影片《时空恋旅人》（2013年）展示了一个伦敦年轻女性，由瑞秋·麦克亚当斯饰演的梅格，在地下铁站台等待着地铁的到来。
她眼看着列车飞驰而过，却只能无奈地留在原地。这部电影以平行宇宙为主题，设想了两个不同的世界：一个是梅格错过地铁后所经历的世界，另一个则是她恰好赶上地铁的世界。尽管电影的评分仅有6.4分，但它提出了一个让人深思的问题：如果事物的发展轨迹稍有偏差，哪怕只是微乎其微，结果又将如何？
将这个疑问放在生命史的背景下，便吸引了许多领域的专家投入思考。智慧生命的出现是自然演化的必然结果，还是一个偶然的奇迹？这是史蒂芬·杰伊·古尔德在《生命的壮丽：化石与演化的证据》（1989年）一书中探讨的核心问题之一。如果我们可以重新演绎生命的进化，那么智人或者其他早期人类是否会再度出现？或者，人类的诞生是否真的需要一个极端特殊的环境？
乍看之下，在38亿年的地球生命历程中，所发生的一切似乎很大程度上都与此前的事件息息相关。智人的诞生，仅仅是在20万年前。
在人类出现之前，地球已经历了亿万年的时光。尽管古尔德没有直接在书中讨论混沌理论，但他所描绘的景象却完美契合了这一概念：“那些最初看似毫无理由的异变引发了一系列后果，使某些未来似乎不可避免地发生。然而，若是在早期稍加改变，历史就会走向一个完全不同的轨道，进入另一条合理的路径，并不断偏离原来的轨迹。”
生命史上首次细胞分裂事件发生在生物复杂性起步的阶段，在这一阶段，单细胞生物逐渐进化为多细胞生物。单细胞生命在地球诞生不久后就已出现，约在地球形成10亿年左右。而多细胞生命则相对较晚，在单细胞生命出现后的25亿年才出现。这种进化可能似乎是必然的，尤其在生命体随时间推移而变得日趋复杂的情况下。但事实是，生命体是否真的变得越来越复杂？我们曾被告知，进化没有所谓的“方向”，生物学家也鲜少提及“进步”一词。然而，当我们审视化石记录，我们确实看到了生物复杂性普遍逐渐增加的趋势。
然而，这种所谓的“进步”背后的奥秘已被揭示。正如古尔德所指出的，生命必须以简单的形式开始，这意味着“向上”是唯一的发展方向。事实上，最新的实验表明，生物从单细胞向多细胞的转变可能并不像之前认为的那么困难。在明尼苏达大学的实验室中，进化微生物学家威廉·拉特克利夫和他的团队观察到了一个单细胞酵母菌在不到60天的时间里演变成细胞集群的过程。这些细胞集群甚至表现出一些复杂的行为，如分工合作（即一些细胞做出牺牲，以使剩余细胞得以生长和繁衍）。
尽管进化似乎具有方向，但它也会偶尔被打乱。最严重的干扰因素就是大规模灭绝事件，它们以惊人的规律性发生，严重破坏了地球的生态系统。其中最为严重的一次发生在2.5亿年前（二叠纪至三叠纪），这场灾难摧毁了96%的海洋生物和70%的陆地生物。古尔德研究了更早之前一次大灭绝（4.88亿年前的寒武纪至奥陶纪大灭绝）中幸存和灭绝的生物，并发现了灭绝事件中典型的“幸运儿”——皮卡虫。这是一种形似鳗鱼的生物，可能是所有脊椎动物的祖先。如果没有皮卡虫的幸存，可能地球上就不会有脊椎动物。
