## 世界还真是在走向复杂

我们来说一个世界观的突破。当今世界科技突飞猛进，但是世界观突破级别的发现还是非常稀少的，好不容易才碰上一次。而且这个突破还有点哲学意味。

这个问题是：你是否认为我们的世界在变得越来越复杂？

可能你认为答案是显然的 —— 当然是越来越复杂。我们今天的人类社会比古代、比原始社会复杂太多了；现在地球上的生物也比亿万年前聪明得多！所以一讲生物进化，我们就爱说一句「从低级到高级，从简单到复杂。」

……但这只是老百姓的说法。

你随便去调研一下，就会发现凡是严肃科普进化论的文章，都会告诉你「从低级到高级，从简单到复杂」这个说法是错误的。

生物演化的机制是「随机变异 + 自然选择」：每一次基因突变都是*随机*的，并没有预设“更高级、更复杂”的方向；这个突变能不能存活下来，完全取决于它是否适应当时的自然环境。

所以生物学家一般不承认「从低级到高级，从简单到复杂」这个说法。他们还能列举证据反驳这个说法。

比如说，地球上最多的物种可不是我们哺乳动物，而是细菌、古菌那些微生物 —— 他们难道不是简单的吗？而且仍然占据主导地位。

再比如说，即便所谓“高级动物”的演化，也不总是越来越复杂。比如哺乳动物最初有四块下颚骨，现在只剩下一块，这难道不是变简单了吗？再比如马和鸟的趾骨也比以前少了，这又怎么解释？

从哲学上讲，「从低级到高级，从简单到复杂」这个说法暗示一种目的论 —— 好像宇宙“想要”变得更高级、更复杂一样……现代哲学家反复提醒我们：宇宙没有目的。根据热力学第二定律，宇宙的方向只是熵增，它只是走向无序，走向热寂，走向虚无。你想要意义，你可以自己设定一个意义……那跟宇宙可没关系。

这就是我们以前的世界观。这个世界观搞得生物学家连「进化」这个词都不敢说，都改用「演化」。

但我最近听说，这个世界观要被颠覆了。

现在有人提出，世间万物的演化 —— 不仅仅是生物，还包括非生物 —— 的确是在遵循一个趋势：从低级到高级，从简单到复杂。

✵

这是华盛顿特区卡内基研究所的矿物学家罗伯特·黑曾（Robert Hazen）和天体生物学家迈克尔·黄（Michael Wong）以及其他团队联合提出的一个学说 [1]，叫「功能信息递增定律（Law of Increasing Functional Information，简称LIFI）」。

要理解这个思想，关键在于你怎么定义「复杂」。

复杂不复杂不光看外形。哺乳动物的下颚骨从四块变成一块，表面看是变简单了 —— 但是别忘了，原本属于下颚的一块小骨头现在嵌入到了中耳之中，这大幅增强了我们听觉的敏感度！我们的功能不是变低级，而是变高级了。同样道理，马和鸟的趾骨数量是减少了，但这反而提升了马的奔跑效率和鸟的飞行能力，这种简化也是变高级。微生物本身或许保持简单，但地球微生物的种类大大增加了，微生物多样化扩大了生物圈的代谢网络层级。

我们需要不是从外观，而是从功能来定义复杂。

这就引出了诺贝尔奖得主杰克·索斯塔克（Jack Szostak）在2003年提出的一个测量复杂度的概念，叫「功能信息（functional information）」。

他当时搞了一个实验。首先选定一个比较大的靶分子，我们要找到它的「RNA配试体（aptamer）」，也就是能够附着在这个靶分子上的RNA小分子。索斯塔克先在实验室中随机合成大量不同种类的RNA小分子，把它们放进装有靶分子的溶液中，看看哪些能够附着上去。这样选定第一批获胜者。

这些被选中的RNA配试体，在所有可能的RNA分子之中，是很少的一部分 —— 那么借助类似于香农信息熵的定义，索斯塔克说它们的「功能信息」比较高。

接下来，索斯塔克改变靶分子溶液的环境，比如加点盐分、提高温度之类，让第一轮胜出的RNA配试体更不容易附着上去。同时他对那些RNA配试体进行突变，看在更苛刻的环境下，还有哪些配试体能够完成任务。

