《证明达尔文》中文序

（王德华）

刘刚老师在科学网上关于他们的译著《证明达尔文：一个生物学的数学理论》（Proving Darwin：Making Biology Mathematical）这个书名征求大家意见的时候，我曾自我感觉良好地参加了一点讨论。我说，用“证明，不好。科学，很少用证明，论证或验证符合科学规律”、“生物学例外太多，大多是基本模式和整体趋势，所以在生物学proving，应该理解是supporting, providing evidence... 跟数学上的证明不是一回事，不是yes or no 的事情。”、“从您的介绍看，Proving Darwin，就是‘（数学）证明达尔文（进化论）’”。还建议用问句可能更合适： “数学能证明进化论吗？”，或者干脆“进化论的数学解析”。

刘刚老师好脾气，学者风范，耐心回答着各种问题，不急不火。

有一天刘刚老师跟我联系，问我是否能给《证明达尔文》这本译著写个中文序言。由于对书的内容的好奇，便答应说先看看书的内容再说。收到译稿后，粗粗浏览了书的内容，发现并不深奥，似乎可以写点文字。就答应写点文字。

等真正动笔的时候，发现远非我想象得那么简单了。抓耳挠腮了一阵子，憋出了几百个字。心想这样给刘老师交个差，道个歉。在中秋节的时候给刘老师发邮件：“我发现我犯了一个错误，不该答应写序，超出了我的理解力。附件是一个简单初稿，您看是否合适？不合适，赶紧找其他专家。”

刘老师没有埋怨，没有不满，依然很客气。事情就过去了。

前几天，收到刘老师短消息，说他收到了出版社的书了，发现书中有我写的序言。这着实吓了我一跳。那是初稿啊，是给刘老师交差的，怎么就印在书上了呢？

“出版，就是印在书上的。”，这是年轻时听到的一句调侃的话。可是，印在书上，就再不能改了。丢人与否，丢到什么程度，只能静静等着吧。

把原稿找了出来。

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《证明达尔文》序言（初稿）

达尔文及其著作《物种起源》对生物学和社会学等各界的影响是无与伦比的，《科学家》杂志在2012年评选出的全球最具影响力10本科普书中，《物种起源》位居首位，被称为极具影响力的一本书，有史以来最重要的思想。以自然选择为基础的进化理论是达尔文进化思想的精髓，这个理论主要包括进化，渐变，物种形成，共同祖先，自然选择，以及进化改变的非选择机制等6个方面。被誉为达尔文猎犬的道金斯在评论科恩的新著《进化为什么是真的？》）（Why Evolution is True）（中译本书名是：《为什么要相信达尔文》）时，曾说得很严厉：“我曾经说过，任何不相信进化论的人，一定是愚蠢、狂妄，或者无知，后来我又很小心地加上了‘无知不是罪过’。现在我需要更新我的言论：任何不相信进化论的人，他就是愚蠢和狂妄……”。我们更熟悉的应该是杜布赞斯基那句名言：“如果没有进化的光芒，生物学的一切都无法理解。”

一个生命现象有近因 (proximate) 和远因 (ultimate)两个方面。我们所知晓的一些生物学科学问题的规律，多是一个模式(pattern)，一个趋势，不是简单的与物理学中的“是”还是“不是”的问题。所以，生物哲学有其特殊性。在我的浅显认识里，数学是有巨大威力的，可把复杂的现象和过程，很漂亮地定量表达出来。在生物学领域，数学应该是一个强有力的工具，可定量描述复杂多样的生命现象和生命规律。但是造物主把生命塑造得太复杂了，要精细定量描述生命世界的规律，似乎也是难以想象的事情。如大自然中各种植物花的五颜六色和奇形怪状、植物多变的叶形，动物的个体大小，形态特征，行为特征，生理特征，一直到分子特征等，面对大自然的选择压力，如何在进化长河中保留和延续下来，如何产生新的性状，有哪些精细的调控机制等等，我不知道能否用数学精确描述出来。

生物学与数学的结合产生了理论生物学、理论生态学、数学生态学等学科领域。数理统计在生物学研究中的应用也日趋普遍和广泛。生态学中的一些复杂现象，一些数据的分析，各种数理统计方法的使用无疑提供了强大的支持。

那么，达尔文的进化理论是否可以用简明精确的数学语言来表达呢？

《证明达尔文》的作者就是试图用数学语言来阐释达尔文的进化理论的一种大胆尝试。作者的中心论题是利用软件的思想解释计算机和生物圈的可塑性，根本思想是借助随机突变和自然选择来实现进化，从数学上来证明达尔文的进化论。这个思路可以表述为是没有程序员的编程。

生命的出现是偶然的，是没有设计者的。本书提出了一个数学理论，“元生物学”（Metabiology）。元生物学处理软件，也就是遗传信息和DNA。诺伊曼在关于自我复制自动机的论文中，提出了“DNA = 软件”的思想。生命作为不断进化的软件，是很有启发性的。莫诺（Monod）也说过：“大自然是一个勤杂工，是一个修补匠。你凑合着用旧的东西，你给它们打补丁，你修补它们使得它们可以再利用。”生命的起源可以理解为是软件的起源，也就是DNA的起源。DNA 是在每一个细胞中发现的通用编程语言，是一种强大的编程语言，几乎可以表达任何用于构造和运行一个有机体的可能算法和指令集。

生命是可塑且富有创造性的。生物创造性，包含生物的创新性、丰富性和多样性。我们如何能基于静态、永恒而完美的数学，构造出可塑且富有创造性的生命呢？作者给出的答案是：生命是富有创造性的、可塑的软件，而物理学是刚性的、机械的硬件。

生命起源，物种起源，进化过程，一直是生物学界的核心问题。生物学的发展似乎一直都很迅速，随着新技术、新方法的产生和运用，尤其是进入组学时代，人们对生物本质的了解越来越深入。用数学语言阐释达尔文的进化理论是一种有益的尝试，也许会为我们认识生物的本质打开一个新的窗口。

作者认为：“如果达尔文理论如它的信奉者所相信的那样简单、本质和基础，那就应该存在一个同样基本的关于它的数学理论，通过它可以一般、精确且抽象地表达达尔文理论的思想，如同我们在纯数学中习以为常的那样。”但是，我们也应该认识到，“生物学实在是太复杂了，与数学已经相去甚远。虽然元生物学在数学上很有前景，但元生物学与真正的生物学的相关程度还有待观察。”

（王德华，中国科学院动物研究所）