現代生命科學如何分道揚鑣：機器會擁有生命嗎？

人和機器、物質和靈魂之間的關係，幾百年來爭論不休。

17世紀是思想大變革時代，牛頓確立了現代科學的核心範式——機械論，整個宇宙被看作一臺機器，包括動物和人類，但仍將其動力和精神歸於上帝之手。然而，更為反叛的科學家和哲學家，則認為生命機器具有內在動能。

現代生命科學就在這兩種矛盾的機械論中兵分兩路。笛卡兒、玻意耳繼承了牛頓衣缽，堅持經典機械論，萊布尼茨、拉馬克創造性發展了主動機械論，達爾文的進化論在被動和主動模型之間搖擺不定。由此還催生了理察·道金斯「自私的基因」說，薛丁格則用顛覆性的量子力學解釋生命體能從「秩序生秩序」。

機械論接連引發了控制論、目的論、進化論以及認知科學、進化心理學、人工智慧等理論和學科的形成，在社會文化環境的聯動下，鋪展成一幅氣勢磅礴、方興未艾的現代科學圖景。在史丹福大學歐洲史和科學史教授傑西卡·裡斯金（Jessica Riskin）所著的《永不停歇的時鐘》一書中，作者順著生命本源問題的脈絡，展開了這場「長達四個世紀的爭論」。顯然，理解現代科學的歷史，對於思考當下、想像未來具有重要意義。

以下內容為《永不停歇的時鐘》一書的引言《究竟是赫胥黎的玩笑，還是自然與科學界的能動作用》，由出版社授權刊發。小標題為編者所加。

原文作者丨[美] 傑西卡·裡斯金

摘編丨安也

《永不停歇的時鐘：機器、生命動能與現代科學的形成》，[美] 傑西卡·裡斯金著，王丹、朱叢譯，中信出版社，2020年7月。

赫胥黎關於「水性」的戲言為人們所津津樂道

1868 年11 月的某個周日晚上，英國博物學家、倫敦皇家外科醫學院解剖和生理學教授、皇家礦業學院的博物學教授，查爾斯·達爾文的朋友以及擁護者——託馬斯·亨利·赫胥黎（Thomas Henry Huxley）開了一個玩笑，一個半世紀以後人們談論起來仍然忍俊不禁。

詹姆斯·克蘭布魯克（James Cranbrook），一位變節的牧師，曾邀請赫胥黎來愛丁堡舉辦一系列關於「非神學話題」的講座。赫胥黎選擇了原生質這一話題，也就是他對外行所說的「生命的物質基礎」。他的主要觀點非常簡單：我們應該能夠理解原生質的特徵，包括其超常的生存能力，這種生存能力僅僅依靠其自身的組成部分，無須藉助任何特殊之物，或任何所謂的「生命力」的力量。

米卡爾神父的一對會說話的頭。

總之，赫胥黎指出（這是他的玩笑），水也有其強大的屬性，但是我們知道水是由一定溫度範圍內，特定比例的氫原子和氧原子構成的。我們「不會假定某種『水性』物質進入並奪取氧化氫分子，繼而將水性顆粒引導到它們的位置」。赫胥黎繼續道，確切地說，我們目前還無法理解原生質是如何生存的，更沒弄明白水的化學成分為何會帶來這般屬性。但是「我們充滿希望，滿懷信心，不久以後我們就能夠像現在可以從手錶的組成部分和組成方式推斷出其工作原理一樣，設法弄清水的成分與其屬性間的關係這一謎團」。

赫胥黎的講座引發了轟動。講座內容於次年二月份發表在《半月刊》（Fortnightly Review）頭條版面上，該話題的多篇相關文章一經出版立即售空。這本雜誌的編輯約翰·摩爾利（John Morley）評價說，幾十年都沒有出現過「如此振奮人心的文章」了。

關於「水性」的戲言一直為人們所津津樂道，以至於一個半世紀以後仍然時常出現在生物教科書和大眾科學作品中。這個玩笑雖只有短短幾個字，但濃縮了好幾層隱性論點和假設。我們都知道一個原則：玩笑話是不能解釋的（人們普遍認為，越簡單的玩笑，解釋起來越複雜），但傑西卡·裡斯金反其道而行之，對赫胥黎的玩笑進行了詳細的解釋。

