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让创新的边界无限扩展
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2002年，美国古生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德（Stephen Jay Gould）逝世。他有一个并不常见的收藏爱好。他生前喜爱去各个发展中国家旅行，并去到基多（Quito）、内罗毕（Nairobi）和德里（Delhi）等城市的户外市场，去采购一些鞋子进行收藏。那些鞋子多数是用回收的汽车轮胎生产的凉鞋。如果从时尚的角度思考这个现象，那可能意义不大，但古尔德却把那些汽车轮胎做成的鞋子看作人类独创性的证明。自然界的发明创新同样也得依靠现存的零部件。自然界的进化与发展要依靠可用的资源，要将那些资源进行拼接、组合，从而产生新的功能。法国生物学家弗朗索瓦·雅各布（François Jacob）在定义“进化”这一术语时，引用了这一比喻，认为进化的角色定位更像是一个“喜欢捣鼓小器具、小发明的人”，而非一个工程师。我们人类的身体也是一种拼图式的成品，都是由一些旧的部件连接、拼组后“推陈出新”而成。古尔德曾在书中写道：“轮胎变凉鞋的创新原理的适用性非常广泛，因此，自然界可以像最聪明的人一样具有创造力，可以做到像他一样去琢磨内罗毕市的废物堆积场具备何种可供用于新发明的潜力，结果是无论任何时候，奇异和不可预测的创新都有可能产生。”
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这一创新过程的踪影在生命形式的最初就已经有迹可寻。生命的起源目前在科学界尚无一致看法。一部分人坚持认为生命的起源与海底火山有关，它可能产生于火山口的一些滚烫的金属热液。另一部分人则认为生命起源于大海之中。还有一部分人认为生命起源于一个“波浪翻滚的池塘”，这一观点与达尔文对生命起源的解释一致。还有很多著名的科学家则认为，生命的起源与从外太空掉入地球的流星有关。各种看法一直百花齐放地存在于生命起源理论的争论中，却达不成最终的一致。幸运的是，一门新兴学科前生命化学（Prebiotic）的出现，探明了在生命形式存在于地球前，空气的成分和特点是什么。在地球上不存在任何生命的时候，遍布着一些最基础的分子：氨、甲烷、水、二氧化碳、各种氨基酸，以及其他简单的有机化合物。在“原始汤”（Primordital Soup）里，这些分子之间可以产生一些有限的变形与发展，比如：甲烷和氧气重新组合，以形成甲醛和水。
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试想这样一种情景，那些最早存在的原始分子们，随意地进行简单的碰撞（或者因为一次适时的闪电袭击，导致这些分子们慢慢地移动），这样一来就具备产生一些新化学组合物的可能性。假设你来扮演上帝的角色，当你命令那些基本化合物生成之后，你最终就能看到一些生命最初的“部件”出现在地球上，比如，形成细胞边界的蛋白质和对DNA生成最重要的糖分子等，但却无法立刻命令化学反应去生成蚊子、向日葵和人的大脑。甲醛是最基础的化合物，因为它可以从“原始汤”中的分子反应中生成。在生命起源于地球之前，可以最终生成向日葵的原子也已经存在了。但在当时的环境中，向日葵却不可能直接从“原始汤”中瞬间“破汤”而出，因为只有一系列层层递进的连锁式创新变化在地球上发生后，向日葵的出现才成为可能。而这些创新变化的出现则需要几十亿年的时间，其中包括：能捕捉太阳能量的叶绿体、帮助植物流通能量的维管组织、将能够生成向日葵下一代的相关基因指令传递给下一代的DNA分子。
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科学家斯图尔特·考夫曼（Stuart Kauffman）为刚才提到的那些、能直接在“原始汤”中反应生成的化合物，取了一个意义丰富的名字：相邻可能（ adjacent possible）。这个新造的名称同时界定了事物变化与创新的有限性和可能性。在前生命化学研究的这个案例中，创新的临界可能是指那些能在“原始汤”中直接进行的分子反应。之前提到的蚊子、向日葵、人的大脑则在相邻可能的范围之外。相邻可能是一种隐约可见的未来，在当前的事物与环境边缘若隐若现，也是一种事物发展变化的地图，图上已标注了当前事物可以变化和发展的各条线路。但这种可能性的空间却并非可以无限扩展，或者说，并非是一个完全自由的游戏场所。在“原始汤”中可以产生的最初级反应是数量巨大的，但却也是有限的。当代生物圈里的大部分物质都是在“原始汤”的相邻可能之外的，并不能直接生成。相邻可能告诉我们：世界随时可能发生各种变化，但只有某些特定变化可以真正发生。
