我们常常难以理解结果累积并相互作用的现象。
有一个常见的数学问题:一个孙子向祖父要零花钱,从一円开始,每个月每天翻倍。
如果不知情的祖父同意了,那么一个月后他将欠下十亿円。
这种错误产生的原因是,我们倾向于认为,如果一円翻倍几次加起来不算多,那么这种进展会沿着相同的线性路径继续下去。
然而,通过仔细追溯这种累积和相互作用的结果,即使没有高深的数学知识或直觉,也能理解最终结果将是一个巨大的数字。
因此,这不是知识或能力的问题,而是思维方法的问题。
而这种逐步追踪累积和相互作用,以逻辑地理解结果的思维方法,就是我所说的“模拟思维”。
生命起源的第一步
同样地,我们难以理解生命的起源。
生命起源的问题是,在最初只包含简单化学物质的远古地球上,复杂的细胞是如何出现的。
在思考这个问题时,有时会出现依赖于瞬间的、偶然的奇迹的解释。
然而,从累积和相互作用的角度来看,这可以被理解为一个更现实的现象。
地球上的水和空气在各个地方反复循环。因此,化学物质在局部区域被移动,然后扩散性地遍布整个星球。
通过这些各种各样的重复,化学物质相互反应。
这应该会导致一个转变:从最初只包含简单化学物质的状态,转变为包含稍微复杂一些的化学物质的状态。当然,许多简单的化学物质仍然会存在。
而且,由于稍微复杂一些的化学物质是简单化学物质的组合,它们的数量虽然较少,但种类却比简单化学物质更多。
这种状态的转变不仅发生在地球局部的小区域;它同时并行地发生在整个星球。
此外,由于地球水和大气的循环,在一个小区域发生的事情会扩散到周围,导致化学物质在整个地球上混合。这使得地球上现在存在着比初始状态稍微复杂且多样化的化学物质。
第一步的意义
从初始状态到当前状态的这种转变,目前尚无证据;这是一种推论。然而,没有人能够否认它。相反,要否认它,就需要解释为什么这种即使在今天也可见的普遍机制会失效。
这种机制已经具备了对稍微复杂的化学物质的自我维持、复制和代谢能力。然而,这并非与生物体极其接近的、高度发展的自我维持、复制和代谢。
所有稍微复杂的化学物质既能分解也能形成。然而,在行星尺度上,每种稍微复杂的化学物质都维持着一定的恒定数量。
通过反复形成和分解而维持恒定数量这一事实本身,就表明了通过代谢实现自我维持的性质。
此外,稍微复杂的化学物质并非只以单个分子的形式存在;尽管它们的比例可能很小,但其数量是巨大的。
虽然这不是自我复制,但它是一种能产生更多相同化学物质的生产性活动。尽管“复制”这个词可能略有不同,但它产生了类似的效果。
换句话说,地球从仅包含简单化学物质过渡到包含稍微复杂化学物质的这种不可否认的现象,既是生命起源的第一步,也是其本质。
迈向下一步
当然,这种包含稍微复杂化学物质的状态,并非生命本身。
将此视为行星尺度的生命活动,也并不合理。它仅仅是由于重复的化学反应而存在稍微复杂化学物质的一种状态。
而这在地球以外的行星上也完全可能发生。生命没有在其他行星出现,却在地球上出现了,这表明地球上发生了一些与其他行星不同的事情。
思考那个“不同”是什么,就是下一个阶段。
然而,在理解了这最初的一步之后,我们不应该再以局部的视角来思考生命起源的下一步。像第一步一样,下一步也必须被构想为一种行星尺度的现象。
而下一步是地球过渡到包含甚至更复杂一点的化学物质的状态。
随着这一步的重复,化学物质将逐渐累积地变得更加复杂。
与此同时,自我维持、复制和代谢的机制也将逐步变得更加复杂。
聚合物与地球地貌的作用
在此,聚合物的存在扮演着重要角色。蛋白质和核酸都是聚合物。聚合物能够从少数几种单体累积地创造出复杂多样的聚合物。能够形成聚合物的单体的存在,增强了这种机制的演化性质。
地球上众多的湖泊和池塘,如同一个个独立的科学实验场。整个星球上一定存在着数百万个这样的地点。每个地点都是不同的环境,但仍能通过全球的水和空气循环交换化学物质。
模拟思维的力量
一旦以这种方式设想生命起源,就无法提出“缺乏证据”之外的更多批评。相反,人们将不得不寻找一种机制来驳斥这种观点。然而,我无法构想出这样的机制。
换句话说,就像零花钱例子中的祖父一样,我们只是尚未理解生命的起源。正如我们可以通过将模拟思维应用于已知事实,并考虑累积和相互作用来理解30天后巨大的零花钱,我们同样可以理解地球上生命的出现。
粉尘云假说
地表强烈的紫外线会阻碍化学物质的交换。然而,远古地球一定被频繁的火山活动和陨石撞击产生的火山灰和粉尘云所覆盖。这些云层会阻挡紫外线辐射。
此外,大气中含有氢、氧、碳和氮——这些是重要生物单体的关键组成原子——而粉尘中还包含其他稀有原子。再者,粉尘的表面可以作为单体化学合成的催化剂。
而且,粉尘的摩擦会产生热量和闪电等能量,太阳也持续供应紫外线辐射和热量等能量。
这种粉尘云是终极的单体工厂,它24小时不间断运行,利用整个地球以及所有倾泻而来的太阳能。
机制的相互作用
回顾第一步:地球向包含稍微复杂化学物质的状态转变。
在一个这种机制正在运作的行星上,存在着一个终极单体工厂,复杂性累积成聚合物的原理得以实现,并且有数百万个相互连接的科学实验室。
即使这不能完全解释生命的起源,但毫无疑问,它为生物体所需的复杂化学物质的产生提供了一种机制。
并且请记住,第一步已经包含了生命本质的论点。
一个包含高度复杂化学物质的地球,作为这一步的延伸而创造,必然会在更高级的层面上体现生命的本质。
由此,我们可以看到,一个拥有多样化的高度复杂化学物质和高度先进生命本质现象的地球,现在已经形成。
最后的点睛之笔
我们现在已经达到了一个可以考虑生命起源的阶段,前提是地球已经达到了一种极具优势的状态,这是现有讨论中通常未曾考虑的假设。
生命的出现还需要什么?