首先，這個笑話假定了現代科學的一條基本原則，即科學解釋不能將意志或者能動性歸因於自然現象：沒有哪種主導力量，譬如「水性」，能夠佔據某種物質並且引導其發展。這條原則禁止將重力驅動鐘錶擺動說成是因為這個力量想靠近地心，所以鐘錶才能夠擺動；也禁止將蒸汽機裡的蒸汽擴散說成是因為蒸汽自己想往上升，所以蒸汽才會向上擴散。其次，赫胥黎的玩笑利用了將禁止能動性的原則延伸到對生命現象的解釋所涉及的不確定性和猶豫: 肯定「生命力」並不是比「水性」更有用或更科學的概念。

雅凱-德羅茲的女音樂家。

最後，赫胥黎在闡述觀點時沒有援引諸如「水性」這樣的未知事物來進行解釋，相反，他推薦的是機械論者的科學解釋，將人造機器，譬如鐘錶，當作他們的自然模型。《永不停歇的時鐘》梳理了禁用能動性原理（這一原理否認科學中存在能動性）的起源和發展歷程，以及與之伴隨的自然的鐘表模型，尤其是這些原理如何適用於生物科學。《永不停歇的時鐘》還講述了持不同意見的人的故事，他們反對赫胥黎的這一戲言，因為這些人接受了相反的原則：能動性是自然核心的、根深蒂固的一部分。

你可能已經注意到了，「能動性」一詞是其中的關鍵詞。因此首先我要解釋一下這個詞的含義。「能動性」和我們通常所說的「意識」有些類似，但是前者更為基礎、更為根本，是一種原始而必要的特性。一個東西如果沒有能動性就不可能有意識，但是如果沒有意識它也可以有能動性。比如，你可以把植物向光性的能力看成能動性的一種，而不是把它看成是植物的意識。你也可以把一定的電現象看成顯露出來的能動性，比如電子通過運動維持電荷守恆。

我這裡提到「能動性」，僅僅是世間萬物的一種內在能力，發揮作用時既無須事先決定，也並非隨意。它的反面是「被動性」。讀者會發現書中對自然事物各種形式的能動性（生命力、感知能力、必需的體液和自組織傾向）做了科學的解釋（和否定）。

機械論是17 世紀中葉以來現代科學的核心範式

所有的科學解釋和否定都有一個共同的特徵：無論哪種情況，表面的力量、傾向或者能力都來源於事物本身的自然形式。對於一個有能動性的事物，促使其運動的能量來源於其內部而不是外部。一個保齡球被另一個保齡球撞擊，開始滾動，這一過程看似被動：保齡球的運動似乎源自外部力量。那麼指南針的指針指北呢？蘆筍一夜之間穿過房間發出頂芽呢？你可能會想，大自然中很多事物都有能動性：這種力量源自事物本身。

然而，禁止把自然現象歸因於主觀能動性的科學原理假設物質世界從本質上是被動的。這一原理在17 世紀中期非常盛行，歷史學家們也普遍認為就是在那一時期出現了現代科學的起源，也就是發明家們口中的「新科學」。這是機械主義科學論的著名公理。

機械論是17 世紀中葉以來現代科學的核心範式，它將世界視為一個大機器（17、18 世紀的時候，世界被看作是一個大鐘表），由惰性物質構成，通過外部力量作用才能轉動：比如鐘錶製造者卷繞彈簧，鐘錶才能運動。根據這一17 世紀出現的理論模型，機械裝置是缺少能動性的，它的製造和運動都依靠外力；自然界作為一個龐大的機械裝置，也同樣是被動的。假定生命體是自然的一部分，根據這一理論，生命體也必須可以理性地理解，而不是訴諸意志力、能動性、欲望或者意圖。

沃爾夫岡·馮·坎普林的下棋的土耳其機器人，來自威斯康星州，《坎普林檢查下棋者的筆記》（Lett res sur le joueur d』echecs de M. de Kempelen），1783 年，斯坦福圖書館特殊收藏部供圖。安德魯·舒帕尼茨拍攝。

這種解釋對於自然科學來說是標準答案，甚至人文和社會科學也常常訴諸自然科學解釋，否認「能動性」的存在。否認能動性的存在似乎成了科學的本質，以及一切科學原理或者規則的本質。違背它等同於跳出了科學的思維，進入神秘主義。

仔細研究歷史你會發現，這一科學模型本身具有神學起源。既然假定了缺少「能動性」，那麼也確實需要一個超自然的神。17 世紀能動性、感知性、意識和意志等概念被從自然界和自然科學界中排除在外，因而其特性也被歸因於外部的超神。經典機械主義科學論，包含自然和生物體的機械模型，主要依賴於17 世紀中葉發展起來的神學體系，即設計論。設計論的創始人在自然機械設計中尋找證據，證明神的存在。譬如，生理學家研究眼睛的結構，將其比作透鏡儀器，如顯微鏡或望遠鏡。他們認為，如果沒有儀器的製造者就不可能有鏡頭儀器，顯微鏡不可能自己將各個部分拼裝在一起。同樣，如果沒有眼睛製造之神，我們也不可能有視力。

