物理学家保罗・戴维斯（Paul Davies）：生命是什么？从宇宙到意识，生命起源最深的谜题 2026-10-31

2026-11-10 00:00

江苏

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生命是什么？从宇宙到意识，生命起源最深的谜题

作者：保罗・戴维斯（Paul Davies）

保罗·戴维斯（Paul Charles William Davies）是享誉国际的英国理论物理学家、宇宙学家、天体生物学家和畅销科普作家。他目前担任美国亚利桑那州立大学（ASU）的董事教授（Regents' Professor），并兼任该校科学基本概念“BEYOND”中心主任。戴维斯以其在量子场论、宇宙学以及科学与哲学/宗教交叉领域的深厚贡献而闻名于世。

日期：2026-10-31

来源：Big Think （ bigthinkmedia.substack.com ）

物理学家保罗・戴维斯（Paul Davies）：生命是什么？从宇宙到意识，生命起源最深的谜题 2026-10-31

物理学家保罗・戴维斯（Paul Davies）探讨：解释生命所需的全新物理定律，以及生物学正如何迫使物理学重新审视自身定律。

我是保罗・戴维斯，职业是理论物理学家、宇宙学家。我现任亚利桑那州立大学董事教授，同时也是该校科学基础概念超越研究中心主任。我著有三十多本书，最新一本是《是什么吞噬了宇宙，以及其他宇宙问题》，在此之前出版的《机器中的幽灵》，全书围绕生命的本质展开。

第一章

生命是什么？定义与信息

我常说，其实存在三大起源谜题：宇宙的起源、生命的起源，还有意识的起源。我的职业生涯大部分时间都在研究宇宙学，而我认为，我们对宇宙起源已经有相当不错的理解。

意识起源是块硬骨头，我们甚至不知道该如何提出问题，找不到合适的概念框架。生命起源同样很难，但我们已经着手研究。我猜想，再过几十年，我们或许就能形成比较完善的认知。

人们很容易纠结于文字和定义。有一个非常有名的生命定义，借鉴了对色情作品的那句描述：我看见它，就知道它是什么。但如果你想要一个简洁好记的定义，当下流传很广的一种说法是：生命 = 化学 + 信息。

要知道，生命并不是某种神奇物质，也不需要什么极其稀有的原料。把一个人体拆解开来…… 所以，关键不在于我们由什么构成，不在于这套 “硬件”；真正核心的是我们的行为，是我们能做什么，这就属于我们所说的 “软件” 范畴。

所以我会这样表述：生命是硬件与软件，两套叙事并行，并不冲突。但一直以来，在研究生命起源时，软件层面长期被忽视，直到近些年才得到关注。

很明显，想要完整理解生命，我们必须把二者结合起来。我认为我们距离做到这一点还差得很远。当然，“生命是什么” 这个问题并不新鲜，它并非现代科学才开始探讨，在哲学史上已经绵延数千年。生命体确实与众不同，古希腊哲学家就已经意识到生命是一类非常特殊的存在。

比如亚里士多德就思考过，如何把生命体和整个万物秩序联系起来。他的因果观认为，类生命的属性不只属于生命体本身，也可以归于整个宇宙。

举个例子：一块石头脱手会落到地面。在今天我们知道这是引力，但在他看来，石头下落，是因为地面是它的天然归宿，它趋向去往自己的本然位置。从这个意义上讲，它的运动是带有目的导向的。

把时间往前推一百到一百五十年，当时流行一种观点：生命需要一种额外的力，法语叫 “活力（élan vital）”，也就是某种能够激活物质的东西。哪怕物质结构足够复杂，也需要注入一种特殊本源，才能活过来、展现出生命奇妙的活动。这套理论就是活力论。后来，活力论又和物理学里其他一些猜想绑定在一起，比如电、放射性，或是某种我们尚未探明的神秘作用力。不过这些观点，如今基本都已经被证伪了。

达尔文提出了一套精妙的理论，解释生命在地球上诞生之后如何演化，历经数十亿年，造就我们如今看到的复杂生物圈。但他刻意回避了生命最初是如何启动的问题。所以当我们追问 “生命是什么”，终究绕不开：无生命物质如何转变为生命？在这个转变过程中，它究竟获得了什么独一无二的特质？达尔文有一句很有名的话：“现在讨论生命起源，纯属空谈，就好比去讨论物质的起源。”