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相邻可能有一种奇异的美，因为一旦对它的边界进行新的探索，之前的边界就会重新扩展。新的组合变化为另一些变化，提供了进入可能空间的钥匙。就好像是一座施了魔法的房子，你每打开一扇门，都会发现一些新的、别有洞天式的美景。最初，你来到一个有四扇门的房间，每一扇门都通往一个新的房间，每个房间都是你之前没有踏足过的。这最近的四个房间可以比作“相邻可能”。然后，当你打开了其中任何一扇门，你便来到了另一个新的房间。这个房间的另三扇门又通往了三个不同的新房间，并且这三个新房间在你推开最初的一扇门之前，即你站在起点时是完全不可能靠近的。如果你不停地推开眼前的新门，最终你就可以走遍一座宫殿。
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脂肪酸会自动生成具有以双分子层为边界的球状物，非常类似于在现代定义中，可以界定细胞边界的细胞膜。一旦脂肪酸化合生成那些具有边界的球状物质，一系列相邻可能就渐次出现了。因为那些具有边界作用的分子把球状物质的内部与外部进行了界定。这种界定对于细胞的生成具有关键性的作用。一旦分出了“内部”，则可以在内部放入各种物质，比如营养物、细胞器和遗传密码等。一些体积较小的分子则可以穿过那层界定边界的“细胞膜”，并与其他的分子进行化学反应，生成新的分子。因为这些新分子的体积较大，于是无法再穿过之前的“细胞膜”回到“原始细胞”内部。当最初存在的脂肪酸自动化合生成了那些双分子层的“细胞膜”后，一些新的相邻可能之门就打开了，从而出现了基于核苷酸的遗传密码，以及所有现代生物细胞都具有的、最原始的“居民”——叶绿体和线粒体。
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在生命的进化过程中，同样的变化过程重复了无数次。实际上，可以把生命的进化看成是一条不断地开发和探索新的相邻可能的道路。比如，当一种叫迅猛龙的恐龙进化出了一种新骨头——新月形腕骨（这种骨头的形状像一轮半弯的新月）后，它们便能更加灵活地旋转腕关节。简而言之，这种新骨头的出现不仅让恐龙在捕食其他动物时更加迅速，还打开了新的相邻可能之门，并最终促成了在几百万年以后将进化出现的动物的翅膀，让有翅膀的动物们可以在空中飞行。当我们的祖先进化出了大拇指以后，一些新的相邻可能就出现了。这些可能性在人类文化的发展史上具有重大的意义：可以发明一些精巧的劳动工具和武器，并灵活地使用它们。
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在我看来，考夫曼提出的“相邻可能”这一说法中，有一点具有非常重大的意义。它揭示了在自然界进化系统与人类创新发展道路上具有的连续统一性。他引入这一概念的一部分原因在于，揭示出一种事物发展变化的不变规律，且这一规律不仅适用于自然界，同时也适用于人类社会的发展过程。根据这一规律，相邻可能被不断地、持续地、渐次地无限扩展。他曾在书中写道：“在过去的48亿年里，很明显，有一些事情发生了。实际上，生物圈在不断扩大。可以说，生物圈里的相邻可能在持续地增加和拓宽。较为有趣的一点是，这种推断很显然是正确的，但却从来没有人清楚地表述过这一点。关于这种创新可能的扩展也从来没有进行过相关的理论研究。”
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40亿年前，一个碳原子可能撞见几百种分子构型。但在今天，同一个碳原子，虽然其原子特性没有一丝改变，却能参与更多的化学变化过程。比如，那些可以最终生成抹香鲸、巨大的红木或H1N1病毒的化学变化。此外，在大量的，或者可以说无限量的，以碳为基础的生命体（这些生命体出现在“原始汤”的相邻可能之外）的进化过程中，碳原子的身影都随处可见。值得一提的是，人造的也在刚提及的这些之内，在无数的人造化合物中，碳原子的作用也不可缺少。比如，世界上任何一种用塑料做成的产品中必定含有碳原子。从中我们可以发现，当那些最初的脂肪酸自发、随意地组合成最初的“细胞膜”以后，相邻可能已经得到了怎样的一种扩展和延伸。
