在電影《滑動門》（1998）中，格溫妮絲·帕特洛扮演的女主角海倫在倫敦地鐵站趕地鐵，可惜錯過了，只能無助地站在月台上，眼睜睜地看著地鐵門關閉。這部電影探索了兩個交替世界，一個是女主角錯過地鐵後的世界，另一個是與之平行的恰好趕上地鐵的世界。這部影片拍得並不好，影評僅僅給出了6.4的分，但它生動地直面了一個很多人都曾問過的問題：如果事情沒有按原來的軌跡發展，哪怕偏離了一點點，結果將是怎樣的呢？
將這個問題放到地球生命的歷史上，長久以來，吸引了各個領域的人對其進行思考。智慧生命的出現是偶然進化還是必然結果？這是史蒂芬·傑伊·古爾德的著作《奇妙的生命：波基斯頁岩與歷史的本質》（1989）中的一個主題。如果可以的話，我們讓生命重新進化，那麼智人——或其他的古人類——會再次出現嗎？或者，人類的出現靠的是一種非常不可思議的環境嗎？
乍看之下，在38億年的地球生命歷史中，所有已發生之事似乎都較大程度上依賴於之前發生的一切。智人的出現也僅僅是20萬年前的事。人類出現之前，地球已存在了數十億年。古爾德並未在他的書中直接提及混沌理論，卻完美地將它描述了出來：「最初毫無緣由發生的怪事產生了大量的後果，這些後果使某種未來在現在看來似乎不可避免。但是， 早期極其輕微地改變，歷史就會進入一個完全不同的軌道，轉向另一個合理的通道，並不斷地偏離最初的軌跡。」
歷史上第一次細胞分裂發生在生物複雜性的開始階段，在這段時期，單細胞生命進化成多細胞生命。單細胞有機體在地球上出現得相當早，大約在地球形成10億年左右。多細胞生命出現得相對較晚，在單細胞生命出現後的25億年。這種進化或許是必然的，尤其在生命體隨時間的推移日趨複雜的情況下。可是，生命體真的變得越來越複雜了嗎？我們曾被告知，進化是沒有「方向」的，生物學家也閉口不提「進步」二字。可是，當我們看化石記錄時，確實看到生物複雜性在普遍漸增。
然而細究之後，這種進步的秘密就被發掘了出來。正如古爾德指出的那樣，生命必須以簡單的形式出現，這意味著「上升」是唯一的發展方向。事實上，最近的一項實驗表明，生物從單細胞向多細胞轉換的過程或許並非像以前想像的那樣困難。在明尼蘇達大學的一個實驗室里，進化微生物學家威廉·拉特克利夫和同事觀察了一個單細胞酵母菌在不到60天的時間裡進化成為細胞集群的過程。這些細胞集群甚至表現出一些複雜行為，包括勞動分工（即一些細胞死亡，從而使其他細胞可以生長和繁殖）。
然而，進化即使有方向，有時也會被打亂。最具破壞性的是大滅絕，大滅絕的發生有著驚人的規律性，極大地破壞了地球的生態系統。其中最嚴重的一次滅絕發生在2.5億年前（二疊紀至三疊紀），這場災難摧毀了9 6%的海洋物種和70%的陸地物種。古爾德考察了一次更久遠的大滅絕（4.88億年前的寒武紀至奧陶紀大滅絕）中倖存和消亡的生物，發現了這次生物滅絕災難中具有代表性的「幸運兒」——皮卡蟲。這是一種形似鰻魚的生物，可能是所有脊椎動物的祖先。若皮卡蟲未能倖存，那麼地球上很可能就沒有脊椎動物了。
每個階段都有倖存者和消亡者。二疊紀至三疊紀的大滅絕雖然極具毀滅性，但對不久之後出現的恐龍來說是個好消息，使它得以在地球上生存了約1.65億年。但接下來，恐龍遭遇了自己的厄運，大約6600萬年前，一個巨大的小行星猛烈撞擊了墨西哥灣。撞擊激起的殘骸遮住了陽光，由此引發了災難性的全球氣候變冷。這種撞擊理論雖然為大家認可，
