## 问答：大尺度规律和个体差异

> 读者 老鲁：哥斯拉横截面的支撑强度为什么不能天生就很强、足以支撑它长得那么大呢？

> 万维钢

因为我们假定哥斯拉是一个喝着地球上的水、呼吸着地球上的空气、吃着地球上的食物长大的地球上的生物。只要符合这个设定，组成哥斯拉身体的东西，就跟组成每个动物身体的东西没有本质区别，都是钙、碳水化合物和脂肪而已。材料的成分一样，材料的强度就是一样的。

事实上地球所有生物都是亲戚，大家没有本质的区别。

如果哥斯拉是钢筋铁骨，那另当别论。但是，生物学家和化学家有足够的证据说明，钢筋铁骨还真不能组成生命。这是因为要想组成生命就必须得用到有机的大分子，而只有碳和水，它们的化学性质足够好，才允许你组成有机大分子。

当然，有一种说法认为既然硅的化学性质和碳很相近，那就可以用硅可以取代碳来组成生命，也就是“硅基生物”。但是考虑到这个宇宙中的碳比硅多得多，首先你可能根本就找不到一个硅特别多的星球、足以演化出生命来。

其次，咱们地球上是硅比碳更多，但地球温度环境下硅的化学性质不活泼，难以组成大分子。如果有硅基生物的话，必定是极高的温度条件下。但考虑到整个宇宙中碳比硅多10倍，一个环境适合还有很多硅的星球恐怕还是难以找到。

再考虑到 DNA 遗传机制似乎也就只有这么一种，所以我们有充分的理由相信，这个宇宙中的一切生物都跟地球人没有本质区别。

> 读者 虎虎就是胖59177457、黑乎乎：药物剂量通过新陈代谢与面积成正比，也就是体积的2/3次方，而第125次课中又说生物的基础代谢与体重的3/4次方成正比，到底哪个更准确呢？

> 万维钢

这个是我没说清楚。药物是跟新陈代谢一样，通过运输管道到达各个细胞。但是药物发生作用，是通过向细胞膜渗透这个过程发生的，这样药效是跟细胞膜的面积成正比，也就等同于跟体积和体重的2/3次方成正比。韦斯特也没有仔细讲，我理解药物起多大作用和身体单位时间内需要多少能量毕竟不同。

> 读者 司马雪飞：根据中国国家统计局数据，2015年全国男性平均预期寿命73.64岁，女性79.43岁。而男性体重显然是高于女性的。是不是可以理解为体重对寿命的影响远没有其它因素大呢？

> 读者 流淌如溪：一直认为心跳是个定数，今天才知道具体跳多少下。按每分钟70下心跳计算， 只能活69岁，这是不是太少了点？

> loop、B面世界、David、ChesterAdrian、邱锋、Xu Junjie：“新陈代谢率越低，寿命越长”和“生命在于运动，人体是个反脆弱系统”这两者是不是有点矛盾呢？

> 万维钢

我们必须区分大尺度的硬规律和同一个尺度之下的个体差别。《规模》这本书说的各种标度率，是只考虑一个最关键的因素，忽略各种细节的影响，得出的结论。

并不是所有问题都能这么处理，世界上有很多事情同时受到旗鼓相当的几个因素影响，哪个都不能忽略。比如足球要想踢得好，你必须又得速度快又得擅长踢球技巧又得身强体壮能对抗，不能只看一项。但是生物的基础代谢率和寿命恰恰可以这么研究，也就是说体重*几乎*决定了一切。韦斯特应该感到特别庆幸 —— 不过这背后的逻辑是所有生物都是喝着同样的水、呼吸着同样的空气，每个生物的细胞大小都差不多，我们都是亲戚，根本区别仅仅在于细胞*数量*的多少 —— 而这恰恰就是体重。

但即便如此，不同生物还是有一些各自的特点，对自身代谢率和寿命有微调式的影响。我们再看看下面这张图 ——

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/201804/14/201804142134013950876076.jpg)

你的第一反应应该是赞叹！这么多不同的哺乳动物和鸟类，居然相当整齐地排成一条直线！这就是标度率的伟大胜利。

但是另一方面，我们也注意到这条直线不是完美的，有些动物并不完全在直线上，有出入。考虑到这是对数坐标，有些出入还挺大的。比如大象的代谢率，就比标度率的理论预言值大概整整高出了一倍。

所以说大尺度上，都有这个规律，但是具体到每个物种乃至于每个生物个体，都是有微调的。这就好比说我们可以说人的体重越重绝对力量就越强，所以拳击和举重比赛必须按体重分级。但是你完全可以列举很多生活中的例子，说有个小个子体重轻可是力量比一般大个子都强 —— 但是你不能否认这个大尺度规律。

女性比男性寿命高，这具体到人这个物种之后的本地特点，并不违反大尺度规律。有些宠物的生活和医疗条件比大多数人都要好，但是宠物狗再怎么厉害寿命也只有二三十年 —— 因为它体重是个硬伤。这就是大尺度规律的不可违抗。

