Life, its origin, and its distribution- a perspective from the Conway-Kochen Theorem and the Free Energy Principle

生命、起源与分布：基于Conway-Kochen 定理与自由能原理的视角

https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/19420889.2025.2466017

摘要
本文认为，生命起源（OOL）问题不仅是化学问题，更本质上是认知科学问题。通过康威-科亨定理与自由能原理的视角，当代物理学将所有持续存在的复杂动力系统描述为贝叶斯主体。若所有持久系统都具备——哪怕是极微弱的——认知属性，那么这些系统是否在某种程度上都具有生命特征？抑或生命系统仅是认知系统的子集？我们主张二者不存在明确界限，并由此重新审视费米悖论与德雷克方程。研究结论表明：提升我们识别多元智能（无论是否基于已知生物化学基础）并与之交流的能力，将直接解决或消解生命起源问题。

关键词 ：多元智能；德雷克方程；费米悖论；自由意志定理

1. 引言

生命起源（Origin of Life, OOL）问题通常被认为是一个化学问题 [1]：在合适的条件下，如何使适当的分子被分隔开来，从而启动一种自催化过程，不仅维持恰当的分子浓度，还维持所需的环境条件和必要的分隔结构？许多观点被提出，通常集中在自催化或分隔结构这两个核心问题上。人们普遍认为，在早期地球上可能发生过多次生命起源事件，但只有一支——即所有已知生命的最后通用共同祖先（LUCA）——存活了下来 [2–4]。同样，人们也广泛认为，在其他地方也可能发生类似的生命起源事件，这促使我们通过各种方式寻找地外生命的证据。

导致 LUCA 及其谱系的生命起源事件，在多个相关领域中都具有重要意义。首先，它代表了一个起始奇点，必须支撑作为进化生物学基石的生殖循环。其次，通过有效定义“合成生命”，它为合成生物学和生物工程设定了边界条件，这些领域致力于创造和研究“可能存在的生命”（life-as-it-could-be）的新形式。第三，它是外源生物学（exo-biology）中的一个关键定点，迫使我们去定义我们在地球以外世界中究竟在寻找什么，并构建不同生命起源故事对复杂性和智能进一步发展的意义模型。最关键的是，它深刻影响了“生命”的定义本身：传统将生命视为与非生命物质截然不同的类别的标准观点，受到必须识别并解释从非生命到生命之间突变相变的需求挑战。与此相关的问题还包括生命与心智之间的关系。无论我们为创造心智所提出的最小动态机制是什么，理解它们与生命起源的关系都是至关重要的。主流观点认为，认知能力是在生命沿着复杂性轴扩展的过程中某一时刻出现的，也就是说，有认知能力的生物是生命体的一个子集 [6]。

在此，我们回顾了一种关于生命起源问题的替代性思考方式，这种思路受到Conway-Kochen定理（Conway-Kochen Theorem, CK 定理）[7,8]（基础物理学中的一个结果）和自由能原理（Free Energy Principle, FEP）[9,10]（最初源于神经科学的理论框架，过去十年中已被扩展为对一般物理系统的描述 [11–16]）的启发。

CK 定理将所有物理系统描述为具有“代理性”（agentic），即以某种行为无法甚至原则上不能由局部因果影响预测的方式来表现自身。FEP 则将所有物理系统描述为具有“推理性”（inferential），即以贝叶斯满意者（Bayesian satisficers）的方式行为。结合来看，CK 定理与 FEP 提出了一种远比生物学主流观点更广义的认知观，例如文献 [6] 中的观点，甚至可能让那些主张植物或微生物等“基础认知”的支持者感到惊讶 [17–21]。它们特别指出，所有复杂系统本质上是由具有代理性的材料组织而成的，这些材料在多个尺度上执行贝叶斯满意化 [22–24]。这反过来提示，生命起源问题不只是、甚至主要不是一个化学问题，而更是一个认知科学问题：即确定在哪一层次或类型的认知水平上，一个系统才被认为具有生命是有意义的。它提出了两个重要问题：生命与认知是否是共延展的（co-extensive）——正如许多人所主张的那样 [25–28]；如果不是的话，那么活着的认知系统与非活着的认知系统之间的具体区别又是什么？它还表明，要全面解决生命起源问题，我们需要发展方法来识别并与多种具有不同体现形态（embodiment）、在多种状态空间中表现出行为的智能进行交流 [22,29–31]。

