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“什么是生命？”1943年，物理學(xué)家薛定諤在都柏林三一學(xué)院的一系列演講中提出了這個問題。這位著名的量子力學(xué)先驅(qū)委以了科學(xué)家一項(xiàng)新的使命：開始用物理學(xué)中的工具和直覺來解釋生物的活動。

○ 薛定諤在三一學(xué)院的演講公告。

75年后，生物物理學(xué)的革命仍在進(jìn)行中。薛定諤的行動呼吁以及激勵了他的同行們對生命的基本構(gòu)成進(jìn)行各個尺度的觀察，從微小的DNA分子到成群的魚兒還有蟻丘的構(gòu)造。我在哈佛大學(xué)的研究小組專注于對利他主義、或者說為什么生物能為了共同利益而犧牲自己這一現(xiàn)象進(jìn)行研究。但我們不是從心理學(xué)或道德哲學(xué)的角度出發(fā)，而是從熱力學(xué)的角度來處理這個問題。我們能否通過將人類當(dāng)作原子和分子，或者將社會和種群當(dāng)作固體、液體或氣體來解釋利他主義？

我們將利他主義建模為A與B兩人之間的簡單互動。二者都必須在“合作”與“叛逃”兩種選擇中二選一。如果A與B合作，那A需要向一家中央銀行支付一筆小額費(fèi)用，比如說1美元，然后中央銀行會立即向B支付5美元。選擇“叛逃”就相當(dāng)于選擇不作為。因此，如果雙方都選了“叛逃”，那么他們的個人收支不變；如果雙方都選擇“合作”，那么他們每人都將獲得4美元的收益；如果一方選擇“合作”而另一方選擇“叛逃”，那么選擇“合作”的人將損失1美元，而選擇“叛逃”的人則收獲5美元。

這些運(yùn)作規(guī)則十分簡單，我們可以很容易想象到它在一些大尺度下的效應(yīng)。例如，當(dāng)每個人都選擇合作時，就能得到最佳的經(jīng)濟(jì)繁榮景象。整個社區(qū)的繁榮對個人來說也是有好處的。但是，全球合作并不那么容易實(shí)現(xiàn)，這也正是事情開始變得有趣的地方。

我們來設(shè)想這樣一個場景，有一大群人根據(jù)這種合作-叛逃的模式在進(jìn)行互動，但他們相互之間無法見面或進(jìn)行交談。在沒有任何實(shí)際物理互動的情況下，一方無法識別另一側(cè)的對方是合作者還是叛逃者。每個人都會選擇自己要合作還是叛逃，并且以此選擇與他人進(jìn)行許多互動。接下來，每隔一段時間，這些人就能對他們各自的利潤進(jìn)行比較。如果恰好與一個合作者比較的是叛逃者，那么結(jié)果總能讓合作者失望，因?yàn)橐粋€叛逃者可以從每個合作者那里獲得5美元，但合作者只能從每個合作者那獲得4美元、并且當(dāng)遇到叛逃者時還會損失1美元。這樣，心懷不滿的合作者就會轉(zhuǎn)變成叛逃者，導(dǎo)致合作者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)增加，還能進(jìn)一步導(dǎo)致合作者背負(fù)債務(wù)，直到最后所有人都選擇叛逃。

但這不可能正確的。盡管有向自私發(fā)展的趨勢，但在我們的周圍仍然可以看到合作與自我犧牲的例子，哪怕在個體之間彼此“不可見”的情況下也是如此。在大型斷電和干旱等特殊時期里，民眾可以為了保持電力和水的流通而作出犧牲，甚至有時人們愿意冒著生命危險(xiǎn)去幫助陌生人。

但事實(shí)證明，這一思想實(shí)驗(yàn)中存在兩個致命缺陷。首先，在不同人周圍，我們的行為方式會是不一樣的——我們更可能與朋友和家人合作，而不是陌生人。因此我們制定的微觀互動規(guī)則可能是錯誤的。其次，我們對哪些個體會進(jìn)行互動的預(yù)測太過于簡單。即使我們真的遵循著非常簡單的規(guī)則，但“每個人都會以相同的可能性與他人接觸”這一假設(shè)仍是不切實(shí)際的，尤其是在數(shù)量更大的群體中。

事實(shí)上，社交網(wǎng)絡(luò)的微小細(xì)節(jié)——誰與誰相交、涉及到多少人，對那些在該社交網(wǎng)絡(luò)中的盛衰產(chǎn)生難以置信的重要影響。在我們實(shí)驗(yàn)室的負(fù)責(zé)人Martin Nowak與Roger Highfield合著的《超級合作者》（2011）一書中，他們說道我們能將人口結(jié)構(gòu)看做是某種實(shí)物的相。試想一下水分子之間的相互碰撞：冰的群體結(jié)構(gòu)（分子不動，能“看到”的只是附近的幾個其他分子）所產(chǎn)生的相互作用將不同于水（分子通常能“看到”臨近分子都相同，但也會四處移動去接觸其他鄰里）或水蒸氣（沒有固定的鄰居，分子會自由地運(yùn)動）。

