導語
人類文化與生物種群演化速度哪個更快？答案也許出乎意料：它們幾乎是同速。2 月在 Nature Human Behaviour 發表的一篇論文揭示，文化和生物進化的過程和模式具有深度統一性。研究者通過使用時間序列分析法，得出大部分演化由某種穩定力或方向力在推動，並分別在一定程度上調節著不同性狀的演化速率。通過文化選擇，很多人工文化品的特徵演變可以由“最優轉移模型”來解釋，而該模型又基於人類審美偏好中已知的種種心理偏差。
當今世界似乎充滿變化，不僅新的文化和消費產品令人目接不暇，新的藝術實驗、科技成果也層出不窮，並廣泛滲入到所有人的生活日常。即使不追隨時代潮流的人，也早已習慣了“舊的”遲早會被“新的”取代，就如每年總是一場場如期而至手機發佈會上的一陣陣驚呼。
只有念舊的人們環顧自然或憶念往昔時，眼裡還能依稀浮現出些許慢時光們的美好。
幾乎所有人都已經達成了這樣的共識：人類文明在加速發展，已經遠遠超出了自然演化的速度。一些研究者認為[2-5] ，這是因為思想在頭腦中傳播的速度，要比基因在身體中快得多。用道金斯的術語來說，這是一個模因（meme）主導基因、文化勝過自然的時代，在某些人類沙文主義者眼中，也是人類優越於其他物種的理由。順應趨勢，2016 年的世界地質大會上正式宣佈，繼更新世和全新世之後，地球已經進入一個全新的地質年代——“人類世”（Anthropocene）[1]。
這個全新紀元是以工業化和全球殖民的大加速為特徵的，它意味著人類已經具備了干預星球進程的能力，並直接導向科幻愛好者和未來學家們所津津樂道的加速主義（Accelerationism）、超人類主義（Transhumanism）或奇點主義（Singularitarianism）。
奇點主義下想象人類的未來
然而，就如同人類曾普遍信奉萬物有靈一樣，以上浮光般的感受和論證有沒有可能只是一種新的盲目信念？美國曆史和社會學家劉易斯 · 芒福德（Lewis Mumford）曾在兩卷本的技術理論專著《機器神話》中寫道：
我們當今文明的先行者們，往往把他們特殊的機械技術成就和進步方式與那些毫無道理的道德優越感混為一談……維多利亞時代就有種信仰，相信通過掌握機器，人類其他一切組織制度和習俗規約必然都能大大改進。當今的人類本該抵制、拒絕這種無根據的信仰。
誠如芒福德所言，如果沒有足夠的科學證據，即使感受再強烈，一種信念並不優於另一種信念，尤其在涉及如此宏大的議題時。
最近在 Nature 的 Human Behaviour 板塊上發表的一篇論文，對自然和文化演化速率進行了定量研究。在《The pace of modern culture》這篇論文中，作者研究了流行音樂、汽車、小說等人類文化製品的進化動力學，並與有機生物種群演化進行了橫向對比。
論文題目：The pace of modern culture論文地址： https://www.nature.com/articles/s41562-019-0802-4
與普遍認為人類文化發展非常迅速的看法相反，研究表明現代文化的演化速度與許多動物種群相似。通過使用時間序列分析法，論文得出大部分現代文化是由某種穩定力或方向力，或二者共同作用而形成的，它們分別在一定程度上調節著不同文化特徵的演化速率。通過文化選擇，很多人工文化品的特徵演變可以由“最優轉移模型”來解釋，而該模型又基於人類審美偏好中已知的種種心理偏差。 Haldanes 速率：度量演化的指標
研究者們選取了流行音樂、小說、臨床醫學文獻、汽車四種人工文化製品，與有機生物種群中的炭疽菌、紅肩甲蟲、叢林蝸牛、三刺魚、中型雀等進行了對比。在圖 1 中，可以看到對這些文化製品和種群所測定各種性狀的原始演化軌跡。
圖 1：人工文化製品和有機生物種群的演化軌跡
