生命是什么

科學(xué)界流傳著一則耐人尋味的笑談，一位物理學(xué)家心懷對(duì)大腦的無(wú)盡好奇，向神經(jīng)科學(xué)家求教：“請(qǐng)跟我講講大腦吧！”神經(jīng)科學(xué)家略一沉吟答道：“它有兩個(gè)半球。”誰(shuí)料，物理學(xué)家立刻打斷他：“停！你講得太多了！”

我確信我的生物學(xué)界朋友會(huì)因我在本書中略過(guò)的細(xì)節(jié)而感到沮喪。關(guān)于地球生命的種種豐富細(xì)節(jié)，我實(shí)在難以一一觸及，只能忍痛割舍，連我自己也深感遺憾。

事實(shí)上，理論物理學(xué)的精髓，恰在剔除無(wú)關(guān)細(xì)節(jié)，透過(guò)繁復(fù)的表象揭示萬(wàn)物運(yùn)行的深層邏輯。它并不會(huì)試圖挖掘有關(guān)生命形態(tài)的全部細(xì)節(jié)，這是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù)，我們真正致力于尋找的是貫穿宇宙中所有生命形式的共通規(guī)律，這些生命甚至可能超出地球范圍，或僅存于我們生物圈的過(guò)去或未來(lái)。為了能夠?qū)@些超越時(shí)空的現(xiàn)象做出解釋，這些共性必然高度抽象。

此刻，我坐在后院，身體在引力的作用下緊貼著椅子，而頭頂那輪明月，同樣因地球引力被牢牢地固定在既定軌道上。若不了解引力定律，我們就會(huì)覺(jué)得這兩者遵循同一規(guī)律聽(tīng)起來(lái)荒誕不經(jīng)。牛頓最初發(fā)現(xiàn)這一定律時(shí)，必須摒棄所有的具體細(xì)節(jié)。衣著、聲音、情緒對(duì)我個(gè)人而言至關(guān)重要，對(duì)引力計(jì)算卻無(wú)關(guān)緊要；月球由氧、硅、鎂、鐵、鈣等化學(xué)元素構(gòu)成，地核主要由鐵元素組成，地球表面71%的面積被水覆蓋，智人的演化歷史長(zhǎng)達(dá)30萬(wàn)年……

這些復(fù)雜因素在引力計(jì)算中同樣無(wú)關(guān)緊要。在計(jì)算引力大小時(shí)，我們只需要考慮兩個(gè)物體的質(zhì)量以及質(zhì)心之間的距離，這就是萬(wàn)有引力定律的本質(zhì)。該定律成功將天體與地面運(yùn)動(dòng)統(tǒng)一起來(lái)，無(wú)論是我穩(wěn)坐在椅子上，還是月球繞地球運(yùn)行，所有運(yùn)動(dòng)都遵循相同的數(shù)學(xué)法則。如今，我們已將這種統(tǒng)一性視作理所當(dāng)然，但在漫長(zhǎng)的數(shù)十萬(wàn)年演化歷史中，我們的祖先并未察覺(jué)。

物理學(xué)家正是憑借這一技巧觸及了現(xiàn)實(shí)的本質(zhì)，精準(zhǔn)地篩選出關(guān)鍵細(xì)節(jié)，剔除了其他無(wú)關(guān)緊要的冗余信息。具備了這種能力，我們就能夠通過(guò)數(shù)學(xué)這一嚴(yán)謹(jǐn)且具體可證的方式，將那些看似毫無(wú)關(guān)聯(lián)的事物統(tǒng)一起來(lái)。在探討運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們無(wú)須糾結(jié)于不同運(yùn)動(dòng)物體的細(xì)節(jié)差別，不必深究它們的材質(zhì)、形狀、顏色等諸多復(fù)雜因素；在計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡或引力大小時(shí)，我們只需聚焦于質(zhì)量、位置和加速度這三個(gè)核心要素。這種巧妙的簡(jiǎn)化并非簡(jiǎn)單的取舍，而是人類在概念認(rèn)知領(lǐng)域邁出的關(guān)鍵一步——它賦予了我們一種全新的視角，讓我們能夠用一套統(tǒng)一的理論框架來(lái)詮釋所有運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，將發(fā)生在地球表面的日常運(yùn)動(dòng)和可觀測(cè)宇宙另一端的宏觀天體運(yùn)動(dòng)統(tǒng)統(tǒng)囊括在內(nèi)。

地球上生物演化過(guò)程中的種種特性不容忽視，但若想理解生命這一普遍現(xiàn)象，這些細(xì)節(jié)就顯得無(wú)關(guān)緊要。我們需要構(gòu)建一個(gè)足夠抽象的框架，既能用來(lái)描述我們已知的全部生命形態(tài)，又能涵蓋那些尚未歸類的生命實(shí)例，幫助我們解開生命起源之謎。這意味著，該框架必須具備深層次的概念結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⑽锢砘瘜W(xué)規(guī)律與生物學(xué)現(xiàn)象統(tǒng)一起來(lái)，此外，由于外星生命的可能形態(tài)也需要被包含在內(nèi)，該抽象理論還必須具有預(yù)測(cè)性，能夠適用于宇宙中所有的生命形式，而不僅限于地球上的生命。

哪些細(xì)節(jié)至關(guān)重要，哪些又可以忽略不計(jì)？這是一個(gè)極具挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。

生命是什么？這一問(wèn)題很難回答，答案可能出人意料。歷史表明，科學(xué)家給出的卓越解釋往往與人們最初的天真預(yù)想背道而馳，所以，與其固守成見(jiàn)，不如讓我們主動(dòng)追問(wèn)生命的本質(zhì)，擁抱意外的發(fā)現(xiàn)。

在本書的后續(xù)章節(jié)中，我將系統(tǒng)介紹利用物理學(xué)理論來(lái)闡釋生命及其起源的前沿思路，該方法旨在捕捉生命的普遍抽象特性，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證理論構(gòu)想。在研究中，我們秉持著曾引發(fā)物理學(xué)范式革命的創(chuàng)新精神，期待著獲得突破性發(fā)現(xiàn)。撰寫本書的初衷，正是為了以顛覆性的方式揭示生命起源的奧秘，設(shè)想人類與外星生命的首次接觸，畢竟，先有想象，才有可能。

構(gòu)建生命物體理論：

火星表面有沒(méi)有可能出現(xiàn)兩把螺絲刀

我已經(jīng)點(diǎn)明，要想了解這門闡釋生命的新物理學(xué)，我們需要從理解存在及存在的緣由開始，即探究物理實(shí)體存在背后的選擇機(jī)制。存在本身極為特別，在我們想象范疇內(nèi)的大多數(shù)事物根本沒(méi)有存在的可能，當(dāng)然，還有些事物直接超出了我們的想象。

我們不妨從想象范疇內(nèi)的事物著手，至少它們存在出現(xiàn)的可能性。例如，我們可以設(shè)想出一系列基本粒子，它們逐步組成了原子、分子、細(xì)胞、自行車、人類、植物，構(gòu)成了在地球40億年的演化史中出現(xiàn)過(guò)的事物，也可以構(gòu)成未曾出現(xiàn)卻可能存在之物。我們生活的世界只是浩瀚空間的冰山一角。

