???一步轉(zhuǎn)變都會改變自繁殖的基本單位（自然選擇作用的對象）。首先是核酸分子自我複製，可是一旦它們自組織爲(wèi)一組關(guān)聯(lián)分子，就會以染色體的形式進(jìn)行整體複製。此時進(jìn)化主體既有核酸分子，又有染色體。接著，這些像細(xì)菌一樣棲息於原核生物內(nèi)部的染色體連接起來組成更大的自主細(xì)胞（構(gòu)成新細(xì)胞器），現(xiàn)在它們包含的信息通過複雜的真核宿主細(xì)胞（例如變形蟲）實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化，並被複制。進(jìn)化主體演變爲(wèi)三個層次的組織：基因、染色體和細(xì)胞。第一批真核細(xì)胞通過自我分裂進(jìn)行繁殖，但最後有些真核細(xì)胞（例如原生動物賈第蟲）開始有性繁殖，於是生命的進(jìn)化主體轉(zhuǎn)變爲(wèi)細(xì)胞相似但性別不同的羣落。
新層次的有效複雜性產(chǎn)生了：自然選擇也開始作用於有性羣落。早期單細(xì)胞有機(jī)體羣落可以自己維持生存，但是很多譜系經(jīng)過自組合成爲(wèi)多細(xì)胞有機(jī)體，整體進(jìn)行復(fù)制，這方面的例子有蘑菇和海藻。現(xiàn)在自然選擇的對象除了所有低級生物外，還增加了多細(xì)胞生物。有些多細(xì)胞有機(jī)體（例如螞蟻、蜜蜂和白蟻）聚集爲(wèi)超級有機(jī)體，只能以羣落的規(guī)模繁殖。在這裡，進(jìn)化過程也發(fā)生在羣體的層面上。再接下來，人類團(tuán)體產(chǎn)生的語言將個體思想和文化整合爲(wèi)全球技術(shù)元素，因此人類和他們創(chuàng)造的科技只能共同發(fā)展和繁衍，使進(jìn)化和有效複雜性提升到新的具有自主性的層面——社會。
每一次升級後，隨之形成的組織將提高邏輯、信息和熱動力的等級。結(jié)構(gòu)簡化變得更加困難，同時隨機(jī)性和內(nèi)部序列的可預(yù)測性下降。每一次升級都是不可逆轉(zhuǎn)的。總體而言，多細(xì)胞譜系不會迴歸到單細(xì)胞有機(jī)體，有性繁殖生物很少進(jìn)化爲(wèi)單性生殖生物，羣體生活的昆蟲很少離羣索居。從我們掌握的知識來看，沒有任何DNA複製因子會繞開基因。大自然有時會簡化進(jìn)化過程，但很少退化。
這裡要特別說明：在某個層面的組織中，趨勢是不均衡的。隨著時間推移，在一科生物中，只有少數(shù)物種出現(xiàn)了身體尺寸增大、生命延長或新陳代謝速度加快這樣的趨勢，而且各種生物類別的變化方向可能不一致。舉例來說，在哺乳動物中，馬的體形通常隨時間而增大，但齧齒類動物也許會縮小。向更大規(guī)模的有效複雜性演變的趨勢主要出現(xiàn)於組織長期積累新層次的過程中。因此，複雜化過程也許在蕨類植物中不可見，但它出現(xiàn)在蕨類植物向有花植物進(jìn)化途中（從蕨類植物的孢子到有性生殖）。
不是每種進(jìn)化的物種都會逐步提高複雜性，（它們爲(wèi)什麼應(yīng)該這樣？）而那些複雜性的確有所提高的物種無意中獲得了新的影響力，可以改變讓它們不適應(yīng)的環(huán)境。一旦生命的某個分支像安裝了防倒退棘輪一樣發(fā)展到新層次，就不會再後退。這樣便產(chǎn)生了以更大規(guī)模的有效複雜性爲(wèi)目標(biāo)的不可逆過程。
