人类知识的演进与生物界的演化都是从无到有，由低级到高级的过程。它们在形式上的相似性反映着它们内在的共性，即创新信息的固定和传播。不同的是，生物演化因地理隔离导致物种分化，而知识的演进已逐步摆脱了地理和语言隔离，呈现出全球融合的景象。人类作为生物进化的产物，在经历懵懂到开化、探索到顿悟之后，逐步建立了概念、方法和知识体系。知识的演进使人类不仅适应自然选择，而且反过来成为自然界的主宰，可看作进化的全新阶段。本文对知识的演进和生物的演化进行比较，透视其背后的共性原理，并提出创新的最便利原则。

1、跃迁—扩散模式

生物的演化不是一个新物种匀速出现、消亡的过程，而是呈现出跃迁和扩展相间隔的模式。生物演化史上的跃迁往往导致大门类的出现，伴随着生物体结构和适应性的变革。譬如，绿藻没有根茎叶花果实的分化，主要生活在水体中，在地质史上登陆演化出苔藓植物和蕨类植物两支。这两大类群在生活史中均有配子体（染色体单倍）和孢子体（染色体双倍）阶段，苔藓以配子体作为主要植物体，而孢子体寄生于配子体，蕨类则以孢子体作为主要植物体，发展出微管束结构传输水分、营养，适应陆地生活，其配子体阶段体型很小。蕨类植物又演化出裸子植物，裸子植物又演化出被子植物，裸子植物和被子植物具有花和果实。再如，鱼类演化出两栖类和爬行类动物，爬行类又演化出鸟类和哺乳类。每一大类群的出现都是生物体结构的一次飞跃，每一次跃迁之后，类群的基本结构不变而种类多样性增加，分布地域扩展。

人类知识的演进同样是不断跃迁和扩展的过程。以科学技术为例，牛顿力学、电磁理论、相对论、量子力学对于物理学的进步，细胞学说、进化论、基因学说对于生物学的进步，蒸汽机、燃气机、发电机、无线通讯、计算机、互联网对于人类技术的进步，等等，每一次重大理论或技术的突破，都使人类的自然观或生产能力发生跃迁，并扩展、深入到整个学科，甚至人类思想和实践的方方面面。

2、演进单元的创新和传播

生物演化的本质是遗传信息的创新和生物性状对环境的适应。遗传信息的单元是基因和调控序列，其创新的基础就是突变。突变是无目的的，一般也是随机的，所以基于突变的创新基本上就是一个试错和撞运的过程，是以大量不利突变被淘汰为代价的。有利突变因在竞争上的优势在种群中获得固定，并向其他地域传播。无害突变通过漂变机制也有可能在种群中获得固定。突变的积累导致基因新功能、新表达模式甚至新基因的出现，成为遗传信息的创新单元。这种创新单元不仅可以在种内传播，也可能通过横向转移向其他生物传播，可能单独赋予生物新的适应性状，也可能与其他基因的功能相组合赋予新的性状。

知识的演进则是知识单元的创新、传播和组合的过程。知识单元包括概念、创意、论点，等等，其创新也要经历反复试错，即使这种试错可能并非是完全随机的。譬如，古希腊时对于世界本原有不同观点，有人认为水是本原，或者数是本原，也有人认为“原子”和虚空才是本原。现在证明原子论最接近世界的本来面目。人世间有过无数观点和想法，能够被接受和流传的少之又少。新的知识单元通过当时的媒介在同一语种或跨语种获得复制和传播，可单独形成新的知识，也可以与其他知识单元组合获得认识上或技术上的突破。譬如，人类发明了轮子以后，不仅可以把轮子装在手推车、马车上，也可以装在自行车、汽车、火车甚至飞机上，可以与人畜动力组合，也可以与蒸汽机、内燃机、电动机相组合成为交通工具。再如，人类有了“波”的概念之后，不仅能够用以描述水波，还可以描述声波、光波、电磁波、粒子波、引力波，等等。

3、创新的“能级”和最便利原则

人类的知识创新要克服思维上的障碍，生物的遗传信息创新要克服概率上的障碍，都如同跃上一个更高的“能级”。跃迁需要的能耗越大，则产生跃迁的可能性越小。因此，在能垒最低的地方是创新最容易实现的地方，这就是创新的最便利原则。

先举例说明知识创新的最便利原则。本人在以前的博文中讨论过文字和创造力的关系，讲到古代中西方的代数表达式。中国人在方程式中用汉字表示未知数，而西方人用字母表示未知数。为什么呢？因为中国人用汉字作为符号发明方程式需要克服的思维上的障碍最小，拈来就用，而想到专门设计一套别的符号则在创新上需要更递进一个层次。同样，西方人也最容易用字母表达方程式，阿拉伯数字则是从印度借过来的。＋，－，×，÷，＞，＜这些跟文字没有关系的符号相对较晚才获得发明，因为这种发明显然比借用文字在思维上的跃迁更大。