缺乏能動性純粹被動的人造世界無法合理地解釋生物界，因此這一理論沒有支持者。這一科學模型——我們且稱之為神學機制，依賴於其神聖的設計者，他也是一切認知、意志和有目的行為的來源。換句話說，自然界和自然科學界禁用能動性原理不僅是現代科學的主要原理，同時也是現代神學的主要原理。

宗教改革運動對於神學界而言是翻天覆地的大變革

宗教改革運動明確地將上帝與其造物區分開來，對於神學界而言這是翻天覆地的大變革，而且早於自然作為被動機械的現代模型的出現。這次改革不僅顛覆了新教徒的世界，對於每個人而言都是不可小覷的變化：其中涉及天主教徒、新教教徒、自然神論者和其他的派別（猶太教徒、一神論者、伊斯蘭教徒、自由主義者）。儘管他們來自不同的教派和文化背景，他們的作品卻從17 世紀以來無一例外都和盛行的自然模型有著密切的關聯。這種模型指出自然本質上是由無動力機械系統構成的，而這些系統的被動性也暗示了超自然外力的存在。

簡而言之，現代科學的起源本身就存在矛盾。其中心理論明確將科學解釋和宗教、神學區分開來，也不允許訴諸主觀能動性和意志力。這一理論從出現之始便依賴於神學觀點——神聖的造物主和神學論著——設計論。

換句話說，現代科學的創始者將自然界中神秘的能動性看作是超自然的神的力量，此時，他們已經將自己嚴謹的自然主義論建立在了超自然力上，並將這一矛盾理論留給後人爭論了長達三個多世紀之久。從官方角度而言，不允許把目前對於生命現象的科學解釋歸因於能動性。

雅凱-德羅茲的寫字小男孩兒。

我和一位生物學界的朋友討論過此事，她說在她的研究領域用主觀能動性來解釋自然物體，哪怕是一個細胞或者分子，也是絕對違反規則、不被允許的。但是她也承認，生物學家一直都是這麼做的，就像一種說話的方式：他們這麼說、這麼寫，似乎是自然實體本身在表達各式各樣的意圖和目的，但不能按照字面意思去理解。「當然，我們一直都是這麼做的，我們在課堂上教書的時候，甚至在發表文章時，都是這麼做的。但這只是暫時替代我們所不了解的這些事情。我們了解得越多，這些現象的目的性會越少。同時，我們這麼說，顯得自然實體有自身的意圖和欲望，只是因為這樣表述更簡單易懂。」（這對我而言就像赫胥黎根據水的組成成分預測未來對水的完整理解一樣）

我朋友進一步解釋道，有些詞用起來比其他的詞更加糟糕：一些看起來「擬人化」的詞語，如「想（want）」，只在非正式場合適用。生物學家可以說，並且允許他們的學生說，「細胞『想』往傷口處移動」，但這隻適用於口頭對話中，絕不能用於書面語。相反，還有一些動詞看起來不那麼「擬人化」。我朋友給我舉的例子是「調節（regulate）」：蛋白質「調節」細胞分裂。她說她不會以任何糟糕的擬人化方式來賦予這些詞能動性——比如，它不會將人的意志賦予一個細胞——但是有些過程非常複雜，很難辨別主動還是被動過程，而且過程中通常還包含生物學家理解不了的部分，這時即便在雜誌和教科書上也可以使用主動性詞彙。比如，蛋白質「控制（control）」化學反應；肌肉細胞「獲得（harvest）」能量；基因「指導（dictate）」酶的合成。

儘管「調節」「控制」「獲得」「指導」並不是將人的感情賦予基因或蛋白質，這些詞仍意味著有目的的行為。而且，我問朋友如果對於研究的這套體系了如指掌，原本充滿目的性的東西就會變得很機械、生硬，這是否是一種信仰。

她沉默片刻思索我拋出的問題，然後大笑說道：「是的，沒錯，這是一個信仰問題。而對於信仰問題，我完全不願意考慮錯誤的可能性。如果我對於研究的這套東西了如指掌，我應該再也不會用任何形式的能動性來解釋任何現象，說的時候我都不會，更別說書面表達了。」

