第一章 技術元素 不可避免性的窄門

我將不可避免地走向死亡,但死亡的方式卻並未確定。生命的進化不可避免,但進化出何種生命卻未可知。不管有多少種死亡方式,大多數死亡都遵循一種模式。生命進化在宇宙中可能很常見,但生命種類可能也遵循一個狹窄的模式。這一觀點絕對小眾。絕大多數思考宇宙生命的人認為我們的思想太狹隘,不能準確地想像生命能或會有多麼多樣。

我猜測,生命進化的窄門並不會像限制替代基礎(如DNA)出現的頻率一樣,限制進化發生的頻率。也許只有幾種基本的方法能構建出一種自我進化、熵的自我複製的生命形式。一旦擁有這些方法,生命進化可能性的大門就打開了。如果進化的狹窄通道在生命上成立,則其也可能在智能上成立。也許只有幾種可行的方法可以進化出一種能自我感知的思維。同樣的道理甚至能適用於技術成就。也許只有這幾種方法能讓一種思維創造出一個全球網路。

我深受科幻作品的影響,對我而言,要產生這些異端思想並不容易。但我成功地轉變了自己探究結果的思維。我們研究讓生命——任何生命——自發組織自身的條件越多,這些條件的狹窄性看起來就越發令人驚嘆。生命需要金髮姑娘 的觸摸——不過熱也不太冷;不過於秩序化,也不能太無序;不能太強,也不能太弱。現實中的各個方面,從重力等宇宙常數,到我們星球的確切大小,到冰分子融化的溫度——所有這些值和數百種條件都處於最佳位置,才讓我們已知的生命動態平衡得以繁榮。事實上,生命的動態平衡要求最佳位置,並一直在秩序和失序之間徘徊。

在這個非常狹窄的參數走廊外,我們所知的生命不被允許存在。科學通過模式和模擬研究熵系統越多,人們發現生命所依賴的最佳位置也越多。當人們發現和列出所有這些配置時,生命的限制變得相當清楚。

曾有一段時間,科學認為生命進化所需的條件非常寬鬆,直到我們嘗試複製這些條件時為止。生命起源論很容易表述:無機化合物與複雜的生物化合物自組織成有生命的有機體。問題是,到目前為止,我們還不能重塑這一化學變化的道路。

問題並不在於我們認為這一過程所需要的長時間。問題是,需要在漫長的時間裡積累眾多微小的成功。目前的理論是,生命出現前的基礎分子受物理約束條件所限(如小水池、深溝、岩孔),隨後受能量變化(輻射、光、熱、火花)被激活為特定的新組合。最初的結果必須受它們約束條件的保護,以免在一系列漸進式改進得到積累前倒退。但在我們能想到的所有思路上,從開始的原始化合物到結尾的DNA,中間步驟和中間分子數量眾多且都很脆弱。

每次再造這些早期分子的實驗都以失敗告終,而實驗所取得的進展只佔整個實驗進展的一小部分。就拿自我複製的構件氨基酸來說,就我們所知,基本元素要自組織成氨基酸需要單獨且互相矛盾的環境。其中一種元素需要非鹼性的涼水,一種需要熱酸,一種需要加壓和甲烷。而且,這些成分存在的時間也很短,必須在消散前的數小時內彼此結合。很難想像所有這些特定環境交相出現的奇妙世界。

生物進化的天才在於,它不需要等待好運氣湊到一塊才創造全新的東西。它能隨著時間將瑣碎的改進整合成一些革命性的東西。前生命的難題在於,不存在能在體內積累小優勢的自給有機體。換言之,前生命並不具備生命所有的進化優勢。前進化的規則不同。在生命誕生前,小的複雜性可以累積,當時沒有細胞膜維持並保護這些複雜性。因此,在這種沒有生命的環境中,所有新事物都必須同時發生。分別誕生於不同物理區域的數十乃或數百種細微化合物和催化劑都必須集聚在一起,以構建成第一個自我複製的DNA分子。

也許還有我們沒想到的更簡單的道路。可能自我複製甚至新陳代謝都是先以機械方式形成,附著在黃鐵礦晶體或泥土粒子上,因此自我複製可能並不是一開始就有機化,而是一個在更穩定的礦物質上複製的過程。

這種晶體可能性啟發了科幻小說作者和大膽的科學家們,他們預測了完全不同的生命形式。他們暗示,在宇宙中的某些地方,生命也許是硅基而非碳基,也許是乾燥的而非濕潤的,也許以氣態而非固態存在。弗雷德·霍伊爾(Fred Hoyle)想像星塵的黑雲從無中激發出秩序。氣體變成一種分散的、分散式的類生命靈魂。硅基有機體——理論上與碳基組織有眾多相似之處——是科幻小說中的常客。理論上,宇宙某處可能存在乾燥生命,但當我們試圖從惰性材料中整理出一條可行的道路,以便在這些可替換的母體中自組出生命,即便有數十億年時間和整個宇宙的空間,我們也想像不出這一過程需要的中間自組步驟。

