摘要：这是一个小发现催生的大宇宙理论！2009年诺贝尔生理学或医学奖得主杰克·索斯塔克20年前的一个理论种子，如今结出了可能改写科学教科书的惊人果实。美国卡内基研究所的跨学科团队基于索斯塔克的"功能信息"概念，在世界顶级学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表
这是一个小发现催生的大宇宙理论！2009年诺贝尔生理学或医学奖得主杰克·索斯塔克20年前的一个理论种子，如今结出了可能改写科学教科书的惊人果实。美国卡内基研究所的跨学科团队基于索斯塔克的"功能信息"概念，在世界顶级学术期刊《美国国家科学院院刊》(PNAS)发表重磅研究，首次提出可能与牛顿定律、热力学定律并列的全新自然法则——"功能信息递增定律"。
这个理论的核心观点震撼科学界：达尔文的生物进化论，可能只是宇宙大演化交响乐中的一个乐章。从恒星核合成到人工智能诞生，整个宇宙都在遵循同一个"变复杂"的根本法则！
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)——世界最权威的科学期刊之一，所有论文都需经过最严格的同行评议。研究团队提出了一个数学化的普遍定律：
"当系统的许多不同配置受到基于一个或多个功能的选择时，系统的功能信息将会增加（即系统将会演化）"
简单说就是：宇宙有一个内在的"升级驱动力"，让一切系统都朝着更复杂、更有功能的方向发展。
2003年，生物学家杰克·索斯塔克（6年后因其他工作获诺奖）在研究RNA分子时，突然意识到传统信息理论的一个盲点：只看"信息多复杂"，不看"信息多有用"。
他创造了"功能信息"这一概念——不仅要问"这个分子结构有多复杂"，更要问"这个分子能干什么活儿"。就像评价一台电脑，不只看配置参数，更要看运行效率。
这个看似简单的概念，20年后发展成了可能解释整个宇宙演化的基本定律。
卡内基研究所的团队发现了一个惊人的模式：从原子核到星系，从矿物到生命，都在玩同一个游戏——功能信息越来越多。
论文识别出宇宙中所有演化系统的三个共同特征：
组合多样性：由众多组件构成，可能的配置数量庞大生成过程：存在产生新配置的机制功能选择：基于功能优劣进行选择核心洞察：宇宙不是在随机变化，而是在有方向地升级。
完全正确！论文详细分析了"矿物演化"：
46亿年前：地球只有约20种简单矿物现在：已发现5900多种矿物，还有3500种待发现这不是随机堆积，而是有选择性的演化。某些矿物在特定环境下更稳定，更容易"存活"并成为新矿物的基础。
所以连矿物王国也在内卷，只是时间尺度是亿年级别的。
论文从数学角度证明了这个规律的普遍性：
恒星核合成：
氢燃烧→氦燃烧→碳燃烧→……→超新星爆发每一步都产生更重、更复杂的元素宇宙元素复杂性呈阶梯式上升功能信息公式：I(Ex) = -log2[F(Ex)] ，其中F(Ex)是能实现特定功能程度的配置比例。配置越稀有、功能越强，功能信息越高。
这是这个理论最激动人心的部分！如果宇宙真的有"变复杂"的内在驱动力，那么生命的出现就不是"中彩票"，而是宇宙演化的必然阶段。
论文分析了生物演化的重大跃迁：
真核细胞出现（18-27亿年前）多细胞生物演化（16-20亿年前）寒武纪大爆发（5.4亿年前）神经系统出现（5.2-6亿年前）每次跃迁都是功能信息的爆发式增长，而且可能是不可避免的。
按照这个定律，智能生命不仅存在，而且应该很普遍！
费米悖论问"外星人在哪里"，功能信息递增定律给出全新答案：他们到处都是，因为智能是宇宙复杂性发展的自然产物，不是地球的专利。
所以我们不是宇宙的意外，我们就是宇宙在认识自己。
支持证据：
数学模拟：人工生命算法确实显示功能信息自发增长地质记录：地球矿物复杂性确实在递增宇宙观测：从简单到复杂的演化轨迹清晰可见实验应用：已应用于土卫六化学演化研究科学争议：
计算困难：大多数复杂系统的功能信息难以精确计算概念边界：非生物系统中"功能"的定义仍需完善预测能力：理论解释过去很好，预测未来能力待检验科学意义：
重新认识自然法则：可能发现了与热力学定律同等重要的基本定律指导外星探索：为寻找外星生命提供全新理论框架理解AI发展：人工智能的出现也符合宇宙复杂性递增趋势哲学冲击：
宇宙可能真的有"目的性"——朝着更高复杂性发展人类智能是宇宙"自我觉醒"的一个里程碑我们正参与宇宙历史上最伟大的演化进程实际应用： 论文提到该理论已开始应用于：
癌症研究（肿瘤演化机制）土壤科学（土壤复杂性发展）语言演化（语言复杂性增长）论文详细分析了土卫六作为"非生物演化系统"的案例：
组分多样性：丰富的碳氢氮氧化合物配置探索：紫外光化学和宇宙射线驱动功能选择：自催化反应维持大气动态平衡预测：土卫六表面可能形成石墨烯等复杂碳结构，NASA的蜻蜓号任务将验证这一预测。
诺奖得主索斯塔克20年前的一个生物学洞察，如今发展成了可能重新定义我们宇宙观的基础理论。虽然还需更多验证，但发表在PNAS这样的顶级期刊本身就说明了其重要性。
如果"功能信息递增定律"最终被证实，达尔文的进化论将被置入一个更宏大的框架——它不再是生命独有的特殊过程，而是整个宇宙演化大戏中最精彩、最复杂的一幕。
我们或许真的生活在一个注定要变得更加"聪明"的宇宙中。从这个角度看，人工智能的兴起、人类对宇宙的探索，都不是偶然事件，而是宇宙138亿年演化进程的自然延续。
也就是说，宇宙花了138亿年时间，才学会用我们的眼睛看自己，用我们的大脑思考自己，这可能才是演化的真正意义。
参考文献： 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.
来源：徐德文科学频道