我的职业比较奇特 这么说是因为有人跑过来，比如我的同事 他说：“克里斯，你的职业很奇特啊” （笑声） 我知道 这是因为我是从 理论核物理学家起家 成天想的都是夸克、胶子 还有重离子碰撞 那时只有14岁 不，不，我不是14岁 不过自那以后 我有了我自己的实验室 是在计算神经科学系 不过我没搞什么神经科学 后来我开始研究进化基因学 然后是组织生物学 不过以上都不是今天要讲的 我要讲的是 我是如何研究生命的 我是个火箭科学家 我不是真的火箭科学家 不过我为喷气推进实验室（JPL） 喷气推进实验室（JPL）工作 它位于温暖的加利福尼亚 而我现在在中西部 天真冷 不过是有趣的经历 一天一名NASA主管来到我的办公室 坐下对我说 “你能不能告诉我们 怎么寻找外星生命？” 我当时很惊讶 因为我是被雇来 做量子计算的研究的 不过，我给了一个好答案 我说“我不知道” 他说“生命指标 我们要找生命指标” 我说，“那是什么？” 他说“就是任何可被测量的现象 能帮助我们发现 生命的存在” 我说“当真？” 因为那不是太简单了？ 我是说，我们有生命 但你能为生命给出一个 类似于最高法院的终极定义吗？ 我想了想说 “真就那么简单吗？” 因为你看到这个 毫无疑问，我会称之为生命－ 没问题 但是这个 人们会说“没错，那也是生命，我知道” 但是，如果你觉得会死去的东西 是生命 那么这个怎么解释呢 因为这是个非常奇怪的有机体 进入成年期它呈这样 然后像本杰明·巴顿一样 越长越小 直到又变成一个胎儿 然后再长大，再长回去，再长大——像悠悠球一样—— 永生不死 这也是生命 但不象我们一般认为的 生命形态 你还能看到这样的东西 人们会说“天哪，这是什么生命形态啊？” 有人知道吗？ 这不是生命，这是晶体 所以当你观察的东西 越来越小－ 这个人 他写了一篇文章说“这些是细菌” 如果你凑近了看 可以看到这个东西太小了不可能长成那样 他是被说服了 不过大部分人却没有 当然 NASA做了一个重大宣布 克林顿总统开了新闻发布会 宣布在火星陨石上 发现了生命 不过近来这个观点备受质疑 如果你研究这些图片 你会意识到，也许这并不那么容易 也许我需要 一个生命的定义 来做区别 那生命能被定义吗？ 你怎么说？ 当然 你会翻开大英百科全书的L部 不，你不会这么做，你会在Google搜索 或许会得到些什么 可能会得到—— 一切称我们习以为常的东西生命的 扔到一边去 然后你可能会得到这个 带着许多许多概念的 复杂表述 到底谁写出 这么晦涩复杂 疯狂的东西？ 但这确实是一堆很重要的概念 我标出了几个词 这样的定义 不是基于氨基酸 或者叶子 或者我们知道的任何东西 而是只基于过程 如果你仔细看下 这是我写的一本关于人工生命的书 它解释了 那位NASA主管来到我办公室的原因 因为这样的想法，这样的概念 我们可能创造出 一个生命形式 如果你反问自己 “到底什么是人工生命” 让我带你快速了解一下 这是怎么弄出来的 很久以前 有人写出了 最早的计算机病毒 对年纪还比较轻的人来说 你可能不知道它是怎么感染的－ 就是这个软盘 但感染电脑病毒有趣的是 如果你看看 感染的速率 它们表现出这种上下波动 是在流感病毒上常见的 事实上正是由于 黑客和操作系统设计者间的军备竞赛 表现出这样结果 这个结果是这些病毒的 生命树形图 一个看上去十分像我们熟悉的 生命的发展史，至少对病毒的层面来说 那这是生命吗？至少我不这么认为 为什么？因为它们不能自己演化 事实上，是黑客写出了它们 但是这个想法立刻被推进一步 一个在新墨西哥州圣菲市的科学家决定 “干嘛不把这些病毒 放到电脑的虚拟世界里 让它们自己演化呢？” 