对涌现更深入的理解,可以帮助我们分析两个深奥的科学问题,两个具有哲学和宗教意味的问题:生命和意识。我们可以考虑一个较为简单的类似问题:机器可以复制自己吗?生命和意识的含义则更难掌握,更加遥不可及。
根据生命这个广泛的抽象概念,我们将世界的本质分成了截然不同的两大类:有生命的和无生命的。这种分类有点自相矛盾。我们不能毫无保留地说一个分子是“死”的,但是由这样的分子组成的生物细胞却是“有生命的”。多数科学家现在认为,在某种程度上,不存在一种超越物理学和化学定律的隐藏的“生命”。到目前为止,我们还没有模型可以严格展现作为一种涌现现象的生命,只是对这样的模型看起来会是什么样的做出了推断,这方面的例子可参考曼弗雷德·艾根和鲁蒂尔德·温克勒的著作(Eigen, Winkler, 1981)。我们有理由认为染色体对有机体的生长具有至关重要的作用,而且我们已经开始了解单个基因的功能。但我们对基因间相互作用仍了解甚少。很明显,染色体确定了一个复杂的程序。在细胞的成长中,基于细胞蛋白质复杂的反馈传导,基因被置于“开”或“关”的状态。对于多细胞动物而言,这种程序远远比我们曾设计过的所有计算机程序都要复杂。而且,这种程序是处在复杂结构和存在催化的环境中,它影响环境的同时也受到环境的影响。几乎所有的科学家都认为生命是一种涌现现象,在基于已知机制获得相应模型之前,我们还有很长的路要走。
多数科学家都认为生命是涌现现象,但在意识问题上,他们的看法就不一样了。自有文字记载以来,人们就一直在思考意识的本质是什么这一问题,但至今仍悬而未决。人们还不清楚是否能将一个或者所有意识问题还原为神经元之间的相互作用。关于这个问题有一些有趣的推测,可以参见丹尼尔·丹尼特的著作中那些很有趣的讨论(Dennett, 1991)。至今,还没有理论或模型能清楚地表现意识的涌现现象,事实上,我们不但没有这样的理论和模型,也没有这样的人工系统显示,每个主体(神经元)同时与成百上千的其他主体(通过突触)相互作用,而且相互连接的主体中存在大量的反馈回路,使得单个的主体可能属于几百个或上千个回路。即使最复杂的计算机,它们也只能为每个主体建立10个左右的连接。从人类现在掌握的机器知识推断,符合要求的机器在复杂性上要跳跃三个数量级,我们的能力对如此复杂的计算没有多大指导性,在这种情况下的推断最多只能算是构想。在我们对这种复杂机器有更多了解之前,是否可以采用这样的机器来研究意识的涌现属性还是个问题。
在确切地知道哪些生命和意识的现象及问题可以通过涌现现象进行解释之前,我们对宇宙万物的理解都是有限的。我们必须知道,在已知那些机制的相互作用的基础上还能解释多少现象,如生物分子和神经元。我们了解这种解释的局限性也需要继续走很长的路。但是,只有在持续努力地去做了这种解释之后,我们才能了解在其他方面还有哪些问题需要解释。
需要更深入探讨的是对整体研究工作的指导问题:主体是如何通过彼此间相互作用产生聚合体的?而且相比于组成它们的主体,这个聚合体具有更大灵活性和适应性。这确实是个问题,要回答它必须进行坚持不懈的科学验证。这很困难,需要长时间的不懈努力。但无论最终结果是什么,必将对我们关于自己和整个世界的认识产生深远的影响。