从进化视角看人类交通与信息能力的发展.pdf

第 22卷 第 2期2023 年 4 月Vol.22 No.2 Apr.2023北京交通大学学报（社会科学版）Journal of Beijing Jiaotong University（Social Sciences Edition）从进化视角看人类交通与信息能力的发展荣朝和摘要：交通运输与信息能力是人类在进化与发展的不同阶段，在相应时空尺度及约束条件下改善自身物信关系与结构，在距离可及性上实现趋利避害的基础性功能。人类是大自然的产物，人类目前已高度发达的交通与信息能力，其实只是在生命进化早期形成实体移动和信息处理可及性本能基础之上的扩展。早期人类位移与交往的进步主要属于生物进化的范畴，但两足行走和超强的信息能力使其在所有生物中脱颖而出；文字和认知经验在农牧社会中发挥的作用得到极大攀升，人类越来越多驯化畜力、改善车船并兴建基础设施；而工业革命以来的交通与信息能力则更多依赖于矿石能源、科技与组织水平的提升。极大受益于科技革命的交通通讯进步，不能违反人类在生物进化阶段所形成的相关基础性本能。同时，我们仍需敬畏所有已经了解以及尚待认知的自然规律，并在面临又一次重大阶段性转换的关键时刻避免因无知而犯错误。基于进化视角的人类通史特别是文明“史前史”研究提供了一种新视界。关键词：进化；史前史；交通运输；信息能力；物信关系；可达性中图分类号：F50 文献标识码：A 文章编号：1672-8106（2023）02-0033-13一、引言人类交通运输的发展已经达到前所未有的水平，不但各种运输基础设施和载运工具空前发达，而且交通发展与信息化、低碳化密切结合的趋势已经展示出未来前景。供应链、“双碳”目标、自动驾驶、数字孪生等概念的不断加入正在使交通研究变得越来越复杂，而已有交通及信息化研究大多是针对工业化之后开始的运输与通讯革命，例如代表性运输化理论的解释，但工业化以来只是人类全部历史中的一瞬间。交通研究也需要思考类似“我是谁”“我从哪里来”“我要到哪里去”的哲学问题，这个领域显然需要更大时空视角上新的研究方法和分析框架。必须更好地用经济学深入解读交通通讯，同时也必须用交通通讯的本质更坚实地构建经济学基础。想要从本质上了解交通运输，离不开观察生物与人类在进化过程中是如何分别通过实体位移和信息处理的可及性能力，不断改善其自身在相关时空中的物信关系。基于进化视角的“史前史”研究提供了一种新的视界，并可与“道法自然”思路更好结合1。本文从地球生物需要遵循的基本规律、生命是复杂适应系统的基本特性和物信能动性与处理是所有地球生物的基础能力入手，依次分析两足行走在人类进化中的关键性作用、人类是生物心智及交往能力共同进化的成果、语言文字和认知革命在人类进化中的意义、农耕革命、工业革命等的意义及其与交通运输发展的关系，概括总结源自生物进化基本功能的人类交通与信息能力。二、生物进化的条件与需要（一）生命复杂适应系统需要遵循的规律物理学家认为，宇宙大爆炸后其物质能量经历了重要结构性相变，并分为四种彼此不同的位态，即今日被称作引力、电磁力、强核力和弱核力的四种基本力。其中，引力总是把万物向一起拉，所以，引力有积聚性且其作用的距离范围很广，小到普通物体及粒子之间的作用，大到包括使宇宙分成了众多星系。电磁力分别在质子和电子中呈正负两种形态，且相互抵消，电磁力只在化学和生物的层面成为主收稿日期：2022-12-09基金项目：交通运输部交通运输战略规划政策研究项目“与世界相交、与时代相通 视角下的交通新内涵研究”部分成果（2022-2-9）。作者简介：荣朝和，男，北京交通大学经济管理学院教授，博士生导师。研究方向：运输经济理论与政策、时空经济分析。北京交通大学学报（社会科学版）2023 年导，而化学是研究电磁力如何合成原子、制造分子的学科。强核力和弱核力的作用力臂很短，只在亚原子尺度发生作用，但它们决定原子内部发生的一切。