世界是一棵树

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一一论自然的物理和逻辑的双重结构

刘朝建

重庆金阳骑龙山庄物业管理有限公司，重庆南坪西路68号（400060)

摘要:本文以人工智能系统计算机的结构组成工作原理为类比，指出自然界的生物系统同样是一个从微观到宏观的复杂的分布式的智能巨系统，与人工智能系统一样，自然的生物系统同样存在双重结构，即硬件，以实物为基础的物理结构；软件，以信息为基础的逻辑结构。自然界生物的进化是物理和逻辑的双重进化，人以及人类社会是自然进化的产物，是自然生物系统有机组成的一部分。以物理分解和重构的机械还原论为基础的现代自然科学只是认识了自然的物理结构，而自然逻辑结构的认识则需要以控制论，信息论，协同论等为基础的现代整体论。

关键词:信息 物理结构 逻辑结构 还原论 整体论

中图分类号：Q1-0

1. 前言

以机械还原论为基础的现代科学使人类对自然有了深刻的认识，比如我们已经知道这个世界的物质是由一百多种基本元素构成，细胞是生物体结构和功能的基本单位，但是，这并不意味我们已经完全认识和理解了自然。人类思维，意识，情感，以及人类社会结构，组成，功能等这种现实存在，我们是无法通过简单的物理分解和重构的方式去认识，而本文则从人工智能硬件和软件的性质出发，以类比思维的模式，对人类思维，意识，情感，以及人类社会结构，组成，功能等这种虚拟的，抽象的现实存在的性质进行了新的探索，提出了一种对人，人类社会，以及自然性质和结构的全新观点。

2.人工智能的物理和逻辑的双重结构

人工智能——计算机系统己经在人们日常生活中得到广泛的应用，一套完整的计算机系统主要由两部分构成，一部分称为硬件，以实物为基础的物理部件构成，包括CPU，南桥北桥芯片组，内存条，磁盘等物理部件，它是一种物理结构，它的物理功能，作用可以通过物理分解与重构得以认识。另一部分称为软件，是一种以信息——计算机语言按照一定逻辑规则，逻辑规律构成的指令和数据集，主要包括系统软件和应用软件，软件是一种逻辑结构而不是物理结构，它实现的也是一种抽象的，虚拟的逻辑功能和作用，对软件的结构，功能和作用也不能通过物理分解和重构的方式从实物形态的方式去认识。众所周知，计算机功能和作用的实现是计算机的硬件在软件按照一定的逻辑规则，逻缉规律的控制，协调下完成，计算机的功能和作用实现的并不是计算机的物理部件的功能和作用，而是计算机软件的逻辑功能和作用，计算机的硬件只是实现软件功能的实物载体，运行不同的计算机软件计算机将完成不同的功能和作用，例如运行文档软件，我们可以利用它撰写文稿，运行浏览器软件，我们可以浏览网页，无论是文档还是浏览器软件在计算机中都找不到相对应物理部件，物理功能和物理作用，它们的存在是一种非具体实物形态的虚拟的，抽象的客观存在。又例如计算机控制的空调系统，具有相同物理性质和功能的物理器件温度传感器，固定在空调入风口的传感器被称为室温控制传感器，其获取的信号——主要用途是用来控制压缩机的工作状态，从而实现室温调节，而固定在压缩机上的，则被为过载保护器，当压缩机过载超温时，则强制压缩机停机实现保护，室温控制和过载保护都是空调智能系统软件所设定或定义的逻缉功能和作用，室温控制传感器和压缩机没有直接的物理联系，它们之间的控制和调节是系统设定的逻辑对应关系。逻辑结构不仅存在智能系统内部，也存在于智能系统之间，例如无人机的编组软件，能够控制和协调无人机的飞行状态，实现各种复杂的编组飞行动作，从而构成一个具有自我控制，自我调节的分布式智能系统。一个简单的机器系统只要了解其物理结构，物理部件的功能和作用就能够了解这台设备全部功能和作用，而智能设备则必须了解系统的逻辑功能，逻辑作用，逻辑结构。从计算机原理，智能空调，无人机智能编组等例证，可以看出，在现实中不仅存在以实物为基础的物理结构，而且还存在以信息为基础的，以信息获取，信息处理，信息输出（控制或显示等）为基础的逻辑结构。而自然界的智能生物同样是具有自我控制，自我调节，自我适应，自我组织的复杂的智能系统，与人工智能一样，既存在以实物为基础的物理结构，又有以信息为基础的逻缉结构。

