引言 究竟是赫胥黎的玩笑，还是自然与科学界的能动作用

1868年11月的某个周日晚上，英国博物学家、伦敦皇家外科医学院解剖和生理学教授、皇家矿业学院的博物学教授，查尔斯·达尔文的朋友以及拥护者——托马斯·亨利·赫胥黎（Thomas Henry Huxley）开了一个玩笑，一个半世纪以后人们谈论起来仍然忍俊不禁。而这个玩笑恰恰完美地诠释了本书的核心。

詹姆斯·克兰布鲁克（James Cranbrook），一位变节的牧师，曾邀请赫胥黎来爱丁堡举办一系列关于“非神学话题”的讲座。赫胥黎选择了原生质这一话题，也就是他对外行所说的“生命的物质基础”。他的主要观点非常简单：我们应该能够理解原生质的特征，包括其超常的生存能力，这种生存能力仅仅依靠其自身的组成部分，无须借助任何特殊之物，或任何所谓的“生命力”的力量。

总之，赫胥黎指出——这就是他的玩笑——水也有其强大的属性，但是我们知道水是由一定温度范围内，特定比例的氢原子和氧原子构成的。我们“不会假定某种‘水性’物质进入并夺取氧化氢分子，继而将水性颗粒引导到它们的位置”。赫胥黎继续道，确切地说，我们目前还无法理解原生质是如何生存的，更没弄明白水的化学成分为何会带来这般属性。但是“我们充满希望，满怀信心，不久以后我们就能够像现在可以从手表的组成部分和组成方式上推断出其工作原理一样，设法弄清水的成分与其属性间的关系这一谜团”。

赫胥黎的讲座引发了轰动。讲座内容于次年二月份发表在《半月刊》（Fortnightly Review）头条版面上，该话题的多篇相关文章一经出版立即售空。这本杂志的编辑约翰·摩尔利（John Morley）评价说，几十年都没有出现过“如此振奋人心的文章”了。关于“水性”的戏言一直为人们所津津乐道，以至于一个半世纪以后仍然时常出现在生物教科书和大众科学作品中。这个玩笑虽只有短短几个字，但浓缩了好几层隐性论点和假设。我们都知道一个原则：玩笑话是不能解释的（人们普遍认为，越简单的玩笑，解释起来越复杂），但本书反其道而行之，对赫胥黎的玩笑进行了详细的解释。本书《永不停歇的时钟》就从以下三方面展开。

首先，这个笑话假定了现代科学的一条基本原则，即科学解释不能将意志或者能动性归因于自然现象：没有哪种主导力量，譬如“水性”，能够占据某种物质并且引导其发展。这条原则禁止将重力驱动钟表摆动说成是因为这个力量想靠近地心，所以钟表才能够摆动；也禁止将蒸汽机里的蒸汽扩散说成是因为蒸汽自己想往上升，所以蒸汽才会向上扩散。

其次，赫胥黎的玩笑利用了将禁止能动性的原则延伸到对生命现象的解释所涉及的不确定性和犹豫上肯定“生命力”并不是比“水性”更有用或更科学的概念。

最后，赫胥黎在阐述观点时没有援引诸如“水性”这样的未知事物来进行解释，相反，他推荐的是机械论者的科学解释，将人造机器，譬如钟表，当作他们的自然模型。

《永不停歇的时钟》梳理了禁用能动性原理（这一原理否认科学中存在能动性）的起源和发展历程，以及与之伴随的自然的钟表模型，尤其是这些原理如何适用于生物科学。《永不停歇的时钟》还讲述了持不同意见的人的故事，他们反对赫胥黎的这一戏言，因为这些人接受了相反的原则：能动性是自然核心的、根深蒂固的一部分。

你可能已经注意到了，“能动性”一词是本书的关键词。因此首先我要解释一下这个词的含义。“能动性”和我们通常所说的“意识”有些类似，但是前者更为基础、更为根本，是一种原始而必要的特性。一个东西如果没有能动性，就不可能有意识，但是如果没有意识，它也可以有能动性。比如，你可以把植物向光性的能力看成能动性的一种，而不是把它看成是植物的意识。你也可以把一定的电现象看成显露出来的能动性，比如电子通过运动维持电荷守恒。

