第一章
我相信读者都已经知道，我们已经有了一系列关于进化的理论了，从达尔文的进化论、孟德尔的遗传理论、间断平衡、分子中性突变学说、协同进化、亲缘选择、自私的基因一直到进化生物学等等。为什么在这么多进化理论之外还会出现一个理论进化论呢？理论进化论出现的原因是什么？
理论进化论出现的根本原因是环境问题。
环境问题是一个时代问题，在工业革命前的人类漫长历史中都不曾有过，但最近一百多年出现了，迅速、猛烈、广泛而深刻。雾霾、PM2.5、癌症诱因、地下水减少、地表塌陷、土壤污染、河道污染、不洁净的水等等。
我们（人类）每周折磨并杀死20亿有知觉的活生生的生命。
————菲利普.沃伦
现在，环境问题的深刻性最终反映到了一个新的高度抽象和概括的综合理论之中了。
新时代提出新问题，自然会孕育出新的解决方法。
在我思考理论进化论的整个过程中，有些思想我认为非常有用，所以我把它们提到原理的高度。
究竟是怎样的原理呢？
且听我娓娓道来。
在武侠小说中，一个人想要闯荡江湖，一般手上都有件称手的武器，而不至于赤手空拳乃至赤身裸体就去闯荡。一般根据个人的门派不同、武德不同、气力不同、性别不同、武功境界不同、年龄雅俗乃至艺术爱好文化修养不同所使的武器也不尽相同，从匕首、铁枪、五虎断门刀、修罗刀、淑女剑、君子剑、玄铁重剑到打狗棒、风火棍、判官笔、玉箫、金轮、拂尘、冰魄银针、绣花针，乃至武功高到一定境界就可以随手抄起瓜子、石子、板凳、柳条、竹叶、枣核、筷子等等当作武器，真是各精其艺，各得其物。
而一个人如果想要闯荡思想的江湖呢？总得有个类似武器的东西吧。我的武器就是本章的原理。
有难题当道，有谬误乔装，有线索掩藏，有宝藏待发现，有天地可开辟，思想的世界也精彩纷呈、趣味十足、流连忘返、高潮迭起；诡辩派、智者派、怀疑派、经验派、思辨派、实验派、理论派、直觉派、经院哲学派、数理逻辑派，派派招兵买马、人头攒动、传经布道、跃跃欲试；天才、鬼才、奇才、怪才、泰斗、先驱、大师，巨星云集、耀眼夺目、各有所长、奇招迭出；观点、论文、书籍、杂志、年鉴、报刊、内刊、期刊，汗牛充栋、唇枪舌剑、各执一词、眼花缭乱；大学、学院、学园、书院、博物馆、研究所、高等研究院、博士后流动点，广招人才、汇聚精英、输送前线、持续造血；吾则以智慧为美酒，以典籍为剑谱，以直觉为内功，以逻辑为招式，以圣哲为宗师，以真理为武林盟主——这就是我所言的思想的江湖。
正所谓，你方唱罢我登场，各领风骚数十年。你思维严谨，他逻辑缜密；你洞见非凡，他观点犀利；你东方不败，他西洋无敌；你深厚数学功底，他超强计算能力；你著作等身，他卷帙浩繁；你天纵英才，他异国重器；你有恐怖的直觉，他有变态的推理；你秋水文章不染尘，他高谈阔论圣贤意！
真可谓洋洋大观、称雄道奇、春风得意！
有一副对联道的好，正是：
思想世界百花斗艳，
智慧江湖谁与争锋？
在这个思想的江湖，最高境界莫过于——
人早已不在江湖，江湖上却还流传着他的传说；武功盖世，无可复制；只言片语、一招半式就能给人无限的启迪；留给世人的永远是那背影、芬芳和可供追寻的足迹；屹立如丰碑，可仰望而不可及。
本书是一场思想的冒险之旅，而今我就要带领读者来趟一趟这思想的江湖。
群雄逐鹿，仗剑而行。
剑客下天山！
我的这两件武器虽然不敢妄称终极武器，但我用着还是挺顺手的，就好比屠龙刀与倚天剑、方天画戟与青龙偃月刀，亦似那丈八长矛与狼牙棒、连弩弓与九节鞭。举重若轻，变化无穷；人剑合一，指哪打哪；随身携带，便于奇袭！有了称手的武器做起事来就事半功倍了。
一阴一阳谓之道，万物总摄定分毫。鱼戏莲叶间，鸟鸣青山外，时时可见你的倩影；枯藤老树昏鸦，小桥流水人家，处处可觅你的芳踪。普天之下，莫非王土，率土之滨，莫非王臣，道的都是你的治理疆域！
这究竟是个什么原理呢？威力这么大？
这就是本章的原理：作用原理。
1.1 作用原理
常言道，打虎亲兄弟，上阵父子兵。治国君臣班，开店夫妻档。左右子母剑，双头长矛枪。战场兄弟连，终极二悍将！
成双成对才能威力无边！
有一副对联道的好，正是：
囊括宇宙原因二位，
放眼四海本是一家。
接下来，作用原理双擎出击、暴风来袭、震撼登场！
