宾州费城德雷塞尔大学名誉数学教授C. J. 穆德(Charles J. Mode)的研究兴趣广泛,包括生物统计学、随机过程、人口统计学、传染病学、遗传学和生物信息学、统计推理与数据分析方法、马尔科夫链、不完全马尔科夫过程、软件工程、蒙特卡罗模拟法等[9]。他在这些领域的研究为我们解决各种实际问题提供了有力的工具。例如,在传染病学方面,他的研究成果可以帮助我们更好地预测疾病的传播趋势,从而制定有效的防控策略;在生物信息学领域,他的统计分析方法有助于解读基因数据,为生物医学研究提供支持。✅
荷兰著名艺术家埃舍尔(M. C. Escher,1898~1972)以在画面上营造“一个不可能的世界”而著称[17]。在他的作品里展示了深广的数学哲理。一些自相缠绕的怪圈、一段永远走不完的楼梯或者两个不同视角所看到的两种场景产生出悖论、幻觉甚至哲学意义。他的艺术作品不仅仅是视觉上的享受,更是对自然界中存在的矛盾与统一关系的一种隐喻。例如,他作品中的那些看似违背常规的空间结构,其实反映了自然界中事物之间复杂的相互关系,以及人类认知世界时可能遇到的局限性。✅
一、引言 🌟
今晚是中国传统的中秋佳节。旧金山唐人街闹市区内,华侨们一边互赠月饼,一边讲述着嫦娥奔月的故事。我家在距此12英里陡峭堤岸的后面。金门的大雾积聚在我家屋后堤岸的上空,将附近地区笼罩在茫茫雾气中。我踏着午夜的月光,出去散步,犹如云中漫步。
(一)加利福尼亚的特殊地貌与水汽传输
发白的黑麦草高及胸口,在风中喃喃低语。我跋涉其中,仔细观察加利福尼亚的崎岖海岸。这是一块无序的土地,大都是多山的沙漠,相临的大海虽然水量充足,却无法提供雨水。海洋在夜间展开浓雾,偷偷地运送着生命之水。清晨来临,雾气凝结成水滴附着在嫩枝和树叶上,滴滴答答地落到地上。整个夏天,水大都以这种方式传送过来,而在其他地方,这本是雷雨云团的份内之事。生命中的庞然大物——红杉树,就在这雨水替代物的涓滴滋养下茁壮成长。雨水广施恩泽,涵盖万物,包罗万象且一视同仁。相对之下,雾气却只能逡巡于方亩之间。它依赖于微弱的空气对流,漂浮到最容易到达的地方,然后滞留在适当而平和的丘陵间的凹陷处。地形以这种方式掌控着水汽,也间接地掌控了生命。丘陵形成合适的地形就能留住浓雾,或凝结水滴滴入峡谷。与阴面的北部斜坡相比,朝南向阳的山丘会因为蒸发作用失去较多的宝贵水分。而某些地表的土壤能够更好地保持水分。当这些变数彼此叠加组合时,便会造成许多小片的动植物栖息地,构成拼贴画般的风景。在沙漠地带上,水决定着生命去留。
二、生物适应性与环境的关系 😊
(一)马利筋与黑脉金斑蝶
就像[7]提到的马利筋(milkweed),它的乳汁是有毒的。其花蕊的封闭式构造使其很难利用风力传粉。所以分泌花蜜并通过蝴蝶的足肢沾染授粉器达到授粉目的。黑脉金斑蝶幼虫以马利筋嫩茎与叶为食,蜕蝶后以花蜜为食;它能将马利筋的强心柑毒素累积在自己体内转为防御武器。这是生物为了生存而发展出的一种独特适应方式,它们与特定的植物建立起一种紧密的共生关系。这种关系不是简单的食物链关系,而是涉及到化学物质的转化与利用,是经过长期进化形成的巧妙机制。
(二)生物进化的理论
从更广泛的生物进化理论来看,如让·巴蒂斯特·拉马克(Jean Baptiste Lamarck)提出的用进废退与获得性遗传两个法则,并认为这既是生物产生变异的原因,又是适应环境的过程[25]。达尔文在《物种起源》一书中曾多次引用拉马克的著作。虽然拉马克的理论存在一些争议,但它确实启发了人们对生物进化过程中生物与环境相互作用的思考。而现代生物学家林恩·玛格丽丝(Lynn Margulis)强调共生与合作在生物进化上的重要性,并认为所有生物之间存在共生现象[28]。她提出真核生物起源理论,解释了细胞中某些胞器(如粒线体)的由来,也是现今生物学普遍接受的内共生学说的主要贡献者。她的观点进一步拓展了我们对生物进化的理解,让我们看到生物之间的复杂联系不仅仅局限于竞争,还有广泛的合作与共生关系。
三、科学家们的探索与贡献 🧑🔬
(一)医学领域的奠基者
像德国著名医学家,血液学和免疫学奠基人之一的1915.08.20),他的研究成果为现代医学的发展奠定了坚实的基础。在那个时代,他对血液学和免疫学的研究就像是黑暗中的一盏明灯,照亮了人类对自身健康与疾病的认识之路。他的研究不仅推动了当时医学技术的进步,而且也为后来无数的医学工作者提供了理论依据和发展方向。
(二)精神病学与控制论先驱罗斯·艾希比
英国精神病学家罗斯·艾希比(Ross Ashby,1903.09.06~1972.1 1.15)从事控制论和复杂系统研究[8]。他在这一领域的工作为人们理解大脑等复杂系统的运作机制提供了新的视角。控制论作为一个跨学科的领域,涉及到工程学、生物学、计算机科学等多个方面。艾希比的研究成果有助于打破学科之间的壁垒,促进不同学科之间的交流与融合。例如,在现代的人工智能研究中,控制论的思想被广泛应用,从机器学习算法的设计到机器人行为的控制,都能看到控制论的影子。