但到1920年代，学界对化学起源路径的兴趣越来越浓厚。很明显，生命依托化学过程而生。那最初，究竟是一场什么样的化学奇迹，催生了生命？人们开始尝试在实验室里合成生命。

1950年代初，化学家哈罗德・尤里（Harold Urey）引导年轻学生斯坦利・米勒（Stanley Miller），尝试重现早期地球的环境。当时人们并不确定原始地球的真实条件，只是猜测大气里存在某些气体、有水，还有闪电之类的现象。米勒开展了这项经典实验：在烧瓶中通入多种气体，持续通电火花一周。可喜的是，实验生成了构成蛋白质的基础单元 —— 氨基酸，一类简单分子，烧瓶底部还沉淀出褐色黏状物。这看起来，似乎走在了通往生命的路上。

但同样，这套研究缺少对生命本身的定义。它试图从化学成分去定义生命，而不是从生命的功能、行为出发。也就是说，它只研究了生命的硬件，忽略了软件。

放到今天来看，这个难题依旧悬而未决。如果只盯着硬件、只看化学成分来定义生命，我们确实取得了一点进展，但老实说，相比米勒 - 尤里实验，突破其实有限。后人开展了更多这类前生命化学实验，可距离真正造出生命，还有很远的距离。

量子力学 1925 年横空出世，短短数年之内，就解释了从亚原子粒子到恒星的物质本质。量子力学奠基人之一埃尔温・薛定谔写了一本《生命是什么？》。

在书中，薛定谔提出的观点和我前面说的一致：生命是化学加信息；生命承载的信息，是它运转的核心。他同时明确，想要稳定保存这些信息，必须依靠量子力学。

他提出一个优美的比喻：生物信息，必须储存在一种类似非周期性晶体的结构里。这是什么意思？晶体大家都熟悉，结构稳定，比如食盐晶体，原子只是简单重复排布。这种结构的缺点是，能储存的信息极少，模式太过单调。所以薛定谔设想的结构，既要拥有晶体的稳定性，又不能只是简单周期性重复，它的组成单元可以有海量不同的排列组合。

这就是非周期性晶体。当时他并不知道这种分子是什么。

直到克里克与沃森解析 DNA，人们才意识到，DNA 正是承载生命的分子，我们如今称它为生命之书。

在这个名为 DNA 的非周期性晶体中，编码着构建有机体所需的全部信息。

我认为，想要分清生命与非生命，信息这个概念至关重要。日常生活里大家随口都会说信息，我们也有信息技术。但信息到底是什么？为什么信息是理解生命的钥匙？信息一个很好的通用定义：不确定性的消减。

举个简单例子：抛硬币，结果可能是正面也可能是反面，概率各一半，你无法确定。当你看清结果，这种五五开的不确定性就消失了，你得到了正面这个确定结果 —— 这就是获取了 1 比特信息。

我特意用了 “比特” 这个词，它的专业定义正是如此，是二进制数位的缩写。观察一次抛硬币，带来的信息就是 1 比特的不确定性消减。以此为基础，我们可以量化信息。信息论这门完整的理工学科，就建立在这个朴素的定义之上。

但生命当中的信息，显然还有别的内涵。比如我们熟知的细菌：我们可以提取它的 DNA，这是常规操作；编辑 DNA 之后放回，细菌就会产生不一样的行为。可如果只是提取 DNA，打乱碱基对的顺序，再把这段乱序 DNA 放回细菌体内，DNA 的信息总量没变，但它失去了功能，细菌相当于死亡，之后慢慢分解。

这就像一本书：把书中所有文字随机打乱，文字总量不变，信息总量不变，但整本书不再有任何意义。这正是生命的关键。DNA 里携带的信息 —— 而且这还只是生命体全部信息里很小一部分，DNA 之外还有大量表观遗传信息 —— 整套信息之所以能发挥作用，是因为它有意义。

这就是软件层面，历经数十亿年不断打磨而成。它相当于一套操作系统。细菌分裂产生新个体，完成复制的时候，必须把这套信息、这套程序传递给后代，整套系统才能正常运转。这就是生命的运作方式。没有这套指令，就不是生命，只是复杂的化学反应。

