预留给人类的位置

生命之树的许多分支凋零死去，掉落地面，滋养和成就了仍在这棵大树上的众多分支。 —— 达尔文《物种起源》

我一直思考，灿烂的生命之树，枝繁叶茂，分支分叉那么多。人类这个灵长目的孤独分支有何特别之处？在演化的大趋势中，在地球生态圈中，人类到底占据了什么独特位置，或者说在适应度景观上的哪座高峰，使得我们可以自命不凡，将自己与所有其他物种区分开。

随着 变化与选择 系列的推进，这个问题的解答逐渐清晰了。

在前面系列中，我们一再探讨了地球生物圈中，复杂性不断趋于增长的趋势。可以合理推测，这个趋势会在可见的尺度内持续。

复杂性递增，这是不是各类生物需要适应的外部环境？

当然，递增的环境复杂性就是种群需要适应的大趋势。

复杂性，它不像气候变化、冰川消长、板块运动、小行星撞击与火山喷发那样明显可见。然而，它才是决定最后生存者的要素，是终极的大Boss。地质气候物理层面的变化，不过是一次次的环境变化的发生器，触发物种的演变，而在无数次决定种群生死的自然选择中，对于复杂性的适应，始终是一个长期生效的隐变量，掌握着越来越大的权重。

在复杂性递进的环境中，能够处理复杂性的物种才能适应。

环境越是复杂，环境中的信息量越来越大。所以，环境复杂性所驱动的适应性，就是物种的信息感知与处理能力的提升。

那么，生物用什么器官来处理信息？是神经与大脑。

陆地上的高等动物有两大支，爬行动物（鸟类也是爬行动物的后裔）和哺乳动物，它们都属于脊椎动物，具有集中的大脑。

陆上出现动物之后，它们的脑部随着时间推移发生了惊人的变化：新种群的产生通常伴随脑部相对增大，这被称为 脑的扩大化。

当第一批古老的哺乳动物在约2.3亿年前出现时，它们的脑量比爬行动物的平均脑量大4～5倍。随着5000万年前现代哺乳动物的起源，脑量发生了类似的改变。在全体哺乳动物中，灵长类动物脑子最大，是哺乳动物平均脑量的两倍。而灵长类动物中的猿类脑子最大，大约是灵长类平均脑量的两倍，而人类脑量大小是猿类平均脑量的3倍。

由此可见，就作为信息处理器官的大脑而言，灵长动物与人类无疑是佼佼者。

为什么灵长类动物的大脑比较大？

属于灵长目的人类，其生理特点是直立行走、双目前视、手善抓握、大脑发达。

此时需要提及灵长类动物的一项关键技能，上树。在恐龙灭绝之前，灵长类动物的祖先都生活在树上，它们和松鼠类似，树上的生活给予它们一项特殊的能力。我们时常看到猴子在树丛中像荡秋千一样，前肢抓住树枝，利用重力和树枝的弹性，像单摆一般将身体甩到空中，然后轻伸猿臂抓住另一树枝，这样往复不断，在树木间荡来荡去，刺激而优雅。

大家能想象在这样的运动中，需要多么强劲的实时信息处理能力？

首先，双眼需要快速地采集复杂的三维环境——也就是迎面扑来的满眼的树叶与树枝——的信息，交由大脑来处理。大脑不仅要将这些视觉信息进行实时建模，转化为空间位置信息，找到其中可用的枝丫，并且还要考虑自身的重量、力量、速率、角度和惯性，进行空中姿态控制。然后，也是最为复杂的一步，指挥前肢在身形快速移动中间不容发的瞬间正确地伸出并抓握。

想想那些在逼真场景中的3D动作游戏，比如法环、黑暗之魂之类的，所需要的显卡开销，就明白其所需的算力了。

另外，为了抓握，灵长类动物的手掌进行了专门的演化。灵长类动物的手掌更加宽阔，手指也变得更长，它们的手指非常灵活，尤其是拇指，可以与其他手指相对用力，这提供了抓握能力。手掌手指的灵活也意味着需要控制的肌肉、关节更多更精密。因此，灵长类动物的大脑中，一大半的脑区都是用来控制手掌的。

