《资治通鉴》评说
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从什么是“精神”说起（4）
唯物主义者认为“物质是第一性的，精神是第二性的”。前不久我还对这个命题持怀疑态度，和网友有过一番争执。写这个系列过程中，忽然对这个命题有所感悟，觉得有可能把这个命题从形而上学的马上拉下来，装到科学的车里边。
好，让我就自己对世界的理解演绎一下物质是如何产生精神的。目前生命的起源尚且争论不休，精神的物质起源说起来就更困难了，所以读者需要有耐心听我演绎一番。
一切从宇宙大爆炸理论开始。宇宙大爆炸是一个理论，其事实根据是天文学观察到的所有星星的退行现象。就是说，我们无论往宇宙的哪个方向去看，星星都是离开我们越来越远，也就是说，我们这个人类居住的银河星系是越来越孤独，左邻右舍越来越难交通。读者会说了，星星是恒星，我只看到星移斗转，怎么就看不到退行呢？原来，这个退行是从星星的光谱分析中得出来的结论。光谱是原子的指纹，如氢原子由其特征的谱线，有几组可以用简单公式描述的分立的谱系。氢原子是量子力学中有精确数学解的模型，其谱线的规律由核子和电子的运动精确规定下来的。天文观测中发现一些谱系，很像我们在地球上观测到的原子特征光谱，只是波长稍微长了一点点，科学家认为，宇宙中所有电子和核子应该是一样的，即牛郎星的氢原子应该和地球上的氢原子是一样的，如果牛郎星上边氢原子的特征谱系的波长比地球上氢原子的特征谱系波长长一点点，那么不是牛郎星的氢原子与地球上的氢原子不同，而是由于牛郎星相对于地球退行，由于退行的多普勒效应，使得其特征谱系都变红了一些。什么是多普路效应呢？如果你过铁路时路闸拦了下来，你不得不等火车过了以后才能过铁路，就会体验到火车打你面前经过的那一刹那，高音的火车呼啸声立即变成低音的火车呼啸声。这就是多普勒效应。火车迎面来的时候，我们听到的声波的波长要比坐在火车上的人听到的短（或者说听到的声音偏向高音），而火车离我们而去的时候我们听到的声波的波长比坐在火车上的人听到的声波波长要长一些（或者说听到的声音偏向低音）。光波也是一样，当牛郎星里我们而去的时候，我们看到的特征光谱就比牛郎星上边的动物（如果有的话）看到的光波波长要长一点（红一点）。这是观测到的现象，无论是用大爆炸理论来解释，还是用其它理论来解释，都是用来描述我们观测到的宇宙：宇宙处于膨胀的过程。
第二个要谈到的物理实验观测到现象是熵增原理。所谓熵增原理，有许多理论表述，但我们关注的是观测到的现象。最初引入熵增概念的现象就是当两个物体接触的时候，热能总是从高温的物体流向低温的物体。如我们放一块冰在盆里，然后加入热水，那么，热水的热量就流向冰块，把冰块融化。如果我们把这个过程拍成电影，然后把胶卷倒过来放，就是一个逆过程，一盆中一部分温水把热量传给另一部分温水，使得自己结冰，而另一部分温水被加热到沸腾。这种逆现象是观测不到的。熵增原理说，孤立体系的熵是不会减少的，而熵是一个体系混乱无序的度量。而我更喜欢把熵增原理表述为能量会尽可能地扩散到所有物质的所有可能的运动形式中，当然是在能量守恒的条件之下。曾经有人因为熵增原理惊呼宇宙会因为热寂而死，即我们将看不到今天气象万千的大自然现象，而只能看到有一堆浑沌无序运动的粒子。热寂说显然和我们观测到的有序的生态环境矛盾，也和人类创造的许多财富的现象矛盾。宇宙存在应该很久了，之所以没有热寂，就是因为宇宙始终处于膨胀过程。按说熵增原理，由于宇宙膨胀，运动的物质将不断扩充到这膨胀的空间，这个扩充过程在能量守恒定律之下导致宇宙空间能量密度的下降。换句话来说，我们的宇宙处于降温过程。我们知道，水的熵比冰是熵多，因为水中分子运动快，温度高。当水降温至零度以下就结冰了，原来无序运动的水分子就变成有序排列的冰晶体了，熵随着温度降低而减少。也就是说，宇宙的熵是增加的，其增加体现在物质运动趋向于填充到膨胀的宇宙的所有空间里，其代价是单位空间的能量或熵减少了，出现了结构。大爆炸之初，宇宙是熵极大的，所有粒子都无序地运动，当宇宙膨胀到一定程度，空间增加了，能量密度下降了，结果粒子运动的动能不足以克服核力，就出现了核子。再膨胀，再冷却，到粒子运动的动能减小到无法克服电磁力的时候，核子和电子就被电磁力吸引在一起，形成原子。当原子运动不足以克服引力的时候，分子就被引力聚集到一起，形成星球，如我们的太阳系和地球。由于熵增原理和宇宙膨胀的事实，宇宙物质从大爆炸之初的浑沌状态不断冷却而依次逐渐出现核子、原子、分子、星球等越来越丰富的结构。这个大爆炸理论，和道家宇宙观有点接近。道家认为，宇宙之初是一个混沌无序的，犹如大爆炸之前，而天地万物等结构都是从混沌宇宙生出来的。
