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在进入文明阶段爆炸式繁衍之前，人类的数量其实很少，而演化需要足够的环境压力，少量人类捕猎对整个草食动物还没有那么大的影响力 。要明确的是，演化从来都不是单一因素导致的，而是综合因素的筛选。 如此一来，作为少数派的人类祖先就可以充分利用这一优势，获得充足的营养，营养多了就能发展出生物的奢侈品——大脑。
直到今天，科学家也没有完全研究出大脑的运作机制。有些人猜测大脑内的思考很可能是量子级别的反应，主要是考虑到有意识的观测对量子力学实验结果的影响。不过这没有定论，只是猜测。想要验证这个猜测依然有很长的路要走，但我们根据地质变化和化石样本，还是可以较为清楚地了解人类大脑的进化的。
大脑的进化同样是生存压力带来的，并不是主动为之。上篇文章提到的“露西”虽然开始了直立行走，但是其脑容量只有400毫升，她的行为举止估计和一只黑猩猩差不多。在林间的黑猩猩同样会制造工具，运用团队协作猎杀猴子，也会在族群中拉帮结派。但是，当黑猩猩的脑容量不再上升时，草原上直立行走的人类“奥德赛”的大脑发展却开始了冲刺——在“露西”出现之后的140万年里，人类的脑容量飞速增大到750毫升。这时候，大脑开始明显现出优势，感知能力、社交能力、情感表达甚至情绪逐渐形成，相关的社会性需求和竞争也开始出现，高级智能的雏形得以奠定。于是，人类的脑容量继续飞速扩大，直到智人出现的20万年前，脑容量飙升到1400毫升左右才停止，甚至之后逐渐在减少。显然这已经是极限，该有的功能都有了，再大就超出了环境能养活的程度。
那么，这个过程是如何演变的呢？
首先明确一点，脑袋并不是越大越好，它只是身体应对环境的工具而已，超出标准的工具就是累赘。而且大脑是个奢侈品，对能量的消耗极大，大脑约占现代人体重量的3%，而能量消耗却占到全身的25%左右。人类的大脑在400万年里增大到原来的3倍多，但大脑的供血量却增加了6倍，这是生物学家根据观察不同时期化石通入颅骨的血管孔径和数量得出的结论。
对一个生物来讲，特定环境中能获得的生存资源一般都是饱和的。人体为了给大脑让路，非常重要的消化系统，比如肠道等，都在退化。
人类从树上来到地面之后，食物的匮乏和危险的环境使生存变得艰苦，所以就需要更努力地适应。由于从森林到草原的环境变化较为剧烈，因此进化的速度没有跟上。先天存在缺陷的人类祖先并不适合猫在草丛中的生活，因为大多数肉食性哺乳动物是通过嗅觉和听觉配合视觉定位猎物和捕食者的，而人类祖先没有这个功能。他们用于攀登树枝的前肢和灵活的手也不适合支撑身体，所以必须努力站起来看得更远，才能更早发现猎物和捕食者。
想一想，之前在树上眼睛要处理的就是自己周围几十米范围内的事物图像，比较少；而现在，人类祖先要不停地用眼睛扫描周围几千米的情况。如此一来，大脑要接受并处理的信息瞬间增大，眼睛的进化压力也瞬间增大，其中最重要的就是对色彩的辨认。其实，自然界中大多数动物看到的都是黑、白、灰三色的世界，包括猿类在内，因为它们不那么依赖视力去收集信息，只有长颈鹿能够辨别黄色和绿色。而鸟类，除了夜间活动的猫头鹰，绝大部分看到的是彩色世界。所以我们从这里就可以知道，动物对视力的依赖程度越大，能辨别的颜色就越多。而光的本质是电磁波，区别在于波长频率和亮度，人类可以将380～780纳米的电磁波（也就是可见光）识别成6 000多种颜色。
这就是眼睛的进化，是在400万年前艰难的生活中演化出的能力。
因为眼睛进化后所接收的信息量瞬间增大，所以就需要一个强大的处理器去处理这些信息，否则五彩斑斓的世界只会让人头晕目眩。这和数码相机原理类似，如果没有强大的芯片快速处理信息，跑动过程中拍摄的图像就基本没法看。处理器处理信息后还要把信息存储起来，下次遇到同样的事物就可以直接从内存中查找对比，这样就可以快速识别，形成生存经验。所以内存也需要扩大，加上直立行走对平衡感的把握，大脑必须加快进化适应这些需要。注意：这里并不是大脑在主动进化，而是环境变化过大导致演化速度加快。其真实表现就是没有这方面突变的个体死得更快，本质上是一个猿人数量锐减的过程，让能适应这种环境压力的个体获得更大的生存空间和更多的生存资源，这就是一个被动的过程。
