科學家提出，宇宙中一切事物複雜度隨時間增長，這一新理論挑戰傳統進化觀，暗示智慧生命可能普遍存在，引發熱議。

為何宇宙中的一切都在變得更加複雜？這是一個令人著迷的問題。1950年，義大利物理學家Enrico Fermi在與同事探討外星生命時提出了著名的“費米悖論”：如果宇宙中存在智慧文明，它們應該有足夠的時間遍佈星際，可我們為何看不到它們的蹤影？有人猜測，外星文明可能在成為星際旅者前就自我毀滅了。但還有一種更簡單的解釋：智慧生命極其罕見，我們人類只是宇宙中極少數的例外。

然而，一支由礦物學家Robert Hazen和天體生物學家Michael Wong領銜的跨學科團隊提出了截然不同的看法。他們認為，宇宙中存在一條類似熱力學第二定律的自然法則，推動所有事物的複雜度隨時間不斷增加。如果這一理論成立，複雜生命，甚至智慧生命，可能遠比我們想像的普遍。

這一想法源於2003年，生物學家Jack Szostak提出“功能資訊”概念，試圖量化生物分子如蛋白質或DNA的複雜程度。他發現，衡量複雜度的關鍵不在於分子序列的隨機性，而在於它們能執行的功能。例如，RNA分子中，有些能牢牢綁定特定目標分子，而功能資訊就衡量有多少其他分子能同樣出色地完成這項任務。Szostak通過實驗驗證，隨著分子不斷優化，功能資訊會逐漸增加。

Hazen被這一想法深深吸引。他在研究生命起源時，意識到區分“生命”與“非生命”可能是個偽命題。化學反應在礦物表面發生，可能是生命誕生的關鍵，而功能信息或許能揭示從簡單到複雜的演化過程。2007年，他與Szostak合作設計了計算機類比，通過演算法演化計算功能，果然發現功能資訊會隨時間自發增長。

但這一理論沉寂了多年，直到2021年Wong加入團隊，兩人才找到突破口。Wong曾對尋找外星生命的方式感到失望，他認為我們對“生命”的定義過於狹隘，可能錯過了完全不同的演化路徑。他們召集了來自物理學、哲學、生物學等領域的專家，試圖從更廣的視角審視複雜度的增長。

在他們看來，生物進化只是宇宙普遍規律的一個特例。無論是礦物、化學元素，還是星系，複雜度都在增加。以礦物為例，地球歷史上形成了越來越多的複雜礦物，而在土星衛星泰坦上，富含碳氫化合物的環境可能孕育出像石墨烯這樣的複雜結構。宇宙大爆炸後，最初只有簡單的誇克，隨後形成氫、氦等輕元素，直到恆星核聚變產生碳、氧等更複雜的元素，乃至超新星爆炸誕生重金屬——這一切都指向一個方向：功能信息的積累。

然而，這一理論並非沒有爭議。批評者認為，將“功能”概念擴展到非生命系統有些牽強。功能信息不僅因環境而異，還難以精確計算，因此有人質疑這一理論是否可驗證。相比之下，達爾文進化論雖能解釋過去生物的變化，卻無法預測未來，而新理論試圖填補這一空白，勾勒出宇宙未來的可能性。

更引人深思的是，複雜度的增長並非總是平緩的。生物進化中，細胞核的出現、多細胞生物的誕生、寒武紀生命大爆發、神經系統的形成，甚至人類的出現，都是複雜度突飛猛進的時刻。這些“躍遷”彷彿打開了全新的可能性空間，正如Wong形容的“登上新的一層樓”。例如，生命誕生之初，分子需要長時間穩定存在，但當分子形成自催化迴圈後，動態穩定性取代了熱力學穩定性，規則徹底改變。

功能信息的獨特性在於其語境性。RNA分子綁定不同目標時，功能資訊會隨之變化。這與生物進化中“舊物新用”的邏輯不謀而合——羽毛最初並非為飛行而生。進化不斷創造新的可能性，而這些可能性在早期甚至無法想像。3億年前的單細胞生命汪洋中，絕無可能突然冒出一頭大象，複雜生命需要一系列特定的創新鋪墊。

物理學家Paul Davies認為，生物進化之所以不可預測，是因為它具有自我參照性：新物種的出現改變了現有物種的生存環境，催生更多可能性。這與物理系統不同，哪怕銀河系有億萬顆恆星，它們也不會自我改變規則。植物發育生物學家Marcus Heisler指出，複雜度的提升為簡單生物無法企及的新策略提供了空間，這種開放性正是生命的神奇之處。

Hazen進一步設想，當複雜認知加入其中，系統的可能性將呈指數級增長。技術進步讓人類超越了達爾文式的進化，一個製表匠若能“看見”，製作手錶的效率將遠超盲目的摸索。然而，是否複雜度的必然增長意味著生命、意識甚至高等智慧在宇宙中不可避免？進化生物學家Ernst Mayr曾認為，人類水準的智慧極不可能再次出現，因為它在地球生命史上僅出現一次。但Hazen團隊認為，一旦生命出現，複雜度的飛躍可能是必然的，智慧或許並非特例。

為了驗證這一理論，Wong提出在 astrobiology 中尋找線索。地球生命傾向於選擇特定有機分子，如葡萄糖，而非隨機生成，這可能是自然選擇的結果。在其他星球上，類似的“非隨機”分子分佈可能成為生命存在的證據。此外，Hazen看到理論在癌症研究、土壤科學甚至語言演化中的潛力。例如，癌症細胞的演化更像功能選擇，而非傳統的適應性競爭。

儘管功能資訊難以精確量化，Hazen認為這並不妨礙我們理解其概念，就像我們無法精確計算小行星帶的動態，卻能成功導航飛船。無論功能信息最終是否成為解開複雜性之謎的鑰匙，科學家們對進化、時間方向和宇宙命運的探索已然掀起波瀾。這不禁讓人聯想到熱力學初創時，從蒸汽機效率到揭示時間之箭的壯闊歷程。或許，我們正站在又一場科學革命的起點。

本文譯自 Quanta Magazine，由 BALI 編輯發佈。