《資治通鑒》評說
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從什麽是“精神”說起（4）
唯物主義者認為“物質是第一性的，精神是第二性的”。前不久我還對這個命題持懷疑態度，和網友有過一番爭執。寫這個係列過程中，忽然對這個命題有所感悟，覺得有可能把這個命題從形而上學的馬上拉下來，裝到科學的車裏邊。
好，讓我就自己對世界的理解演繹一下物質是如何產生精神的。目前生命的起源尚且爭論不休，精神的物質起源說起來就更困難了，所以讀者需要有耐心聽我演繹一番。
一切從宇宙大爆炸理論開始。宇宙大爆炸是一個理論，其事實根據是天文學觀察到的所有星星的退行現象。就是說，我們無論往宇宙的哪個方向去看，星星都是離開我們越來越遠，也就是說，我們這個人類居住的銀河星係是越來越孤獨，左鄰右舍越來越難交通。讀者會說了，星星是恒星，我隻看到星移鬥轉，怎麽就看不到退行呢？原來，這個退行是從星星的光譜分析中得出來的結論。光譜是原子的指紋，如氫原子由其特征的譜線，有幾組可以用簡單公式描述的分立的譜係。氫原子是量子力學中有精確數學解的模型，其譜線的規律由核子和電子的運動精確規定下來的。天文觀測中發現一些譜係，很像我們在地球上觀測到的原子特征光譜，隻是波長稍微長了一點點，科學家認為，宇宙中所有電子和核子應該是一樣的，即牛郎星的氫原子應該和地球上的氫原子是一樣的，如果牛郎星上邊氫原子的特征譜係的波長比地球上氫原子的特征譜係波長長一點點，那麽不是牛郎星的氫原子與地球上的氫原子不同，而是由於牛郎星相對於地球退行，由於退行的多普勒效應，使得其特征譜係都變紅了一些。什麽是多普路效應呢？如果你過鐵路時路閘攔了下來，你不得不等火車過了以後才能過鐵路，就會體驗到火車打你麵前經過的那一刹那，高音的火車呼嘯聲立即變成低音的火車呼嘯聲。這就是多普勒效應。火車迎麵來的時候，我們聽到的聲波的波長要比坐在火車上的人聽到的短（或者說聽到的聲音偏向高音），而火車離我們而去的時候我們聽到的聲波的波長比坐在火車上的人聽到的聲波波長要長一些（或者說聽到的聲音偏向低音）。光波也是一樣，當牛郎星裏我們而去的時候，我們看到的特征光譜就比牛郎星上邊的動物（如果有的話）看到的光波波長要長一點（紅一點）。這是觀測到的現象，無論是用大爆炸理論來解釋，還是用其它理論來解釋，都是用來描述我們觀測到的宇宙：宇宙處於膨脹的過程。
第二個要談到的物理實驗觀測到現象是熵增原理。所謂熵增原理，有許多理論表述，但我們關注的是觀測到的現象。最初引入熵增概念的現象就是當兩個物體接觸的時候，熱能總是從高溫的物體流向低溫的物體。如我們放一塊冰在盆裏，然後加入熱水，那麽，熱水的熱量就流向冰塊，把冰塊融化。如果我們把這個過程拍成電影，然後把膠卷倒過來放，就是一個逆過程，一盆中一部分溫水把熱量傳給另一部分溫水，使得自己結冰，而另一部分溫水被加熱到沸騰。這種逆現象是觀測不到的。熵增原理說，孤立體係的熵是不會減少的，而熵是一個體係混亂無序的度量。而我更喜歡把熵增原理表述為能量會盡可能地擴散到所有物質的所有可能的運動形式中，當然是在能量守恒的條件之下。曾經有人因為熵增原理驚呼宇宙會因為熱寂而死，即我們將看不到今天氣象萬千的大自然現象，而隻能看到有一堆渾沌無序運動的粒子。熱寂說顯然和我們觀測到的有序的生態環境矛盾，也和人類創造的許多財富的現象矛盾。宇宙存在應該很久了，之所以沒有熱寂，就是因為宇宙始終處於膨脹過程。按說熵增原理，由於宇宙膨脹，運動的物質將不斷擴充到這膨脹的空間，這個擴充過程在能量守恒定律之下導致宇宙空間能量密度的下降。換句話來說，我們的宇宙處於降溫過程。我們知道，水的熵比冰是熵多，因為水中分子運動快，溫度高。當水降溫至零度以下就結冰了，原來無序運動的水分子就變成有序排列的冰晶體了，熵隨著溫度降低而減少。也就是說，宇宙的熵是增加的，其增加體現在物質運動趨向於填充到膨脹的宇宙的所有空間裏，其代價是單位空間的能量或熵減少了，出現了結構。大爆炸之初，宇宙是熵極大的，所有粒子都無序地運動，當宇宙膨脹到一定程度，空間增加了，能量密度下降了，結果粒子運動的動能不足以克服核力，就出現了核子。再膨脹，再冷卻，到粒子運動的動能減小到無法克服電磁力的時候，核子和電子就被電磁力吸引在一起，形成原子。當原子運動不足以克服引力的時候，分子就被引力聚集到一起，形成星球，如我們的太陽係和地球。由於熵增原理和宇宙膨脹的事實，宇宙物質從大爆炸之初的渾沌狀態不斷冷卻而依次逐漸出現核子、原子、分子、星球等越來越豐富的結構。這個大爆炸理論，和道家宇宙觀有點接近。道家認為，宇宙之初是一個混沌無序的，猶如大爆炸之前，而天地萬物等結構都是從混沌宇宙生出來的。