我们首先在第 2 节回顾 CK 定理，在第 3 节介绍 FEP。接着在第 4 节探讨一个根本性问题：生命是否与认知是共延展的。我们讨论了当宇宙中的材料被视为具有代理性时，可能实现的各种体现形态，这些形态几乎可以在任意时空尺度上存在。我们也考虑了此类系统在其“生命周期”中可能穿越的多种状态空间，其中一些状态空间可能仅与我们熟悉的三维（3D）嵌入空间有微弱关联——在后者中，我们熟知的有机体行为得以展开。我们以适用于多种体现形态和多种状态空间的方式，重新表述了典型的生命标准，包括带有变异的繁殖能力和自创生代谢能力。然后在第 5 节，我们将转向恩里科·费米著名的“他们在哪里？”（Where are they?）问题，并讨论我们可能期望各种认知系统——无论我们是否将其视为“生命”——具备哪些通信能力。

2. Conway-Kochen 定理作为对“代理性”的一般性刻画

2006年，约翰·康韦（John Conway）与西蒙·科琴（Simon Kochen）发表了他们的“自由意志定理”（free will theorem）；他们在2009年发表了一个更普遍、因此也更强的版本。CK 定理所关注的是符合狭义相对论（Special Relativity, SR）和量子理论（Quantum Theory, QT）的观察者与某个被观测系统之间的相互作用。

前者要求系统与观察者之间的相互作用是因果性的，具体来说就是信息在时间上向前传播，并且传播速度不超过光速。实际上，这两个条件的满足定义了 SR 中的“因果性”。图1展示了一种满足这些条件的相互作用。在描绘任一系统在时空中的轨迹的“世界线”上的每一个点——为简单起见，这里垂直绘制以表示时间流逝而空间中无（相对）运动——该系统过去的所有可能因果影响都包含在它的“过去光锥”（past light cone）中，即从该点向过去任意延伸的时空区域，其中任何以不超过光速传播的信号都有可能到达该系统。

如图1所示，在时间 t₂ 被观察者施加作用时，被观测系统的过去光锥完全包含了观察者在时间 t₁ 发起该作用时的过去光锥。同样地，在时间 t₃ 观察者接收到系统反馈结果时，其过去光锥也完全包含了系统在 t₂ 时的过去光锥。

CK 定理的原始形式指出：在任何符合 SR 和 QT 的观测情境中，如果观察者在某一时刻 t₁ 的行为并非完全由其在该时刻的过去光锥中的事件所决定 ，那么被观测系统在稍后时刻 t₂（t₂ > t₁）对其行为作出的反应，也不是完全由该系统在 t₂ 时的过去光锥中的事件所决定的 。

这个定理的证明较为复杂，依赖于早先的 Kochen-Specker 定理 [32]，该定理表明符合 QT 的观测具有对上下文的非因果依赖性。然而，其背后的直观理解却很简单：宇宙某一部分的量子态演化，只有在整个宇宙的量子态演化的框架下才能被完全理解。局部信息——例如一个过去光锥所能提供的信息——永远不足以完全确定一个量子态；这种局部信息的不足也是 Wootters-Zurek “不可克隆”定理 [33] 的基础。这一点在处于纠缠态的空间扩展系统中尤为明显：在一个观察者的实验室参考系中，一个系统中空间上分离的部分似乎拥有不同的过去光锥。局部信息对于确定量子态的不足，适用于观察者与被观察系统两者，这使得原定理的“如果……那么……”表述被2009年版本的更强表述所取代。

CK 定理告诉我们，在当前基础物理学的框架下，所有系统都表现出生命系统的一个典型特征 ：它们的行为无法被局部因果因素完全决定，因此它们有能力做出令人意外的行为。我们可以将这种现象视为“随机性”或“随机过程”，从而将其归结为热力学意义上的现象；但我们注意到，这样做已经提供了系统具备“代理性”谱系中最低层次所需的最小条件——即一定程度的自主性（autonomy），而通过进化或工程的过程，这种自主性可以发展出更高形式的智能（具有更强的历史性、元认知等能力）。

