為什麽只有人類前進演化出高度發達的大腦？

高度消耗的大腦

真正的問題在於維持大腦的運作相當昂貴。人類大腦的平均功率密度達15瓦/千克，而身體部份的功率密度只有2瓦/千克。美國神經科學家皮埃爾·馬吉斯崔蒂（Pierre Magistretti）、魯克·佩勒林（Luc Pellerin）和讓-魯克·馬丁（Jean-Luc Martin）曾這樣描述：雖然大腦只占體重的2%，但它要接受心排血量的15%，全身耗氧量的20%以及總葡萄糖利用量的25%。人腦的均值血流量為57毫升每100克每分鐘，大腦要從動脈血液中提取約50%的氧氣和10%的葡萄糖。

腸道的犧牲

一個有趣的現象是：在人類腦量增加且日趨復混成的同時，腸道卻在縮小。作為參照，早期人類的臀部相對較大，而現代人的腸道要比黑猩猩短得多（後者的臀部很寬）。腸道的功率密度事實上比大腦還要高，因為消化食物需要很多能量。根據艾洛和惠勒的研究，大腦的功率密度是11.2瓦/千克，而腸道的功率密度為12.2瓦/千克。

事實上，人類大腦容量的增大、腸道縮小是同時發生的。顯然，大腦能耗的增加是以內臟能耗的減少來獲得補償的。因此，人類的食物開始轉變了。早期人類不能再吃相對低能的大量食物，比如草，因為那樣就需要更長且耗能甚巨的腸道。人類已開始攝入更優質也更易於消化吸收的食物，如動物蛋白、種子、堅果和漿果。能夠收獲這種高質素的食物也是大腦容量得以增長的基礎。

很多動物，特別是食草動物，腸道都是百轉千回的。而人類的腸道明顯縮短，那正是腦袋增大的代價。好在人類可以吃到更為精細、容易消化的食物，因而獲取更為豐富的營養回報，對腸道的依賴性也比牛馬等動物大為降低。

現在看來，很多動物都面臨著營養與智力的平衡問題，只有人類能夠承受意外損失，從腦袋增大中得到的好處遠大於損失。

咬合力的損失

有一些研究者也註意到了，如果猿類想要前進演化出更大的大腦，下顎需要變弱，因為下顎的肌肉會穿過頭骨的頂部（特別是在大猩猩中），腦容量的增大需要減弱咬合力。而咬合力也是生物生存的重要特征，畢竟我們都是屬於有頜總綱這一古老分化特征的物種。

每個人類都是早產兒

生育一個大頭的嬰兒也是困難而危險的，對於直立行走的物種來說更是如此，因為直立行走需要一個窄臀而不是寬臀。換句話說，大腦增長是一個極其危險而昂貴的投資。

考古學家發現，人類祖先的懷孕周期是12個月，而並非9個月。為什麽人類嬰兒的出生時間後來提前了三個月呢，那是因為胎兒的頭太大了，媽媽不得不盡早把它們生出來，以降低分娩過程帶來的風險。但即便這樣，人類分娩的難度也比其它大部份動物要高得多。就連人類男性的審美偏好也因此而被塑造去適應人類大腦不斷膨脹的需求。這其實在生物界也是相當反常的—— 生育對一個物種基因存續的重要性太大了，它本該是一件非常輕松的事情——因為生育都成為問題的個體，很容易被自然選擇所淘汰。但人類大腦就是能頂著這樣的壓力，野蠻生長。

其他的哺乳動物幾乎都能夠在出生後的數小時或數天內做出站立、獨立進食、睡眠等行為，只有人類的嬰兒至少在出生的3個月後才會學習翻身和自行入睡等動作。至於因早產而缺少的這3個月，對於每個新生兒而言，都是極其艱難的。可以不太客氣地說， 過於龐大的大腦，從某個角度來說是人類的一種「前進演化病」 ，鮮有動物在生育問題上像人類那麽的難產和背負那麽巨大的風險、而且生產的嬰兒還那麽的脆弱。