大爆炸前宇宙基本沒有太複雜的結構，一堆誇克之類的粒子序地運動，大爆炸之後，伴隨著宇宙空間的擴張是粒子動能的減小，動能小到無法克服核力時誇克就有序地組織成核子，當核子和電子動能無法克服電磁力時就組織成原子，當原子動能無法克服化學鍵力時就組織成分子。這是粗略地描述宇宙演化方向，實際演化過程要複雜得多，天文學有相關理論解釋地球各種元素的豐度的原因，解釋為什麽會有各種不同的天體等。我們忽略這些細節，隻關注大爆炸過程中出現了越來越豐富的物質結構，而豐富的物質結構反過來產生了豐富的物質運動形式，這個豐富的物質運動形式作用產生了思想和精神才是本文關注的事情。物質結構的產生是我這裏演繹的第一步。
地球的結構是有一個固體球狀，外麵有一個水圈年，水圈外有大氣層。這個大氣層有溫室效應，使得太陽輻射能量照射到這個地球三圈結構上產生了生態運動。很奇妙，但可以有科學解釋，無需依賴上帝的意誌。如葉綠素的分子結構可以把太陽輻射能轉化成碳水化合物的分子鍵的化學能。我們今天人體攝入的卡路裏和汽車行駛燃燒的汽油都是這些光合作用來的太陽能。宇宙中的物質結構，調節了大爆炸能量擴充空間的流動形式，產生大千世界萬事萬物。
最能體現結構功能的工程，大概就是都江堰了。一個魚嘴，一個飛沙堰，一個寶瓶口，調節了岷江水的流程灌溉了天府之國的萬畝良田。結構，導致了對能量流動的控製，而控製，應用了信息。如水漲水落可以看著一個信息，用信息理論可以把漲看作1，落看作0，都江堰就是這樣一個接受信息控製水流的結構。
地球上促成生物起源的最重要的結構之一就是膜結構。膜結構把空間劃分成內外兩部分，並且調節跨膜的物質和能量運動。
除了水圈大氣層和山川河流這樣的靜態結構外，還有一種動態的結構被稱為耗散結構。如果你站住橋上看橋墩下邊的急流，就會發現下遊橋墩後邊有很多漩渦，這些漩渦是動態的，但是有可觀測到的結構圖案。這些漩渦結構就是耗散結構之一種，它依賴高強度的能量流動（這裏是水流）流經特定的靜態結構（這裏是橋墩），沒有這些能量耗散，就沒有這些耗散結構（水流緩慢就沒有橋墩後邊的漩渦）。另一個例子就是煮粥時可以觀察到的，就是當粥滾起來以後，熱能從鍋底流往鍋麵蒸發出去，形成鍋內蜂窩狀結構的翻滾圖案，熄了爐火，沒有能量流過，圖案就隨之消失。地球上的生態圈就是太陽能流經地球的耗散結構，沒有了太陽輻照，就沒有萬物生長。
耗散結構的特點之一就是自組織現象。自組織現象，不但是自然界產生生物的關鍵，而且是物質產生精神的關鍵。
我們看過自動化機械，控製基本是指以小能量運動來控製大的能量運動。如我們用手指按電梯的電鈕，這一按的能耗很小，但是，使得電梯提升到十幾層樓高的運動耗能就很大。多米諾骨牌也是一個小的能量（手指一戳）導致一係列運動。如果我們機械地解釋動物的行為，就是一個小的能量引發一係列越來越大的運動。比如一個飛蟲散射的那一點光線的能量進入到蜥蜴的眼球裏，刺激了眼底細胞，眼底細胞放出電脈衝刺激蜥蜴的大腦，大腦細胞複雜結構內部一係列運動以後引發某條神經末梢電位漲落，形成一個訊號傳遞到脊椎，再傳遞到口腔肌肉，使得口腔肌肉群有一個協調的收縮，形成舌頭彈射出去捕抓飛蟲的動作。這種解釋有點像手指按電鈕使得電梯運動一般，但是，我們知道，電梯是靜態的機械和電路結構，而生物是耗散結構，你把生物與外界的能量和物質隔絕以後生物結構就解體（死亡），而電梯沒有死亡之說。我們這樣機械地解釋生物行為顯然太粗糙。大腦的精神活動是耗散結構的運動，是動態的。人的大腦重量大約為體重的百分之一的數量級，而人體內部血液循環的五分之一用於大腦，大腦需要更多的能量耗散。大腦的分子結構可以是靜態的結構（解剖學結構），大腦中眾多的神經細胞的相互作用組合成的耗散結構（其物理模型是神經網絡相變模型）構成了信息處理功能（即把眼細胞送來的信息處理後送給口腔肌肉）。大腦耗散結構是無法解剖發現的，現代科技用核磁共振、腦電圖等來研究這些動態的耗散結構與大腦活動的關係。順帶說一句，中醫的經絡理論找不到解剖學根據和人的精神現象找不到解剖學證據是有的類似的，耗散結構必須在能量流動之下才存在，解剖學研究的是靜態結構，不是耗散結構。