在此，我们遵循 Wheeler [34]、Fuchs [35] 等人的观点，认为 CK 定理乃至整个 QT 都意味着：所有系统本质上都具有某种代理性特征 。我们将在下一节中描述一种表达这一观点的方式：如果两个系统是可以区分的——形式上说，如果它们的联合态不是纠缠态——那么它们就各自独立地选择如何处理输入信息，并赋予其语义 [36]。这种解释自由度正是二阶控制论（2nd-order cybernetics）[37–39] 的核心观点之一。

3. 自由能原理（FEP）作为对“认知”的一般性刻画

自由能原理（FEP）描述了那些可以从其所嵌入的环境中区分出来的物理系统的行为，并提供了一个标准：这样的系统必须满足何种条件，才能在一段时间内保持与环境的区别。它可以用一种显然为同义反复的形式表述为：任何能够与环境区分开来的系统，必须以某种方式行为，从而从外部观察者的视角（甚至可能也从其自身视角 [11]）维持其与环境的可区分性。

更技术地说，任何这样的系统必须以某种方式行为，使其状态与环境状态之间保持条件统计独立性 。FEP 将这种条件统计独立性的维持描述为在系统与环境边界处测量到的变分自由能 （Variational Free Energy, VFE）的渐近最小化 [40]，并把 VFE 的最小化解释为贝叶斯满意化 （Bayesian satisficing）。直观上，VFE 是系统对其环境下一步将如何作用于它的不确定性的一种度量；因此，VFE 可被解释为环境施加给系统的“压力”，而贝叶斯满意化则可以解释为决定如何最好地缓解这种压力的方式。

因此，FEP 可被视为一种“词典”，用于将经典动力系统 [11–14] 或量子理论（QT）[15,16] 中对行为的描述，转化为认知科学语言（当涉及多个主体时，还可能包括社会科学语言）。在下文中，我们将始终使用“代理”（agent）一词来指代同时符合 CK 定理和 FEP 的系统，承认这一用法的范围涵盖了所有在某段时间内与其环境保持区别的物理系统，而这个范围比其他一些对该术语的使用要广泛得多；参见 [41] 对此的一般综述，以及 [42] 针对生物学的具体综述。

为了理解 FEP 的运作机制，令 U（代表“宇宙”）为一个足够大的物理自由度集合，大到可以被认为是孤立的。考虑将 U 分解为一个系统 S 和其环境 E，根据定义，E 是除了 S 以外的所有部分。请注意，在 FEP 所涉及的相关状态空间中，即 U 的状态空间，包含的是 U 作为一个整体的所有可能状态，而不仅仅是 S 的可能状态。

FEP 描述了 U 的两个因子或组成部分——S 和 E——的行为，前提是它们的状态（可视为 U 状态的正交投影）彼此之间是条件统计独立的 。S 与 E 彼此之间的条件统计独立性要求：i) S 和 E 都是 U 的足够大的组成部分，即它们大到足以拥有不直接受交互影响的“内部”或“体态”；ii) 它们之间的相互作用足够弱，即它们自由度之间的耦合足够稀疏。经典物理和量子物理都提供了满足这些条件的精确标准。

当且仅当存在一个马尔可夫毯 （Markov Blanket, MB）——即一个通过其中所有相互作用流动的“小”状态集合——时，经典动力系统才可以分解为两个条件统计独立的组成部分 [43]；参见 [11] 对一般经典设定下的定义。对于量子系统而言，当且仅当联合态可以分解为各个组成部分的态时，即在狄拉克记号中|U〉 = |SE〉 = |S〉|E〉，系统才可分解为两个条件统计独立的组成部分。如果这一条件不成立，则 S 和 E 被定义为纠缠态（entangled）。若该条件成立，则可以定义一个“全息屏”（holographic screen），所有相互作用都通过该屏进行 [36]；在 QT 描述中，这个全息屏扮演的角色与经典描述中的 MB 相同。

