專家導讀
這是全書最為激動人心的一章。
從這一章，可以領略思想家是如何遵從內心的呼喚，捕捉生物進化中「不大可能的必然事物」，描繪被正統進化論忽略了的必然
趨勢。
凱文·凱利的立場十分鮮明，「進化，乃至技術元素，遵循由物質和能量的本質決定的固有方向」。
這一「固有方向」彷彿有意地將生物引導到一個高度複雜的、精巧的方向，比如眼睛、翅膀、雙足、回聲定位系統，以及螞蟻、蜜蜂、齧齒動物和哺乳動物的互助行為。更重要的是，這種「趨同進化」是跨物種的。
在傳統進化理論看來，物種的內部變異力量，受到外部環境壓力和選擇的引導，其結果呈現出適應性和偶然性。進化的必然性，在傳統進化理論中毫無立足之地。
通過匯聚現代生物學、考古學的最新發現和前沿觀點，凱文·凱利認為，「必然性是外熵性質的力量，是像進化中的生命一樣複雜的系統自發形成的自組織」。
用作者的話說，就是堅信「生命的機器化和機器的生命化」（參見《失控》一書），是未來世界的進化方向。通過審視數十億年自然與生命紛繁複雜的進化歲月，那一條條長長的、依稀可辨的軌跡表明，「看起來進化似乎想要創造某些構造」。
對凱文·凱利來說，作為生命的第七王國，技術元素已經深深地捲入、參與到智人的進化軌跡當中，自組織進程不但發生在生物界，而且在技術元素的王國裡也悄然發生、發酵、演化，並與人類文明進程緊密相連、相互交織。
那麼，技術元素進化的固有趨勢是什麼呢？這是接下來將要探討的重大問題。也是理解本書核心思想的關鍵。
作為第七生命王國，技術元素目前正在放大、擴展並加速在漫長歲月裡推動生物進化的自組織進步。我們可以認為技術元素是「加速的進化」。因此，為了看清技術元素的發展方向，我們需要分辨進化本身的走向和促使它向該方向前進的動力。
現在的正統教科書認為生物進化過程是宇宙的隨機運動，本章的觀點正好相反。進化，乃至技術元素，遵循由物質和能量的本質決定的固有方向。該方向使生命的形成具有若干必然性。這些普遍的趨勢還滲入了科技的產生過程，這表明技術元素的某些方面也是不可避免的。
為了追蹤這條軌跡，我們必須回到起點：生命的起源。就像機器人製造自己一樣，40億年前我們所知的生命構造也在緩慢地自我組合。從這種看似不可能的自我創造之後，生命進化出數以億計不可思議的生物。可是它們到底如何不可思議？
當查爾斯·達爾文研究自然選擇理論時，眼睛給他製造了麻煩。他發現很難解釋眼睛如何逐漸進化，因為視網膜、晶狀體和瞳孔構成的整體看起來如此完美，缺少任何部分都會導致眼睛完全喪失功能。當時達爾文進化理論的批評者認為眼睛是一個奇跡。可是按照定義，奇跡只發生一次。達爾文和他的反對者都沒有注意到這一事實：像照相機一樣的眼睛進化次數不止一次——儘管它似乎是奇跡，在地球生命發展歷程中它進化了6次。人們在某些章魚、蝸牛、海洋環節動物、水母和蜘蛛身上也發現了「生物照相機」非凡的光學構造。這6種無關聯生物有一個生活在遙遠過去、無視覺的共同祖先，因此它們都因為獨立進化出這樣的奇跡而受到人類的讚歎。6種形式的眼睛都是令人吃驚的成就，畢竟，人類用了數千年時間才製造出第一塊可用的人造相機鏡頭。
但是，6次獨立自我組裝「相機鏡頭」是否代表著最大程度的不可能性，就像拋擲600萬次硬幣，全部都是正面朝上？或者說，眼睛的多次創新是否意味著它是自然形成的吸引進化的漏斗，就像山谷底部的井吸引水一樣？還有另外8種眼睛，每一種都不止進化一次。生物學家理查德·道金斯估計，「整個動物王國中眼睛獨立進化的次數在40～60次之間」，他因此宣稱，「生命——至少是我們理解的地球生命——幾乎迫不及待地要進化眼睛。我們可以肯定地預測，一個關於（進化）模擬演示的統計樣本將以眼睛結束。而且不只是籠統的眼睛，還可以分為昆蟲、對蝦或三葉蟲所具有的複眼，以及與人類和烏賊類似的照相機一樣的眼睛……有如此多的方法創造眼睛，我們已知的生命完全可以找到所有方法」。
是否存在某些結構、某些自然形態，經常引導進化的前進方向？這個問題和技術元素關係密切，因為如果進化表現出向普適性解決方案發展的趨勢，那麼作為進化的加速延伸，科技也會這樣。最近幾十年，科學家發現，複雜的自適應系統（進化是其中一個例子）往往會融入（其他所有因素相同的情況下）幾種再現模式中。這些模式沒有出現在系統內部，因此其表現出的結構被認為既是「自發的」，又受到作為整體的複雜自適應系統的控制。由於同樣的結構會重複出現，就像洗衣機脫水桶中的水突然出現渦流，似乎是憑空出現的，因此這些結構也可以被視為必然的。
地球生命不斷重演此類相同的現象，生物學家整理出了一份記錄這些現象的越來越長的表單。他們無法確定該如何處理這些奇怪的狀況。但是有幾位科學家相信這些反覆出現的創新是生物界的「多重漩渦」，或者說在進化的複雜互動過程中產生的類似模式。人們估計地球上的3000萬種物種每小時進行數百萬次的試驗。它們不停地生育、爭鬥、殺戮或者互相改變。除了徹底的重組，進化還不斷匯聚生命樹龐大分枝上的相似特性。這種對重現結構的嚮往被稱為「趨同進化」。不同物種間的血統在分類學上距離越遠，趨同性就越令人印象深刻。
舊大陸靈長類動物與它們的遠親新大陸猴類相比，具有全色視覺，但嗅覺沒有那麼靈敏。新大陸的這些猴子——蜘蛛猿、狐猴和絨猴——都有非常敏銳的嗅覺，但是缺乏三色視覺。吼猴是一個例外，它們與舊大陸靈長類相似，有三色視覺和不靈敏的鼻子。吼猴和舊大陸靈長類的共同祖先非常古老，因此吼猴獨立地進化出三色視覺。通過檢測全色視覺的基因，生化學家發現吼猴和舊大陸靈長類都使用調製到相同波長的受體，在3個關鍵位置具有完全相同的氨基酸。還不只這些，二者嗅覺弱化的成因都是同樣的嗅覺基因受到抑制，按照同樣的序列關閉，細節也相同。「當類似的約束力共同作用時，類似的結果就會出現。進化顯然是可以重現的。」基因學家肖恩·卡羅爾（Sean Carroll）說道。
