4．人類(lèi)起源

    智力的進(jìn)化和人類(lèi)的起源是相互聯(lián)系的。古人類(lèi)學(xué)家和分子遺傳學(xué)家正在對(duì)何時(shí)、何地和怎樣從猿的系統(tǒng)分化出來(lái)并如何進(jìn)化成現(xiàn)代人的問(wèn)題，卷入一場(chǎng)論戰(zhàn)。古人類(lèi)學(xué)家以化石遺骸和人工制造物為證據(jù)，堅(jiān)持認(rèn)為現(xiàn)代人類(lèi)是由其居住在世界各地的古老祖先進(jìn)化而來(lái)的，這一進(jìn)化歷程歷時(shí)數(shù)百萬(wàn)年。相反，分子遺傳學(xué)家根據(jù)人類(lèi)線(xiàn)粒體DNA譜系推斷，當(dāng)今人類(lèi)所有各個(gè)種族共同的女性祖先，也就是人類(lèi)始祖夏娃，其生存年代大約距今150萬(wàn)一180萬(wàn)年之間。

5．智力的本質(zhì)

    智力是指人認(rèn)識(shí)客觀事物并運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，集中表現(xiàn)在反映客觀事物深刻、正確、完全的程序上，往往通過(guò)觀察、記憶、想象、思考、判斷等表現(xiàn)出來(lái)。它是在掌握人類(lèi)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和從事實(shí)踐活動(dòng)中發(fā)展的，但又不等同于知識(shí)和實(shí)踐。它是先天素質(zhì)、社會(huì)歷史遺產(chǎn)和教育的影響以及個(gè)人努力三方面因素相互作用的產(chǎn)物。智能是人的內(nèi)在智力和由智力外化的行為的總和。明斯基在《智力社會(huì)》一書(shū)中寫(xiě)道：“我們的智力包含了能使我們解決認(rèn)為困難的問(wèn)題的過(guò)程，智能是我們?nèi)圆涣私獾哪切┻^(guò)程的統(tǒng)稱(chēng)。”智力包含在“知其然”中，而智能卻表現(xiàn)在處理“知其然而不知其所以然”的過(guò)程中。

    人類(lèi)大腦是已知的最復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。它有上千億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞(神經(jīng)元)。這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于整個(gè)銀河系星星的數(shù)目。神經(jīng)細(xì)胞之間通過(guò)突觸相互聯(lián)結(jié)。突觸的結(jié)構(gòu)和功能的發(fā)現(xiàn)，其重要性可以與原子和DNA的發(fā)現(xiàn)相提并論。因?yàn)樵�子的發(fā)現(xiàn)有助于回答物質(zhì)是什么，DNA的發(fā)現(xiàn)有助于理解生命的本質(zhì)，而突觸的發(fā)現(xiàn)對(duì)于認(rèn)識(shí)腦功能是至關(guān)重要的。假定每個(gè)突觸有兩個(gè)狀態(tài)，那么，人腦中所包含的不同狀態(tài)總數(shù)則為2的1015冪。這個(gè)數(shù)字大大超過(guò)了整個(gè)宇宙中的基本粒子(質(zhì)子和中子)的總數(shù)(不超過(guò)21000)。作為進(jìn)化的一種結(jié)果來(lái)看，人類(lèi)大腦無(wú)疑是生物史上最偉大的成功之一。自然選擇在腦的進(jìn)化中起著一種智力篩選的作用，從而產(chǎn)生出愈來(lái)愈能勝任應(yīng)付自然法則的大腦與智力。

6.復(fù)雜性問(wèn)題

    本世紀(jì)60年代以來(lái)由于計(jì)算機(jī)作為研究手段(而不僅僅是數(shù)值計(jì)算工具)的廣泛應(yīng)用，與理論、實(shí)驗(yàn)手段相結(jié)合，促成了非線(xiàn)性科學(xué)的建立。這方面研究的迅速進(jìn)展，使人們對(duì)一些久懸不解的基本難題，諸如物理學(xué)的確定性描述和概率性描述的關(guān)系、湍流發(fā)生的機(jī)制、自然界有序和無(wú)序轉(zhuǎn)變的條件等，有了新認(rèn)識(shí)，并開(kāi)始影響人類(lèi)的自然觀，促進(jìn)人們從事物總體聯(lián)系的角度去探索和把握自然界的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)形式。