基于上述对 S 与 E 的描述，只有当定义它们共同边界 B 的 MB（在 QT 情况下为全息屏）随时间持续存在时，S 与 E 的区别才会随时间持续。请注意，这里的边界 B 是图2所示的 U 的状态空间中的边界，它不一定对应我们熟悉的三维嵌入空间中的边界。

反过来，只有当 S 与 E 的相互作用（我们将其表示为在 QT 中实现该相互作用的哈密顿算符 HSE 保持在一定范围内时，边界 B 才会被保留下来。这些范围必须：i) 允许 S 与 E 之间有足够热力学自由能的流动，以支持各自的内部过程 [44]；ii) 防止构成 S 或 E 各自“体态”的“内部”状态数量减少。第一个条件设定了 HSE 变化的下限，第二个条件则设定了上限。这类对相互作用的限制在生物学中很常见；它们对应于稳态（homeostasis）、适应性稳态（allostasis）或形态稳态（homeorhesis）得以维持的范围。如果允许边界 B 的大小相对于 HSE 的“自然”时间尺度缓慢变化，同时始终维持稳态，那么这些限制就对应于适应性稳态或形态稳态的范围。

在这些限制范围内使 HSE 的变化最小化，就是使 VFE 和由此产生的“压力”最小化。FEP 将系统描述为通常偏好最低压力状态，即尽可能接近最佳稳态的状态。

FEP（自由能原理）基于这样的认识：S 和 E 所实施的内部过程——我们用哈密顿算符 HS 和 HE 来表示这些在量子理论（QT）中实现这些过程的操作——可以被看作是对它们之间相互作用 HSE 的表征，或者用统计学的语言来说，是一种生成模型。在这种情况下，S 和 E 都可以被视为通过执行其内部过程 Hs 和 HE 来持续预测：它们之间的相互作用 HSE 将保持在其稳态界限之内，这个界限就是 S 和 E 保持可分离、且内部过程 HS 和 HE 仍具有良好定义的范围。

这种 HS、HE 和 HSE 之间的相互依赖关系在量子理论（QT）的表述中尤为明显，在该框架下，根据定义，整个系统 U 的内部过程为 ，而由于 U 被定义为孤立系统，我们可以令 Hu= 0。于是我们有 ，因此如果 Hs和 HE保持在维持可分离性所需的范围内，则 HSE 必须也保持在相应的范围内。

直观地说，如果一个系统及其环境的内部“体”动力学是有界的，那么它们之间的交换也必须是有界的。在这种有界条件下，即当“体”动力学各自良好定义时，可以被视为实现了良好定义的功能，此时 S 可以被视为在预测 E 对其状态的影响，反之亦然 [11]。

对于任何对其与环境的相互作用实施生成模型的系统——实质上是对其预期输入和可用输出的生成模型而言——偏离模型预期的情况可以用一种变分近似来表示，即 VFE（变分自由能）[40]；再次参见 [11]，其中给出了当前设定下的表述。因此，由 HS 和 HE 的作用将 HSE 维持在稳态界限内的过程，可以被表示为对这一 VFE 的最小化。然而，对输入的 VFE 最小化可以形式化地表示为贝叶斯满意化（Bayesian satisficing）；因此，的作用可以被视为贝叶斯满意化行为，而系统 S 和 E 则可以被视为贝叶斯智能体。

在 FEP 的语言中，S 和 E 在任何时候都在进行主动推理（active inference），既调整其生成模型以解释传入的数据，又通过作用于彼此来维持其接收数据在模型所预期的界限之内，即维持可分离性所需的界限之内 [45–47]。

将可分离智能体之间的物理相互作用视为主动推理 （active inference），其中一方的输出（“行动”）是另一方的输入（“感觉”），这种做法将此类相互作用重新描述为交流 （communication）。每个参与方对这种交流性互动的反应取决于其内部过程，即对于系统 S 和 E 来说，分别取决于 HS 和 HE。这些过程从感觉生成行动，因此通常以隐式方式编码了对每个系统而言“有差异的差异”（“differences that make a difference”），从而也编码了它们为其感觉所赋予的意义（semantics）——这是贝特森（Bateson）[48]意义上的意义 [49,50]。

