這一章將論述行為,即生存機器的動物分支廣泛利用的那種快速動作。動物已經(jīng)變成活躍而有進取心的基因運載工具--基因機器。在生物學家的詞匯里面,行為具有快速的特性。植物也會動,但動得異常緩慢。在電影的快鏡頭里,攀緣植物看起來象是活躍的動物,但大多數(shù)植物的活動其實只限于不可逆轉(zhuǎn)的生長。而另一方面,動物則發(fā)展了種種的活動方式,其速度超過植物數(shù)十萬倍。此外,動物的動作是可逆轉(zhuǎn)的,可以無數(shù)次重復。
動物發(fā)展的用以進行快速動作的機件是肌肉。肌肉就是引擎,它象蒸汽機或內(nèi)燃機,以其貯藏的化學燃料為能量產(chǎn)生機械運動。不同之處在于:肌肉以張力的形式產(chǎn)生直接的機械力,而不是象蒸汽機或內(nèi)燃機那樣產(chǎn)生氣壓。但肌肉與引擎相類似的另外一點是,它們通常憑借繩索和帶有鉸鏈的杠桿來發(fā)揮其力量。在人體內(nèi),杠桿就是骨骼,繩索就是腱,鉸鏈就是關(guān)節(jié)。關(guān)于肌肉如何通過分子進行活動的方式,人們知之甚多,但我卻感到下面的問題更有趣:我們?nèi)绾慰刂萍∪馐湛s的時間和速度。
你有沒有觀察過構(gòu)造復雜的人造機器?譬如說,針織機或縫紉機、紡織機、自動裝瓶機或干草打包機。這些機械利用各式各樣的原動力,如電動馬達或拖拉機。
但這些機械在運轉(zhuǎn)時如何控制時間和速度卻是一個更其復雜的問題。閥門會依次開啟或關(guān)閉,捆扎干草的鋼抓手會靈巧地打結(jié)并在最恰當?shù)臅r刻伸出割刀來切斷細繩。許多人造機器的定時操作是依靠凸輪來完成的。凸輪的發(fā)明的確是個輝煌的成就。它利用偏心輪或異形輪把簡單的運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閺碗s的、帶節(jié)奏性的運轉(zhuǎn)。
自動演奏樂器的原理與此相仿。其他樂器,如蒸汽風琴,或自動鋼琴等則利用經(jīng)過按一定模式打孔的紙制卷軸或卡片來發(fā)出音調(diào)。近年來,這些簡單的機械定時裝置有被電子定時裝置取代的趨向。數(shù)字計算機就是個例子。它們是大型的多能電子裝置,能夠用以產(chǎn)生復雜的定時動作。象計算機這樣的現(xiàn)代電子儀器,其主要元件是半導體,我們所熟悉的晶體管便是半導體的一種形式。
生存機器看來繞過了凸輪和打孔卡片。它使用的定時裝置和電子計算機有更多的相同之處,盡管嚴格說來,兩者的基本操作方式是不同的。生物計算機的基本單位是神經(jīng)細胞或稱作神經(jīng)原。就其內(nèi)部的工作情況看來,是完全不同于晶體管的。神經(jīng)原用以在彼此之間通訊的密碼確實有點象計算機的脈沖碼,但神經(jīng)原作為一個數(shù)據(jù)處理單位比晶休管復雜得多。一個神經(jīng)原可以通過數(shù)以萬計的接線與其他單位聯(lián)系,而不僅僅是三個。神經(jīng)原工作起來比晶體管慢些,但就微型化而言,晶體管卻大為遜色。因此,過去二十年來微型化是主宰電子工業(yè)的一種傾向。關(guān)于這一點,下面這個事實很能說明問題:在我們的腦袋里大約有一百億個神經(jīng)原,而在一個腦殼中最多也只能塞進幾百個晶體管。