量子力學(xué)、廣義相對(duì)論和統(tǒng)計(jì)物理學(xué)是現(xiàn)代理論物理學(xué)的三大支柱：量子力學(xué)主要研究物質(zhì)的屬性及基本組成單元的行為；廣義相對(duì)論借助時(shí)空的幾何結(jié)構(gòu)來(lái)描述引力作用；統(tǒng)計(jì)物理學(xué)關(guān)注的則是由大量微觀成分構(gòu)成的宏觀系統(tǒng)的集體行為。廣義相對(duì)論和狹義相對(duì)論共同揭示了引力與運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，其核心概念在于坐標(biāo)空間與坐標(biāo)時(shí)間——坐標(biāo)空間是物理學(xué)中用來(lái)描述物理空間的一個(gè)專業(yè)術(shù)語(yǔ)，包含左右、前后、上下三個(gè)維度，我們?nèi)粘Ｊ褂玫闹背邷y(cè)量的就是這種坐標(biāo)空間；坐標(biāo)時(shí)間描述的是由時(shí)鐘測(cè)量的物理量，相比于我們的主觀感知，時(shí)鐘可以更加規(guī)律可靠地記錄時(shí)間的流逝。統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和熱力學(xué)則共同闡釋了能量、功、測(cè)量不確定性（即熵）等概念的特性。

目前，我們尚未構(gòu)建出一套物理理論來(lái)描述基礎(chǔ)物質(zhì)全部組合的可能性，例如元素周期表中的原子可能形成的全部分子組合。在其他宇宙中可能存在著完全不同的元素周期表，甚至完全不存在類似的規(guī)律，我們所知的化學(xué)反應(yīng)可能完全基于本宇宙中的原子特性。再比如晶體管技術(shù)，若在晶體管面世之前出現(xiàn)了另一項(xiàng)技術(shù)，或者出現(xiàn)了某項(xiàng)替代技術(shù)，那么現(xiàn)有的技術(shù)體系將完全不同。通過(guò)組合方式構(gòu)建的物體空間極其龐大，無(wú)論何時(shí)，宇宙都無(wú)法制造出其中的所有物體，甚至無(wú)法制造出其中的一小部分，大多數(shù)存在出現(xiàn)可能性的物體永遠(yuǎn)都不會(huì)問(wèn)世。由多個(gè)部件組成的復(fù)雜物體更是如此，構(gòu)成物體的部件越多，組合的可能性空間就越大。

那些有幸成為物理實(shí)體的事物，其存在往往依賴于已存在的事物以及一系列復(fù)雜條件，因此這些事物的存在難以用現(xiàn)有的物理理論加以解釋。我想要論證的觀點(diǎn)是，為了能夠更好地理解這些事物的存在，我們需要將組合的可能性空間定義為一個(gè)真實(shí)存在的物理空間，就像人類所處的三維空間那樣。深入探究這個(gè)空間的物理特性，或許正是解開生命之謎的關(guān)鍵所在。

在廣袤無(wú)垠的宇宙中，螺絲刀可以算是我們熟知的、實(shí)實(shí)在在的物理實(shí)體之一，我們對(duì)它的存在確信無(wú)疑，畢竟它確實(shí)躺在我們的工具箱里，實(shí)實(shí)在在地存在著。如前文所述，我們已經(jīng)提出疑問(wèn)：“一把螺絲刀出現(xiàn)在火星的紅色荒漠上究竟是一個(gè)小概率離奇事件，還是一件在物理世界中根本不可能發(fā)生的事情呢？”

那么，火星表面有沒(méi)有可能出現(xiàn)兩把螺絲刀呢？

我在第2章提及的那次由卡內(nèi)基科學(xué)研究所舉辦的會(huì)議，或許為生命起源研究的范式革新播下了種子，它為包括我在內(nèi)的部分學(xué)者提供了審視生命、宇宙和萬(wàn)物本質(zhì)的全新視角，通過(guò)搭建起物理學(xué)與生物學(xué)之間的橋梁，幫助我們突破了原有的認(rèn)知。正如大多數(shù)科學(xué)統(tǒng)一理論的發(fā)展軌跡，這一新范式展現(xiàn)出了迥異于既有理論的獨(dú)特面貌。

在那次會(huì)議上，一位學(xué)者大膽斷言，在物理層面，一把螺絲刀不可能無(wú)須任何演化、僅憑隨機(jī)波動(dòng)產(chǎn)生。更令人感到意外的是，他聲稱這一結(jié)論不僅可以通過(guò)邏輯推理得出，還能經(jīng)由實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。這一驚人論斷出自博學(xué)多才的格拉斯哥大學(xué)化學(xué)教授李·克羅寧之口。克羅寧既是我的好友，也是我的合作伙伴，他向來(lái)直言不諱，總愛(ài)向未知的領(lǐng)域發(fā)起挑戰(zhàn)。

克羅寧常被歸為理論家，但他構(gòu)建理論的方法極為獨(dú)特，堅(jiān)持認(rèn)為理論必須能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在多數(shù)人依賴抽象思維構(gòu)建理論時(shí)，克羅寧堅(jiān)持使用現(xiàn)實(shí)世界中的物理對(duì)象來(lái)推演理論。雖然螺絲刀確實(shí)很難自發(fā)形成，但他在會(huì)議上所言并非要強(qiáng)調(diào)這件事不可能發(fā)生，而是要表明他能通過(guò)分子實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一理論。

克羅寧會(huì)在家中的工作間里召開視頻會(huì)議，鏡頭里常常出現(xiàn)正在運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。疫情防控期間，我們每周五都會(huì)與圣塔菲研究所的研究人員克里斯·肯佩斯（Chris Kempes）和邁克爾·拉赫曼通話，克羅寧會(huì)在此時(shí)展示自己正在開展的家庭實(shí)驗(yàn)。他為自己的家庭工作間配備了三維打印機(jī)、機(jī)器人、電子儀器以及各種我甚至說(shuō)不上名字的裝置，并且還在不斷添置新工具，用以完成正式實(shí)驗(yàn)前的問(wèn)題排查工作。

他研制了家庭版選擇裝置，讓滾珠軸承模型在三維打印競(jìng)技場(chǎng)中完成競(jìng)爭(zhēng)篩選，驗(yàn)證演化與選擇的普適性猜想。他還嘗試研制量子計(jì)算機(jī)，只是由于量子測(cè)量?jī)x器造價(jià)高達(dá)10萬(wàn)美元，他無(wú)法證實(shí)是否已實(shí)現(xiàn)光子糾纏態(tài)。后來(lái)，他與格拉斯哥大學(xué)物理系教授合作，利用偏振糾纏光子源進(jìn)行了非偏振光光學(xué)活性測(cè)量實(shí)驗(yàn)。工作時(shí)，克羅寧會(huì)在背景墻上投影，播放《降臨》（Arrival）《超時(shí)空接觸》（Contact）等與外星生命探測(cè)相關(guān)的電影，有時(shí)，他甚至?xí)趬γ嫔贤瑫r(shí)播放兩部電影。若換作我，在這種環(huán)境中實(shí)在難以專心工作，哪怕只播放一部電影也會(huì)讓我分神！

在思考生命起源問(wèn)題時(shí)，克羅寧提出一個(gè)假說(shuō)：某些分子與螺絲刀、手機(jī)、衛(wèi)星和汽車一樣復(fù)雜，難以自發(fā)形成。他意識(shí)到，宇宙并不能生成所有物質(zhì)的理論首先體現(xiàn)在化學(xué)領(lǐng)域。某些分子結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，必須通過(guò)演化才能形成，它們的存在本身就是這類演化過(guò)程的確鑿證據(jù)，它們包含的組成部分實(shí)在太多，根本無(wú)法自發(fā)形成。

