生命需要解釋:只有兩種可能#
生命令人驚嘆。想到宇宙中幾十億個幾乎確定完全無生命的太陽系,這個星球上竟然存在「活著」這回事,本身就是奇蹟。更驚人的是活著的多樣方式——從細菌到魚、鳥、雛菊、鯨魚、蛇、楓樹到人;還有生物頑強求生的千百種手段:從每個細胞內迂迴串接的蛋白質機器,到蝙蝠的回聲定位、大象的鼻子、以及我們能反思「天底下」一切事物的大腦。
這一切「手段對目的」的精妙調校都需要解釋,因為它不可能純屬偶然。目前只有兩種已知的可能:智慧設計(Intelligent Design) 或 天擇演化(evolution by natural selection)。無論哪一種,都有龐大的設計工作要完成——要嘛由智慧設計者奇蹟般地完成,要嘛由天擇緩慢、無遠見、愚笨卻不靠奇蹟地完成。
丹尼特(Daniel Dennett)把這些設計工作稱為 研發(R & D,research and development),並強調研發永遠是昂貴的:它需要時間與能量。達爾文(Charles Darwin)偉大構想的精髓在於:只要給予幾十億年,加上海量的「浪費」動作(無數以失敗告終的嘗試),設計上的改良就能不靠奇蹟地自動累積,無需意圖、遠見或理解。
達爾文最猛烈的批評者之一麥肯錫(Robert Beverley MacKenzie)反諷地道破了要害:「要造出一台完美而美麗的機器,並不需要懂得怎麼造它。」——他本想嘲諷,卻精準說出了達爾文的核心:讓「絕對的無知」取代「絕對的智慧」,完成一切創造的成就。
設計空間#
要想像這些必須完成的設計工作,一個方便的方式是把它設想成在 設計空間(Design Space) 中的「舉升(lifting)」。
設計空間是一個多維空間,涵蓋了先前提過的巴別圖書館(Library of Babel,所有可能的書)與孟德爾圖書館(Library of Mendel,所有可能的生物),而且不止於此——它還包含所有能用「設計立場(design stance)」妥善描述的東西:房屋、捕鼠器、戰斧、電腦、太空船。就像巴別圖書館大部分是亂碼,設計空間裡絕大多數位置也塞滿了垃圾——什麼事都做不好的東西。
我們一次頂多只能想像三個維度,但愈常在想像中把玩這個概念,就愈容易讓熟悉的三維去「代表」更多維度。這是一項會愈練愈熟的思考工具。
把生命樹(Tree of Life)放進孟德爾圖書館,就能看見地球上曾實際存在的所有生物如何靠世系(lines of descent)彼此相連。這些世系傳遞天擇「發現」的基本設計改良,把最早的研發成果保存下來供後續所有生物使用:
- 細胞層次:每個細胞內的「機器」——從細菌到腦細胞——都含有數千種精巧的奈米裝置,運轉超過三十億年,是我們與樹木、鳥類、酵母共享的生命引擎室。
- 多細胞層次:心臟、肺、眼、四肢、翅膀,重用並改良著「僅」二十億年前才首度發展出的設計。
- 生物的造物:蜘蛛網、鳥巢、水壩也帶著研發的痕跡,其成果同樣得沿世系傳遞——透過基因,或靠後代模仿親代。
偶爾出現一個改良的新奇性(透過突變、實驗或意外),它就被一再複製;失敗的實驗則走向滅絕。再一次:不發表就滅亡。
至於人類的造物——犁、橋、大教堂、繪畫、戲劇、印刷機、飛機、電腦……以及思考工具呢?它們難道不是掛在生命樹某一根枝條(人類世系)上嗎?每一項都至少倚賴一位作者或發明者,而多數還倚賴其背後成千上萬貢獻者的研發。貝多芬不必發明交響曲,莎士比亞不必發明十四行詩;一台電鋸由數十上百個「現成」、早已被最佳化的元件組成。
延伸案例:跨物種的設計借用與趨同
心臟與幫浦、蝙蝠回聲定位與聲納雷達、河狸壩與灌溉壩、眼睛與相機之間深刻的功能相似性絕非偶然——相似的探索過程(研發)在數個世紀間形塑、打磨、改良了它們。
某些人類造物可能還抄襲自其他動物:織巢鳥的巢是否啟發了織布?因紐特人冰屋地板上那道讓冷空氣從較低出口排出的雪台,是抄自北極熊巢穴裡類似的高起地板,還是各自獨立發明(或者是北極熊抄了因紐特人)?無論答案為何,把它們全放進同一個空間——設計空間,所有可能設計的空間——都是自然的。
生物學裡到底有沒有「設計」?#