就这样一轮一轮进行下去，索斯塔克发现，最后胜出的RNA配试体都变得非常精巧和复杂，具有接近理论最大值的功能信息。

这就如同你寻找能打开一把锁的钥匙：当你把锁变得越来越难开，钥匙的复杂度也必须提高才行。

为了在各种环境中都能完成任务，那些RNA配体变得越来越高级，越来越复杂。

✵

一旦有了功能信息这个概念，你就会发现，“变复杂”是个普遍存在于整个宇宙中的现象，并不仅限于生物系统。

比如说，地球上的矿石也在演化。地球刚刚形成的时候，只有大概12种矿石，可是今天的地球上有5000多种矿石。它们不但数量多，而且结构也复杂得多。

再比如元素也在演化。大爆炸刚结束的时候，宇宙中只有最基本的氢元素，然后才形成了氦、锂这些最轻的元素。等到有了恒星，在恒星的内部才有条件产生更重的元素。再等到恒星变老，通过超新星爆发这种极端的高能过程，才合成出更大的原子核，才有了金、铀那些重元素……

生物、矿石和元素共同的故事，是变化的环境要求他们完成更高级的功能。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2025051521/1876167832312563276/051521.png)

✵

宇宙要求最普遍的功能，是把聚集的能量耗散掉。

比如一条河流，原本是沿着直沟向前流动，结构很简单。随着水流量的增加，原来的河道承载不住了，于是就会分岔，形成支流，乃至于三角洲 —— 整个结构就变复杂了。复杂是为了更高效地把流量耗散掉。

再比如说一个城市，一开始只有一两条主干道。随着人口增加、车流增大，主干道开始拥堵，于是就得修更多的路，建立更复杂的交通网络。结构越复杂，功能越高级，流量出口就越多，耗散效率就越高。

在这个视角之下，地球矿物的故事差不多是下面这样的 ——

最早的地球上连水都没有，你要解决的只是把内部的热量向太空散发而已。这就只形成了一些最基础的矿物，比如超镁铁矿。都是简单的晶体结构。

后来地球表面有了液态水，你就必须解决岩浆的热量往水里扩散的问题，于是出现了含水硅酸盐、云母层状矿物这些。

再后来有了生物，发生了大氧化事件，地球环境中的氧气含量大增，导致各种氧化反应，要解决化学势差的耗散，这才有了硫酸盐之类。

再往后，生命的影响越来越大，地球的生命活动、海洋化学和大气系统相互耦合，必须解决生物-海洋-大气系统之间的协同耗散需求，于是形成碳酸盐、磷酸盐之类的矿物……

生命演化也是这个逻辑。原始生命从光中吸收能量，只需要最简单的代谢机制。但随着生命对能量需求的提升，必须演化出更复杂的器官……现代生命体的能量需求比原始生命高出几个数量级，我们的复杂性也高出几个数量级。

人类社会的发展更是如此。原始社会只要解决狩猎采集的需求，资源分配靠口头协议，小团体靠亲缘关系维系就行。

进入农业社会，人口暴增，对能量和食物的需求上升，社会就必须发展出更复杂的制度：包括文字、法律、税收、行政管理，本质上都是为了处理更复杂的能量流动和资源分配。

等到工业时代，我们开始利用化石能源，能量规模再上一个台阶。社会必须拥有精密的科学体系、统一的计量系统、机械制造能力和工厂制度来支撑更大规模的能量耗散。

现在进入数字时代，能量虽然越来越以信息的形式流动，但我们依然在提升复杂性：我们有智能合约、区块链协议、人工智能、全球数据网络……

整个世界的确是在变得越来越复杂，耗散效率越来越高，而这一切并不违背热力学第二定律！

这是因为复杂只在局部发生。我们越是加速能量的耗散，就越是加速熵增。宇宙一方面在局部“进化”、在结构上升华，另一方面，它在整体上，依旧走向热寂和灭亡。

✵

功能信息提高是因为功能要求提高了，而功能要求提高则是因为能量的流量在提高 —— 可是能量流量为什么会提高呢？因为这是一个正反馈过程。

一个系统中各种事物的功能信息不断增加，系统耗散能量的效率就不断提高。而当你有了更高的耗散效率，你就能处理更多的能量，你能量流动也就随之增强。这就进一步推动系统需要更高效的耗散结构，要求提升功能信息。这是一个自我推动的循环。