说人的心跳总数是25亿次，这同样只是个大尺度的估计结论，并不是什么严格的设定，具体到个人没意义。

“新陈代谢率越低，寿命越长”，这也是一个大尺度的规律而已。具体到人，运动对身体有各方面的影响，不仅仅是加剧了磨损的问题。

物理学家的基本功就是要善于从纷纷扰扰的各种关系之中抓住最主要的，用一个简化了的模型描述系统，然后做出相当精确的理论预言。比如物理学家研究行星运动，并不需要考虑行星表面大气层有什么影响，直接把行星当成一个质点就行。

有时候物理学家分析复杂问题只看数量级就已经是很好的近似了，有些问题跨越很多很多个尺度，那么理论和实际结果相差一个“数量级” —— 也就是十倍以内 —— 都算好结果。

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/201804/14/201804142135084206538521.jpg)

说到这里我想讲一个物理学家的笑话。朗道是一位名满天下的苏联物理学家，他在很多领域都有贡献，连我上学的时候都读过他写的讲义。有一次研究所发工资，朗道领到工资之后就赶紧打开，很仔细地数钱。

旁边有个学生看见，就跟开玩笑说，“朗道老师，你不是说物理学家只要关心数量级就行了吗？”

朗道说，“啊，是啊……钱可是在指数上。”

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/201804/14/201804142136288763025655.jpg)

![图片](https://piccdn3.umiwi.com/img/201804/14/201804142137150138141078.jpg)

> 读者 晓添才：万老师好！上传意识和记日记还是不同的，意识是时刻在变化并且可以与人互动的，而日记记的就是固定的以前的信息。意识上传后，他还是有学习能力的，还会产生新的信息，怎么和日记或者视频影像一样呢？

> 万维钢

好像是电视剧《黑镜》的哪一集，有个设定是这样的 —— 在一个人死之后，有个人工智能公司，把这个人生前留在社交网络的所有数据都拿过来，就等于说全面地了解了这个人 —— 他的性格怎样、喜欢什么、说话的风格、习惯性的动作……全有了。然后公司就利用这些数据，结合这个人的长相，专门给他定制了一个机器人，这个机器人各个方面都可以乱真。

这个人的妻子买了这么一个机器人，就好像他还活着一样。

从这个角度来讲，请问写日记和上传意识有什么区别。别人可以通过你的日记了解你，然后合理推测，你面对各种事情会怎么反应。

当然，如果人活着还可以学习 —— 可是机器人也可以学习啊。俩人一起看个新电影，机器人丈夫也会像原来的丈夫一样对电影发表具有个人特色的评论。

事实上现在我们已经在这么做。社会上发生一个什么事情，有人就会说如果鲁迅先生听说这个事儿，他一定会怎么怎么说。有很多人模仿王小波的语言写文章。

唐诗宋词是千年以前的东西，但你不能说那些诗词就已经死了。今天的人读那些文字，心中想到的意境肯定跟当时的人不一样 —— 这不等于说、唐诗宋词又焕发了新的生命吗？

> 读者 ?冰山??：万老师，从生物学或数学，物理学的角度，意识上传是可行的吗？

> 万维钢

既然意识只是信息，从理论上来说似乎没有任何理由能让意识上传不可行。不过物理学可能会提出一个反对的机制。这就是量子力学。

据我所知现在并没有任何证据表明意识是一个量子力学过程，也许机械化的计算机就能产生意识。但是，如果意识需要有量子力学的机制参与，那么意识上传就是不可行的。

首先，在量子世界里，根据不确定性原理，你不可能精确测定每个粒子的状态，包括位置和速度。如果人脑的意识只在神经元层面就能实现，并不涉及到某个原子的状态，那就用不上量子力学。但如果意识会受到量子力学的影响 —— 而现在有很多人猜测意识会受到量子力学影响 —— 那么你就不可能通过扫描大脑的方式获取这个人的意识的全部信息，因为量子尺度根本不允许你精确测量。

其次，量子力学里有个“不可克隆定理”，说你根本就不可能完整地复制一个量子态。也就是说，哪怕你不测量，发明一个什么什么方法单纯地复制，也不可行。正是因为这个定理，量子信息传递才是绝对保密的，不可能被窃听。如果连窃听一个量子电话都不可能，那复制一个量子大脑就更不可能。

有人还在2013年据此写过一篇论文：Danko Georgiev, QUANTUM NO-GO THEOREMS AND CONSCIOUSNESS, Axiomathes 2013; 23 (4): 683-695. DOI: 10.1007/s10516-012-9204-1

当然，现在并不知道大脑是否有量子机制。按理说好像不应该，因为神经元的活动都是相当宏观的。但是谁也说不准。如果大脑有量子机制，甚至必须有量子机制才能产生意识，那就太有意思了 —— 首先我们前面关于上传意识带来的一系列悖论就都不存在了。其次，“自由意志”到底是怎么回事儿，又要重新计较了。最终，“到底什么是意识”这个问题、甚至关于量子力学本身到底是怎么回事儿，都将是重大突破。

![图片](https://piccdn.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2022080113/1781694744901025108/080113.png)