每一次的大灭绝都有其幸存者和灭绝者。虽然二叠纪至三叠纪的大灭绝带来了巨大的灾难，但对紧接着出现的恐龙来说却是一个好消息，让它们在地球上存活了约1.65亿年。但恐龙最终也遭遇了不幸，大约6600万年前，一个巨大的小行星撞击了墨西哥湾。撞击激起的尘埃遮蔽了阳光，引发了全球性的气候变冷。尽管撞击理论得到了广泛认可，但仍有人持怀疑态度，一些研究者认为火山爆发才是罪魁祸首。在2015年的春天，又有研究者提出了一个倾向于宇宙论的新观点：地球可能在运动时进入了一个暗物质密集的区域，引发了灾难。不管原因如何，对恐龙来说是灭顶之灾，但对一种长毛小型生物来说则是一个好消息。这种生物，最终进化成了现在的我们。
如果说古尔德像福尔摩斯，那么西蒙·康韦·莫里斯就如同他的对手莫里亚蒂。虽然这是一个夸张的比喻，但两位学者明显处于对立面。对古尔德这位已故的哈佛大学古生物学家来说，进化是一个偶然的过程，是由一系列永无休止的意外事件驱动的，就如同恰好赶上地铁和刚刚错过地铁那样偶然。相反，剑桥大学的古生物学教授康韦·莫里斯则专注于研究进化趋同理论。他认为，进化并不是由随机事件驱动的，而是受到强大的自然约束；只要有生态位存在，进化总会设法填补，而填补生态位的，常常是类似的生物。
在康韦·莫里斯教授看来，趋同现象无处不在。例如，他以生活在北美洲和南美洲的类似虎的动物为例，它们有着不同的进化路径（北美洲的是胎盘哺乳动物，是现代野猫的祖先；南美洲的则是有袋类动物）。还有马达加斯加猬，它的外形与欧洲的刺猬相似，但两者实际上是独立进化的。我们还可以看看天上飞的动物，在进化过程中，生物至少发展出了四种不同的飞行方式：首先是昆虫的飞行，之后分别是翼龙、鸟和蝙蝠的飞行方式。
关于眼睛的进化，英国进化生物学家理查德·道金斯认为，眼睛至少在历史上独立进化了40次（或许多达60次）。事实上，眼睛的进化很容易发生，一种名为拟渊灯鲑（也称标枪鬼鱼）的鱼类甚至进化出了第二双眼睛。这种鱼的一只眼睛长在头部前方，就像电视剧《辛普森一家》中纠缠伯恩斯先生的那条鱼一样。古人类谱系非常丰富，拥有多重、平行的进化途径。
那么，偶然和趋同之争能否在实验室中得到解答？密歇根州立大学的微生物生态学家理查德·伦斯基在将近30年的时间里一直在培养12个独立种群的大肠杆菌。至今，这些细菌已经进化了6万多代。大多数情况下，这些种群的谱系差异极小，但也有显著的例外。在某些情况下，细菌分裂成两组，大小差异巨大；这种分裂发生在实验开始几年之后。
另一个种群在几年后学会了以烧瓶里的另一种化学物质——柠檬酸盐——为食（其他种群仅消耗葡萄糖），从而在数量上迅速增长。伦斯基的数据令人振奋，但最终仍无法决定偶然和趋同之争的胜者。这两个理论显然都与实验相关，但很难量化处理，甚至最巧妙的实验也无法充分验证这个问题。
可惜的是，以上讨论似乎与人类没有太大关联。回顾那个从猿到人的进化阶梯图流行的年代，我们很容易想象一个进化的阶梯，智人自然而然地占据了最高端。然而，一些研究者认为，回到700万年前，即我们祖先与黑猩猩祖先分离的时代，古人类谱系在当时显得非常丰富，拥有多重、平行的进化途径。
在大部分古人类传说中，我们很少看到“进步”。工具的使用发生在约330万年前，但创新的出现却只是零星的。伊恩·塔特萨尔，美国自然历史博物馆荣誉馆长表示：“新型工具通常是断断续续出现的，中间间隔几百或几千年，有时甚至几百万年。在这漫长的间隔中，工具的改进非常有限。”的确，美国康涅狄格大学的古人类学家丹尼尔·阿德勒认为，“正常”状态是保持“技术稳定”，这种稳定可以轻松持续“几万甚至几十万年”。如今，技术的传播如同眨眼之间，但在史前，信息几乎无法传播。