而另一方面，過早出生的人類嬰兒的成長周期相對別的動物來說也特別長，大部份動物出生不久就能夠自己覓食，自力更生了。而人類一方面是早產，另一方面是、幼態持續，這一系列專為大腦發育而設計的機制，讓人類嬰兒的成長期要比大部份動物要長得多，這是相當危險的選擇，因為這對人類父母的壓力會非常大，讓他們在本來就物資匱乏、危機四伏的原始生活中，增加了沈重的負擔。

透過上述討論，我們至少從兩個方面來看，發達的大腦並非是難以達成的，之所以大部份動物沒有演化出來，是因為它的性價比不高，只要有足夠的演化壓力，腦容量應該是很容易就會增大，之所以不增大，是因為大腦對物種生存的作用小於它給物種帶來的好處。

那麽，人類為什麽會反其道而行之？

為什麽只有人類前進演化出高度發達的大腦？

有些人可能會說，大腦幫助我們制作工具，那是不是說一個原始人有了工具就能戰勝其他動物，諸如獅子獵豹，其實還是不行，舊石器時代的工具還遠不足以讓一個原始人戰勝食物鏈頂層的狩獵者。

有的人可能會說，大腦可以幫助人類制定策略，那麽是不是有了策略，一個原始人就能戰勝獅子，明顯也是不可能的。

這些其實就是華萊士很困惑的原因。反過來說，如果腦容量在生存競爭中能起到這麽大的作用，而且大腦擴容也比較容易，那麽我相信，大腦，這個年代古遠的器官，早在億萬年前就應該不斷增大容量了。

即使我們可以找到大腦有各種各樣的好處，諸如知識學習，文化傳承，邏輯推理，工具發明，路線導航，圍獵策略等。但從自然選擇的結果來看， 尤其是對於個體而言 ，大腦增大的缺點，必然是大於其優勢的，因為我們看到的是，絕大部份哺乳動物的大腦增長都是非常保守的。由此，我們必須想辦法去解釋，為什麽大猩猩等物種的大腦會因為性價比過低而被限制了發育，而人類卻在此基礎上多發育了3倍。

其實這個問題的答案並不神秘，也沒有必要去糾結「唯靈論」。現在我們已經可以憑借完備的科學知識來嘗試正面回答這個問題了。

透過前面的分析我們已經知道，投資大腦對於大部份物種來說，都是一樁不劃算的買賣，所以它們傾向於演化出一些基因來限制大腦的發育。那麽，是否存在一種狀態，或者說一種前提條件，可以讓大腦容量增大成為「優勢」、成為性價比更高的選擇呢？事實上，確實存在這樣一種狀態的——比所有其它物種都更加緊密的合作狀態。

我們知道勞動分工是合作的高級形態，只有在勞動分工的前提下，發達的大腦才有用武之地，腦力勞動者才會成為勞動分工中的一員，他們的價值才得以體現。如果沒有勞動分工，他們需要自己包辦采集狩獵帶娃站崗守夜，那麽他們發達的大腦是斷不能提升他們的適應度的。至於科學家、哲學家、藝術家就更加容易餓死於饑寒交迫的晚上，因為他們發達的大腦要消耗更多的物質和能量，根本等不到他們的發明創造問世——即使他們發明創造問世了，由於合作度低，也體現不了任何規模效應，他們發明的東西對他們的個體生活來說並不能產生多大的改觀。試想阿基米德偉大的數學大腦如果不是在大規模軍事戰爭中幾乎沒有用武之地，而偉大的牛頓的物理定律和微積分數學思想在低合作度的社會中也幾乎一文不值。只有處於一個高度合作，分工明細的群體中，人類大腦的高度智慧才有用武之地。也只有這樣， 人類大腦容量的演化前提才是具備的——大腦容量的增長才會真正提升人類的廣義適合度。