進化可複製的觀點引起了很大爭議。可是既然趨同性不僅給生物學帶來巨大衝擊，而且強烈暗示了技術元素也存在趨同性，那麼分析關於其本質的進一步證據就是值得的。根據不同人對「獨立」概念的理解，被記錄在案的獨立的趨同進化的例子有數百個，而且還在增加。任何這樣的名單必然會包括鳥類、蝙蝠和翼龍（恐龍時代的爬行動物）撲翼的3次進化。這3類動物譜系最後的共同祖先沒有翅膀，表明它們各自獨立地進化出翅膀。儘管在分類學上相距甚遠，這3類動物的翅膀在結構上明顯相似：皮膚伸展，緊連在多骨的前肢上。回聲定位的導航方法經歷過4次進化：蝙蝠、海豚和兩種穴居鳥類（南美夜鶯和亞洲金絲燕）。雙腳在人類和鳥類中重複出現。防凍化合物在銀魚身上進化兩次，一次在北極，一次在南極洲。通過進化，蜂鳥和蜂鳥蛾能夠圍繞花朵盤旋，通過一根細管吮吸花蜜。恆溫特性進化次數大於1。雙目視覺在分類差異很大的動物身上進化過很多次。珊瑚的近親苔蘚動物在4億年時間裡6次進化出獨具特色的螺旋狀群落。螞蟻、蜜蜂、齧齒動物和哺乳動物進化出互助行為。植物王國中相距很遠的領域分別進化出食蟲物種——為了獲取氮物質而吃蟲。分類不同的多汁樹葉進化了許多次，噴射液體的能力進化兩次。多種魚類、軟體動物和水母獨立進化出用於游泳的浮力氣囊。在昆蟲王國，撲翼由繃緊的薄膜覆蓋在骨架上構成，中間經歷了不止一次進化。儘管人類運用技術開發出固定翼和旋翼飛行器，但我們還沒有製造出可靠的撲翼飛行器。不過，固定翼滑翔者（飛行松鼠、飛魚）和旋翼滑翔者（多種植物種子）也進化了若干次。事實上，3類齧齒動物滑翔者物種也顯示出趨同性：飛行松鼠、鼠袋鼯和蜜袋鼯，後兩種均產自澳大利亞。
澳大利亞大陸在地質時期發生了獨立的板塊漂移，使之成為平行進化的試驗室。在澳洲，多個例子表明有袋類動物與舊大陸的有胎盤哺乳動物相似，甚至在過去也是如此。在已經滅絕的有袋劍齒虎和劍齒虎化石上，都發現了劍齒。有袋獅長著貓科動物一樣的可縮進的爪子。
人類標誌性的遠親恐龍獨立地發展出若干新特性，與我們共同的脊椎動物始祖相似。除了翼龍和蝙蝠相似以外，流線體形的魚龍和海豚、滄龍和鯨都有相似之處。三角龍的嘴與鸚鵡、章魚和烏賊的嘴類似。外形像蛇的鱗腳蜥科與後來的蛇一樣沒有腳。
不同譜繫在分類學中位置越近，趨同性就越普遍——但重要性越低。青蛙和變色龍獨立進化出速射型「舌叉」，可以在一定距離外捕捉獵物。主要的3類蘑菇各自進化而成的物種都會結出黑色、濃密、像松露一樣的地下果實；僅在北美，蘑菇種類超過75類，包括松露，其中有許多是獨立進化的。
對某些生物學家來說，趨同性的出現不過是統計學上的新鮮事，就像遇到別人名字和出生日期與你相同。的確古怪，但那又如何？如果有足夠多的物種和時間，你也一定會遇見兩個形態碰巧相似的物種。但是相似特性實際上是生物學法則。大多數相似點是不可見的，只出現在近緣物種間。近緣物種自然共享某些特性，而非近緣物種的相似特性較少，因此非近緣物種的同源性更有價值，更值得注意。不管怎樣，生命用過的大多數方法不止一種有機體使用，也不止一個門類使用。沒有被自然界重複使用的特性才是罕見的。理查德·道金斯對博物學家喬治·麥加文將只發生過一次的進化命名為生物「創新」提出質疑，麥加文能夠收集的只有很少的例子，如投彈手甲蟲，它在需要時可以混合兩種化學物質，向敵人射出毒液；還有潛水鐘蜘蛛，通過水泡呼吸。同時發生的獨立創新似乎是自然界的法則。我將在下一章中論述，同時發生的獨立創新似乎也是技術元素的法則。在自然進化和科技進化這兩個領域，趨同性導致必然性。必然性引起的爭議甚至比可複製性還要大，因此需要更多的證據。
回到重複進化的眼睛這個話題。視網膜上有一層專用蛋白質，用於執行感光的工作。這層蛋白質被稱為視網膜紫質，將射入光的光能轉化為活躍的電信號，沿著光學神經傳送。構成視網膜紫質的古老分子不僅出現在照相機似的眼睛視網膜上，在低等蠕蟲的大多數無透鏡原始眼點上也能找到。這種分子在動物王國隨處可見，因為性能很好，所以無論在哪裡發現，其結構都相同。它可能數十億年保持不變。其他若干種與之競爭的光敏分子團（例如隱花色素），在效率或者耐久性方面有所欠缺，這表明經過20億年的視覺進化後，視網膜紫質確實是自然界可以找到的最佳感光分子。不過令人驚訝的是，視網膜紫質是又一個趨同進化的例子，因為在遙遠的過去它曾經分別在兩個獨立物種王國中進化，一次是太古代細菌，一次是真菌。
這一事實讓我們震驚。可能存在的蛋白質鏈數量是個天文數字。組成所有蛋白質「單詞」的字母表包含20種基本符號（氨基酸），這些單詞平均下來估計有100個符號——或者說100個「基」——那麼長。（實際上，很多蛋白質鏈要長得多，不過對於本次估算，100足矣。）進化能夠產生（或發現）的可能蛋白質鏈總數是10020，或者1040。這意味著可能存在的蛋白質鏈數量比宇宙中的恆星還要多。讓我們來作簡化處理。因為100萬個氨基酸「單詞」中只有1個合成為功能型蛋白質，我們可以大規模減少數量，並假定潛在的功能型蛋白質數量等於宇宙的恆星數量。找到特定的蛋白質就等同於在廣袤太空隨機尋找特定恆星。
按照這樣的類比，進化經過連續跳躍後發現了新蛋白質（新恆星）。它從一個蛋白質鏈跳至「鄰近的」相關鏈，接著到達下一個新型鏈，如此反覆，直至抵達某種極不相同的獨一無二的蛋白質鏈，此時已距離起點很遠，就像人們在星際間跳躍，遠行至另一個恆星。可是在一個像我們的宇宙那麼大的空間裡，經過上百次隨機跳躍，在某個遙遠星球上著陸後，絕無可能重複同樣的隨機過程而再次完成相同的過程。從統計學意義上說是不可能的。然而進化對視網膜紫質卻做到了。在生命宇宙的所有蛋白質星球中，進化兩次發現這種數十億年從未改良的蛋白質。