由于在可分离系统中 HS 和 HE 是条件独立的，这些意义可以被视为是“自由选择”的，即不是局部决定的，这正是 CK 定理中所使用的含义。从渐进行为来看，FEP 会推动系统趋向于彼此可预测 ，从而形成一种共享的语言；而在经典和量子处理中，其渐近极限分别为广义同步（即混沌同步）和纠缠（entanglement）[15]。

4. 生命 = 认知？还是生命 ≠ 认知？

通过将基本物理定律以“能动性”（agentive）语言重新表述，并使其适用于所有时间持久系统的方式，CK定理与自由能原理（FEP）抹去了认知系统与“仅仅是物理”的系统之间的任何“明确界限”，同时在动态复杂性与认知复杂性之间建立了自然联系。相对简单的、直观上“愚笨”的系统如电子或岩石，其认知能力可以忽略不计；而复杂的、多组分系统如大分子、生化通路或细胞则表现出显著的认知特征，包括错误校正、学习和记忆[22]；更复杂的系统如章鱼、人类或生态系统则展现出更强的认知能力；当然，这一切都需要通过实验来具体确定[51]。

事实上，在没有进一步限制性假设的情况下，CK定理和FEP与哲学家如Galen Strawson [52] 或 Philip Goff [53] 提出的极端泛心论（radical panpsychism）是一致的；参见[54]中的跨文化历史综述，以及[22,50]中的具体讨论。然而，由于CK定理和FEP本身并不是意识理论，它们并不必然要求意识的存在（Fields, Albarracin, Friston, Kiefer, Ramstead 和 Safron，正在评审中）。

将“仅仅是物理”与认知之间的界限抹除后，立刻引发了一个问题：生命应被置于何处？我们是否有理由像Maturana和Varela[25]或Pattee[26]那样，把“活着”等同于“认知”？如果这样做意味着将“生命系统”的含义扩展到一切在时间中持续存在的系统，那是否合理？通常被引用的生命功能——如复制、代谢或区室化——对于“生命”的定义有多重要？有机化学又有多关键？它是唯一能够自主生成复杂系统的化学吗？其他类型的化学体系是否也能做到这一点？鉴于目前仅有一个例子——LUCA（最后普遍共同祖先）的谱系，我们是否还值得尝试用一般性的术语来定义“生命”[56]？

在提出这些问题时，考虑术语的使用方式是有意义的。人们常常认为，将“认知”一词应用于非传统基质（如生化通路、细胞、器官、“机器”等）最多只是无意义的文字游戏，最坏情况下甚至是一种范畴错误。我们主张采取一种工具主义立场，即本体论类别不应被视为不可更改的哲学前提，而应随着科学的进步不断更新；术语的价值取决于其所支持或抑制的交互协议。例如，“某系统大致处于能动性光谱上的X位置”这一陈述的实际含义，取决于我们在该系统上应用认知与行为科学工具所能带来的实证效益程度。

我们在其他地方[57–61]已详细论述了这种边界模糊如何促进新的研究项目，并带来生物医学与生物工程等领域的新发现与实际能力。因此，认知极为广泛地存在这一观点并未贬低“认知”概念本身，而是提示我们应在新系统中对已被证明有助于理解传统具身心智（embodied minds）的工具与概念进行实验性检验。

自由能原理（FEP）最初是作为一种关于生命系统的理论提出的，它从其最基本的物理假设出发推导出了许多生命的识别特征。例如，所有可分离的系统都必须是“区室化的”（compartmentalized），尽管正如所指出的那样，它们可能存在于我们三维嵌入空间之外的其他空间中。例如，基因调控网络是在分子浓度的状态空间中区室化的，而计算机程序的执行轨迹则是在有限数据结构的编码状态空间中区室化的。

正如上文所述，FEP普遍再现了生命系统对低环境诱导压力的偏好。FEP还普遍再现了Bartlett和Wong[55]提出的四个“生命支柱”中的三个：耗散、稳态与学习，尽管某些系统仅在某种最低复杂度极限下才表现出这些功能。第四个支柱——自催化繁殖（autocatalytic reproduction）并非FEP所必需；然而，任何持久且有边界的系统，按其构造而言都必须是自催化的。特别是，一个既是开放又是有边界且持久的系统，其动力学必须同时包含耗散性和非耗散性成分，在经典公式中，这对应于打破细致平衡的非平衡稳态解。那些耗散波动平均为零的系统看起来是保守的，即表现得像经典物体；而耗散动力学仍显著的系统则是混沌的，表现出生命常见的特征，如电生理振荡、生物节律、生命周期与繁殖[13]。

