进化的本质
进化的基本理论极其简单：所有生命体共同的祖先经过几十亿年的时间进化产生了上百万种不同的生命形式，这些生命形式有些已经消亡，有些现今还存在。之所以出现这种情况，原因之一是资源有限，各种生物为获取资源而互相竞争。一些有机体将另一些有机体消灭了，竞争演变成激烈的战争（不管是在各物种之间还是在物种内部，都是如此）。那些有利于有机体生存与繁衍的特性被保存下来并进一步发展，而那些阻碍生存与繁衍的特性经过几代的演化逐渐消失。物种的特性经过一代代的变化，才产生新的物种。
物种的特性主要由基因决定，基因是决定有机体性状的独特指令。一种生物的基因会复制给后代，因此后代与先辈有相似性。但这些指令有时候会出错，从而使下一代出现一些新特性。这种错误不同于书本中的打印错误，后者是实实在在的错误，而基因代码的错误，或者称为“基因变异”，有时候反而对生命体有利。如果一种生命体繁衍后代的方式是有性繁殖，而不是简单的自我复制，那么其后代之间的相似性会越来越少，而且随着时间推移，生命体产生变异的可能性会增大。
以上概述了地球上的生命体是如何进化的，其中隐含着生命体的一种内在需求，即准确反映世界相关特性的需要。从某种角度上说，这种内在需求是进化的本质，可能有助于创造基因、DNA，甚至是生命体。
复制复杂的化学结构与叛逆的后代
虽然不能证明生命最初是如何产生的，但是不少关于生命起源的学说还是有价值的。不管生命最初是以何种方式产生，有一点是肯定的，就是存在大量的化学分子。这些化学分子中的小部分能够通过简单的化学反应进行自我复制（令人惊奇的是，我们确实发现了一些能进行自我复制的无生命分子，并对其加以技术利用）。
化学分子经过几亿年随机的相互作用，活动方式更加多样化；在各种进行自我复制的化学分子中，必然存在大量可变因素。一些化学分子完成复制需要的能量和资源比其他化学分子要少。这些化学分子复制的后代，在相似程度以及适应剧烈的环境变化的能力方面比其他化学分子要强得多。
从某种意义上说，进化的第一步就是：碰巧有一两种化学分子特别擅长复制相似性很高的后代，尽管这时还是没有出现生命形式。
发展到这个阶段，化学分子的数量很可能会剧减：低效率的非生命体复制因子在争夺资源的竞争中失败，然后消失；而优秀的复制因子处于支配地位。接着新的竞争就在这些优秀的幸存者中展开。即使在这个生命形式还没有出现的早期，为争夺能源和化学成分而展开的激烈斗争也是一种进化过程，因为这种斗争具备了进化的主要因素——为有限的资源而激烈竞争。表面上看，是不同的化学物质在竞争；但从本质上讲，却是关于如何保存自身并进行复制的各种“想法”在竞争，这点可以从这些原初生物（proto-creatures）的化学信息中得到体现。
比如，在附近没有任何钾元素的情况下，想要成为一个依赖钾元素进行复制的优秀的复制因子，这种“想法”就是“糟糕的想法”。如果一种物质身处一片漆黑之中，却需要阳光来保存自身，这种需求是毫无意义的。同样，在能量稀少的情况下，需要大量能量才能进行复制的化学成分是没有存在意义的，尤其在周围还有很多竞争者的情况下，生存就更加不可能了。进化初期以数量的多少来衡量成功与否，这是由于必须保存那些准确反映周围环境的化学成分。这些化学成分了解可以获取的资源类型，以及从周围环境汲取能量的最佳方式；清楚怎样的环境变化会危害化学反应，从而需要提早防范；等等。
需要说明的是，我并不是说除了人类以外的其他有机体具有任何形式的意识，我用“信念”、“想法”这样的词汇只是为了表达方便，用来描述那些能够内在反映一定信息的生物，但并不表示这些生物具有意识。
