生命看起来是一个最熟悉不过的词。我们知道一棵树是活的,一只猫是活的,一个人是活的;石头、桌子和汽车通常不是。可如果进一步追问:生命究竟是什么? 事情马上就变得没有那么简单。生命当然由物质组成。我们的身体里有水、蛋白质、脂肪、DNA、细胞、组织和器官。但生命本身,好像又不能简单等同于这些东西。最直接的线索,就来自生命消失的时候。
人死亡以后,组成身体的东西并没有马上消失
一个人刚刚死亡时,身体里的大部分物质仍然存在。DNA 还在,蛋白质还在,细胞膜还在,大多数器官的形状也没有突然改变。甚至在整体死亡以后,一些细胞和组织仍然可以在一段时间内保持代谢或其他局部生物活动。也就是说,死亡并不是某个瞬间把组成身体的所有东西全部摧毁。
这就带来一个很简单却很重要的问题:如果组成生命的绝大多数东西还在,消失的究竟是什么? 如果生命就是 DNA,那么 DNA 还在,生命似乎也应该还在。如果生命就是“活细胞的数量”,那么一个刚刚死亡、仍然有大量活细胞的人,似乎也应该仍然以某种程度活着。
如果生命只是所有化学反应的总和,那么只要身体里还有一些化学反应,生命就不应该完全消失。但这些说法都很难成立。这说明,生命不是某一种特殊物质,也不是局部活动简单加在一起的结果。问题可能出在更高一层:这些部分原来是怎样一起运行的。
一架完整的飞机,为什么停在地上时并没有“飞行”?
可以先看一个简单得多的例子。一架飞机有机翼、发动机、控制面、传感器和机身。这些部件都很重要。没有机翼,没有发动机,飞机当然很难正常飞行。可是,即使所有部件都完好,一架停在机场上的飞机也并没有正在“飞”。因为飞行并不是某个零件里储存的一种东西。
只有飞机运动起来,与空气形成合适的关系,升力、阻力、推力、重力、姿态和控制不断共同作用时,飞行才真正出现。如果这种运行状态被破坏,飞行可以马上消失,而飞机的大部分结构仍然完整。所以,我们需要区分两件事:**能够支持一种能力的结构,和这种能力正在被实际实现,是不同的。
** 飞机的结构可以保存飞行能力。真正的飞行,却要在系统运行起来以后才出现。生命也可以从类似的角度理解。
生命不是结构本身,而是结构运行以后出现的整体状态
人体当然需要结构。心脏要有正确的组织,血管要能够运输,细胞膜要维持内外差异,各种器官也必须保持一定的连接和关系。但仅仅把这些部分放在那里,并不会自动产生生命。生命真正出现时,大量过程同时在运行。物质被运输,能量被利用,浓度和温度被调节,信号在不同部分之间传递,损伤被识别和修复,旧的成分被替换,外部变化也会不断影响内部状态。这些过程并不是各自独立发生的。它们相互影响,又共同维持一个可以继续存在的整体。因此,从这个角度看:
生命是有组织的物质在运行中涌现出来的一种整体动力学属性。
这里最重要的不是某一种物质,而是物质之间形成了什么关系,以及这些关系运行起来以后,整个系统能够做什么。
为什么一堆活细胞不一定就是一个生命?
这一点也解释了为什么“局部还活着”和“整个生命还在”不是一回事。身体里的细胞本身也可以是活的。但一个人并不是一大堆彼此独立的活细胞简单放在一起。一个肝细胞的活动需要放在整个身体的循环、营养、激素、神经调节和其他组织关系中才具有原来的作用。
当这些整体关系已经无法继续运行时,一些细胞仍然能够暂时生存,并不意味着原来的整个生命仍然存在。这和一座城市有些类似。某些商店仍然开门,几辆车仍然在行驶,并不能单独证明整个城市原来的运行体系仍然存在。局部活动和整体状态,是两个不同层级的问题。
那生命和火焰、飓风有什么区别?
