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如果你再看看天空，天空也不再是一个统一体了。其中有星系的聚集物，各种星河和恒星，还有不同类型的行星，像超级地球和亚地球，毫无疑问，还有超越人类的物种和低于人类的物种。问题是，究竟发生了什么事？是谁安排的这一切？这一切是从哪里来的？为什么宇宙是复杂的？
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通常你会这样想：“我是从很简单的初始状态和很简单的定律开始的，那么我应该得到简单的东西啊。”事实上，对复杂性的数学定义（比如算法信息，它同样是简单的定律、简单的初始状态），暗示着这个状态总是简单的。所以，是什么使宇宙变得复杂，使宇宙自发地产生出复杂性呢？我不是在说超自然的解释，而是自然的解释，也就是对我们宇宙的科学解释，包括为什么它会产生复杂性，甚至产生像生命这样的复杂事物？
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我宣称，宇宙一定有一个基本特征，使得它自然地产生出复杂系统和复杂行为。我们不应该对此表示惊讶，这是内在于物理定律的。我们不仅知道这个基本特征是什么，我还可以告诉大家它是什么，我也会告诉大家它是怎么与生命联系起来的。因为复杂性的自发产生除了对生命很重要，还对很多其他事物很重要。记住，生命是被高估了的。除了生命，宇宙里还有各种其他很丰富有趣的事物。也许，在所有人类灭绝很久之后，其他生物形态，比如碳基形态的生命也会灭绝，但是我希望其他有趣的事物还会持续发生。
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那么，导致产生复杂性的那个特征是什么呢？从最微观的层面来说，它是宇宙内在的去记录和处理信息的能力。当我们建造量子计算机的时候，它是从一个电子或一个比特发展起来的。这是因为在量子力学里，这个世界固有的属性就是数据的。这也是量子力学里“量子”的意思：它是说这个世界是以块的形式出现，它是离散的。而这种离散性蕴含着的意思是，基本粒子会记录比特。它们的状态是由一定数量的比特来描述的。在旋转电子里，它就是用一个比特来描述的，在光子极化里，也是一个比特的信息。比特是宇宙存在方式的内在属性。这个宇宙是数据的，而且这种数据性在基本粒子的层面上产生出了化学物质的数据本性，因为化学物质是从量子力学里产生出来的，还伴随着大量基本粒子、自然界的各种耦合常数，以及电磁力等。
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量子力学意味着，只有一种离散数量的化学物质的种类。你可以把两个氢原子和一个氧原子放在一起，就我所知只有一种方式可以把它们做成一个分子。这就意味着，我们可以把化学物质编进一个离散的列表里，比如化学物质#1，化学物质#2，化学物质#3，你可以根据你的喜好，任意排列。但它是离散的。实质上宇宙的这种数据本质影响了所有事物，特别是生命。众所周知，DNA就是一种数据信息。在人类的DNA里，每一个位点上有4个可能的碱基对，也就是一个位点上有两个比特，总共有35亿个位点，所以总共有70亿比特的信息。有一种特别容易被识别的数据密码，也就是在20世纪50年代，电子工程师重新发现的：DNA序列的密码映射到蛋白质的表达上。对于宇宙而言，它有一种数据本性，是量子力学导致发生了这一切。
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但是宇宙的数据本性并不会立刻告诉你，为什么宇宙是复杂的；为什么像生命这样的事物应该自然而然地出现。我们现在身处这里的事实，并不会告诉我们，宇宙里其他地方存在生命的概率。但因为我们现在身处这里，所以我们不得不在这里去思考这个问题：它除了告诉我们，宇宙中其他地方可能存在生命之外，并没有告诉我们产生生命的概率。这也是为什么这类问题是如此重要，而萨塞洛夫想要通过寻找行星和地外生物的信号来寻找答案的原因，但实质上我们并不知道，到底怎样才会产生生命。
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所以，为什么会产生复杂性呢？这么说吧，宇宙是在它最微观的尺度上进行计算的。两个电子，也就是两个比特的信息，它俩每一次碰撞，它们的比特都会翻转。这些都是自然的交互作用和信息处理过程，当我们建造量子计算机时，我们会利用到这些过程。现在，我宣称，当你在对某种事物进行计算并为它进行随机编程的时候，只要你扔进去一丁点儿用于编程的随机比特，它必然会产生出复杂行为。而且我之所以这样宣传，是因为这是数学定理，也就是不同于仅仅来自观察的证据。
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爱因斯坦说过：“上帝不会掷骰子。”但是，事实并非如此。爱因斯坦在这个问题上的错误已经众人皆知了，而且这是男生才会犯的低级错误。他相信宇宙是决定论的，但事实上宇宙并不是这样的。量子力学在本质上是随机的，这也正是量子力学的运作方式。量子力学一直在持续地把信息的随机比特放进宇宙里。现在，如果你随机为某种可以计算的东西编程，那你就会发现，它会自发地开始产生出所有可能的可计算的东西。因为当你随机地把信息扔进去的时候，你就是在给计算机创造所有可能的程序。