由于这种树栖方式，灵长类动物演化出了强劲的大脑，也成为少有的视觉强于嗅觉的哺乳动物。

然后，我们的直系祖先与其他灵长动物分道扬镳，走上了更强算力之路。

为什么？因为它们 下树 了。

大约在250万年前，地球进入了第四纪冰川时期。东非的气候变得干冷，曾经繁盛的热带丛林退化，一部分猿类不得不回到草原上。失去了丛林的庇护后，与地面生物争抢食物，还要躲避各种凶猛的掠食者，它们面临空前的挑战。之后的演化带来了直立行走、使用工具、社会生活、奔跑狩猎、以及语言的产生。这些演化进一步激增了人类祖先的脑容量，使他们最终成为遍布地表，适应各种环境，处理复杂信息的王者。

让我们看一看这一系列演化的结晶——人类的大脑。

人脑中大约有890亿个神经元，并非最多，但是神经元密度及其连接数量尤为突出。专门负责处理信息的大脑灰质占人脑总质量的八成以上，这一比例在动物界中是最高的。人脑重量大约占体重的2%，其他动物如非洲象的大脑仅占其体重的0.1%，蓝鲸和抹香鲸的大脑甚至低于0.01%。可以说，人脑是自然界中集成度最高最精密的大脑，它安装在人体这副不大的身躯上，是大马拉小车，体现了人类在信息处理方面的卓越配置。

人脑的发育过程漫长，需要近二十年才能成熟，这使得人脑有充足的时间，根据当时当地的环境进行差异性的发展和修饰，安装各种 “软件”，更加适配环境。婴儿的大脑大约有1000亿个神经元。随着成长，数量会减少到890亿左右。因为孩子在成长中，神经元会经历修剪和重新连接的过程，优化大脑的功能和效率。神经元毕竟是很奢侈的组件，它能耗高，需要不间断地供氧保温。

我再问一个奇怪的问题，脑的扩大化进程，以及人类这样的巨大脑容量物种，为什么会出现在陆地上？

这个问题见仁见智，下面是我的一家之言。

我们还是需要从信息处理的角度来看，既然演化是以生物适应性来驱动的，而人类是所有物种里信息处理的王者，那么问题就转换为：

什么样的环境中信息含量最大，最需要快速强大的处理能力？

此时，我们首先注意到，陆地环境的多样性远超海洋。高山、丘陵、森林、湿地、草原、冰川、雨林、沙漠、平原、盆地，由于山脉和海洋的阻隔，地表上各种地形与生态不胜枚举。每一种地形都有不同的生态，需要不同的适应性，其上的物种也大不相同。

陆地在生态上有一个显著不同于海洋的特点，在于陆地上存在阻隔性。山脉、沙漠、河川、海洋都可以对陆地进行阻隔，这有利于陆地上形成不同的区块，有更多的局部地形和生态，适合大大小小的不同种群繁衍生息。这些陆地种群有各自相对独立的空间来形成自己的独特适应性。

然后，由于地球的板块运动和冰川周期，这些地形又是在长时间中不断聚散。原先一整块亘古大陆可以分裂成多块大陆，原先阻隔的南北美洲可以再次联通，印度大陆可以撞击欧亚大陆形成次大陆，诸如此类的大陆运动，又可以将其上的生态圈再次聚合与分离。这些活动，都大大增强了陆地生物的多样性。

海洋中虽然也有不同的环境差异，但是因为海洋中连贯一致的水体，其变化与多样性不如陆地。更多样的生态，代表着更多的环境信息量。

简而言之，从演化公式——变化与选择——的角度来看，陆地上提供的变化远远多过海洋。

其次，我们还注意到收集信息的各种感官中，哪一种给予生物的信息量最大。常见的感官信息有声音、气味、图像、触觉、味觉等等。这其中，视觉信息，尤其是三维立体图像，无疑是信息量最大的信息来源。在陆地上，由于没有水体的阻隔，光线能够传播很远，视觉信息尤为重要。大海中的鲸鱼、海豚可以使用回声进行定位，我们对这种能力还不太了解，但是它们提供的信息量应该不会超过实时三维图像。

其三，我们还需要从能量使用效率的方面考虑。越快的电脑越是耗能，大脑也一样。高强度的信息处理需要高功率的能量来支持，神经元更是耗能大户。此时我们注意到，大气的含氧量是21%，海水的含氧量是1%。所以，从有氧呼吸的角度来看，肺呼吸比鳃呼吸要高效得多。此外，陆地的气温普遍比海水冷，所以陆地生物，特别是哺乳动物，是需要保持体温的，这也要求有更高的能量代谢率。