這種「兩次擊中」的不可能事件在生命領域不斷發生。進化學家喬治·麥吉在論文《趨同進化》（Convergent Evolution）中寫道：「魚龍或海豚形態的進化並不是無關緊要的。應該這樣描述才正確：它完全稱得上奇跡，一群陸生四足動物，具有完整的四肢和尾巴，可以使肢體和尾巴退化成像魚那樣的鰭。如果不是完全不可能，至少可能性非常小，不是嗎？而這在爬行動物和哺乳動物——兩種譜系不是很近的動物——身上重複發生了兩次。要尋找它們的共同祖先，就必須回到石炭紀這樣古老的年代。這說明，它們的基因傳承非常不同。雖然如此，魚龍和海豚都有獨立再進化的鰭。」
是什麼引導這種不太可能的現象發生了？如果說這同一種蛋白質，一種「偶然」出現的形態，進化了兩次，那麼這一過程的每個步驟顯然不可能是隨機的。這些相似旅程的主要引導因素是它們的共同環境。太古代細菌的視網膜紫質和真菌的視網膜紫質，以及魚龍和海豚，都漂浮在同樣的海洋環境中，都擁有自適應產生的優勢。就視網膜紫質的例子而言，因為包圍原始分子的漿液基本相同，自然選擇壓力往往有助於每次朝同樣的方向跳躍。實際上，環境生態位的匹配常被用於解釋趨同進化出現的原因。不同大陸的乾燥沙漠都出產大耳朵、長尾巴、蹦蹦跳跳的齧齒類動物，這是因為氣候和地形塑造了一系列相似的壓力和優勢。
這個例子沒問題，可是為什麼不是世界上所有相似的沙漠都生活著袋鼠和跳鼠？為什麼不是所有沙漠齧齒動物都是袋鼠的其他版本？正統的答案是，進化是偶然性很大的過程，隨機事件和運氣會改變進程，因此即使在類似的環境中，也很少產生同樣的形態結果。偶然性和運氣的影響力在進化過程中如此巨大，以至於趨同事件這樣的奇跡出現了。可能存在的形態由生命分子、發揮核心作用的隨機變異和成形過程中的染色體片段缺失諸因素合力構成，根據這些可能形態的數量，從獨立源頭發展而來的有效趨同現象應該像奇跡一樣罕見。
但是，上百甚至上千獨立的有效趨同進化表明還有其他因素在發揮影響。某種力量推動進化的自組織過程向重現事件運動。一種與自然選擇的抽籤方式不同的動力駕馭進化過程，導致它可以不止一次地到達不太可能的遠方目的地。這不是超自然力量，而是基礎性動力，其核心就像進化本身一樣簡單。同樣是它，將趨同性注入科技和文化。
進化受到兩種壓力驅使，產生某種必然的重現結構：
1.幾何和物理法則施加負面約束，限制生命機會的範圍。
2.相關聯的基因和新陳代謝路徑所構成的自組織復合體施加的正面約束，產生幾種重複出現的新機會。
兩種動力為進化指明新方向。它們還會繼續在技術元素領域共同發揮作用，為技術元素的發展過程提供必然性。請允許我依次闡述它們的影響，從化學和物理法則塑造生命——乃至人類意識在技術元素領域的創新——的方式開始。
植物和動物呈現令人眼花繚亂的體形多樣性。昆蟲可能體形微小，例如虱子，也可能龐大，例如鞋子般大小的有角甲蟲；紅杉高達100米，而小型高山植物可以裝進套管裡；體形碩大的藍鯨有如海船，小型變色龍只有1英吋長。可是每個物種的大小不是隨意形成的，它們符合某種尺寸比例。令人吃驚的是，動植物的尺寸比例是個常量，它是由水的物理法則確定的。細胞壁的強度由水的表面張力決定，這反過來決定了軀體——任何可能形式的軀體——密度始終對應的最大長度。這些物理法則不僅在地球上而且在全宇宙發揮作用，因此我們可以預期：任何水基有機體，不論何時進化，不論進化終點在何處，都會趨向這個宇宙通行的尺寸比例（根據當地重力有所調整）。
生命的新陳代謝同樣受到約束。小型動物生命快速流逝，很早就會死亡。大型動物生命悠長。動物的生命速度——細胞燃燒能量的速度、肌肉收縮速度、懷孕週期和成熟週期——顯然與生命週期和體形大小成比例關係。新陳代謝速度和心率與動物的重量成比例。這些常量產生於物理學和幾何學基本法則，以及能面（肺部表面、細胞表面和體液循環量等）最小化的天然優勢。與大象相比，老鼠的心臟和肺部跳動很快，儘管如此，二者一生中心跳和呼吸次數一樣。似乎上帝給哺乳動物分配了15億次心跳，並告訴它們想用就用。體形很小的老鼠在前面快速奔跑，它的生命就是大象生命的快進版。
在生物學領域，新陳代謝速度恆定的最典型例子是哺乳動物，但研究者最近發現相似的法則作用於所有的植物和細菌，甚至各種生態系統。稀疏的寒帶海藻群落可以被視為心臟恆溫動物的慢動作版本。植物或生態系統中每千克物質包含的能量（或者說能量密度）與新陳代謝所需能量相當。很多生命參數——動物孵卵所需時間、成片森林形成速度以及DNA變異速度——似乎都符合普遍的新陳代謝比例法則。「我們發現，儘管生命的多樣性不可思議——從西紅柿樹到變形蟲再到鮭魚，但如果以體形大小和溫度作為參考依據，這些（新陳代謝）中有很多在速度和時間上明顯相似。」發現這條法則的研究人員詹姆斯·吉魯利和傑弗裡·韋斯特說道。他們認為，「新陳代謝速度是基本的生物速度」，是包括能量在內的「宇宙鍾」，是所有形式的生命運動的速度。對任何生物而言，這口鍾都是不可避免的。
還有一些物理常量在生物界也是普適的。幾乎所有類型的生物都具有兩側對稱性（左邊和右邊互為鏡像）。這種基本的對稱性似乎產生了多層次的自適應優勢，包括更卓越的運動平衡性、有先見之明的冗余（一切事物至少都有兩個！）以及基因代碼的高效精簡（只要複製一邊的代碼）。其他幾何結構不過是運用簡單有效的物理學常識，例如管狀結構給植物、動物（腸就是這樣的結構）和腿部輸送營養。一些重複出現的構造，例如樹枝和珊瑚枝的展開或者花瓣的漩渦狀排列，都是基於生長的數學原理。它們的再現是因為數學是永恆的。地球上所有生物都以蛋白質為基礎，細胞內蛋白質的折疊和展開方式決定了該生物的特性和行為。生化學家邁克爾·登頓和克雷格·馬歇爾論述道：「蛋白質化學領域的最新進展表明，至少有一類生物結構——即基本的蛋白質折疊——是由導致晶體和原子形成的類似的物理法則決定的。這些法則使每種生物在其外形下面具有統一的理想結構。」作為引發生命多樣性的基本分子，蛋白質最終也要受制於一組數量有限的重現法則。