在这场前生命体（pre-life）的“军备竞赛”中，有关周围环境的“微信念”（micro-beliefs）储存在具有自我复制功能的化学物质中，这些“微信念”对生存至关重要。这些化学物质在竞争中占有优势，因为它们能更准确地反映环境，承载着更为重要的信息。事实上，生命可能从简单的非生命体进化而来的一个关键是：非生命体不能产生复杂的物质结构，或者说不能进行大量的信息储存，而这些对生命体来说是很简单的。
举一个简单的例子。假设有三个原始的复制体——爱丽斯、贝丝和克莱尔，她们都处在一个活火山口附近。爱丽斯储存的信息是：这个地点恰好有着无限的资源（可能是因为爱丽斯与石墙产生某种强烈化学反应）。当这个火山口处于休眠状态时，爱丽斯就分解消亡了，没能进行任何复制。贝丝的化学构成使其产生如下“想法”：资源分布在好几个地方（可能是因为贝丝与石墙产生的化学反应由于缺乏足够的热量变得微弱，后来碰巧旁边出现一块灼热的岩石而使化学反应又增强）。当这个火山口处于休眠状态时，由于缺乏热量，贝丝游离这块岩石，漫无目的地漂移，直到撞上另一块灼热的岩石，与之发生化学反应并附到岩石表层。贝丝再次接近热量和其他资源，这使她能够进行一些自我复制。但当这块岩石也不再有热量，而附近又没有其他火山口，贝丝也分解消亡了。从某种意义上说，与爱丽斯相比，贝丝的化学结构能够使其获取更为准确的有关能源地点的外部数据。爱丽斯的化学“信念”是“只有这个地方有资源”，而贝丝的“概念”是“任何一块灼热的岩石都有资源”。克莱尔的物质结构反映的信息是“有热量就有资源，与所处的位置无关”（由于受最近发热源的吸引，加上化学感应，克莱尔才得到这个信息——也许对非生命体来说，这种行为过于复杂了）。所以克莱尔的化学构成使其能够获得有关热量的最准确的信息，这使她和她的后代具备了独特的优势。克莱尔跟着贝丝到了第二个火山口，当这个火山口进入休眠状态时，贝丝就消亡了，而克莱尔却直接游向最近的发热源。随着时间推移，在应对周围环境——不时喷发的危险的火山口——的过程中，唯一存活下来的将是克莱尔这种化学结构。
生活在混乱边缘
克莱尔能产生更复杂、更准确的“想法”，这使她在“伪生命体”（pseudo-life creature）的世界中处于支配地位，但是更为有效的一种应付环境变化的方式是更新“想法”。复制真实的自我固然很重要，但在一个充满变数的环境中，随时会出现更高级的竞争者和新的危险，因此，过于专注表象是很危险的。在这种情况下，完美地复制原始的化学结构显得落伍，缺乏灵活性，因而注定要失败。那些确实能够激发创造性想法的机制，换句话说，那些具有“学习”能力的机制，将对进化极为有利。
在这个即将进入生命体的初始阶段，改变“信念”仅仅意味着不要进行完全一模一样的复制。换句话说，原初生物大家庭的成员需要在两种选择——保留有用知识与承认他们的构想可以被改进得更好——中保持良好的平衡。他们希望后代是自己忠实的翻版，但又不能太过忠实。复制的忠实性要求的降低带来惨重的代价：很多后代质量降低——或者出生时就不完整，或者缺少某一重要的化学信息而影响生存和复制。但也可能出现另外一种情况，即有些后代的质量得到改进。
保持原有“信念”与激发新“想法”之间的张力对任何复杂的信息处理体系来说都意义深远，不管这些体系是原初生命体形式，还是人类大脑的神经活动，或者是整个科学研究。中间状态，即处于一片混乱与完全稳定的中间，对任何体系来说，都是处理信息的最佳状态，而学习新知识尤其需要这种状态。任何时候进行有效信息处理都需要这种半混乱的状态。中间状态很可能是神经元网络的默认状态，这也是人类大脑神经元的运作产生复杂思想的原因之一。
