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盖楼和放羊：进化论是怎样的科学理论（上）？
这一讲，我们继续讨论进化论的思想价值。
提到进化论，你肯定知道达尔文和《物种起源》；知道那句著名的“物竞天择、适者生存”；知道人不是上帝或女娲造的，反而和猿猴有很近的亲戚关系。可能也知道，作为一种被广泛接受的科学理论，进化论在过去一个多世纪里得到了很多证据的支持。
但是我猜，即便你已经接受了进化论是一种非常严肃、可靠的科学理论，可能还是会觉得，这种科学理论和很多别的科学理论，比如牛顿力学、电磁感应、元素周期表、原子核结构模型，好像长得有点不一样，是不是？
进化论算科学理论吗？
你看，刚才咱们提到的这些科学理论都是非常简单和精致的。
整个牛顿力学理论体系都建立在几个非常好记也非常好懂的基本假设之上，比如绝对空间和绝对时间的存在，比如我们熟悉的牛顿三定律等等。其他复杂的推论都可以从这些基本假设出发，一步步推导出来，而且这些推导出来的结论还和真实世界里的观察相吻合。
大到太阳系星体之间的运动规律，小到曾经在中学时折磨过很多人的斜坡上一个小木块的运动速度，都可以用同一套办法，从非常简单的基本假设出发，展开推导，得出猜测，然后通过实验验证。
相比之下，进化论好像是一种完全不同的科学理论。
就拿“适者生存”这句话来说，甚至一直有人拿这一点来嘲笑进化论。你先说，只有适者才能活下来、生孩子，可到底什么是适者呢？你接着说，适者就是那些能活下来、生孩子的生物。这不就是一句循环论证的废话吗？它并没有告诉我们到底什么样的生物才能成为适者，也没有告诉我们想要成为适者需要生物做什么样的准备啊！
如果这样的理论也能叫科学理论，那我也可以编出来好多个类似的理论。比如心诚则灵，你心诚了，拜佛求仙才会灵。要是不灵呢？就说明你拜佛的时候想了不该想的东西，不够诚呗。难道这也是个科学理论吗？
当然，我得替进化论说句公道话，这种指责本身是不成立的。其实，进化论实实在在的对什么样的生物能成为适者、以及适者是如何产生的，给出了很多有说服力的解释。但无论如何，这段嘲笑也确实能反映进化论和很多科学理论的差异。
还有，和刚才说的那些科学理论不同，生命现象里充满了各种各样的例外，以至于想要提炼出什么放之四海皆准的规律都非常困难。
比如，绝大多数地球生物都用 DNA 分子作为遗传物质，传递遗传信息，但确实也有不少 RNA 病毒，比如流感和新冠病毒，是使用 RNA 分子作为遗传物质的。再比如，我们常说，植物能进行光合作用，动物需要吃东西，但确实也有能通过捕食来获得部分能量和营养物质的植物，比如捕蝇草；也有海蛞蝓这样的动物，能在吃海藻的过程中吸收海藻的叶绿体，自己进行光合作用。
所以，一门看起来似乎充满了循环论证，而且到处都是例外的理论，到底算什么样的科学理论呢？甚至，它真的算科学理论吗？
我的看法是：
进化论当然是科学理论，它符合我们对科学理论的一切要求，比如要符合逻辑，要有预测性，要可证伪，要可重复，要能够解释并且预测符合实际观察的结果等等。这些特点，在我们后面的课程里会反复被证明。但是，进化论确实和刚才咱们提到的那些科学理论有本质的不同。
盖楼型科学理论的优点
我用一个比喻来说明一下：
刚才提到的那些科学理论，我把它们叫作“盖楼”科学，主要有四个特征——先验性、确定性、还原性、建构性。这几个词儿听着比较抽象，我们想想盖楼的过程就好解释了：
先验性和确定性是一对概念。
要盖一个 100 米高的大楼，你得先画图纸，画了图纸才能照着施工，也就是说，先有基本理论，然后去解决具体问题。这是所谓“先验性”。而“确定性”指的就是，有图纸在手，有施工的 SOP，不管谁来盖楼，是盖在北京还是纽约，盖出来的楼都是一模一样的。
还原性和建构性是另外一对概念。
“还原性”你可能比较熟悉，一栋大楼摆在你面前，你可以一层层拆掉，把它还原到钢筋、水泥、电线、电器等基本元件。而“建构性”是反过来的过程，给你足够的基本元件，比如钢筋、水泥、电线、电器，你应该也能够按照给定的方法，从无到有的把这个大楼构建起来。