如果生命是一种动力学属性,很容易产生另一个问题。火焰也是动态的。飓风也是动态的。水里的旋涡甚至可以在组成它的水分子不断更换时,仍然维持一个明显的整体结构。那它们是不是也应该被称为生命?不能仅仅因为一个系统在运动、维持某种形态或者远离平衡,就把它称为生命。
生命还有一个非常重要的特点:它的运行会反过来参与维持、修复和更新那个使生命能够继续运行的组织。 细胞会调节物质交换,会修复受损结构,会重新分配资源,会制造新的蛋白质和膜,也会根据自身状态和环境变化改变后续行为。也就是说,生命并不是单纯“流动下去”。
它的动力学还不断参与保存和更新自身赖以存在的组织。可以把这个关系简化成:组织 → 生命动力学 → 维持、修复和重组 → 组织继续存在。这是一条持续运行的循环。这里的“继续存在”并不要求原来的物质和细胞永远不变。
生命一边允许物质、能量和信号选择性地跨越边界,一边通过修复、角色承接和关系重建维持更高层组织。换句话说,生命持续依靠的是受控开放 + 持续自我重建,而不是材料静止。
生命并不要求完全独立
这里还需要避免另一个常见误区:如果生命能够维持自己,是不是一个真正的生命必须完全靠自己?当然不是。没有任何已知生命真的与环境完全独立。植物需要光、水和矿物质,动物需要食物和氧气,胎儿依赖胎盘,一个病人也可能依赖呼吸机、透析、药物或者植入设备。这些外部支持并不会自动让一个生命“不再是生命”。
真正重要的是:这个生命本身的组织仍然在其中承担什么作用。 外部资源可以支持一个系统,但生命自身仍然要能够接收、调节、利用这些资源,并把它们整合进自身持续运行的过程。所以,生命不是“绝对自给自足”。生命始终存在于与环境的关系中。
如果生命是动力学属性,睡眠和休眠怎么算?
这又带来一个更重要的问题。如果生命要通过运行中的动力学来实现,那么一个生命的活动变得非常低时,生命是不是就消失了?也不能这样简单理解。很多生物都存在活动大幅降低的状态。冬眠、休眠、种子、孢子以及一些极端耐受状态中,正常情况下很活跃的代谢和运输过程可以降低到非常低的水平。
所以需要区分:生命正在被积极实现,和维持同一个生命连续存在,并不是完全相同的问题。 一个正在正常活动的生命,相关的代谢、调节、运输、修复和协调过程都在运行。但在某些低活动状态下,这些过程可以显著减弱,甚至其中一部分暂时停止。
只要维持这个生命所需要的组织仍然被保存,并且在合适条件下能够重新产生完整的生命动力学,那么这段低活动状态并不一定意味着生命的连续性已经断掉。因此:
动力学实现并不意味着所有活动必须永不中断。
真正重要的是,暂时停下来的东西以后还能不能由同一个被保存下来的组织重新运行起来。
“暂停”与“重新造一个”不是一回事
这个区别非常重要。假设一个生物进入低活动状态,之后环境恢复,它原来保存下来的组织重新启动代谢、修复和生长。这可以理解成原来生命轨迹的继续。但如果原来的组织已经完全消失,后来根据照片、DNA、记录或者其他外部信息重新制造出一个极其相似的生命,那是另一个问题。
“看起来一样”不自动等于“还是原来的那个”。所以,讨论生命能否恢复时,不能只问:后来有没有一个活的系统出现? 还要问:**原来的生命组织有没有被连续地保存下来,并由它重新产生后来的生命动力学?
** 至于为什么这种连续性可以使一个不断变化的生命仍然被认为是“同一个生命”,需要下一篇文章单独讨论。
生命一直在变化,却没有因此停止
生命还有一个看似矛盾的特点。它必须维持自己,但它又几乎从来不是静止的。水不断进出身体,蛋白质不断被合成和分解,细胞会死亡和更换,组织会生长、修复和重塑。一个婴儿和几十年后的成年人,无论外形、质量、细胞组成还是内部状态,都已经发生巨大变化。生命并不是通过“保持完全不变”来延续。
恰恰相反:生命通过不断改变,维持能够继续存在的组织。 在正常的物质和细胞周转中,这种持续可以理解为 Organizational Persistence:节点改变,但边界、角色、关系和调节过程仍然足以把组织不断重建出来。所以,把生命理解成一个静止的物体,很容易遗漏它最重要的部分。
更合适的理解,是把一个生命看成一条持续发展的动力学轨迹。它每一刻都不同,但后一个状态从前一个状态中产生,并继续参与下一步的变化。
所以,生命究竟是什么?