這條複雜性曲線從宇宙的黎明延伸到生命出現(xiàn)的時刻。接著它繼續(xù)延伸，穿過生物階段，現(xiàn)在擴(kuò)展到科技領(lǐng)域。正是造就自然界複雜性的這股動力決定了技術(shù)元素的複雜性。
如同自然界的情況一樣，結(jié)構(gòu)簡單的物品數(shù)量持續(xù)增加。磚塊、石頭和水泥是最早出現(xiàn)的最簡單技術(shù)產(chǎn)品的一部分，但是從數(shù)量上說，它們是地球上最常見的技術(shù)產(chǎn)品。它們構(gòu)成了人類某些最大的創(chuàng)造物：城市和摩天大樓。簡單技術(shù)在技術(shù)元素中的普遍性與細(xì)菌在生物圈中的普遍性相似，今天錘子的產(chǎn)量比過去任何時候都多。技術(shù)元素的可見成分從本質(zhì)上說大多爲(wèi)非複雜技術(shù)。
但正如自然進(jìn)化那樣，我們注意到一條顯示信息和物質(zhì)持續(xù)複雜化發(fā)展的長尾線，雖然這些複雜發(fā)明數(shù)量不多。（事實上，非大量化是複雜化過程的表現(xiàn)之一。）複雜發(fā)明積累的信息比物質(zhì)多。我們發(fā)明的最複雜技術(shù)也是質(zhì)量最輕、包含實物成分最少的技術(shù)。例如，軟件基本上沒有重量，不依附於實物，它以很快的速度複雜化。以微軟的視窗操作系統(tǒng)這樣的基礎(chǔ)工具爲(wèi)例，它的代碼行數(shù)13年中增加了10倍。1993年，視窗必需的代碼有400萬～500萬行。2003年，視窗的Vista版本包含5000萬行代碼。每一行代碼相當(dāng)於時鐘裡的一個齒輪。視窗操作系統(tǒng)是一臺由5000萬個不斷運動的元件構(gòu)成的機(jī)器。
在整個技術(shù)元素領(lǐng)域，各種技術(shù)的血統(tǒng)中被添加了信息層，經(jīng)過重組後用於製造更復(fù)雜的產(chǎn)品。（至少）在過去200年間，最複雜機(jī)器的零件數(shù)量不斷上升。圖13-2是機(jī)械設(shè)備複雜化趨勢的對數(shù)圖。第一臺渦輪噴氣發(fā)動機(jī)樣機(jī)有數(shù)百個零件，而現(xiàn)代渦輪噴氣發(fā)動機(jī)的零件數(shù)超過22000個。航天飛機(jī)有數(shù)千萬個實物零件，但最複雜的部分還在於它的操作軟件，圖13-2的估計中沒有包括軟件。
我們的電冰箱、汽車甚至門窗都比20年前複雜。技術(shù)元素強(qiáng)大的複雜化趨勢向我們提出了這樣的問題：它能達(dá)到的複雜程度有多高？複雜性的長期曲線將引領(lǐng)我們?nèi)ネ翁帲?40億年來推動複雜性持續(xù)增長的力量今天不可能停下腳步。可是當(dāng)我們試著想象未來100萬年技術(shù)元素以當(dāng)前速度提高複雜性時，不禁心底顫抖。
科技的複雜性可以有幾種不同表現(xiàn)。
情形一
與自然界的情況一樣，科技的主體仍然是簡單的、基礎(chǔ)性的早期技術(shù)，因爲(wèi)這些技術(shù)的確有用。低水平技術(shù)的作用是爲(wèi)少量上層複雜技術(shù)打下基礎(chǔ)。因爲(wèi)技術(shù)元素是各種技術(shù)組成的生態(tài)系統(tǒng)，所以大部分成分處於類似微生物的層次：磚、木材、錘子、銅導(dǎo)線、電動機(jī)等。我們可以設(shè)計具有自我複製能力的納米級鍵盤，但它們不適合用手指敲擊。人類多半時間將和簡單事物打交道（現(xiàn)在正是如此），只是偶爾與令人眼花繚亂的比較複雜的物品互動，這也和我們現(xiàn)在的情況相同。（一天中的大部分時光，我們的手接觸的是相對簡陋的人造製品。）城市和建築千篇一律，迅速更新?lián)Q代的發(fā)明和廣告牌佔據(jù)了每一個角落。