此外，繁殖是任何试图减少其局部变分自由能（VFE）的系统的一种自然策略，因为将自己的副本放入环境中通常会增加环境的可预测性[62]。FEP普遍促使具有足够复杂度的系统发展出类神经形态的结构，以最大化从环境中获取的信息量[63]。它也普遍诱发区室化与层次信息处理[14,64–66]。它还促使暴露在共享环境中的相似智能体群体之间产生交流与集体问题解决行为，从而自然地描述了多细胞发育、群体行为以及种群尺度上的演化现象[67–70]。

对于“FEP普遍描述生命”这一主张的一个明显反驳是指出一些具有已知结构的复杂人工制品，比如人类制造的计算机，并声称它们显然不是生命体。这种观点认为，尽管这类系统是区室化的、具有耗散性并具备学习能力，但它们不能被认为是生命，因为它们无法维持稳态，也不是自催化的。但我们必须反问：这是否仅仅是一种直觉泵（intuition pump）？确实存在一些基于有机化学的系统，我们为其提供了设计完美的环境、任意大量的热力学自由能供应以及由外部提供的组件协助完成的运动复制；例如基因组DNA、蛋白质和病毒。如果我们用有机材料制造计算机并将它们放置在我们的体内，我们还会认为它们是非生命的人工制品吗？许多生物体，不仅包括依赖人类生存的寄生虫和病原体，还包括大多数家养动物，都依赖人类提供的环境服务来维持稳态和繁殖——这种对我们人类的依赖是否使它们不再是生命？我们人类自身也依赖我们的微生物内共生体，反之亦然。所有生物体都依赖其环境；这种对环境的依赖性本身就可以视为定义的一部分。历史上，“看到就知道是什么”的方式在生命或心灵的研究中一直并不可靠。我们认为，如今这种方式更加不可靠[22,31]。

如果FEP确实普遍地描述了生命，那么这将如何看待“生命起源”（OOL）问题？是否只存在一次生命的起源，就发生在大爆炸之时？或者，生命起源事件是无处不在的，只要有机化学或其他任何化学能够生成复杂性，就会发生？

如果FEP并非普遍地描述生命，也就是说，如果生命系统只是能动性、认知系统的一个真子集，那么为了定义“生命”，我们还需要在FEP所普遍赋予的属性与能力之上添加什么？这些附加条件又如何与自然界演化系统与生物工程构造物之间日益模糊的界限相协调[22,31]？

换句话说，“生命”是一个本体论范畴，还是一种解释性建构[71]？可以如文献[56]所述那样主张：这类问题并不重要，甚至根本不可能重要。真正重要的是，我们是否能够识别并与FEP所告诉我们将无处不在的各种智能系统进行交流，无论我们在何时何地遇到它们。

5. 它们在哪里？

“费米悖论”——尽管可观测宇宙足够大，我们本应预期能观察到智慧外星生命的证据，但为何至今没有发现任何证据——自[72]以来一直被广泛讨论。Webb [73]综述了75种提出的解决方案，而Gray [74]则对这些讨论提出了总体批评。然而正如Webb所指出的那样，无论是悖论本身的陈述还是其提出的解决方案，都隐含地将地外生命建模为与人类生命相似的存在，即使不是在生物学上，至少也是在心理和文化层面上的相似[75]。这种假设增加了戏剧性，并使大部分讨论带有科幻色彩。

FEP将所有系统建模为具有一种最小化变分自由能（VFE）的心理，从而也具有经验性的压力感，甚至连单个细胞都可以拥有这样一种“心理学”[26]。它将心理复杂性与系统复杂性相关联，前提是系统的边界带宽允许这样做[66]。然而，若要预测出类似于人类的心理状态，则需要额外的假设；因此，FEP无法告诉我们类人心理、更不用说文化，在宇宙中可能有多普遍。

