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“非设计”生命 　　 　　打从物种起源以来，各类与生命有关的问题就困扰着我们。即使有了现代科学知识的帮助，这些问题依旧存在。猎鹰精准地捕食猎物，蜂鸟悬在半空中采蜜，细菌有自生能力：这些都是惊人控制力和精准度的实例。如此复杂的生物怎么会起源于惰性物质呢？几千年来，很多智慧的思想家都在试图回答这个问题。大多数人得出的结论是：生物一定是由一个有意的设计过程产生的。当然他们错了，《进化论》中的变异和自然选择――查尔斯?达尔文的重大飞跃――说明了那些惊人的复杂机制是怎样不通过设计而产生的。然而，揭示生物本身仍然任重而道远。 　　达尔文理论提出的首要问题最终归结于物理：生物有某些性能，似乎能够把它们同其他惰性物质聚合物分开。它们有许多不同的组成部分（根据生物适应的实例），可以依据功能相互协调。这是关键属性：它们很像经过设计的物体，就像工厂和机器人那样。例如，眼睛的睫状肌和水晶体，它们协调得天衣无缝，我们才能看得见，就像一台高性能相机的光学元件。在现代生物学中，这叫作外观设计。这种性能曾被苏格拉底描述过，1802年，威廉?帕利也给出了神学方面的表达，他把上帝比喻成“钟表匠”。 　　更广泛地说，生物就像工厂运作和机器人一样，必须具有非常高的精确度来进行物理转换，一直重复并且十分可靠。和工厂不同的是，所有生物都依赖一种非常奇特的发明：活细胞。细胞可以自生，从核心角度讲，即产生新细胞的过程中能够如实地复制细胞DNA上面的遗传信息。我们发现，这种能力也存在于自然界的其他地方，甚至在人类技术上。举个十分简单的例子，就好像用3D打印机打印人体的一些零件。 　　生物的这些特性为什么构成了一个物理问题？关键在于，在物质世界中，什么可以发生和什么不可以发生是由物理定律决定的。例如，不管投入多少资源，永动机是不可能建成的，因为它与物理定律相悖。反言之，宇宙中的生命之所以能够存在，是因为符合物理定律。 　　但我们的物理定律只存在于某些基本的物质，如简单且种类繁多的化学物质。这些物质本身不能反复地进行高精度转化，它们似乎也不发挥任何作用。即使产生了转化，也不是精准可靠的：会损失或出错，耗尽能量，等等。换句话说，物理定律不包含这些精确转化的内在机制，尤其不包含能够带来这种转化的生物适应装置。从狭义上说，这些转化没有经过设计。因此，对物理描述范畴之内的生物来说，问题在于它们可以进行各种高精度的转化，这显然不符合物理定律。 　　那么，如果生命不是一个有意的设计过程的产物，生物又是如何进化的呢？达尔文理论提出了这一问题，通过解释变异和自然选择引出了外观设计。但这本身跟解释空缺无关（尤其从现代版达尔文理论――新达尔文主义――可以清晰地看出这点），其核心是复制，或者说携带DNA的基因通过转化遗传给下一代。此外，生物体内的复制十分精准，细胞自生也是如此。总之，理论假定了某些精准物理转化的可能性，而这正是非设计物理定律未能提供的入门套件。 　　难题在这里出现了。生物复制和自生事实上是协调得惊人的物理转化，这就要求我们必须解释它们是如何在如此简单且非设计的物理定律下运作的。这种额外的解释虽然不包括在进化论内，但可以从本质上为进化论解释生物是如何在无意的设计过程中进化的，即填补了解释空缺。 　　事实证明，这样的解释是难以用当下流行的物理方法得出的。后者可以在以后预测物理系统会做什么（或可能做什么）时，给予一定的初始条件和运动规律。但是将运动规律应用于粒子，在表达外观设计、复制、自生和自然选择方面是一个棘手的方式。这些过程十分复杂，涉及无数相互作用的粒子的集合运动。 　　不止如此。即使我们能预测――根据特定的动力学定律和初始条件――粒子可以聚集，以便在特定的时间内形成一头山羊，也根本不能解释山羊是否是不需要设计就可以产生的。我们都知道，山羊的设计可以在初始条件或运动规律下被编码。在一般情况下，我们必须解释山羊是否以及如何在非设计物理定律下产生，而不仅仅是根据现存的一些物理定律和初始条件，预测它将会（或可能会）发生什么。 　　当下流行的概念已经促使很多物理学家得出“物理定律必须适用于产生生物适应”这一结论，包括1963年诺贝尔文学奖得主尤金?维格纳和量子物理学家戴维?玻姆。这是一个惊人的错误。如果这是真的，物理理论就必须在初始条件、运动规律，或两者共同作用下，增加“设计”这一概念，而达尔文进化论中全部的解释就会被丢掉。 　　那么，如果这个概念提供的工具不够充足，我们该如何根据非设计物理定律解释复制和自生是可行的呢？ 　　这就要用到物理学的一个新基本理论：构造理论。构造理论是一种新型解释模式，由牛津大学物理学客座教授大卫?多伊奇提出。他率先应用了量子计算机理论。通过构造理论，多伊奇概括了一些导致先前想法的见解，并将它们应用到整个物理学中。 　　在构造理论