那么这套编码信息最初是怎么出现的？遗传密码本身精巧复杂，它有没有更简单的原始版本？回溯四十亿年前，早期生命体会不会使用双联密码，而不是现在的三联密码？当时氨基酸种类是不是更少？但最根本的问题：这套编码信息的概念，最初是如何诞生的？

对我而言，生命起源的核心谜题就是：构成生命的那些复杂分子，究竟是如何写出属于自己的编码，相当于一套计算机程序？这件事到底是怎么发生的？这是一个很深的谜团，我们距离解开这一步还差得很远。

在我看来，从单纯复杂化学反应走向真正生命，那个标志性的节点，就是抽象的数学编码出现的那一刻。我们不知道它如何诞生，但在我眼里，这一刻，就是生命的起源。

当我退后一步，审视生命的奇妙能力，浮现在我脑海里的词是信息管理。这里的信息，不只是比特的计数、不只是信息总量，而是信息去调控、组织、支配生命活动的过程。信息必须处在特定语境之中，嵌入一个更大的系统，在宏观层面具备生物功能。

这一点对物理学家来说很难适应。我们习惯依靠作用力、相互作用，从局域视角理解世界：某一个空间点上发生了什么。举个例子：用质子轰击原子核，原子核碎裂。我们描述这个过程，依靠的是粒子之间的相互作用力，不会把整个实验室都纳入解释框架。

但生物学不一样，必须把有机体当成一个整体看待，依靠整体的协同组织。难点就在这里：储存在 DNA 以及生命体其他结构里的信息，如何被调动起来，调控整个有机体的有序结构。例子数不胜数，核心就是：生命里的信息是带有语义、有意义、依托语境的信息，是 “信息 +”，不只是冰冷的比特串。

我前面反复提到，生命包含信息、一套指令之书，而信息管理的内涵还要更广。我们都知道遗传学（genetics），基因是 DNA 上一段特定碱基序列，也就是遗传信息。

但除此之外，还有大量表观遗传信息（epigenetics），也就是基因组之外的信息。

这些信息储存在哪里？基因网络可以互相开启、关闭，这类网络就是信息的载体之一。另外，DNA 并不是教科书画出来那样舒展的链条，它会折叠成复杂空间结构，这些折叠模式本身也可以储存信息。关键问题在于：基因组之外的信息，能不能跨代留存、能不能遗传？

早在 19 世纪，人们确认生命历经数十亿年演化之后，学界出现两种竞争理论。一个就是众所周知的达尔文理论：随机变异 + 自然选择。另一个来自法国生物学家拉马克。拉马克的观点是：生物在一生中后天获得的性状，可以传给后代。

一个通俗例子：长颈鹿为了吃到高处的食物不断伸长脖子，一辈子持续拉伸，脖子变长，这个后天性状就会传给下一代，后代天生脖子更长。也就是后天获得的性状可遗传。

这套理论后来失宠了，很容易找到反例：铁匠常年打铁练出强壮肌肉，他的孩子并不会天生肌肉发达。铁匠的基因很早就固定下来，传给后代，和他一生的劳作无关。

这就是颇具争议的表观遗传。在细胞层面，表观遗传是确凿的：皮肤细胞分裂生成皮肤细胞，肝细胞生成肝细胞。它们的 DNA 完全一样，但细胞身份、基因表达模式不同，并且这种身份可以传递。但跨代表观遗传呢？也就是生物能不能把基因组之外、储存在身体整体里的信息传递给后代？这个问题争议极大。在植物身上，这种现象确实存在。

那人类呢？人一生的经历，会不会影响子女，改变他们的身高、胖瘦，甚至行为？有少量相关证据，但充满争议。只要涉及人类，这类话题总是争论不休。更大的难题是机制：这些信息如何通过卵子、精子传递？生殖细胞除了 DNA 之外，能不能携带别的化学信号、结构信息，影响后代发育？目前还没有定论。我保留开放态度。我看过一些小鼠实验，证明哪怕经由父本精子，父辈的经历也可以影响子代。