我这里提到的“能动性”，仅仅是世间万物的一种内在能力，发挥作用时既无须事先决定，也并非随意。它的反面是“被动性”。读者会发现书中对自然事物各种形式的能动性（生命力、感知能力、必需的体液和自组织倾向）做了科学的解释（和否定）。所有的科学解释和否定都有一个共同的特征：无论哪种情况，表面的力量、倾向或者能力都来源于事物本身的自然形式。对于一个有能动性的事物，促使其运动的能量来源于其内部而不是外部。一个保龄球被另一个保龄球撞击，开始滚动，这一过程看似被动：保龄球的运动似乎源自外部力量。那么指南针的指针指北呢？芦笋一夜之间穿过房间发出顶芽呢？你可能会想，大自然中很多事物都有能动性：这种力量源自事物本身。

然而，禁止把自然现象归因于主观能动性的科学原理，假设物质世界从本质上是被动的。这一原理在17世纪中期非常盛行，历史学家们也普遍认为就是在那一时期出现了现代科学的起源，也就是发明家们口中的“新科学”。这是机械主义科学论的著名公理。机械论是17世纪中叶以来现代科学的核心范式，它将世界视为一个大机器（17、18世纪的时候，世界被看作是一个大钟表），由惰性物质构成，通过外部力量作用才能转动：比如钟表制造者卷绕弹簧，钟表才能运动。根据这一17世纪出现的理论模型，机械装置是缺少能动性的，它的制造和运动都依靠外力；自然界作为一个庞大的机械装置，也同样是被动的。假定生命体是自然的一部分，根据这一理论，生命体也必须可以理性地理解，而不是诉诸意志力、能动性、欲望或者意图。

这种解释对于自然科学来说是标准答案，甚至人文和社会科学也常常诉诸自然科学解释，否认“能动性”的存在。否认能动性的存在似乎成了科学的本质，以及一切科学原理或者规则的本质。违背它等同于跳出了科学的思维，进入神秘主义。

仔细研究历史你会发现，这一科学模型本身具有神学起源。既然假定了缺少“能动性”，那么也确实需要一个超自然的神。17世纪能动性、感知性、意识和意志等概念被从自然界和自然科学界中排除在外，因而其特性也被归因于外部的超神。经典机械主义科学论，包含自然和生物体的机械模型，主要依赖于17世纪中叶发展起来的神学体系，即设计论。设计论的创始人在自然机械设计中寻找证据，证明神的存在。譬如，生理学家研究眼睛的结构，将其比作透镜仪器，如显微镜或望远镜。他们认为，如果没有仪器的制造者就不可能有镜头仪器，显微镜不可能自己将各个部分拼装在一起。同样，如果没有眼睛制造之神，我们也不可能有视力。

缺乏能动性纯粹被动的人造世界无法合理地解释生物界，因此这一理论没有支持者。这一科学模型——我们且称之为神学机制，依赖于其神圣的设计者，他也是一切认知、意志和有目的行为的来源。换句话说，自然界和自然科学界禁用能动性原理不仅是现代科学的主要原理，同时也是现代神学的主要原理。

宗教改革运动明确地将上帝与其造物区分开来，对于神学界而言这是翻天覆地的大变革，而且早于自然作为被动机械的现代模型的出现。这次改革不仅颠覆了新教徒的世界，对于每个人而言都是不可小觑的变化：其中涉及天主教徒、新教教徒、自然神论者和其他的派别（犹太教徒、一神论者、伊斯兰教徒、自由主义者）。尽管他们来自不同的教派和文化背景，他们的作品却从17世纪以来无一例外都和盛行的自然模型有着密切的关联。这种模型指出自然本质上是由无动力机械系统构成的，而这些系统的被动性也暗示了超自然外力的存在。

简而言之，现代科学的起源本身就存在矛盾。其中心理论明确将科学解释和宗教、神学区分开来，也不允许诉诸主观能动性和意志力。这一理论从出现之始便依赖于神学观点——神圣的造物主和神学论著——设计论。换句话说，现代科学的创始者将自然界中神秘的能动性看作是超自然的神的力量，此时，他们已经将自己严谨的自然主义论建立在了超自然力上，并将这一矛盾理论留给后人争论了长达三个多世纪之久。

