生命为什么如此复杂?普林斯顿校园里的冰池塘解决了一座科研大楼炎炎夏日的空调问题，怎么做到的?笨重的航天飞机能不能被在宇宙空间中渐渐长大的“太空鸡”取代?战胜了卡斯帕罗夫的计算机有什么致命的弱点?奥地利是一个理想国吗?核大战后核冬天真的会来临吗?21世纪我们将面临怎样的新科技?

作者拥有宏阔的视野、丰富的学识，而更令人收益匪浅的是他高超的智慧和探索的勇气。当你跟随他邀游于科学与科幻之际，架构生命科学与宇宙论的桥梁，体味人类卫护生命的天责时，将会品尝到超越庸常带来的如饮琼浆般的快乐。那快乐细密而持久。

本书内容包括两大部分：第一部分讨论“生命为什么如此复杂”，第二部分讨论“核子冬天到又见蝴蝶”。所谓“全方位的无限”，在第一部分中主要是说，通过生命与心智的活动，宇宙有无穷尽的可能来知觉自我，宇宙与生命的多样性，是一桩我们想用科学来了解的事实。在第二部分中，多样性变成了一种标的，因为我们既然从宇宙传承了珍贵的生命，通过科技与政治的功能，在满足人类社会各种需求和欲望的同时，更要维护地球上所有的生命，并把生命拓展向无限的星空。

代序

——聆听生命不朽的细语

上卷 生命为什么如此复杂

第一章 赞美造化无穷

第二章 蝴蝶与超弦

第三章 曼彻斯特与雅典

第四章 生命是如何开始的？

第五章 生命为什么如此复杂？

第六章 生命的终极是什么？

下卷 核冬天到又见蝴蝶

第七章 寻根

第八章 快即是美

第九章 太空与科学

第十章 工程师之梦

第十一章 权力的平衡

第十二章 星球大战计划

第十三章 “理想国”奥地利

第十四章 骆驼与剑

第十五章 核冬天

第十六章 21世纪新科技

第十七章 又见蝴蝶

这个旅程中的每一站都取材自我在普林斯顿的研究生涯。我由初次听到“超弦”理论时出发吧。1985年春天，普林斯顿大学中最聪明的年轻物理学家维敦（Ed Witten）宣称他将举办一场演讲。这时谣言四起，有些人说他们风闻维敦已建立了关于宇宙的新理论；另一些人则对这个说法抱持怀疑的态度。但不论相信与否，这次演讲显然极不寻常，说不定它会成为一场留名青史的演讲也未可知。当演讲的时间一到，不论是年纪较长的知名科学家，或是年纪较轻的后生晚辈，都满怀期望地挤在演讲厅中。

维敦滔滔不绝地谈了一个半小时。其中的数学技巧让人眼花缭乱，而正如维敦在最后以平静的语气所下的注脚，这是一个新的宇宙理论。在他演讲时，我回想起35年前施温格(Julian Schwinger)的一次演讲。施温格是原子弹之父奥本海默（Robert Oppenheimer）最聪明的学生，也是40年代物理界的奇葩。我记得奥本海默在那场演讲中曾说过的一段话：“一般人演讲时，是告诉你如何做某件事；而当施温格演讲时，他是告诉你只有他能做这件事。”当维敦结束演讲时，在场的听众没有人像当年奥本海默一样，做出扼要的评论，所有人都静静坐着。一会儿之后，会场主持人请大家提出间题，但大家仍然默默不语，提不出间题。我们之中没有人有勇气站起来发言，以免泄露自己是多么无知。当人们快快地走出演讲厅时，才听到许多声音悄悄地问着刚才不敢大声提出来的间题：“这只是另一个时髦的玩意儿，还是事实真是如此？”“到底什么是超弦？”“超弦和现实世界有一任何关联吗？”有许多间题被提出来，但没有任何答案。