我们现在可以回到最开始的问题。生命当然离不开物质。没有细胞、分子、膜、器官以及其他物质基础,就不存在我们已知的生命。但生命不是这些东西的清单。真正重要的是,这些物质怎样形成一个组织,并在与环境不断交换的过程中产生持续的运输、调节、修复、更新和重组。因此,可以给出一个工作性的理解:
生命是由物理载体承载的因果组织在运行中涌现出来的动力学属性。它通过协调的生命过程被积极实现,而这些过程又参与维持、修复和重组使生命得以继续的组织;在谱系层面,生命还能够通过繁殖把组织以因果遗传和可遗传变异的方式传给后代。
这里的“繁殖”并不要求每一个具体个体都实际产生后代。没有生育的个体、不育个体或尚未进入生殖阶段的个体仍然可以是生命;这个条件描述的是它所属生命谱系所具有的繁殖与遗传组织。生命状态仍然归属于具体个体组织;繁殖能力、因果遗传和可遗传变异是在谱系层面进入生命判别。
在正常活动状态下,生命通过实际运行的动力学表现出来。在某些活动受到强烈抑制的状态下,只要足以重新产生这些动力学的同一组织仍然被保存,生命的连续轨迹也可能继续存在。所以,生命既不是一种隐藏在身体里的特殊物质,也不是一张静止的结构图。
物质让生命成为可能。 组织让这些物质成为一个系统。 运行中的动力学实现生命。
如果未来 AI 会自我维持,它就算生命了吗?
不一定。一个未来 AI organization 即使已经能够监测故障、替换失效节点、修复连接、调节边界并根据经验重组自己,也只能说明它已经形成了高度自主、可适应的人工组织。自我维持本身还不足以让它成为人工生命。
在这里提出一个更严格的工作性标准:如果一个人工组织要真正进入“人工生命谱系”的讨论,它至少还需要满足三点:
- 繁殖(reproduction):能够产生一个可以独立继续存在的后代组织,而不只是复制一个成熟运行实例或启动临时 worker;
- 因果遗传(causal heredity):后代通过可追踪的亲代—后代因果路径继承相当一部分组织、学习规则、先验或能力生成结构;
- 可遗传变异(heritable variation):后代能够出现组织层面的差异,而且其中一部分差异还能继续传到下一代。
对于复杂的人工智能生命,还可以提出一个更强的发育性要求:
后代继承的应该是一条谱系,而不只是亲代已经成熟的状态;它还应该重新获得在自己的环境中发展能力的可塑性。
这并不意味着“AI 婴儿”必须是完全空白的。就像人类婴儿也会继承大量结构和先验一样,人工后代可以继承架构、学习规则、基础能力、维护机制和经过选择的知识。但它不应只是把亲代针对旧环境形成的成熟适应完整冻结下来。新一代应重新打开一个相对高可塑的发育窗口,使它能够根据出生以后真正面对的环境重新形成或调整能力。
这种 renewed adaptive plasticity / 适应可塑性再生,在这里被作为复杂适应性人工生命谱系的额外、更强判别条件,不属于最低限度的“繁殖—遗传—可遗传变异”条件,也不是说所有生物都必须具有类似人类婴儿的幼年期。它区分了两个时间尺度:个体一生中的 adaptation,以及谱系跨代的 heredity、variation 与重新发育。
今天普通公司和现有 AI 系统一般都不满足这些生命谱系条件,但任何组织 substrate 都不应仅因其名称或材料而被原则性永久排除。未来的人工组织仍应按同一套因果条件判断,而不是先看它被叫作公司、AI 还是其他东西。
如果未来人工系统真的满足这些因果条件,它是否应该在社会、法律或道德上被承认为“生命”,可以由未来人类文明自己决定。这里更窄的科学问题只是:它是否已经实现了足以让“人工生命”不再只是比喻的因果组织。
而下一个更困难的问题是:如果组成我们的物质不断变化,甚至生命活动可以经历有限的中断,为什么后来的生命仍然可以是“同一个我”?
延伸阅读
《什么使一个生命仍是同一个生命?》
如果物质、细胞和内部状态都在不断改变,生物个体的连续性究竟来自哪里?