生命哲学之生命形成的概率

曹建宇

摘要

    近年来，人们对某些致病生物例如艾滋，仍束手无策。倘若能够了解并掌握生命形成的概率，从而控制致病生物的繁殖数量，这不失为一种解决艾滋乃至癌症的思想方法。了解并掌握生命形成的概率，对于人类的医疗，探索地外生命，理解宇宙等诸多方面，其意义不言而喻。

    本文就“生命形成的概率”进行简要论述。

关键词：生命；物理定律；物理程序；物理属性。

1物理定律与物质的关系

    容我们思考一下，不论是地球上的生命，还是宇宙间的其他生命（倘若有的话），支持生命形成的背后，最本质的是什么？是物质和物理定律，这是毋庸置疑的。那么，得是怎样的物质和物理定律才能产生出类似地球上的生命呢？

    为回答上述问题，我们需要去思考，在若干最本质的物理定律与物质以及生命之间，普遍存在着怎样的关系。物理定律的实施对象是什么，是物质。生命是由若干的物质组成的。纵观人类已发现的所有物理定律，无一例外，在最本质的物理定律与物质之间，普遍存在着这样的现象：一个物理定律的实施，必将存在至少两个物质对象。

    关于物理定律与物质之间——任意存在的两个物质对象【1】必将经历所有物理定律。

证：

    设未知数a、b、c……x，用小写的英文字母表示一个个的物质对象；设未知数α、β、θ……χ，用希腊字母表示各种物理定律。

假设，在存在物质对象a和物质对象b以及若干物质对象的集合A中，若物质对象a经过任意物理定律例如α后，发生变化，变成a1，物质对象b没有发生和物理定律α相关的变化，则在集合A中，存在某一物质对象x【2】使得，在集合A1中（A中去除物质对象b），物质对象a和物质对象x之间不被实施定律α；在集合A2中（A中去除物质对象a），物质对象b和物质对象x之间不被实施定律α。所以，在A1与A2中，存在物质对象x2，使得在集合A3中（A去除物质对象b、x），物质对象a和物质对象x2之间不被实施定律α，在集合A4中（A去除物质对象a、x），物质对象b和物质对象x2之间不被实施定律α……同理推导可得，没有任何一对物质会被实施定律α。显然，不实施于物质的物理定律是不存在的。由此可证：任意存在的两个物质对象必将经历所有物理定律。

关于物理定律和物质之间，可以发现：任意两组物质对象，其物理属性（例如：体积、空间距离、质量……）的不同，经历相同的物理定律，与之对应的物理属性的表现也会随之不同。

假定两个独立且相同的理想空间SP1，SP2。在SP1中仅投入物质对象a和b，在SP2中仅投入物质对象c和d。在投入的初始时刻，控制物理属性的单一变量，令SP1中物质对象a和b的物理属性与SP2中物质对象c和d的物理属性之间，仅物理属性质量不同，其他物理属性均相同，初始时刻后，两组物质对象的各物理属性表现必然不同；或物理属性距离不同，其他物理属性均相同，初始时刻后，两组物质对象的各物理属性表现必然不同；或物理属性相对运动速度不同，其他物理属性均相同，初始时刻后，两组物质对象的各物理属性表现必然不同……

由此可知，关于物理定律和物质之间：任意两组物质对象，其物理属性（例：体积、空间距离、质量……）的不同，经历相同的物理定律，与之对应的物理属性的表现也会不同。

    综上：1.一个物理定律的实施，必将存在至少两个物质对象；2.任意两个存在的物质对象必将经历所有物理定律；3.任意两组物质对象（每组至少存在两个物质对象），其物质属性的不同，经历相同的物理定律，与之对应的物理属性的表现也会不同。

    为进一步论述，我们需要将上述三个关于物质与物理定律之间的表现关系上升为三个公理。

2生命与程序

    没有任何生命能够脱离物质，没有任何物质能够脱离物理定律。显然生命是物质和物理定律相互协调的产物。那么得是怎样奇妙的配合才能产生如此奇妙的生命呢？薛定谔在《WHAT IS LIFE——The Physical Aspect Of The Living Cell》中提到“what an organism feeds upon is negative entropy”①。“entropy”，提到生命，往往少不了秩序一词。孕育生命的物质和物理定律之间的协调，其表现肯定不是混乱无序的。

    设想一下，我们将罗丹的思想者雕塑逐步注入完整的骨架，循环的血液，健康的五脏，智慧的大脑……让其与普通的青铜相比，内部越来越能够保持一种秩序。新陈代谢，冷热循环。在为其逐步注入秩序，逐步注入碳酸钙、氨基酸、脂肪……的这一过程中，便是逐步接近生命的过程，直到最后成为真正有生命的思想者。