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事实上，宇宙一直都在计算。我知道这一点，是因为我们在建造量子计算机。另外，我能看到宇宙里可计算的东西，所以很明显宇宙是支持计算的。而且，如果你随机为它编程，开始去探索不同的计算，并走进无限的宇宙里的话，那么，那里一定有某个地方，使每一种可能的计算被穷尽。每一种可能的处理信息的方式都正在宇宙中某个地方发生着。
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我不认为这是矛盾的，但是这以某种好笑的方式激怒了一些人。实际上宇宙就是在不停地计算，或者说，是在不停地处理信息，这个事实其实是在19世纪晚期的科学，被麦克斯韦、玻尔兹曼和吉布斯（Josiah Willard Gibbs）确定下来的，他们证明，所有原子都在记录信息比特。当原子们相互碰撞时，那些比特就会翻转。这实际上也就是最早的对信息的测度，因为麦克斯韦、玻尔兹曼和吉布斯想要定义熵，熵其实就是信息的真实测度。
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当你有一台可以随机编程的计算机时，会发生什么呢？这台电脑可以创造出所有可能的数学结构，而其中最重要的事情之一就是，在那些数学结构里又创造出了其他计算机。通用计算机最早是图灵在20世纪30年代提出来的，它是可以模拟任何其他计算机的设备。它可以以简单的形式通过编程来模拟任何其他计算机，包括自身。
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如果你在一台计算机上随机编程，它会开始生产出其他计算机、其他计算方式，和其他更复杂的组合计算的方式。而这就是生命出现的地方。因为宇宙从大爆炸开始，当基本粒子出现的时候就已经在不停地计算了。然后它才开始探索其他计算方式。我很抱歉，我不得不用这种拟人化的语言来表达。我不是在把任何形式的实际意图，强加给作为一个整体的宇宙，但是我不得不利用这种形式去描述。
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现在请记住，化学物质是数据的。只有某些化学物质可以存在，而且化学定律设定了化学反应的目录表，其实这潜在的数据是无限的，因为可能产生的化学物质的总数，可以扩展到你所能想到的任何地方。你可以创造出很长的聚合物。你还可以思考化学定律，在某种意义上，这些定律是很简单的，如果用量子力学表现出来，就是一个目录表，包含了所有可能的化学反应的一个大集合，这种化学反应就是，如果我生产出化学物质A和化学物质B，然后我把它俩放在一起，就会产生出大量的化学物质C。或者说，如果化学物质A和化学物质B在那儿，而且化学物质D也在那儿，那么化学物质C就不会被生产出来。
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现在，你可以看到那些不同类型的化学反应的逻辑关系了，对吗？如果有A和B，那么就有C；如果有A和B和D，就不会有C。当然我把化学反应的过程简化了，因为还有时间动力过程的参与。但是那些动力的逻辑关系的陈述，也就是实际上位于计算中的关于数据的陈述，都是化学物质内在的一部分。
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化学反应里内在的数据逻辑，理所当然地是对生物学极为重要的，因为这就是一个细胞工作的代谢方式。我拿到了这个化学物质和另一个化学物质，因此我就可以打开那个开关，开启了那个化学物质的路径。化学物质把这个计算的本质内嵌在里面，这是它从隐含的计算那里遗传过来的，这个隐含的计算一般就在量子力学里发生。然后，化学物质本身会在宇宙里探索所有可能的组合，这些组合已经存在于宇宙里了。化学物质能够探索所有可能的计算，所有可能的会发生的事情，当然也包括一台计算机会做的所有其他事情。
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让我们创造出这个自我复制结构，然后去看看会发生什么。或者，我们可以创造出这个结构和另一个结构，让它们之间进行互动，看看会发生什么，或者看看它们会创造出什么。我们并不能确切地知晓原型生命（proto-life）里发生了什么和确切的化学反应的过程，但是我们知道，在原型生命里会发生哪些类型的事情。毫不令人惊讶的是，化学物质应该会产生出越来越复杂的结构，然后它们会以越来越复杂的方式进行互动，去实现越来越多的所有可能的化学反应，然后再进一步创造出从计算上来看更复杂的结构，比如说，像细菌，或者人类，或者计算机。
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因为有一种内在的能力被构建进入了自然法则里，就是以一种开放式的方式处理信息的能力。而且一旦事情开始这样进行，它们就很难停止了。我称这些事物为“复制基因”（complexor），因为它们会自动地创造出复杂性。从数学或物理学的视角来看，复制基因其实相当简单，因为它们全部都是能够计算的东西，而且是系统的、能够探索大范围的或者说全部范围的、可能的计算。一旦你有了这种东西，或者一旦这种东西突然出现了，并且开始运动，那么它就会创造出复杂性，不管你是否想要它这样做。