从官方角度而言，不允许把目前对于生命现象的科学解释归因于能动性。我和一位生物学界的朋友讨论过此事，她说在她的研究领域用主观能动性来解释自然物体，哪怕是一个细胞或者分子，也是绝对违反规则、不被允许的。但是她也承认，生物学家一直都是这么做的，就像一种说话的方式：他们这么说、这么写，似乎是自然实体本身在表达各式各样的意图和目的，但不能按照字面意思去理解。“当然，我们一直都是这么做的，我们在课堂上教书的时候，甚至在发表文章时，都是这么做的。但这只是暂时替代我们所不了解的这些事情。我们了解得越多，这些现象的目的性会越少。同时，我们这么说，显得自然实体有自身的意图和欲望，只是因为这样表述更简单易懂。”（这对我而言就像赫胥黎根据水的组成成分预测未来对水的完整理解一样）

我朋友进一步解释道，有些词用起来比其他的词更加糟糕：一些看起来“拟人化”的词语，如“想（want）”，只在非正式场合适用。生物学家可以说，并且允许他们的学生说，“细胞‘想’往伤口处移动”，但这只适用于口头对话中，绝不能用于书面语。相反，还有一些动词看起来不那么“拟人化”。我朋友给我举的例子是“调节（regulate）”：蛋白质“调节”细胞分裂。她说她不会以任何糟糕的拟人化方式来赋予这些词能动性——比如，她不会将人的意志赋予一个细胞——但是有些过程非常复杂，很难辨别主动还是被动过程，而且过程中通常还包含生物学家理解不了的部分，这时即便在杂志和教科书上也可以使用主动性词汇。比如，蛋白质“控制（control）”化学反应，肌肉细胞“获得（harvest）”能量，基因“指导（dictate）”酶的合成。

尽管“调节”“控制”“获得”“指导”并不是将人的感情赋予基因或蛋白质，这些词仍意味着有目的的行为。而且，我问朋友如果对于研究的这套体系了如指掌，原本充满目的性的东西就会变得很机械、生硬，这是否是一种信仰。她沉默片刻思索我抛出的问题，然后大笑说道：“是的，没错，这是一个信仰问题。而对于信仰问题，我完全不愿意考虑错误的可能性。如果我对于研究的这套东西了如指掌，我应该再也不会用任何形式的能动性来解释任何现象，说我都不会，更别说书面表达了。”

我认为生物学家的比喻反映了长期存在但深深隐藏的一种窘况：自然界的秩序和行为到底源自外部还是内部呢？这一窘况正是因为17世纪人们将能动性从自然界排除所造成的。无论哪种答案都会产生很多问题。如果说是源自内部，那么就违背了禁用能动性解释自然现象的原理，比如细胞或分子，这样有故弄玄虚之嫌。如果说是源自外部，那就承认了外界力量在操控自然界秩序，而且违背了另一科学原理，即自然论原理。

在我之前，许多人都已经认识到了这一窘况。17世纪伊始，许多人都试图避开这一窘境：既不采纳设计论，也不认同与其伴随的自然科学的被动机械模型。有一部著作概括了自然机械，甚至钟表这种人造机械的竞争性的主动机械论，本书的标题就取自于此著作。它是由德国哲学家、数学家以及发明家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨（Gottfried Wilhelm Leibniz）所写的，书中他试图从当时的被动机械论中寻找不同的自然科学模型。他是这样描述钟表装置的：“在德语中，”他（用法语）写道，“有一个描述钟表平衡的词叫‘Unruhe’，意思是‘不平静’，有人可能说我们身体也是一样的，永远不可能处于绝对的平静中。”莱布尼茨注意到，钟表的平衡是出于持续的摆动状态，人体也一样。

莱布尼茨认为，要像钟表一样就必须能做出回应，而且要永不停歇地摆动下去。这和人们通常理解的对钟表装置的比喻有多么不同！机械宇宙及其钟表类装置皆代表着规律和克制，而不是不间断地摆动和响应的能力。在莱布尼茨的机械和机械学观点中，类机械物意味着强而有力，永不停歇，目的性强并且有感情、有感觉。机械像是生命体，反之亦然：生命体是宇宙中最机械的物体。

经典机械论者绝大多数都是书写历史的胜利者，他们的竞争对手则在历史和哲学作品中因神秘主义和迷信反动而声名狼藉。我这里所说的“经典机械论者”，指的是笛卡儿、牛顿、罗伯特·玻意耳和他们的追随者。这群人在17世纪定义现代科学原理和实践中发挥了主导作用。尽管他们之间对于许多事情看法不一，包括自然机械的力量来源，但是他们一致认为，物质世界需要通过外力才能处于运动之中。他们的批评者则认为机械是自动运转的。