最后，也是最重要的一点是，陆地上的生态更为艰难。在暴露在阳光之下，失去了水体的保护，各种气候改变与灾变对地表的影响更大。如果说海洋是生命的摇篮，陆地则是生命的竞技场。因此，陆地环境变化所驱动之演化的激烈程度，远甚于海洋。在这个大背景下，更加复杂的物种出现在陆地上，也就不奇怪了。

那么，人类的出现有什么特别的意味吗？

人类是地球生物圈的新晋王者。让我们回顾一下那些过往的霸主们，看一看有何异同。

不同的时代有着各自的霸主，以下是一个简要的清单：

• 震旦纪时期的生物大多生活在海洋里，环轮水母是当时的霸主，之后具有坚硬外壳的三叶虫成为霸主。

• 寒武纪的霸主无疑是奇虾，一种体长可达2米的巨大海洋生物。

• 奥陶纪的霸主是巨型房角石，它们身体最长达6到8米，拥有梭子状外壳，喷水推进，游动迅速。

• 志留纪时期的海洋中，翼肢鲎成了顶级掠食者，体长超过3米。

• 泥盆纪的邓氏鱼体长11米，重量超过4吨。它的外骨骼头颈的咬合力可达5.3吨，能一口将鲨鱼咬成两半。

• 石炭纪时的引螈体长1.8米以上，头骨很大，脊椎和四肢骨结构粗强，结构笨重，脊椎骨异常坚硬。

• 二叠纪早期的霸主是异齿龙，体长约3米，体重200多公斤。二叠纪晚期的霸主是丽齿兽。

• 三叠纪中伪鳄类是大型捕食者，但恐龙也开始出现。伪鳄类中劳式鳄体长能达到8米。

• 侏罗纪时期恐龙开始统治地球，其中蛮龙和食蜥王龙是霸主。蛮龙体长9到11米，体重3到4吨。食蜥王龙体长9到12米，体重3至4吨，是当时最强大的捕食者之一。

• 白垩纪的末代君王霸王龙体长约11到15米，臀高可达到5米左右，头高近6米，平均体重约9吨。

• 古新世霸主泰坦蚺是目前已知最大的蛇类，它们平均长达9到15米，重约1吨。

这个清单可以列得更长，但是没有必要了。身高不到两米体重不足100公斤的人类和它们比，根本上不了台面。即使与现存的狮子老虎，甚至与人类的自家亲戚大猩猩黑猩猩相比，人类都显得尤其单薄。人类的统治地位来自人脑，这是神经元的胜利，是算力的胜利，而不是肌肉、骨骼与牙齿的胜利。

应该注意到，这是榜单上首次出现人类这样的文弱生物。而且，我认为往后再也不会有哥斯拉巨兽那样的物种出现在榜单上了。因为，人类的出现带来一个关键信号：当演化过程运行得足够长，生态环境的复杂性达到某个阈值之后，适应复杂性成为了演化的最前沿。

人类的出现，还将地球生态圈进一步加速推向复杂度的更高峰。

因为，人类出现之后，演化的载体也不同了，出现了范式转移 。

科学家们推测，人类之后，演化不再以基因为主要载体 。因为，当有了语言与文字后，特别是进入现代社会之后，文化观念的演化远远比基因快，工程与技术的演化远远比躯体快，社会群体的演化远远比种群快。用文化技术驱动的演化过程就像指数曲线一样，不断加速，直冲云霄。

人类的出现是演化的一次升阶，它在生物维度之上，展开了另一个文化技术的新维度，它将演化以更加瑰丽诡谲的方式推向复杂性的新位面，进而达成宇宙永不止息的 创造意图 。

信息处理的王者，这地球生态圈的顶部生态位，这在演化中逐渐浮现并高耸的预留位置，被人类占据。

从此，人类成为了演化进程的新主角，是生命之树上伸展得最远的一支，是在适应度景观中探索边疆的先行者。因此，人类的苦难与奋斗具有了自然规律上的价值。历经38亿年的生命演化之后，终于出现了一个物种，可以审视演化本身，找到自己的位置，从中获得意义。

作为信息处理的王者，大脑是人类特殊性的来源。

人脑是动物王国中最复杂的器官，甚至有科学家称它是 宇宙中最复杂的物件。相对于人的体型，人脑之大出乎意料。为何演化青睐如此巨大的脑部，它对我们有什么影响？这是我们后面要探索的一条主要线索，让我们从人类的演化过程开始吧。