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我们已经知道，在宇宙最微观的层面上，它拥有这种计算能力，因为我们每天都在创建量子计算机。在那些量子计算机里，我们在单个原子上储存信息比特，我们利用电动力学定律以复杂的方式去处理信息，然后我们得到了甚至更有趣的复杂行为，比如化学物质。我们不应该惊讶于这种复杂性。这种创造复杂性的能力在越来越高的层次上影响了宇宙。
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宇宙的这种创造复杂性的内在能力意味着什么呢？有很多含义。让我们从检测生命起源的假设开始说起吧。这种能力预示的第一件事情就是，自从我们很精确地知道简单化学物质的大部分反应过程后，我们就能探索那些化学反应的各种结果。就像丘奇刚刚告诉我们的那样，当我们开始去把各种无机物的反应列在内的时候，我们对那些反应知道得并不多。而这也没错：我们并不必知道所有的关键反应是什么，而且我也不认为，我们应该立刻有能力去证明，生命是怎样在地球上，或者说在其他地方开启的，如果它确实是在其他地方开启的话。
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但是我们有很好的机会表明，像生命这样的事物确实应该开启。如果我们从已知的一些化学反应，或者就算我们不知道它们是什么，我们还可以猜测出的化学反应开始，并从不同的方式去激发它们，我们可以预期，从这个计算能力来看，如果我们从一些简单的化学反应出发，它们就会开始创造出更加复杂的化学物种，这种更复杂的化学物种会自动催化，可能会催化出一系列更加复杂的反应。所以你会看到，那些物种开启了自身，然后当它们被接下来的化学反应消耗时，它们又会关闭自身。
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当这种有效率的计算运行起来，你有希望看到的就是，它会随着时间的推移变得越来越复杂，而且最终变成更加稳定的反应集，比如说，莫罗维茨如此钟情的三羧酸循环，并将此建立为自身最主要的运转模式。如果我们看到这种事情发生了，那将是证明生命起源方式的有力证据。你不能指望重新创造出确切的生命起源，因为（a）有很多可能的初始条件的集合；（b）反应集会以很多种不同的方式驱动；（c）我们不知道那些初始条件有哪些；（d）有大量可能的初始条件，因为（e）那些互动方式是非线性的，因此（f）在大量情况里存在混沌，以致于（g）它们会对初始条件相当敏感。你要非常幸运才能立刻发现那些正确的初始条件。但是你可以确立像生命一样能够出现的事物。
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同样重要的是，你也要能够确定一些不可能定理。如果我们仅有一个特定的化学反应集，在计算上它就不足以成为普遍的。它只能在一定范围内扩展，然后创造出有趣的事物，比如abababababababab，这是它可能创造出的所有东西了。它永远都无法创造出一系列丰富、精细又复杂的结果。然后你可以通过观察反应集来分析，并且说：“光靠那些反应所制作的事物还不够多。”因此，如果你观察你所在的行星，说：“嘿，看吧，这就是这颗星球上发生的事情！”然后我们就会说：“但那里没有生命。”
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对于生命本身，我们有大量有趣的事情可以去关注。其中一个有趣的事情就是（这里有好的和坏的关注点）像生命这样的事物，或者说接下来将会到来的事物。如果你是数字7，那么很可能有8、9、10，等等，这可以永远持续下去，如果物理定律使得这成为可能的话，这就是一个好的关注点。但是给定宇宙现在的存在方式，我们还不清楚像生命这样的事物会不会永远持续存在。如果暗能量像它现在这样以同样的水平持续下去，那么在一段不长的时间后（可能是1 000亿年）我们都会灭绝，没有什么可以继续存在，仅仅因为所有物质将会从另一个物质的范围内被挤出去，每一个物质都不再能够和其他事物交流，这会很糟糕。
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但是也有可能，现在这个暗能量的水平在持续减弱，使得宇宙可以永远存在下去。戴森写的《宇宙波澜》（Disturbing the Universe）里有一个章节影响了我对此的思考。他指出，如果你愿意把速度放慢，并且你变得很大，那么你就依然能够采集自由能量，实际上可以永远采集，并且保持新陈代谢和增长。但是，这就需要不同的技术，而不仅是日常的在生物学层面的生活。
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这是一个好消息。但坏消息是，至少从一位科学家的立场来看，产生复杂行为的那个特征是自发形成的。某些能够计算的事物会自发产生复杂行为，这一事实意味着，一般而言，不可能去计算出（a）在一个特定环境里是否还会这么做，或（b）有多大可能性这么做。
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