生命的計算機：不一樣的角度思考生命

2020-07-24 聞西談

生命是什麼？

從生物學的角度來說，是精子與卵子的結合(當然也有其他的方式來孕育生命，比如無性繁殖)。

70多年前，著名的物理學家薛丁格展開了對生命的思考，他的思想震撼了當時整個物理和生物學界。在他看來，生命和世間萬物一樣，都遵循著宇宙運行的規律，只不過有生命的物體可以汲取環境中的秩序來維繫自己的生存。

薛丁格的對生命的思考，跨越到了物理學的維度。

生命的計算機：不一樣的角度思考生命

「生命賴負熵為生」，薛丁格的這句話，讓生命也有了其物理學的靈魂。

就在薛丁格1943年發表了他對於生命的思考《生命是什麼》過後三年，1946年，也發生了一件大事：世界上第一臺通用計算機ENIAC誕生了。

ENIAC的發明人是美國人莫克利（JohnW.Mauchly）和艾克特（J.PresperEckert），歷史應該銘記他們，但更應該銘記一百年前的另外一個人：喬治·布爾，邏輯運算的奠基人，或者說他是邏輯運算的發明人也不為過，沒有他，電子計算機不可能就這麼誕生。

邏輯運算又叫布爾運算，是英國數學家喬治·布爾在1847年發明的——說發明也不太準確，邏輯運算其實早就存在。早在歐幾裡德時代，人們就已經用邏輯推理的方法通過預設的公理來建立幾何學體系了。但是喬治·布爾第一次把邏輯運算系統化、符號化，讓邏輯運算成為像算術運算那樣可以用數學語言進行描述和研究的體系，從而深刻影響了後續數理邏輯學的建立，甚至間接影響了維根斯坦和羅素的哲學思想。

生命的計算機：不一樣的角度思考生命

電子計算機出現以後，計算機電路「通導「和」斷開「兩種狀態完美符合邏輯運算中的」真「和」假「兩個布爾值的互斥特徵。因此早期的真空管計算機，包括後續的電晶體計算機、集成電路計算機都採用邏輯運算作為基本的運算方式。

與布爾同時代的另外一位偉大的生物學家，格雷戈爾·孟德爾，也開始了他對於生命的探索及思考，在完成維也納大學的深造之後，孟德爾回到了修道院，開始了長達8年的豌豆實驗，並於1865年發表並催生了遺傳學誕生的孟德爾遺傳定律。

以豌豆的花色雜交為例，假設拿純種白花豌豆和純種紅花豌豆進行雜交，第二代和第三代的結果如下圖所示：

生命的計算機：不一樣的角度思考生命

從圖中可以看出，白花直到第三代才顯現出來，說明白花是隱性性狀，而對應的紅花則是顯性性狀。

如果我們用布爾的邏輯運算來看待孟德爾的豌豆花色雜交實驗，可以看出，這個實驗結果遵從邏輯運算方式。

白花遵從邏輯與的規律：白花(1)&紅花(0)=紅花(0)，白花(1)&白花(1)=白花(1)；

而紅花遵從邏輯或的規律：紅花(1)||白花(0)=紅花，紅花(1)||紅花(1)=紅花(1)；

生命也表現出了計算機邏輯運算的特徵，難道生命也是一臺計算機？

如果僅憑這點(生命表現出計算機邏輯運算的特徵)就說，生命就是一臺計算機，未免會顯得過於草率，但讓我驚訝的是，我不斷的發現生命所展現出來的這種計算機的特徵。

幾乎研究了一輩子的演化生物學家愛德華·威爾遜，發現了一個有趣的現象：

螞蟻的大腦裡面包含了一種簡單的行為程序，引導螞蟻在爬行的時候跟著前方的螞蟻走。如果在這種螞蟻爬行時把它們弄成一個圓圈，它們有時候會不停地走啊走，直到死亡為止。

這不就是一種死循環嗎？

任何一個計算專業的學生，在學習編程時，都會避免死循環的發生，可是這種死循環竟然發生在有生命的螞蟻上，實在是令人不可思議。

還有，生命的目的是什麼？

生命的目的不是繁衍嗎？任何生命的目的都是繁衍，就連細菌病毒也不例外。

那麼繁衍作為生命的終極目標，就是一種主程序，主程序的目標就是為了實現遺傳物質DNA或RNA的複製。

那麼生命，尤其是複雜生命是如何來實現這一主程序的目標呢？

以人類為例，既然終極目標是繁衍，那麼必須做到兩點：

第一，攝取食物，以滿足能量及抵抗熵增的需要，通俗點，就是吃飽了才有力氣，吃飽了才有原材料來重新生成新的細胞，以替換衰老死亡的細胞，維持機體的長存；

第二，只有有了機體的長存，才能足夠的時間尋找配偶，兩性結合，孕育新的生命；

而上述兩點，可以看做是主程序下面的兩個子程序，但這兩個子程序的直接目標並不是繁衍，子程序的目標，是有別於主程序的目標，分別是攝取食物和兩性結合。

這種主程序和子程序的設計，難道不是大型程序設計時採取的策略嗎？

隨著時不時的，偶然的發現這種生命的計算機特徵，我時常在想，人類在發明計算機的時候，到底知不知道生命的這種計算機的特性，從而受到這種啟發？

但受到啟發這件事，我始終持懷疑態度，威爾遜開始研究螞蟻，發現螞蟻的這種有趣的死循環現象時，計算機早就誕生了，很難相信，發明計算機的兩個科學家，或者後續的很多計算機科學家，對螞蟻有很深入的研究。

或者這些都是巧合？

抑或是創造生命的上帝，在創造生命時，其實並沒有限制生命的誕生一定要以DNA及胺基酸為原料，也許可以是以矽為原料，以電為能量，以複製和粘貼為遺傳物質的傳遞方式，只不過以DNA及胺基酸為原料的生命率先誕生了。

如果生命的誕生被以矽為原料的給搶了先機，那麼現在被創造出來的計算機或許是以DNA及胺基酸為原料了，那麼計算機就是有血肉之軀的計算機，而生命則是沒有血肉之軀的生命。

如果是這樣，血肉之軀的計算機最終會不會出現生命的跡象呢？

就像我們目前所期待的那樣，矽基的計算機，最終能否出現生命的跡象呢？

也許我們先要尋找出更多的生命的計算機，然後再對生命進行一次更深入的思考，或許我們能夠有個結果，或許永遠也不會有結果。

但對於生命的思考，永遠都不會停止。

（未完待續）

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