    骨骼、血液、五脏、大脑……这些被物理定律所支配的物质，显然是由物理定律与物质的有序协调和排列组成的，是物理定律与物质之间构成的一种别样的秩序。更进一步，与其说是一种秩序，不如说是一种程序。我们可以将构成生命的物质与物理定律之间诸多的协调类比成各种程序。由此，关于“什么是生命”的定义开始逐渐清晰了。

3生命的组成——物理程序

我们将构成生命的物质与物理定律之间诸多的协调类比成各种程序。方便起见，在此将这种协调称为“物理程序”。物理程序，即物质对象被实施于某一物理定律时，随时间T变化，保持与之所对应的物理属性数值不变的趋势。

物质是时刻产生变化的，要想停止物质的变化几乎是不可能的。因此，所谓的“物理程序”将只会是一种趋势。当某物质对象被实施于某一物理定律时，与之对应的物理属性数值变化越小，有着接近某一固定物理属性数值的趋势时，那么我们称这一物质对象与物理定律之间组成的“物理程序”越高度化。

接下来，我们要量化“物理程序”这一概念。

在此，设未知数A、B、C……X，用大写的英文字母表示某一空间范围内的物质对象的各种物理属性（例如物质对象a的各种物理属性就用A、B、C……X表示）。

根据公理二——任意两个存在的物质对象必将经历所有物理定律，可知，任意一个物质对象必将表现出所有物理属性。在物质对象a与b之间，若物质对象a的某一物理属性例如A，和物质对象b的某一物理属性例如B之间，没有相关的物理定律产生联系，则在物质对象a，b的物理属性A和B之间，存在某一物理属性X【3】，使得物质对象a的物理属性A与物质对象b的物理属性X之间不产生物理联系，物质对象a的物理属性X与物质对象b的物理属性B之间不产生物理联系。则在物质对象a，b的物理属性A和B之间，存在某一物理属性X2，使得物质对象a的物理属性A与物质对象b的物理属性X2之间不产生物理联系，物质对象a的物理属性X2与物质对象b的物理属性B之间不产生物理联系……同理依次类推，物质对象a，b的物理属性A,B与任何物理属性都不产生联系。显然这样的物理属性是不存在的。因此任意两个物质对象的任意物理属性之间都是有联系的，都有相对应的物理定律。通俗地讲，万物都是有联系的。

我们目前已知部分的物理属性，例如速度的变化是有限的。所以任意物理属性的变化都是有限度的。所以任意物理属性例如B的变化存在最大值Bmax和最小值Bmin。∆Bmax=|Bmax-Bmin|。

“物理程序”概念如下：

如果存在物理属性B0，通过物理定律α，对于给定的正数ε，随时间T变化，总存在物质对象b与B0相关的物理属性B，使得|B–B0|/∆Bmax＜ε，那么称物质b的物理属性B与物理定律α之间存在物理程序化的趋势，且ε越小，程序化越高【4】。

在此将“ε”命名为“物质程序值”。物质程序值越小，物质与物理定律的程序化越高。

4生命的定义及概率

    什么是生命？

生命是宏观上，物理定律与物质之间的高度程序化。

为更好地描述物理定律与物质之间的高度程序化，用0到1之间的数值来量化其程序化。

尼克.莱恩在《复杂生命的起源》中提到“很明显，从非生命到生命是一个渐变的连续体，非要在某个地方划清界限，没有什么意义”②。相反，生命是从非生命到生命的渐变体，是空间范围内物理定律与物质之间的高度程序化，是从0到1的过渡，在其过渡的任何地方都有重要意义。我们可以将生命从0到1的完成度，近似地看成是生命从0到1形成的概率。

当某空间范围内物理定律与物质之间的程序化为x时(0＜x＜1)，其生命的完成度即为x，生命形成的概率即为x。

    接下来我们要量化生命从0到1形成的概率（生命的完成度）。

假设，存在某一空间SP，设未知数a、b、c……x，用小写的英文字母表示在空间SP内的物质对象；设未知数A、B、C……X，用大写的英文字母表示在空间SP内物质对象的物理表现属性；设未知数α、β、θ……χ，用希腊字母表示各物理定律。结合之前所述三个公理，进行如下论述。

在此，用εaA的形式表示物质对象a的物理属性A的物质程序值。

在空间SP内：

    如果存在物理属性A0，通过物理定律α，对于给定的正数εaA，随时间T变化，总存在物质对象a与A0相关的物理属性A，使得|A–A0|/∆Amax＜εaA，那么称物质a的物理属性A与物理定律α之间存在物理程序化的趋势，且εαA越小，程序化越高。

    如果存在物理属性B0，通过物理定律α，对于给定的正数εaB，随时间T变化，总存在物质对象a与B0相关的物理属性B，使得|B–B0|/∆Bmax＜εaB，那么称物质a的物理属性B与物理定律α之间存在物理程序化的趋势，且εαB越小，程序化越高。