咱们熟悉的科学理论，比如牛顿力学、电磁感应、元素周期表、原子核结构模型，都是盖楼风格的理论。盖楼型理论建立在先验性、确定性、还原性、建构性这四个支柱之上，终极目标是一层层添砖加瓦，修建摩天大楼，从简单的几条定律出发构建出一个解释整个世界的理论体系。
它们的楼盖得怎么样呢？
我们必须承认，在很多特定的场合，盖楼型理论的力量非常强大。从宏观尺度解释宇宙的形成和天体的运动，到微观尺度解释基本粒子的组成和相互作用，都非常靠谱。今天的科学家预测日月食可以精确到几十分之一秒，预测质子中子的运动轨迹能够达到 10 亿分之一的精度。
既然盖楼型理论能够对真实世界给出这么精确的预测和描述，那是不是只要有足够的耐心，收集足够多的信息，我们就可以像盖大楼一样，利用这些理论解释我们身边所有的现象呢？
比如，既然盖楼型理论能解释基本粒子的运动，而我们人体也是大量基本粒子组合而成的，那把每一个基本粒子的运动规律都搞清楚，加在一起能不能预测每个人的心理、情绪、行为呢？要是预测了每个人的行为，是不是也能预测一个团体、一个国家，乃至整个人类社会的变化规律呢？
曾经，科学家真的在朝这个方向努力。著名的数学家拉普拉斯说过：“我们可以把宇宙现在的状态视为其过去的果以及未来的因。假若一位智者知道在某一时刻所有促使自然运动的力和所有组构自然的物体的位置，假若他也能够对这些数据进行分析，则在宇宙里，从最大的物体到最小的粒子，它们的运动都包含在一条简单公式里。”
换句话说就是，只要把整个宇宙的初始值搞清楚，然后利用牛顿力学，你就可以推演出古往今来每个瞬间、宇宙任何角落里发生的事情。
盖楼型理论的局限性
但是事实上，盖楼型理论实现了这个目标没有呢？
当然没有。
其实，在面对真实世界里绝大多数问题的时候，盖楼型理论的作用都是比较有限的。
你可能听说过“真空中的球形鸡”的笑话：一个农场的鸡突然不下蛋了，农场主找了一帮物理学家帮助解决。过了几天，这帮物理学家兴高采烈地汇报说，“我们虽然没搞清楚你的农场出了什么问题，但我们解决了真空中的球形鸡的下蛋问题。”
这个笑话还挺深刻的，它说的其实就是盖楼型理论面对复杂问题时的困境。在母鸡下蛋这个问题里，影响因素太多了，鸡舍的温度、湿度、光照，母鸡的年龄、身体状况，最近几天鸡饲料里黄豆的比例是不是合适，可能都会产生影响。
这些因素都挺重要的，无法忽略和简化，而且它们的作用方式可能还特别怪异——可能做鸡饲料的时候，水里的杂质多了 1%，鸡饲料的口感就变了 5%，鸡吃到嘴巴里生蛋的情绪就下降了 98%……这么乱搞的话，习惯于盖楼型理论的物理学家们只能退回办公室，处理“真空中的球形鸡”的问题了。
其实，盖楼型理论的成功有两个基本的假设：首先，一个东西的影响因素比较少，或者说特别重要的变量不多，可以一个一个测量、一个一个搞清楚；其次，这些变量的作用方式还要是连续的、可以预测的，或者学术点的描述，是线性的。
如果我们关注的问题不符合这两个假设，要么影响因素多到根本无法全部理解，要么它们的作用方式匪夷所思，那盖楼理论就不好用了。
而真实世界的问题往往是非常复杂的，真的能让盖楼型理论发挥作用的场景并不是太多。
比如，如果你研究天体运行或者基本粒子的相互作用，那么很多变量，比如这些天体上有没有人，开动粒子对撞机的科学家今天情绪怎么样等等，都可以忽略不计。这时候，盖楼理论就可以得到非常精确的结果。
而如果我们研究生物体内部细胞之间的相互作用，研究生物个体之间的社会交往，研究市场上买家和卖家的博弈，研究国家和国家之间的政治结构，盖楼型理论就不好用了。因为变量太多，作用方式太复杂，根本没办法简化。
下节预告
那么，有没有真正能帮我们理解复杂问题的科学理论呢？当然有，我
叫它“放羊型”理论，进化论就是其中的典型代表。下一讲，我们就讨论放羊型科学理论到底是什么东西。
我是王立铭，我们下一讲再见。
划重点
- 进化论符合我们对科学理论的一切要求，但确实和咱们熟悉的科学理论有本质的不同。
- 牛顿力学属于典型的“盖楼型”科学理论，满足先验性、确定性、还原性、建构性四个特征。
- 盖楼型理论的适用范围有两个基本前提：
- 第一，重要的变量不多；
- 第二，变量的作用方式是线性的。如果变量太多，作用方式太复杂，盖楼型理论就会失去效力。