若依照克羅寧提出的這一化學(xué)領(lǐng)域猜想來(lái)構(gòu)建理論，我們或許能從“生命的功能”而非“生命的本質(zhì)”出發(fā)，搭建生命理論的數(shù)學(xué)框架。我們已經(jīng)在第2章討論過(guò)，如果聚焦于生命或意識(shí)的功能而非本質(zhì)，我們也許能夠找到破解難題的新思路。這個(gè)思路非常簡(jiǎn)單：宇宙中，只有生命才能創(chuàng)造出由眾多獨(dú)特且遞歸構(gòu)建的部件組成的實(shí)體。

在實(shí)驗(yàn)室里驗(yàn)證生命起源理論絕非易事，許多科學(xué)家認(rèn)為，理解生命的本質(zhì)已屬艱難，更遑論構(gòu)建可驗(yàn)證的生命背后的物理學(xué)理論。有人覺(jué)得我們的嘗試太過(guò)瘋狂，認(rèn)為這些理論晦澀難懂，還有人覺(jué)得這些理論太過(guò)淺顯。我明白，在一些人看來(lái)，我們的理念或許有些奇怪，因?yàn)樗鼈兲幱谝粋€(gè)完全陌生的創(chuàng)造空間。我們尚未解開生命起源之謎，也未與外星生命建立聯(lián)系，因此，或許我們需要的正是那些顛覆常規(guī)、看似“異類”的突破性理念。

攻讀博士期間，我選擇研究生命起源這一課題正是因?yàn)檫@片充滿未知的科學(xué)領(lǐng)域深深吸引了我。彼時(shí)，學(xué)界連應(yīng)該提出何種問(wèn)題都尚未明確，更遑論找出解答之道。我懷著對(duì)物理學(xué)史上那些實(shí)現(xiàn)重大認(rèn)知突破的先驅(qū)的深深敬意，投身這一領(lǐng)域的研究。

眾所周知，牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律，為人們帶來(lái)了對(duì)宇宙運(yùn)行規(guī)律的全新理解；麥克斯韋建立電磁理論體系，為現(xiàn)代電磁學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)；愛(ài)因斯坦通過(guò)創(chuàng)立相對(duì)論并融合時(shí)空觀，徹底改變了人們對(duì)宇宙的認(rèn)知；量子物理學(xué)家們突破確定性和局域性認(rèn)知，彰顯了科學(xué)的強(qiáng)大力量。這些重大進(jìn)展以及物理學(xué)史上其他根本性變革的出現(xiàn)，全都要?dú)w功于科學(xué)家們以全新視角審視未解之謎，無(wú)一例外，我期待生命起源研究也能迎來(lái)這樣的重大突破。作為一名接受傳統(tǒng)教育的理論物理學(xué)者，我起初認(rèn)為這些理論在自己的有生之年難以得到驗(yàn)證，但是克羅寧決心推翻我的這一想法。從合作初期開始，他就敦促我將理論思維建立在實(shí)證基礎(chǔ)之上，這種思維模式徹底改變了我對(duì)生命演化歷程的認(rèn)知方式。

在研究組裝理論（assembly theory）時(shí)，我們并未試圖去定義生命——在本書中，我們已經(jīng)目睹了這類嘗試的失敗，我們的目標(biāo)是搭建一個(gè)形式化框架，實(shí)現(xiàn)生命與非生命物質(zhì)的統(tǒng)一。那么，我們?nèi)绾尾拍芙沂居嘘P(guān)生命起源的物理法則呢？從非生命到生命的躍遷又該如何解釋呢？

組裝理論的核心假設(shè)為，復(fù)雜物體能夠存在意味著其形成信息必然存儲(chǔ)于其他物體中，這構(gòu)成了一種具象化的物理記憶系統(tǒng)，或者說(shuō)制約其形成的條件集合，這些物體只能通過(guò)演化或?qū)W習(xí)形成。我們可以將此歸納為一種選擇機(jī)制，若在生命出現(xiàn)之前就存在可能性空間的選擇機(jī)制，那么這些約束條件將推動(dòng)我們觀察到生命的演化。拉赫曼和克羅寧都將此稱為“生命前選擇”，認(rèn)為需要探究關(guān)于這種選擇機(jī)制的物理定律，而我更傾向于稱這一研究領(lǐng)域?yàn)椤按嬖谖锢韺W(xué)”。

為了構(gòu)建一個(gè)可驗(yàn)證的理論體系，我們采取了獨(dú)特的逆向研究路徑，從可通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的分子特征反向推導(dǎo)出能證明該分子為選擇與演化產(chǎn)物的指標(biāo)。

組裝理論以物體為研究對(duì)象，因?yàn)槲矬w是真正可測(cè)量的實(shí)體。縱觀我接受的所有物理學(xué)教育，物體從未得到過(guò)明確定義，我只是潛移默化地接受了一種觀念：真正的根本性研究對(duì)象應(yīng)為那些不可分割之物，即希臘人口中的“原子”和我們?nèi)缃袼f(shuō)的“基本粒子”。

我剛才講述的這些物體定義雖有些抽象，但意義重大。以這種抽象方式來(lái)描述物體，能幫助我們?cè)跇?gòu)建物體選擇理論時(shí)精準(zhǔn)錨定核心特征，闡釋為何某些物體能夠存在，而其他則不然。接下來(lái)，我們即將深入探討一種創(chuàng)新的物理學(xué)理論框架，獨(dú)辟蹊徑地將生命體視為基本構(gòu)成要素。

組裝理論，

生命就是宇宙創(chuàng)造記憶的過(guò)程

我們之前提到了兩個(gè)猜想：一是宇宙中，或許只有生命才能夠創(chuàng)造出擁有大量獨(dú)特部件的物體；二是我們或許能夠從分子的可測(cè)量屬性出發(fā)去探尋選擇與演化的相關(guān)證據(jù)。

在此前的探討中，我曾提出物體必須具備可分解性，這也就意味著它必然具有可組裝性。組裝指數(shù)（assembly index）正是我們用以量化“宇宙構(gòu)建某物難易程度”的一種形式化指標(biāo)，在分解物體后反向推算得出的在物理層面生成該物體所需的最少步驟數(shù)即為組裝指數(shù)。就某個(gè)特定對(duì)象而言，其組裝空間（assembly space）被定義為遞歸組合已構(gòu)建要素、利用基本部件將其構(gòu)建出來(lái)的路徑集合。實(shí)現(xiàn)最短路徑也就意味著組裝空間捕捉到了構(gòu)建觀察對(duì)象所需的最小記憶容量，即基于歷史上可能存在的物體的最少操作次數(shù)。值得注意的是，組裝空間受物理定律約束，組裝路徑中的可能步驟必須在物理層面上切實(shí)可行。

你可以通過(guò)斷裂分子鍵將一個(gè)分子分解為兩部分，反復(fù)進(jìn)行這一操作，直至得到最簡(jiǎn)構(gòu)件——在分子組裝理論中，這些最簡(jiǎn)構(gòu)件即原子和化學(xué)鍵。所有可能存在的分子都必須遵循化學(xué)成鍵規(guī)則，若要在分子中尋找選擇作用的證據(jù)，我們就必須使用受構(gòu)造器約束的操作來(lái)組裝分子。此處的構(gòu)造器指的是具有特定約束信息的物理系統(tǒng)，這些約束能夠?qū)⒖赡苄钥臻g限定為特定對(duì)象的形成條件。對(duì)化學(xué)對(duì)象而言，構(gòu)造器可以是地球化學(xué)環(huán)境、化學(xué)家或人工智能機(jī)器人，這一概念與我在第2章討論奇亞拉·馬爾萊托和戴維·多伊奇的構(gòu)造器理論時(shí)提出的觀點(diǎn)一致。