宇宙中的能量可能还有其他位态，如科学家主张还存在造成宇宙膨胀不断加速的反引力，且认为与反引力有关的暗物质占到了整个宇宙质量的 70%以上，但目前人类对其的认知极其有限2。地球是一个其上存在生命且已经演化成为现代人类的特殊星球。现代科学对地球上生命界定了以下五个特征：第一，生命体由细胞组成；第二，生命体须有新陈代谢的机制，即能够用来从周边环境汲取并使用自由能的机制，以保障存活所必需的复杂动态结构；第三，生命体要能够使用内外部信息并依此做出必要反应，以适应不断变化的环境；第四，生命体要能够使用遗传信息以实现自身的复制：第五，复制在某些细微方面会不同于父母，使生命体伴随进化改变自身以适应不断变化的环境3。简言之，所有生物体都存在两种本能：一是要力争自己能够活下去；二是实现自我复制，即能世代延续，而非生物体如岩石等则不具备这样的能力。宇宙中的任何物体，无论是非生物体还是生物体，都会消耗能量，也都要遵从相关热力学定律。热力学第一定律说的是能量守恒；而热力学第二定律认为热量不能自发地从低温物体转移到高温物体，或者说，在自然过程中任何一个孤立系统的总混乱度即熵都会增加。自由能是指在某一个热力学过程中，系统减少的内能中可以转化为对外做功的“有用能量”，根据热力学第二定律，所有的自由能最终都会转化成废弃后的热能。这是很严酷的现实，意味着无论是有意还是无意的世界运转都必须付出不可逆的熵增代价。自然界中即便不考虑各种生物体，就已存在很多“复杂物理系统”，而生物体由于在对抗熵的过程中利用信息，因此代表了一种更高水平的复杂性，有些科学家将其称作“复杂适应系统”。复杂物理系统都是按照宇宙的基本规则运作，因此可以相应地预测其后来的结果，而复杂适应系统特别是人类由于需要针对其周边情况变化采取不同对策，所以具有更多不确定性4。研究包括人类的所有生物体，除了必须强调在生存与繁衍过程中消耗物质能量，还有必要特别突出信息处理的作用。从进化论角度看，信息是限制可能性并影响结果的规则。规则决定了在众多可能性中究竟哪些在某个具体时间、地点能够成立，即信息可以指某人或其他能动者因环境随时随地发生变化而需要读懂的规则，所有生物体都必须具备解读本地信息（如本地有哪些不同的化学元素、本地气温及酸度如何、有否障碍物等）的能力，以便能够做出适当的反应。生物体要在变动不居的环境中保持某种平衡，其细胞一定要能够持续不断地接触、下载并解密来自内外部的信息，然后选择最佳的反应方式做出回应。达尔文的自然选择理论解释了生物不断进化的动力机制，即生物的遗传变异（variation）具有多种可能性，而自然选择使用本地规则从中挑选出最适合的优势变异5-6。进化论与遗传学解释了多种生物是如何历经千百万年，一代又一代探求新的能流、构建新型结构，于是在大自然的选择下一个个物种相继诞生并发展变化。从无机到有机的生命化学或生物演化进程显然要有严格条件，例如，包括太阳系处于银河系中的“生命适宜带”、日-地-月关系和谐、满足适合生命化学反应的温度、必须有液态水、化学元素丰富多样而且生物环境长期稳定以便于容许生命进化进行反复实验。从这个意义上说，地球上的人类享用了足够的幸运。生物在地球上从低级到高级的进化过程是，从最初的原核单细胞生物到其后相对复杂的真核单细胞动植物，再到真核多细胞动植物，然后，动物逐渐进化出各种无脊椎动物、脊椎动物、两栖类动物、爬行动物、哺乳动物和灵长目（类）动物，这经历了 30多亿年漫长的复杂性升级演化3。（二）实体能动性与信息处理是生物的基础能力人们现在很重视看上去漫长且少有变化的单细胞生物历史，因为长达 10亿年以上的单细胞生物进化历史至关重要。没有那个漫长而缓慢的初级生物在混沌中艰难发端、耐心摸索和累积变化过程，根本不可能有日后草木繁茂、鸟语花香的地球生物圈。而且甚至直到今日，所有高等动物也仍在依靠一些由原核生物所开创的重要生化功能。作为生命体的早期单细胞原核生物，为自身生存繁衍就必须能从周围汲取营养，并开始处理简单34第 2 期荣朝和：从进化视角看人类交通与信息能力的发展信息，为实现趋利避害也必须具备学习能力，其后的所有生物都要继承并发展这些能力。