如果制定一份包含一切地球有機體的全部物理特性的大型電子錶格，我們會發現很多空白處，這是為那些邏輯上「可能存在」但實際上不存在的有機體留出來的。這些替補生物服從生物和物理法則，可是從未出現過。這種「可能存在」的生命形式也許包括哺乳蛇，（為什麼沒有？）以及飛行蜘蛛或陸生烏賊。事實上，如果現有動植物圈發展時間足夠長，人類不予干涉，地球上仍有可能進化出上述動物中的某些種類。這些推測出的生物聽起來完全可信，因為它們具有趨同性，重新採用（但是重組）了整個生物圈反覆出現的形態結構。
藝術家和科幻小說家幻想其他遍佈生物的星球時，雖然盡力跳出地球約束的思維框架，但是他們想像的很多有機體還是保留了地球上看到的生命形態。有人會將這種現象歸因於缺乏想像力：我們總是驚訝於海底最深處發現的奇異生物，那麼其他星球上的生命也應該充滿神奇。包括我自己在內的其他人贊同，我們會感到驚奇，但是考慮到「可能存在」的生命形式——這個巨大的想像空間包含了原子經排列後組成有機體的所有可能方式，我們在另一個星球上找到的只會是可能存在的生物的很小部分。其他星球上的生命是否令人驚訝，取決於它與我們已經熟悉的形態發生怎樣的聯繫。因為視網膜色素層研究而獲得諾貝爾獎的生物學家喬治·沃爾德對美國國家航空航天局講述道：「我告訴學生們：在這裡學好生物化學，將來可以通過在大角星舉行的考試。」
DNA結構所受到的物理約束最明顯。DNA分子如此不同尋常，稱得上獨樹一幟。每個學生都知道，DNA是獨特的雙螺旋鏈，可以輕鬆壓縮和解壓，當然，還可以自我複製。不過，DNA也可以展現為平板、互鎖環甚至八面體結構。某些巨型蛋白質鏈負責塑造人體組織和肌肉的物理特性，分子中獨一無二的體操健將DNA充當複製這些巨型蛋白質鏈的動態模板，這個過程依次通過互動形成龐大的複雜生態系統。從這個無所不能的准晶體開始，帶著所有意想不到的外形，生命向前跳躍式發展，呈現出令人生畏的多樣性。沿著DNA極細小的古老螺旋發生的微妙重組，令世間誕生出20米高、四處遊蕩、神態威嚴的蜥腳類恐龍，像寶石一樣的綠色閃光蜻蜓，冰清玉潔的白色蘭花花瓣，當然，還有複雜的人腦。一切都來自這個小小的准晶體。
如果我們承認除了進化沒有超自然力量發生作用，那麼所有這些形態——還會有更多——某種意義上一定被包含在DNA結構中。還能來自哪裡？各類橡樹的細節特徵和未來的橡樹物種是先天決定的，以某種形式存在於第一顆橡子的DNA中。此外，如果我們承認進化之外沒有超自然力量發生作用，那麼人類大腦——都是同一粒始祖細胞的後代——的代碼也一定暗含在DNA中。如果大腦是這樣的話，那麼技術元素呢？空間站、聚四氟乙烯和互聯網是否也溶解在染色體組中，只為了此後在長期的進化過程中沉澱成形，正如數十億年後橡樹最終顯現為目前的形態？
當然，單獨研究這種分子完全無法揭示物種的多姿多彩：我們徒勞地在DNA的螺旋梯中尋找長頸鹿。但是我們可以搜索用來替代的「橡子」分子，作為一種工具再現DNA的展開過程，觀察在DNA之外是否存在其他力量可以產生同樣的多樣性、可靠性和可進化性。一些科學家在實驗室尋覓DNA替代物，方法包括設計「人造」DNA、合成與DNA類似的分子以及構建全新的生物化學系統。發明DNA替代物有一系列實際理由（例如，創造可以在太空工作的細胞），可是至今還缺乏具備DNA的多功能性和智慧的替代物。
為了滿足對DNA替代分子的需求，第一個顯而易見的方法是將略作改動的鹼基對置換到螺旋中（想想DNA螺旋梯的不同梯級）。K·D·詹姆斯（K. D. James）和A·D·埃林頓（A. D. Ellington）在合著的《生命起源和生物圈進化》（Origins of Life and Evolution of the Biospheres）中寫道：「根據鹼基對替換計劃開展的試驗表明，目前存在的嘌呤組和嘧啶組（標準的鹼基對類型）很多方面達到最優……非自然形成的經過試驗檢測的核酸類似物已被證明大多數無法自我複製。」
當然，科學領域有很多起初被認為不大可能、不合情理或完全不可能的發現。至於自組織生命的例子，由於我們對它的全部瞭解是基於數量只有1——就是地球——的樣本（只在有限範圍內），因此我們在歸納替代物時需要特別謹慎。
可是化學就是化學，在宇宙任何地方都不會改變。碳元素位於生命的核心，因為它的化學活潑性很強，具有很多連接其他元素的「鉤子」。它和氧元素關係非常融洽。碳容易氧化，成為動物的燃料，也容易被植物的葉綠素脫氧（減少氧元素）。自然而然，它成為由極不相同的超大分子構成的長鏈的支柱。硅，碳的同位素姐妹，是製造非碳基生命形式的最有可能的候選替代者。硅與其他元素的結合也是多種多樣，而它在地球上的儲量超過碳。當科幻小說作家幻想其他生命形式時，經常以硅作為生命基礎。但在現實生活中，硅存在幾個重大缺陷。它不能與氫結合成鏈狀結構，這限制了其衍生物的大小。硅硅結合在水中不穩定。硅「吸入」氧後，「呼出」的是礦質似的沉澱物，與氣體狀的二氧化碳不同。這使得它很難散開。硅基生物可能呼出的是堅硬的沙粒。基本上，硅創造乾燥的生物。如果沒有液態母體，難以想像如何向四周運送複雜分子，以實現互動。也許硅基生命住在熾熱的世界，在那裡硅酸鹽都能熔解。也有可能母體是溫度極低的液態氨。但是，與浮在未冰凍液體的表面並與之分離的冰不同，冷凍的氨會下沉，使得整個海洋都被凍住。這些擔憂不是假想出來的，而是建立在製造碳基生命替代物的試驗基礎上。迄今為止，所有證據都表明DNA是「完美」的分子。