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独立重复与创新的可能性
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从这一角度来看，生命的进化史和人类社会的文化发展史都可以看作相邻可能在不断延伸与扩展的历史。每一种新的创新出现后，更多相邻可能就又出现了。但是，在一些系统或环境中，要探索新的相邻可能空间则会更容易些。在本书开篇，我们讲到“达尔文的悖论”。要解释那一悖论，需要先解答一个问题：为什么珊瑚礁的生态系统能极大地促进相邻可能得到扩展与延伸？在一个极小的珊瑚礁空间里，生命形式的数量却出奇得大；与之相比，在广阔的大海里，生物多样性却少得可怜。同样，与小镇和农村相比，在大城市里，与商业相关的相邻可能则能得到更快、更深入地开发。
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在人类的通信技术史上，网络将通信媒体中存在的相邻可能进行最快速、最深入的开发。1994年初，网络只是一种基于文本的媒体平台，各文本之间通过超链接取得关联。但只用了几年时间，网络的相邻可能空间就大大扩张了。网络这个平台可以实现金融交易，并最终演变成虚拟购物广场、拍卖行和赌场。不久，网络又发展成一种新的、双向互动式的媒体平台。在网络上，人们不仅可以阅读他人的作品，而且可以很方便地发布自己的作品，从而推动一些全新事物的出现，比如，用户编辑的百科全书、博客世界和网络社交。YouTube的出现，让网络发展成为世界上最具影响力的视频传播系统。而其后，数字地图的出现，也引发了另一场制图革命。
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在人类的文化史上，有一种非常明显的发展模式，现代科学家称其为发明的“独立重复”（the multiple）现象。在这一模式里，相邻可能同样起着作用。在地球的某个角落里，一位聪明的科学家或发明家想到奇妙的新创意，并且把这个新创意公布于众。然后他却发现在过去的几年里，有三个人都先后想到了这个创意。1611年，居住在4个不同国家的4位科学家在不同的地方同时发现了太阳黑子的存在。1745—1746年，居住在荷兰来登市（Leyden）的迪安·冯·克莱斯特（Dean Von Kleist）和康奈尔斯（Cuneus）先后发明了电池。
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约瑟夫·普利斯特里（Joseph Priestley）和卡尔·威尔海姆·舍勒（Carl Wilhelm Scheele）分别在1772年和1774年先后独立地分离出氧气。19世纪40年代，能量守恒定律先后4次被不同的人提出。柯斯金斯基（S. Korschinsky）和雨果·德弗里斯（Hugo de Vries，1848—1935）分别在1899年和1901年先后发现基因变异对于生物进化的重大意义。1927年，两位学者又分别独立发现X光的照射会影响基因的变异率。电话、电报、蒸汽机、摄影术、真空管、收音机，在现代生活中的几乎每一项重要技术突破与发明过程中，都存在一个“独立的重复”。
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在20世纪20年代早期，两位哥伦比亚大学的学者威廉姆·奥格本（William Ogburn）和多萝西·托马斯（Dorothy Thomas）决定做一项新的研究，即尽可能地记录下创新历史上有关“独立重复”的案例。最终他们将研究结果写成了一篇极有影响力的论文，并取了一个引人思考、意义深远的标题：《创新是不是一种必然》（Are Inventions Inevitable）。他们一共找出了148份创新案例，每份案例的“独立重复”均发生在同一个时代里。这篇论文的读者不仅惊叹于案例数量之大，同时，更加惊叹于这些案例与未经过滤的伟大创新史没什么两样。
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某些时代精神（Zeitgeist，尤指文学、哲学和政治中表现出来的）的相关理论至今并不明确，而人们常常引入发明的“独立重复”案例来为其佐证。而发明的“独立重复”现象之所以出现，有一个更加有根据的成因。好创意并非是凭空出现的，它们是由一些现存的部件加以组合、拼接而成，而这些部件的内容与数目会随着时间扩增（有时也会缩减）。在这些用来拼接或组合的部件中，一些是概念性的，如解决问题的新方法，或者是先确认问题所在的新定义；而另一些，实际上只是一些机械部件。