基于这一原则，人类知识的创新必然是遵循一定逻辑的，需要一个铺垫的过程，以降低跃迁的能垒。假如没有自古埃及到古希腊的几何学知识的积累以及古希腊逻辑证明的学术传统，欧几里得也不能凭空建立欧式几何体系，没有伽利略、开普勒等人的铺垫，牛顿也难以演绎出力学三定律和万有引力定律。纵观人类史上的科学技术成就，有一些是生产生活实践中自然而然产生的，也有一些是在许多零散成果上集成提高的。偶然诞生的人间奇才大大提前了某些理论和技术突破，但是铺垫仍是必不可少的。

再来说明遗传信息创新的最便利原则。产生一个具有适应价值的遗传突变概率是很低的，而较大的进化是许多突变积累的结果，要经历漫长的地质时期才有机会发生，所以能够真正发生的进化一定是以最少突变步骤能够实现的那种方式。假如一个基因由1000个碱基组成，每个碱基位置有4种可能性，那么完全靠随机突变形成该基因的概率大约为4^-1000! 但是，如果生物已经有一个基因与该基因功能相近，只需在少数碱基上作置换就可以获得新的功能，那么其实现的可能性就会大大提高。所以，最常见的新基因发生方式是基于功能相近的基因拷贝增加，其中一个拷贝上积累某些突变获得新的功能。

演化史上的大进化也不是凭空发生的。譬如高等植物花的出现，是借用了叶的基础。花萼、花瓣、雄蕊、雌蕊都是从叶演化来的：蕨类植物的孢子在叶片、叶腋等处发生，孢子放散后发育出独立的配子体，形成精子和卵；裸子植物的孢子叶则聚集成球花或孢子叶球，并且配子体退化寄生于其上。到了被子植物，孢子叶形成雄蕊和雌蕊，苞叶变成花瓣、花萼，形成了真正的花。哺乳类动物的骨骼图式也不是突然出现的，而是在总鳍鱼类就基本形成了，之后胚胎发育在时空调控上发生变化而逐步演化到高等脊椎动物。总之，进化是在现有基础上发生的，而不是有什么超自然力在背后支配的。

4、趋同进化

不同门类的生物在相似环境下可能独立发生出相似功能的基因或结构。有些基因序列差异很大但功能却相似，昆虫、鸟类、蝙蝠各自演化出翅膀获得飞行能力，属于哺乳动物的鲸类和鱼类具有适应游泳的相似体型，等等，都是趋同进化的例证。

知识的演进也可能如此。历史上不同民族独立发明了某些生产、生活、交通运输工具，甚至各自做出同一科学发现。譬如勾股定理，分别在古埃及、中国等地都有独立发现，古希腊的毕达哥拉斯定理（即勾股定理）则源自古埃及。所以，除非有证据显示存在外来知识传播的情形，单纯按现代标准把古代某项发明、发现按时间优先记在某一民族头上，用以比较不同民族创造力，这可能是有失公正的。

5、知识演进与生物演化在地理隔离上的区别

生物因地理隔离导致群体间基因交流的阻隔，隔离的群体各自积累突变，最终出现生殖上的不亲和，形成物种的分化。不同物种即使重新进入同一地域，也一般不发生基因上的交流而保持相对的独立性。

古代人类社会的知识体系尚有较高程度的地域隔离，中国就是长期处于相对隔离的状态实现其文明进程的。这一点使得中国的科技进步受到了很不利的影响，因为创新是知识跃迁、组合的过程，重要发现和发明创造的取得可能是百年一遇、千年一遇的，一个民族要独立取得人类所有重要创造根本不可能，而多民族思想成果的相互借用、组合才能形成人类史上知识演进的指数增长。

近代以来，人类的知识演进呈现显著的融合趋势，现代文明则已经把人类整合成一个进行集体思维的“大脑”。想一想当今互联网技术的盛况，恰如地球表面的神经网络，我们不妨这样来表述：地球已成为一个会思考的星球。

6、小结

生物的基因组记载了个体发育、环境适应和繁育后代所需要的几乎全部遗传信息，而演化就是以遗传信息的创新、固定和传播为基础的。自从生物界演化出人类（甚至更早），出现了依靠智慧的创新以及创新信息的复制、传播，地球上广义的进化已进入了一个新阶段，即知识的演进。生物演化赋予了人类获取知识的能力，此后人类的知识创新就摆脱了自然选择对于遗传信息创新的制约，而成为一个自为的跃迁—扩散式的演进过程。除了地球寿命的因素以外，人类的命运再也不是自然选择所主导的，而主要是知识演进所主导的。