为什么我要描述当时的情形呢？因为这正是以最抽象的概念来描述宇宙时，所遭遇的情形。维敦冒的风险很大，他的概念已经太过于抽象，以致于即使是他的知交，也只有极少数人能了解其内容。然而他并不孤独，在普林斯顿有一群年轻人和其他地方的一些人一样，正探索着超弦的世界。超弦是由加州和伦敦的两位年轻物理学家所发明的理论，并不是维敦的创见。维敦的贡献是建立了超弦的数学架构，并深刻反映出有关宇宙间粒子与场(field)的结构及内涵。在听完演讲后，许多听众回到书桌前做一些以前就该做的作业，并且开始研读维敦的论文，及学习他所使用的语言。下一次维敦演讲时，我们应该更能了解其内容，那时我们也应该敢于提出问题。我记得在1949年薛定谔当时的演讲内容似乎难以理解，然而事后证明他是对的。维敦的理论比薛定谔的企图心更大，但仍可能有机会证明其真确。

现在我可以试着解释何谓“超弦”了。在这里我碰到2200年前几何学家欧几里德(Euclid)所遇到相同的间题—欧几里德试图将几何中“点”的概念传达给他的读者，因此他做了以下著名的定义：“点不占空间，也没有大小。”这项定义对那些不懂几何学，而想了解“点”到底是什么的人帮助不大。欧几里德对点的定义，只有在人们超越这项定义，直接观察点与线、平面、圆弧及球这些几何图形的关系时，才会变得更清楚。“点”本身不能单独存在，它只能以欧氏几何结构中某一部分的形式存在，这正是我们所谓“点是以数学形式成立的抽象概念”的意义。“什么是点？”这个问题没有令人满意的答案。正确的问法应该是：“欧几里德的几何结构如何运用点的概念？”这个问题可以经由了解欧氏几何的公理及定理后，才能获得圆满的解答，而不能直接凭定义来解释。

P17-19

我的脑海中有一幕景象总是那么的鲜明：

25年前受军训，某次夜间教育的场所是附近的坟地，当教官滔滔不绝地讲解时，席地而坐的我，却早已不自觉地将视线扫向了满天星光。在那片小小的土岗上，四野没有房舍的阻拦，天际也没有光害的遮掩，大把大把的星子就在苍穹中烂漫地蹦跃出来，呢哝着宇宙邃远的谜语，而我的心脉也在一阵赞叹中悸动。

我感佩的不仅是宇宙的宏大古老，更心折于在广袤无垠中，居然有这么渺小的一个地球，充满了千变万化的有生之物。再进一步想想，又不得不惊异如此繁茂的生命里，怎么就会出现一种叫“人”的奇妙动物?在朽睡到坟茔前的短暂岁月中，他可以运用心智的能力，去探索自己存身宇宙的奥秘。我所赞叹的最底层是，人的脑除了用来解密外在天地，居然还能反转过来，剖析自我心灵与认知的宇宙。

那一晚的夜间教育使我如此贴切地感悟到，宇宙——生命——心智是一圈外而内、大复小的神秘回环，真正是令人震铄的全方位无限。最近我贪婪地咀嚼着弗里曼·戴森(Freeman J．Dyson)所写的(全方位的无限》(Infinite in All Directions)，当思绪跟着他灵巧的笔锋游走时，感觉在当年那种悟境里，再次勾勒出鲜明的图样，而有了更深一层的认识。

戴森本人就是全方位发展的俊秀，他出生于英国，从1953年起便担任美国普林斯顿高等研究院的物理学教授。他不仅在理论物理与数学上成就非凡，更关心人类终极的命运，特别是战争与和平的问题。他广泛边发表言论，检讨核时代道德与伦理的困境。戴森拥有高超的智慧与勇气，能跨出学科所设下的门槛，思索学究们不愿思索的问题，想象正统派不敢想象的前景。在《全方位的无限》中，他更是扬弃一般科学家知性的怯懦，游刃于科学和科幻之际，架构生命科学与宇宙论的桥梁，凸显人类无可旁贷护卫生命的天责。