3.1人体的物理和逻辑的双重结构

人类是这个星球智能程度最高的生物，人体也是具有自我控制，自我调节，自我组织，自我恢复的复杂的智能巨系统，同人工智能系统一样具有以实物为基础的物理结构，以信息为基础的逻缉结构。以解剖学为基础的现代医学将人体分解为了运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、内分泌系统、免疫系统、神经系统、循环系统等九大系统，这九大系统实际上只是人体的物理组成、物理功能、物理联系等物理结构。大脑是人的信息处理器官，是人体自我控制，自我调节，维持生命正常运转的中枢系统，遍布人体组织的神经网络负责信息的采集、传输、输出，并于大脑相联接使人体成为一个统一协调的整体，人体的所有组织器官都是在大脑的统一协调下，按照一定的逻辑规则、逻辑规律运转。比如消化系统，食物从口到胃、到小肠、到大肠、最终排出，所有的消化组织器官都要在大脑按照一定的逻辑规则、逻辑规律的协调和控制下，才能保证食物的传输，物理和化学的分解，以及最终吸收的功能完成，又比如人运动同样要求人的肌肉组织在大脑按照一定的逻辑规则、逻缉规律统一控制和协调才能完成。人体只有在大脑的统一协调控制下才能正常运转，才能维持生命的正常存在，人的死亡是人的自我意识的消失，是大脑失去了对人体组织器官的控制和调节能力，从某种意义上讲，人的死亡并不是物理层次上的消失，而是逻辑层次的消失，即以信息为基础的逻辑结构系统性的崩溃，生命是一种逻缉存在，人体的物理结构是生命的物质载体。因此，人体不仅存在以实物为基础的物理组成、物理功能、物理联系等物理结构，即人体硬件，而且还有以信息为基础，以控制和调节为目的逻辑规则、逻辑规律、逻辑功能、逻缉联系等逻辑结构，即人体软件。人体这种动态的、时变的、非线性的、虚拟的、抽象的逻辑结构同人工智能软件一样，无法通过物理分解与重构的方式从物理层次上去认识。人是具有自我感知能力的智能生物，因此人体的逻缉结构可以通过人的自我感知、自我体验、以及医学实践经验的归纳总结去认识，而中国的传统医学正是这种理念的体现。比如对气和经络的认识就是建立在对人体的自我感知上，通过一段时间的气功修炼——精神内守就能够感知气在人体内按照一定的线路流动，这里的气并不见得是物质，也可能是一种状态、调节在人体内按照一定的规律流转，就象计算机控制的流水灯一样，灯的明暗状态在程序的控制下按照一定的线路流动。中医的脏器功能同样是一种抽象的逻缉功能，同现代医学的脏器既有联系，也存在本质区别，中医的脾和肾和现代医学的脾和肾存在本质区别，中医的脏器之间，脏器与情志之间，脏器与人体表面组织之间的关系并不是一种物理联系，而是象智能空调的室温传感器与压缩一机一样的以调节和控制为基础的逻辑关系，中医认为人体的脏器功能的调节和控制是相互影响和制约的，人的情绪能够影响人体脏器功能的调控，而反过来人体的脏器功能是否正常也会影响到人的情绪，人体脏器器官的调控会影响表面组织器官的调控，通过表面组织器官的状态观察就能够推断人体内部器官功能的状态，这就是中医的表里关系，这些逻辑对应关系是可以通过医学实践观察经验总结得以认识和验证，不仅是中医，其它传统医学也有类似的经验总结。中医的阴阳五行论作为认识论和方法论，是一种朴素的以控制和调节为目的的平衡论和协同论，是一种朴素的整体论，中医认为人生病的原因是气候、饮食、情志等破坏了人体内部控制和协调的平衡，因此中医治疗的本质是纠编，使失衡的人体控制和调节恢复正常，人是具有自我恢复能力的智能生物，维持人体功能的平衡和协调，同样有助于人体生理机能的恢复。如果将现代医学视为从物理层次认识人体，认识的是人体的硬件，治疗的是人体的硬件，而传统的中医学则是从逻辑层次上认识人体，认识的是人体的软件，治疗的是人体的软件。人生病的原因不仅仅是由病毒、细菌等物理因素引起，同样也可能来自于人体内部的自我控制，自我调节的失衡，也就是人生病不仅存在硬件故障，同样还存在软件故障。有很多秉持现代科学理念的人不能正确对待传统中医学，其根本原因是他们错误地用认识硬件的思维模式认识软件。