就拿人类社会来说，我们掌握了更好的农业技术，就能种出更多粮食，就能养活更多人口。可是更多的人口需要进一步更多的粮食，于是必须发展更高效的农业手段……

世界为什么越来越复杂，就是因为每个聚集着能量和信息的地方都有正反馈飞轮。

用学术语言来说，就是当一个系统在演化过程中产生出更高层次的功能信息时，这种功能信息不仅提高了系统的能量耗散效率，而且还打开了全新的可能性空间，解锁新的复杂性维度，使得系统整体跃迁到一个更高的组织层级。

这个演化过程不是线性渐进的，而常常是阶段性、突破性的，也就是所谓「量变引起质变」。在生物演化史上这叫「间断平衡」：在长时间缓慢变化之后迎来一波爆发式跃迁，局面从此不同。比如真核细胞的出现、多细胞生物的诞生、器官分化、神经系统的形成（寒武纪爆发）、意识与语言的出现等等，每一次爆发事件都标志着一次功能信息的跃升，也对应着生物复杂性的指数级增长。

这难道不正是「从低级到高级，从简单到复杂」吗？

✵

这个功能信息递增定律对我们意味着什么呢？

这里首先有一个观念性的突破：演化不只是生物世界里的事情，它同样发生在物理层面、化学层面、信息层面。演化是一种更底层的机制，它普遍存在于一切开放系统之中。

据此，前面提到的那个天体生物学家迈克尔·黄就设想，也许智能的演化未必只能沿着地球生命的路线前进。在宇宙的某个角落，也许存在完全不同的复杂形态，它们以我们无法想象的方式演化出了高功能信息的系统！

那些系统未必像地球上的生物那样“活着”，但它们也许一样具有复杂的结构、高效的功能，承担着同样的耗散任务。

这就给我们打开了巨大的想象空间。

比如你可以想想，木星上的环境条件，是绝对不适合人类这样的生物生存的 —— 但是木星那么大，上面有那么复杂的各种结构，也许其中就充满着我们不能理解的高级智能故事呢？

我让o3假想了一番，它提出宇宙中可能有“等离子体意识”“晶格网络”“旋涡团大脑”“暗物质耦合体”等等「无机智能」……那真是路走宽了。

✵

但就目前而言，也许功能信息递增定律最重要的意义是给「从低级到高级，从简单到复杂」这句话正名了。

当然学术界还没有完全信服，但也许我们从此不用再回避“高级”“复杂”“进化”这些词了。我们可以更有信心地认为，各种复杂系统都会向更复杂、更高级的方向演化。这不是目的论也不是理想主义，而是现实的趋势，是系统正反馈导致的必然。

你甚至可以说，变复杂和变高级就是「天道」—— 这跟宗教无关，这是系统动力学意义上的趋势。

当然，世界「是」如此不等于世界就「应该」如此。你的人生意义仍然是你自己的选择，但如果你把人生意义设定成变复杂和变高级，这个宇宙对此表示支持。

一切正反馈过程都有结束的时候，能量终将耗散完毕，宇宙终将热寂……但就目前而言，我们的确有一个哲学上的底气：我们可以选择变得更复杂、追求更高级 —— 我们甚至可以说这就是顺应宇宙大道的行为。

宇宙完全允许我们聚精会神搞进化，一心一意谋复杂，理直气壮变高级。

![图片](https://piccdn2.umiwi.com/uploader/image/ddarticle/2025051521/1876167617564180984/051521.jpeg)

注释

[1] Ball, Philip. “Why Everything in the Universe Turns More Complex.” Quanta Magazine, April 2 2025. https://www.quantamagazine.org/why-everything-in-the-universe-turns-more-complex-20250402/

### 💡 精华要点
- 1.有人提出：世间万物的演化 —— 不仅仅是生物，还包括非生物 —— 的确是在遵循一个趋势：从低级到高级，从简单到复杂。
- 2.我们需要不是从外观，而是从功能来定义复杂。
- 3.演化不只是生物世界里的事情，它同样发生在物理层面、化学层面、信息层面。演化是一种更底层的机制，它普遍存在于一切开放系统之中。