人口较少的时代，大灭绝事件就会发生。一项研究表明，约7万年前，印度尼西亚的多巴火山大爆发引发了持续数十年，甚至几个世纪的全球降温，人类数量急剧下降至3000至10000人。最终，我们成功度过这个种群遗传瓶颈，但值得铭记的是，其他所有古人类种群都灭绝了。一些种群，如直立猿人，在地球上生存了160万年；而弗洛瑞斯人，在地球上只生活了不足10万年。
在史前漫长的岁月里，生命的演化与技术的进步如影随形。大脑的体积逐步膨胀，但这并不独属于我们的祖先，许多同期古人类亦拥有这一特征。塔特萨尔的研究揭示，复杂多变的活动如火如荼，宛如一场不断升级的智力与技术的竞争。
与此同时，人类的进化历程中，每个阶段都必须适应不断变化的气候条件。恐龙时代的地球气候，较现今平均气温高出约10摄氏度。但在三千万年前，全球气候开始转冷。更新世的冰河时代即将来临，而曾是灵长类动物栖息地的森林逐渐消失，热带雨林为开阔的大草原所取代。那些原本生活在树上的动物们，面临着在新环境中生存的严峻挑战。然而，如果这些动物能够相互协作，并学会利用工具，便能够获得显著的生存优势。最终，只有那些古人类成功存活了下来。
塔特萨尔和其他许多研究者发现，对于智人来说，符号思维和复杂的语言能力是一种至关重要的优势。但在他们发展出语言能力之前，必须先满足某些生理上的条件。大部分灵长类动物的喉头位于喉咙较高位置。喉头需要下降到更低的位置，方能产生出人类语言所需的多样声音，并且需要声带、嘴唇、舌头以及口腔的协调配合。这种协调很可能是受到大脑左半球两个特定区域的驱动，这两个区域很可能是在过去的两百万年中逐渐演化为我们今天所见的形态。
面对大型猎物，我们的肌肉力量并不足以屈服它们（相比之下我们的肌肉并不算强），而是依靠我们的智力。
语言不仅是生理机能，更可能是伴随着日趋复杂的社会行为共同演化的产物，不断提升的认知能力让语言的发展成为可能。这种认知能力包括心理学所称的心智理论，即理解他人具有独立的思想与意图的能力。此外，拥有思考那些眼前并不存在的事物的能力也是至关重要的。我们可以回忆过去，幻想未来，并制定计划。我们在脑海中构建了一个全新的世界，而这一壮举在现实的物质世界中的结果是，我们通过智力而非肌肉（相比之下我们的肌肉实在少得可怜）来屈服大型猎物。
可以肯定的是，语言的演进与技术革新的步伐是紧密相连的。如果我们的祖先可以想象出追踪和猎杀猛犸象的场景，他们同样可以思考什么样的石制工具能够使捕猎变得更为轻松，包括屠宰和肢解的过程。至关重要的是，一旦某种工具被发明出来，相关的制作知识便会流传下去，这种传播不仅通过实际演示，还有赖于语言的交流。
当然，我们迄今为止讨论的不仅仅是生物的进化，也包括文化的进化。在文化的议题上，“进步”这个词比生物进化更受质疑，但其存在却难以忽视。文化创新似乎拥有一种方向性。一旦矛、箭或犁这些工具被发明，这种创新便成了不可逆转且不容否认的事实。
考古学家迈克尔·哈掺在他位于多伦多大学的实验室里，探讨了文化与生物进化之间那微妙的相互作用。哈掺是早期石器和火的使用方面的专家，他在欧洲、中东和非洲等地进行了长时间的实地研究。他投入多年时间研究南非的奇迹洞中的史前器物，该洞穴见证了持续两百万年的人类活动，很可能是人类祖先首次学会控制火的场所。哈掺实验室的桌子上摆满了大小不一的石斧和箭头，架子上则高高堆放着装满更多石器时代文物的白色纸箱。