大脑是个奢侈品，这个进化就是被严酷的环境逼出来的，其他动物由于嗅觉、听觉和体毛感知的各种先天优势，也就没有进化出一个如此耗能器官的必要。已经突变的、相对聪明一点的个体也没有获得明显的好处，反而加剧了能量消耗，毕竟顶着一个大脑袋逃跑起来也是个累赘，这就是有害变异。但进化没有目的性，后来的人类可以说是因祸得福吧——因为这个高耗能的器官很快因为人类独有的长途追杀的能力得到丰厚的给养，而充足的给养又给大脑的进一步发展带来可能。
大脑中储存的各种经验可被总结为“捕猎技巧”。比如有一天，一个古人类看到了一只羚羊在奔跑过程中，被一个尖锐的树枝戳死，那么他很可能就知道，以后可以寻找这种尖锐的树枝作为捕猎工具，而其他生物就不会产生这种意识。古人类集群的生活产生了分工，也让捕猎的效率提高。其实捕猎本身需要一定的智慧，就如同狮子、老虎通过幼年时期的玩耍打斗学习一些捕猎技巧；而草食动物普遍脑袋小，遍地的食物也不需要下多少功夫、动多少脑筋都能吃到，所以大多是先天行为。这也就保证了肉食动物能狩猎到草食动物。而草食动物每天都要花大量的时间进食，植物纤维含有的营养确实太低，所以需要好多个胃和超长的肠道去消化食物。人类在不断优化捕猎技能之后，可以猎到更多食物，吃到新鲜的肉。
在高效补充营养的同时，人类也留出了更多时间观察学习或者与族群成员社交，还会花一部分时间制作工具。这时候，另一个人体构造进化开始出现，那就是手。直立行走腾出了双手，这样一来，手除了作为万能的工具，还负责感觉与抚摩，可以对物体轻重、粗细、冷热做出评估，所有感知到的内容都会产生巨大的信息量，需要大脑迅速加以理解并做出反应。这一点已经被古猿人的化石证明，人类学会使用石器之后，脑容量也在之后的几十万年里增加了一倍多。正是一系列的刺激导致脑容量飙升。
综上， 关于大脑进化，直立行走是根源，信息量的增加是压力，营养的改善是物质基础，这就是人脑的第一阶段进化。这是各种复杂事件的综合影响，是完全的自然过程，而不是单一事件的影响，更不是什么神秘力量的引导。
当脑容量超过750毫升之后，增强其功能成为人类进化的主要方向，因为更加敏锐的感知、认知能力可以获得更大的优势，所以很多人体构造的变化开始服务大脑。比如，头部逐渐变圆、面部颌骨缩小，减少颈椎负担；颈部也变长了且更加灵活，方便面部转向收集信息。在社交方面，由于大脑的视觉处理能力增强，因此人类的面部肌肉也开始增加，能做出各种表情去表达自己的感受。
人类甚至进化出了眼白。其实眼白并不适合隐蔽，但可以表现自己凝视的方向，结合眉毛跃动可以表达出专注和不屑种种意思，而其他灵长类大多是黯淡的眼神和呆若木鸡的表情。而这一切的不同，起因就在于人类祖先当时身处东非大裂谷的东侧，大脑的分辨能力因视觉而起，但很快也作用于听力——这里并不是指我们能听到很小的声音，或者能听到次声波或者超声波，这些能力都是刚才说的很多动物的先天优势。听力的增强是指人类对本身就能听到的声音的辨识能力增强，也就是能将声波的振动频率更加细分，就跟听觉系统细分电磁波一样。这带来的好处就是，我们能听懂自己发出的各种声音，甚至是复杂的语言。同时还可以感知情绪，比如高兴、喜悦等。但情绪都是大脑对有利于生存的事情的正反馈，比如生气是大脑对特定事物产生的激烈反应，伴随怒吼和厮打；恐惧多半是遇到了对自己不利的情形，需要赶快采取躲避措施等。这些都是大脑在内存中储存的处理事情的经验，形成情绪及意志，从而对环境做出快速反应。
这里补充说一下关于审美的问题。很多人说，人类脱去大部分毛发是因为审美的需要，这完全是因果倒置。审美依然是由基因决定的，你现在喜欢的身材，也是因为和这样身材的异性交配有利于繁衍下一代。如果你不喜欢这样身材的异性，那么你繁衍后代的概率就会降低，决定你独特审美的基因就会被淘汰。毛发也一样，浑身毛发的人类不适应在非洲奔跑，因为容易过热致死。如果浑身的毛发有利于生存，那么人类的审美也会跟着改变。