情形二
複雜性，與成長中的系統(tǒng)的所有其他要素一樣，在某個時候會陷入停滯狀態(tài)，其他一些之前我們沒有注意到的特性（也許是量子糾纏）將取而代之成爲(wèi)可觀察到的主要趨勢。換句話說，複雜性也許只是我們此刻洞察世界的透鏡，時代的象徵。事實上它是我們的主觀反映，而不是進(jìn)化過程的真實特性。
情形三
萬物的複雜性能達(dá)到的程度是沒有限制的。一切事物都在經(jīng)歷長期複雜化過程，向著極限複雜性的終點前進(jìn)。建築物中的磚塊將會智能化，手中的湯勺將配合我們抓握，汽車將像今天的噴氣式飛機(jī)一樣複雜。我們一天中使用的最複雜物品將超出任何人的想象。
如果必須進(jìn)行選擇，我會在一號情形上下注，同時認(rèn)爲(wèi)二號是不大可能發(fā)生的。科技的主體將保持簡單或近乎簡單的特色，而小部分則繼續(xù)在複雜化的道路上大步前行。我認(rèn)爲(wèi)1000年後我們的城市和住所仍將是可以想象的，而不是不可辨識的。只要那時我們的軀體和現(xiàn)在差別不大——高度在兩米之內(nèi)、重量爲(wèi)50千克上下，圍繞我們的科技主體就沒有必要瘋狂地提高複雜性。而且我們有充分的理由相信，儘管人們對基因工程抱有熱情，但我們的身體大小會保持不變。奇怪的是，我們的軀體規(guī)格幾乎恰好屬於宇宙萬物的中等規(guī)格。已知的最小物體幾乎比我們小30個數(shù)量級，而宇宙中最大的結(jié)構(gòu)體差不多比我們大30個數(shù)量級。我們中等規(guī)格的身軀與目前宇宙物理法則的可持續(xù)彈性相適應(yīng)。更大的身軀會導(dǎo)致行動僵化，更小的身軀則導(dǎo)致生命短暫。只要我們擁有軀體，（有哪種快樂的生物不希望擁有特殊的外形呢？）下面這些已有的基礎(chǔ)設(shè)施建造技術(shù)就將繼續(xù)發(fā)揮作用（總體而言）：石塊鋪成的路、木材和泥土加工後搭建的房屋，使用的基本成分與2000年前人類城市和住房的建築材料沒有多少區(qū)別。舉個例子，有些具有遠(yuǎn)見的人也許會想象未來出現(xiàn)複雜材料修建的住宅，這樣的住宅有些可能會成爲(wèi)現(xiàn)實，但多數(shù)普通建築的材料不太可能比我們現(xiàn)在使用的木材更加複雜。沒有這個必要。我認(rèn)爲(wèi)存在“足夠複雜”的限制。未來技術(shù)不必爲(wèi)了有用武之地而變得更加複雜。計算機(jī)行業(yè)發(fā)明家丹尼·希利斯曾經(jīng)表示，他相信很有可能1000年後計算機(jī)仍然可以運行今天的程序代碼，例如UNIX系統(tǒng)內(nèi)核。它們幾乎必然是二進(jìn)制的。如同細(xì)菌和蟑螂，這些低水平的技術(shù)保持簡單本色和生命力，是因爲(wèi)它們有效，不需要提高複雜性。
另一方面，技術(shù)元素加速發(fā)展，可能加快複雜化步伐，導(dǎo)致那些地位等同於細(xì)菌的技術(shù)也會進(jìn)化。這就是情形三描述的前景，在那樣的情況下，整個科技領(lǐng)域的複雜性都會迅速提升。這不是天方夜譚。