虽然最简单的生物体通常只有类似开关的信息处理器，但其已能探测到附近的光与酸性程度，觉察到哪里可能有食物，以及感觉靠近了某种阻碍或威胁并做出反应。具备移动能力和信息管理能力的原核生物已成为会利用身边能流的主体。而相比于早前的原核细胞生物，后生真核细胞生物的细胞膜内已经拥有更多进化了的传感器组织，能进行更丰富和更有效的信息处理。加上更好的身体控制能力，它们就能够以更高效的方式对周围环境的变化做出反应，学会避免危险，并更有效地寻找能量和食物。古语“尺蠖之屈，以求信也”应该就是对生物运动的写照。同样重要的是，生物学研究表明真核细胞可以融合两种或更多既有细胞3。也就是说，生命在进化过程中不只需要竞争，也不只是伴随新物种的出现不断分化，而是开始了至关重要的合作、共生以至融合。多细胞生物的生存和进化，须有把数以亿计的细胞精确结合到一起的可靠方法；其次，须在细胞间建立新的信息交流通道，为细胞培养特别的角色定位，在数十亿个细胞间实现信息与能量的管理和共享；此外，还需能够生成眼睛、爪子、翅膀、心脏、触须、触角、鳍、壳、骨骼等等；由于大型生物要能迅速接收、处理并对更多的信息做出反应，所以还形成了作为统制系统中枢并负责决策的大脑7。因此，在多细胞紧密结合的生物中，个体细胞已高度专业化，且相互之间的共生关系使它们组成了一个家庭网络，每个细胞的工作都是为了支撑整个机体。交流信息对多细胞生物来说至关重要，因此必须进化出发达的信息传输系统。负责传递信息的分子能够穿越细胞膜，也可以在细胞间巡游、传递指令、发出警告，甚至递送营养物质。1998年，研究人员实现了对后生多细胞秀丽隐杆线虫生物基因组的准确测序，它的神经系统共有 302个神经元，其近 1.9万个基因中约有 90%在单细胞的原核生物中根本不具备，而这些基因细胞的功能就是协调其他细胞间的关系和运作3。三、从两足行走到人类的生物与文化双重进化（一）两足行走在人类进化中的关键性作用根据地球与生物起源史，地球约 45亿年前在太阳系中形成，大约 38亿年前，已具备生态条件的地球上开始出现生命，且生物进化自此一直在不断演进，并在 20多亿年时间里逐渐从最初的原核单细胞生物，过渡到真核单细胞生物和真核多细胞生物，并有一些物种开始到陆地上生活。然后，大约 6亿年前地球上开始出现大型生物，而且动植物物种逐渐丰富。当然，条件变化也会挑战生物们的适应性，改变进化过程，例如地球上曾发生 5 次灾难性生物大灭绝，包括 6500 万年前小行星撞击致使恐龙灭亡。但也有不少物种，包括后来成为人和猿共同祖先的一些灵长类动物幸存下来。人类起源于非洲，是由那里的古猿进化而来。根据研究，约 1500万年前，非洲大陆东部的地壳从红海沿着今天的埃塞俄比亚、肯尼亚、坦桑尼亚等地一线开裂到莫桑比克，并使埃塞俄比亚和肯尼亚的陆地鼓起，形成海拔 2700 多米的大片高地。这些高地既改变了非洲的地貌，也影响了那里的气候，茂密的森林开始变得稀疏，形成片林、疏林、灌木丛和草地交错的环境。人类学家认为，大裂谷的形成是致使人和猿在非洲分化的关键。那些人猿共同祖先仍旧生活在湿润丛林中的后裔之后还是猿，而那些能适应东部开阔干旱新环境的后裔则逐渐进化为人类8。非洲猿类存活至今的还有大猩猩、黑猩猩和倭黑猩猩等，研究认为人类祖先在约 700万年前最终与猩猩们分道扬镳，走上了完全不同的生存和繁衍之路。而在这一过程中，人类祖先从原来适合在树上攀爬，开始向在地面两足行走转变，被认为是最重要的决定性进化因素。自然环境变化使两足行走这种较高效率的行动方式优势凸显，从而让人猿能在不适合普通猿类生活的平原上继续生存。它们得以在更广阔的范围内寻找食物资源，也更方便发现和躲避危险。从四足攀爬进化为两足行走，要求身体结构也相应改变，如相较于大猩猩和黑猩猩，人逐渐变得上肢较短、下肢较长、趾骨短而直、腰部灵活、骨盆短而宽等，这不但使人类的身体越来越轻巧，适合大步迈进甚至奔跑，而且能够有效地散热3，8。35北京交通大学学报（社会科学版）