任何構(gòu)建對(duì)象的主體都必須采用在物理層面上可行的操作，若要構(gòu)建該分子的組裝空間，你可以從一組簡(jiǎn)單的構(gòu)建模塊入手，通過(guò)連接一對(duì)模塊（例如形成新化學(xué)鍵），嘗試重組出原始分子的架構(gòu)。在每一步操作中，你都可以選擇任意兩個(gè)分子片段進(jìn)行結(jié)合，只要這兩個(gè)片段是之前已經(jīng)制備好的即可。這種連接操作具有遞歸性，所以在每個(gè)組裝步驟中，你都可以重復(fù)利用已構(gòu)建部件。組裝指數(shù)指的就是該分子在組裝空間內(nèi)最短組裝路徑的長(zhǎng)度。

對(duì)大多數(shù)人而言，分子這一概念并不直觀，所以我們可以再用樂(lè)高積木來(lái)解釋一遍，以一種更加清晰明了的方式將這物理概念準(zhǔn)確闡述出來(lái)。如果你正愁找不到玩積木的正當(dāng)理由，那么你現(xiàn)在就可以拿出積木來(lái)親自嘗試一番。請(qǐng)你想象或搭建一個(gè)簡(jiǎn)單物體，比如一個(gè)包含兩個(gè)藍(lán)色部件和三個(gè)黃色部件的物體，你可以任意設(shè)計(jì)它的結(jié)構(gòu)，這就是你的目標(biāo)物體。

現(xiàn)在，請(qǐng)你將其拆解為獨(dú)立的積木單元，這些不可分割的樂(lè)高積木就是你的“原子”，它們相互連接的物理結(jié)構(gòu)就是自帶的預(yù)設(shè)“連接鍵”。此時(shí)，我們需要假設(shè)你可以無(wú)限量獲取樂(lè)高積木，因?yàn)槲覀兪窃诮M裝理論框架下定義物體的抽象空間，而非討論實(shí)際建造過(guò)程中需要多資源（樂(lè)高積木的數(shù)量）。組裝路徑就是該物體所有可能形成方式的集合，而要為該物體構(gòu)建組裝空間，你就要先從樂(lè)高積木堆中選取兩個(gè)結(jié)構(gòu)。接下來(lái)，請(qǐng)你根據(jù)目標(biāo)形態(tài)將兩個(gè)積木結(jié)構(gòu)拼合起來(lái)，確保這個(gè)子部件與你的原始設(shè)計(jì)相符，然后將這個(gè)新組合放回積木堆，再?gòu)姆e木堆中選取兩個(gè)新部件（可以是剛剛組裝的結(jié)構(gòu)）。

你可以持續(xù)進(jìn)行這種遞歸操作，不斷重復(fù)利用已組裝好的部件，直至成功復(fù)原最初設(shè)計(jì)的物體。在這個(gè)過(guò)程中，遞歸操作非常關(guān)鍵，因?yàn)檫@意味著你只能使用已經(jīng)構(gòu)建的物體。換句話說(shuō)，組裝空間本身就承載著過(guò)往記憶，在某個(gè)物體本身存在之前，你無(wú)法用它來(lái)創(chuàng)造新的事物。這聽(tīng)起來(lái)合情合理，對(duì)吧？可是在現(xiàn)有的物理學(xué)理論中，仍未出現(xiàn)將過(guò)去以物理形式具象化并體現(xiàn)于當(dāng)下的機(jī)制。在組裝理論中，我們將過(guò)去巧妙地折疊進(jìn)當(dāng)下，使其具體體現(xiàn)在當(dāng)前物體的組裝空間中。也就是說(shuō)，組裝理論將每個(gè)物體都視為自身歷史的遞歸堆疊，你可以將其理解為一種將歷史視為物理屬性的物理學(xué)理論。

我們將你實(shí)際采用的步驟序列或者可能采取的步驟稱為組裝路徑。在重復(fù)上述操作時(shí)，你可以選擇不同的路徑，而在組裝理論中，我們特別關(guān)注最小組裝空間，即步驟最少的組裝路徑，這種最短路徑以最簡(jiǎn)方式體現(xiàn)了制造該物體所需的因果關(guān)系總量。在確定最小組裝空間后，計(jì)算組裝指數(shù)就非常容易了，我們只需計(jì)算路徑上所需的步驟數(shù)量。換句話說(shuō)，它就是通過(guò)僅重復(fù)利用已生成的獨(dú)特形狀來(lái)制造目標(biāo)物體所需的最少操作次數(shù)，你可以將其理解為宇宙組裝該物體所需的最短歷史、最小記憶容量或最短因果時(shí)間。需要再次強(qiáng)調(diào)的是，宇宙無(wú)法在生成新部件之前創(chuàng)造任何新事物，無(wú)須任何條件就能自發(fā)形成的“免費(fèi)午餐”并不存在，任何新事物的誕生都需要通過(guò)演化與選擇才能逐步實(shí)現(xiàn)。

樂(lè)高積木只能通過(guò)特定方式連接，因此你能搭建出來(lái)的結(jié)構(gòu)是有限的，例如，你很難用方形積木搭出圓形結(jié)構(gòu)。玩過(guò)熱門電子游戲《我的世界》（Minecraft）的人都會(huì)深有體會(huì)，在由積木構(gòu)成的宇宙中，制作一個(gè)方形的太陽(yáng)比制作圓形的太陽(yáng)容易得多。

在組裝理論的物理法則中存在兩個(gè)基本約束條件：一、支配組裝過(guò)程的物理定律決定了宇宙中可能發(fā)生之事；二、作為物體構(gòu)造者，比如搭樂(lè)高的你，在搭建過(guò)程中依據(jù)的信息是腦海中的設(shè)計(jì)藍(lán)圖，構(gòu)造者必須將這些信息牢記于心才能成功組裝出相應(yīng)的物體，因此，如果沒(méi)有像你這樣的構(gòu)造者去動(dòng)手搭建它，樂(lè)高積木也就無(wú)法自行組合成各種各樣的模型或結(jié)構(gòu)。

第一個(gè)約束條件讓我們意識(shí)到，我們不能隨心所欲地拼接積木。當(dāng)然，如果我們擁有強(qiáng)力膠水或許可以突破常規(guī)，但這將違反上述樂(lè)高宇宙的基本規(guī)則。樂(lè)高積木的組合限制類似于現(xiàn)實(shí)宇宙中的化學(xué)鍵規(guī)則，都遵循著統(tǒng)一的法則。

