第一章 技术元素 不可避免性的窄门

我将不可避免地走向死亡，但死亡的方式却并未确定。生命的进化不可避免，但进化出何种生命却未可知。不管有多少种死亡方式，大多数死亡都遵循一种模式。生命进化在宇宙中可能很常见，但生命种类可能也遵循一个狭窄的模式。这一观点绝对小众。绝大多数思考宇宙生命的人认为我们的思想太狭隘，不能准确地想象生命能或会有多么多样。

我猜测，生命进化的窄门并不会像限制替代基础（如DNA）出现的频率一样，限制进化发生的频率。也许只有几种基本的方法能构建出一种自我进化、熵的自我复制的生命形式。一旦拥有这些方法，生命进化可能性的大门就打开了。如果进化的狭窄通道在生命上成立，则其也可能在智能上成立。也许只有几种可行的方法可以进化出一种能自我感知的思维。同样的道理甚至能适用于技术成就。也许只有这几种方法能让一种思维创造出一个全球网络。

我深受科幻作品的影响，对我而言，要产生这些异端思想并不容易。但我成功地转变了自己探究结果的思维。我们研究让生命——任何生命——自发组织自身的条件越多，这些条件的狭窄性看起来就越发令人惊叹。生命需要金发姑娘的触摸——不过热也不太冷；不过于秩序化，也不能太无序；不能太强，也不能太弱。现实中的各个方面，从重力等宇宙常数，到我们星球的确切大小，到冰分子融化的温度——所有这些值和数百种条件都处于最佳位置，才让我们已知的生命动态平衡得以繁荣。事实上，生命的动态平衡要求最佳位置，并一直在秩序和失序之间徘徊。

在这个非常狭窄的参数走廊外，我们所知的生命不被允许存在。科学通过模式和模拟研究熵系统越多，人们发现生命所依赖的最佳位置也越多。当人们发现和列出所有这些配置时，生命的限制变得相当清楚。

曾有一段时间，科学认为生命进化所需的条件非常宽松，直到我们尝试复制这些条件时为止。生命起源论很容易表述：无机化合物与复杂的生物化合物自组织成有生命的有机体。问题是，到目前为止，我们还不能重塑这一化学变化的道路。

问题并不在于我们认为这一过程所需要的长时间。问题是，需要在漫长的时间里积累众多微小的成功。目前的理论是，生命出现前的基础分子受物理约束条件所限（如小水池、深沟、岩孔），随后受能量变化（辐射、光、热、火花）被激活为特定的新组合。最初的结果必须受它们约束条件的保护，以免在一系列渐进式改进得到积累前倒退。但在我们能想到的所有思路上，从开始的原始化合物到结尾的DNA，中间步骤和中间分子数量众多且都很脆弱。

每次再造这些早期分子的实验都以失败告终，而实验所取得的进展只占整个实验进展的一小部分。就拿自我复制的构件氨基酸来说，就我们所知，基本元素要自组织成氨基酸需要单独且互相矛盾的环境。其中一种元素需要非碱性的凉水，一种需要热酸，一种需要加压和甲烷。而且，这些成分存在的时间也很短，必须在消散前的数小时内彼此结合。很难想象所有这些特定环境交相出现的奇妙世界。

生物进化的天才在于，它不需要等待好运气凑到一块才创造全新的东西。它能随着时间将琐碎的改进整合成一些革命性的东西。前生命的难题在于，不存在能在体内积累小优势的自给有机体。换言之，前生命并不具备生命所有的进化优势。前进化的规则不同。在生命诞生前，小的复杂性可以累积，当时没有细胞膜维持并保护这些复杂性。因此，在这种没有生命的环境中，所有新事物都必须同时发生。分别诞生于不同物理区域的数十乃或数百种细微化合物和催化剂都必须集聚在一起，以构建成第一个自我复制的DNA分子。

也许还有我们没想到的更简单的道路。可能自我复制甚至新陈代谢都是先以机械方式形成，附着在黄铁矿晶体或泥土粒子上，因此自我复制可能并不是一开始就有机化，而是一个在更稳定的矿物质上复制的过程。

这种晶体可能性启发了科幻小说作者和大胆的科学家们，他们预测了完全不同的生命形式。他们暗示，在宇宙中的某些地方，生命也许是硅基而非碳基，也许是干燥的而非湿润的，也许以气态而非固态存在。弗雷德·霍伊尔（FredHoyle）想象星尘的黑云从无中激发出秩序。气体变成一种分散的、分布式的类生命灵魂。硅基有机体——理论上与碳基组织有众多相似之处——是科幻小说中的常客。理论上，宇宙某处可能存在干燥生命，但当我们试图从惰性材料中整理出一条可行的道路，以便在这些可替换的母体中自组出生命，即便有数十亿年时间和整个宇宙的空间，我们也想象不出这一过程需要的中间自组步骤。