塔夫茨大学迈克尔・莱文团队做过非常惊艳的涡虫实验。涡虫有头有尾，把一条涡虫切成两半，带头部的那一半会长出尾巴，带尾巴的一半会长出头，一条变两条，还可以反复切割。甚至把一条涡虫切成上百段，每一段都记得哪边是前、哪边是后，各自长成一条完整涡虫，非常神奇。

通过化学手段调控，我们可以培育出双头涡虫、双尾涡虫。

接下来关键实验：把一条双头涡虫对半切开，会长出两条普通的一头一尾涡虫吗？并不会。切开之后，长出的依旧是两条双头涡虫。相当于形成了一个全新的谱系。同一个实验室可以繁育一整个双头涡虫种群，隔壁实验室繁育双尾涡虫种群。你或许会以为它们是不同物种，但它们的 DNA 完全一致。

这说明：涡虫的形态，也就是生物学家所说的表型，绝不只由 DNA 决定。还有别的信息储存方式，可能是电信号、也可能是化学信号，具体机制还不清楚。这些信息可以指导碎片重新长成特定形态。这个例子提醒我们：只盯着基因研究，会漏掉很大一块真相。

第二章

生命、熵与我们尚未找到的物理定律

著名物理学家罗尔夫・兰道尔有一句名言：信息是物理的。这句话深深印在我和很多学者心里。计算机科学里，软件工程师写代码，会把信息抽象看待，仿佛它独立存在。但信息永远需要载体，必须依托物质实体来实现。信息无法凭空漂浮在虚空中，它必须附着在物质之上。

于是就引出一个有意思的问题：物质本身遵从物理定律，物理定律规定了物质的运动方式。我们不能说，因为这段物质承载了信息，它就可以无视物理规律。物理定律是数学关系，这点非常重要。物理学家口中的 “定律”，不只是理解世界的思维方式，而是具备数学形式的组织原则。

举个简单例子：你在电脑上下国际象棋，屏幕上棋子移动遵守象棋规则。这是不是意味着，电路板底层的物理定律，和象棋规则互相冲突、互相争夺主导权？当然不是，二者完全自洽。

物理定律是局域的，我们熟知的基础物理规律描述局域作用；象棋规则关乎屏幕上棋子的整体布局、游戏全局规则。所以当我们想要理解生命、意识，就需要调和两类规律：一类描述全局、语境、整体排布；另一类是底层的局域物理定律。

不少人认为，生命的奥秘就和热力学第二定律有关：宇宙整体趋向无序，而生命反其道而行之，从无序中构建有序。很多非专业人士由此产生误解：生命里一定存在某种神秘额外要素、生命之力，或是某种灵性力量、神的指引，造就了这种有序。这完全是对热力学定律的误解。

我必须强调：生命体是开放系统。熵永远不会自发降低，但生命体不是封闭系统，持续和环境交换物质、能量。可以这么理解：生命把自身的熵、无序，排放到外部环境里。我们进食，依靠食物维持自身内部有序；但我们消化食物的过程，还有获取食物的过程，都会在环境中制造大量无序。这并不神秘。

冰箱也是一样。热力学第二定律最经典的表述：热量自发从高温流向低温。冰箱恰恰看起来违背这个规律：把内部热量抽出来，排到室温的厨房里，也就是把热量从低温区域搬到高温区域。

但它需要持续供电，这个过程不会自发发生。把整个系统 —— 冰箱、供电线路、发电厂全部纳入考量，总熵依然上升。

只是局部区域熵可以下降。我们可以把生命体看作一个个小小的 “熵阱”：局部实现熵减，代价是外部环境熵增。

还有一种思路：信息等价于负熵。

获取信息，就意味着降低不确定性、减少无序。

热力学奠基人之一詹姆斯・麦克斯韦曾在写给朋友的信里提出一个奇妙构想：一个盒子，中间用隔膜隔开，隔膜上有一个小孔，气体分子可以穿过小孔双向运动。平衡状态下，双向穿过的分子数量持平。

假想有一个微小生灵（后来被称为麦克斯韦妖），可以控制小孔闸门，观测飞来的分子。它看到高速分子从一侧过来，就打开闸门放行；低速分子就拦住。久而久之，隔膜另一侧会聚集大量高速分子，温度更高。