宇宙与生命的多样性

《全方位的无限》内容包括两大部分：第一部分讨论“生命为什么如此复杂”，第二部分讨论“核子冬天到又见蝴蝶”。所谓“全方位的无限”，在第一部分中主要是说，通过生命与心智的活动，宇宙有无穷尽的可能来知觉自我，宇宙与生命的多样性，是一桩我们想用科学来了解的事实。在第二部分中，多样性变成了一种标的，因为我们既然从宇宙传承了珍贵的生命，通过科技与政治的功能，在满足人类社会各种需求和欲望的同时，更要维护地球上所有的生命，并把生命拓展向无限的星空。

在“生命为什么如此复杂”这部分，戴森尝试想象一个生命起源的架构。他逐步摊开的蓝图，涵蕴着精彩绝伦的构思。他所偏好的观点：重视生命的生理平衡（homeosta-sis)胜于自我复制(replication),重视多样性胜于均匀性，重视细胞的弹性胜于基因的宰制，重视整体对错误的容忍胜于零件对精准的苛求。在讨论过生命的起源后，戴森进而推想无穷扩张宇宙中生命的终极未来。宇宙不断膨胀会使温度日益降低，但是生命可以调整适应存身的环境，而心智更是永无休止地向物质宇宙中扩散。若要思索心智对宇宙的影响，就不再是人类当下科学所能导航的了，这几乎已经要跨入宗教的境域里。戴森虽然没有多表示意见，但是他说让我们的想象力在星际中漫步，我们会听到生命不朽的细语。

在戴森书出版后的二三年间，世界局势丕变，《全方位的无限》后半部讨论德国的奥地利化、核冬天、星球大战计划等话题，似乎损失不少紧迫性。但今年4月28日美国升空的“发现号”航天飞机，正是从事有关星球大战计划的试验。可见全球战略的基本构思，还没有过渡到一个崭新的局面。而且戴森对军力平衡、核武器销毁的一些基本道理，有迥异于寻常的思考，仍然值得学习运用在别的权力竞技场上。

在“核冬天到又见蝴蝶”这部分最发人深省的是，戴森提醒我们从历史上看来，对人类生活发生极深远影响的技术，经常是非常简单的技术。例如囤积干草使得阿尔卑斯山以北的城市，能在冬日维持牲畜的动力，而让高度的文明得以由地中海扩展到北欧、西欧。那些工程师梦寐以求的宏伟、精致、复杂的机具，到后来反而愈来愈缺乏变异的弹性，终必在文明的演化中遭到淘汰。

“小、巧、轻、快”的科技哲理

戴森说，让我们以生命演化的历史作借镜，多向大自然学习。譬如鸟与恐龙是近亲，鸟小而敏捷，恐龙大而笨拙。当外在环境发生巨大变动时，虽然恐龙的构造非常有利于它原来的生存，却无法快速适应新的生态环境。当五光十色的鸟儿仍在大地欢唱繁衍时，巨无霸的恐龙于今安在哉？戴森以为大电脑、核电厂、航天飞机都好比迟钝的恐龙，最终只能成为工程师的宠物，却会在历史中三振出局。在具体技术发展的建议上，我实在很佩服戴森的想象力所创造的“太空鸡”（Astrochicken）。利用遗传工程和人工智慧的技术，一公斤重的“太空鸡”将是植物、动物、电子元件整合的共生体，分别提供维生、知觉与地球通讯的功能。廉价的“太空鸡”可以多量地制造，不断地放射出去游走在太空中，为人类收集有用的知识，并且把生命与文明拓展向大宇宙。

戴森这本书充满了智慧的豁达与博爱的包容，精彩灵巧的语束遍地皆是，而且不需要通晓专门知识，便可掌握他立论的思想。好久以来，未曾读过这么让人精神上畅快的讨论科技与文明的书。戴森在事实的细节上容或有不精准的地方，对未来的预言上也必然有难以实现的误差，但是他对生命毫无保留的乐观与信心，会鼓舞起我们心灵上莫大的解放力量，朝全方位无限迸发。

——1991年4月