大道至简,万物有关
我们的世界或者说整个宇宙间的知识原本是一个整体,可由于人类的认知能力是有限的,所以,只能把这原本整块的知识分割开来探索和学习,应该说,这一策略是有效的,而今,人类的科技水平已经发展到了令人叹为观止的程度。
但相反的事情也有人在做,像《规模》这本书给我们呈现的,就是这样一种努力,有些研究者试图梳理复杂世界中的简单法则,解构万物的生长逻辑,重塑理解世界的思维框架。
精读完全书后,我不敢说他们的努力是成功的,但毫无疑问的是,他们确实为读者打开了一个有趣的视角。
作者认为,生命系统的一般性粗粒度行为可能遵从某种可量化的普遍法则,这种法则抓住了它们的基本特征。
以陆地上的哺乳动物为例,从体形最小的鼩鼱到体形最大的大象,两者好像天差地别,他们之间有哪些是相同或者说相似的么?
鼩鼱的心率是1500次/分,约有2年寿命,而大象的心率是30次/分,能活75年,它们一生中的心跳总数平均为15亿次左右。
更神奇的是,这种恒定性几乎适用于每一种哺乳动物——大致遵循心率快者寿命短,心率慢者活得长。
原本人类也在这个规则之内,但由于近100年来的进步,寿命大大提高,人类一生的心跳总次数已达到25亿次左右,远远高于其他哺乳动物。
还有一个生命领域之外的相似之处,我疑心就只是一种巧合了,普通汽车发动机在使用寿命当中,发动机的总转次,也在10多亿次。
相应地,随着动物体形的缩放,其代谢率也按一定的规律变化。
具体来说,体重每增长至原来的4个数量级,代谢率则增长为原来的3个数量级,此即克莱伯定律中的著名指数:3/4。
我们来看一个实际的例子,
体重3000克的猫和体重30克的老鼠,
前者的体重是后者的100倍,
老鼠的代谢率是1瓦特,
但猫的代谢率可不是1×10²=100瓦特,
而是1×10¹·⁵
大家用科学计算器算一下,得数约是32瓦特。
再换一个好算的例子,大象的体重约是老鼠的一万倍,即相差4个数量级,但大象的代谢率并非老鼠的一万(10⁴)倍,而是一千(10³)倍。
知道这个规律有什么用?
在医学上,就涉及在小鼠上进行试验得到的结论如何应用到人类身上,如果在小鼠上可安全使用的剂量直接乘以人的体重倍数用在人身上,基本上这就会得出一个致死剂量。
万幸的是,这样的悲剧并没有真的在人的身上发生过,但这种简单的线性放大,曾经毒死过一头大象。
这个公号的读者中应该有一部分医务人员同行,不知道大家有没有意识到,从成人到儿童,其补液和营养支持的缩放,也并非是直接根据体重比例的简单乘除,真这样简单移植经验的话,那不知道要有多少病人要死于脱水或心衰。
(这里多说一句,真有些同行连补液的基本功都不过关,他们在工作当中没出大事,主要靠病人命硬。)
由此我们也不难发现,体形越大的动物,相对越节能,即生物体的体形越大,每个细胞每秒钟所产生的用于维持每克细胞组织的能量便越少。
由此,似乎很多与生命有关的现象都能得到解释了,为什么体形小的动物寿命短?
因为它们的单位组织耗能太多,细胞过于疲惫,因此累加的病变就越多,所以,你看研究人员用小鼠研究肿瘤就比用大象容易。
你用大象研究肿瘤的话,那可能在研究过程中你自己都死于癌症了,大象还活得好好的呢。
而之前我对这个问题的理解,仅仅是简单地认为大象太贵,试验用不起。
需要强调的是,书中在各个领域跨物种甚至跨越生命世界与非生命世界的种种梳理总结,在很大程度上还只是一种近似的模型,远远不够精确。
但这样的总结,仍然可能具有深远的意义。
因为所有的理论模型在某种程度上都是不完整的,它们需要不断接受更加广泛的领域内日益精确的实验和观察数据的测试与挑战,并由此得到修正或延伸。
这不就是科学史上一再发生的事么?那些一开始就正确,后来也正确,永远也不容挑战不许质疑的东西,都是些什么货色,我们心知肚明。
了解理论试用范围的边界、预测能力的局限性及对例外、反例和失败的不断研究,往往会引发更深层次的问题与挑战,这些都将促进科学的持续发展,并带来新的观念和技术。
至于那些永远正确的,且让它们继续正确下去好了。
恕我愚钝,由生命的世界讨论到公司管理和城市建设,我读起来就有些吃力了,但公司、城市的发展与生命的生长繁衍背后,确实都要靠能量支撑,而能量的分配和利用,是不是在所有的领域都遵循着共同的规律呢?
这类纯说理的书,能给人带来的巨大乐趣也就在于此了,整个阅读过程都好像在解谜,作者的论述丝丝入扣旁征博引,让我觉得仿佛置身一个既熟悉又光怪陆离的世界。
作为普通读者,我们都不是最顶尖的聪明人,不是各个领域前沿的探索者,读他们的书,或者是我们能够以近似探索者的视野看待这个复杂世界的有效途径。
感谢把这本书带给我们的人。
