科学家和哲学家发现的自然界缺失的进化规律——这不就是递弱代偿?
大范围看,万物一系的世界观甚至在人类历史中从未缺席。它早在印度的“自然主义”、西方的“可持续农业”、东方的“生态农业和天人合一”,以及当下在部分科学家和哲学家的思维中埋下种子。许多人已经意识到前衍依存条件的重要性和前后衍派生性关系(只不过没有物演通论如此明了地指出派生方向是注定“递弱”),下文《科学家和哲学家发现了自然界缺失的进化规律》中存在与《物演通论》概念互洽的内容:
2023年10月16日发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一篇论文描述了“一条缺失的自然法则”,首次认识到自然界运作中的一个重要规范。
从本质上讲,新定律表明,复杂的自然系统是依靠“进化”而变成更大的模式、多样性和复杂性的状态。换句话说,“进化”并不局限于地球上的生命,它也发生在其他大规模复杂的系统中,从行星、恒星到原子、矿物等。
由卡内基科学研究所、加州理工学院和康奈尔大学的主要科学家以及科罗拉多大学的哲学家组成的九人团队撰写的这项工作由约翰邓普顿基金会资助。
“宏观”的自然规律描述和解释了自然界中日常经历的现象。例如,与力和运动、重力、电磁学和能源有关的自然法则,早在150多年前就被描述出来了。但这项新工作提出了一个更现代的补充——一个宏观的规律,承认“进化”是自然界复杂系统的共同特征。所有进化系统(包括但不限于生命)都具有以下特征:
1.它们都是由不同的组件构成的,比如原子、分子、细胞,这些组件可以反复排列和重新排列;【物演通论中的“分化构合”】
2.这些组件受自然过程的影响,可以形成无数不同的排列,组合成不同的组态(configuration);【物演通论中的“结构存在”】
3.在所有组态中,系统会根据功能对组态进行选择,最终,只有一小部分在“功能选择”过程中存活下来。【物演通论中的“纵向求存规定中的存在阈、横向求存规定中的匹配生存结构、存在者的功能即是它的代偿属性”】
“功能选择”是这条新定律的一个重要概念。就生物学而言,达尔文将功能主要等同于生存,即活得足够长、可以产生可育后代的能力。新研究扩展了这一概念,指出自然界中至少有三种功能:
1.静态持久性:这种稳定性是最基本的功能,比如原子或分子的稳定排列就被选择而维持下去;【物演通论中的“求存就是维系不变”】
2.动态持久性:这指的是具有持续能量供应的动态系统;【物演通论中的“求存就是维系不变”和“较前衍存在为后衍存在提供能量,是后衍存在的存续基础和依存条件”】
3.新颖性生成:这或许是最有趣的功能,它指的是进化系统探索新结构的趋势,有时会导致令人惊讶的新行为或新特征。【物演通论中的“代偿以至层级跃迁”】
根据这条定律,当系统受到功能选择时,系统的功能信息将随着时间的推移而增加。因此,研究人员也将这条定律称为“功能信息增加定律”。【物演通论中的“衍存感应泛化律和衍存结构自繁律”】
在这条定律下,无论系统是生命的还是非生命的,只要它的许多不同组态经历了一个或多个功能选择时,进化就会发生。
生命的进化史充满了新奇的事物——光合作用是在单细胞学会利用光能时进化出来的,多细胞生命是在细胞学会合作时进化出来的,物种是由于游泳、行走、飞行和思考等有利的新行为而进化出来的。
同样的进化也发生在矿物王国。最早的矿物表现出特别稳定的原子排列。这些原始矿物为下一代矿物提供了基础,下一代矿物参与了生命的起源。生命和矿物质的进化是交织在一起的,因为生命用矿物质来制造外壳、牙齿和骨骼。
事实上,地球上的矿物质,在太阳系诞生之初只有大约20种,经过45亿年更加复杂的物理、化学和最终的生物过程,现在已经有近6000种了。
就恒星而言,论文指出,只有两种主要元素——氢和氦——在大爆炸后不久形成了第一批恒星。这些最早的恒星利用氢和氦制造了大约20种较重的化学元素。下一代恒星在这种多样性的基础上产生了近100种元素。
“查尔斯·达尔文雄辩地阐述了植物和动物通过自然选择进化的方式,有许多个体的变异和特征,以及许多不同的结构,”卡内基科学的合著者罗伯特·m·哈森(Robert M. Hazen)说,他是这项研究的领导者。
“我们认为,达尔文的理论只是一个非常特殊、非常重要的案例,在一个更大的自然现象中,功能选择驱动进化的概念同样适用于恒星、原子、矿物和许多其他概念上等效的情况,在这些情况下,许多结构都受到选择压力。”
共同作者本身代表了一个独特的多学科配置:三位科学哲学家,两位天体生物学家,一位数据科学家,一位矿物学家和一位理论物理学家。
黄博士(Dr. Wong)说:“在这篇新论文中,我们从最广泛的意义上考虑进化——随着时间的推移而变化——这包含了基于‘遗传变异’的达尔文进化论。”
宇宙产生了原子、分子、细胞等的新组合。那些稳定的组合,可以继续产生更多的新奇,将继续发展。这就是为什么生命是进化中最显著的例子,但进化无处不在。”
在许多启示中,该论文提出:
1.了解不同的系统如何具有不同程度的持续进化能力。我们提出“潜在复杂性”或“未来复杂性”作为衡量不断进化的系统可能变得多复杂的度量标准。
2.深入了解某些系统的进化速度如何受到人为影响,功能信息的概念表明,至少可以通过三种方式提高系统的进化速度:(1)通过增加相互作用主体的数量和/或多样性,(2)通过增加系统不同配置的数量;和/或3)通过提高系统的选择压力(例如,在化学系统中通过更频繁的加热/冷却或润湿/干燥循环)。
3.更深入地了解宇宙中复杂现象的产生和存在背后的生成力量,以及信息在描述这些现象中的作用。
4.在其他复杂进化系统的背景下理解生命。生命与其他复杂的进化系统在某些概念上是等同的,但作者指出了未来的研究方向,他们想知道生命处理功能信息的方式是否有不同之处。
5.帮助寻找其他地方的生命:如果生命和非生命之间有一条与功能选择有关的界限,我们能否确定“生命规则”,使我们能够在天体生物学研究中区分生物分界线?
6.在不断发展的人工智能系统日益受到关注的时候,描述自然系统和符号系统如何演变的信息预测定律特别受欢迎。
自然定律——运动、重力、电磁学、热力学等——编纂了各种宏观自然系统跨越空间和时间的一般行为。
如今发表的“功能信息增加定律”是对热力学第二定律的补充。热力学第二定律指出,孤立系统的熵(无序)随着时间的推移而增加(热量总是从较热的物体流向较冷的物体)。

文献:www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2310223120