为什么人类出现在地球上是如此罕见的机会？

如果时间之手在我们的进化历史中能拨回到任意点，并且我们按下“重放”按钮，将会发生什么？

美国古生物学家斯蒂芬·杰伊·古尔德（Stephen Jay Gould）在20世纪80年代后期提出了这个 著名的思想实验，直到今天，它仍然是当今进化生物学家们争论的议题。

古尔德认为，如果时间倒流，那么进化会把生命推向一条完全不同的道路，而人类永远不会重新进化。事实上，他认为人类的进化是如此罕见，以至于如果我们可以重播生命的录像带一百万次，我们也不会看到智人再次出现。

他的理由是，偶然事件在进化中起着巨大的作用。这些包括巨大的大规模灭绝事件，例如灾难性的小行星撞击和火山爆发。但偶然事件也在分子尺度上运作。遗传突变是形成进化适应的基础，依赖于偶然事件。

简而言之，进化是随机变异的产物。罕见的少数突变可以提高生物体在某些环境中生存的机会。从一个物种到两个物种的分裂始于这种罕见的突变，随着时间的推移变得普遍。但是进一步的随机过程仍然会干扰，可能导致有益突变的丧失，并随着时间推移增加有害突变。这种内在的随机性应该表明，如果你重播生命的录像带，你会得到不同的生命形式。

以古尔德为代表的当代新达尔文主义者们认为，生命的进化史充满偶然性，自然选择是根植于历史情境的，任何一个方向上的积累都不会是永恒的，因此无法在整体上对进化的趋势进行预测。比如，如果脊椎动物的祖先在寒武纪不幸灭绝，可能整个脊椎动物门都不会再出现。又或者，如果侏罗纪没有发生彗星撞击地球的事件，可能到现在占领地球大陆的依然是爬行动物。

生命的历史没有目标，也不会遵循某种既定轨迹。人类的出现只不过是巨大的历史偶然性的产物

当然，实际上，以这种方式倒转时钟是不可能的，我们永远不会确定这一刻到达的可能性有多大。

微生物分裂和进化非常迅速。因此，我们可以及时冻结数十亿个相同的细胞，并无限期地存储它们。这使我们能够获取这些单元的子集，挑战它们在新环境中成长并实时监控它们的自适应变化。

进化命运的证据

许多细菌进化研究或许令人惊讶地发现，进化通常在短期内遵循非常可预测的路径，同时经常发现相同的性状和遗传解决方案。

比如，有一个长期实验，其中由单一克隆建立的12个独立的大肠杆菌群体自1988年以来一直在不断发展。目前已经超过65000代，与之相比，自现代智人出现以来仅有7500-10000代。在这个实验中，所有进化的种群都显示出比它们的祖先更高的适应性，更快的生长和更大的细胞。这表明，生物体对它们如何进化有一些限制。

存在一种进化力量，可以使生物进化中规中矩。自然选择是进化的“舵手”，随机突变的混乱和催化有益突变的发生。这意味着许多遗传变化将随着时间的推移而逐渐消失，只有最好的持续。这也可以导致在完全不相关的物种中实现相同的生存解决方案。

我们在进化历史中找到了这方面的证据，其中的物种并没有密切相关但具有相似的环境，形成了类似的特征。例如，已灭绝的翼龙和鸟类既有进化的翅膀也有不同的喙，但它们不是来自最近的共同祖先。因此，由于进化压力，基本上翅膀和喙同时进化了两次。

但遗传结构也很重要。并非所有基因都是平等的：有些基因与其它基因相比非常重要。基因经常被组织成网络，与电路相似，具有冗余交换机和“主交换机”。 “主开关”中的突变会自然导致更大的变化，因为其控制下的所有基因都感受到了连锁反应。这意味着基因组中的某些位置将比其他位置更有效地促进进化，或者产生更大的影响，偏向于进化结果。

物理定律

但是，基础物理定律是否支持可预测的演化？在很大的范围内，它看起来如此。

我们知道宇宙的许多定律是确定的。例如，引力，我们的海洋，厚厚的大气层和太阳的核聚变，给我们带来能量的是一种可预测的力量。

牛顿的理论基于大规模的确定性力量，也可用于描述大规模的许多系统。这些描述让我们认为宇宙是完全可预测的。

如果牛顿的观点仍然完全正确，人类的进化是不可避免的。然而，这种令人欣慰的可预测性被20世纪量子力学矛盾却又充满幻想的发现所打破。在原子和粒子的最小尺度上，真正的随机性正在发挥作用，它意味着我们的世界在最基本的层面上是不可预测的。

这意味着，无论我们重播进化录像带多少次，进化的广泛“规则”都将保持不变。对于利用太阳能的生物来说，总会有进化优势。那些利用大气中丰富气体的人总是有机会。从这些适应性当中，我们可以预见到熟悉的生态系统的出现。但最终，随机性被纳入许多进化过程，将完全确定地消除我们“展望未来”的能力。

天文学中存在一个问题，它可以作为这个问题的类比。在18世纪，一个数学研究所举办了所谓“三体问题”大奖赛。三体问题是指三个质量、初始位置和初始速度都是任意的可视为质点的天体，在相互之间万有引力的作用下的运动规律问题。比如太阳系中，考虑太阳，地球和月球的运动，它们彼此以万有引力相吸引，若假设三个星球都可假设为质点，并且忽略其他星球的引力，太阳，地球和月球的运动即可以视为三体问题。

最后的获奖者是约瑟夫-路易斯·拉格朗日（Joseph-Louis Lagrange），他证明三体问题不能被精确求解，即无法预测所有三体问题的数学情景。就像随机突变引入的混乱一样，一点点的起始误差将不可避免地增长，这意味着你无法轻易确定这三个物体将来会在哪里结束。但作为主导伙伴，太阳在一定程度上决定了三者的轨道，这允许我们将地球的可能位置缩小到一定范围内。

这很像进化的连锁反应，它使得生物体适应熟悉的路线。

如果我们重新开始时间，我们可能不完全确定我们最终会在哪里结束，但可用于进化生物的路径远非无限。也许人类永远不会再出现，但任何取代我们的生物都可能是存在这个熟悉的地方。