这个科学家就是Steen Rasmussen 他设计了这个系统，但是不奏效 因为他的病毒不断互相摧毁 但是当时还有一个科学家在关注此事，一个生态学家 他回了家说，“我知道怎么解决” 他写了Tierra系统 在我的书里，是最早出现的 真正的虚拟生命系统之一—— 只是这些程序不会拥有复杂体 看了这些研究，自己也多少涉猎一些 我开始了我的研究 我决定创造一个系统 其属性必须支持 复杂体的进化 越来越多的复杂问题不断进化 当然，因为我不知道怎么写代码，所以需要帮助 这是加州理工学院的 两个和我公事过的本科生 左边是Charles Offria，右边是Titus Brown 他们现在都是密歇根州立大学里 受人尊敬的教授 不过那时候 我们还不没有受尊敬的份儿 我很高兴那些我们三个人老粘在一起的照片 都没有保留下来 这个系统什么样子 我没法深入讲解 但你这儿你可以看到一些细部 我着重要讲的 是群体构造特征 这儿有大概一万个程序 每一个变种都用不同的颜色标记 你可以看到群体会互相覆盖 因为它们在扩散 任何时刻一个程序 因为获得某个突变 从而在这个世界里更好的生存 那它讲不断扩散把其他程度逼入绝境 下面播放的这个短片你就可以看到这种变化 这个实验是从 我们自己写的程序开始的 我们写了程序，复制了它们 我们为此很骄傲 然后放到系统里，你马上可以看见的 不断变化的波形 顺便提一下，这个是加速播放 大概是一秒是一千代 但是很快系统有了反应 “这是什么愚蠢的代码？ 这可以以很多种方式 很快地改善” 你可以看到新的类型 取代其他的 这种类型的活动持续一段时间 直到这些程序都获得了主要的简单的东西 然后有一段停滞期 系统在等待 一种新的变化，像这个 它将扩散 覆盖之前所有的变化 并消除之前的所有基因 直到获得一种新的高层次的复杂体 这个过程会一致持续 所以我们看到的就是 一个如同我们所知的 生命形式一样生存的系统 但是是NASA的官员问我 “那这些人 有生命指标吗？ 我们能测量到这样的生命吗？ 因为如果我们能的话 也许有机会发现其他形式的生命 而不需要 依赖氨基酸” 我说，“也许我们应该构造 一个基于 作为通用过程的生命的生命指标 事实上，这得利用 我开发的概念 以了解 简单的生命体是什么样的 我得出的—— 首先我得介绍一下这个想法 也许是个存在探测器 而不是生命探测器 操纵的方式是—— 我怎么区分一段文字 是一百万个猴子写的 还是我们的书 我会这么做 我并不去阅读它 因为我知道我无法做到 只要我知道存在某种字母表 这是一个猴子写的 一段文字的 26个字母频度的 示意图 显然这些字母 出现的频率基本相等 但是如果你看看一段英文段落的字母分布的话 是这样的 而且英语文字的这种现象非常明显 如果是法语的，会有些不一样 或者是意大利语，德语 它们都有自己的频度分布 但也都非常明显 不论内容是关于政治还是科学 不管是一首诗 还是数学内容 都有明显的标识 并且很稳定 只要我们的书是英语写的－ 因为人们不断地写和再印－ 这个标识就存在 这促使我想到 如果我用这个法子 不是去探测随意的 是否有意义的文字 而是探测可标志生命的 生物分子的存在 首先我问道： 组成的基本单位是什么，就像我展示给你的字母表，要素一样？ 我们有很多不同选择 作为这种构造基础 可以是氨基酸 核酸，羧酸或者不饱和脂肪酸 事实上，化学物质十分丰富，我们的身体有很多 为了试验这个想法 我们首先研究了氨基酸和其他一些羧酸 这是结果 这个结果 如果你观察一个彗星或者星际空间的 或者一个实验室的 氨基酸分布 实验室的话得保证原始汤里 没有任何生命 你能找到的大部分是甘氨酸和丙氨酸 还有其他一些 这结果也非常明显—— 你可以在地球系统中 找到氨基酸 但是没有生命 但是如果 采集一些土壤 放到光谱仪里 因为细菌的存在 或者采集地球上任何一处的水 因为水里富含生命 然后你做同样的分析 光谱结果完全不一样 当然仍然还有甘氨酸和丙氨酸 但是更重要的因素是大量的氨基酸 它们对有机体非常重要 因而大量产生 而其他一些 没有在20个集合被使用 因为不在任何一个聚集里 出现 这个结果特征也非常明显 不管你是研磨是哪种泥沙 不管是细菌，植物或者动物 到处都有生命存在 就会得出这样的分布 而不是那样的 不光是氨基酸可被探测 现在你会问： 那么Avidian呢？