人類的聰明大腦可以構想出新的生命基礎，然而發現可以自我創造的生命基礎卻是更高等級的事務。實驗室製造出來的潛在的合成生命基礎也許有足夠的活力，可以在野外存活，但不能通過自組織方式形成。如果你可以不再要求自組織誕生形式，就能躍進至各種從未獨立進化的複雜系統。（這實際上是大腦的「工作」：產生某些類型的複雜事物，這些事物是進化的自我創造過程不能產生的。）機器人和人工智能不需要從富含金屬的岩石中自組織形成，因為它們是人類製造的，而不是自然產生的。
然而，DNA的確需要自組織。到目前為止，關於這種強大的生命核心最引人注目的事情是：它自己組裝自己。在太空中，甚至在各星球的土坑裡，可以輕而易舉地找到最基本的碳基分子——例如甲烷和甲醛。我們嘗試過用各種非生命條件（閃電、高溫、暖池、衝撞、冰凍/解凍）來刺激這些像樂高積木一樣的分子搭建成8個作為RNA和DNA成分的糖分子，可是所有條件下生成的糖都達不到維持存在所需的最小數量。製造其中一種糖——核糖（即RNA中的R）——的所有已知途徑是如此複雜，以至於在實驗室中難以複製，在野外再現（一定程度上）更是不可想像的。這還僅僅是處理8種基本前驅體分子中的一種。大量培養其他不穩定化合物、使之能夠自我繁殖的必要條件——可能相互矛盾——還沒有發現。
可是我們遇見過成功案例，因此我們知道可以找到這些特殊路徑，至少一條。不過，數條並行工作的路徑同時暢通的情況是極難出現的，這意味著，也許只有一個分子可以穿過這個迷宮，自我組合它的大量片段，自我複製曾經出現的結構，然後從這個起點釋放出我們見識過的地球生命的難以置信、令人歎為觀止的豐富多彩和生機勃勃。找到一種分子可以自我複製並且孕育數量前所未有的複雜生物，這還不夠。也許的確存在多種通過化學反應產生的神奇細胞核可以滿足要求，但找到無所不能而且可以自我繁殖的分子，是一項挑戰。
迄今為止，沒有任何競爭者可以發揮那種魔力，甚至連達到近似程度的都沒有。這就是西蒙·康韋·莫裡斯把DNA稱為「宇宙中最奇特的分子」的原因。生化學家諾曼·佩斯（Norman Pace）認為，也許存在一門「宇宙生物化學」，以這個最引人注目的分子為研究基礎。他推測：「看起來有可能任何地方生命的基本積木都與我們相似，如果不是細節上，至少在總體上是這樣。那麼，20種氨基酸就是想像得到的最簡單的碳結構，可以傳送生命體的功能分子團。」將喬治·沃爾德的話改一下：要研究外星人，請研究DNA。
關於DNA無與倫比（也許在全宇宙都無與倫比）的能力，還有一個證明。兩位分子生物學家——斯蒂芬·弗裡蘭（Stephen Freeland）和勞倫斯·赫斯特（Laurence Hurst）——通過計算機在模擬的化學世界中生成隨機基因代碼系統（DNA的等同物，但不包含DNA）。由於所有可能的基因代碼的組合集已無法用宇宙時間衡量，難以估算，研究者從中抽取了一組子集樣本，重點關注那些被歸類為可以在化學環境中存活的樣本點。估計有2.7億可存活替代物，他們研究了其中的100萬種變體，按照在模擬環境中使誤差最小化的能力給對應的代碼系統分級（好的基因代碼可以精確無誤地複製）。經過100萬次電腦計算後，基因代碼的評估效率值構成了典型的鍾形曲線。曲線一端是地球的DNA。在100萬個可選基因代碼當中，目前的DNA結構是「所有可能代碼中最優良的」，他們總結道，即使並非完美，至少是「百萬里挑一」。
葉綠素也是一種奇特的分子。它在地球上無處不在，雖然沒有達到最優化。太陽光譜輻射強度在黃色波段達到高峰，而葉綠素的最佳吸收區域為紅區和藍區。按照喬治·沃爾德的評論，葉綠素具有「三重能力」，即強大的吸光能力、存儲捕捉到的能量並傳遞給其他分子的能力和轉化氫以減少二氧化碳的能力。這樣的能力使得葉綠素在喜光植物的進化過程中發揮關鍵作用，「儘管它的吸光區域存在缺陷」。沃爾德繼續推斷，這種非最優化證明沒有更好的碳基分子可以將光轉化為糖，因為如果有的話，難道幾十億年的進化還不能將它創造出來嗎？
我在談論趨同性時，提到了視網膜的最優化以及葉綠素的非最優化，似乎自相矛盾。我認為效率等級不是核心問題。對於這兩種情況，缺少替代物才是它們具有必然性的最強有力證明。在葉綠素的例子中，雖然它不完美，但是幾十億年間沒有替代物出現；在視網膜的例子中，儘管有一些次要的競爭者，可是同樣的紫質分子兩次出現在眼睛這個領域——沒有紫質分子，這將是巨大的空白區域。進化一次又一次地求助於幾個有效的解決方法。
無疑，未來某一天會有非常聰明的實驗室研究者開發出替代有機體DNA的生命基礎，能夠開鑿出新生命之河。合成生命基礎在獲得巨大的加速度後，也許會進化出各類新生物，包括有意識的生物。然而，這樣的替代生命系統——不論是硅基、碳納米管還是黑雲的氣態核[1]——自身具有由嵌在原始種子內部的約束力引導的必然性。它不是萬能的，但可以進化出多種現有生命本源無法創造的生命類型。有些科幻小說作者戲謔地推測，DNA本身也許就是這樣的人造分子。畢竟，它聰明地實現了最優化，而且它的起源仍然非常神秘。也許，是身著白色實驗服的超級智慧生命巧妙地設計出DNA，並將它發射到宇宙，使之數十億年如一日地在荒蕪的星球上自然播種？我們不過是這個原始基因混合體長出的眾多幼苗中的一株。這種虛構的園藝工程也許可以解釋很多現象，但是不能消除DNA的獨特性，也無損於DNA在地球上的進化路徑。
物理、化學和幾何約束從生命誕生那一刻起就在施加控制，甚至延伸到技術元素領域。「生命的一切基本形式構成有限的自然形態集，這些形態在宇宙中任何存在碳基生命的地方都會再三重現。」生化學家邁克爾·登頓和克雷格·馬歇爾宣稱。進化當然不可能創造出所有可行的蛋白質、喜光分子、附屬器官、運動方式和外形。生命不是在所有方向上都無邊無際、無拘無束，而是受到物質世界的諸多限制。