經典機械論者絕大多數都是書寫歷史的勝利者

我認為生物學家的比喻反映了長期存在但深深隱藏的一種窘況：自然界的秩序和行為到底源自外部還是內部呢？

這一窘況正是因為17 世紀人們將能動性從自然界排除所造成的。無論哪種答案都會產生很多問題。如果說是源自內部，那麼就違背了禁用能動性解釋自然現象的原理，比如細胞或分子，這樣有故弄玄虛之嫌。如果說是源自外部，那就承認了外界力量在操控自然界秩序，而且違背了另一科學原理，即自然論原理。在我之前，許多人都已經認識到了這一窘況。

17 世紀伊始，許多人都試圖避開這一窘境：既不採納設計論，也不認同與其伴隨的自然科學的被動機械模型。有一部著作概括了自然機械，甚至鐘錶這種人造機械的競爭性的主動機械論。它是由德國哲學家、數學家以及發明家戈特弗裡德·威廉·萊布尼茨（Gottfried WilhelmLeibniz）所寫的，書中他試圖從當時的被動機械論中尋找不同的自然科學模型。他是這樣描述鐘錶裝置的：「在德語中，」他寫道，「有一個描述鐘錶平衡的詞叫『Unruhe』，意思是『不平靜』，有人可能說我們身體也是一樣的，永遠不可能處於絕對的平靜中。」萊布尼茨注意到，鐘錶的平衡是出於持續的擺動狀態，人體也一樣。

鴨子的照片。1950年前後由巴黎藝術博物館館長發現的一組神秘照片中的一幅。

萊布尼茨認為，要像鐘錶一樣就必須能做出回應，而且要永不停歇地擺動下去。這和人們通常理解的對鐘錶裝置的比喻有多麼不同！機械宇宙及其鐘錶類裝置皆代表著規律和克制，而不是不間斷的擺動和響應能力。在萊布尼茨的機械和機械學觀點中，類機械物意味著強而有力，永不停歇，目的性強並且有感情、有感覺。機械像是生命體，反之亦然：生命體是宇宙中最機械的物體。

經典機械論者絕大多數都是書寫歷史的勝利者，他們的競爭對手則在歷史和哲學作品中因神秘主義和迷信反動而聲名狼藉。我這裡所說的「經典機械論者」，指的是笛卡兒、牛頓、羅伯特·玻意耳和他們的追隨者。這群人在17 世紀定義現代科學原理和實踐中發揮了主導作用。儘管他們之間對於許多事情看法不一，包括自然機械的力量來源，但是他們一致認為，物質世界需要通過外力才能處於運動之中。他們的批評者則認為機械是自動運轉的。

儘管名聲不佳，經典機械論和設計論的批判者中包含了一群很獨特的人，他們的反對並不是出於對自然傳統的、宗教的解釋的義務，而是出於嚴謹的自然主義：即他們下決心要樹立完全獨立的科學。正如萊布尼茨所說，如果一個人不想訴諸外界超自然的神的力量，那麼被動的鐘表裝置就不能作為生物界的模型。他需要一個不同的模型：主動的、永不停歇的時鐘。這個模型可以合理地解釋設計論歸因於神聖的造物主的特定現象：其中包括認知、意願、目的和能動性。他們都是自然界和自然界生物的一部分。

馬亞爾的人工天鵝。

動力內化而不是外化的過程中，出現了一種不同的機械論科學：它不是非理性的、被動的經典機械論——而是主動機械論。這種類科學依然是機械論，因為它從物體的組成部分和功能出發，對自然現象給出合理而系統的解釋。它不涉及任何魔幻或者超自然屬性，僅從自然特徵出發。然而，像萊布尼茨這樣的主動機械論者認為自然機械內部包含行動的力量來源，即自我構成和自我轉換的機械。

現代科學關於生命的解釋就是在這兩大相互矛盾的機械論、兩大科學原理的競爭下形成的。

其一，處於明顯優勢的被動機械論將能動性從自然界中排除（起初歸因於超自然的神的力量）。比如，他們將眼睛的生理結構看成類似於顯微鏡或望遠鏡的鏡頭。相反，主動機械論黯然失色，但是仍能在夾縫中存活。它摒棄了第一種觀點中的超自然概念，將能動性看作自然界的基本特徵，如動力和物質，也是自然機械，尤其是生命機械本質的一部分。舉個例子：根據這個競爭性的原理，19 世紀德國生理學家兼物理學家赫爾曼·馮·亥姆霍茲（Hermann von Helmholtz）做了關於眼睛生理學的論述，他反對將眼睛和望遠鏡做類比，他認為眼睛是感知性的機械，其功能依賴於它的感知能力。

原文作者丨[美] 傑西卡·裡斯金

摘編丨安也

編輯丨張婷 羅東

導語校對丨危卓