生物学家发现，人类是有社会属性的动物，大脑的进化速度要比独处动物的进化速度快，因为复杂的社交活动大幅增加了信息量，人类对智力的依赖性也更强。人与人之间不像蚂蚁、蜜蜂那样机械地合作，而是充满了尔虞我诈的利己行为。这其实是社会发展的动力，人类也就可以不断改变合作方式提高生产效率，而这些都需要更加强大的大脑。
其实，大脑突变是如何发生的，还可以从DNA层面具体解释。在人类进化的几百万年中，大脑的突变有很多，有一个决定性的突变其实和癌变相关：人类在进化过程中丢失了一个调控基因，这个基因是调控它旁边的一个抑癌基因。所谓抑癌基因，就是抑制癌症发生的基因，可以有效控制细胞的分裂与生长。而这个抑癌基因作用的就是神经细胞，调控基因的丧失导致抑癌基因的活性改变，对癌变的控制能力变差，也就导致了神经元增殖提速，相当于节流阀被开大。
这也解释了，当现代人步入成年之后，大部分器官和身体组织停止了发育，而神经元则不同，只要不停用脑，新的神经元就会不断地生成，神经元连接也会因新的外界刺激不断建立，引发不同的大脑生长方式。 事实证明，大脑存在高度可塑性，不论处于什么年龄，反复练习就可以提高某方面的能力，这也是人类巨 大潜力的来源。所以，所谓的“什么时候努力都不晚”，其实是有生物学基础的。
这从生物学上来讲，可能就是一个“有节制”的大脑癌变，毕竟飞速生长的脑细胞以及无止境的神经元增殖，直接带来的是更多能量的消耗，这对于很多动物来说就是致死性的突变。
决定人脑发展的突变不止这一个。人类大脑在约4万年前发生了一次与脑磷脂相关的突变，而那一时间正好是人类艺术与音乐出现的时期，同时人类也开始大量制造工具，随后进入新石器时代。6 000多年前的一次突变，则暗合了人类书面语言及农业与城市的发展。基因的变化只是结果，原因还是自然环境的压力让人脑选择了这些突变。
现在看来，很多动物都面临着营养与智力的平衡问题，只有人类，因为先天的劣势和严酷的环境，另辟蹊径去承担这风险极高的能量损失，但最后的结果就是，从大脑的进化中获得的好处远大于损失。
大脑并非越大越好。
根据化石研究，一个不争的事实就是，人类进入文明社会之后，大脑变小了1/6，也就是说我们变笨了。但是，这个说法并不绝对。可以想象一下，2万年前的人类需要时刻辨别方向，需要认识猎物与猛兽的脚印，需要辨认上百种植物并记住它们的功能，时不时地要爬树、攀岩，还需要自己制作各种长矛、箭矢等工具。那个时候买不来原材料，都是人类从自然界中寻找的，然后运用智慧加工成长矛和箭矢。再试想下，给现代人一些石头、树枝，在没有任何工具的前提下，他们单凭双手能做出来什么？而当前人类阅读理解以及对文字、图形、符号的辨识能力，确实是那时候人类所不能及的。所以说，大脑是一个工具，并不是在持续增大，大脑的不同分区根据环境的不同也会此消彼长，这一点爱因斯坦的大脑已经给了我们证据。
不可否认，爱因斯坦能提出相对论、光量子假说，他绝对比大多数人聪明，于是本着科学精神，爱因斯坦承诺在死后希望脑科学家拿他的大脑进行研究。1955年，爱因斯坦去世，他的大脑被切成240片样本供人研究，研究结果却是，这是一个很普通的大脑。从大小上来讲，这颗大脑甚至略低于人类的平均大小，科学家们绞尽脑汁研究这颗大脑的特别之处，可是所有特点都和智力没有关系，反而发现爱因斯坦还有些孤独症。确实，他幼年比大多数孩子说话晚，生活环境很封闭，生活中经常丢三落四。但这和他后来的成就基本没有关系，最终的结论就是， 爱因斯坦的成就取决于后天接触的事物。 他在专利局工作，不停地接触钟表和计时器，因为当时铁路系统的出现，让分隔很远的两地有了统一时刻的需求，所以相关的发明也就有了市场。爱因斯坦还经常思考时间与空间，相关的脑突触大量形成，再加上他对科学的好奇心和孤独症带来的更多独自思考的时间，从而提出了相对论。而在其他方面，爱因斯坦的大脑能力可能还不如常人的。这也佐证了刚才提到的大脑的后天可塑性。 从生物学上来讲，世界上并没有所谓的天才，那只是社会对某种特殊才能的称谓，说到底仍然是生物多样性的表现。
总而言之，我们进化出了这样的身体，因此我们需要配套的大脑，也就有了智力去指挥身体。也正因如此，人类走上了进化的加速通道，用极其特殊的方式带来了更为深刻的改变。