但由於時間序列的分辨率不同，它們的演化速度不能簡單通過觀察來對比。為此研究者們選取了生物學中幾種演化指標 [6,7]中的一種：Haldanes 速率，進行比較。這種指標將物種變異的性狀當做原始資料，能夠體現出種群內部變異情況。
在一個不斷演化的種群中，對於具有某種性狀的表現型 z1 和 z2，Haldane 速率（h）是時間間隔 I = t2 - t1 下、以標準差校正後的變化率，它代表了種群性狀演化速度變化情況：
其中 S 是合併樣本後標準差，由兩個時間點的樣本標準差 s1 和 s2 以及樣本大小 n1 和 n2 計算得出：
在（1）中，ν = ∣Δz∣∕ S 是 h 的分子，代表性狀 z 經樣本標準差校正後的變化情況，即 Haldane 速率 h 則是 ν 在時間上的變化率。
圖 2 中以流行音樂為例表示了它們之間的關係。
圖 2：流行音樂主題演化軌跡和對應的 Haldane 速率
可以看到，在五十年內，不僅音樂主題多樣性在到一定高度後開始下降，從整體演化看，速度 h 除了在10-25區間短暫加速外也一直在降低。
文化和生物演化的對比
在使用以年為單位時間對輸出數據進行歸一化處理後，研究者們計算出了所有文化製品和有機生物種群的絕對 Haldanes 速率（即以年為單位的 h1），如圖 3 所示：
圖 3：文化和生物種群演化的絕對 Haldanes 速率
從中我們可以得出以下重要結論：
文化和生物演化都在更長時間後開始減速
此前已有一些研究表明 [7-10,37]，有機生物種群的進化速度會隨著時間間隔增加而變緩，這與本文研究結論相符（圖3e–h）。對比人工文化製品，從圖 3a-d 曲線可以看到，它們和有機演化呈現出了相同的演化趨勢。演化速度隨著時間間隔的增加而變慢，這意味著從長遠來看，大多數性狀特徵比每年直接觀察看到的更為保守。例如，在流行音樂的各種特徵中，主題表現型的變化可能都在同一方向上。因此即使再經過五十年發展，平均偏移也只有 0.005個標準差。這可以解釋為什麼對所有藝術家的歌曲風格而言， 在排行榜上新的流行歌曲很少聽起來是完全陌生的。
人類文化和動物種群以相似速度演化
同樣明顯的是，不同有機生物種群的演化速度各有快慢（圖3e–h）。若採取整數年為單位計算，某些動物的演化速率變動可能會超過一個數量級。
其中進化最快的動物通常會涉及
遺傳多態性（Polymorphisms），即存在兩個或多個等位基因的表型。例如一種由自然選擇定向驅動演化 [15] 的炭疽菌（Bb），每年以 h1 = 1.56 的速率演化。而外殼顏色多態性較大叢林蝸牛則以 h1 > 3 的演化。其中最快是一種三刺魚（Ga），鰭甲以 h22 = 6.0 的速率快速變化（22 年平均）。至於受到環境影響較大的連續性狀，如其中一種達爾文雀（Gf&Gs），與多態性種群相比，演化速率 h1 則變化較低。物種多態性種群處在幾個等位基因的強大遺傳控制之下，這意味著它們的 Haldanes 速率是真實演化速率大小。相比之下，連續性狀的變化幾乎大部都是由表型可塑性（phenotypic plasticity）引起的 [20,21] [16,17,18,22,23]（其中一種方式是表觀遺傳），因此表型變化快慢可以視作演化速率的上限。這樣在納入多態性考量後，為了對比人類文化和有機種群的演化速度，研究者們分別計算了四種人類文化製品的 h1 分佈上限：發現它們均遠小於有機性狀的分佈上限。並發現即使排除多態性的影響，文化和有機性狀分佈也處於相同的數量級——在每年間隔下 0.1 < h1 <1.0 s.d。也就是說，文化和生物的演化速度令人驚訝地相似，並且有些生物性狀的演化速度比觀察到的任何文化特徵都要快得多 。演化速度何以改變？迴歸與定向下的四種力