我先将作用原理表述如下：
相互作用和自互作用是自然界运作的全部关系。
这个文字性的表述也可以用方程作如下表述：
宇宙的全部运作关系对应着或者映射了一个集合U，那么这个集合中只包含两个元素a和b，即：
其中，a表示相互作用，b表示自互作用。
在作用原理中主要涉及到“相互作用”、“自互作用”和“运作”这三个概念，现解释如下：
一，相互作用指的是一物质与另一物质之间的作用。
我相信懂得牛顿力学的读者都不会对此感到陌生，其理论体系中的一个十分基础而重要的概念“力”，指的就是物体与物体之间的相互作用。你用手摁桌子，手与桌子就发生了挤压这样的相互作用，你就对桌子施加了一个力，当然，桌子也在挤压你的手，桌子对手也有作用，即它对手施加了一个反作用力。再比如，你的牙齿咬到了你的舌头，牙齿和舌头就发生了相互作用。在此要注意的是，我的侧重点是一物质与另一物质之间的作用，并不去强调有没有“力”。
相互作用非常简单，都是些陈谷子烂芝麻、路人甲乙丙丁都知道的东西。所以要重点讨论的是下面的自互作用。
二，自互作用指的是物质自身与自身的作用。
牛顿力学讲得最多的是两个物质之间的相互作用，当然，它偶尔也讲到多粒子体系的内部相互作用。不过，自互作用这一概念则没有提出来。但其实，大家都经历过这样的事。我依然用刚讲到过的牙齿咬到舌头的例子进行分析。牙齿咬到舌头，如果我们将牙齿和舌头分开来看做两个物体，那么它们之间的作用就是相互作用；但另一方面，牙齿是你的牙齿，舌头也是你的舌头，所以是你的一部分与你的另一部分之间的作用，总而言之，你自己咬自己，是你内部的作用，与外部没有任何关系，这就是自互作用。
我举这个例子是为了让读者从熟悉的物质来认识自互作用，这也是记忆和理解的自然过程：让那些陌生的知识“挂钩”在已有的熟悉的知识上面。但这个观点其实来源于量子力学。
在量子力学中有一个让人印象深刻的东西。
这就是费曼的历史求和。
费曼所发展的历史求和方法是与矩阵力学、波动力学等价的第三种方法，是一种非相对论量子理论表达形式；这个理论让人印象深刻的地方就在于它预测的电子g因子与实验测量值的匹配程度达到了小数点后第九位，也就是说达到十亿分之一的精确度，这是一个让人叹为观止、击节称赞的精确度！而在更高的精度上实验已经有了较大的不确定度了。这样一个精确度用费曼的话说就是等效于从纽约到洛杉矶间的距离仅有一根头发直径的误差。简直让人目瞪口呆合不拢嘴！所以我们应当可以期望从这种最精确的自然科学中发展出一些思辨性的东西。
该理论的思想要点是：我们要考察一个量子粒子从一处运动到另一处，必须要对这个粒子的所有可能路径进行积分，或者说历史求和，不管这些路径看起来是多么奇怪、荒谬和不可思议；一个量子粒子从A运动到B，对这个过程产生影响的有从A沿直线运动到B这样一条可能路径，但这个粒子的所有可能路径还包括该粒子从A沿曲线运动到B甚至是粒子A先运动到银河系中心然后再运动到B等等路径，这个“最绕道”的路径也是可能的所以也会对整个运动有影响。这其中，每一条路径所对应的复振幅都是相同的，但彼此间的位相有差别，而从A到B的总振幅就等于所有可能路径的复振幅之和。但谁也不知道这个粒子为什么要派一个“分身”似的跑到银河系中心去然后再运动到B处，而这就是量子力学。一如费曼所说“我可以很确定的告诉大家：没有人真正了解量子力学。”
这就是诡异的量子粒子，其行为比行为艺术家的还要离奇、其心思比女人的心思还要难猜，聪明如物理学家都搞不定它！
从上述内容可知，一个量子粒子的一个可能路径会与其自身的另一个可能路径相互作用，对这个粒子而言就是自互作用。
在实践上，物理学家通过实验也发现了与这种理论观点相一致的现象。物理学家使用阴极射线管每次只发射一个电子，然后让这个电子通过双缝打到接收屏上。按照以往我们在日常生活当中的经验，这个电子应当像一个玻璃球或者弹珠一样要么通过这条缝要么通过另一条缝，即它应当有一条明确的运动路径，或者说关闭其中任何一条缝应当都不会对电子的实验结果产生影响。但物理学家却发现，如果两条缝都打开，那么一个个电子单独通过双缝的结果是产生干涉图象，就好像两个光源在相互干涉一样，这就是所谓的双缝干涉实验。如果关闭双缝中的任何一条缝，即将双缝变成单缝，那么电子的图象将变成衍射图象。所以这个双缝干涉实验有趣的地方就在于电子好像（这里之所以使用“好像”一词乃是由于我们并未切实地观察到一个电子分裂成两块并相互作用这种现象。当人们在双缝旁增加一个装置去探测电子到底是怎样通过缝的时，图象就变成单缝衍射图象了）。每次都会同时通过两条缝，两条缝都缺一不可，所以电子好像就是自身和自身在发生干涉！