把生物與人造物放進同一個設計空間,這在生物學家之間是有爭議的。許多生物學家極不願談論生物中的「設計」,因為他們認為這會給智慧設計運動——那個虛偽、偽科學、暗藏宗教意圖、意圖動搖演化生物學正當權威的運動——遞上彈藥。(連丹尼特最敬重的兩位友人道金斯(Richard Dawkins)與柯因(Jerry Coyne)都在抗拒之列。)於是道金斯偶爾用「類設計的(designoid)」來形容生物特徵,並說「達爾文天擇所召喚出的設計『幻覺』強大得令人屏息」。
丹尼特不同意這種「緊縮政策」,並認為它會嚴重反效果。
丹尼特曾在酒吧聽到幾個年輕人談論細胞內的奈米機器:「當你看到那些奇妙的小機器人在運轉,你怎麼可能還相信演化?」——而這些人不是鄉巴佬,是哈佛醫學院的學生。他們嚴重低估了天擇的力量,正因為演化生物學家一再告訴他們:自然界沒有真正的設計,只有設計的表象。
這件事強烈暗示:一種錯誤觀念正滲入「常識」——以為演化生物學家不願「承認」自然界中顯而易見的設計。天主教維也納總主教荀伯恩(Christoph Schönborn)就在《紐約時報》投書中主張,新達爾文主義那種「無引導、無計畫、隨機變異加天擇」的演化並非真實,任何否認生物界壓倒性設計證據的思想體系「是意識形態,不是科學」。
我們演化論者該打哪一場仗?是去說服大眾「你其實沒看到那顯而易見的設計」,還是去展示——達爾文所證明的乃是:可以有設計,如假包換的真設計,卻不需要一位智慧設計者?我們已讓世人接受地球繞太陽轉、時間是相對的,何必迴避「證明設計可以沒有設計者」這項教學任務?
設計立場:天擇也在「找理由」#
於是丹尼特(再次、並加重語氣地)為以下主張辯護:
生物圈徹底浸透著設計、目的與理由。 「設計立場」用同一套假設去預測與解釋生物界的特徵——正是那套我們在逆向工程人類設計者的造物時屢試不爽的假設。天擇演化是一組「找出」並「追蹤」理由的過程,理由決定了事物為何這樣排列而非那樣。
演化找到的理由與人類設計者找到的理由,主要差別在於:
- 人類設計者通常在心中「表徵(represent)」了這些理由——他們會注意、欣賞、構思、精煉、傳達、討論、批評自己設計的理由。
- 天擇不做這任何一件事,它只是無心地篩選自己產生的變異,好東西(之所以好是有理由的,但這些理由天擇本身從未夢想過、也從未表徵過)就被複製下來。這些理由往往要等到成功逆向工程自然造物的人類研究者出現,才第一次被表徵出來。
「designoid(類設計)」這個詞其實有好用武之地——用來標記「僅具設計外表」之物,但那不在生物學裡。真正「只有設計外表」的,是漫畫家筆下那種畫滿無意義符號的黑板、堆滿試管燒杯的實驗室、瘋狂發明家插滿旋鈕天線的時光機——這些東西根本做不了事,只是看起來有功能。而自然界的設計是真正有效的,往往還明顯比任何人造對應物更高效、更強大。

圖 1:一則「類設計」銘文——漫畫家筆下兩位科學家對著寫滿無意義符號的黑板,圖說「優雅的解法都跑到哪去了?」;看似高深,實則什麼也做不了。
延伸案例:會走路的機器人 Ranger 與人類的效率
一個健康的年輕男子可以帶著一週所需的所有食物和水步行約 150 英里,隨時停下休息。(水是關鍵負擔:五十磅水加十六磅食物加十磅裝備是很重的背包;若沿途能取水,他能走上好幾個月。)
相較之下,康乃爾大學機器人學者魯伊納(Andy Ruina)團隊打造了迄今步行距離最長的機器人 Ranger,於 2011 年 5 月在日本一場機器人超馬中不間斷走了 65.2 公里(40.5 英里)。Ranger 利用四肢的動力學特性,成為極省能的步行者(在平坦跑道上繞圈數小時,由人以搖桿引導)。另一款出色的四足機器人 Big Dog 省能程度約差十五倍,但應付崎嶇地形的能力強得多。即便如此,人類仍比 Ranger 省能四到五倍,而且不像 Ranger,人類能自主應對世界上各種狀況。
必須有所取捨:要嘛把「設計」定義成智慧設計者(如詩人或造車者)的產物,要嘛承認——設計,真正的設計,可以不需要智慧設計者。傳統與詞源看似偏向前者,但請想想「原子(atom)」一詞:源自希臘文「不可切分之物」,科學卻發現分裂原子並非自相矛盾。同樣地,科學也發現:沒有設計者(缺少一個有心智、有遠見與意圖的設計者)的設計,不僅可能,而且就在我們四周。