那就是生物体所需的功能机制的创造与整合。
这似乎不需要特别的巧妙设计,可以被解释为迄今为止讨论的自然延伸。
模拟思维的方法
模拟思维与模拟本身是不同的。
例如,试图用计算机模拟此处解释的生命起源机制并不容易。
这是因为我的解释缺乏模拟所需的严格、形式化的表达。
然而,这并不意味着我的思维不严谨。
尽管表达方式是自然语言,但它基于坚实的逻辑结构、已知的科学事实以及植根于我们经验的客观推理。
因此,它完全能够把握整体趋势和属性变化。如果出现错误,那并非由于缺乏形式化,而是忽略了潜在条件或特定相互作用的影响。
因此,即使不定义形式化表达,也可以使用自然语言进行模拟思维。
我相信,即使没有形式化表达,也可能使用自然语言严谨地表达数学概念。
我称之为“自然数学”。
有了自然数学,形式化的精力和时间就不再必要,从而使更广泛的人群能够比现有数学更广阔地在数学上理解和掌握。
而模拟思维,正是采用自然语言进行模拟的一种思维方法。
软件开发
模拟思维是软件开发人员不可或缺的技能。
程序反复利用内存空间中的数据进行计算,并将结果存入内存空间中相同或不同的数据。
换句话说,程序本身就是累积和相互作用。
此外,软件开发人员旨在实现的目标通常通过与委托开发方进行文档和访谈来理解。
由于最终目标是用程序实现某些功能,因此,如果深入审视其内容,必然是数据的累积相互作用。
然而,委托软件开发的人并非编程专家。因此,他们无法用形式化表达严谨地描述他们想要实现什么。
因此,从文档和访谈中获得的是自然语言文本,以及参考图表。将这些转换为严谨的形式化表达的任务就是软件开发。
在软件开发过程中,存在需求分析、需求整理和规范定义等任务,这些任务根据客户文档来组织开发内容。
此外,根据规范定义的结果,还要进行基本设计。
这些任务的结果主要用自然语言表达。随着工作的进展,内容会变得逻辑严谨,以便于最终程序的创建。
而在以自然语言为中心的基本设计阶段,产品必须能够在计算机上运行,并实现客户想要达成的目标。
这正是需要通过自然数学进行模拟思维的地方。而且,这里需要双层模拟思维。
一层是模拟思维,用于确认作为计算机内存空间与程序之间相互作用的预期行为是否能够实现。
另一层是模拟思维,用于确认客户想要实现的目标是否真正得以实现。
前者需要通过模拟思维把握计算机内部运作的能力。后者需要通过模拟思维把握客户使用软件将执行的任务的能力。
因此,软件开发人员作为一种经验技能,具备这两种模拟思维能力——原理性模拟思维和语义性模拟思维。
结论
生命起源是许多科学家和求知欲强的人正在研究的课题。然而,像本文所解释的这种理解生命起源的方式并不常见。
这表明,模拟思维是一种许多人容易缺乏的思维方式,无论其知识或能力如何。
另一方面,软件开发人员大量运用模拟思维将各种概念转化为系统。
当然,模拟思维并非软件开发人员所独有,但软件开发特别需要并非常适合培养这种能力。
通过运用模拟思维,人们不仅能够构建和理解生命起源等复杂而高深的科学奥秘的全貌,还能理解组织和社会结构等复杂课题。
因此,我相信在未来的社会中,具备模拟思维技能的人,如软件开发人员,将在各个领域发挥积极作用。