可见，无论是宏观物质还是微观物质都可以发生自互作用。
自互作用看上去是一个奇怪的东西，因为人们的思维中有一个流传和沿袭很久的观念或信念，那就是认为自然界总是以最经济的方式运作。这样一种思想被称为奥卡姆剃刀原理：如无必要，勿增实体。“如果大自然总是以最经济的方式运作那么它干嘛还要自身与自身作用呢？这不是自我折腾吗？大自然又没患羊癫疯它干嘛要自我折腾、自我捣腾呢？”
我对这个问题的回答是，这就是大自然的运作方式。
也许大自然就是喜欢自个儿和自个儿玩。
也许大自然还玩得不亦乐乎呢！
自弹自唱、自说自笑、自言自语、自斟自酌、自导自演、自我欣赏、自我陶醉！我们的大自然居然就喜欢干这种事！
如果我们将宇宙定义为包含了一切的、所有的存在（可见的和不可见的、显序的和隐序的）、物质、能量、时间、信息等等全部方面的要素时，那么宇宙除了自身与自身发生自互作用，那还能指望它和什么外在的东西发生相互作用吗？不能，因为按照上述定义，宇宙外面已经不可能有什么东西了。
奥卡姆剃刀原理终究只是一种信念而非证明，因为“最经济”或“最简单”这样的表述并没有设定一个下限，所以不能构成反驳的理由。
物质之间的相互作用和自身的自互作用可用下图表示：
A和B之间的相互作用用一对带箭头的反向线段表示；A与B各自的自互作用用带箭头的、指向自身的圆弧表示。
上一章讲美学原理时曾讲过对称性，如果从对称性的角度来看待作用原理的话，那么它揭示出了物质具有相互作用和自互作用这两种作用，物质总是能够与自身和它物进行作用，可见这两种作用是对称的。
自互作用并不是一种多余的东西，相反它是一种极其重要、不可或缺的力量。
设想，如果某一物质与其它物质之间的相互作用被切断或阻隔掉了，而宇宙中的物质又不具备自互作用时，那么这样一来物质只能迅速地衰退到它演化的起点，即算这样的物质已经花了几十亿年的时间才演化到当下的状态。可谓一朝衰退、前功尽弃！由此可见，没有自互作用的存在那样的宇宙将会是多么的可怕！
所以自互作用的伟大意义就在于它是让物质能够停留在当下的演化状态的一种最根本的、必不可少的力量。
第三，运作关系指的是存在着起影响作用、支配作用、决定作用、因果作用等等形式的作用的各种真实的关系。
自然界中各种真实的关系我们都不陌生，像上面讲到的用手摁桌子的挤压关系、牙齿咬舌头的挤压关系等等。这些关系都与大自然的某种运作有关，这是显然的。
除了这些真实的关系以外，还有一些关系不涉及自然界和自然界的运作，在这个时候我们就不必要求相互作用和自互作用的存在。
从作用原理可以看出，我不认为自然界中存在着一种“单方面作用”，即只有A-→B的单向作用。从单纯的思辨的角度讲，单方面作用是很难想象的。我们假设有A-→B的单向作用，且在这个过程中传递的是能量（如果不是传递能量那又能传递什么呢？），那么则有：
Ⅰ A的能量会不断减少，以至于消失，所以A不会稳定地存在。宇宙的年龄有137亿年之久，这样不稳定的A——如果有的话——应当早已经消失了，我们是很难观察到的。
Ⅱ 从B的角度讲，如果有许多物质（包括A在内）能作用于它，而它永远不作用前者，那么这样的单向作用会导致B在宇宙中形成一个隔离区，这个是很难想象的。
作用原理指出自然界运作的全部关系就只有两种，即相互作用和自互作用，那么我们熟悉的其它关系呢？比如因果关系难道消失了吗？
因果关系自然不会消失，它其实是由一连串的相互作用和自互作用构成的。以“种瓜得瓜，种豆得豆”为例进行分析，将瓜和豆的种子种在土壤中，种子生根发芽长成植株，最后又结出瓜和豆的种子。在这个过程中，植物与它的外部环境发生一系列的相互作用，二氧化碳的吸收与扩散、光的吸收与反射、土壤与根系的相互作用、水份的渗透与渗出等；而在植物内部则发生着一系列自互作用，水份、养份、激素和能量等从一个部位转移到另一个部位。