维持人的生命正常运转，控制、调节组织器官的人体系统功能性逻辑结构，其功能作用类似计算机的操作系统。计算机的操作系统就象一支无形的手控制、协调、管理和分配计算机的所有软、硬件资源，从而维持计算机的正常运转，如果计算机的操作系统崩溃，则整个计算机系统就不能正常使用。传统中医学将这种人体系统功能性的逻辑结构称为元神，明代医学家李时珍指出脑是元神之府。元神是人先天而生，是百神之汇，负责人的生长发育，维持人的所有生理机能，元神存生命存，元神失生命败，元神无思无虑，自然虚灵，独我自主。传统中医学认为一个正常健康的人是形神俱备的，这里的形指的就是有形实物构成的人体的物理结构，而神则是以自我控制和调节为基础的逻辑结构，而失去生命的人体，则是有形无神。人类的知识和技能、技艺等也是一种逻辑结构，是人通过后天学习，训练获得的，而不是先天而生的本能，知识和技能的欠缺并不会影响人的生命的存在，其功能和作用类似与计算机的应用程序，中国传统医学称其为识神。人类的知识是以文字和语言为载体的信息，文字是一种物化、形象化的语言，与语言相比，文字更容易保存、传承、交流。文字和语言都是人后天学习和掌握的，全世界己知的语言有5651种，文字有上千种，人在不同的生活环境中生长就学会和掌控相应的语言和文字。在现实中，人类的语言是一种非实物形态的客观存在，是以无形无象的声音作为媒介，所携带的信息内容是虚拟和抽象的，人类的语言不仅是信息的载体、信息交流的工具，同样也是人类逻辑思维的载体，人类逻辑思维的本质就是人的大脑对获取的外界信息处理，如果说人工智能用计算机语言进行处理的，哪么人类的逻辑思维就是以人类的语言进行信息处理的。逻辑一词在希腊语中的本意就是言语，因此逻辑思维就是以语言为基础的思维，我们每个人在思考问题都是在用自己的母语在思考。人们常说的抽象思维、理性思维究其本质而言也是以人类语言为基础的逻辑思维。计算机的信息的处理首先是将需要的信息转换为计算机语言，再通过算法得到需要的结论，而人类的逻辑思维对信理处理类似，先要将感知到的现像、数据等感性认识用人类语言表述，再通过分析、归纳、综合等逻辑思维方式得到新的结论——理性认识，再通过演绎的思维方式在现实中验证完善，人类的所有理性认识，无论是自然科学理论，还是杜会科学都是通过这种方式建立的。与简单的计算机相比，人类处理信息的内容更丰富多样，方式更加灵活多变，人类的感性认识只能认识客观事物的表像，而逻辑思维能够认识到客观事物表象背后的客观事物更为本质的、一般的性质和规律，理性认识是感性认识的升华，使人类能够更加主动地、创造性地、能动性地适应、利用、改造自然，是人与其它生物的本质区别之一。技能、技艺例如书法、绘画、音乐等信息处理采用的形象思维，与逻缉思维采用人类语言为载体的思维方式不同，形象思维真接以人感知的图象、声音等进行信息处理，因此又称为直感思维，是人生来就无师自通拥有的一种本能思维，其思维方式包括模仿法、想像法、组合法、移植法等。技能、技艺等与人的本能有关，因此技能、技艺有着鲜明的个人特征，是不能被完全传承的。逻辑思维与形象思维是人类大脑处理外部信息的两种基本方式。人的智能的高低，不仅取决于人的大脑的物理机能，更重要的是后天学习的知识、经验、思维方式等，教育与学习对提高人的智能是至关重要的。人类的七情六欲同样是一种逻缉结构，是人生而有知的本能，是人类维持自己生存繁衍对外部的需求，受外部环境的影响，中医称其为欲神，认为是元神的外部表现，乃后人所染气禀之性。人对外界的信息的感知来自于五感，即视觉、听觉、嗅觉、味觉与触觉，仍然不能排除这种可能，在人与人之间，人与自然之间存在着我们意识尚未察觉到的本能的信息交流、潜在地影响着我们，这就是人们常说的第六感。中医的气与经络、阴阳五行论、三神论都来自于中国的道家文化，中国道家的气功修炼方式——精神内守，本质上就是一种强化自我感知、自我体验的修炼方式，因此，中国的道家文化对人体逻辑结构层次上的认识有独到的理解。