在現(xiàn)實(shí)世界中，原子間的鍵合方式構(gòu)成了化學(xué)反應(yīng)的基本規(guī)律，并非所有原子組合都能形成穩(wěn)定分子，這限定了物質(zhì)結(jié)構(gòu)的可能性邊界。同理，樂(lè)高積木世界的組裝者必須遵循“塊間相容性法則”，只能將帶有相同凸點(diǎn)和凹槽的部件組合在一起。這種設(shè)計(jì)既保持了系統(tǒng)的開放性，又避免了無(wú)限組合帶來(lái)的混亂。正如化學(xué)鍵選擇性地維持分子多樣性的同時(shí)，也為物質(zhì)世界提供了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在樂(lè)高積木世界里，你的想象力固然重要，但并非毫無(wú)邊界。實(shí)際上，你的創(chuàng)意受限于記憶中已有的樂(lè)高積木元素，這些元素是你創(chuàng)新組合的基礎(chǔ)。你所構(gòu)建的每個(gè)模型其實(shí)早已存在于一個(gè)預(yù)設(shè)的可能性集合中，這個(gè)集合的大小既受你的記憶影響，也取決于你的時(shí)間和可用的資源。簡(jiǎn)言之，你的創(chuàng)造力只能在這個(gè)受約束的空間里發(fā)揮。

在組裝復(fù)雜對(duì)象時(shí)，其組合復(fù)雜度越高，所需的搭建步驟就越多，搭建路徑數(shù)量也呈指數(shù)級(jí)攀升。即使我們只用少量積木來(lái)演示，如果搭建目標(biāo)是樂(lè)高版本的霍格沃茨城堡，那么搭建路徑的多樣性也會(huì)十分驚人！在這種情況下，哪怕采用最短搭建路徑，耗時(shí)也會(huì)非常長(zhǎng)。不過(guò)，我本人尚未計(jì)算過(guò)樂(lè)高霍格沃茨城堡的組裝指數(shù)。此外，搭建能否成功最終還取決于我們對(duì)“樂(lè)高霍格沃茨城堡”這個(gè)概念的理解是否一致，即我們是否對(duì)目標(biāo)對(duì)象有共同的認(rèn)知基礎(chǔ)。

宇宙在創(chuàng)造某個(gè)對(duì)象時(shí)，未必會(huì)選擇最短路徑，而且隨著對(duì)象組裝指數(shù)的增大，潛在的構(gòu)建路徑數(shù)量也會(huì)呈指數(shù)級(jí)增多。若僅從概率論角度來(lái)看，任何復(fù)雜對(duì)象的出現(xiàn)都極有可能是通過(guò)無(wú)數(shù)迂回曲折的路徑達(dá)成，不太可能恰好沿著理論上的最短路徑實(shí)現(xiàn)。此外，在談及化學(xué)領(lǐng)域時(shí)，我們需要澄清一點(diǎn)：組裝步驟并不等同于反應(yīng)步驟。在分子組裝的可能性空間中存在大量永遠(yuǎn)無(wú)法作為獨(dú)立實(shí)體存在的分子碎片，這些碎片不可能單獨(dú)呈現(xiàn)在具體的反應(yīng)序列中，但它們對(duì)理解分子構(gòu)型所需的因果關(guān)系至關(guān)重要，這些分子碎片作為潛在構(gòu)建方式的記憶元素存在，其意義超越了具體的合成路徑。

或許有人會(huì)覺(jué)得，這種包含不可單獨(dú)測(cè)量屬性的對(duì)象的理論模型略顯奇怪，然而，當(dāng)這類理論能夠產(chǎn)出可驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并具備強(qiáng)大的解釋力時(shí)，它就可以成為科學(xué)研究的慣常方法。人類通過(guò)構(gòu)建此類抽象概念體系解釋自然現(xiàn)象的能力，正是我們理解不可直接測(cè)量的物理實(shí)體的最重要工具。一個(gè)典型例子當(dāng)數(shù)粒子物理學(xué)中的夸克模型。作為構(gòu)成原子核中質(zhì)子與中子的基礎(chǔ)單元，夸克在標(biāo)準(zhǔn)模型中占據(jù)核心地位，但根據(jù)量子色動(dòng)力學(xué)的夸克禁閉原理，它們永遠(yuǎn)無(wú)法以孤立形式存在。與此類似，分子組裝中的許多碎片也無(wú)法脫離目標(biāo)分子獨(dú)立存在，但這些碎片對(duì)決定分子構(gòu)型的選擇性和因果關(guān)系至關(guān)重要。

三磷酸腺苷（ATP）分子的組裝指數(shù)為21，它是細(xì)胞內(nèi)關(guān)鍵的能量載體，可通過(guò)多種不同的代謝途徑合成，其中研究較為透徹的合成途徑包括糖酵解和三羧酸循環(huán)，不過(guò)，這些反應(yīng)路徑與組裝理論中討論的路徑并不完全一致。我們可以將化學(xué)反應(yīng)看作一種粗粒度簡(jiǎn)化處理或系統(tǒng)化分組，這取決于引發(fā)反應(yīng)的具體約束條件，比如作用于構(gòu)造器的條件。

這些約束條件在宇宙的各個(gè)區(qū)域有所不同。例如，在地球化學(xué)環(huán)境中（這不適用于ATP，但適用于其他更簡(jiǎn)單的分子），這些約束可能來(lái)自巖石表面；在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，約束可能來(lái)自圓底燒瓶。這兩種情況都與細(xì)胞內(nèi)酶系統(tǒng)協(xié)調(diào)作用下介導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)的環(huán)境不同。由于合成ATP所需的底物和反應(yīng)取決于具體環(huán)境，所以反應(yīng)序列并非ATP自身的固有特征。盡管ATP可以通過(guò)幾個(gè)步驟簡(jiǎn)單的反應(yīng)序列合成，但在這些情況下，起始原料始終是其他組裝指數(shù)較高的分子。這類分子本身就代表了大量受約束的可能性，而這些可能性已在被選定的對(duì)象中得到體現(xiàn)。

我們假設(shè)組裝空間具有某種固有屬性，無(wú)論合成分子的是地球微生物還是外星智慧生命，這一屬性都能揭示出該分子的本征特性。因此，組裝指數(shù)作為一種度量指標(biāo)具有普適性，無(wú)論是你在地球海洋底部發(fā)現(xiàn)的ATP，還是在土衛(wèi)二的地下海洋中檢測(cè)到的ATP，其組裝指數(shù)都應(yīng)當(dāng)保持一致。

在初次嘗試組裝物體時(shí)，我們很可能并未遵循最短路徑原則。當(dāng)然，如果最初搭建的樂(lè)高模型非常簡(jiǎn)單，那我們或許可以做到。在組裝理論中，研究重點(diǎn)始終是最短路徑而非宇宙實(shí)際采用的路徑，也不是眾多可能路徑的平均值，這背后有幾個(gè)重要原因。

最短路徑可被視為物體的內(nèi)在屬性。假設(shè)隨機(jī)挑選兩位讀者構(gòu)建相同物體，那么他們很可能會(huì)采用不同路徑。具體組裝路徑取決于構(gòu)建環(huán)境，包括構(gòu)造者（你）與被構(gòu)造物。這一觀點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)樵谟蒙飳W(xué)相關(guān)方式定義“信息”時(shí)，我們面臨的一大難題就是生物信息的環(huán)境依賴性。例如，某些DNA序列（如基因）在細(xì)胞環(huán)境中具有功能意義，而其他序列則無(wú)此功能；此外，具有生物學(xué)意義的序列一旦脫離細(xì)胞環(huán)境就會(huì)失去功能。僅憑觀察A、G、C、T堿基序列，你無(wú)法區(qū)分具有功能的DNA鏈與無(wú)功能的DNA鏈，這正是定義生物學(xué)相關(guān)信息概念時(shí)的一大挑戰(zhàn)。