    湍動(dòng)的大氣、奔騰的河流、被磁場(chǎng)束縛著的高溫電離氣體、大量原子結(jié)合起來(lái)的固體，都是典型的復(fù)雜系統(tǒng)，但認(rèn)真觀察這些系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，除了發(fā)現(xiàn)人們預(yù)料的急劇變動(dòng)的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)形態(tài)外，還會(huì)發(fā)現(xiàn)與這些運(yùn)動(dòng)共存著在空間上局域、時(shí)間上壽命很長(zhǎng)的規(guī)整結(jié)構(gòu)，即相干結(jié)構(gòu)，孤子就是一種特殊的相干結(jié)構(gòu)。存在這種結(jié)構(gòu)的原因，是非線(xiàn)性相互作用。

    早在1834年，一位名叫羅素的英國(guó)工程師觀察一條木船在運(yùn)河中運(yùn)動(dòng)時(shí)，偶然看到在搖蕩的船首擠出高約0．3米到0．5米、長(zhǎng)約10米的一堆水來(lái)。當(dāng)船突然停止時(shí)，這堆水保持自己的形狀，以每小時(shí)13公里的速度沿運(yùn)河往前傳播。羅素沿運(yùn)河騎馬追逐了約3公里，它才逐漸消失。羅素將這堆水稱(chēng)為“孤波”，并認(rèn)為它應(yīng)當(dāng)是流體力學(xué)方程的一個(gè)解。

    孤波被重新記起并被命名為“孤子”，是本世紀(jì)60年代電子計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用之后的成就。電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)和應(yīng)用，使得科學(xué)家們敢于也可能去探索過(guò)去解析手段難于處理的復(fù)雜問(wèn)題。

    孤子是一維空間上的一種特殊相干結(jié)構(gòu)，它之所以能長(zhǎng)期局域化，是由于系統(tǒng)中的色散與非線(xiàn)性?xún)煞N作用相互平衡的結(jié)果。它的出奇的穩(wěn)定性與這些非線(xiàn)性系統(tǒng)具有無(wú)窮多守恒律密切相關(guān)。除孤子外，自然界還存著大量的其他相干結(jié)構(gòu)，最引人注目的是各種尺度的渦旋，大者如木星上直徑4萬(wàn)公里的大紅斑，小者如只有幾個(gè)納米的晶體中的電荷密度波。它們與孤子相似之處在于空間上局域，時(shí)間上長(zhǎng)壽，相當(dāng)穩(wěn)定，不同之處是它們?cè)谙嗷プ饔脮r(shí)并不嚴(yán)格保持形狀不變，而是可以匯合、分裂。幾個(gè)流體旋渦可集合成一個(gè)大渦，一個(gè)大渦也可以在強(qiáng)的外作用下被打碎。對(duì)這些結(jié)構(gòu)形成機(jī)理的認(rèn)識(shí)和相互作用的探索，仍是非線(xiàn)性科學(xué)的前沿。通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，對(duì)木星紅斑的形成機(jī)理已有了較好的理解。

    孤子和其他相干結(jié)構(gòu)存在于用連續(xù)介質(zhì)或流體方程來(lái)描述的系統(tǒng)中。與平面擺等只具有幾個(gè)自由度的動(dòng)力系統(tǒng)相比，流體系統(tǒng)實(shí)際上是具有無(wú)窮多自由度的復(fù)雜系統(tǒng)。然而正是在這個(gè)無(wú)窮維系統(tǒng)中卻可以形成結(jié)構(gòu)規(guī)整、相當(dāng)穩(wěn)定的孤子和渦旋，這表現(xiàn)了非線(xiàn)性作用的非同尋常之處。

    與非線(xiàn)性作用在無(wú)窮多自由度的復(fù)雜系統(tǒng)中可以促成規(guī)整性的孤子的發(fā)現(xiàn)相呼應(yīng)，非線(xiàn)性科學(xué)近20年來(lái)又從另一個(gè)極端向人民展示了在微觀和宏觀兩個(gè)層次上，由確定性方程描述的簡(jiǎn)單系統(tǒng)可以出現(xiàn)極為復(fù)雜的、貌似無(wú)規(guī)的運(yùn)動(dòng)——混沌，進(jìn)一步動(dòng)搖了牛頓以來(lái)占主導(dǎo)地位的“機(jī)械決定論”。