不論前景怎樣，我們可以創(chuàng)造的最複雜事物是沒有上限的。我們將在多個方向上創(chuàng)造新的複雜事物，其複雜程度甚至?xí)钗覀冏约阂搀@歎不已。這將進(jìn)一步使我們的生活複雜化，但我們會適應(yīng)，絕不會倒退。我們會用具有美感的“簡單”界面遮蓋這種複雜性，使它就像橙子的球形外表一樣精緻。而在這層遮蓋膜下面，我們的創(chuàng)造物將比橙子的細(xì)胞和生物化學(xué)機(jī)理更加複雜。爲(wèi)了適應(yīng)這種複雜化過程，我們的語言、稅收制度???政府機(jī)構(gòu)、新聞媒體和日常生活也會更加複雜。
這是值得我們期待的趨勢。複雜性的長期軌跡在進(jìn)化開始前就出現(xiàn)了，貫穿40億年生命發(fā)展歷程，現(xiàn)今在技術(shù)元素領(lǐng)域繼續(xù)延伸。
多樣性
宇宙的多樣化過程從時間誕生那一刻起就開始了。在大爆炸後的最初幾秒鐘裡，宇宙中只有夸克，數(shù)分鐘內(nèi)它們開始組合成亞原子粒子。到第一個小時結(jié)束時，宇宙中出現(xiàn)了數(shù)十種粒子，但只有兩種元素——氫和氦。在之後的3億年間，移動的氫原子和氦原子聚集起來構(gòu)成不斷膨脹的星雲(yún)團(tuán)，最後坍塌爲(wèi)燃燒的恆星。恆星的熱核反應(yīng)產(chǎn)生了數(shù)十種原子質(zhì)量更大的元素，於是，宇宙在不斷進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過程中提高了多樣性。最終，一些“富含金屬”的恆星爆炸形成超新星，將重元素噴射到太空中，這些物質(zhì)又經(jīng)過數(shù)百萬年重新聚合爲(wèi)新恆星。經(jīng)過類似於泉涌的運動，第二代和第三代恆星煉爐釋放更多中子融入到金屬元素中，產(chǎn)生其他類型的重金屬，直到全部約100種穩(wěn)定金屬都出現(xiàn)。元素和粒子的多樣性不斷提高，還引發(fā)了更多種類的恆星、星系和軌道旋轉(zhuǎn)行星的誕生。有些行星表面覆蓋著活躍的地殼板塊，在這些行星上，地質(zhì)力量改造地表，將各類元素重新分配到新的晶體和巖石中，一段時間後就會形成新型礦石。地球上結(jié)晶礦物的種類數(shù)量增加到細(xì)菌種類數(shù)量的3倍。有些地質(zhì)學(xué)家相信，除了地質(zhì)過程，生化過程也是今天我們發(fā)現(xiàn)的4300種礦物中絕大多數(shù)種類的成因。
生命的出現(xiàn)大大加快了宇宙多樣化進(jìn)程。從40億年前的極少數(shù)物種開始，地球生物物種的數(shù)量和種類經(jīng)過地質(zhì)時期的劇烈增長後，現(xiàn)在已發(fā)展到3000萬種。這樣的增長在幾個方面表現(xiàn)出不均衡性。在地球發(fā)展史的某些時期，來自太空的大規(guī)模干擾（例如小行星撞擊）徹底摧毀了多樣化過程的成果。有時生物的一些特定分支在多樣性方面沒有多少進(jìn)展，甚至出現(xiàn)短暫的倒退。但是總的來說，整個地質(zhì)時期，生命——作爲(wèi)一個整體——的多樣性得到了擴(kuò)展。實際上，從恐龍時代開始，僅僅2億年間生命類型的多樣性提高了一倍。生物的差異從總體上看呈現(xiàn)指數(shù)級的擴(kuò)大趨勢，可以在脊椎動物、植物和昆蟲這些領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)這種火箭式的增長。
