（LH/編譯）在我們的宇宙中，物體的大小從以夸克相互作用為標(biāo)志的10^-19米量級，一直延伸至10^26米的宇宙邊際。在這45個(gè)可能的數(shù)量級上， 我們所知道的一切生命都被限制一個(gè)相對窄小的區(qū)間里, 位于居中的大約9個(gè)數(shù)量級：細(xì)菌和病毒可以小于1微米，也就是10^-6米，最高大的樹可以高達(dá)100米。生活在俄勒岡州藍(lán)山山脈下的蜜環(huán)菌也可以被認(rèn)為是一個(gè)生物體，它大概有4公里寬。當(dāng)我們討論已知的有知覺的生命時(shí)，它們體量的區(qū)間就更小了，只有大約3個(gè)數(shù)量級。
這一切能不能是另一個(gè)樣子呢？
計(jì)算理論方面的進(jìn)展表明，知覺和智能可能需要10^15個(gè)原始的“電路”元件才能發(fā)展出來。 既然我們的大腦是由神經(jīng)元構(gòu)成的，而且神經(jīng)元本身實(shí)質(zhì)上就是專門性、相互合作的單細(xì)胞有機(jī)體，我們可以得出結(jié)論：生物計(jì)算機(jī)得和我們大腦差不多大，才能發(fā)揮出我們所擁有的能力。
可以想象，我們能在人工智能系統(tǒng)中制造出比我們的神經(jīng)元更小的神經(jīng)元。比如，現(xiàn)在的電路元件就比神經(jīng)元小得多。但與此同時(shí)，這些“神經(jīng)元”的行為也更加簡單，并且需要大規(guī)模的上層建筑（能源、散熱、內(nèi)部通信等等）為它們提供支持。因此，第一批真正的人工智能很可能會(huì)占據(jù)和我們的身體差不多大小的空間，盡管它們基于的是本質(zhì)上與人類大腦不同的材料和結(jié)構(gòu)。這又一次暗示了米級大小的特別之處。
那么，數(shù)量級范圍中靠右的一端有生命嗎？在他的小說The Ticket That Exploded中，威廉·S·巴羅斯（William S. Burroughs）想象在地表之下，生活著“一個(gè)接近絕對零度的巨大的礦物質(zhì)意識(shí)，通過生成晶體思考” 。天文學(xué)家弗雷德·霍伊爾（Fred Hoyle）戲劇化又令人信服地描述了一個(gè)有知覺的超智慧，“黑云”，它的大小和地日距離相當(dāng)。在他的想法之后，又出現(xiàn)了戴森球的概念，一種將恒星完全裹住、并捕捉它的大部分能量的巨大結(jié)構(gòu)。我和我的同事弗雷德·亞當(dāng)斯（Fred Adams）正在進(jìn)行的計(jì)算也支持這種想法。我們的計(jì)算指出，在我們的星系中，目前最高效的信息處理結(jié)構(gòu)或許會(huì)在瀕死紅巨星發(fā)出的黑風(fēng)中被催生出來。在幾萬年時(shí)間中，被塵埃覆蓋的紅巨星會(huì)提供充足的能量，足夠大的熵梯度，和充足的原材料，足以超過十億個(gè)類地行星生物圈的計(jì)算力。
這樣的生命形式究竟可以有多大？ 有趣的思維不僅需要一個(gè)復(fù)雜的大腦，還需要充足的時(shí)間來形成。神經(jīng)傳遞的速度大約為300千米每小時(shí)，這意味著信號(hào)貫穿人類大腦的時(shí)間大約在1毫秒左右。因此，人的一生中有兩萬億次信息貫穿時(shí)間（而且每次貫穿時(shí)間都被豐富的大型平行計(jì)算結(jié)構(gòu)有效放大了）。那么，如果我們的大腦和我們的神經(jīng)元都變大10倍，而壽命和神經(jīng)信號(hào)傳遞速率保持不變，我們一生的想法就會(huì)減少變少至原來的十分之一。
假如我們的大腦變得巨大，比如說，和我們的太陽系一樣大，并以光速傳導(dǎo)信號(hào)，貫穿同樣數(shù)量的信息所需要的時(shí)間便會(huì)比宇宙當(dāng)前的年齡還長，沒有給演化留下一點(diǎn)時(shí)間。如果大腦和銀河系一樣大，問題就更嚴(yán)重了。從它形成的那一刻起至今，時(shí)間只夠10000個(gè)左右的信息從星系一邊貫穿到另一邊。這樣看來，我們可以說：和人類大腦復(fù)雜度相似、大小又在天文量級的類生命個(gè)體是很難想象的。 就算它們真的存在，也沒有時(shí)間實(shí)際去“做”任何事。
