它毫不神秘，因为它就是我们

李崟

仙女座星云

仙女座星云也被称为M31，有着黑暗的尘埃带、明亮的黄色核心和布满蓝色星光的旋臂，其他那些红色云团是发出微弱光芒的电离氢气? Rogelio Bernal Andreo

从什么时候开始，科学在很多人心中好像变得神秘甚至枯燥了？真是这样吗？有一句话叫“我们的征途是星辰大海”，其实，星辰大海就在你的体内。

我们是谁？我们从哪里来？

我们体内最轻的元素——氢，来自孕育恒星的子宫——星云，我们身体中的重元素（比铁重的元素）主要来自大质量恒星寿终正寝的时刻——超新星爆发，其他元素则来自恒星的一生。所以我们每个人的身体，都蕴藏着百亿年循环往复的无数恒星的一生。

这样一想，科学是不是瞬间变得和你亲密无间且无限浪漫？这个想法还隐藏了一个众所周知的命题：我是谁？我从哪里来？

不妨从生物学角度思考一下。地球诞生后5亿年就出现了最早的生命——细胞结构简单的细菌（病毒是否属于生命体存在争议，这里的说法不考虑病毒）。距今20～15亿年，出现了今天复杂生命体的共同祖先——真核细胞，它和今天我们身体内细胞的复杂程度别无二致：内部结构无比精细，能量代谢水平空前高超，在基因层面上和细菌截然不同。然而奇怪的是，科学家并没有在这两者之间找到过渡的类型。

生命何以突然从简单的细菌飞跃到这种复杂的形态？为什么这种飞跃在40亿年中只发生了一次？于是，又回到那个问题：我们是谁？我们从哪里来？

一切是一吗？

关于这个问题，有一个古老的想法：一切是一，也就是说，虽然世间万物表象上完全不同，但它们具有相同的本质。

我们看得出，在这个问题上，科学的诞生和哲学是纠缠在一起的，科学（哲学）一直在试图回答这个问题。哲学是什么？仿佛并不容易说明白，但哲学的初衷极其简单。柏拉图说：“哲学源于惊奇。”也就是来自对身边事物的好奇和疑问。从生活中的常见现象思考哲学，在亚里士多德之前早已有之。

西方哲学的鼻祖泰勒斯是天文学家，成功预言了日食，还确定了夏至和冬至的日期。他最著名的论断是“万物的本原是水”。后世的亚里士多德认为，泰勒斯是因为观察到万物都要依靠水来滋润，才试图用它去解释自然现象。

泰勒斯的哲学说明，很多哲学家同时是自然科学家，哲学（科学）的诞生来自对日常生活的观察，哲学（科学）很早就试图提出“一切是一”的理论。泰勒斯之后，哲学（科学）一直在尝试用更加合理的方式诠释“一切是一”。

毕达哥拉斯的核心观点是“万物的本原是数”。从今天的观点来看，这仿佛比泰勒斯的更合理，然而更重要的影响是，从此哲学和自然科学的基础——数学——开始结缘了。柏拉图的学园门口就写着：不懂几何者不得入内。而千年之后的笛卡儿、莱布尼茨、罗素等哲学家都是杰出的数学家。

牛顿的皇皇巨著阐述的核心内容是为何行星的公转轨道呈椭圆形，伟大的万有引力定律也随之正式亮相。书名——《自然哲学的数学原理》（Mathematical Principlesof Nature Philosophy） 没有用“科学”这个词，但这个书名完全说明了哲学和自然科学的密不可分;后世公认牛顿为古往今来最伟大的科学家之一，又何尝不是因为他用前所未有的、更加合理的哲学方式解释了世界？

牛顿之后，物理学在追求“一切是一”方面可谓不遗余力：万有引力定律在数学上是简单的平方反比，宇宙中任何两个物体之间与其质量相关的吸引力皆可用其解释;麦克斯韦方程组因其简洁完美的数学形式被认为堪称是造物主的手笔，任何电磁现象皆可用其解释;爱因斯坦质能方程的数学形式更是简单到几乎尽人皆知，任何质量和能量的转化关系皆可用其解释。

最伟大的科学理论往往有最简洁的美，简单的形式不仅可以解释复杂，还可以预言复杂：麦克斯韦用纸笔演算，预言了电磁波的存在;爱因斯坦根据广义相对论，预言了引力波在内的众多现象;狄拉克根据相对论化的薛定谔方程，预言了正电子和反物质。