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为了分离出氧气，普利斯特里和舍勒都必须先有一个理论框架，理解研究空气成分的重要性。 同时，要清楚空气是由不同的气体混合而成的。这几点，直到18世纪后半叶才为大众所知。但要完成氧气的分离，他们还得有先进的称重工具。当实验中的物质发生氧化反应后，可以称出重量上的细微区别。这种称重技术于1774年出现，也只出现了几十年。当上述的几项概念性或技术性的部件出现以后，氧气的分离就进入了相邻可能空间中。将氧气分离出来，如俗语所说的似乎“近在咫尺”。不过，如果没有之前出现的各种前提条件，氧气分离的实验不可能成功进行。
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超前的想法与创新的受限性
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相邻可能这一术语不仅指出创新的可能性，也指出了创新的受限性。在生物圈不断扩张的时间表上，随意找一个时间点来分析，都可以看到，有一些创新的“大门”是没有钥匙可以打开的。在人类文化史上，我们喜欢把一个突破性的创意或点子看成是在发展史的时间表上的一次加速前进。当所有人都困在当前的各种条件限制里时，一个天才的思想一下就向前推进几十年，顿悟出一个普通人不可能想到的奇思妙想。但实际情况是，无论是科学思想还是技术上的前进，都极少出现偏离相邻可能的现象。在人类文明发展的历史过程中也毫无例外，可以比作对一座宫殿的探访：只能先穿过最近的一扇门，才能走到下一扇门；只能从一个房间走到另一个最近的房间，直到最后把整个宫殿一一走遍。
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当然，人类的思想创新与分子的构成是有区别的，后者严格受限于分子反应的固定规律。所以，在人类的思想发展史上，偶尔会出现这样一种现象：有时候，有人会突然想到一个奇妙的创意，让创新的发展在它的相邻可能空间里稍微向前跃进几步，越过其中的一间或两间房间，达到另一个原来不能一步跨入的新房间。但事实证明，这样的创意和想法通常生命力不强，很快就会面临它的“死期”，而真正的原因就是因为这些创意和想法都脱离了所处的相邻可能空间。对于这类早夭的创意们，我们取了一个名字，称为“超前的想法”。
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19世纪，英国发明家查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）发明了富有传奇色彩的分析机（Analytical Engine，早期的机械通用计算机），许多科技史学家称他为“现代电子计算机之父”。不过，准确地说，他应当算是现代电子计算机的“爷爷”。这是因为在分析机出现以后，经过几代人的努力，人类才真正掌握了这一创新。
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巴贝奇之所以在科技史上得到大家的尊崇，是因为他一共有两项伟大发明载入史册，虽然这两项发明在他的有生之年都没有真正制作成实物。第一项发明就是差分机（Difference Engine）。这种设备非常复杂，由25 000个机械部件组成，重达15吨，但设计却十分精确。它可以用于计算多项式函数，并生成三角函数表，这一点对于航海技术的发展十分重要。如果巴贝奇将这个设备真正制作出来，由他发明的差分机可能会成为世界上最先进的机械计算机。后来，伦敦科学博物馆（London Science Museum）为了纪念他逝世100周年，根据他的设计图制作了一台差分机。在几秒钟内，这台差分机就送出高达31位数的准确结果。这台差分机的速度和精确度，远超巴贝奇时代可能出现的其他设备。
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尽管这台差分机的设计十分复杂，但是也没有超出维多利亚时代技术上的相邻可能空间。机械计算在19世纪下半叶得到了长足的进展，其中有很多装置都是建立在巴贝奇的设计模型之上的。
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