此外，虽然我们目前无法接触真正意义上的外星生命，但我们现在已经有机会研究那些未经历典型进化选择力量的合成与混合生命形式。赛博格（cyborgs）、hybrots（脑机混合体）、生物机器人（biobots）、最简活性物质（minimal active matter）以及人工智能（AI）等，都对我们预测环境与遗传无法完全解释的新出现形态与功能的任务提出了独特挑战[23,76]。

然而，FEP确实告诉我们，地球上存在一个比我们更为复杂且更具智能的认知系统。当用FEP描述时，系统发育演化与个体形态发生具有相同的形式结构，仅在空间与时间尺度上有所不同[77]；因此，整个LUCA谱系可以被描述为一个单一有机体的形态发生过程，也就是我们所知的“生命”[78]。我们可以从基因层面来刻画这个有机体[4,79]，并描述它的发育如何改变其环境[80]，但我们与其中一些与我们亲缘关系较近的部分之间的交流仍然笨拙，而对于它的整体心理状态，除了抽象地理解为VFE最小化进而减少压力之外，我们几乎毫无认知。我们无法“看见”我们所知的所有生命的生存环境，也无法以任何细节建模它与环境的整体互动。将感兴趣的系统扩展至Lovelock和Margulis提出的行星尺度的“盖亚”（Gaia）——参见[81]中的天体生物学推广——会得到一个更加复杂的系统，其中某些过程已被建模为主动推断[82]，但上述关于完整或详细模型的评论同样适用于此。与这样一个系统进行沟通会是什么样的体验？我们是否可以开发工具，帮助我们将理论上预测的这类系统的感知空间与目标空间映射到我们自己的认知框架中——一种增强现实技术，使我们能够理解甚至共存于高度多样化的思维之中？我们的先天“心智盲”能否像通过电磁学理论及其技术的发展让我们操作原本未知的电磁频谱那样，部分地被克服？我们尚不清楚。我们在识别自身自然器官中非常规空间中的感知-行动循环、问题解决行为与智能导航方面所遇到的困难[30]，凸显了我们进化形成的“固件”（firmware）所提供的认知过滤器是多么狭窄。

将物理系统建模为信息处理器——即一台“计算机”——是一种从可观测物理现象到可计算函数的映射[83]。FEP是定义此类映射的一种方式。包括FEP所规定的那种形式在内的、从可观测物理到可计算函数的映射可以在任何尺度上构建，随着事件被粗粒化的尺度增大，其计算复杂度也随之降低。在特定尺度下，可以存在多种不同的映射方式。因此，任何物理系统都可以被视为同时执行着多个不同的函数，具体“看到”它执行哪一个函数取决于所采用的视角和测量方法[84]。

因此，FEP不仅在每一个尺度上将通用系统描述为VFE最小化者[14]，它还允许多种这样的描述。一个描述是否支持与系统的有效互动，取决于它在多大程度上捕捉到了该系统本身对其世界进行测量与作用的方式——即它用于理解其世界正在对自己做什么的“参考框架”[15]。要理解，尤其是影响系统的运作方式，最好的做法是以它们自身的语言与之交流。这就是所谓“因果涌现”（causal emergence）现象，它依赖于尺度与描述方式[85]。我们对于他人、在某种程度上对其他哺乳动物已经具备这种直观理解；在模式生物的研究中可以通过实验接近这一现象[86,87]；但对于一般系统，我们目前只有理论上的理解。

因此，FEP 表明解决费米悖论的关键在于放弃我们对“智慧生命”的人类中心主义视角；参见[88]，其中从不同角度得出了类似结论。它提示我们其实正被智慧生命所包围，其中一些甚至比我们更聪明，但我们尚无法探测、理解或与之交流。

FEP 进一步表明，智慧生命遍及宇宙，但它们在结构、具身性（embodiment）或习性上未必与我们相似。如果我们假设自己会遇到某种我们能想象有一天自己也会制造的技术性人工制品，或接收到某种我们能想象有一天自己也会发送的信号，那就等于假设了智慧必然意味着一种与我们心理和操控能力相近的存在方式。然而，FEP 暗示我们，生命与心理状态的多样性远超 LUCA 谱系本身，更不用说通向哺乳动物、最终通向我们的那条子谱系了。