科学研究领域同样存在类似的处于秩序与混乱中间的平衡状态。维护秩序的现象在社会科学领域尤为突出。例如，一个著名的教授，为人很自负（之前的研究成果让他赚了不少钱），他会尽其所能地维护自己的理论，包括运用不科学的、教条的研究方法。他可能会在论文中篡改规则，肯定自己的研究成果，而完全不顾实验数据与结论相矛盾。他坚称实验是合乎规矩的，而且手下都绝对相信他的理论，等等。面对越来越多的反对证据，他和他的科学团队，所带的博士生和博士后助理都会维护他的理论。由于他的影响力和个性力量，他的理论可能在短期内还会盛行，但最终将会被废弃。到时候，他的研究团队成员会发现，由于长期维护一个错误的观点，他们已经很难在学术界获得一个体面的位置。
另外一种情况是混乱的状态。一些科学家不断产生新想法，却不怎么热衷于通过严密的实验来证实这些想法。诚然，这些人很少拿到博士学位；即使拿到了，他们过分活跃的创造力似乎总是妨碍他们事业的发展。
最出色的科学家是这样一些人：不仅有让人尊敬的事业，而且留下了经得起考验的成果，还培养了一批新的高素质科研人员——之前指导的学生。这些声誉卓越的科学家能提出有见地的理论，而且他们的理论有实验证据的支持。但是一旦有足够的证据反驳他们的理论，他们会放弃自己的理论，然后以新的方法探究问题，总是能产生富于创见的思想。
对一般的前生命体生物来说，在稳定与混乱之间找到平衡点的要求可能过高了，因为它们缺乏复杂的结构。但是对那些最高级的、即将进入生命体状态的前生命体生物来说却不是不可能。具体来说，有效灵活的信息处理技能与生存及复制能力有关，首先需要一种方法来储存很多已经存在的“信念”——DNA可以胜任这一工作（关于DNA储存信息的过程将在下一节讨论），然后需要一些技巧来测试关于周围环境的新“设想”是否正确。对生命体来说，主要的方法是制造一批优秀的、与自己只有细微差异的后代，而后代身上的那些差异中有小部分是一种进步，反映了有用的革新特征。
为了说明复杂性和适应性之间的关系，我再举一个简单的例子。假设用5个不同的单词（相当于原初生命体的5个不同的原子）造一个5个单词长度的句子（相当于复制由5个原子组成的化学生物）。任何一个5个单词长度的句子所能提供的信息都微乎其微，然而这样的句子可以有3 125个。这个数目不算少，但要应付不断变化的情况还是太少了。假设还是只有5个不同的单词，但可以造出的句子长度达100个单词（相当于复制由100个原子组成的化学生物）。每个100个单词长度的句子含有的信息是5个单词长度句子所含信息的20倍。更为惊人的是，100个单词长度的句子可以有8×1069个！
因此，如果表现更多的不同类型“想法”的能力有利于进化，化学生物的形体就要变得更大，结构要变得更复杂。一些化学生物会比其他同等大小的生物更擅长储存信息，更擅长在稳定性和可变性之间找到平衡点。这些化学生物的结构及其本身的复杂性对进化的过程起了积极作用。
一旦达到某一程度的复杂性，生命体就迅速产生了，这几乎是必然的。希望成为生命体形式的竞争者们进入一个高效学习的阶段，与那些简单的、缺乏灵活性的对手相比具有绝对的优势。这些优秀的、试图成为原初生命体的化学生物需要具备很强的适应性，能最大限度地利用可用资源，并击败那些稳固不变、缺少灵活性的对手。
进化到了这一阶段，即将向更高一级迈进。与这一阶段的进化过程相类似的情况是人类科学的发展进程。人类历史上大约有99.5%的时间几乎没有什么科学成果，但在过去400年里，在印刷出版业、教育、科学爱好者、引起热烈争议的理论以及有文字记录的证据等因素的作用下，人类的学习能力得到提高，科学新发现也急剧增加。