麦克斯韦妖仅凭信息，就能在盒子两侧制造温差，看似打破热力学第二定律（热量自发高温传向低温）。冰箱靠电力做功，而麦克斯韦妖依靠信息做功。这说明：信息可以视作一种燃料。理论上，我们可以依靠信息制造温差，驱动热机运转。信息本身就是一种能量来源。

有趣的是，数十亿年前，大自然就演化出了麦克斯韦妖。我们体内遍布这类分子机器，一刻不停运转。各类离子泵、分子马达、微型机械，都在热力学第二定律的边界上运作。再次强调：它们没有违反热力学第二定律，但运行效率逼近第二定律允许的理论极限。

生命把信息处理、“信息作为燃料” 这套机制打磨到极致，无数分子机器，就是一个个麦克斯韦妖，支撑着生命活动。而整个宇宙，熵持续单向走高，可用能量不断减少，这是宇宙演化的大趋势。所以生命并不是逆转热力学第二定律的大势，只是在这个大趋势的边缘利用规则。

回到薛定谔。他在《生命是什么？》这本杰作里写道：我们应当做好准备，去发现一类全新的物理定律在生命中起作用。重点是 “一类”，不只是一条新定律。他不是说，现有物理框架之外，再补上一条新定律就能解释生命；而是一种全新范式的定律。我在学术生涯里一直认真看待这句话。我认同，生命需要的是一类新定律，不是新增一种作用力之类的东西。我们需要一套全新的定律范式。

我前面已经提到：在生命体里，信息与物质、硬件与软件相互作用，我们目前还没有一套普适的、符合定律形式的框架去描述它。我们需要一套理论，把生物信息放到它所处的语境之中。我之前说过，一个基因是一套指令，指挥特定分子系统完成任务，比如合成蛋白质。

它具备生物功能。我们必须把有机体的全局语境，和局部指令集关联起来。以引力定律为例：物体为什么会下落？因为这一点处的引力场对它施加作用，这是局域效应。而当我们研究生命体时，却必须把整个系统的组织方式、这套组合结构的整体语境纳入考量，并且要把这一点嵌入某种新型物理定律之中。

我认为，仅仅靠新增局域定律是行不通的。我们需要一套看待物理定律的全新思路：底层是基础物理定律，上层是更高层级的组织定律，并且要找到方式把二者衔接起来。当然，早就有人尝试过，我并不是说这条路毫无希望。学界有大量研究，试图阐释所谓自上而下因果：全局层面发生的事，会影响局部层面的过程。

人们写出不少方程，其中一部分取得了尚可的成果。但我认为，我们还没有在真正根本的层面上理解，高层级的组织秩序和底层物理定律，究竟以何种普适、基础的方式耦合在一起。目前有一些相关构想，但我不展开细说，技术性太强，而且全都还处在推测阶段。但我坚信，倘若找不到薛定谔当年所期盼的这类新型物理定律，我们永远无法完整解释生命。

第三章

我们是孤独的吗？寻找第二次生命起源

给生命下定义、研究生命起源，有一个难点：我们几乎只能以地球生命作为参照。我们可以去还原早期地球的环境，也可以研究如今维持地球生命所需的条件，但我们并不清楚，这两组条件是否一样。或许生命诞生需要一套条件，而生命繁荣存续，需要另一套。

我们知道生命可以迁移。早期火星或许更适合生命诞生，而早期地球更适合生命繁衍。

原始微生物可以借撞击抛射的岩石从火星飞到地球，这在物理上是可行的：生命始于火星，在地球兴盛。真相如何，我们无从得知。

所以当我们搜寻地外生命时，很自然地倾向于寻找类地行星。我读书的时候，对地外生命这个想法十分着迷。但在那个年代，宣称自己研究地外生命，差不多和说自己在研究精灵一样。当时主流看法笃定地球之外不存在生命：生命结构太过复杂，大概率只诞生过一次。例如发现 DNA 结构的弗朗西斯・克里克就说，生命的诞生近乎奇迹，需要满足的条件多到难以想象。

几十年前的主流观点是：生命是一场离奇的意外，一次概率极低的化学偶然事件，在整个宇宙里只会发生一次。但随着时间推移，风向慢慢变了。如今很多顶尖科学家都愿意宣称，宇宙里遍布生命。我常常对此提出质疑：我读书的时候，没人当真看好这件事，现在大家都说宇宙充满生命，到底是什么改变了？