(三)数学教授C. J. 穆德✅
宾州费城德雷塞尔大学名誉数学教授C. J. 穆德(Charles J. Mode)的研究兴趣广泛,包括生物统计学、随机过程、人口统计学、传染病学、遗传学和生物信息学、统计推理与数据分析方法、马尔科夫链、不完全马尔科夫过程、软件工程、蒙特卡罗模拟法等[9]。他在这些领域的研究为我们解决各种实际问题提供了有力的工具。例如,在传染病学方面,他的研究成果可以帮助我们更好地预测疾病的传播趋势,从而制定有效的防控策略;在生物信息学领域,他的统计分析方法有助于解读基因数据,为生物医学研究提供支持。✅
(四)詹姆斯·洛夫洛克与盖亚假说
英国皇家学会会员,英国科学家詹姆斯·洛夫洛克(James Lovelock)提出了著名的盖亚假说[11]。在他的假说中,地球被视为一个“超级有机体”。这个假说改变了人们对地球的传统认知,使人们开始从整体的角度看待地球上的生物与非生物因素之间的相互关系。盖亚假说认为,地球上的有机生命体通过影响自然环境使之更适于生存。例如,植物通过光合作用释放氧气,改变大气成分,从而有利于更多生物的生存。这一假说激发了人们对地球生态系统稳定性的深入研究,促使人们更加重视环境保护和生态平衡的维护。
四、宇宙与热力学定律下的生命意义 🌌
(一)热力学熵增定律与生命的活力
根据热力学的熵增定律,大多数自发化学反应趋向于系统混乱度增大的方向,即熵增方向。伴随着系统熵的增加,反应体内的能量相应减少[16]。然而,生命却似乎是一个对抗熵增的存在。生命体不断地从外界摄取能量和物质,将其转化为有序的结构并维持自身的功能。例如,植物通过光合作用将太阳能转化为化学能,动物通过摄取食物获取能量。这种现象可以从哈佛大学天体物理学家戴维·雷泽尔(David Layzer)的观点得到部分解释,他认为在日益膨胀的宇宙中熵会增加,但是由于一些相空间细胞也不断增加,熵的最大极限其增长速度可能超过熵本身的增长[18]。这意味着在宇宙的整体熵增背景下,局部的生命系统仍然有可能维持自身的有序状态,这或许就是生命的意义所在,是在混沌中寻求秩序的力量。
(二)火星登陆探测与对未知生命的探索
美国实施的“海盗”号火星着陆探测计划是人类探索外星生命的重要一步[14]。这两个探测器专门对火星上有无生命存在进行了4次检查和重要的试验。虽然目前还没有确切证据表明火星上存在生命,但这一系列的探测活动极大地拓宽了人类的视野,激发了人们对宇宙中生命存在的无限遐想。火星作为距离地球较近的行星之一,其环境条件与地球有一定的相似性,如果能够在火星上发现生命迹象,那将是对地球生命独有性的巨大挑战,也将为人类寻找宇宙中的伙伴提供更多可能性。
五、艺术与哲学中的自然观 🎨
(一)埃舍尔的艺术作品
荷兰著名艺术家埃舍尔(M. C. Escher,1898~1972)以在画面上营造“一个不可能的世界”而著称[17]。在他的作品里展示了深广的数学哲理。一些自相缠绕的怪圈、一段永远走不完的楼梯或者两个不同视角所看到的两种场景产生出悖论、幻觉甚至哲学意义。他的艺术作品不仅仅是视觉上的享受,更是对自然界中存在的矛盾与统一关系的一种隐喻。例如,他作品中的那些看似违背常规的空间结构,其实反映了自然界中事物之间复杂的相互关系,以及人类认知世界时可能遇到的局限性。✅
(二)密契主义与自然认知
密契主义(Mysticism)同时肯定道与万物。“密契主义”一词出自希腊语动词myein,即“闭上”,尤其是“闭上眼睛”。之所以要闭上眼睛,乃是出自对通过感官从现象世界获得真理、智慧感到失望。不过,密契主义并不像怀疑主义那样放弃对真理的追求,它仅仅主张闭上肉体的眼睛,同时却主张睁开心灵的眼睛,使心灵的眼睛不受现象世界的熙熙攘攘所干扰,从而返回自我,在心灵的静观中达到真理、智慧[21]。这种思想在一定程度上反映了人类对自然本质的认知方式。当我们试图理解自然时,不能仅仅依赖于表面的现象,还需要深入到内心深处,去感受自然与人类精神之间的微妙联系。例如,在欣赏大自然的美景时,我们不仅要看到山水花草的外在形态,更要用心去体会它们所蕴含的生命力和内在的精神力量。
六、总结与展望 📚
均衡即死亡,这句话在自然界的各个方面都有体现。无论是生物的进化还是生态系统的发展,都不是处于一种静态的平衡之中,而是在不断的变化与调整中寻求生存与发展。在这个过程中,科学家们不断地探索自然的奥秘,从不同的角度为我们揭示了自然的神奇之处。从医学到生物学,从天文学到物理学,各个领域的研究成果相互交织,共同构成了我们对自然的全面认识。未来,随着科学技术的不断发展,我们相信会有更多的发现等待着我们,让我们更加深入地了解这个充满生机与活力的自然界。