尽管声名不佳，经典机械论和设计论的批判者中包含了一群很独特的人，他们的反对并不是出于对自然传统的、宗教的解释的义务，而是出于严谨的自然主义：他们下决心要树立完全独立的科学。正如莱布尼茨所说，如果一个人不想诉诸外界超自然的神的力量，那么被动的钟表装置就不能作为生物界的模型。他需要一个不同的模型：主动的、永不停歇的时钟。这个模型可以合理地解释设计论归因于神圣的造物主的特定现象：其中包括认知、意愿、目的和能动性。它们都是自然界和自然界生物的一部分。

动力内化而不是外化的过程中，出现了一种不同的机械论科学：它不是非理性的、被动的经典机械论，而是主动机械论。这种另类科学依然是机械论，因为它从物体的组成部分和功能出发，对自然现象给出合理而系统的解释。它不涉及任何魔幻或者超自然属性，仅从自然特征出发。然而，像莱布尼茨这样的主动机械论者认为自然机械内部包含行动的力量来源，即自我构成和自我转换的机械。

现代科学关于生命的解释就是在这两大相互矛盾的机械论、两大科学原理的竞争下形成的。其一，处于明显优势的被动机械论将能动性从自然界中排除（起初归因于超自然的神的力量）。比如，他们将眼睛的生理结构看成类似于显微镜或望远镜的镜头。相反，主动机械论黯然失色，但是仍能在夹缝中存活。它摒弃了第一种观点中的超自然概念，将能动性看作自然界的基本特征，如动力和物质，也是自然机械，尤其是生命机械本质的一部分。举个例子：根据这个竞争性的原理，19世纪德国生理学家兼物理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹（Hermann von Helmholtz）做了关于眼睛生理学的论述，他反对将眼睛和望远镜做类比，他认为眼睛是感知性的机械，其功能依赖于它的感知能力。

《永不停歇的时钟》一书从一开始便延续了现代科学的这一矛盾。本书第一章讲述了类生命机器或者自动装置，它在中世纪晚期和文艺复兴时期的欧洲大陆十分风靡，从教堂到公园再到广场可谓是遍地开花。这种机器催生了机械主义生命科学，其最早出现于17世纪激进的知识分子的著作中，如勒内·笛卡儿和G.W.莱布尼茨。从诞生伊始，这一学科就在自然机械的主动和被动模型（第二章和第三章）之间摇摆不定。新的机械主义生命科学反过来又促进了类生命机器的诞生（第四章）：这些哲学性、实验性和模拟性的机器能够执行人或动物的动作，比如，吹长笛、写邮件、呼吸、流血、说话、画图。伴随着模仿生命体的实验模型出现的是一些假想形象，比如人控机或“机器人”（第五章），其发明者借此提出：人类也许是一种彻头彻尾的物质实体。这场实验的发明者得出的结论同时具有生理性、社会性、精神性、经济性和政治性。

18世纪中后期，这种实验以及思想实验快速发展，法国博物学者让–巴蒂斯特·拉马克著有专门的著作加以论述。由此便产生了一个重大理念，即生物体可能不仅仅是主动的，还是可以自力更生、自我改造的机器，其结构随着时间的变化而变化（第六章）。查尔斯·达尔文也引用了拉马克的观点，同时沿用了主动机械论的生命模型。然而，达尔文也继承了被动机械论生命模型，因为该模型隐含在一个由设计论发展而来的观点中，该观点对于达尔文的理论非常关键，即生物体能完美地“匹配”并且“适应”它们的生存环境。因此达尔文的进化论处在主动机械论和被动机械论模型的两难选择中（第七章）。

19世纪到20世纪的世纪之交，德语世界的达尔文主义者在讨论新研究型大学的学术、宗教和制度政治时，对达尔文的理论予以了全新的解释，他们去掉了理论中主动机械论的部分，形成了被动机械主义的新式达尔文主义（第八章）。20世纪上半叶，尤其是“二战”结束后的几十年，新达尔文主义方法虽属于被动机械论，但实际上却又暗含了主动机械论的一些观点，渗透到了生理、科技和工程运动等领域之中，称之为“控制论”（第九章）。通过控制论又建立了新的科学研究方法和学科，包括人工智能、认知科学和数理生物学。

