與不確定性共舞
—讀《生物學是什么》有感

白書農

《生物學是什么》吳家睿著北京大學出版社出版

近日，收到中科院上海生化所吳家睿教授簽名贈送的大作《生物學是什么》。之前，看到他在朋友圈介紹此書的出版：“幾十年的感悟、近十年的打磨，終于出了個細活了。”欣慰與欣喜之情躍然屏上。看到他的大作真身，的確讓人眼前一亮——全書五部分，每一部分都指向當下生物學的一個關鍵問題：解析生命的有序性、破譯生命的信息流、建立生命的統一性、揭示生命的區域化、重構生命的復雜觀。的確有高屋建瓴之勢。

說來慚愧，我迄今與吳教授還無緣謀面。但多年前就從芝加哥大學龍漫遠教授那里聽到對他的激賞之詞。后來，因為龍教授約我為吳教授作為副主編的《新生物學年鑒2015》寫一篇稿子，承蒙該書編輯、科學出版社的王靜把我拉到一個微信群中，我得以和吳教授有了微信交流的渠道。從吳教授在朋友圈所發布信息中，我知道他對精準醫學有系統的思考。他在其公眾號《吾家睿見》發布的“后基因組時代的生命觀”一文中還引用過我和葛顥、錢纮2018年發表在Science China Life Science上的有關“活”是“結構換能量循環”的觀點，表明他也在關注我的一些研究工作。從這個意義上，雖然他研究人類疾病，我研究植物形態建成，從各自研究領域來說不在一個圈子，但在對生命現象的深層次思考中多少有些交集。這使得我可以不揣冒昧地對他的大作表達一些我粗淺的感受。

坊間提到生物學問題，大家都會條件反射式地想到“生命是什么”。在亞馬遜網站上，我查到的以“What Is Life”為書名的名家著作起碼有6本。但以“生物學是什么”為書名的書，我還是第一次看到。當然之前曾經看到過著名的演化生物學家和生物學史家恩斯特·邁爾（Ernst Mayr）用霸氣側漏的“This Is Biology”為書名的書。用一個在飛速發展的研究領域（生物學）為書名來寫書，是非常需要勇氣的。從書的出版信息頁我得知，這是北京大學出版社策劃的《未名·自然科學是什么》叢書中的一本。通過向該叢書的策劃編輯楊書瀾老師請教，得知她策劃此套叢書的初衷，是為希望了解這個世界的人提供一個高品質的入口。為此，她經過精心權衡，請到業內高水平專家，希望他們從“是什么、為什么、如何做”這些涉及學科本質的方面，為讀者勾勒出一個學科的基本框架。這個要求是非常高的。吳教授非常巧妙地以不厚的篇幅，寫出這樣一本如他自己所說的“供外行看熱鬧、供內行看門道”，又能表達自己對生物學理解的書。足見作者的學養深厚。

在他書中探討的五個問題中，我最喜歡的是他對生命系統不確定性的討論。他在書中指出：“生物學面臨的最大挑戰，是來自研究者的決定論思維與生命的偶然性特征之間的沖突。”他所提出的這個命題，其意義遠遠超出生物學的范疇。

決定論思維由來已久。在與人類具有共同祖先的黑猩猩中，就可以發現對確定性的追求。從珍·古道爾（Jane Goodell）拍攝的《黑猩猩》視頻中可以發現，黑猩猩居群會為保衛它們的無花果樹而與入侵者殊死搏斗。為什么？無非因為無花果樹是它們確定的食物來源。它們需要確定性來滿足自身對安全感的需求。人類有更高的認知能力，于是把對確定性的追求上升為決定論思維。

人類有史（無論是口述的還是文字記載的）以來，以決定論形式表現出來的對確定性的追求一直是認知能力發展的一個主題——從自然崇拜到祖先崇拜到上帝崇拜。各種星象占卜，無非都是希望窺視冥冥之中決定人生的“命運”。即使是始自伽利略時代的自然科學，最初的訴求也是希望以探索上帝創世的奧秘來理解上帝的偉大，順便掌控人類的未來。這種思潮的代表性表述，就是吳教授在他的書中引用的“拉普拉斯妖”。

盡管在19世紀與20世紀之交，從量子力學到生物統計的不同時空尺度的自然科學研究中，人們已經意識到，人類生存的大爆炸宇宙，不過是一系列隨機事件的結果。令人遺憾的是，以牛頓力學為代表的決定論思維因為其能夠在特定時空尺度內提供可預測性，并因此極大地改變了人類生存方式、沖擊了之前長達上千年的傳統神創論版本而深入人心，甚至被長期地誤認為是“科學”的代表。或許對于改變人類認知中已經存在了上萬年的決定論思維偏見而言，對隨機性認知的一百多年的歷史還是太短了。

講到把牛頓力學誤以為是“科學”的典范或者代表，就不免回到本書所屬叢書的主題“自然科學是什么”的問題，再講幾句與“科學是什么”有關的話。我在為李峰、王東輝的譯著《生命的歷程》（Scientif i c Process and Social Issues in Biology Education）——這本書的作者是美國著名生物科學史家和普通生物學著名教授加蘭·艾倫（Garland Allen）和他的朋友杰弗里·貝克（Jeffery Baker）——所寫的序中曾經提出一個觀點，即“科學”本質上是一種認知形式。與其他認知形式相同之處，在于科學認知也是一種對周邊自然的解釋，因此也要追求合理性（即合邏輯性）。不同之處，在于科學認知能夠以實驗為工具，為合理認知提供客觀性基礎（追求客觀性）。這使得科學認知可以幫助人類更接近和理解不依賴于人類解釋而存在的自然，從而更好地與之共存。在那個序中我沒有提到的另外一個不同之處，是科學認知還具有開放性——因為它以實驗為工具所檢驗的是“無效假設”（null hypothesis）。科學研究的過程，就是證否所能檢驗的無效假設，然后不得不接受把“備選假設”（alternative hypothesis）作為暫時的結論；一旦新方法和新信息出現、之前接受的暫時結論被證否，人們又不得不放棄這些結論（雖然常常會經歷各種掙扎），接受以新的備選假設作為新的暫時結論。正是這種開放性，使得科學認知可以在探索未知自然的過程中，不斷突破既存觀念體系（解釋）的束縛而獲得新的認知空間。如果我們承認科學認知具有開放性，那么就不得不接受一個現實，即在對未知的探索過程中存在多種可能性，于是就不得不面對不確定性。從這個意義上，決定性思維從邏輯上看，是一種違反科學認知基本特征的非理性思維。

我不知道吳教授是不是認同我對決定性思維的解讀和科學認知三個特點的看法。如果讀者撥冗去讀我在睿n公眾號上發布的“白話”專欄，會發現我對生命系統有與吳教授書中所述略有不同的解讀。這種不同，不正反映了科學作為一種認知形式的開放性嗎？人類的認知，不就是在開放的過程中才得到不斷拓展的嗎？去讀讀吳教授的《生物學是什么》，開卷有益！