3.2人类社会与自然的物理和逻辑的双重结构

人类社会是以人为基础的相互眹系、相互影响的分布式智能系统，人类社会的组织架构是一种逻辑结构，社会的组织分工是一种逻辑层次的分工，杜会的组织、单位、机构、个人的社会职能是一种逻辑功能，各种社会组织、机构、单位、个人之间的关系是一种逻辑关系，各种规章、制度、法律、法规、道德伦理等象无人机的编组软件一样，控制、影响、规范、制约所有社会机构、单位、组织、个人的行为，使整个社会能够按照一定的逻辑规则、逻辑规律协调运行，人类社会从低级向高级，从简单到复杂的演化是一种逻辑层次的演化，我们所有的社会科学，政治学、经济学、伦理学、心理学、哲学、法学、历史学等等都是在研究人以及人类社会的逻辑关系、逻辑功能、逻辑规则、逻缉规律等逻辑结构。

与人类相比，自然界的动物是智能程度相对较低的生物，与人类一样，也有信息处理的器官——大脑，其内部组织器官和外部行为也是在大脑的支配、控制、调节下按照一定逻辑规则、逻辑规律运行，其信息处能力较低，大多数动物依赖的是一种简单的生理本能，不少动物也具有简单的、相互配合的、分工的群体行为，比如蚂蚁的觅食、蜜蜂的采蜜、鸟群的飞行、狼的集体狩猎等等，不同的生物之间也存在相互依赖的逻辑关系，比如生物之间的食物链。生物的食物链就是一种典型的逻辑结构，而不是物理结构。构成生物的最基本结构和功能的单元是细胞，而细胞的细胞核中则有控制生物生长发育、生理机能的遗传信息的DNA，而基因就是遗传信息的基本单位。影响生物发育、生理机能并不是细胞的物理结构，而是DNA所携带的遗传信息的内容，因此生命的本质是以信息为基础的逻辑结构，而生物的物理结构则是生命存在的物质载体，整个自然生物界从简单到复杂，从微观到宏观、从内部到外部都是以信息为基础，以控制、调节为目的逻辑结构，而生物的物理结构是逻辑结构的物质载体。从单细胞生物的应激反应、到动植物对环境的被动适应、到动物意识、再到人类的思维，从简单到复杂，从低级到高级，生物的进化不仅仅是以实物为基础的物理结构的进化，同样也是以信息为基础的逻辑结构的进化，是物理和逻辑的双重进化，而人类知识的进化则是一种纯粹的逻辑进化，进化的方式不仅有达尔文提出的优胜劣汰，适者生存的方式，还有更加主动的，以信息为基础，以控制调节为目的，通过对自然环境的感知、认知更好适应自然环境的学习式进化方式，这种主动学习式进化不断地促进生物的智能从简单到复杂，从低级到高级的进化，并最终产生能够主动地、创造性地认识、利用、改造自然的智能生物——人类，人类及人类社会的产生有其偶然性，是人类而非其它生物站在了这个智能高度，也有其必然性，自然演化必然会产生能够主动地、创造性地认识、利用、改造自然的智能生物。