著重說出這些困難的目的並不是暗示,在解釋生命出現時需要奇蹟或是其他外星力量,而是要指出生命在地球上出現的軌跡——配有DNA的水浴 ——也許是生命出現的主要或唯一方式。通往生命的道路很寂寞,貫穿可能性空間的道路如此稀少,似乎我們所知的生命道路是貫穿那片空間的唯一路徑。我們在嘗試查明通往DNA的歷史道路上探索的替代方法越多,DNA是一個非常特殊的例子就越明顯。DNA和甲殼蟲或蟎蟲的世界不同,每個甲殼蟲或蟎蟲周圍都有一大片可能的替代有機體,DNA沒有替代品。

西蒙·康維·莫里斯(Simon way Morris)對伯吉斯頁岩所做的工作激發了多種生命多樣性理論的產生,他稱DNA確實是「宇宙中最詭異的分子」。一些原子通過極其簡單的排列就能以一種非常便利的結構支持自身,其結構一碰就能解開或結合,並分拆成一連串永不重複的拷貝。其美如數學。這些分子保持秩序卻能按命令分解,分拆創新卻能保持精確度的能力賦予生命以力量。到目前為止,我們尚未發現或發明任何和DNA哪怕有一點點像的東西。DNA也許就像圓周率一樣獨一無二。

按照這一理論,我們應該能預期,我們在銀河系中遇到的絕大多數生命都基於DNA脫氧核酸分子。如果出現這種情況的可能性很大,那麼複雜有機體具備雙邊對稱性、神經元、管狀腸和眼球的可能性也很大,因為這些東西反覆出現在許多基於DNA的不同科地球生命上。如果我們能研究足夠多的有生命的星球,我們將會認識到,許多地球生命的特徵都很普遍。並不是宇宙中的每種有機體都必須有這些特徵(地球上的許多有機體也沒有),而是只要在生命存在時間很長的地方,這些特徵都普遍存在。莫里斯說過:「如果你想要研究外星生物學,研究DNA吧。」從這方面來看,大多數科幻電影幻想的外星人看起來並不「外星」,這可能是真的。

要說清楚的是,生命最初進化的條件要比後來生命成長的條件限制更多。我們能很容易想像到,生命在可能不是其進化地的地方欣欣向榮。不難想像,如果生命具備漸進式積聚進化變化的優勢,生命就能征服極端嚴苛的環境,如太空或氣體雲。一個有生命的分子系統也許會在某個星系的一些非常有利的地方首先進化出來,並將自己播撒到其他不能產生生命的星球上去。一旦生命在其他地方開始,它也許會繁榮起來,直到看起來像是一直存在於那顆星球上。弗雷德·霍伊爾等宇宙學家認為,DNA也許就是這樣一個候選項,我們所知的生命來源自地球外,在其被播撒到地球這顆完全空白的有蓋培養皿中後,生命開花並通過持續自我增殖擴大,直到變得完全本土化。

宇宙中也許確實存在這樣的分子,能像生命所要求的那樣自發進行自我複製,但它們也許在最開始並不能自組。這些替代的生命基礎也許需要一種思維去發明它們;也就是說,它們也許需要一系列超出本身、精心準備的化學步驟才能開始——也許是某個地方的試管。如果你喜歡科幻作品,你也許會知道,有一種場景假定DNA分子本身就是一些外星生物的發明物,故意或不經意地播撒到了地球上。我們在查明DNA自然源頭上遇到如此多困的難,是因為DNA根本沒有自然源頭。

由於樣本只有一個(一種生命、一種智慧),我們不知道自己所看到的生命形式是例外還是普遍如此。我們傾向於把我們自己看作例外。進化論者史蒂芬·傑·古爾德(Stephen Jay Gould)在其論文中反覆提到的生命觀點是,如果將生命磁帶倒帶,我們不會得到如我們所知的生命。不存在偏向、通道或門,只有再也不會發生的隨機道路。從不可重複性上來看,我們獨特的生命形式是例外。

另一種小眾觀點認為,變化在短期內的確不可重複,但在大的元規模上,在數十億年的規模上,物理學的限制決定了特定的可能性。也許化學決定了分子有多少種方式自組織成生命,決定了這些分子有多少種方式結合成更高級的形式。反過來,那些最初條件也許會限制分子自發組成一種心智的方法的數目。考慮到所有這些因素,由分子組成的大腦在其能出現的思想及其能產生的技術種類上也有限制,因此,

上一章目錄+書簽下一頁