我得到最常见的回答是：我们现在发现，生命可以存活的环境范围，远比当年我们所知的宽广。过去人们认为，就算是耐受力极强的微生物，也无法在五六十摄氏度以上存活。后来人们在热泉里发现了可以在远高于这个温度下生存的生物；在极寒、强化学污染、高盐度等极端环境下，同样找到了生命。这类生物有一个统称：嗜极生物。

于是有人据此提出：既然生命耐受环境这么广，可供我们搜寻生命的天体范围就大大增加了。确实，可供搜寻的星球数量可能提升十倍左右。但如果无生命物质演化成生命的概率本身只有万亿亿分之一，多十倍的候选星球，其实起不到多大作用。

我期待能找到另一个独立起源的生命样本。哪怕就在地球上找到一种微生物，它属于生命，但和我们熟知的生命体系完全不同，就足够了。倘若地球上存在两套独立起源的生命，那几乎可以说明宇宙中生命随处可见。

每个人都有自己看好的搜寻目标。我个人认为火星是希望最大的候选。

但学界也高度关注太阳系外侧那些冰封卫星，比如木卫二，还有土卫二。

土卫二拥有冰壳。

冰层之下是液态海洋。

冰壳布满裂缝，会向外喷射气体。

卡西尼号探测器曾穿过这道喷流，检测到了有机分子。

要注意，“有机” 不等于 “有生命”。

有机分子只是含碳的复杂分子，它既可以是生命活动的产物，也可以只是单纯碳化学过程的产物。我们该如何区分？

我们要怎么判断喷流里的物质，是曾经活着、后来被碾碎的生命残骸，还是依然存活的生命？

我们理想中的方案，是在探测器上搭载仪器，穿过喷流采集喷出物质，然后给出判定：这到底是不是生命。但我们现在甚至不知道该造什么样的仪器，不知道生命的决定性标识是什么；也不知道该如何区分 “曾经活着、现在分解成碎片”—— 也就是死亡，和 “还没有真正形成生命”，以及 “当下仍然存活”。相当于我们需要一台 “死亡检测仪”，可我们并没有。

这立刻引出一系列很有意思的问题。我们很容易关注人类的死亡、意识消散，会思考死后是否还有某种存续。但我们不妨用更科学、更简单的视角来看这件事。拿细菌举例：把细菌冷却到液氮温度，它就进入休眠。有些细菌被困在冰层、盐晶之中，可以休眠数百万年，之后重新复苏。它没有死亡，但也不算活跃的生命状态。

我会把它类比成停摆的钟表：一块停掉的钟，它依旧是钟。只要重新上弦，它就具备报时的潜能。停摆的钟不是 “坏掉死去的钟”，只是休眠的钟。冷冻的细菌也是同理，它没有死亡，只是休眠，条件合适就可以恢复全部生命活动。

这又引出更深一层问题：生命完全有可能借撞击抛射岩块，在地球和火星之间往返传播。我们知道彗星、小行星会不时撞击两颗行星，把岩石碎片抛射到太阳系各处，微生物可以藏身岩石内部，在两颗行星之间迁徙。这件事物理上可行，我们不确定它是否真实发生过，但可能性很高。

星际旅途最大的危险不是低温，低温只会让微生物休眠；真正的威胁是辐射。休眠的细菌藏在岩石里，会持续遭受宇宙射线、岩石自身放射性的轰击，在漫长旅途中不断受损。如果它花了一百万年才抵达地球，它还能复苏吗？它最多能承受多大损伤，才不会越过无法复原的临界点？

我想说明的是：细菌的生和死，并不是非黑即白。降温可以暂停它的活动，它能承受一定损伤；但损伤累积到某个阈值，它就再也无法复苏，这时我们才判定它死亡。

我们再来看一个更复杂的例子：土卫六。土卫六温度极低，不太可能存在我们熟知的生命，但它富含有机分子，大气里弥漫着类似石化烟雾的物质。它相当于一个持续运转的宇宙版米勒 - 尤里实验，在过去四十多亿年里，一直在持续进行前生命化学演化。它有没有演化出生命？哪怕是一种完全不同于我们认知的生命？我们该怎么判断？

