10 个体

奈基尔·戈尔登菲尔德（Nigel Goldenfeld）

美国伊利诺伊大学香槟分校物理学高级研究中心教授，生物普遍性研究所主任。

在物理学领域，我们习惯性地用后缀“on”表示某种物质的量化单位。例如，在经典物理学里有电磁波的概念。但在量子理论领域，我们有更加精确的说法，在某些情况下，电磁辐射能量分布在一个个粒子上，我们称之为光子（photon）。爱因斯坦这项1905年的成果获得了诺贝尔奖。波粒二象性是现代物理学的基石——不仅仅是光子具有二象性，还有一大波基本粒子，包括质子（proton）、中子（neutron）、介子（pion），π介子（meson），当然还有后来发现的希格斯玻色子。

那么你呢？你是一个人（person），难道人类也有量子化的形式吗？人类就是最小的单位，人类只能被一般性地量化。但是对基本粒子、基本单位而言，量化概念是有用的，因为基本粒子可以被认为是处于孤立状态，相互之间没有作用，好比是一团理想气体中的点颗粒。人类是网络化的、在线的、有一定文明背景的，肯定不满足上述条件。你和其他人之间有强烈的交互，这说明你是社会的一部分，并且只有在社会环境下，个体才能表现正常。再进一步说，你就像空间场中的一个量子，这个场描述的是每个点的人口密度，而不是电磁场强度。从技术上讲，这种表述方法可以很好地描述生态系统在时空内的行为模式，特别是解释了非连续变化对物种灭绝现象的重要性。说到这儿，似乎可以自然而然地引出“个体”这个模棱两可、充满矛盾的术语了。这样一来，物理学上的波粒二象性似乎在生物学里找到了一个好伙伴。

“个体”这个概念有很多层意思。它不仅含有离散的、单独的意思，从词源学角度说，它还让人联想到“不可分割的”（indivisible）。很明显，我们人类不是不可分割的，而是由细胞组成的，细胞则由细胞质、核酸、蛋白质等组成，这些物质又由原子组成，原子又由中子、质子、电子等组成，一路下去就到了基本粒子，而现在人们相信基本粒子都是弦理论的产物，也相信这并不是物质的终极描述。换句话说，这就是“乌龟驮着乌龟”（turtles all the way down），没有物质是不可分的，所有的一切都是由更基本的物质组成的，无休无止。

然而，我们不能简化地说整体是部分的总和。拿质子做例子，质子由三个夸克组成，其固有角动量被称作自旋，一开始人们认为自旋只是组成它的夸克的角动量的叠加。但是，近二三十年来的实验表明：自旋是由夸克和胶子捆绑在一起的集体行为产生的，而胶子是一种转瞬即逝的粒子。个体的夸克几乎无所作为，集体行为却又如此之强大。简而言之，质子由某些部分组成，但是它的整体性质并不等于其部分的性质之和。当我们竭尽全力去辨识这“某些部分”的时候，却是雾里看花，可望而不可及。

你可能已经了解还原论的说法了，有些过于幼稚、简化。然而，还有一点儿你也许不知道：人类的身体不仅是一个你已经了解的复合体，在某种意义上，它甚至不能称为人类。大约有100万亿个细菌细胞寄生在你体内，数量是人体细胞的10倍，它拥有的基因数量也是人类基因数量的100倍。这些细菌可不只是人体这个动物园里被动的居住者，它们在你的嘴里、内脏以及其他地方，自我组织成为群落，这些群落被称为微生物群落，由细菌之间各种各样动态的竞争合作模式维持着，它们是人类生存必不可少的。

在过去的几年里，基因组学提供了一种方法，通过识别DNA序列来探索微生物群落。这些研究刚起步，还没有完成，但已经露出了端倪。由于这些微生物的存在，婴儿可以更好地消化母亲的乳汁。还有，人类消化碳水化合物的能力在很大程度上要依赖酶的帮助，人体无法合成这些酶，只能由微生物群落中的基因来完成这项工作。有时候，人体内的微生物群落可能会被破坏，例如，抗生素过度治疗导致的结果是，在极端情况下，一种艰难梭菌会入侵，从而导致人体死亡。或许最引人注目的发现在于脑肠轴：你肠胃里的微生物可以产生小分子，这些小分子可以通过血脑屏障，影响大脑的状态。虽然确切的机制还不清楚，但越来越多的证据表明，人体内的微生物群落可能在产生抑郁症、自闭症等一系列心理状态的过程中，发挥着举足轻重的作用。总之，你就是各个组成部分之间密切互动的整体属性的集合。

现在你应该相信，在某种意义上“你”不能用“个体”一词来形容了吧。但是你体内的微生物又是怎样的呢？原来它们也是一个交互性很强的系统。它们在人体内建造了密集的“殖民地”，居民之间不仅交换化学物质以进行新陈代谢，还通过排放分子来相互沟通。它们甚至可以在彼此之间转移基因，在某些情况下，还可以对求助信号作出响应，而信号来自一个渴望帮助的、大声呼救的细菌。单个的、孤立的微生物可做不来这些事情，因为这些复杂的行为是微生物群体的集体属性，而不是单个微生物的属性。更有甚者，有些看起来属于同一名义物种的微生物，其基因组竟然有高达60%的基因差异。“物种”的概念该多么丰富啊！说到这儿，这种描述过于拟人化了，并不适用于大多数的生命体，所以就此打住。

到目前为止，我谈的都是空间上的联系，下面该说说时间上的了。如果构成宇宙的原材料在空间里是强关联的，但是你无法有效地将部分聚合成整体，那么你就无法将一个事件的起因追溯到宇宙中一个特定的组件身上去。正如你不能将质子的自旋属性归因于质子的某个构成部分那样，在时间上你也不能将一个事件归结于一个早先发生的孤立事件。在复杂系统里，个体的概念不值一文，因果性也可能是牛头不对马嘴。