將一個固體的溫度升高能使其變成液體、再是氣體。同樣，我們可以設(shè)想一種能決定人與人之間的互動速率以及熟悉程度的“社會溫度”。在這個思想實(shí)驗(yàn)中，我們經(jīng)常會遇到的是我們幾乎不認(rèn)識的人，就像是熱氣中的分子與另一個分子發(fā)生碰撞、或者為了搭上地鐵而使勁地穿過人群一樣。那么在這種情況下，我們很難促成合作。

在另一個極端——“固體”中又會發(fā)生什么？一個堅(jiān)固的群體數(shù)量是不會發(fā)生變化的，就如同磚頭或巖石中的分子一樣。你能看到的總是相同的人，你了解他們的聲譽(yù)與品行。對我們大多數(shù)人來說，這種堅(jiān)固的結(jié)晶相代表了我們社交生活的中堅(jiān)部分。我們會與朋友和家人保持長久的聯(lián)系，頻繁地與他們進(jìn)行互動，但與朋友的朋友或隔好幾代的遠(yuǎn)親就不會保持如此頻繁親密的互動了。

而事實(shí)是，這些薄弱的關(guān)聯(lián)卻能將你與叛逃者隔離開來。比如說，地鐵站臺上有一名叛逃者，你可能很容易就受到它欺騙——但如果你表親的對象的鄰居恰好是個叛逃者，那么你受他的影響的可能性就很低。所以如果我們像氣體一樣，從每個人之間的聯(lián)系開始建立合作，那么合作就會失敗——因?yàn)槊總€人都容易受到少數(shù)幾個壞蛋的影響。但是，如果我們開始切斷這些社交鏈，我們就可能與有著良好絕緣的合作者建立連接，只會通過朋友的朋友的朋友才能感受到叛逃者的影響。

作為現(xiàn)代社會中小型設(shè)備里的主要金屬零部件，固態(tài)半導(dǎo)體從另一個角度揭示了利他主義的物理學(xué)。在半導(dǎo)體中，金屬微觀結(jié)構(gòu)的變化會影響到需要施加多少電壓才能將它“激活”，從而通過的電流量就能從0跳到一個特定數(shù)值。同樣，在近期發(fā)表在《自然》雜志上的一篇論文中，我的同事預(yù)測了需要多大的經(jīng)濟(jì)獎勵（電力）才能讓利他主義被“啟動”，并能在一個團(tuán)體（半導(dǎo)體）內(nèi)傳播。例如，在有些社交網(wǎng)絡(luò)中只需1.05美元作為獎勵，就能充當(dāng)很好的利他主義“導(dǎo)體”了；而還有一些則需100美元或更多作為獎勵，并且仍可能難以將利他主義激活。

那么“液體”人群又是什么情況？在一篇更早的論文中，我們研究了合作在俱樂部、工作場所、咖啡店和文藝運(yùn)動等柔性的社交“材料”中的表現(xiàn)。這些情況下的個人可屬于一個或多個團(tuán)體，并且可以根據(jù)自己的喜好更改他們的成員資格。如果改變是件很容易的事，那么液體幾乎可以毫不費(fèi)力地維持合作。如果一旦出現(xiàn)一個叛逃者，那么所有合作者只需選擇離開，然后在其他地方重新啟動一個組織即可。但是，當(dāng)遷移出現(xiàn)障礙時，經(jīng)驗(yàn)法則就會開始顯現(xiàn)：如果遷移的代價高昂，那么就要在離開之前盡可能長時間應(yīng)對叛逃者；否則的話，就只能盡可能多的攜合作者一起擺脫困境。

當(dāng)然，真正的社會結(jié)構(gòu)是一個復(fù)雜的有著更多的相的人口組合。我們有著很多偶爾形成又偶爾被打破的密切關(guān)系；我們可以比較自由地加入和離開一些組織；在火車上、飛機(jī)場，我們像氣體一樣與充滿數(shù)以百計(jì)的陌生人進(jìn)行微相互作用。然而，作為物理學(xué)家，通過對每一個相進(jìn)行研究，我們碰觸到了利他主義的一個要訣——一些或許能促進(jìn)合作的特定結(jié)構(gòu)的規(guī)則。到目前為止我們觀察到的是，強(qiáng)大的局部關(guān)聯(lián)能加強(qiáng)利他主義。一定的流動性與靈活性能對叛逃進(jìn)行遏制，但流動性與靈活性不能大到形成像氣體一樣會遏制合作的體系。要了解生物系統(tǒng)的物理學(xué)，科學(xué)家仍有很長的路要走，但我想，我們目前已經(jīng)收獲的進(jìn)展或許能讓薛定諤感到欣慰吧。

撰文：Ski Krieger（哈佛大學(xué)進(jìn)化動力學(xué)項(xiàng)目組博士后研究員）

翻譯：二宗主

原文標(biāo)題為“To get a grip on altruism, see humans as molecules”，首發(fā)于2018年5月29日的Aeon。

原文鏈接：     https://aeon.co/ideas/to-get-a-grip-on-altruism-see-humans-as-molecules。中文內(nèi)容僅供參考，一切內(nèi)容以英文原版為準(zhǔn)。