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在继续深入探讨之前，我们一起来看看时间进程中的一个显著特点。在宇宙诞生之初，万事万物瞬息万变。在最初的10亿分之一秒内就发生了三次进化模式的变化。而后来宇宙进化的重大事件则花费了几十亿年的时间。时间的本质在于它总是呈指数型推进——要么呈几何级数加速，要么像宇宙史一样呈几何级数减速。在这段极长的时期当中，发生的大事情不多，时间看上去就像是线性推进的。因此在大部分时间里，时间主要以线性方式流逝。但这并非时间的本质。
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这一点的意义何在呢？在风平浪静的漫长时期，这一点的重要性还体现不出来，但如果我们发现自己身处“时间曲线拐点”，就会明白其重大意义，在这些时期中，时间曲线的指数性质要么会向内激增，要么向外激增，就好像跌入了黑洞一般（在这种情况下，一个人跌入黑洞之后，时间会以指数级速度加速）。
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时间的速度
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但是稍等一下，我们凭什么说时间正在改变自身的“速度”呢？我们可以以每秒钟的进程来计算时间的速率，但是否可以说时间正在改变自身的速率呢？时间是否可以在一秒钟内完成两秒的进程呢？
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爱因斯坦对这一点做出解释——时间对体验它的一切实体来说都是相对的。5一个男人的一秒钟对一个女人来说也许是40年。爱因斯坦曾举过这样一个例子，假设一个男人以接近光速的速度走向一颗星球——假设这颗星球距离地球20光年。从地球的角度来看，这段旅程往返一趟所花费的时间差不多是40年。所以当这位男士归来的时候，他妻子已经老了40岁。但是对他来说，这却是一段非常短暂的旅程。如果他以接近光速的速度向前走，也许花费的时间还不到一秒钟（从实际角度来看，我们还要考虑一些限制条件，比如时间在不摧毁他身体的情况下加速或减速）。那么这两位究竟谁的时间框架是正确的呢？爱因斯坦认为两种框架都对，且这种正确性只能相对存在。
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有些鸟类的寿命只有几年时间。如果你仔细观察它们的快速运动，就会发现它们正在以另一个标准来体验时间。人类也有同样的经历。儿童的变化速率以及他所经历的时间和成年人是不一样的。值得一提的是，我们会发现进化进程中时间的加速度与宇宙诞生时时间的加速度是迥然不同的。
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指数级增长的本质就是宇宙中的事物在极其漫长的时间里发展得极为缓慢，但是一旦到达时间拐点，那么事物的增长就会呈现喷跃式发展。进入21世纪以后，我们对此会有更深刻的体验。
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进化：时间在加速
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太初有道……道成为血肉之躯。
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宇宙中的很多事物根本无须任何解释说明。拿大象来说，如果分子学会竞相按照自己的形象创造其他分子，那么就可以看见大象以及其他类似大象的东西遍布各地。
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——英国化学家彼得·阿特金斯
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回顾过去时看得越远，展望未来时也能看得更远。
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——温斯顿·丘吉尔
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本书后文会再次谈到时间曲线拐点的问题，但现在我们还是深入研究一下时间的指数性质吧。19世纪时，人们普遍接受了一套名为“热力学定律”的统一准则。6顾名思义，这些定律主要论述了热的动态特性，也是继英国物理学家牛顿完善了经典力学之后该领域的首次重大细化。但当初牛顿描述的是一个完美而有序的世界，在这个世界里，大小不一的粒子和物体都极其有序地排列着，所有运动形式都是可预见的，而热力学定律描述的却是一个混乱不堪的世界。的确，这就是热的本质。热就是一种构成世界的各种粒子混乱而不可预期的运动的原因。热力学第二定律有一个推论，即在一个封闭的系统当中（其内部实体和力量的相互作用不受外部影响，比如宇宙），无序性（也叫作“熵”）会不断增加。因此，一切都取决于这个系统自身的性质。以我们生活的这个世界为例，这个系统的运转也每况愈下，越来越混乱。很多人认为混乱简直就是自己生活的真实写照。但在19世纪，人们认为热力学定律是一个恼人的发现。19世纪初，人们似乎认为统治世界的基本原则是简单易懂且整齐有序的，虽然还有一些细节问题等待发掘探讨，但人们已经掌握了统治世界的基本原理。热力学定律的出现挑战了这种自满心理，但这还不是最终结论。