哈掺提到：“在技术发展方面，你确实可以看到明显的趋势。事物的变迁是有方向的，这是技术本身内在逻辑所决定的。”但技术发展的社会背景同样是一个关键因素。让我们思考一下我们的祖先是如何掌握火的使用。学会如何保持火种不灭是一件了不起的事情，但为了传承这项技术，他们需要一个相对固定的大本营。
对许多历史学家而言，在通向现代文明的道路上，农业的出现脱颖而出，成为最后一个决定性的创新，部分原因在于农业为更大的人类社区提供了一个长久的大本营。种植、收割小麦和大麦，以及驯养家畜的农业活动，推动了现代文明的发展，因此建造像耶利哥城墙和吉萨金字塔这样的工程看似微不足道，但可能是不可避免的一步。然而，这并不排除偶然性的存在。“关于农业的起源，没有任何事是必然发生的，”哈掺指出，“尽管它不是一定会出现，但一旦发生，就是不可逆转的。”
那么，其他所有文化（从音乐、数学到幽默、宗教）的发展又是如何呢？直到大约三万五千年前，地球上还存在另一支与我们非常相似的古人类——尼安德特人。虽然我们曾经认为尼安德特人野蛮、愚笨，但他们实际上可能与我们非常接近：他们是否会说话、语言能力达到了什么程度虽不得而知，但他们拥有较大的脑容量，会使用复杂的工具，并将死去的同类埋葬（尽管他们的埋葬方式可能没有早期智人那么精致）。在人类尚未出现之前，尼安德特人是否在地球上扮演了改造地球的两足动物的角色呢？
“从解剖学角度看，没有证据表明尼安德特人不如现代人类聪明，”哈掺表示，“我们尚未找到尼安德特人与现代人类在相同考古环境下的证据。因此，你不能断言：‘现代人类在这方面比尼安德特人聪明得多。’”最新的研究显示，尼安德特人已经开始使用珠宝和羽毛进行装饰，并用黑色和红色的颜料在身上绘制图案。甚至有人认为位于直布罗陀海峡附近的洞穴里那些简单的线条图，可能是尼安德特人绘制的“地图”，或者至少具备某种象征意义，但这一说法也饱受争议。实际上，所有这些推断都存在争议。
然而，灵长类动物的智能进化本身或许就是一个幸运的偶然。智力的进化似乎并非一个反复发生的过程，至少与眼睛的进化方式不同。已故的进化生物学家恩斯特·迈尔曾指出，在已知的约三十种动物类群中，智力仅在脊索动物中进化了一次。在脊索动物众多的亚类中，高智力仅出现在灵长类动物中，甚至可能只存在于一个很小的亚类。此外，迈尔认为智力排第二的可能是头足类动物，一些现代研究者则认为还应包括海豚和鸦科动物。但迈尔将能说话、使用符号的人类视为独特的物种群体是极为正确的。
考虑到我们无法回到过去重新进行进化，这些问题看似难以找到答案。然而，我们或许可以找到一种方法，去探索这些可能发生的历史事件。
自古以来，人类就一直在探索其他星球是否存在智慧生命。但事实上，我们尚未从外星人那里接收到太多信息，这表明智慧的外星生命可能并不普遍存在。银河系的其他地方可能并没有生命存在，或者只存在某种原始生命，但遭遇了某种难以克服的进化障碍。这种障碍可能与我们已知的有所差异。还有一种可能是，我们是目前唯一存在的智能生命。
智力的进化可能是一个罕见且漫长的过程。然而，在这一过程中，可能已经出现过许多智慧文明，而未来还会有更多。这一观点同样适用于地球。相对于宇宙，复杂的生命仍然非常年轻，也许在未来，地球上将出现比我们的后代更加高级的智能生命。或许智能生命的出现是必然的，我们仅仅是第一批而已。