（一台叫Avida计算机里的数字生物物种） Avidian是计算机世界的居民 它们在那里快乐得繁殖成长 这是它们的分布 不是生命 它们有28个这样的结构 如果有一个供他们相互取代的系统 就像是猴子用打字机写作 每一个结构 出现的频率基本一样 但是如果是像刚刚视频里 那些复制的家伙 则是这样 这里有些结构 是机体里非常脆弱的部分 他们的频度很高 而有些 你只能用一次，如果要用的话 它们不是有毒 就是应该以低于随机的水平使用 这种情况下，频度较低 那我们看到，这是个明显的生命指标吗？ 是的 因为这种分布，就如刚刚的书 和氨基酸一样 不管你怎么改变环境，特征十分明显 会反映环境 现在给你们看一个我们做的实验 得解释一下 图表的上部 是我提到的频度分布 这是无生命的环境 每一个结构的 频度相等 下面的 是环境里的突变率 我将开始的突变率设得很高 高到就算你放入 一个复制程序 能快乐的成长 并布满整个空间 如果你放进去，立刻突变至死亡 所以那样的突变率 任何生命无法存活 但是我降低了温度 到这个可行阈值 这样有一个复制体 能够存活 我们把这些家伙放进 （原始）汤里 是什么样子呢 开始的时候什么都没有 太热了太热了 达到可行阈值之后 频度分布 开始剧烈变化然后稳定下来 然后我就 很邪恶地调高了温度 当然到达了可行阈值 我再给你们看一遍因为这个太棒了 降到可行阈值 分布就变成“有生命的” 升高到可行阈值 突变率太高了 就无法自我繁殖 不能将信息 没有错误地 复制给后代 复制的能力就消失了 然后生命指标消失了 就此我们学到什么？ 我觉得我们学到几点 第一是 如果我们可以 从抽象意义上认知生命－ 我们不是在讨论植物 也不是氨基酸 或者细菌 而是一种过程—— 那么我们可以认为生命 不是地球特有的 可能存在任何一个地方 因为它只是 与信息的概念有关 与储存信息有关 通过物质性基板—— 任何东西：数位，核酸 任何类似字母表的东西—— 并确保存在某种程序 从而信息可以被长久保存 比你预期的信息损坏的 时间尺度还要长很多 如果是这样 那么就是生命 所以头一件我们学到的 就是生命可以被定义为 一种过程本身 而不需要借助 其他我们珍视的东西 比如地球上的生命形式 这个结论再一次 就像其他所有科学发现，或者很多科学发现－ 告诉人们－ 我们的存在并不是什么独特的事 我们可以创造生命，可以在电脑里创造生命 当然这个有限 但是我们据此可以知道 构建生命的要素 一旦我们有这些要素 那么创造生命不是什么难事 如果我们掌握了最基本的 不借助于任何特殊基板的过程的话 我们就能走出去 探寻其他世界 了解那里有什么样的化学字母表 了解一般的化学物质 和那个星球的地理化学 那样我们就知道没有生命的 分布是什么样子 从而以此寻找更大的偏差－ 这个突起意味着 “这个化学物质不应该在这儿” 现在我们还不知道那里有没有生命 但是我们可以说 “至少我会精确地研究一下这个化学物质 看看哪里来的” 这也许就是 当我们无法看到生命 但真正发现生命的机会 这是我唯一的可以让你 带回家的信息 生命并不一定像 我们以为的那样神秘 如果我们知道其他星球上也存在的话 如果我们去掉生命的神秘感 我像对于我们 思考如何生活 和我们并不特殊来说会更容易 这就是我要讲的 非常感谢 （掌声）