4.对物理和逻辑的双重结构认识的两种认识方式——还原论与整体论

自然具有物理和逻辑的双重结构。对自然的以实物为基础的物理结构的认识可以建立在还原论的认识方式上，而对非线性的、动态的、时变的、虚拟的、抽象的、以信息为基础的逻辑结构的认识则必须依靠系统论、控制论、信息论、协同论、功能学说、属性说等整体论的认识方式。还原论是以实物系统为基础，通过物理分解和重构的方式认识系统内部的物理组成、物理功能、物理联系等物理结构，而整体论是以虚拟的、抽象的系统的信息、逻辑功能、逻缉作用、逻辑关系为基础，从系统宏观的逻辑功能去认识系统内部的以信息为基础，以控制调节为目的逻辑规则、逻辑规律、逻缉组成、逻缉功能、逻缉关系等逻辑结构，简单地说，还原论认识的是系统的硬件，而整体论认识的是系统的软件。在现实中，要认识计算机的硬件就要采用还原论的认识方式，而认识软件则要采用整体论的认识方式，要认识人和生物的物理结构就要采用还原论的认识方式，而以信息为基础，控制调节为目的逻辑结构的认识则同样采用整体论的认识方式。还原论和整体论都是科学的认识方式，都是建立在对自然认识的经验总结上，科学的认识不仅包括科学认识本身，同样还包括科学的认识方式，还原论是建立在对自然实物物理结构认识的经验总结上，是对实物物理结构认识的科学认识方式，而整体论是建立在对系统的以信息为基础的，以控制、调节为目的逻辑结构认识的经验总结上，是对系统以信息为基础的逻辑结构认识的科学认识方式。科学的进步不仅是认识的进步，同样也是认识方式的进步，还原论和整体论都在不断地发展和完善。主流科学界对还原论和整体论存在认识上的分歧，是因为他们将科学的认识方式、途径、手段唯一化、绝对化，而不清楚对自然的不同性质和规律的认识要采用不同的科学认识方式、途径、手段。

5.总结

自然是整体统一的，自然生物界是一个从微观到宏观、从简单到复杂具有自我组织、自我恢复、自我适应的、自我平衡和协调、按照一定逻辑规则、逻辑规律运行的复杂的智能巨系统，自然的这种逻辑规则、逻辑规律中国古代的老子称其为道、谷神，老子认为道是无形的即道常无名，无物之象，唯恍唯惚，认为道是万物生长发育的本源，即无名万物之始，道生一，一生二，二生三，三生万物，认为道的功能和作用是维持万物的平衡和协调，即万物负阴而抱阳，冲气以和，天之道，损有余而补不足，因此老子提倡认识道，遵循道，从而实现人与社会，人与自然的和谐共处。人与人类社会都是自然生物界演化的产物，是自然界有机组成的一部份，人和人类社会从未脱离自然生物界而单独存在，我们每一个人都类似于自然生物界的一个细胞，从诞生、发育到衰亡，正如北欧谚语所言：

世界是一棵树，人是它的果实。