因此，这一早就被掩埋在历史之中的古老矛盾，在现代科学界中依然“暗流涌动”。它是生物学家和其批评者之间一直存在着冲突的根源。他们对于自然界中的表观和表观设计，以及目的论在科学解释中扮演何种角色，始终持有不同的观点。这些争论催生了有重大影响力的方法和原理，比如理查德·道金斯（Richard Dawkins）的“自私基因”观点和丹尼尔·丹尼特（Daniel Dennett）发起的运动，即将“天钩”（“天钩”指的是有明确目的的动力、力量或过程）这一概念从进化生物学中排除。从这些例子中可以看出，这两种对于自然界能动性的矛盾的理论在17世纪产生了重大的影响。这一矛盾对于机器人专家罗德尼·布鲁克斯（Rodney Brooks）和其他人关于人工智能的“体现”“进化”和“行为”方法也有影响。本书的最后一章（第十章）针对这段鲜为人知的历史，就其在近代及当今科学界的案例、讨论及研究项目进行了梳理、回顾。

哲学家和科学史学家托马斯·库恩（Thomas Kuhn）在其1962年出版的《科学变革的结构》（The Structure of Scientifc Revolutions）一书中指出：在每一个阶段，科学是由占主导的“范式”（一种模型或方法）塑造的。这一范式会影响所有的科学研究，直至其局限日益突出、新的范式逐渐占上风为止。比如，日心说推翻了16世纪到17世纪的地心说。

这里我要说的并非是一种能够形成科学研究的单一范式，而是相互矛盾的原理和方法的交流与融合。这场争论的双方各自都是矛盾的，占下风的原理也并未就此从科学界消失。相反，它虽然在胜出理论的光芒下黯然失色，却仍然活跃。所以，两大相互矛盾的原理产生的冲突形成了对生命的科学解释。本书追溯了黯然失色的科学原理、能动性的内化、原理间的矛盾冲突和自然界禁用能动性这一系列的发展历程。认识这种矛盾就是要认清被历史进程所隐藏的智慧潜能。

当然，此番调查研究的目的绝不仅仅是发掘出智慧潜能，且这种潜力也没能被发掘出来，因为一种观点和它形成、发展的环境是密不可分的。社会和政治活动以及知识和文化活动一直与生物科学模式和人类之间的竞争密不可分。我们应该看到，经典原始机械论的生命科学观和主动机械论的生命科学观，与机械以及工业发展密不可分，比如，自动织布机的出现及其带来的生产力变革；与经济政策包括不同类型的劳动力的划分密不可分；与人的三六九等（根据性别、阶级、地理出生和性情而划分）有关；与帝国的征服和统治大业密不可分。要想研究这一世纪性的科学辩证逻辑，需要挖掘各种隐藏的作用力，包括知识、政治、科学和社会等诸多方面。

《永不停歇的时钟》的一个重要目的是要表明理解历史对于当下思考现代生命科学有着极其重要的意义。历史分析可以揭示形成目前的科学问题和科学理论背后的力量，从而重新开启被排除的思维方式。研究当代科学原理的起源和发展就意味着我们要重新发现它所代表的意义，从而为生命体提供科学模型。

沿着瑞士侏罗山的钟表匠大道（The Clockmaker’s Way）行走，在阿尔卑斯的小镇还能看到两三个世纪前的机械生物，这里是它们的发源地，这里的许多人都是其创始人的直系后代。在撰写本书期间我拜访了此地。在我碰到的这些钟表装置中，有一个是一个农夫在教自己的猪去寻找松露。这个农夫一手捧着松露，一手抱着他的猪，似乎正解释着如何通过气味寻找松露。他将松露举到鼻子前面，吸气（胸腔升起），头左右晃动，同时紧闭双眼，其表情表明，松露的味道强烈地刺激了他。这个机器非常具有说服力。它似乎表明，知觉力和生命能动性可能由被动机械运动而构成。或是说明机械部件不是被动的。实际上，我认为它同时暗示了这两方面。本书就是要发掘这些潜在的可能性。如果“水性”这一戏言不具备令人感兴趣的潜在价值，它也就不那么有意思了。