大爆炸前宇宙基本没有太复杂的结构，一堆夸克之类的粒子序地运动，大爆炸之后，伴随着宇宙空间的扩张是粒子动能的减小，动能小到无法克服核力时夸克就有序地组织成核子，当核子和电子动能无法克服电磁力时就组织成原子，当原子动能无法克服化学键力时就组织成分子。这是粗略地描述宇宙演化方向，实际演化过程要复杂得多，天文学有相关理论解释地球各种元素的丰度的原因，解释为什么会有各种不同的天体等。我们忽略这些细节，只关注大爆炸过程中出现了越来越丰富的物质结构，而丰富的物质结构反过来产生了丰富的物质运动形式，这个丰富的物质运动形式作用产生了思想和精神才是本文关注的事情。物质结构的产生是我这里演绎的第一步。
地球的结构是有一个固体球状，外面有一个水圈年，水圈外有大气层。这个大气层有温室效应，使得太阳辐射能量照射到这个地球三圈结构上产生了生态运动。很奇妙，但可以有科学解释，无需依赖上帝的意志。如叶绿素的分子结构可以把太阳辐射能转化成碳水化合物的分子键的化学能。我们今天人体摄入的卡路里和汽车行驶燃烧的汽油都是这些光合作用来的太阳能。宇宙中的物质结构，调节了大爆炸能量扩充空间的流动形式，产生大千世界万事万物。
最能体现结构功能的工程，大概就是都江堰了。一个鱼嘴，一个飞沙堰，一个宝瓶口，调节了岷江水的流程灌溉了天府之国的万亩良田。结构，导致了对能量流动的控制，而控制，应用了信息。如水涨水落可以看着一个信息，用信息理论可以把涨看作1，落看作0，都江堰就是这样一个接受信息控制水流的结构。
地球上促成生物起源的最重要的结构之一就是膜结构。膜结构把空间划分成内外两部分，并且调节跨膜的物质和能量运动。
除了水圈大气层和山川河流这样的静态结构外，还有一种动态的结构被称为耗散结构。如果你站住桥上看桥墩下边的急流，就会发现下游桥墩后边有很多漩涡，这些漩涡是动态的，但是有可观测到的结构图案。这些漩涡结构就是耗散结构之一种，它依赖高强度的能量流动（这里是水流）流经特定的静态结构（这里是桥墩），没有这些能量耗散，就没有这些耗散结构（水流缓慢就没有桥墩后边的漩涡）。另一个例子就是煮粥时可以观察到的，就是当粥滚起来以后，热能从锅底流往锅面蒸发出去，形成锅内蜂窝状结构的翻滚图案，熄了炉火，没有能量流过，图案就随之消失。地球上的生态圈就是太阳能流经地球的耗散结构，没有了太阳辐照，就没有万物生长。
耗散结构的特点之一就是自组织现象。自组织现象，不但是自然界产生生物的关键，而且是物质产生精神的关键。
我们看过自动化机械，控制基本是指以小能量运动来控制大的能量运动。如我们用手指按电梯的电钮，这一按的能耗很小，但是，使得电梯提升到十几层楼高的运动耗能就很大。多米诺骨牌也是一个小的能量（手指一戳）导致一系列运动。如果我们机械地解释动物的行为，就是一个小的能量引发一系列越来越大的运动。比如一个飞虫散射的那一点光线的能量进入到蜥蜴的眼球里，刺激了眼底细胞，眼底细胞放出电脉冲刺激蜥蜴的大脑，大脑细胞复杂结构内部一系列运动以后引发某条神经末梢电位涨落，形成一个讯号传递到脊椎，再传递到口腔肌肉，使得口腔肌肉群有一个协调的收缩，形成舌头弹射出去捕抓飞虫的动作。这种解释有点像手指按电钮使得电梯运动一般，但是，我们知道，电梯是静态的机械和电路结构，而生物是耗散结构，你把生物与外界的能量和物质隔绝以后生物结构就解体（死亡），而电梯没有死亡之说。我们这样机械地解释生物行为显然太粗糙。大脑的精神活动是耗散结构的运动，是动态的。人的大脑重量大约为体重的百分之一的数量级，而人体内部血液循环的五分之一用于大脑，大脑需要更多的能量耗散。大脑的分子结构可以是静态的结构（解剖学结构），大脑中众多的神经细胞的相互作用组合成的耗散结构（其物理模型是神经网络相变模型）构成了信息处理功能（即把眼细胞送来的信息处理后送给口腔肌肉）。大脑耗散结构是无法解剖发现的，现代科技用核磁共振、脑电图等来研究这些动态的耗散结构与大脑活动的关系。顺带说一句，中医的经络理论找不到解剖学根据和人的精神现象找不到解剖学证据是有的类似的，耗散结构必须在能量流动之下才存在，解剖学研究的是静态结构，不是耗散结构。
