''系统束缚原则"与钱学森陷阱

野性

大名鼎鼎的科学家钱学森为何在大跃进时糊涂到给亩产万斤做物理学证明？人们多认为是政治因素使然。那么八十年代末，他又兴奋地预言人体特异功能和气功研究将是未来生命科学革命性的方向，则与政治毫不相关。本文认为，这两个一脉相承的事件，背后是科学家认知的误区而不应推给政治环境。有趣的是，当一些著名的非生物学家对生物学问题发表见解时，类似的失误并非孤例。

近代科学史上著名的''活力论" (灵魂论的科学版本)，就是19世纪初著名的瑞典化学家贝采利乌斯（Jöns Jakob Berzelius）提出的。当时化学家尚无能力合成有机物。这位化学家认为只有生物体才能产生有机物，那是因为生命拥有特殊的生命力(life-force）、生命活力（vital spark）、生命能量（energy）、甚至有些人称此为灵魂、气。此力量是非物质的，因此生命无法完全以物理或化学方式来解释它。活力论在1828年尿素的人功合成实现后陷入窘境。

事实上，活力论的各种翻版至今未断过。国内外从民科到专业科学家，不断有人从各种角度提出类似的论断或辩解，诸如量子意识说、经络能量说、气功意念特殊能量说等。

有意思的是，晚近这类活力论不是排斥物理学，而是求助于物理学。其基本信念是，某些奇妙的物理效应一定也会在生物体内实现。这真是剧情大翻转。这类活力论者的起点一般是从反还原论出发的，但终点却是还原论，应该叫作"极端还原论"或''物理活力论"。

在当今物理学奇迹不断的背景之下，出现各种幻想家并不奇怪。但这类观点甚至形成貌似精致的学说必有其内在的思维逻辑。他们的一个共同的问题就是把组成生命的物理元素之性质无条件地推广到生命功能的解释，他们没有想过系统对元素性质的束缚这个基本现象。

现代系统论可以说是超越还原论和活力论朴素思维模式的新的综合。它使亚里士多德"整体(性质)大于部分(性质)之和"的古老命题获得到更清晰合理的阐释。

系统论定义''系统"为诸元件以特定关系形成特定结构而产生特定功能(行为)的整体。这里，"结构"一词是核心。系统中的元件不是随机堆积在一起，而是有序地组织在一起(元件间有特定关系)形成某种结构。结构=元件+关系。所谓整体大于元件之和，大出来的是''关系"。如水分子结构之于氢氧元素，大出来的是其中的共价键。结构意味着"关系"，关系不是元件的自由"活力"，也不是元件之全部物理性质的使用。当一元件以特定方式与其他元件关联而組入系统结构后，它发挥了自己的某种性质而''封闭"了另一些性质。例如，一个铁块以制成齒輪的形式组入钟表，其铁元素的很多化学性质便不能在该系统产生作用，更不是此系统的必要条件，换其它材料一样作齒輪。起作用的不是其內部的分子量子或化學性質，而是其形狀和表面光潔度等物理性質。甚至铁的化学性质对该系统不利，如易氧化生锈，系统需要对之加以限制，如镀以抗氧化物。再如，一个军人在军队系统，其行为的许多方面受到义务与纪律的约束而不能任意发挥。自然系統在自發形成時本身已選擇利用了不同層次的性質，低層次的性質不會也難以直接加入高層次功能。如齒輪中鐵元子的量子性能不可能影響齒輪在鐘表系統的功能。再如一塊磚頭中的原子電子性能不影響磚頭的形狀和在整個建築中的作用。同一爐鐵造的齒輪或同一窰燒出的磚之間也不會有量子糾纏之類的事。

元件在系统中发挥某些特定性能而不能发挥其全部性能。这是各种系统的普遍现象或一般原则，可以称为''系统束缚原则"(或原理)。系统论的经典著述中虽未明确提出过此原理，但蕴涵于其基本定义和基本原理中(所以本文不敢声称首创)。

钱学森们的误区就在于未思考系统束缚原理，把单纯的物理现象往生物系统泛推。他以为光合作用可以不管植物结构，无限吸收转化太阳能而实现亩产万斤。他也以为生物结构可以随意将自身中物理原素的核能释放出来作功，如同X光机似的。量子意识论者以为量子性能可以在人脑自由发挥，却不想，既如此，意识何以不出现在量子层面却出现在比量子高了几个子系统层次的复杂生物结构？！意识的奥秘应该在也必需在神经元的联系方式中，而不是其子元素的性质中。

钱学森们的思维陷阱值得生命科学工作者深思。

(图片取自网络)