不過，其實，勞動分工畢竟還是比較晚近的事情了，大腦容量最早的演化推力還不是這一點。它還需要一個初始的推動，否則像蜜蜂和螞蟻這類超個體類物種，他們合作度也很高，但它們也未曾前進演化出如此之發達的大腦。那這種最開始誘導大腦發育、腦容量增加的推動力又是什麽呢？肯定並非因為腦容量提升能夠幫助我們直接獲得個體適應度上的提升，否則自然界中，長著大腦袋的生物肯定比現在要多得多；它應該是服務於某種特殊的，也許是人類獨有的「機制」；必然是這種「機制」改變了人類的前進演化環境，讓人類的大腦前進演化成為了提高適應度的路徑。

大腦最原始的演化動力，很可能首先來源於「知恩圖報」的「針鋒相對」機制（廣泛存在於哺乳類動物之中，甚至可能是哺乳綱繁榮的內因），因為針鋒相對需要個體（臉部）辨識能力以及對「恩怨」的記憶力，所以要執行這一策略就需要更加發達的大腦。

事實上，科學家已經發現一個這樣的現象：

有研究表明，對於靈長類和食肉動物這兩種最聰明的陸生生物而言，腦容量和群居生活能力有著極為密切的聯系。物種生活的群體越大，大腦中新皮層相對於其他部份的比例就越大。我們甚至可以在生物生活群落規模尚不可知的情況下用新腦皮層的比例來預測其群居規模的大小。根據這個邏輯來推斷，人類的生活群落規模大約是150多人。這個估算基本正確，一個典型的狩獵- 采集部落、一個典型的宗教群體、一般人的通訊錄、軍隊中一個連，其人數都是150人左右。這個數碼，也是一般人的有效社交圈的人的數量。

但對於人類來說，我們有著比靈長類動物大得多的大腦，這又如何解釋呢？

因為人類在這個方向走得更遠，人類大腦的演化動力來源於「善擇」（好善嫉惡）機制的需要 ——因為相對於「針鋒相對」而言，「善擇」不僅需要記住每個個體對我怎麽樣，還要記住它對其它的部族成員怎麽樣，從而綜合來判斷他的善惡，而善惡判斷本身是一個相對復雜的邏輯行為，它本身也對大腦的發育有更高要求。而腦容量越大，便可以支撐更加復雜的「善擇」機制，而「善擇」機制才是高度合作必要的前提條件。

備註1：「 好善嫉惡 」 中的善惡與傳統意義上的善惡有所不同，具體定義可以查閱這篇兩文章：

備註2 ：「好善嫉惡」機制相對「針鋒相對」機制有哪些優勢：

因此，人類大腦快速前進演化的內在需求很可能就是為了判斷並記住哪些是好人，哪些是壞人。進而透過「善擇」機制來塑造人類的合作能力——人類獨有的美德行為，進而進入高度的合作狀態，並創造史無前例的巨大合作紅利。

人類可能屬於生物界最八卦，最多管閑事，最喜歡談論別人家長裏短的動物了，很難想象他們做這種事情對自己的生存有任何幫助，腦袋是非常耗能的器官，做這種跟自己沒什麽直接關系的事情所獲得的直接好處很寥寥。

如果沒有「善擇」機制支持下所建立起的高度分工和高度合作的社會化生產和聯防機制，再聰明的大腦所能起到的作用都極其有限。我們試想把一個現代人丟到原始森林，與社會隔絕，也沒有同伴，無論他是一個生物學家、物理學家還是頂級黑客，抑或他學貫全科，他在沒有大量現代化工具的幫助下，估計三天都活不下去（即便是魯濱遜的神話也離不開大量文明社會的工具）。一只老鼠或者兔子，都能比他活得更長久。