為此，組裝理論采用了不同的方法，我們通過(guò)關(guān)注物體本身的特征來(lái)消除環(huán)境依賴性，無(wú)論觀察場(chǎng)景如何變化，這些特征始終如一。在這個(gè)意義上，我們并不關(guān)心DNA的具體功能或意義，只關(guān)注DNA必須依賴已存在的構(gòu)建系統(tǒng)（例如細(xì)胞或?qū)嶒?yàn)室）才能形成。換言之，我們關(guān)注的是DNA本身就是演化產(chǎn)物的本質(zhì)屬性。DNA作為功能或意義的載體證據(jù)，其存在本身就依賴于這種演化過(guò)程。我們無(wú)法僅通過(guò)觀察孤立的DNA分子來(lái)判斷其意義，但我們可以測(cè)量生成DNA所需的最短路徑，這個(gè)測(cè)量結(jié)果獨(dú)立于其構(gòu)建系統(tǒng)或發(fā)現(xiàn)環(huán)境。

這就是我們考量最短路徑的核心原因，我們秉持著不可知論的原則，不依賴我們對(duì)現(xiàn)有生命化學(xué)的認(rèn)知。在實(shí)驗(yàn)室中，我們能夠使用多種儀器開展測(cè)量工作，該方法適用于任何類型的分子。

當(dāng)然，做到這一點(diǎn)的前提是分子必須存在多個(gè)拷貝，這正是組裝理論中物體的一個(gè)關(guān)鍵特征。其實(shí)，理解組裝理論只需把握4個(gè)重要的值——0、1、2和許多。如果一個(gè)物體從未出現(xiàn)（拷貝數(shù)為0），那它就不存在。現(xiàn)有物理學(xué)體系允許復(fù)雜物體通過(guò)隨機(jī)概率形成，但這些物體無(wú)法持續(xù)存在，無(wú)法被復(fù)制，更無(wú)法大量出現(xiàn)，所以，雖說(shuō)新事物有產(chǎn)生的可能性，但這類新事物無(wú)法被選擇留存。

在組裝理論中，只有當(dāng)承載著制造該物體知識(shí)的其他物體譜系已被選擇存在，該物體才能出現(xiàn)。這個(gè)譜系可以首次制造出該物體（即新穎性），并且由于譜系本身已被選擇持續(xù)存在，它也能再次制造該物體（即選擇性）。這和認(rèn)為物體可能自發(fā)波動(dòng)產(chǎn)生的觀點(diǎn)截然不同，它將物體與其譜系視為同一事物，就能讓物體及其歷史被共同選擇，從而使該物體在被發(fā)現(xiàn)后能夠持續(xù)存在并復(fù)現(xiàn)。

因此，某個(gè)物體至少以兩個(gè)副本的形式存在就意味著宇宙中必然存在某種可靠的機(jī)制能夠制造該物體，而某物體擁有眾多副本則更強(qiáng)有力地證明，必然存在某種被選擇的可靠物質(zhì)機(jī)制，這種機(jī)制承載著如何制造該物體的相關(guān)記憶。由此可知，一個(gè)復(fù)雜物體要想擁有多個(gè)副本，就必須存在大量能夠制造它的其他物體的副本，以及制造這些物體的母體的副本，依此類推，最終構(gòu)建起一條能夠促使該物體誕生的制造鏈條。我們可以將這種現(xiàn)象想象為一種層層疊加的物體制造系統(tǒng)，體系中的每一層物體都必須先經(jīng)過(guò)篩選，才能繼續(xù)搭建下一層結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，這正是我們借助組裝理論理解地球生命演化歷程的方式：從底層到頂層，所有物體都在持續(xù)不斷地制造新的物體，正如克羅寧常說(shuō)的那樣，“生命就是宇宙創(chuàng)造記憶的過(guò)程”。

以愛(ài)迪生發(fā)明電燈為例，在成功研制出功能性燈泡之前，他嘗試過(guò)上百種不同的設(shè)計(jì)方案，通過(guò)不斷調(diào)整并篩選每個(gè)方案中的有效元素來(lái)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)。在最終方案被證明行之有效后，人們便開始利用既有物理系統(tǒng)（人類與技術(shù)）的能源和資源進(jìn)行大規(guī)模復(fù)制，工廠里生產(chǎn)的所有燈泡均以這一成功方案為藍(lán)本。如今，全球數(shù)以億計(jì)的燈泡存量正是“制造步驟信息（即記憶）被選擇留存”的有力證據(jù)。

需要強(qiáng)調(diào)的是，這些不必是精確的復(fù)制品。以燈泡為例，它可以衍生出多種變體，如LED燈、泛光燈和微波燈泡。其中的關(guān)鍵點(diǎn)在于，大量高度相似的復(fù)制品可以證明存在一個(gè)可靠且經(jīng)過(guò)篩選的生成該設(shè)計(jì)及其變體的過(guò)程。若沒(méi)有演化選擇，地球上本不會(huì)出現(xiàn)燈泡，但這并不意味著愛(ài)迪生解決的問(wèn)題只有燈泡這一種解決方案。

事實(shí)上，生物學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域存在的諸多案例表明，不同的選擇事件序列會(huì)產(chǎn)生不同的功能性解決方案來(lái)應(yīng)對(duì)類似的演化問(wèn)題。例如，海森堡和薛定諤的量子力學(xué)理論就是同步發(fā)展而成，后來(lái)才被發(fā)現(xiàn)是功能等效的理論；又比如有袋類動(dòng)物的演化路徑，它們通過(guò)演化形成外部育兒袋，而非通過(guò)內(nèi)部胎盤來(lái)孕育幼崽，雖然兩者在結(jié)構(gòu)上有所不同，但都成功解決了幼崽在發(fā)育初期需要延長(zhǎng)被照料時(shí)間的問(wèn)題。這些案例揭示了演化過(guò)程固有的路徑依賴性。在構(gòu)建出的特定對(duì)象的譜系中，那些具有歷史偶然性的特征確實(shí)會(huì)產(chǎn)生重要影響，猶如在演化之旅中，多條岔路通向不同的解決方案，而每一條路徑都承載著獨(dú)特的演化記憶與選擇痕跡。

組裝而非隨機(jī)，

演化是構(gòu)建宇宙復(fù)雜性的必要條件

我們已經(jīng)討論過(guò)，當(dāng)代物理定律通常以初始狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)定律的形式呈現(xiàn)，從本體論角度來(lái)看，這兩者獨(dú)立存在，超脫于所描述的宇宙之外，扮演著描繪事物變化的邊界條件這一角色。事實(shí)上，正是當(dāng)代理論物理學(xué)的這一特性為模擬假說(shuō)、智能設(shè)計(jì)論等哲學(xué)詮釋留下了空間。這兩種理論以非傳統(tǒng)的方式對(duì)我們所處現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)造過(guò)程做出了假設(shè)——或是經(jīng)由程序員編碼，或是借助神明創(chuàng)造。若我們所處的世界是一個(gè)模擬世界，那就必然存在一位程序員，他身處我們的宇宙之外，能夠生成我們這個(gè)宇宙的代碼或程序。這種解釋與智能設(shè)計(jì)論高度吻合，后者僅需將“程序員”替換為“設(shè)計(jì)者”就能形成類似的現(xiàn)實(shí)解釋——宇宙背后存在一個(gè)設(shè)計(jì)者（可能是上帝），這位設(shè)計(jì)者設(shè)定了宇宙誕生的初始條件。

