這是一個小發現催生的大宇宙理論！2009年諾貝爾生理學或醫學獎得主杰克·索斯塔克20年前的一個理論種子，如今結出了可能改寫科學教科書的驚人果實。美國卡內基研究所的跨學科團隊基于索斯塔克的"功能信息"概念，在世界頂級學術期刊《美國國家科學院院刊》(PNAS)發表重磅研究，首次提出可能與牛頓定律、熱力學定律并列的全新自然法則——"功能信息遞增定律"。

這個理論的核心觀點震撼科學界：達爾文的生物進化論，可能只是宇宙大演化交響樂中的一個樂章。從恒星核合成到人工智能誕生，整個宇宙都在遵循同一個"變復雜"的根本法則！

這到底是個什么發現？權威性如何？

這項研究發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)——世界最權威的科學期刊之一，所有論文都需經過最嚴格的同行評議。研究團隊提出了一個數學化的普遍定律：

"當系統的許多不同配置受到基于一個或多個功能的選擇時，系統的功能信息將會增加（即系統將會演化）"

簡單說就是：宇宙有一個內在的"升級驅動力"，讓一切系統都朝著更復雜、更有功能的方向發展。

諾獎得主的貢獻到底在哪里？

2003年，生物學家杰克·索斯塔克（6年后因其他工作獲諾獎）在研究RNA分子時，突然意識到傳統信息理論的一個盲點：只看"信息多復雜"，不看"信息多有用"。

他創造了"功能信息"這一概念——不僅要問"這個分子結構有多復雜"，更要問"這個分子能干什么活兒"。就像評價一臺電腦，不只看配置參數，更要看運行效率。

這個看似簡單的概念，20年后發展成了可能解釋整個宇宙演化的基本定律。

現在的科學家是怎么把這個想法"玩大"的？

卡內基研究所的團隊發現了一個驚人的模式：從原子核到星系，從礦物到生命，都在玩同一個游戲——功能信息越來越多。

論文識別出宇宙中所有演化系統的三個共同特征：

1. 組合多樣性：由眾多組件構成，可能的配置數量龐大
2. 生成過程：存在產生新配置的機制
3. 功能選擇：基于功能優劣進行選擇

核心洞察：宇宙不是在隨機變化，而是在有方向地升級。

這意味著什么？石頭也會"進化"？

完全正確！論文詳細分析了"礦物演化"：

• 46億年前：地球只有約20種簡單礦物
• 現在：已發現5900多種礦物，還有3500種待發現

這不是隨機堆積，而是有選擇性的演化。某些礦物在特定環境下更穩定，更容易"存活"并成為新礦物的基礎。

所以連礦物王國也在內卷，只是時間尺度是億年級別的。

宇宙的其他地方也符合這個規律嗎？

論文從數學角度證明了這個規律的普遍性：

恒星核合成：

• 氫燃燒→氦燃燒→碳燃燒→……→超新星爆發
• 每一步都產生更重、更復雜的元素
• 宇宙元素復雜性呈階梯式上升

功能信息公式：I(Ex) = -log2[F(Ex)] ，其中F(Ex)是能實現特定功能程度的配置比例。配置越稀有、功能越強，功能信息越高。

這跟生命的出現有什么關系？

這是這個理論最激動人心的部分！如果宇宙真的有"變復雜"的內在驅動力，那么生命的出現就不是"中彩票"，而是宇宙演化的必然階段。

論文分析了生物演化的重大躍遷：

• 真核細胞出現（18-27億年前）
• 多細胞生物演化（16-20億年前）
• 寒武紀大爆發（5.4億年前）
• 神經系統出現（5.2-6億年前）

每次躍遷都是功能信息的爆發式增長，而且可能是不可避免的。

所以外星人真的存在？

按照這個定律，智能生命不僅存在，而且應該很普遍！

費米悖論問"外星人在哪里"，功能信息遞增定律給出全新答案：他們到處都是，因為智能是宇宙復雜性發展的自然產物，不是地球的專利。

所以我們不是宇宙的意外，我們就是宇宙在認識自己。

這個理論靠譜嗎？有什么證據？

支持證據：

• 數學模擬：人工生命算法確實顯示功能信息自發增長
• 地質記錄：地球礦物復雜性確實在遞增
• 宇宙觀測：從簡單到復雜的演化軌跡清晰可見
• 實驗應用：已應用于土衛六化學演化研究

科學爭議：

• 計算困難：大多數復雜系統的功能信息難以精確計算
• 概念邊界：非生物系統中"功能"的定義仍需完善
• 預測能力：理論解釋過去很好，預測未來能力待檢驗

如果理論成立，對我們意味著什么？

科學意義：

1. 重新認識自然法則：可能發現了與熱力學定律同等重要的基本定律
2. 指導外星探索：為尋找外星生命提供全新理論框架
3. 理解AI發展：人工智能的出現也符合宇宙復雜性遞增趨勢

哲學沖擊：

• 宇宙可能真的有"目的性"——朝著更高復雜性發展
• 人類智能是宇宙"自我覺醒"的一個里程碑
• 我們正參與宇宙歷史上最偉大的演化進程

實際應用： 論文提到該理論已開始應用于：

• 癌癥研究（腫瘤演化機制）
• 土壤科學（土壤復雜性發展）
• 語言演化（語言復雜性增長）

土衛六：驗證理論的天然實驗室

論文詳細分析了土衛六作為"非生物演化系統"的案例：

• 組分多樣性：豐富的碳氫氮氧化合物
• 配置探索：紫外光化學和宇宙射線驅動
• 功能選擇：自催化反應維持大氣動態平衡

預測：土衛六表面可能形成石墨烯等復雜碳結構，NASA的蜻蜓號任務將驗證這一預測。

諾獎得主索斯塔克20年前的一個生物學洞察，如今發展成了可能重新定義我們宇宙觀的基礎理論。雖然還需更多驗證，但發表在PNAS這樣的頂級期刊本身就說明了其重要性。

如果"功能信息遞增定律"最終被證實，達爾文的進化論將被置入一個更宏大的框架——它不再是生命獨有的特殊過程，而是整個宇宙演化大戲中最精彩、最復雜的一幕。

我們或許真的生活在一個注定要變得更加"聰明"的宇宙中。從這個角度看，人工智能的興起、人類對宇宙的探索，都不是偶然事件，而是宇宙138億年演化進程的自然延續。

也就是說，宇宙花了138億年時間，才學會用我們的眼睛看自己，用我們的大腦思考自己，這可能才是演化的真正意義。

參考文獻： Wong, M.L., Cleland, C.E., Arend Jr., D., et al. (2023). On the roles of function and selection in evolving systems. Proceedings of the National Academy of Sciences, 120(43), e2310223120.