生物學家常被自然界某個看似徒勞或笨拙的「壞設計」難倒,最後卻發現是自己低估了造化的高明。克里克(Francis Crick)以同事之名戲稱此趨勢為 奧格爾第二定律(Orgel’s Second Law):「演化比你聰明。」——把天擇擬人化為「大自然母親」不只是有趣的比喻,它本身就是一項思考工具。
天鉤與起重機#
回到設計空間——所有可能設計的多維空間。就像巴別圖書館,它也包含所有從未演化、從未被建造的設計:會說話的袋鼠、會飛的蛇、核動力爆米花機、水下溜冰鞋。我們不打算真的去建造它,只是思考它,所以基本設計元素的「字母表」不妨大方地取:元素週期表中所有可能的原子排列組合。這片浩瀚(Vast)的空間絕大部分是毫無意義、毫無功能的雜物,但這裡那裡,有著細如遊絲的實際與可能設計的線條在閃光——那些「能做事」而非只是等著在熱力學第二定律鐵律下崩解的東西。
有了設計空間這個粗略概念,我們就能「一眼」框出一個從達爾文時代就纏繞演化辯論的問題:
是否存在任何實際的設計(無論自然或人造),最終並非直接或間接源自那唯一的生命樹?
三種可能的回答:
- 沒有。
- 有—— 自然界某些奇蹟太美妙、太「不可化約地複雜(irreducibly complex)」,不可能由緩慢爬坡的演化達成,必定由智慧設計者獨立創造。
- 有—— 某些人類造物(如莎士比亞的戲劇、哥德爾定理)太美妙,不可能只是演化出來的人腦的「區區」產物,那是奇蹟般的天才之作,演化的緩慢爬坡永遠搆不著。
答案 (2) 與 (3) 都重度倚賴一組對比:天擇那種極其低效、費力的過程(麥肯錫口中的「絕對無知」)對比莫札特(或任何你選的「神級」天才)那種迅捷、看似毫不費力的才華。用「舉升=研發」的類比來說,它們都在宣稱:需要一個天鉤(skyhook)。
不過,起重機(crane) 是存在的。起重機能完成天鉤想做的舉升工作,而且方式誠實、不乞題(non-question-begging)。它們的代價是:必須用手邊的日常零件設計並建造,還必須立在一塊既有的堅實地基上。任何像丹尼特這樣長年旁觀工地的人都會注意到:有時得用一台小起重機才能架起一台大起重機。原則上,這台大起重機又能用來加速建造更壯觀的起重機——串接起重機(cascading cranes)。現實工程很少這樣做超過一次,但原則上,串聯的起重機數量沒有上限,可以成就某種宏大的目標。
起重機如何在設計空間裡舉升#
現在想像設計空間中為了創造那些壯麗生物與造物所必須完成的一切「舉升」。從生命之初最簡單的自我複製體出發,必定橫越了巨大的距離,一面向外擴散(多樣性)、一面向上攀升(卓越)。達爾文提供的,是一套最粗糙、最原始、最愚笨的舉升過程——天擇這道「楔子」或「斜面」。透過極其微小的步伐,這過程能在億萬年間逐步橫越這些距離。每一步都靠蠻力的、機械的、演算法式的攀爬,從先前攀爬所築起的地基往上——過程中的任何一點都不需要來自「高處」的奇蹟。
一個多世紀以來,懷疑者不斷想證明達爾文的構想行不通,至少無法一路貫通到底。他們期盼並搜尋著天鉤——想找出達爾文演算法這片「荒涼願景」的例外。他們一次次提出真正有趣的挑戰:那些乍看之下確實需要天鉤的跳躍、鴻溝與奇蹟。但接著,起重機總會現身——而且往往正是由那些原本盼著找到天鉤的懷疑者所發現。
起重機 則是一個子過程或設計過程的特殊特徵,可被證明能在局部加速天擇這個基本、緩慢的過程,而且它本身可被證明是那個基本過程可預測(或事後可解釋)的產物。
三個起重機的例子#
共生:真核細胞的起源#
共生(symbiosis) 是一台起重機。丹尼特最愛的例子是真核細胞的共生起源。在生命樹上,包含所有動植物的多細胞生命大扇形,是在真核生物演化之後才綻放的。地球上約有十億年只有單細胞生物——細菌與古菌,合稱原核生物(prokaryotes)。