令人頗感意外的是，當(dāng)程序員或者設(shè)計(jì)者不加干預(yù)的時(shí)候，這種解釋與現(xiàn)代物理學(xué)對(duì)宇宙的認(rèn)知并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。在我們當(dāng)下的認(rèn)知框架中，宇宙中必然存在著獨(dú)立于其本身的定律，也就是說(shuō)，這些定律并非宇宙內(nèi)部衍生出來(lái)的屬性，這些定律與受其約束的初始條件共同造就了我們所處的這個(gè)宇宙。定律以及初始條件構(gòu)成了宇宙的邊界條件，據(jù)此可以解釋大爆炸之后發(fā)生的所有現(xiàn)象，不過(guò)，它們自身的起源仍是一個(gè)未解之謎。

在組裝理論的框架下，我們需要嚴(yán)肅看待這樣一個(gè)觀點(diǎn)：物理定律不應(yīng)包含復(fù)雜分子的具體設(shè)計(jì)。若果真如此，那么宇宙將淪為一個(gè)毫無(wú)創(chuàng)造力的預(yù)制世界，然而，存在高拷貝數(shù)的復(fù)雜對(duì)象意味著必然存在具備分步特異性信息的物理系統(tǒng)。智能設(shè)計(jì)論的擁躉們傾向于將這種設(shè)計(jì)歸因于宇宙之外的某種力量，而當(dāng)代物理學(xué)則將這種解釋推給了可觀測(cè)宇宙的邊界條件。

組裝理論的意義在于揭示宇宙如何實(shí)現(xiàn)自我設(shè)計(jì)與構(gòu)建，而生命現(xiàn)象正是這一物理法則的絕佳例證。我們通過(guò)逆向推演現(xiàn)有事物，量化達(dá)到當(dāng)前狀態(tài)所需的構(gòu)建（選擇）過(guò)程，從而理解人類在浩瀚無(wú)垠的可能性空間中所處的局部位置。在組裝理論中，初始狀態(tài)（基本構(gòu)建單元）蘊(yùn)含的信息相對(duì)較少，物理法則（結(jié)合操作）同樣如此，隨著時(shí)間的推移，物體所承載的信息幾乎都體現(xiàn)在其世系軌跡之中。

保羅·戴維斯熱衷于構(gòu)思一個(gè)妙趣橫生的思想實(shí)驗(yàn)，旨在探討如何甄別設(shè)計(jì)痕跡，這里指的可不是智能設(shè)計(jì)者的創(chuàng)作，而是演化歷程中的設(shè)計(jì)，或者智能工程師、科學(xué)家所締造的作品。整個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵就在于我們究竟該如何精準(zhǔn)辨認(rèn)出被設(shè)計(jì)的物體。

戴維斯常以一個(gè)充滿趣味性的例子來(lái)形象地闡釋其中的奧秘：你可以想象自己漫步于城市的街頭巷尾，這時(shí)，一輛汽車恰巧從旁駛過(guò)，車牌上赫然印著你的生日。初見(jiàn)此景，你或許并未在意，覺(jué)得這只是個(gè)微不足道的巧合，然而，緊接著你又發(fā)現(xiàn)路牌上竟然醒目地寫著你母親的名字。還沒(méi)等你從驚訝中回過(guò)神來(lái)，一輛出租車緩緩駛?cè)胙酆煟噦?cè)的聯(lián)系電話竟與你的社會(huì)保障卡號(hào)碼驚人地相似，唯一不同的就是缺少了末尾的數(shù)字，而缺失的那個(gè)數(shù)字正是這輛出租車的獨(dú)有編號(hào)。隨著這一連串看似巧合的事件不斷疊加、持續(xù)累積，我們不禁陷入深思：究竟當(dāng)這類匪夷所思的 “巧合”堆積到何種程度時(shí)，我們才開始懷疑事有蹊蹺？這究竟是純粹的隨機(jī)事件偶然拼湊出的序列，還是某種精心設(shè)計(jì)的結(jié)果呢？

在探尋宇宙潛在外星智慧的征程中，精準(zhǔn)區(qū)分設(shè)計(jì)（其來(lái)源可能為智能主體或演化歷程）與純粹的隨機(jī)性至關(guān)重要。我們認(rèn)知中的一些高度復(fù)雜的模式盡管實(shí)際上蘊(yùn)含著精心設(shè)計(jì)，表面上卻呈現(xiàn)出近乎隨機(jī)的特征，例如在密碼學(xué)領(lǐng)域，將信息偽裝成看似隨機(jī)的噪聲正是確保數(shù)據(jù)安全傳輸?shù)闹匾呗灾弧Ｄ敲矗覀兙烤乖撊绾畏直嫱庑侵悄芩鶆?chuàng)造的產(chǎn)物與自然隨機(jī)現(xiàn)象呢？

問(wèn)題在于，基于當(dāng)下對(duì)“復(fù)雜性”的衡量標(biāo)準(zhǔn)，隨機(jī)性有時(shí)也能展現(xiàn)出相當(dāng)復(fù)雜的樣貌，然而這并非我們真正追尋的目標(biāo)。

在組裝理論中，我們引入拷貝數(shù)這一關(guān)鍵指標(biāo)，旨在精準(zhǔn)區(qū)分由設(shè)計(jì)演化催生的復(fù)雜性與純粹的隨機(jī)性。演化并非憑空而起，而是立足于宇宙過(guò)往的積累成果，經(jīng)由演化孕育出的物體，無(wú)論其復(fù)雜程度如何，都會(huì)重復(fù)沿用先前已發(fā)現(xiàn)的部件。高拷貝數(shù)不僅彰顯了演化物體的顯著特征，還體現(xiàn)了其組成部分的重要特征。

以人體為例，人體是由數(shù)百萬(wàn)個(gè)高度相似的細(xì)胞構(gòu)成，并非由全然不同的個(gè)體拼湊而成。時(shí)下，大型語(yǔ)言模型正逐步擴(kuò)展其應(yīng)用場(chǎng)景，廣泛融入其他技術(shù)領(lǐng)域，無(wú)論是在生物學(xué)領(lǐng)域還是在技術(shù)領(lǐng)域，我們都能依稀察覺(jué)到，部件的重復(fù)利用已然成為構(gòu)建更為復(fù)雜物體的必備要素，這絕非偶然。

根據(jù)組裝理論，我們有理由推測(cè)，這或許是宇宙在探索復(fù)雜物體空間時(shí)的唯一可行途徑，復(fù)雜物體的誕生離不開部件的選擇與重復(fù)利用，因?yàn)榭赡苄钥臻g浩瀚無(wú)垠，僅憑其他方式根本無(wú)法完成這些物體的構(gòu)建。將具有部件重復(fù)利用特性的演化物體與那些擁有隨機(jī)不可預(yù)測(cè)屬性的物體進(jìn)行對(duì)比，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一種看似自相矛盾的現(xiàn)象：由于部件重復(fù)利用的特性，演化系統(tǒng)的復(fù)雜程度竟反而不及隨機(jī)系統(tǒng)。當(dāng)像我們這樣的智能物種發(fā)明出計(jì)算等抽象概念后，這些工具便得以將隨機(jī)性形式化，并且能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)或大腦精準(zhǔn)識(shí)別出構(gòu)建隨機(jī)性的途徑。這表明，那些通過(guò)隨機(jī)方式構(gòu)建的復(fù)雜物體，也就是在不重復(fù)使用任何部件的前提下高度組裝而成的物體，可能并非僅僅是演化的產(chǎn)物，更是某種無(wú)須重復(fù)利用部件即可構(gòu)建物體的智能水平的結(jié)晶。這類必須借助算法生成的物體或許會(huì)成為我們搜尋技術(shù)特征信號(hào)（即宇宙中技術(shù)存在跡象）時(shí)的最佳候選目標(biāo)。

