摘要
大脑如何演化为如今的复杂系统，它的未来又将走向何处？大脑的存在对现存的理论提出了这样一个挑战——我们都知道，熵随着时间的流逝不可避免的增长，它常常与无序性及简单性*联系起来。近来我们展示了演化是熵值演变的过程：结构的建立（即生命的产生）促进了熵增。在这里，我们提出，演化的关键跃迁点与生命对于时间及空间的操纵相关，经由复杂的多维度状态空间（multi-dimensional state space），生命打开了促进熵增的新通路。大脑的演化促成了时间和空间在大脑中的表征，而这种表征又进一步加速了熵增的过程。然而，这些通路有时指向了状态空间中的死胡同，因此根据热力学定律，我们无法预测复杂的生命系统将在未来持续存在。
*译者注：该简单性在概念上与下文中的复杂性相对。
复杂系统演化之谜
过去的两个世纪中出现了两个意义深远但看似相互矛盾的理论，这两个理论重塑了我们对于宇宙的理解及我们在宇宙中所处位置的认知。第一个理论是热力学第二定律，该理论认为宇宙朝着熵增的方向发展；另一个是达尔文的进化论。这两个理论都有着数据支撑，但对宇宙的走向提出了截然不同的预测：熵增将导致整个体系朝着混乱与无序发展，而近四十亿年的演化提升了人类社会的秩序与复杂性，并带来了今日结构复杂的人类文明。为什么同样由数据驱动的理论在解释宇宙发展时走向了无序与秩序两种结果？
近来，我们探究了时间及空间结构在这两种结论中架设桥梁的可能性。具体来谈，我们想知道生命是如何掌握在保证自身存活几率最大化的前提下进行致使熵增的化学反应的。生命找到了一条将引导熵值穿越多维度状态空间（multidimensional state-space）迷雾的新通路，由此在熵增的同时达到了更有序的复杂状态。在这里，我们将上述问题的对象外延至大脑，即大脑在提升可达到的状态空间大小中所扮演的角色。在后文中，我们将着重讨论上述过程中大脑在时空表征上的演化，并对这种演化在未来的发展作出推测。
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