《证明达尔文》试读：中文版序

达尔文及其著作《物种起源》对生物学和社会学等领域的影响是无与伦比的。在《新科学家》杂志2012年所做的一次读者投票中，《物种起源》位居最具影响的十大科普书首位。以自然选择为基础的进化理论是达尔文进化思想的精髓，这个理论主要包括进化、渐变、物种形成、共同祖先、自然选择，以及进化改变的非选择机制等六个方面。被誉为“达尔文猎犬”的道金斯在评论科因的新著《为什么要相信达尔文》时，曾说得很严厉：“我曾经说过，任何不相信进化论的人，一定是愚蠢、狂妄，或者无知，后面我又很小心地加上了‘无知不是罪过’。现在我需要更新我的言论，任何不相信进化论的人，他就是愚蠢和狂妄……”我们更熟悉的应该是杜布赞斯基的那句名言：“如果不从进化的观点理解，生物学的所有东西都说不通。” 一个生命现象有近因（proximate cause）和远因（ultimate cause）两个方面。我们所知晓的一些生物学科学问题的规律，多是一个模式（pattern），一个趋势，不是简单的、物理学中“是”或“不是”的问题。所以生物哲学有其特殊性。在我的浅显认识里，数学是有巨大威力的，可把复杂的现象和过程很漂亮地定量表达出来。在生物学领域，数学应该是一个强有力的工具，可定量描述复杂多样的生命现象和生命规律。但造物主把生命塑造得太复杂了，要精细定量描述生命世界的规律，似乎也是难以想象的事情。比如大自然中植物花的颜色和形状、叶的形态，以及动物的个体大小、形态特征、行为特征、生理特征，一直到分子特征等，它们如何在进化长河中保留和延续下来，如何产生新的性状，存在哪些精细的调控机制等，对此我不知道能否用数学精确描述出来。 生物学与数学的结合产生了理论生物学、理论生态学、数学生态学等学科领域。数理统计在生物学研究中的应用也日趋普遍和广泛。对于生态学中的一些复杂现象的数据分析，各种数理统计方法的使用无疑提供了强大的支持。 那么达尔文的进化理论是否可以用简明精确的数学语言来表达呢？本书作者进行了一次大胆尝试，试图用数学语言来阐释达尔文的进化理论。作者的中心论题是利用软件的思想解释计算机和生物圈的可塑性，根本思想是借助随机突变和自然选择来实现进化，从数学上证明达尔文的进化理论。这个思路可以表述为没有程序员的编程。 生命的出现是偶然的，是没有设计者的。本书提出了一个数学理论，“元生物学”（metabiology）。元生物学处理软件，也就是遗传信息和DNA。冯•诺伊曼在关于自我复制自动机的论文中，提出了“DNA=软件”的思想。生命作为不断进化的软件，这是很有启发性的。莫诺也说过：“大自然是一个勤杂工，是一个修补匠。你凑合着用旧的东西，你给它们打补丁，你修补它们使得它们可以再利用。”生命的起源可以理解为软件的起源，也就是DNA的起源。DNA是在每一个细胞中发现的通用编程语言，是一种强大的编程语言，几乎可以表达任何用于构造和运行一个有机体的可能算法和指令集。 生命是可塑且富有创造性的。生物创造性，包含生物的创新性、丰富性和多样性。我们如何能基于静态、永恒而完美的数学，构造出可塑且富有创造性的生命呢？作者给出的答案是：生命是富有创造性的、可塑的软件，而物理学是刚性的、机械的硬件。 生命起源、物种起源、进化过程，这些一直是生物学界的核心话题。随着新技术、新方法的产生和运用，尤其是进入组学时代，人们对生物本质的了解会越来越深入。用数学语言阐释达尔文的进化理论是一种有益的尝试，也许会为我们认识生物的本质打开一个新的窗口。 作者相信，“如果达尔文理论如它的信奉者所相信的那样简单、本质和基础，那就应该存在一个同样基本的关于它的数学理论，通过它可以一般、精确且抽象地表达达尔文理论的思想，如同我们在纯数学中习以为常的那样”。然而，作者也承认，“生物学实在是太复杂了，与数学已经相去甚远。虽然元生物学在数学上很有前景，但元生物学与真正的生物学的相关程度还有待观察”。这也是我们在阅读时需要留意的。 王德华 中国科学院动物研究所研究员