用黑箱模型來描述，機械的解釋動物行為就是“刺激-反應”模型，就是光線對眼細胞的刺激導致內部結構傳導的舌頭捕抓昆蟲的反應。這種“刺激-反應”在生物學中稱為本能反射。如醫生檢查你腿神經是否有本能反射，就是用聽診器在你膝蓋骨下輕輕一敲，你的腿就應該彈起來，這個反應是無須經過大腦的反應。經過大腦的反應模型應該是“刺激-信息處理-反應”模型。整個模型如果是機構性模型的話，利用理解為複雜的“刺激-反應”模型，即“信息處理”隻是複雜化的反應機製，如動物的習性，或者條件反射，都是“學習”來的“刺激-反應”模型，其中的“信息處理”部分可以訓練出來。但對於人類來說，這個“信息處理”部分可以是獨立的思考部分，是可以獨立於“刺激”和“反應”單獨存在的。如“刺激-思考”而不產生“反應”行動的行為，我們稱為“感受”。我們的精神文化生活中，如聽音樂，就是這種模型。沒有“刺激”的“思考-反應”或“思考-行為”模式就是我們說的“計劃行為”。如一個罪犯看到路人手裏的錢包起了歹心搶劫可以用“刺激-反應”或者複雜的“刺激-信息處理-反應”來解釋，可以解釋為不可自製的本能。但是，經過精心策劃的銀行搶劫行為就是計劃行為，是一個主體的有意識的行為。由此，我們也要否定把認為起歹心搶劫的行為是無意識的本地行為的解釋。犯罪行為的主體負有法律責任。單獨的“思考”就是思想，不需要外界“刺激”，也不需要對環境“反應”，它是大腦中自己控製自己的一係列耗散結構演變的活動，即大腦神經網絡的某一狀態沒有發出信號驅動肢體的運動，但是驅動了某些機體的狀態反過來改變大腦神經網絡的耗散結構，如此反複運動構成了大腦思想活動。物質就這樣產生了精神。我們有了感受、回憶、思考、計劃。為什麽兒童需要遊戲，遊戲是主體思維的訓練，是把“刺激-思考-反應”的動物模式切頭去尾變成“刺激-思路”後者“思考-行為”，或者互動的“行為-思考-行為……”鏈。
當然，大腦耗散結構是受能量流動影響的，包括體內分泌條件和代謝功能狀態等，如餓了想起飯菜之類，作為耗散結構的思想活動不會停止，這些被稱為下意識的思想活動，如做夢。即在放棄主觀意誌的情況下大腦神經網絡依然自己不斷地變幻著網絡拓撲的耗散結構。當這些不受意誌控製的思想引發的行為就與動物行較為接近，不同的是無需“刺激”一環。而禪修、或儒家的反省，都是有意識地訓練意誌對大腦神經網絡拓撲結構的控製能力。六祖說“前念不生就是心，後念不滅即是佛”，就是對大腦每一個念頭都自我審視，道家“觀想”，就是看自己的思想。中國釋道儒的修心養性，就是加強人的自我意誌能力，就是減少下意識行為，使得人的行為更接近人更遠離動物，使得人更能夠按照自我意誌決定自己的行為乃至命運。
小結一下。宇宙膨脹使得宇宙溫度下降，產生了越來越豐富的物質結構。物質結構多樣性導致能量流動或物質運動的複雜化，其中依賴於能量流動的耗散結構不是物質靜態結構而是物質運動形式的結構，我猜測大腦神經網絡的運動結構（耗散結構）可能就是思想的存在形式。這是我想象的可能的無需借助靈魂的科學解釋。大腦神經網絡自組織的耗散結構產生思想的獨立性和自我意識，使得人成為行為的主體，使得人有獨立的意誌。
請你解釋一下任何物體都遵守的熵增原理：任何物體都是從有序到無序。物體不會自發的走向有序。請問，宇宙大爆炸之前的有序的世界，是怎麽產生的？是自發的有序，然後再大爆炸走向無序的？
你家任何家具都是自動產生的，而不是實現設計和製造的吧？
我們生活在如此精密和規則的世界（看看任何精確的物理和科學定律吧），也是自發形成的吧。
很受啟發，謝謝！
打個二維空間的比方，吹氣球時，氣球膨脹，氣球上任何一點，看氣球上任何其它點都是退行，所以沒有什麽中心點的必要。
個人覺得宇宙膨脹假說有一個隱含的前提(也是假設):宇宙有一個中心,而且地球處於這個中心之中.
不知對否? 這個假說不過是天文學曆史上的地心說->日心說的邏輯發展,是否為真?我看難以接受.
Have a happy and eco-conscious 2009!