2018-9-5

今日读书 规模 第三章

作者：[英]杰弗里 • 韦斯特（Geoffrey West）

读书总结

      21世纪的重大挑战之一便是寻找生命的复杂性如何诞生于根本的简单性这样的原则。人们会问：是否存在尚未发现的“牛顿生物学定律”，可以帮助人们得出生物进化进程的精确计算，让人们准确地预测自己的寿命。但是，目前我们可以计算出人类的平均寿命和最长预期寿命，精确到具体的个体，还不能准确推断。然而，人们可以合理地猜想，生命系统的一般性或许遵从某种可量化的普遍法则，这为量化理解真实的生物系统提供了一个出发点或一条基线。

      新陈代谢是生命之火，是粮食，是生命的燃料。代谢率是生物学的基本速率，从细胞内的生物化学反应到成熟所需的时间，可以确定生命体的生命节奏。我们如同所有生命一样，一直在永无休止地相互作用、冲突和适应中共同进化。如达尔文所说：“每一个细微的变化都会被保留下来，只要他们是有用的。”比如，大象的体重约为老鼠的1万倍，但他的代谢率仅有老鼠的1000倍，尽管要支撑的细胞数量是老鼠的1万倍，因此，大象的细胞工作效率是老鼠的1/10，细胞损伤率也相应下降，大象也由此更加长寿。所以，以系统可预测和定量的方式看，生物体的体型越大，每个细胞单位时间所需的能量便越少。

    除了代谢率，诸如增长率、基因组长度、主动脉长度、树木高度、大脑灰质数量、进化速率和寿命等，可能有50种这样的规模法则，令人吃惊的是，它们的对应指数都接近1/4的整数倍。例如：哺乳动物的体重增长一倍，其寿命、成熟期等时间尺度平均增长1/4，心率等速度也会按照相同比例减缓。作者认为，这些普遍存在的1/4次幂规模法则告诉了我们关于生命的动力学、结构和组织的基本要素。

      如果物体是分形的，当分辨率提高时，不会出现新的图案或细节，这一重复现象被称作自相似性，是分形的一般特征。与西蓝花所展示出的重复缩放相类似的是平行镜的无限发射或俄罗斯套娃。在创立这个概念前，《格列佛游记》的作者、爱尔兰讽刺作家有一首四行诗阐释过自相似性：

博物学家告诉我们，

跳蚤身上有小跳蚤叮咬；

这些小跳蚤又被更小的跳蚤叮咬；

如此这般，没完没了。

      心电图中的自相似性也是评判我们心脏状况的重要指标。健康心脏的分形维数相对更高，心电图的变化也更多。事实上，那些最具风险的心脏的分形维数接近1，心电图也异常平缓。这些可以从个体扩展到公司、城市、甚至生命本身。自然选择因更强的多样性而发展，同样也制造出了更强的多样性。有韧性的生态也有更多样的物种。成功的城市是那些提供更多元就业机会和商业形态的城市，成功的公司则是拥有多样化的产品及根据市场变化而做出灵活变通的人，并非巧合。