那么，作用原理有什么用呢？
其作用就在于：世界由于相互作用和自互作用而构成一个整体。
这是一个怎样的整体呢？
一个系统的整体。
这样，系统论或者说系统思想就被推导出来了。
1.2 系统思想
系统思想是理论进化论所采取的一种思维方式、一种观察世界的视角，也可以理解为全局思考、整体性地思考，在本书的许多地方读者都会发现这一点；事实上，在理论进化论的最初创建过程中我就不自觉地运用了系统思想来考虑和看待大自然。
当今系统思想的主体是系统科学。系统科学是20世纪后半叶形成的综合性横断科学，其中的思想、理论、观点、方法和技术很多，不可能在本书中都介绍出来。读者可参见相关的书目。
讲了这么多，那么究竟什么是系统呢？
按照贝塔朗菲的定义，系统指的是相互联系、相互作用的诸元素的综合体。
一个系统总是由诸多要素所构成，这些要素之间相互关联，相互影响，相互制约，构成一个不可分割的、动态的有机整体，这就是系统。当然，这些要素在一定程度上也可以看做是一些子系统。
其实，对于现实中的存在，一切物质都是系统的。
我们可以先从非常简单的原子进行分析。原子是由原子核和许多电子组成的，电子与原子核、电子与电子之间有着复杂的电磁相互作用，而原子核也是由许多的质子和中子构成，它们之间有着复杂的强相互作用，所以原子是由许多的要素构成，因而原子是系统的。如果是比原子还要简单的粒子呢？比如一个光子，如此简单的不可再分的微粒是否也是系统的呢？
光也是系统的。关于这一点，我们只需要考虑到光子是一个微观粒子，所以光子自身会与自身发生自互作用，所以它的不同的“组份”之间会发生相互联系的关系，所以按照上述定义光子也是一个系统。另外，光子有速度、频率，由此决定它的波长、颜色、能量、动量，此外它还有垂直、水平等各种偏振方向这样一系列要素。我们还可以考察这个光子的“一生”，它是怎样产生的，比如电子从高能态跃迁到低能态时发射一个光子，或正反物质湮灭释放光子；它的传播过程是怎样的，它经历了哪些介质；它最后是怎样被其它物质吸收的，它的能量是怎样流动的等等。由此可见，即使是简单的光子也是由如此多的要素构成的，所以光子也是系统的。
由于原子和光子这样的微粒都是系统的，所以由这些基本物质所构成的其它物质就更加是系统的了，这是不言而喻的。比如一棵树，它是由大量的原子和分子构成，这些物质形成了树干、根系、枝条、花、果实、种子等等部分，而这些部分又构成一些子系统，这些部分或者说子系统相互影响、协调统一地组成了一棵有机的树。
最后，回到美与系统的关系：美是系统的美，系统应当是美的系统。
许多时候，美并不是孤立的和静态的，它是动态的和连结的。美有大美、小美、大美与小美相互印证的美，整体美、局部美、细节美、动态美、历程美，表相美、规律美、抽象美等等，所以美可以是多方面的、有机的美，这就是我所说的系统的美。一个系统的各个要素，无论我们从哪个方面、哪些维度去看它都可以是美的。
眉如翠羽片，肌似羊乳脂。
脸衬桃花瓣，鬟堆金凤丝。
秋波湛湛妖娆态，春笋纤纤娇媚姿。
艳比昭君美，果然赛西施。
柳腰微展鸣金佩，莲步轻移动玉肢。
月里嫦娥难到此，九天仙子怎如斯？
工欲善其事，必先利其器。
本章讲的作用原理以及由此导出的系统思想就是我闯荡思想江湖的两个武器。有了称手的武器之后就可以在这哪怕是人迹罕至的荒芜之地大刀阔斧地大干一场了。正所谓南海蛟龙出水，东北猛虎下山。蛟龙出水，腾云驾雾，神龙见首不见尾，鬼神莫测；猛虎下山，势不可挡，尖牙利爪身矫健，威震八方。乘龙驭虎，龙喷火，虎啸风，风助火势，火借风威，水路并进、地空横行、咆哮出击！
不过思想的江湖并非坦途一片，它终究也是有各式各样的拦路虎和冥顽巨石挡道的，那么我们能否攻克这些难题呢？究竟要怎样运用这两个武器呢？这两个花了两章才介绍完的武器究竟好不好用呢？拳有套路，枪有招式，兵有阵法，即算有了良好的武器也要有使用武器的方法和招式，那么究竟要使出怎样的招式来呢？
欲知后事如何，且听下章分解。