设想我们向土卫六发射一台生命检测仪，穿过大气层，最后给出结果：没有找到生命，但它的化学演化进度，距离生命只差 93.4%；或者只完成了 5%。我们该怎么解读这个结果？

这个设想听起来很荒诞。我们连生命的定义都很难敲定，更不存在 “近乎生命” 的定义。我们没有办法直接判断一套化学体系是不是快要诞生生命，没法判断它再给十亿年，能不能跨过门槛变成生命。我们甚至不知道该如何思考这个问题。

生物学家理查德・道金斯写过《攀登不可能之山》，书中讨论：生命最初只是简单微生物，慢慢演化成如今复杂的生物圈，很多人觉得这是奇迹。但道金斯的比喻是爬山：单独看每一步，演化出更高复杂度、更高有序结构的概率都很低，但自然选择的作用，就像棘轮，把那些高效、更复杂的有序结构固定下来，淘汰掉适应性差的变体。生命就这样一步一步，费力爬上这座不可能之山。

但演化的起点并不是微生物。还有一座更早的 “不可能之山”，起点是化学。体系要从简单化学，走向复杂化学，再走向具备生命特征的化学。在前生命阶段，要怎么爬上这座山？我们有没有办法衡量它爬到了多高？能不能观察一团复杂化学混合物，算出它距离诞生生命还有多远？我认为我们做不到。

我们不仅缺少生命的定义，甚至不知道该如何定义 “接近生命”。更关键的是，我们不知道从无生命到生命的路径，究竟是复杂度平稳持续提升：历经数百万年，一点点变复杂，直到某一刻，我们说这个复杂体系就是生命；还是类似相变，好比气体突然爆燃：体系复杂度稳步上升，然后在某个节点发生跃迁，一瞬间涌现出生命。

如果我们有一台生命检测仪，可以判断这套体系处在演化路径的哪个位置、有没有发生那次跃迁，那把它送往宇宙各处，寻找其他发生过跃迁的地方，就很有意义。但我们现在远远达不到这个水平。我们造不出生命检测仪，因为我们理解不了这条演化路径、生命的阈值，也说不清 “近乎生命” 究竟是什么。

天体生物学家热衷于搜寻太阳系外的类地行星，这很自然。但我们已知最像地球的星球，就是地球本身。这就引出一个问题：如果类地条件下生命很容易诞生，那生命有没有可能在地球上独立起源过不止一次？有没有人认真搜寻过？

事实是，很少有人严肃看待 “地球生命多次起源” 这个猜想。有可能地球上生命起源事件发生了五百次，只是只有一支生命延续至今。我们也无法百分百确定，地球上某些隐蔽角落，不存在另一种独立起源的生命样本。会不会有四十亿年前另一次起源事件的后代，至今还藏在地球生物圈里？

这个猜想十分大胆，有时被称作影子生物圈：在我们熟知的生物圈之外，和我们身边的微生物混杂共存，存在另一支独立起源的微生物。它们不只是生命之树上的另一根分支，而是一棵完全独立的生命树。我们该如何发现它们？我们有没有可能已经看见了却浑然不觉？仔细推演之后结论是：很有可能，我们一直都没有发现。它们或许就在我们身边，甚至就在我们体内，只是几乎没有人专门去寻找。

当然也有反对观点：一旦某一类生命率先诞生，它会抢占所有资源、改造环境，让其他类型生命很难存活。一个经典例子：大约 25 到 30 亿年前，生命演化出光合作用，大气氧气含量随之上升。我们觉得氧气是必需品，但氧气其实是强腐蚀性毒物。氧气刚出现的时候，几乎要灭绝所有生命，它当时是一种污染物。只有一部分生命适应了氧气，甚至把氧气变成获取能量的途径，才有了今天富氧大气下的生物圈。

氧气的累积带来的改变不止是让生命获得更高能量、走向复杂；它还改变了岩石的性质。拿火星对比，火星通体发红，红色来自氧化铁。火星没有地球这样的循环系统，没有板块运动，火山活动也无法驱动元素循环。

地球生命、地质循环、大气循环之间形成了反馈回路，彼此互相影响。像地球这样，生物、地质、大气环环相扣、互相塑造、彼此维系，并且稳定运转数十亿年的行星，究竟有多罕见？这套条件或许极其特殊，正如那本名著的标题所言 ——地球是稀有星球。