用黑箱模型来描述，机械的解释动物行为就是“刺激-反应”模型，就是光线对眼细胞的刺激导致内部结构传导的舌头捕抓昆虫的反应。这种“刺激-反应”在生物学中称为本能反射。如医生检查你腿神经是否有本能反射，就是用听诊器在你膝盖骨下轻轻一敲，你的腿就应该弹起来，这个反应是无须经过大脑的反应。经过大脑的反应模型应该是“刺激-信息处理-反应”模型。整个模型如果是机构性模型的话，利用理解为复杂的“刺激-反应”模型，即“信息处理”只是复杂化的反应机制，如动物的习性，或者条件反射，都是“学习”来的“刺激-反应”模型，其中的“信息处理”部分可以训练出来。但对于人类来说，这个“信息处理”部分可以是独立的思考部分，是可以独立于“刺激”和“反应”单独存在的。如“刺激-思考”而不产生“反应”行动的行为，我们称为“感受”。我们的精神文化生活中，如听音乐，就是这种模型。没有“刺激”的“思考-反应”或“思考-行为”模式就是我们说的“计划行为”。如一个罪犯看到路人手里的钱包起了歹心抢劫可以用“刺激-反应”或者复杂的“刺激-信息处理-反应”来解释，可以解释为不可自制的本能。但是，经过精心策划的银行抢劫行为就是计划行为，是一个主体的有意识的行为。由此，我们也要否定把认为起歹心抢劫的行为是无意识的本地行为的解释。犯罪行为的主体负有法律责任。单独的“思考”就是思想，不需要外界“刺激”，也不需要对环境“反应”，它是大脑中自己控制自己的一系列耗散结构演变的活动，即大脑神经网络的某一状态没有发出信号驱动肢体的运动，但是驱动了某些机体的状态反过来改变大脑神经网络的耗散结构，如此反复运动构成了大脑思想活动。物质就这样产生了精神。我们有了感受、回忆、思考、计划。为什么儿童需要游戏，游戏是主体思维的训练，是把“刺激-思考-反应”的动物模式切头去尾变成“刺激-思路”后者“思考-行为”，或者互动的“行为-思考-行为……”链。
当然，大脑耗散结构是受能量流动影响的，包括体内分泌条件和代谢功能状态等，如饿了想起饭菜之类，作为耗散结构的思想活动不会停止，这些被称为下意识的思想活动，如做梦。即在放弃主观意志的情况下大脑神经网络依然自己不断地变幻着网络拓扑的耗散结构。当这些不受意志控制的思想引发的行为就与动物行较为接近，不同的是无需“刺激”一环。而禅修、或儒家的反省，都是有意识地训练意志对大脑神经网络拓扑结构的控制能力。六祖说“前念不生就是心，后念不灭即是佛”，就是对大脑每一个念头都自我审视，道家“观想”，就是看自己的思想。中国释道儒的修心养性，就是加强人的自我意志能力，就是减少下意识行为，使得人的行为更接近人更远离动物，使得人更能够按照自我意志决定自己的行为乃至命运。
小结一下。宇宙膨胀使得宇宙温度下降，产生了越来越丰富的物质结构。物质结构多样性导致能量流动或物质运动的复杂化，其中依赖于能量流动的耗散结构不是物质静态结构而是物质运动形式的结构，我猜测大脑神经网络的运动结构（耗散结构）可能就是思想的存在形式。这是我想象的可能的无需借助灵魂的科学解释。大脑神经网络自组织的耗散结构产生思想的独立性和自我意识，使得人成为行为的主体，使得人有独立的意志。
请你解释一下任何物体都遵守的熵增原理：任何物体都是从有序到无序。物体不会自发的走向有序。请问，宇宙大爆炸之前的有序的世界，是怎么产生的？是自发的有序，然后再大爆炸走向无序的？
你家任何家具都是自动产生的，而不是实现设计和制造的吧？
我们生活在如此精密和规则的世界（看看任何精确的物理和科学定律吧），也是自发形成的吧。
很受启发，谢谢！
打个二维空间的比方，吹气球时，气球膨胀，气球上任何一点，看气球上任何其它点都是退行，所以没有什么中心点的必要。
个人觉得宇宙膨胀假说有一个隐含的前提(也是假设):宇宙有一个中心,而且地球处于这个中心之中.
不知对否? 这个假说不过是天文学历史上的地心说->日心说的逻辑发展,是否为真?我看难以接受.
Have a happy and eco-conscious 2009!