然後某個幸運的日子,一個原核生物撞上另一個,兩者沒有互相吞食或排斥,而是聯合起來,形成一種嶄新的生物,工作零件約多了一倍、種類也更多。兩條各自打磨獨門本領數百萬年的研發世系合而為一,結果碰巧成了「一夜爆紅」的成功——兩者都不必費力重新發明對方的所有把戲,而由於才能結合恰好是淨收益(協同,synergy),這個「真核(eukaryote,好+細胞)」比任一方單獨更適應,於是真核世系興旺起來。這一主張曾有爭議,如今已因大量證據而穩坐教科書。
補充:細菌鞭毛與「不可化約的複雜性」
真核生物為所有多細胞生命鋪好了舞台。生命樹上細菌與古菌右側所有五彩繽紛的世系都是真核生物;粗略地說,肉眼可見的每一個生物都是真核生物。真核革命打開了設計空間的廣大區域——但它並不是「為了」讓這些設計變得可及才發生的。起重機必須就地「付費」,靠它帶給擁有者的當下利益來償付;一旦建立,才可能產生深遠的後續效應。(同理,電腦不是為了讓文書處理與網際網路成為可能才發明的,但一旦電腦應用的空間變得可及,設計過程便全速創造出我們今天日日倚賴的種種「物種」。)
至於長期作為智慧設計陣營「旗艦」的不可化約複雜性例子——細菌鞭毛(bacterial flagellum)——已故生物學家、真核共生說捍衛者馬古利斯(Lynn Margulis)曾力主它也源自共生這台起重機,但目前證據較偏向其他演化解釋。無論如何,「鞭毛需要天鉤」的主張如今看來格外淒涼。
性:一台不是為了當起重機而生的起重機#
演化理論家如今普遍同意 性(sex) 是一台起重機。有性生殖的物種能以比無性生殖更快的速度穿越設計空間,還能「辨識」出無性生殖物種幾乎「看不見」的設計改良。
但這不可能是性存在的理由。演化無法看到遙遠的前方,所以它所建造的一切都必須有能抵銷成本的當下回報。而有性生殖有一個巨大的當下成本:生物在任何一次交易中只傳遞自己 50% 的基因(更別提促成交易所需的努力與風險)。因此,讓性成為一台壯麗起重機的那些長期利益(更高的重設計效率、敏銳度與速度),對於決定下一代誰受青睞的短視局部競爭而言,等於是零。
必定有某種短期利益維持了正向選擇壓力,才讓有性生殖成為多數物種難以拒絕的提案。這道難題最早由梅納德·史密斯(John Maynard Smith,1978)向生物學界尖銳提出,至今有多個引人入勝且互相競爭的假說。(延伸閱讀可見瑞德利(Matt Ridley)的《紅色皇后:性與人性的演化》。)
性揭示了一件事:一台威力強大的起重機可能並非「為了利用那威力」而被創造——它為別的理由而生,但它作為起重機的威力或許能解釋它為何從此被保留下來。
基因工程:一台明擺著要當起重機的起重機#
基因工程(genetic engineering) 則是一台顯然被創造來當起重機的起重機。基因工程師如今無疑能在設計空間中跨出巨大跳躍,創造出「一般」手段永遠演化不出的生物。
只要基因工程師(以及他們所用的工具)本身完全是更早、更慢的演化過程的產物,這就不是奇蹟。
但這裡藏著一個雖不合理卻在邏輯上可站的立足點:倘若造物論者說對了、人類是自成一格、神聖而無法經由蠻力達爾文路徑抵達的物種,那麼基因工程就不是起重機了——它是靠一台重大天鉤幫忙才被造出來的。更不那麼明顯荒謬的版本是:假設基因工程師的「身體」是演化產物,但他們的「心智」能做出不可化約地非演算法、或所有演算法路徑都搆不著的創造之事,那麼基因工程的跳躍或許就牽涉一個天鉤。
註解:真實存在的「天鉤」與火星上的天車
天鉤真的完全不可能嗎? 也不盡然。與地球自轉同步運行的地球同步衛星(geostationary satellites),就是一種真實、不靠奇蹟的「天鉤」——它的價值正在於我們常常很想把某物(天線、相機、望遠鏡)固定在高空某處。但衛星不適合用來「舉升」,因為得放得太高:計算顯示,即使用目前最強的人造纖維做纜繩,光是要吊住自身重量,頂端就得超過一百公尺粗(往下可漸細成近乎看不見的釣魚線)——更別說載重了。就算你造得出這種纜繩,也不會希望它從軌道上掉到底下的城市。
丹尼特也很高興看到,2012 年 8 月為了讓好奇號(Curiosity)火星探測車降落而發明的裝置,被稱作 天車(sky crane) 而非天鉤——因為它是驚人工程的產物,而非奇蹟。