这些简洁的美在各自的范畴内用“一”解释着复杂，但是，一切真的可以是“一”吗？

从爱因斯坦开始，物理学家一直在寻找统一相对论和量子力学，从而可以解释一切的大统一理论，这是自然而然的想法：统御最宏观尺度的引力，规范最微观尺度的量子力学，为什么看上去如此不相容？这难道不是不可思议吗？宇宙会因为尺度的不同就制定两套运转法则吗？

于是，现代科学在最前沿的领域，又回归到追求“一切是一”这个最古老的哲学命题上。

美诺悖论

也许会有一种万物理论，让我们知道“我是谁”“我从哪里来”，还能让我们知道“我向何处去”，或者说，让我们知道自己的命运。但我们能找到吗？我们知道去哪里寻找吗？甚至，我们知道要找的“大统一理论”是什么吗？

柏拉图回忆录之《美诺篇》中有一段对话。美诺问苏格拉底：“你到哪条路上寻找你对其本性一无所知的事物？在未知的领域中，你拿什么作为研究对象？即使碰巧遇上了你探求的东西，你又怎样知道这就是你所不知道的东西？”

也就是说，我们不能研究已知的东西，因为我们已经知道了;也不能研究未知的东西，因为我们不知道研究的是什么。

这个美诺悖论影响着哲学，也影响着科学，因为“我从何处来”“要向何处去”的答案是完全未知的。比如“我命由我不由天”，也就是我自己决定我的命运，然而，我的命运是什么？如果我事先不知道我的命运是怎样，我又怎么确定我的一切选择不是注定的？

终极之问

如果科学在终极层面上和哲学一样在努力回答“我从何处来”“要向何处去”，那么在探索完全未知的领域时，美诺悖论同样是避不开的麻烦事。若像刘慈欣在《朝闻道》中描述的那样，当我们有机会向世间的造物者询问科学的终极问题，不妨让我们这样问：

自然规律为什么这样精密、无误、放之宇宙四海而皆准？谁设计了这样一套规律？为什么是这样的规律？它从“大爆炸”之后就一直如此吗？“大爆炸”之前是什么？宇宙寂灭后又是什么？

物理学的发问可以是这样：客观实在的世界存在吗？哥本哈根解释（量子力学的一种诠释）中那个让概率变成确定，让你我、让地球、让宇宙、让一切成为可能的“观察”究竟如何定义？是一次观察，一次仪器的测量，还是别的什么？难道只有人可以做观察？还是只有有意识的生命才能观察？什么是意识？什么是生命？在一切观察出现之前，宇宙如何演化？当未来观察消失，宇宙又将走向何方？

生物学的发问可以是这样：为什么地球生命是現在这样？为什么从细菌到复杂生命的飞跃40亿年间只发生了一次？如果生命就是遗传信息，突变之后谁留下、谁被淘汰全凭天定，生存环境变化的结果无法预知，我们的出现是否只是一系列偶然事件累积的结果？生命在另一个星球上演化会完全不同吗？生命演化是否存在不变的规律，决定着我们一定会变成今天这样？

当渺小试图理解宏大

本质上，生物生存的方式都是相同的：活细胞通过质子（氢离子）回流来获取能量，名曰“质子泵”，就如同水电站把储存在高处的水的重力势能转换成电能。

这当然说明生物学规律建立在物理学规律的基础之上，然而奇怪的是，从现在的认知来看，生物学规律又远不如物理规律那样严谨和普适。比如说，所有细胞中（哺乳动物成熟的红细胞和植物筛管细胞除外）都存在的核糖体是合成蛋白质的纳米级超级机器，它捕获细胞质中的游离氨基酸，通过信使RNA 的每个字母来指导制造顺序。但即使这样一台精密的机器，也存在平均1万个字母出错一次的概率。每一次意外错误的累积、外界环境和不可预知事件的干扰，都可能改变地球生命的发展轨迹，稍微有一些偏差，也许就不会有我们。

一个广为流传的思考是：如果把地球45亿年的历史浓缩成24小时，单细胞真核生物出现在9个小时之前，而人类刚刚诞生20秒，华夏文明的出现不过是0.09秒之前的事情。

是的，人类简直渺小到不值一提，却试图用科学理解此前和此后的一切，这是科学的艰辛，也是科学的伟大。然而，我们的每一个细胞都是宇宙演化的奇迹。无论向内观照自身，还是向外体察世界，你我都与科学呼吸相闻。

这就是科学的伟大和平凡，它毫不神秘，因为它就是我们。

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