    ……                                                                                       

如果存在物理属性N0，通过物理定律α，对于给定的正数εaN，随时间T变化，总存在物质对象a与N0相关的物理属性N，使得|N–N0|/∆Nmax＜εaN，那么称物质a的物理属性N与物理定律α之间存在物理程序化的趋势，且εαN越小，程序化越高。

物质对象b，c，d……x等，以及若干物理定律β、θ、μ……χ同上。

假定在空间SP中，物质对象a、b、c……x满足上述存在物理程序化趋势的条件。

    在此，用例如aA的形式表示，物质对象a的物理属性A，随时间T变化，经过所有物理定律叠加后的属性表现。

如图1，以物质对象的物理属性aA、aB、aC……aN，bA、bB、bC……bN……为横坐标，以其相对应的物质程序值εaA、εaB、εaC……εaN，εbA、εbB、εbC……εbN……为纵坐标作函数图像。

当图像的整体距离越接近x轴时，生命形成的概率就越高，就越接近1。在此用图像与x轴的平均距离ε表示其整体距离。

ε= (εaA+εaB+εaC+……+εaN+εbA+εbB+εbC+……+εxN)/x*N（末尾处的“x” 和“N” 分别表示物质对象的个数和宇宙所有物理属性的个数，N为定值）。

    接下来，我们需要求出ε与生命从0到1形成的概率的对应关系，将其公式化。

    令生命形成的概率为因变量f(ε)，ε为自变量。   

当A-A0=0时，|A-A0|/∆Amax=0；B-B0=0时，|B-B0|/∆Bmax=0……当N-N0=0时，|N-N0|/∆Nmax=0，则f(ε)=1。因为物质是时刻产生变化的，所以随着时间T的变化，

|N–N0|/∆Nmax≠0。所以0＜|A-A0|/∆Amax + |B-B0|/∆Bmax +……+|N–N0|/∆Nmax=ε。所以生命形成的概率不可能是100％。所以f(ε)＜1。

当|A-A0|=∆Amax时，|A-A0|/∆Amax=1；|B-B0|=∆Bmax时，

|B-B0|/∆Bmax=1……

当|N-N0|=∆Nmax时，|N-N0|/∆Nmax=1，则f(ε)=0。因为物质是时刻产生变化的，所以随着时间T的变化，|N–N0|/∆Nmax≠1。所以，

ε=|A-A0|/∆Amax + |B-B0|/∆Bmax +……+|N–N0|/∆Nmax＜1。所以，生命形成的概率不可能是0％。所以f(ε)＞0。

    综上：f(ε)∈(0，1)，ε∈(0，1)，(ε)在(0，1)上单调递减。

    我们是用图像到x轴的平均距离ε来刻画生命形成的概率的。在ε从0到1的距离范围中，任意ε数值与f(ε)∈（0，1）一一对应。

    因此将x轴上εmax=1的点（1，0）投影到y轴(0，1)上，所得图像f(ε)=–ε+1即为生命完成度与ε的对应关系。

f(ε)=–ε+1，ε=(εaA+εaB+εaC+……+εaN+εbA+εbB+εbC+……+εxN)/x*N（末尾处的“x”和“N”分别表示物质对象的个数和宇宙所有物理属性的个数，N为定值）。

5应用

      在日常生活中，人们通过高温、紫外线等消毒杀菌。例如在使用高温的这一过程中，其最终结果就是降低组成生命的物质与物理定律的程序化，进而达到消毒杀菌的目的。

针对癌细胞或艾滋病毒等，根据公式f(ε)=–ε+1，ε=(εaA+εaB+εaC+……+εaN+εbA+εbB+εbC+……+εxN)/x*N，宏观上通过改变组成致病生物群体所处空间各物质对象的物理属性和致病生物群体本身各物质对象的物理属性，增大组成致病生物各物质对象的物质程序值ε，减小f(ε)，降低致病生物的生命完成度即致病生物形成的概率，从而抑制致病生物的繁殖。

注释：【1】. “物质对象”即物理定律的实施对象。

       【2】.此处“x”表示未知物质对象。

      【3】.此处“X”表示未知物质属性。

【4】. 用大写的英文字母代表某种物理属性及其数值。B0表示关于物理属性B的一个固定值。

参考文献：

①Erwin Schrodinger. WHAT IS LIFE——The Physical Aspect Of The Living Cell【M】.Cambridge University Press,1944.71

②尼克.莱恩.复杂生命的起源【M】.严曦，译.贵州.贵州大学出版社.2020.54

作者简介：曹建宇 2001.9.  男 江苏泰州 汉  大专（目前休学在家） 学生

生物；哲学