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热力学第二定律有时也被称为熵增定律。熵意味着智能的自然出现似乎是不可能的。智能行为与随机行为是截然相反的，任何一个能对自身环境做出智能反应的系统都必须是极其有序的。生命的化学构造非常复杂，智能生命的化学构造尤其如此。在日益混乱的粒子和能量之中，这个世界还是出现了一些构造非凡的生物。我们如何才能协调好智能生命的出现与熵增定律二者之间的关系呢？
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这个问题有两种答案。第一种，熵增定律与进化过程似乎是矛盾的，因为进化是一个越来越有序的过程。但从本质上来说，这两种现象并不矛盾。生命的秩序是于巨大的混乱之中形成的，在生命进化这一更大的系统当中，多种生命形式的存在也并未明显影响该系统的熵测度。有机体并非一个封闭的系统，而是一个更大系统当中的一部分，我们将这个更大的系统称为环境，它的熵（无序性）很高。换言之，由于多种生命形式存在而表现出的有序性在衡量环境的总熵时根本微不足道。
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因此，尽管宇宙中的无序性在增加，但进化过程却可能让复杂度和有序度同时存在并增加。7进化是一个过程，不是封闭的系统。它受外部影响，同时又可以对其包含的无序性善加利用。所以，熵增定律与生命和智能的出现并不冲突。
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对于第二种答案，我们需要进一步探讨进化问题，因为进化是智能的缘起。
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进化正呈指数级增长
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正如前文所述，在宇宙诞生几十亿年以后，那颗极其普通的星球终于也形成了，它就是地球。在太阳能量的作用下，地球上的许多元素形成了越来越复杂的分子。于是，化学开始由物理学脱胎而来。
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20亿年后，生命诞生了。也就是说，可以使物质和能量自身延续下来并永世不灭的模式成功地实现了永久化。然而，如此显而易见的生命重复模式直到几个世纪前才被人们发现，而且是如此非凡的发现。
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随着时间的流逝，这些模式变得越发复杂，比分子链还要复杂。功能不同的分子结构组成了不同的分子群，于是，化学又衍生出了生物学。
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于是，大约34亿年前，地球上第一批有机体——厌氧（不需要氧气）原核生物（单细胞生物）诞生了，它们有使自身长期生存的基本方法。接下来形成的早期新型生命形式包括简单的遗传体系，它们能够游泳，可以进行光合作用，这些都为更高级的耗氧有机物出现打下了基础。在接下来20亿年中，最重要的发展成果就是以DNA为基础的遗传学了，从此以后，人类就可以凭借这个学科来指导并记录进化的发展了。
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进化过程的关键要求之一就是将进化结果以“书面”的方式记录下来，否则这一过程将注定一直在为已经解决的问题反复寻找答案。对最早的有机物来说，这些记录写在（嵌在）它们自己的身体中，即直接编码记录在其原始细胞结构的化学属性中。而以DNA为基础的遗传学创立之后，生物进化就好像设计了一台数字计算机，记录自己的劳动成果。同时，这种设计也催生了其他更复杂的实验。7亿年前，分子集合——也叫作细胞，自身组织形成细胞群落，由此诞生了第一批多细胞动植物。在接下来的1.3亿年间，现代动物身体的基本构架进化完成，包括以脊髓为基础的骨架，这种构造使得早期的鱼类具备了高速游泳的能力。
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