分子的出现(生命起源)和生物的基因突变等,当然都具有偶然性。设这类偶然性事件中某一事件以很小的概率p发生(P很小,这就反映了这一事件出现的偶然性)。根据概率论,在n试验当中,该事件至少发生一次的概率为
举个例子来说明上述数学式的直观意义。一副洗乱了的扑克牌,随机抽出8张,这8张牌恰好是4张A和4张K的概率是极小的,这是一个偶然性事件。但只要我们抽一次,不中的话又放回去,洗牌再抽,不断地抽下去,当抽牌的试验次数达到相当大的数值时,4张A和4张K同时出现的事件总会要发生一次。这就是偶然性当中的必然性。
由于原始生命分子出现的概率并非无限小,而具有一个确定的正概率,那就并不要求n为无限大,只要足够大(例如地球这样大的范围,再加上几十亿年的时间,——这样大的一个时空单位数),原始生命分子至少出现一次的概率是可以接近于1的,这就是地球上生命起源的必然性表现之一。即使“一个在整个宇宙中只发生一次的事件”(莫诺语),在宇宙这样大的时空范围内,我们也完全可以预言它必然要发生一次。这是偶然性当中出现必然性的科学规律,确切到可以用数学语言来描述,怎么会是“泛灵论”呢?
原始生命分子一旦出现,它就会进行自我复制而繁殖,并且产生突变。突变的出现当然也是偶然性的。但某一突变只要有出现的正概率(突变率不为0),不管它出现的概率多么小,根据上述的讨论,只要是在足够的生命分子中,它就会必然要发生一次。一旦发生,它就如同许多其他的突变一样,会经受自然选择的作用,导致某一适应性较强的结构必然生存,造成进化的必然性。
即使是没有适应性意义、不受自然选择作用,因而偶然性也表现得更为突出的“中性突变”,也仍然具有一定的突变率,经随机漂变而固定于群体中,固定的概率也是可以计算的。我们虽然无法预言许多等位的中性突变位点中,究竟哪一个会被随机固定下来,但却可以预言,其中总会有一个被固定,也能估计固定的可能性(概率)有多大。这就是说。像受偶然性因素作用更大的中性基因,它在群体中的频率变化也仍然要遵循一定的规律,而且是可以用数学语言来表述的规律。正唯其如此,才可能有木村资生(M. Kimura)等人的“中性突变理论”或“非达尔文主义进化”学说。如果毫无规律可言,那就无从着手进行研究,也就更谈不上有研究的学说或理论了。可是木村等人的理论却雄辩地说明了这类偶然性表现得十分突出的现象,也仍然是具有一定的规律的。
自然界各种具体事物的发展都有其内的规律性和必然性。早在1894年,达尔文的朋友和支持者赫胥黎就曾注意到了这种自然界广义进化的必然性。他在《天演论》—书中写道:“只要我们称之为科学知识的那种对事物性质的有限揭露还在进行,它就会越来越有力地使人相信,不仅植物界,而且动物界;不仅生物,而且地球的整个结构;不仅我们的行星,而且整个太阳系;不仅我们的恒星及其卫星,而且作为那种遍及于无限空间并持续了无限时间的秩序的证据的亿万个类似星体;都在努力完成它们进化的预定过程。”这正是莫诺所指斥的“泛灵论”观点,但却实实在在是科学的事实。
在自然科学的基础上来研究自然界的广义进化现象及其机制,将导致许许多多不同学科的相互交叉和相互渗透,也许还有可能导致新的边缘科学和综合科学的诞生。我们不妨为未来设想一个研究自然界广义进化的普遍性和综合性的自然科学理论体系,并且把它命名为“广义进化论”。广义进化的共同特点是从无序到有序,也就是产生负熵。因此,广义进化论也可以称为“负熵论”。我们将negentropy(负熵)一词的词尾-y改为表示学科的-ies,就造出了Negentropics这个词,这就是“负熵论”的外文译名了!
莫诺说:“进化论是一种非常奇妙的理论。由于进化论的普遍内涵,在许多方面进化论是已有理论中最重要的科学理论。毫无疑问,没有一种科学理论有像进化论所包含的如此浩瀚的哲学、意识形态和政治的内容。”此话倒是不虚。本文主要从自然科学的角度来评述莫诺和布鲁塞尔学派(以及艾根学派等)之间的学术争论,但我们却要说,揭示自然界变化发展的客观规律的辩证唯物主义和关于偶然性与必然性对立统一的观点是正确的哲学观点。莫诺在分子生物学领域作出了巨大的贡献,但在哲学上片面强调偶然性,偏执一端,以错误的观点去议论他并未认真研究过的生物进化和广义进化问题,结果实在是一事无成,徒然散布了一些错误的思想。蔑视辩证法是不能不受惩罚的,这不能不说是莫诺在探讨进化问题上发生的悲剧。