雖然文化和生物進化速度處於同一數量級，但如果考慮不同時間間隔，會發現絕對 Haldane 速率（h1）和25年平均速率（h25）還是有很大不同。前者反映了性狀的短期變化，後者則代表族群的長期變化。例如以隔年計算的 h1（圖3a–d）而言，汽車發展速度比小說快 1.3 倍，比流行音樂和臨床醫學文獻分別快3.6和8.1倍。但如果考慮25年間隔的h25，順位雖然保持不變，數值差異卻變得小了。在圖 4a-b 中展示了文化和生物性狀（一種藍鳥），取對數後的 h1 和 h25 分佈對比情況。
圖 4：取對數後兩種 Haldane 速率分佈對比，垂線是中位數
可以看到，在長期而言不同性狀變化會有很大差異：有些變化更快了，而另一些則更為保守。那麼如何解釋性狀這種長期變化產生的差異呢？
考察一個有性生殖種群，新變異體產生的比率是有效種群大小、突變率以及選擇形式和數量的函數 [24] [13,25-27]。研究者們首先觀察到，在沒有任何其他力量的情況下，性狀變化將呈現無偏隨機遊走（URW）：下一代特徵的預期值等於當前值。
而如果受到某種穩定力（stabilizing forces）的作用，性狀將表現出的迴歸均值特徵，具有持久性。若受到的是方向力（directional forces）影響，則會產生一個有偏向性的趨勢 [28-30]。這樣的作用力模式為長期演化速度變化提供了兩種解釋：
- 保守性狀受到穩定力的影響，快速演化性狀則受影響較小。這意味著性狀會因後者隨機遊走而進化。
- 保守性狀也可能隨機遊走（但每個時長變化很小），而快速演化性狀則由方向力驅動。
在以上情況並假設可加性下，無偏隨機遊走、均值迴歸和方向力驅動，就共同作用性狀導致了物種長期演化速度的變化。據此可以將對演化的作用模式分為四種：
- 無偏隨機遊走（Unbiased random walk，URW），保守、開放性狀均隨機
- 有偏隨機遊走（Biased random walk，BRW），保守-隨機，開放-方向力
- 無偏均值迴歸（Unbiased mean-reverting，UMR），保守-穩定力
- 有偏均值迴歸（Biased mean-reverting，BMR），保守-穩定力，開放-方向力
在 URW 和均值迴歸過程，演化速率都會隨著時間間隔下降。研究者發現只有 0％ 至 16％ 的文化特質和 22% 的有機性狀是無偏隨機遊走（URW）。而大約 25%-86% 的文化特徵和 44% 的有機性狀均表現出方向性和 BMR 動力學特性。這說明文化和有機種群都處在一定方向力作用下，同時由某種穩定力不斷將自身特徵值推向平均而演化。
表 1：不同人工文化品和動物種群中四項過程的百分佔比。其中動物的 URW 最大，表示包含基因突變的生物演化更隨機：
為了區分均值迴歸和一般隨機遊走的作用，研究者還分離變量進行了更細緻的數學建模分析，將特定種群的長期演化率（h25）用方向力的偏向性（δ）和穩定力的持久性（ρ）測量。經過計算，二者可以解釋大約 85％的統計顯著差異。並且持久性於種群演化作用的影響平均三倍於偏向性。尤其對於人工文化製品，某些特徵非常保守是因為它們受到特別強大的穩定力的約束，雖然定向力選擇同時也在起作用。結果如圖5所示。有趣的是，偏向性最高的是小說，而非作為科技產品的汽車，並且小說幾乎是在保守和偏向之間取得了平衡。
圖5：人工文化品在 h25下的持久性和偏向性（斜率），綵線為最小二乘擬合
選擇的力量：傳播偏好與文化吸引子
那麼，推動這些人工文化品演化背後的力量究竟是什麼呢？
研究者認為，對應自然選擇，其背後成因就是