技術(shù)元素使多樣性趨勢進(jìn)一步提速。科技發(fā)明的物種數(shù)量每年都在加速上升，要精確統(tǒng)計科技發(fā)明的數(shù)量很難，因爲(wèi)技術(shù)創(chuàng)新不像大多數(shù)生物那樣具有確定的繁育範(fàn)圍。我們可以統(tǒng)計理念，這是所有發(fā)明的基礎(chǔ)。每一篇科學(xué)論文至少提出一個新理念，過去50年期刊文章的數(shù)量經(jīng)歷了爆炸式增長。每一項專利也代表了一種理念，最後的統(tǒng)計結(jié)果顯示僅在美國就有700萬項專利申請，這個數(shù)字還在呈指數(shù)級增長。
技術(shù)元素內(nèi)部隨處可見多樣性的擴(kuò)展。諸如長達(dá)70英尺的潛水艇這樣的水下人造物種類似於藍(lán)鯨這樣的生物有機(jī)體。飛機(jī)與鳥類相仿。我們的住所不過是更好的巢穴。但是技術(shù)元素還會探索生物從未冒險進(jìn)入的領(lǐng)域。我們知道沒有生物使用無線電波，而技術(shù)元素創(chuàng)造了數(shù)以百計的各類無線通信物種。雖然鼴鼠在地球上打洞的歷史已有數(shù)百萬年，但是與它以及其他任何生物相比，雙層隧道挖掘機(jī)個頭大得多、速度快得多、被堅硬巖石阻遏的情況少得多，以至於我們可以認(rèn)爲(wèi)這些人造鼴鼠佔據(jù)了新的地球生態(tài)位。X光機(jī)具有在生物界還未發(fā)現(xiàn)的視覺能力。再舉幾個例子，沒有任何生物具有素描刻蝕、夜光電子錶和航天飛機(jī)的相應(yīng)能力。技術(shù)元素的多樣性在生物進(jìn)化過程中找不到對應(yīng)物，這種現(xiàn)象越來越普遍，因此可以說技術(shù)元素的確擴(kuò)展了多樣性。
技術(shù)元素的多樣性已經(jīng)超出我們的認(rèn)知能力範(fàn)圍。每個人都有這麼多種不認(rèn)識的事物。認(rèn)知能力研究者發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代生活中大約有3000種爲(wèi)人熟知的名詞類別。這項統(tǒng)計包括人造物品和生物有機(jī)體，例如，大象、飛機(jī)、棕櫚樹、電話和椅子。這些是不加思考就可以辨識的事物。研究人員得出3000這個估計數(shù)字，依據(jù)的是下面幾條線索：詞典裡的名詞數(shù)量，普通6歲兒童的詞彙量包含的事物數(shù)量，初級人工智能學(xué)習(xí)機(jī)可以識別的事物數(shù)量。他們估計，平均每種名詞類別含有10個經(jīng)過命名的條目。普通人也許會舉出10種椅子、10種魚、10種電話、10種牀。因此大部分人的生活中會接觸到的事物粗略估計有3萬種，或者說至少有3萬種事物是能夠辨識的。即使我們知道一類事物的名稱，也叫不出遇到的大多數(shù)生物和科技發(fā)明種類的具體名稱。我們能認(rèn)出鳥，但可能不知道是什麼種類的鳥。我們知道草，但叫不出草的名稱。看到手機(jī)，我們知道那是手機(jī)，但不知道是哪種型號。用手按壓，我們可以區(qū)別廚刀、瑞士軍刀和槍尖，但不一定能分辨燃油泵和水泵。