令人驚嘆的是，環(huán)境對物理身體的制約也將生命限制在了智能所需的大致尺寸上。最高的紅杉樹的高度被輸水不能超過100米所限，這是一個(gè)由地球引力（阻止水向上流）與蒸騰作用、水的粘附力和植物木質(zhì)部表面張力（向上輸水）共同決定的極限。如果我們假設(shè)絕大部分可居住行星的引力和氣壓與地球的差別都在10倍以內(nèi)，生命就還會(huì)處在這個(gè)最大極限的幾個(gè)數(shù)量級之內(nèi)。
如果我們進(jìn)一步假設(shè)，絕大部分生命被局限在行星、衛(wèi)星或小行星上，那么引力引力也會(huì)設(shè)定出自然的尺寸量級。行星越大，引力越強(qiáng)，作用在假想動(dòng)物的骨骼（或者它們身上的無論什么類似的結(jié)構(gòu)）上的力就會(huì)增加——最早在十七世紀(jì)末，克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）就討論過這一點(diǎn)。因此，這種動(dòng)物需要增加其骨骼的橫截面積，來承受更大的受力，增加的速率是體形增長速率的平方級?？墒?，這些打造身體的努力最終仍然是適得其反的，因?yàn)轶w重增長是體形增長速率的立方級?？偟膩碚f，引力越大，可運(yùn)動(dòng)的陸生生物的最大體重就會(huì)隨之線性變小。相反，一個(gè)只有地球引力十分之一的行星可能擁有比地球動(dòng)物大十倍的動(dòng)物。
生命還需要散熱。電腦芯片設(shè)計(jì)師始終面臨著排出計(jì)算產(chǎn)生的熱量帶來的挑戰(zhàn)。生物也面臨著同樣的問題：大型動(dòng)物有更高的體積-表面積（或者說，“皮膚”）比。由于皮膚負(fù)責(zé)為動(dòng)物散熱，而體積是熱量的來源，所以大型動(dòng)物更不易散熱。正如馬克斯·克萊伯（Max Kleiber）于上世紀(jì)30年代首次指出的那樣，地球動(dòng)物每千克新陳代謝速率按動(dòng)物體重0.25次方的比例下降。確實(shí)，如果加熱速率不下降，大型動(dòng)物們真的會(huì)把自己烤熟（就像阿提什·巴提亞（Aatish batia）和羅伯特·克魯維奇（Robert Krulwich）最近解釋的那樣）。假設(shè)已知最小全身新陳代謝速率——一萬億分之一瓦特/納克是哺乳動(dòng)物的生存所必需的，我們就得到了有機(jī)體被熱力學(xué)所限制的最大體量：略大于一百萬千克，或者說比藍(lán)鯨（地球上有史以來最大的動(dòng)物）稍大一點(diǎn)。
原則上說，人們可以想象遠(yuǎn)遠(yuǎn)比這更大的“生物”。如果從描述計(jì)算所需最小能量的蘭道爾原理（Landauer's principle）出發(fā)，并假設(shè)一個(gè)超大、超慢的多細(xì)胞生物體的能量來源只投入在緩慢地繁殖它的細(xì)胞上，我們便會(huì)發(fā)現(xiàn)機(jī)械支持的難題超過了熱傳輸，成為了生長的終極限制。但是在這樣的數(shù)量級上，我們并不清楚這樣的生物會(huì)做什么，或者它是如何演化出現(xiàn)的。
查爾斯· 埃姆斯和雷· 埃姆斯（Charles and Ray Eames）的經(jīng)典短片《十的次方》是在將近40年前拍攝的，但它的影響源遠(yuǎn)流長。比方說，此片與數(shù)量級估計(jì)成為科學(xué)課程的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容不無關(guān)系，它也是谷歌地球這類地圖軟件應(yīng)用設(shè)計(jì)的直接靈感。《十的次方》的沖擊力被向內(nèi)推進(jìn)的敘述（觀眾的量級從芝加哥湖邊的野餐縮小至亞原子核級別），與向外拉大的軌跡（視野快速從地球拉遠(yuǎn)，讓觀眾看清地球及其居民在廣袤宇宙面前的比例）之間驚人的對稱放大了。
作為有知覺的生物，我們得以仰觀宇宙之大、俯察品類之盛，難道只是因?yàn)樾疫\(yùn)嗎？或許不是。（編輯：Stellasun）
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