文化選擇：由生產者（製造文化產品的人）、裁定者（分配和出售的人）、消費者（購買和使用的人）組成。與隨機突變下自然選擇不同的是，通過文化選擇，某一種文化特徵可以比另一種更容易獲得和傳播，其原因包括各種可能的傳播偏好[3,13,14] 和文化吸引子[31-36]。後者包括人類文化所依仗的一些心理能力，例如心智理論（Theory of mind）、生物歸類（Folk biology）、數字能力、人臉識別、樸素力學（Naive mechanics）、族群分類（Folk sociology）等[32]。對於傳播偏好則有兩種需要區分。一種是傾向於傳播容易記住的模因。另一個是傾向於傳播審美愉悅的模因。在 2007 年曾有研究者通過從大量有機種群中收集的差異進行點估計，對宏觀進化模型進行了擬合[12]，認為演化數據可以用“最優轉移模型”（shifting-optimum model）得到最好的解釋。在該模型中，一個分散跨越了幾代到1000萬代時間尺度的表型，最核心的特徵是在適應度最優的某個固定範圍變動下演化，這與本研究結論一致。對文化選擇而言，其中可能產生最佳轉變的一種心理機制是，選擇方在任何時候是否都持續偏向中等程度的新穎性，如享樂滿意度的 Wundt-Berlyne 曲線[10]、心流曲線，以及我們之前介紹過的最優學習率和最佳審美配比。推薦閱讀：85%——人類與機器共同的最優學習率美可以度量嗎？一種用複雜度指標刻畫藝術品美感的嘗試
圖6：在不同刺激強度下的滿足曲線我們可以看到，恰恰是每個人的審美和判斷聚集起來，最終導致了整體文化的
遺留問題與爭議：如何看待科技的影響
在本文中有一個很關鍵的遺留問題，即沒有對更多具備技術特性的文化產品進行研究，尤其是基於互聯網和計算產業的科技產品。
例如在計算機產業中存在的著名的摩爾定律。由於它不是基於性狀分佈的演化速度，因此不適用本文方法直接進行研究對比。但即使如此，最大晶體管密度24個月翻倍的速度，依然意味著計算機種群發展速度可能比最快的動物種群發展速度還快。
圖7：以計算性能為度量的摩爾定律
換句話說，在本文研究中，如果我們擁有的是現代汽車的計算能力而不是馬力的數據，那麼我們可能會發現汽車性能的一個維度甚至超過了三刺魚的鰭甲。因此單單計算能力的提升，是否就意味著科技本身在加速演變中，這依然是一個值得深思的問題。這不僅需要在視角和概念上進行釐清，還需要更加準確和多維指標對科技發展進行衡量、以及分詳細析科技對社會影響的關係。例如，複雜系統科學中心聖塔菲研究所前所長傑弗裡• 韋斯特（Geoffrey West），就認為在地球文明中加速發展的是城市，而非人類或人類文化。後者只不過是這種新型生物體中的細胞和能量。在他看來，導致城市超指數發展的是一切社會創新和財富創造活動，並讓城市在越來越短的週期內面臨“創新-崩潰循環”。地球真正所處時代是城市紀，而非人類紀。推薦閱讀：城市為何遵循規模法則？分形幾何揭開冪律成因
因此，從本項研究我們還很難判斷，當代技術是否導致了人類社會加速發展，是否讓人類已經超越了自然生物的演化速度，亦或如生物演化一樣只是一種局部時間的爆發，在長期演變看，實際與自然演化依然處在同一個數量級。
圖8：系統生物學家 David Hillis 設計的演化圓盤，每個物種都在平等演化
人類世界已超越自然處在加速主義時代嗎？
也許問題的答案還在於你所處的視角，若以自然眼光看，人類依然是億萬種生物中的一種，也不是唯一的智能，沒有脫離自然，更不可能離開宇宙。要想真正搞清楚問題，就不能盲目自大。就如技術本質也源於自然一樣，對這個問題的回答，一種觀點或信念沒有意義，我們必須回到客觀自然規律探索本身。
圖9：裝置藝術「最後的傀儡實驗」，在處於頂點的賽博文明毀滅後，大自然重新開始生生不息
在“蓋亞假說”中，地球就是一個巨大的生命有機體，在時刻調節著自己，就如希臘神話中那位產生諸神和一切生靈的大地女神。她讓生命一時繁榮昌盛，也可能洗刷衰敗的地表文明。
演化究竟有沒有一種方向和期待？
不管答案怎樣，未來身處何方，能冷靜看著人類並負責的，最終唯有人類自己。
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審校：劉培源
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