我認為，同樣的約束也在限制科技的發展。科技建造在生命具有的相同的物理和化學根基之上，更重要的是，在第七王國——加速的生命王國，技術元素被很多引導生物進化的約束所限制。技術元素無法創造出所有可以想像的發明，也不能將所有可行的觀念轉化為現實。相反，它在許多方向上受到物質和能量的制約。不過，負面約束只是進化故事的一半內容。
另一半推動進化漫長歷程的強大力量是在某個進化方向上傳導創新的正面約束。自組織過程的外熵與前述物理法則約束共同控制進化的運動軌跡。在生物進化過程中，這些內部慣性極為重要，而在科技進化過程中，它們的重要性更甚。事實上，對於技術元素，自生成的正面約束是主要因素，影響力超過負面約束。
然而，在今天的生物學領域，存在引導生物進化的內部約束這一觀點遠非正統學說的內容。定向進化概念因為與超自然生命本質信仰聯繫起來而聲名狼藉，其發展歷程趣事頗多。今天定向進化理論雖然不再與超自然觀念結合，但卻和「必然性」觀念掛鉤，許多科學家認為後者不論怎樣包裝都是無法接受的。
我願意用迄今為止我們的證據所能提供的最佳案例來闡釋生物進化的方向。這是個複雜的故事，對於理解生物、辨清科技的未來至關重要。如果我能說明自然進化過程存在內生方向，那麼我的觀點——技術元素擴展了這個方向——就更容易理解了。因此，在我深入研究生命計劃的推動力量後，後面的長篇大論的確可以作為科技領域的同類進化的近似論述。
在開始講另一半故事前，我要提醒各位，這種最近才被認識的外熵推動力不是進化的唯一發動機。進化有多種推動力，包括之前描述的物理約束。但目前關於進化的正統科學觀點認為，變化的主要成因只有一個：隨機變異。在自然界，後代倖存者是可遺傳的隨機變異自然選擇的結果。因此，在進化過程中，只有隨機進步，不存在定向發展。過去30年對複雜自適應系統的研究得出的主要認知提供了相反的觀點：自然選擇導致的變異並不總是隨機的。試驗表明，「隨機」的變異通常不是固定方向的；另一方面，變異受到物理和幾何法則的控制；最重要的是，變異常常是由自組織體（這裡指的是DNA螺旋體）再現模式的固有可能性引發的。
過去，非隨機變異概念是異端邪說，可是隨著越來越多的生物學家使用計算機模擬，變異並非隨機的觀點在某些理論家中間成為科學共識。基因的自調節網絡（所有染色體上都可以找到）有利於某些類型的復合體。「一些有潛在用途的變異可能性非常大，可以認為它們已被編入基因組代碼」，生物學家L·H·卡波拉萊（L. H. Caporale）說。細胞通過新陳代謝路徑可以自我催化，組成網絡，走上自我改進的循環。這給傳統觀點輕輕一擊。在以往的觀念中，內部（變異來源）產生變化，而外部（自適應的環境來源）選擇或引導這種變化；在新觀念中，外部（物理和化學約束）產生結構，內部（自組織）選擇或引導這種結構。當受到內部引導時，進化轉向重現結構。近代古生物學家W·B·斯科特（W. B. Scott）總結道，進化的複雜性產生了「為優化準備的固有通道」。
在教科書中，進化是由單一的半精確機制推動的強大力量，是適應性生存選擇的可遺傳的隨機變異，也被稱為自然選擇。新出現的修正觀點則承認其他力量的存在。它的解釋是，進化的創新發動機由3條腿支撐：適應性（傳統動力）、偶然性和必然性。（這3種力量也在技術元素領域重新出現。）我們可以將其描述為進化的3種動力。
適應性動力是教科書上的理論定義的正統力量。正如達爾文猜想的那樣，那些最適應環境的有機體生存下來並繁殖後代。因此在變動的環境中，任何新生存策略，無論其來自哪裡，都經過了漫長選擇，與該類物種相得益彰。適應性力量在進化的各個層面都是基本力量。
進化三動力中的第二種是運氣，也就是偶然性。進化過程中發生的大量事件可以比喻成買彩票中獎，而不是最優者適應。物種形成時的很多優良特性是偶然事件——某種不太可能存在的引導物種沿著偶然路徑發展的激發性力量——的結果。王斑蝶翅膀上的獨特斑點不是嚴格意義上的適應性特徵，純屬偶然產生。隨機的開端最終在未來的日子裡產生完全意想不到的構造，而這些後來產生的構造也許不如祖先那樣複雜或優美。換句話說，我們今天看到的進化過程中的很多結構來源於過去的隨機偶然事件，而不是進步的結果。如果我們把生命發展史的錄像帶倒回去，再次按下播放鍵，放映內容將有所不同。[為年輕讀者考慮，我應該說明，「倒回錄像帶」，就像「撥電話（號碼盤）」、「（用膠卷）拍電影」和「（用曲柄）啟動發動機」，是一種約定俗成的說法，從已經棄用的技術沿襲下來的表達方式。在本例中，「倒回錄像帶」表示要從同樣的起點重複一個過程。]
斯蒂芬·傑·古爾德（「倒放生命的錄像帶」這個比喻就是他在其開創性著作《精彩的生命》中首次使用的）提供了關於偶然性在進化過程中普遍存在的精選案例。他的論點建立在一組神秘的前寒武紀生命化石的證據基礎上，這組化石是在加拿大的伯吉斯頁岩發現的。一位名為西蒙·康韋·莫裡斯的年輕研究生用了若干年時間在顯微鏡下日復一日地潛心研究這些微小的化石。經過10年的刻苦鑽研，莫裡斯宣佈，伯吉斯頁岩含有過去未知的生物群落的寶貴資料，該群落的形態多樣性遠甚於現在的生命。但是這批古生物原型非同尋常的多樣性被5.3億年前的災難重創，只剩下少數的有機體基本類型繼續進化，造就了今天我們看到的物種相對較少的世界。古爾德認為這樣古老而豐富的多樣性遭受不確定重創是偶然性法則的有力證明，也是進化方向性觀點的反面證據。他尤其相信，伯吉斯頁岩的證據表明人類大腦不是必然性產物，因為進化過程中沒有任何事物是必然的。在書的結尾，古爾德總結道：「生物學對人類本性、狀態和潛力的大部分真知灼見可概括為簡單的短語——偶然性的體現：智人是個例，而非趨勢。」