但仍有人持懷疑態度，一些研究者認為火山噴發是罪魁禍首。就在2015年春天，又有研究者提出了一個傾向於宇宙論的新理論：太陽系在銀河系中運動時，地球可能進入了暗物質極度密集的區域，於是引發了災難。不管原因是什麼，對恐龍來說是滅頂之災，但對一種長毛小型生物來說是個好消息。而這種生物，最終進化成了現在的我們。
如果說古爾德是福爾摩斯，那麼西蒙·康韋·莫里斯就是他的死敵莫里亞蒂。這是個誇張的說法，但這兩位學者明顯處於對立面。對古爾德這位已故哈佛大學古生物學家來說，進化是非常偶然的，是一系列永無休止的意外事件，就像恰好趕上地鐵和剛剛錯過地鐵一樣偶然。相反，劍橋大學的古生物學教授康韋·莫里斯則專註研究進化趨同理論。他認為，進化不是隨機事件，而是受到強大約束的；只要存在環境生態位，進化就設法去填補，而填補其中的，經常是相似的生物。
在康韋·莫里斯教授目之所及處，儘是趨同。比如，他以生活在北美洲和南美洲的類虎動物的外貌來說明這個問題，它們有著不同的進化途徑（北美洲的是一種胎盤哺乳動物，是今天野貓的祖先；南美洲的則是有袋類動物）。還有馬達加斯加蝟，其外形與在歐洲發現的刺蝟非常像，但二者是分開進化的。我們還可以看看天上飛的動物，在進化過程中，生物發展了至少四種不同的飛翔方式：首先是昆蟲的飛翔方式，之後分別是翼龍、鳥和蝙蝠。
關於進化趨同研究最多的是眼睛的進化。英國進化生物學家理查德·道金斯指出，眼睛在歷史上已經進化至少40次（或許多達60次）。事實上，眼睛的進化過程非常容易，一種名為擬淵燈鮭（又被稱為標槍鬼魚）的魚甚至進化出了第二雙眼睛。這種魚的一隻眼睛長在前方，就像在電視劇《辛普森一家》中纏著伯恩斯先生的那條魚一樣。古人類譜系非常「濃密」，有著多重、平行的進化途徑。
那麼，偶然與趨同之爭能否在實驗室中平息？在將近30年的時間裡，密歇根州立大學的微生物生態學家理查德·倫斯基一直在培育大腸桿菌12個分開的種群。迄今，該細菌已經進化了6萬多代。大多數情況下，這12個種群的譜系差別極其細微，但也有一些顯著的例外。在一個燒瓶中，細菌分裂成兩組，這兩組大小差別很大；這種分裂是實驗啟動幾年後開始的。另一個種群在幾年後學會了以燒瓶里的另一種化學物質——檸檬酸鹽——為食（其他種群只消耗葡萄糖），在總數上迅速增長。倫斯基的數據令人振奮，但最終還是無法決定偶然與趨同之爭的勝出者。這兩個理論明顯都與該實驗相關，但都很難量化處理，甚至最巧妙的實驗都無法充分證實這個問題。
可惜，以上這些似乎與人類沒有多大關係。回到那張從猿到人的進化圖盛行的年代，我們很容易想像出一架進化階梯，在這個階梯上，智人自然而然地佔據了頂端的位置。然而，一些研究者認為，回到700萬年前，在我們的祖先與黑猩猩的祖先背道而馳的年代，古人類譜系在現在看來非常「濃密」，有著多重、平行的進化途徑。
在大部分古人類傳說中，很少看到「進步」。工具的使用發生在約330萬年前，而創新卻只是零星地發生。美國自然歷史博物館榮譽館長伊恩·塔特薩爾說：「新型工具一般是斷斷續續出現的，中間會相差成百上千年，甚至是幾百萬年。在這段漫長的間隔里，工具的改進也是極小的。」的確，美國康涅狄格大學的古人類學家丹尼爾·阿德勒認為，「正常」的情況是保持「技術穩定」，這種穩定可以輕鬆持續「幾萬甚至幾十萬年」。如今，技術的傳播不過是眨眼之間的事，但是在史前，信息幾乎無法擴散。
