生命的计算机：康威生命游戏

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大约在 36 亿年前，第一个有生命的细胞产生。

大约在6亿年前，多细胞植物诞生。

稍微晚些，大约在5.5~5.7亿年前，开始出现多细胞动物。

历经30亿年，生命才从单细胞，进化到多细胞，之后生命的进化进程开始加速。

到底是什么让生命花费了30亿年，才从单细胞生命迈向多细胞生命？

生命为何能够从单细胞迈向多细胞，它们是怎么从单细胞迈向多细胞的呢？

人类能获得的线索，仅有那类似于只言片语的化石，而这其中的过程，我们永远无从知晓。

我们唯一能做的，只能猜测，然后设法用实验去证明之。

生命的烧瓶

1824年，德国化学家弗里德里希·维勒试图在实验室中合成一种新的化学物质，实验结果出乎他的意料，烧瓶底产生的白色晶体看起来有点陌生。

直到1828年，维勒才知道这种白色晶体是什么，原来这个东西是尿素。

既然我们可以无中生有的制造出尿素，那么生命是否也是以这种形式而无中生有的呢？

128年后，也就是在1952年，受这个想法的启发，斯坦利·米勒说服了他的导师哈罗德·尤里做了这个著名的生命烧瓶实验。

米勒模拟远古地球的环境，准备了一个大烧瓶，里面装上水，模拟远古地球时期的海洋，然后在烧瓶底部加热，因为远古地球时期温度非常高，他在烧瓶里充上气体，包括甲烷，氨气，氢气，模拟远古地球的大气，最后，他给烧瓶通电，产生出电火花，模拟远古地球的闪电。

实验开始之后仅仅一天，令人吃惊的是，海水不再清澈，很明显是产生了新的物质。

一个星期之后，米勒打开烧瓶，检测海水里面的成分，结果令人震惊，烧瓶里竟然出现了多种氨基酸。

生命所需的氨基酸，就这么无中生有的诞生了。

既然生命所需的物质的诞生，是无中生有，是在随机碰撞中产生，那么，生命的进化，是不是也就是这么随机的无头乱撞而撞出的呢？否则，为何单细胞生命到多细胞生命花费了30亿年呢？

如果它们不是随机的乱撞，是有方向的，还需要这么久吗？

细胞自动机——生命的游戏

1970年，英国数学家约翰·何顿·康威发明了细胞自动机。

准确的说，细胞自动机是一种数学游戏。

在这个生命游戏中，假设当前的生命为单细胞，对于任意细胞，规则如下：

每个细胞有两种状态 – 存活或死亡，每个细胞与以自身为中心的周围八格细胞产生互动（如图，黑色为存活，白色为死亡）

当前细胞为存活状态时，当周围的存活细胞低于2个时（不包含2个），该细胞变成死亡状态。（模拟生命数量稀少）

当前细胞为存活状态时，当周围有2个或3个存活细胞时，该细胞保持原样。

当前细胞为存活状态时，当周围有超过3个存活细胞时，该细胞变成死亡状态。（模拟生命数量过多）

当前细胞为死亡状态时，当周围有3个存活细胞时，该细胞变成存活状态。（模拟繁殖）

康威发明的这个生命游戏，规则很简单，以至于这个游戏极其适合用计算机程序来实现，因为计算机可以进行更为随机且不限次数的碰撞测试，快速得出结果，使得我们有机会一窥“单细胞生命是如何进化出多细胞生命”这个问题的可能答案。

当在计算机上完成多轮随机的且不限次数的碰撞测试之后，这些单细胞自动机，竟然演化出了令人惊奇的多细胞自动机，且形成了不同的种类，或静或动，或移动，让人感叹这跟6亿年前的多细胞生命是何其的相似。

第一种多细胞自动机是下面这种稳定状态，让人感觉这似乎就是安安静静的多细胞植物：

第二种多细胞自动机是下面这种震荡状态，让人感觉到生命开始从静往动的方向进化:

而第三种多细胞自动机，竟然能够移动，让人感受到似乎是有生命从计算机程序中迸发出来：

最终，出人意料的，生命的诞生演化，我们竟然用计算机的方式给模拟出来了。

或者更准确的说，因为生命本身就是一台计算机，我们才有可能在计算机中模拟出来，否则，我们可能永远也无法知道生命的诞生演化过程的答案。

再一次的，我被这台生命的计算机所震撼，虽然生命的诞生和演化过程是那么的随机，但规则永远在那里，哪怕这个规则是多么的简单，但只要有规则，生命就可以以其顽强且不屈不挠的意志，毫无方向的去乱撞，直至撞出自己的方向。

之后，生命的进化开始加速，一路高歌猛进！

(未完待续)

参考资料：

1）康威生命游戏(维基百科)：

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BA%B7%E5%A8%81%E7%94%9F%E5%91%BD%E6%B8%B8%E6%88%8F

2）生命史(百度百科)：

https://baike.baidu.com/item/%E7%94%9F%E5%91%BD%E5%8F%B2/

3）米勒-尤里实验(维基百科)：

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%B1%B3%E5%8B%92-%E5%B0%A4%E9%87%8C%E5%AE%9E%E9%AA%8C