「個例而非趨勢」這個短語反映了當代正統進化理論：進化固有的偶然性和至高無上的隨機性阻止了任何方向的趨勢。然而，後來的研究證明伯吉斯頁岩並不包含人們起初相信的龐大多樣性，推翻了古爾德的結論。西蒙·康韋·莫里斯本人轉變觀念，拋棄此前激進的分類法。事實證明伯吉斯頁岩有機體中很多並不是不可思議的新形式，而是外形古怪的舊形式，因此在宏觀進化過程中偶然性遠遠談不上佔優勢地位，佔優勢地位的更有可能是進步。奇怪的是，自從古爾德這本有影響力的書出版後，若干年內莫裡斯成為為進化的偶然性、方向性和必然性搖旗吶喊的首要古生物學家。事後人們才認識到，伯吉斯頁岩所證明的是，偶然性是進化的重要力量，但不是唯一的。
進化三動力中的第三種是結構的必然性，這正是當前生物學教條否定的那種力量。鑒於偶然性可以被認為是「歷史」力量，也就是歷史對其有重大影響的事件，那麼進化發動機的結構成分可被視為「非歷史」的，它獨立於歷史而創造變化。把這個部分倒回重放，得到的還是同一個故事。進化的這個方面推動了必然性的產生。例如，防禦用的毒刺至少在12個物種那裡發生進化：蜘蛛、黃貂魚、蕁麻、蜈蚣、石頭魚、蜜蜂、海葵、雄性鴨嘴獸、水母、蠍子、有殼軟體動物和蛇。這個共有結構的重現不是因為共同的進化史，而是因為共同的生命起源；它的形成，不是來自外部環境，而是由於自組織復合體的內部動力。必然性是外熵性質的力量，是像進化中的生命一樣複雜的系統自發形成的自組織。正如前幾章描述的那樣，複雜系統自己產生慣性，形成某些重現模式，系統通常會陷入這些模式。這種內生的自我排序引導系統獲取自身利益，通過這樣的方式給正在發生的進化過程限定方向。這種動力將進化的無序性導向某種必然性。
進化三動力的關係也許如圖6-2所示：
在自然界中這三種動力都發生作用，但比例和層面有所不同，它們此消彼長，共同演繹各種生物的發展史。我想起一個比喻，也許有助於釐清這三種力量：物種進化就像一條蜿蜒曲折的河流沖刷河岸。這條河的局部「特徵」，也就是河岸以及河床的細緻輪廓，源自自適應變異和偶然性（從不重複）動力；而河流普遍存在的「河流通性」（所有河流都具有的），即在水域形成的通道，源自趨同性和自發有序性的內在引力。
偶然的微觀細節裝飾必然的宏觀原型的另一個例子是六種獨立的恐龍譜繫在進化過程中踏上同一條形態學路徑。隨著時間流逝，這六種恐龍都顯示出相同的（必然的）形態趨勢，例如側邊腳趾——爪子長骨的延伸部分——的減少，以及「手指」的縮短。我們可以將這種模式稱為部分「恐龍通性」。因為這些特徵在六種譜系中都有重複，因此其結構原型並不只是隨機產生的。鮑勃·巴克這位電影《侏羅紀公園》中恐龍的扮演者、現實生活中的恐龍專家宣稱：「這個（六種恐龍譜系的）重複相似性和趨同性的驚人案例……有力地證明了，從化石記錄中觀察到的長期變化是定向自然選擇的結果，而不是基因變異的隨機漫步。」
回到1897年，古生物學家亨利·奧斯本，一位早期的恐龍和哺乳動物專家，這樣寫道：「我對過去很多門類的哺乳動物牙齒的研究讓我確信，存在特定方向的基本變化趨勢。牙齒的進化是由某些遺傳影響預先決定的，這些影響可追溯到數十萬年前。」
概括出「預先決定」的意思有重要意義。多數情況下，生命細節是偶然形成的。進化之河只決定最廣泛的主要形態。我們可以認為這些主要形態就是進化的偉大原型，例如四足動物（四足性）、蛇形、眼球（球形照相機）、盤起來的腸、卵袋、撲翼、重複出現的四肢、樹、塵菌和手指。它們是普遍而非特殊的形態。生物學家布萊恩·古德溫論述道，「有機體的所有主要形態特徵——心臟、腦、腸、四肢、眼睛、葉、花、根、軀幹、分枝，這裡只說明顯特徵，都是形態學規律自然產生的結果」，如果倒放生命的錄像帶，這些特徵會反覆出現。它們就像其他重現的原型，是大腦感知到但人們自己沒有意識到的模板。「哦，這是一隻蚌」，你的大腦自言自語，而你則關注顏色、手感和種類的特徵。「蚌」形態——兩個凸起的用鉸鏈連接的可以閉合的半球體——是重現的原型，決定性的形態。
審視數十億年的漫長歲月，看起來進化似乎想要創造某些構造，按照理查德·道金斯的暗示，生命想要產生眼球，因為它總是重複這項發明。在進化看似混亂的漩渦中存在一種傾向，即重新發現同樣的形態，不斷取得同樣的結果。簡直就像生命在遵守一種規則。它「需要」使某種模式物質化。甚至現實世界似乎也在偏向那個方向。
很多跡象表明人類所在的宇宙區域適合生命的形成。我們的星球與太陽距離剛好，近則可以取暖，遠則避免被炙烤。地球有位大個子鄰居——月球，它促使地球減慢轉速以便延長單日時間並長期穩定。地球與木星共享太陽，後者充當了吸住彗星的磁鐵。被彗星捕獲的冰塊也許還是地球海洋的起源。地球的磁核產生抵擋宇宙射線的防護罩。它的引力大小正合適，可以留住水和氧。它有一層薄薄的地殼，使板塊構造運動成為現實。這些可變因素似乎都匯聚到這個不是太小也不是太大的宜居帶。近期的研究表明，銀河系也有宜居帶。距離銀河系中心太近，行星會遭受持續的致命宇宙射線的攻擊；如果太遠，當恆星塵埃濃縮成行星物質時，將會缺乏生命形成所需的重元素。我們的太陽系恰好在這個宜居帶的中間。再這樣列舉下去，可能很快就會不可避免地將地球生命的每一個方面都包括在內。一切都是完美的！有些虛假的「招聘員工」啟事暗中做了手腳，只適合那個已經被內定的人，我們剛才列出的那份優勢清單不久就會像這樣的虛假啟事一樣。
這些適宜居住的因素中有些將被證明只是巧合，但是其數量和根深蒂固的性質——按照保羅·戴維斯（Paul Davies）的說法，表明「自然法則受到操控，有利於生命的形成」。按照這一觀點，「晶體從飽和溶液中析出，生命以同樣可靠的方式從原始漿液中產生，最終是由原子間力預先決定的」。早期的生源論（研究生物起源）先鋒人物西裡爾·龐南佩魯馬（Cyril Ponnamperuma）相信，「原子和分子的固有屬性似乎引導合成反應」向孕育生命的方向發展。理論生物學家斯圖爾特·考夫曼（Stuart Kauffman）認為他用計算機對生命出現之前環境的全面模擬顯示，一旦條件合適，生命形成就是不可避免的。他說，今天我們的存在屬於這樣一種情況，即「我們不是偶然的而是注定的」。1971年數學家曼弗雷德·艾根（Manfred Eigen）寫道：「生命進化，如果是基於可推導的物理規律，應當被視為必然過程。」