即便有了这样的预期，地球上的生命也已展现出足够的多样性，足以挑战我们构建模型与开展实验的能力。正如文献[6]所揭示的那样，只有少数生命科学家接受“生物普遍具有智能”这一观点。我们尚未充分了解微生物的感知与行为能力，从而难以准确预测其在新环境中的行为；对于真核细胞（例如人类癌细胞）的理解则更为有限。比较基因组学持续揭示出新的、似乎局限于特定谱系的功能，而基因组序列的多样性之大，使得来自非 LUCA 谱系的横向贡献——如文献[4]中示意性展示的——无法被排除。此外，合成生物学与生物机器人技术正在构建出既没有当前形态下演化历史、又展现出明显新颖问题解决能力的生命系统[89–91]。在更宏观的层面，生态学在很大程度上仍是一门以观察和现象模型为主的科学，我们甚至很少将真社会性昆虫群体视为具有认知能力的个体。我们在寻找与集体智能（如蚁群，而非单个蚂蚁）进行交流的方式上仍然举步维艰，并且很少意识到我们自己也是集体智能的一个例子。

我们难以识别那些在不熟悉的时空尺度上运行、或在陌生的问题空间中运作的认知同类。许多科学家似乎还努力维护各种区分界限，作为抵御人类中心主义观念进一步瓦解的最后一道防线。

甚至连“真实智能体”最基本的特征——物理性的具身存在——如今也不再那么稳固了。我们现在可以将自己理解为暂时持续存在的动态模式——而非物体——就像孤波（solitons）、飓风等一样。我们作为在代谢[92]与认知[93]媒介中自我修改的模式这一本质，迫使我们必须面对这样一个问题：其他哪些模式实际上也是“智能体”？模式与物体之间、思想与思考者之间的脆弱界限，为我们打开了一条道路，使我们能够认识到越来越多原本完全视而不见的非常规智能体类别[71]。换句话说，我们目前才刚刚开始初步准备去面对地球上存在的其他生命系统。源自其他星球的智慧生命，或其产物，可能对我们而言是不可识别的。

6. 在FEP视角下的德雷克方程

德雷克方程（Drake Equation）估算从地球可探测到的地外智慧系统数量 N 的公式为：

人类始终处于大规模的信息承载模式之中，从可见恒星分布的非均匀性，到宇宙微波背景辐射的各向异性 [96]，我们都将其视为“自然现象”，从而认为它们在生物学或认知科学的角度上无足轻重。

同样地，将太阳系尺度上的非随机性视为具有交流意图的做法也无法通过上述实用性测试。那么，把一块明显非人类制造的空间垃圾视为一种“通信”或“生物意义上的有意义事物”的价值何在？

一方面，这样的发现将打破我们的“人类中心主义”，清楚地表明我们并非如许多人所恐惧或希望的那样“孤独于宇宙”。另一方面，它又会强化我们的“人类中心主义”，因为它确认了一个深层假设：即宇宙中的其他存在者在某些重要方面是“像我们一样的”。

换句话说，将此类发现视为“非自然”的价值并不在于它是否有助于我们更好地应对环境，而在于它告诉我们关于自身的什么信息。它将告诉我们，我们不是独一无二的，而是在某种意义上是不可避免的。

7. 结论

生命起源（OOL）问题一直以来都是在经典物理在经典时空中的运作背景之下被提出和讨论的，并且它假设了一个以经典机制方式运作的非生物环境。然而，Conway-Kochen定理与自由能原理（FEP）对这些假设提出了挑战：前者表明局部决定论与已知物理定律存在冲突；后者则为即使是经典的动力系统提供了作为贝叶斯智能体（Bayesian agents）的形式化解释。CK定理与FEP共同将物理系统刻画为在所有尺度上至少具有最低限度的“能动性”（agentive），并暗示生命、认知与复杂性既是不可分割的，也是普遍存在的。如果事实确实如此，那么在实践中，“生命起源”问题将被取代为另一个问题：即如何识别并与各种具身形式下的多样智能成功互动——而这些智能可能、也可能不涉及我们熟悉的生物化学过程。

原文链接： https://www.tandfonline.com/doi/pdf/10.1080/19420889.2025.2466017