人口較少的時期，大滅絕就會出現。根據一項研究，約7萬年前印度尼西亞的超級火山——多巴火山大爆發，引發了持續數十年，甚至幾個世紀的全球變冷，人類種群的數量急劇減少到3000人至10000人。最終，我們成功度過這個種群遺傳瓶頸，但值得牢記的是，其他所有的古人類種群都消失了。有一些種群，如直立猿人，在地球上生存了160萬年；還有弗洛瑞斯人，在地球上生存了不足10萬年。
縱觀整個史前時代，生物演化與技術變革並行發展。大腦容量不斷增加，然而這並不是我們的祖先獨有的特徵，很多其他古人類也有此特徵。塔特薩爾的研究表明，複雜的活動正在進行，如同一場軍備競賽，認知能力和技術相互促進。同時，人類進化樹上的每個枝條都不得不適應變化莫測的氣候。在恐龍時代，地球溫度比今天高大約10 ℃。但是在3000萬年前，全球開始變冷。更新世冰期將要到來，第一批靈長類動物棲息的森林已經逐漸消退，熱帶雨林逐漸為開闊草地取代。已適應樹上生活的動物，面臨著在草原上生活的巨大風險。但如果這些動物懂得協作，能夠使用工具，那麼就會有明顯的優勢。最終，只有古人類生存了下來。
塔特薩爾和很多研究者都發現，對智人來說，符號思維和複雜語言是一種優勢，但在他們學會說話之前，必須滿足一些生理條件。大多數靈長類動物的喉頭位於喉部較為靠上的位置。喉頭只有向下移動才能發出與人類語言有關的多種聲音，並且需要聲帶、嘴唇、舌頭和口腔的相互配合。這種配合很可能是由左大腦皮層的兩個特定區域促成的，而這兩個區域很可能是在最後的200萬年內才形成現在的樣子。
大型獵物並非屈服於我們的肌肉力量（和動物相比我們的肌肉少得可憐），而是我們的智力。
語言不只是生理行為，它很可能是與愈加複雜的社會行為一起進化而來，逐漸增強的認知能力使語言進化成為可能。這種認知能力包括心理學家所說的心智理論的發展，即能夠洞察他人擁有自己的思想和意圖。此外，具有能夠思考眼前並不存在的事物的能力也同樣關鍵。我們能夠回憶過去，想像未來，並做出計劃。我們已經在頭腦中創造了嶄新的世
界，其結果是在現實的物質世界裡，使大型獵物屈服於我們的智力，而非屈服於我們的肌肉（與它們相比我們的肌肉要少得可憐）。
幾乎可以確定的是，語言是與不斷改進的技術同步發展的。如果我們的祖先可以想像出追蹤和獵殺猛獁象的情景，他們也能想到用什麼樣的石器會讓捕殺更容易，包括宰殺和肢解。至關重要的是，一旦發明出一種工具，製作工具的知就會傳遞下去，這種傳遞不僅通過演示，還要通過語言。
當然，到目前為止，我們討論的不僅僅是生物進化，還有文化進化。在文化問題上，「進步」這個詞甚至比生物進化更受輕視，但更難以忽視。文化創新似乎顯示出方向性。一旦發明了矛、箭或犁，就是不可逆、不能否認的事實了。
考古學家邁克爾·哈贊在他多倫多大學的實驗室里研討了文化與生物進化之間微妙的相互作用。哈贊是研究早期石器與火的使用方面的專家，曾在歐洲、中東和非洲等地長期開展野外工作。他花費多年時間研究南非奇蹟洞中留下的史前古器物，該洞穴見證了持續200萬年的人類活動，很可能是人類祖先第一次學會控制火的地方。哈贊實驗室的桌子上擺放著大小不一、形狀各異的石斧和箭頭，架子上高高地堆放著白色的紙箱，裡面裝著更多石器時代的器物。
