规模:找寻跨学科、跨尺度的创新智慧(4)
4.理解生命对空间的占据,思维从三维拓展到四维
《规模》认为,几乎所有生物体的生理特征和生命史特征都是由其体形决定的。相信大家小时候都会对蚂蚁搬着一个超越相对自身体重的物体颇感惊讶。的确如此,据测定,一只蚂蚁能举起超过自身体重400倍的东西,如果拖运的话,可超过自身体重1700倍。但是,世界上却从来没有一个人能够举起超过他自身体重3倍的物体,从这个意义上说,蚂蚁的力气比人的力气大得多,是一个真正的“大力士”。当年看完了电影《超人》之后,我就一直渴望能拥有克拉克那样的力气。那么这种愿望可能么?

《规模》一书则通俗地解析了,不管是蚂蚁还是人类,实际上我们都拥有与自身体形相称的力量,人类要拥有克拉克那样的力气才是天方夜谭。之所以我们会从一个正确的事实中得出错误和误导性的结论,关键问题还是前面所指出的人类线性头脑在作祟。如果进行这种简单的线性外推不妥,那么在规模上缩微是否可取呢?

几年前,刘慈欣写过一篇短篇科幻小说《微纪元》。其故事梗概大概是这样的:太阳能量闪烁毁灭了地球生存环境,经过100小时4000度的高温烘烤,地表水已全部蒸发殆尽,各大陆表层岩石都融化了一层。大灾难来临前,一个基因工程师想出了奇妙的点子——把人类的体积缩小十亿倍,这样整个人类社会也就缩小了十亿倍,只要很少的资源就可供人类生存。于是通过克隆和纳米技术,人们实现了这个想法,地球上出现了两种人类:宏人和微人。之后,两种人类间发生了战争,微人取得胜利,宏人灭亡。微人因为个体小,强度反而变得很高。宏人会会造成严重伤害的碰撞,对微人而言就如灰尘相撞一样没有损伤。人类社会在灾难中向更微小的架构演化了。

但《规模》告诉我们,没有比鼩鼱(重量仅为几克)更小的哺乳动物,也没有比蓝鲸(重量高达100多吨)更大的哺乳动物。因为太小无法输送血液,太大无法输送氧气。所以,《微纪元》这部小说,也只能是一个想象罢了。
物理学家们总是喜欢寻找“普适性”的结论,对于群体规模中生命的表现,《规模》构思出了一套通用的网络总则,并提取超越生物网络多样性的基本特征:它们是空间填充的,有恒定的终端单元,将液体输送至整个系统所需的能量最小化。换一句话来说就是,自然选择利用分形网络的数学奇迹,优化了能量分配,让标准的三维空间生物体就像生活在四维空间内一样运转。由此来解析《规模》所提出的神奇数字“4”原来是“3+1”维,另一个维度则来自网络的分形特征。这样,作者将人类固有的三维思维一下子扩展到了四维。

顺便说一下,虽然我很早就接触了分形的概念(我的硕士学位论文就涉及到分形在生态学中的应用),但我还是饶有兴致地读完了这本书中所讲解的分形原理和故事,因为该书对分形的介绍真是太有趣了。如果将时间退回到2010年的上海世博会,那令人生厌的蛇形队伍是否属于人类利用自然法则的真实案例呢?