組裝理論為我們提供了一種獨(dú)特的視角，在回溯包含所有可能存在事物的集合時(shí)，我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象：所有可能物體的抽象組合空間可以通過(guò)兩個(gè)關(guān)鍵的可測(cè)量屬性來(lái)構(gòu)建一個(gè)物理空間，這兩個(gè)屬性便是組裝指數(shù)與拷貝數(shù)。我們之所以將其界定為物理空間，是因?yàn)檫@些坐標(biāo)在描述物體在組裝空間中的位置時(shí)起著至關(guān)重要的作用，它們類似于我們?cè)跁r(shí)空中確定物體位置時(shí)所依賴的時(shí)鐘時(shí)間坐標(biāo)和三維空間坐標(biāo)（即x、y、z軸所定義的位置）。我們可以這樣理解組裝指數(shù)，它就像可能性空間中的一個(gè)深度指示值，組裝指數(shù)越大，該層次上存在的可能性就越豐富，宇宙能夠以類似組裝方式制造出的物體所占的比例就越小，這也表明，任何高組裝度物體的形成都需要經(jīng)歷更為嚴(yán)格的選擇過(guò)程。拷貝數(shù)則反映了每個(gè)物體在物理實(shí)現(xiàn)過(guò)程中建造或設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，它是組裝觀察對(duì)象所需的大量基礎(chǔ)構(gòu)件的證明。組裝指數(shù)與拷貝數(shù)共同構(gòu)成了一個(gè)可能性坐標(biāo)系，為我們揭示了復(fù)雜物體所蘊(yùn)含的選擇壓力強(qiáng)度的大小。

組裝理論的一項(xiàng)重要推論指出，我們永遠(yuǎn)不應(yīng)期待高組裝指數(shù)的物體會(huì)自發(fā)形成，然而，這一結(jié)論與標(biāo)準(zhǔn)物理學(xué)的許多基本假設(shè)相悖。許多物理學(xué)家認(rèn)為，理論上任何可能存在的物體都有微小但非零的概率通過(guò)隨機(jī)量子或熱力學(xué)事件自發(fā)形成。盡管復(fù)雜物體自發(fā)形成的概率極低，但理論認(rèn)為其概率始終不為零，這意味著在浩瀚的可能性空間中，宇宙可以隨時(shí)隨地隨機(jī)生成任何事物。物理學(xué)家認(rèn)為這種理論反駁了智能設(shè)計(jì)論，但事實(shí)上，認(rèn)為無(wú)須任何構(gòu)建記憶就能在宇宙的任何時(shí)空點(diǎn)自發(fā)形成物體的觀點(diǎn)，反而成為智能設(shè)計(jì)論最有力的佐證，因?yàn)樗馕吨總€(gè)時(shí)空點(diǎn)都蘊(yùn)含著所有物體的設(shè)計(jì)藍(lán)圖。這正是著名的玻爾茲曼大腦論證背后的核心邏輯。玻爾茲曼大腦是一種功能完整的大腦，攜帶著虛構(gòu)人生的全部記憶，由物質(zhì)的隨機(jī)波動(dòng)自發(fā)形成。在現(xiàn)代物理學(xué)框架下，即使采用保守的宇宙學(xué)參數(shù)估算，這類完整大腦瞬間生成又立即消失的概率也微乎其微，但無(wú)論這個(gè)可能性多么渺小，玻爾茲曼大腦的存在本身就給當(dāng)代物理學(xué)理論帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

宇宙如此廣袤而古老，更重要的是它仍在持續(xù)膨脹和演化，在這種近乎無(wú)限的機(jī)遇空間中，有研究者提出，相較于生命起源事件后歷經(jīng)漫長(zhǎng)演化誕生的觀測(cè)者，比如你我，宇宙中可能更普遍地存在著玻爾茲曼大腦式的觀測(cè)者，這類觀測(cè)者會(huì)在轉(zhuǎn)瞬間閃現(xiàn)又消失，伴隨著虛幻現(xiàn)實(shí)的完整體驗(yàn)。事實(shí)上，既然玻爾茲曼大腦比演化形成的大腦更有可能存在，那么此刻正在閱讀這段文字的你甚至可能就是其中之一！其中的悖論在于，你永遠(yuǎn)無(wú)法察覺(jué)這種差異，當(dāng)意識(shí)到自己可能是這種大腦時(shí)，你可能在讀完上句話后就已經(jīng)消失，但此刻你仍在閱讀，這意味著或許你恰恰是剛剛波動(dòng)形成的存在，攜帶了“已閱讀前文”的虛假記憶。

在組裝理論中，玻爾茲曼大腦并非常規(guī)認(rèn)知中小概率出現(xiàn)于宇宙中的事件，實(shí)際上，其存在的可能性趨近于零。更準(zhǔn)確地說(shuō)，若未先運(yùn)行完整的事件因果鏈來(lái)篩選產(chǎn)生它們所需的信息，這類大腦的自發(fā)形成在邏輯上根本行不通。

簡(jiǎn)而言之，大腦無(wú)法脫離其演化過(guò)程存在，它們不能獨(dú)立于軀體之外。目前這些軀體是生物性的，我并不排除未來(lái)出現(xiàn)技術(shù)性軀體的可能性，但關(guān)鍵在于，這些軀體同樣是演化與選擇過(guò)程的產(chǎn)物。基于組裝理論，我們預(yù)測(cè)，具有高組裝結(jié)構(gòu)的物體無(wú)法通過(guò)自發(fā)波動(dòng)形成物質(zhì)存在。在這個(gè)組裝構(gòu)成的宇宙中，你永遠(yuǎn)不會(huì)孤立無(wú)援，每個(gè)演化而來(lái)的物體必然伴隨著眾多與之相關(guān)的其他物體。

?本文引自《生命未被理解的真相》，[美] 薩拉·沃克著，湛廬文化/浙江科學(xué)技術(shù)出版社，點(diǎn)擊上圖或閱讀原文購(gòu)買。

閱讀最新前沿科技趨勢(shì)報(bào)告，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)21世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究院的“未來(lái)知識(shí)庫(kù)”

未來(lái)知識(shí)庫(kù)是 “21世紀(jì)關(guān)鍵技術(shù)研究院”建 立的在線知識(shí)庫(kù)平臺(tái)，收藏的資料范圍包括人工智能、腦科學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)、超級(jí)智能，數(shù)智大腦、能源、軍事、經(jīng)濟(jì)、人類風(fēng)險(xiǎn)等等領(lǐng)域的前沿進(jìn)展與未來(lái)趨勢(shì)。目前擁有超過(guò)8000篇重要資料。每周更新不少于100篇世界范圍最新研究資料。 歡迎掃描二維碼或訪問(wèn)https://wx.zsxq.com/group/454854145828進(jìn)入。

截止到2月28日 ”未來(lái)知識(shí)庫(kù)”精選的百部前沿科技趨勢(shì)報(bào)告

（加入未來(lái)知識(shí)庫(kù)，全部資料免費(fèi)閱讀和下載）