大多数人想象外星生命，都是血肉之躯、外形奇特的生物。但很明显，如果宇宙中存在技术文明，一旦发展到我们这个水平，很快就会把繁重的认知工作交给智能系统。我不太喜欢 “人工智能” 这个说法，我更愿意叫它设计智能。达尔文式演化的智能极其缓慢，花了数十亿年才走到现在；而设计智能的迭代速度极快。一旦设计智能掌握了迭代自身的原理，它就会飞速发展。

我可以设想，在不远的将来，智能系统会融合生命体组件、神经组织，这类研究现在已经在开展。到那时，“生命” 和 “非生命” 的界限会慢慢模糊。核心区别不再是血肉，而是：这套系统是否经过设计，并且能够自主设计下一代系统。

所以，如果我们真的和地外文明取得联系 —— 我对此本身持怀疑态度 —— 那对方大概率不是好莱坞电影里那种血肉生物，而是我们会笼统称作 AI 的存在。但我们甚至没有合适词汇，去描述这种跨代迭代、超级智能的设计系统。按照我们自身发展的轨迹推演，这类存在会拥有近乎神明般的能力，认知水平远超我们理解范围。如果再结合量子计算，事情会变得更加深远迷人：也就是弗兰克・维尔切克所说的量子智能（quintelligence）。

到那时，它可以探索的可能性，不止是人类心智能够设想的一切，还包括所有量子叠加态、所有可能世界。它的感知、运算、可能性空间，和我们相比近乎无穷。如果一个文明已经延续了五亿年，它的形态几乎必然由这类宏大、神秘、拥有神级能力的智能主导。

第四章

金发姑娘之谜：宇宙是为生命精细调谐的吗？

现在我切换到物理学家的视角，审视整个宇宙。物理定律的特质一直让我震撼：宇宙以一套极其精确的数学秩序运行。这些底层定律优美、自洽，用数学关系支撑宇宙稳定运转，同时，这套定律恰好允许生命存在。

这个话题通常被叫做人择原理—— 这个名字其实很糟糕。它的核心意思是：我们可以改动物理常数、宇宙初始条件，也就是大爆炸的参数。比如，假设电子质量稍微变大一点，或者弱核力再弱一点点，还能不能诞生生命？答案是不能。部分物理常数的容错空间极小，极其微小的改动，就会彻底断绝生命诞生的可能。这些改动对生命来说是致命的。

我们当然没法做真实的宇宙实验，但可以做数学推演：如果引力稍微强一点，电磁力稍微弱一点，世界会变成什么样？计算之后就会发现，一些微小改动，就会摧毁生命诞生的条件。比如，重核无法形成，整个宇宙只有中子；或者只有氢元素，没有碳 —— 这个构筑生命的核心元素。

综合这些推演，人们得出结论：自然法则和宇宙整体，似乎是为生命精细调谐的。这就是精细调谐论证，这个说法本身颇具争议。

但 “精细调谐” 不等于存在一位设计者，刻意挑选这些参数来孕育生命。它只说明：如果这些常数稍有不同，就不会有生命，也就不会有我们在这里思考这件事。我们该如何理解这件事？我把它叫做

金发姑娘之谜：宇宙的各项参数，刚刚好适合生命存在。

针对金发姑娘之谜，主流有三种解释：

第一种，纯粹巧合。宇宙就是这样，生命本身没有什么特殊意义。

第二种，存在造物主，祂精心调谐宇宙参数，让生命得以诞生。

第三种是多重宇宙假说：宇宙之所以刚好适合生命，是因为我们的宇宙不是唯一的。有无穷多个宇宙，大爆炸在时空各处随机发生，每一个宇宙拥有一套独有的物理定律。有的宇宙引力更强，有的宇宙电子更重。绝大多数宇宙都无法诞生生命，自然也就没有智慧生命去感慨 “这里条件不适合生命”。但凭借概率，总会有少数宇宙参数刚好合适，也就是金发姑娘宇宙；在这样的宇宙里，会诞生像我们一样的生命，去思考这一切。

这三种观点并存，相关讨论至今仍在继续。现阶段，选择哪一种，很大程度上取决于个人倾向。