就像我們前面所提到的那樣，大腦的發育是要以腸道的縮短為代價的，而腸道縮短後，人類要獲得同樣的能量，則需要獲得能量更豐富的食物——動物蛋白質。我們知道，動物界存在一個微妙平衡，即頂級獵食者雖然能直接吃到最富含能量的動物蛋白，但他們需要消耗巨大的能量來捕獵食物，這種捕獵的成功率不高。而對於那些植食性動物來說，它們安安分分吃吃植物，需要耗費很多能量來消化，並且直接獲取的能量也不多，他們就沒有那個體力和肌肉去捕捉獵物了。而人類則選擇了另一種方式，他們前進演化出更強大的大腦來執行「善擇」策略，從而獲得了巨大的合作紅利，這樣，一方面他們不需要把能量完全消耗在捕捉獵物，因為合作的捕獵方式比單獨的捕獵的性價比要更高——尤其是捕捉大型動物的時候。因此，他們同時又吃上了富含能量較高的動物蛋白。透過這個巧妙的方式，人類才獲得了提供大腦運作的額外養料。

可以說，到最後，我們會發現，在眾多大腦帶來的好處之中，只有群體合作，更準確來說是， 基於「善擇」的好善嫉惡的新機制本身，以及它所塑造的更緊密的群體合作狀態，讓大腦出現了全新的前進演化理由。而好善嫉惡機制才是真正難以前進演化出來，所需條件眾多，而且又容易在初期被扼殺的罕見特征。 因此，我們有理由認為，好善嫉惡的機制創造了大腦，而不是相反。而好善嫉惡所建立的深度合作機制，又進一步讓專業的腦力活動和工具生產者獲得了生存的土壤，並為後來的工具與科學的爆發式發展掀開了生命史最輝煌的新篇章。

如果深入去挖掘，我們幾乎可以發現人類與其它生物所有的不同（或者說先進性），幾乎都源於「善擇」機制及其所支撐起來的三維生命體間大合作環境所催生出來的。

大腦作用演化圖：

我們回想前文提到的人類大腦的基因和大猩猩非常相似，可能只是一些關鍵點位的突變導致。人們普遍對這些發現表示驚訝，這裏面的深層原因是人們內心深處始終認為生物是向著越來越適應自然的方向前進演化的這一慣性思維；人們普遍認為發達的大腦會增加人類的自然適應度。人們甚至會認為，之所以靈長類動物，乃至其它哺乳動物都沒有前進演化出如此龐大和復雜的大腦是因為人類的大腦「很難」前進演化出來。

但事實上，前進演化的重點和難點並不在於某些特定的性狀，在千百萬年的時間跨度裏面，在足夠大的族群數量裏面，適應環境的性狀不難出現。 真正難的是孕育這些性狀的「對抗演化環境」。而對大腦而言， 「善擇」 機制就營造了這樣一種「環境」。

王石先生在【羅馬人的故事】的序言中寫道：「羅馬人技術不如伊特魯裏亞人，智力不如希臘人，體力不如高盧人，經商不如迦太基人，卻能一一打敗這些部族」。王石先生指出這是因為羅馬人的寬容精神。但更深一層次地想，其實是羅馬人的道德品質。

其實我們也可以用類似的方式來總結智人的成就：

智人速度不如獵豹，兇猛不如獅子，爬樹不如猴子，靈巧不如花貓，聽力不如野兔，反應不如老鼠，視力不如獵鷹，健碩不如猩猩，大腦不如尼安德特人。

但智人卻可以一一「戰勝」這些對手，甚至把它們化為己用，這是為什麽呢？讀完這篇文章，我相信大家心中已有答案。

如果有一天，我們來到另外一個星球，如果主宰該星球的生物具有高等智慧，那麽他們很可能也是透過了善擇這個前進演化行程。如果他們滅絕了，也很可能是因為群體規模爆炸，偽善癌變，破壞了善擇機制造成。否則他們的主宰者可能是恐龍這種把個體能力發展到極致的生物，抑或是螞蟻或蜜蜂這種超個體機制的動物，但他們都不太可能前進演化出復雜的大腦和高度的智慧。

這裏有一個擴充套件問題，尼安德特人的大腦比智人更發達，為什麽最終智人淘汰了尼安德特人？

想要了解本文數理邏輯嚴謹性的朋友可以研究一下程式模擬的結果：

以上內容部份摘自我的專欄文章：

想要對生物演化、人類起源、美德起源、人類社會發展規律等問題進行更深入的探索，可以參考我的對抗演化：