哈贊說：「在技術上，你的確可以看到發展趨勢。事物變化是有方向的，這是技術發揮作用的內部邏輯所致。」但是技術發展的社會環境也是一個關鍵因素。讓我們想一想我們的祖先是如何學會控制火的。學會如何讓火一直燃燒是一件了不起的事，但這需要一個半永久的大本營，以便將這項技術傳下去，直到我們學會隨時隨地生火。對許多歷史學家來說，在通往現代文明的道路上，農業脫穎而出成為最後的偉大革新，在某種程度上是因為農業為更大的人類群落提供了一個永久的大本營。播種、收穫小麥和大麥，馴養家畜的農業活動促進了現代文明的發展，因此建造耶利哥城牆和吉薩金字塔似乎是很小但很可能不可避免的一步。然而，這並未排除偶然性的可能。「關於農業起源，沒有什麼是必然的，」哈贊指出，「這不是一定要發生的，但是一旦發生，就不可逆轉。」
那麼，所有其他文化（從音樂、數學到幽默、宗教）的發展如何呢？直到3.5萬年前，地球上還有另一支與我們非常類似的古人類人種——尼安德特人，即穴居人。雖然我們曾經認為穴居人野蠻、愚笨，但他們似乎和我們非常接近：他們是否會講話、講到何種程度無從得知，但他們的腦容量比較大，會使用複雜的工具，將死去的同類埋葬（雖然墓穴沒有早期智人的那樣精緻）。在地球上還沒有人類時，穴居人是否充當了改造地球的兩足動物的角色呢？
「從解剖學的角度看，還無法證明穴居人不如現代人類聰明， 」哈贊說，「我們還沒有找到尼安德特人與現代人類做同一件事的考古環境。因而，你無法說：『哦，現代人類在這件事上比尼安德特人聰明多了。』」最近的發現表明， 尼安德特人已使用珠寶和羽毛裝飾自己，還用黑色和紅色顏料在身體上塗畫。甚至有人認為直布羅陀海峽附近山洞裡簡單的線條畫就是尼安德特人畫的「地圖」，或者至少有某種象徵功能，但這種解釋引來不少爭議。實際上，所有這些說法都是有爭議的。
但是，聰明的靈長類動物的進化本身或許就是一種僥倖。智力似乎並非反覆進化而產生的，至少和眼睛進化的方式不同。已故進化生物學家恩斯特·邁爾曾指出，在大約30種已知動物類群中，智力只在脊索動物中進化了一次。在脊索動物上千個亞類中，高智力只存在於靈長類動物中，甚至只存在於一個很小的亞類中。除此之外，邁爾認為智力排第二的可能是頭足類動物，今天一些研究者認為還應包括海豚和鴉科動物。但是邁爾將會說話、會使用符號的人類列為奇特的種群是非常正確的。
考慮到我們確實無法回到過去重新進化，這些問題似乎難以找到答案，但我們或許可以找到另一種方法，來研究這些可能會發生的歷史。
自古以來，人類一直在探索其他宇宙空間是否存在智慧生命。但事實是，我們並未從外星人那裡接收到多少信息，這表明智慧外星人並非普遍存在。銀河系的其他地方可能並無生命，又或許僅存在某種原始生命，但是遇到了某種極難克服的進化障礙。這種障礙或許我們知曉，又或許與我們遇到的相當不同。還有另一種可能：我們是目前唯一的智能生命。
智力進化很可能是未必會發生並且漫長的過程。然而，在這個過程中會出現很多智慧文明，將來也會有更多。這個觀點同樣可應用到地球。相對於宇宙，複雜生命仍然很年輕，或許將來地球上會出現比我們的後代更高級的智能生命。或許智能生命的出現是必然的，我們只是第一批而已。