克裡斯蒂安·德迪夫（Christian de Duve）因為在生物化學領域的研究而獲得諾貝爾獎，他的觀點更加激進。他相信生命是宇宙必須完成的事。在《生機勃勃的塵埃》（Vital Dust）一書中，他寫道：「生命是天定之力的產物。在這種佔優勢的條件下，生命注定要出現。無論何時何地，只要同樣的條件存在，它就會以相似的形式出現……生命和意識的產生，不是反常事件的結果，而是物質的自然顯現，事先已被編入宇宙的結構中。」
如果生命是必然出現的，為什麼魚不是？如果魚是必然的，為什麼思維不是？如果思維也是必然的，為什麼互聯網不是？西蒙·康韋·莫裡斯推測：「數十億年前的不可能事件現在越來越不可避免要發生。」
檢驗宇宙規則的一種辦法是從頭開始重新播放生命的錄像帶。古爾德把重新播放生命的錄像帶稱為偉大的「不能做」的試驗，可他錯了：事實證明人們可以重現生命發展歷程。
基因排序和克隆的新方法使得再現進化過程成為可能。以簡單的細菌（大腸桿菌）為對象，選擇一個個體，多次原樣複製這個特殊的小傢伙。對其中一個複製品的基因型進行排序。餘下的複製品分別放入相同的培育箱，環境和輸入物一模一樣。讓克隆的細菌在相似的容器中自由繁殖4萬代。每1000代為一個段落，從中抽取一些，快速冰凍，然後對它們進化過的基因型排序。將所有容器內相似的進化後基因型作比對。隨時取出一個快速冰凍的樣本，使之恢復生機，再次放入相同的新培育箱中，這樣今後可以隨時重複大腸桿菌的進化過程。
密歇根州立大學的理查德·倫斯基（Richard Lenski）在他的實驗室裡開展了完全一樣的實驗。他發現，總的來說，多次進化產生相似的表型——細菌的外表——特徵。基因型的變化大體上出現在同一位置，儘管各自的精確代碼經常不同。這反映出總體形態的趨同性和細節的偶然性。倫斯基不是唯一開展此類實驗的科學家。其他實驗顯示了相似進化過程的同樣結果：每次產生的不是新生事物，而是科學論文所稱的「多條進化路線的趨同性導致的相同表型」。基因學家肖恩·卡羅爾總結道：「進化可以並且的確在結構層面、方式層面以及個體基因層面重複自己……這種重複推翻了這樣的觀念：如果使生命歷程倒回，然後重演，所有的結果將是不同的。」我們可以倒放生命的錄像帶，當環境不變時，結果通常被證明是大體相同的。
這些實驗表明，有一條軌跡貫穿進化過程，這條長長的路徑使一些不大可能的形態成為必然性事件。我需要對「不大可能的必然性」這個悖論略作解釋。
生命不可思議的複雜性掩蓋了它的奇異性。今天的所有生命都來自一個古老分子的連續複製過程，這個分子的工作場所是一個活性原生態細胞。雖然生命具有燦爛的多樣性，但它主要是數百億次複製之後的有效結果。與宇宙中物質和能量的一切可能形式相比，生命的解決方案只有幾個。因為田野生物學家每天都會發現新的地球有機體，我們有理由對自然界的創造性和生機感到驚奇。然而與人類大腦能夠想到的事物相比，多姿多彩的地球生命只佔很小的部分。我們想像中的作為替代的世界隨處可見遠比地球生命更加多樣、更具創造性、更加需要探索的生物。但是我們虛構的生物大多數永遠無法出現，因為它們與物理法則完全矛盾。可能存在並且實際存在的世界比它看上去小得多。
視網膜紫質、葉綠素、DNA或人類大腦的天才分子是由某些形式的物質、能量和信息產生的，這三者的物理特性在所有「可能存在的」事物構成的世界裡極其缺乏，從統計學意義上說這些事物存在的可能性非常小，幾乎達到完全不可能的程度。任何有機體（以及人工製品）都是由它的組成原子按照極不可能的形式排列而成的。但是在長期的複製自組織和無休止進化過程中，這些形式從極不可能轉變為極有可能，甚至不可避免。因為在現實世界，這種可擴展的創造性真正發揮作用的方式只有幾種，所以進化過程一定採用了這幾種方式。按照這個觀點，生命是必然的不可能事物，生命的典型形態和發展階段大部分也是如此。或者我們可以說：不可能的必然事物。
這意味著人類大腦也是進化過程不可能的必然產物。重演生命歷程，它將再次創造出人腦（在其他行星或者相似時間）。斯蒂芬·傑·古爾德斷言，「智人是個例，而非趨勢」，他確實在倒退，不過姿態優雅。如果我們重新組合他的話語——這次從後向前，我想沒有比這更加簡潔的語句能夠更好地總結進化的精髓：
智人是趨勢，而非個例。
人性是進步，過去一直是，將來也一直是。現存的一切有機體都處在發展過程中。人類更是如此，因為在所有的生物中（我們已知的），我們是最具可塑性的。作為智人的我們剛剛踏上新的進化歷程。作為技術元素——加速的進化——的創造者和受益者，我們恰好是進化注定的發展方向。「我似乎是動詞」，發明家和哲學家巴克敏斯特·富勒（Buckminster Fuller）曾經這樣說過。
我們也可以說：技術元素是趨勢，而非個例。技術元素和它的構成技術與其說像偉大的人類發明，不如說更像偉大的過程。沒有任何事物是完美的，一切都在變動中，唯一重要的是運動的方向。因此如果技術元素有方向，那麼它指向何處？如果更加先進的科技形式必然會出現，那麼接下來將是什麼？
在下一章中，我要闡述技術元素的固有趨勢如何與重現形式匯合，就像生物進化那樣。這一過程導致必然性發明的出現。進一步說，這些自我生成的傾向也會產生一定程度的自主性，與生物獲得的自主性非常相似。最後，科技系統的這種自然發生的自主性還會創造出一系列「需求」。通過跟蹤進化的長期趨勢，我們可以揭示科技有什麼樣的需求。
[1] 《黑雲》（The Black Cloud）是1957年出版的一部科幻小說，講述一團巨大的黑雲侵入太陽系、威脅地球生命的故事。黑雲是活性有機體，具有氣態大腦。——譯者注