着重说出这些困难的目的并不是暗示，在解释生命出现时需要奇迹或是其他外星力量，而是要指出生命在地球上出现的轨迹——配有DNA的水浴——也许是生命出现的主要或唯一方式。通往生命的道路很寂寞，贯穿可能性空间的道路如此稀少，似乎我们所知的生命道路是贯穿那片空间的唯一路径。我们在尝试查明通往DNA的历史道路上探索的替代方法越多，DNA是一个非常特殊的例子就越明显。DNA和甲壳虫或螨虫的世界不同，每个甲壳虫或螨虫周围都有一大片可能的替代有机体，DNA没有替代品。

西蒙·康维·莫里斯（SimonwayMorris）对伯吉斯页岩所做的工作激发了多种生命多样性理论的产生，他称DNA确实是“宇宙中最诡异的分子”。一些原子通过极其简单的排列就能以一种非常便利的结构支持自身，其结构一碰就能解开或结合，并分拆成一连串永不重复的拷贝。其美如数学。这些分子保持秩序却能按命令分解，分拆创新却能保持精确度的能力赋予生命以力量。到目前为止，我们尚未发现或发明任何和DNA哪怕有一点点像的东西。DNA也许就像圆周率一样独一无二。

按照这一理论，我们应该能预期，我们在银河系中遇到的绝大多数生命都基于DNA脱氧核酸分子。如果出现这种情况的可能性很大，那么复杂有机体具备双边对称性、神经元、管状肠和眼球的可能性也很大，因为这些东西反复出现在许多基于DNA的不同科地球生命上。如果我们能研究足够多的有生命的星球，我们将会认识到，许多地球生命的特征都很普遍。并不是宇宙中的每种有机体都必须有这些特征（地球上的许多有机体也没有），而是只要在生命存在时间很长的地方，这些特征都普遍存在。莫里斯说过：“如果你想要研究外星生物学，研究DNA吧。”从这方面来看，大多数科幻电影幻想的外星人看起来并不“外星”，这可能是真的。

要说清楚的是，生命最初进化的条件要比后来生命成长的条件限制更多。我们能很容易想象到，生命在可能不是其进化地的地方欣欣向荣。不难想象，如果生命具备渐进式积聚进化变化的优势，生命就能征服极端严苛的环境，如太空或气体云。一个有生命的分子系统也许会在某个星系的一些非常有利的地方首先进化出来，并将自己播撒到其他不能产生生命的星球上去。一旦生命在其他地方开始，它也许会繁荣起来，直到看起来像是一直存在于那颗星球上。弗雷德·霍伊尔等宇宙学家认为，DNA也许就是这样一个候选项，我们所知的生命来源自地球外，在其被播撒到地球这颗完全空白的有盖培养皿中后，生命开花并通过持续自我增殖扩大，直到变得完全本土化。

宇宙中也许确实存在这样的分子，能像生命所要求的那样自发进行自我复制，但它们也许在最开始并不能自组。这些替代的生命基础也许需要一种思维去发明它们；也就是说，它们也许需要一系列超出本身、精心准备的化学步骤才能开始——也许是某个地方的试管。如果你喜欢科幻作品，你也许会知道，有一种场景假定DNA分子本身就是一些外星生物的发明物，故意或不经意地播撒到了地球上。我们在查明DNA自然源头上遇到如此多困的难，是因为DNA根本没有自然源头。

由于样本只有一个（一种生命、一种智慧），我们不知道自己所看到的生命形式是例外还是普遍如此。我们倾向于把我们自己看作例外。进化论者史蒂芬·杰·古尔德（StephenJayGould）在其论文中反复提到的生命观点是，如果将生命磁带倒带，我们不会得到如我们所知的生命。不存在偏向、通道或门，只有再也不会发生的随机道路。从不可重复性上来看，我们独特的生命形式是例外。

另一种小众观点认为，变化在短期内的确不可重复，但在大的元规模上，在数十亿年的规模上，物理学的限制决定了特定的可能性。也许化学决定了分子有多少种方式自组织成生命，决定了这些分子有多少种方式结合成更高级的形式。反过来，那些最初条件也许会限制分子自发组成一种心智的方法的数目。考虑到所有这些因素，由分子组成的大脑在其能出现的思想及其能产生的技术种类上也有限制，因此，从特定的现实角度来说，这种思维的技术发展道路所受的限制也许远比对这些思维的限制多。

如果是这样，那我们应该怎么办？我认为，我们应该继续关注生命如何自发（或非自发）产生的证据。在这点上，克雷格·文特尔（CraigVenter）和其他人在创造人造生命上所做的努力最具前景。其次，我们应该意识到，技术发展也许是有限的。就像也许存在非常简单的、只能通过一种思维才会出现的生命形式一样，也存在只能通过非常先进的技术的迂回路线才能达到的简单技术形式。

况且，尽管我们强烈相信，人类的自由意志完全掌控着技术，技术发展的未来脚步也许会更多地受物理学和化学的控制，而非我们的奇思怪想。

2008年9月27日