这个问题多少跟我做得研究相关,我来抛砖引玉一下。

顺便,对于前面的答案,评论一下: @罗逸夫 的答案中说“自然演化”和“智能设计”没有明显的区别,这种说法是错误的。这两者有很大的区别,尽管我们能发现这两种模式有互相融合的趋势,而且晶体的例子不恰当,自然的晶体不是进化而来的; @Garfield 的答案中说非生命的物体是没法进化的也是不准确的,非生命的物体也是可以进化的,进化理论在经过一百五十多年的发展已经非常“普适”了。

首先,题主的问题可以分为两方面:1)“自然产品”和“智能设计产品”有什么可以明显可判定的区别;2)如果在外星球发现结构功能复杂的物体,如何判断是进化形成的(即“自然产品”)还是被制造出来的(即“智能设计产品”)。

回答第一个问题:实际上“自然产品”和“智能设计产品”的区别,就是进化后的系统与人工系统的区别。总的来说进化的系统与人工系统的主要区别来源于,进化是tinkering的过程,而人工系统是从顶设计而来,并且从具体的变化过程来看,进化的系统导致了系统更多的nonlinearity和fuzzy logic。后面,我会举几个栗子来阐述这个观点:

1)进化而来的系统要求进化路径上的所有中间状态都是可以存活的(这是进化理论的基础),这个的意思是进化的系统就像是不断打补丁上去,而且不一定要是被最优化的,(一般来说)也不是完美的;人工的系统或者说设计的系统是根据其特定的目的经过优化的。也就是说在设计空间(design space)中,几乎所有的人工系统都是在各个顶点附近,而进化的系统则大多达不到这些区域。

2)人工的系统可以精密(complicated),但是进化的系统往往复杂(complex),这个区别有点微妙。进一步讲,人工的系统的复杂性总是可以通过拆分和组装,其功能就可以被理解和预测。进化的系统是真正的复杂系统,整个系统的功能是一种涌现(Emergence)的特征,从其分解的部分不能很好的理解和预测整体的功能和特点。

3)进化的系统并没有人工系统那样足够好的模块化,因此人工的系统可以拆分开各自做优化,但是进化的系统没办法把组成部件去做优化(因为第二点)。

4)进化的系统具有更强的可设计性(这个比较抽象,而且是还在不断被研究和完善的理论)。

5)进化的系统在多种情况下是稳定的,是因为进化而来的系统往往会在环境的选择压力下不断改进,而且往往环境是不断变化有涨落的,导致进化而来的系统要适应不同的环境和情况。而人工的系统则是比较局限于设计的目的。

6)进化的系统一定会不断成长/增长,而人工的系统则不一定。

因为进化理论不仅仅应用于生物系统中,是在各种复杂系统中都适用的一般性理论。因为我举的栗子不会仅局限于物体(物理系统或生物系统)。

栗子,具体解释有些忽略了,应该学过基础的理科都比较容易理解吧:
(1)语言:在现代社会之前,人类大多数的语言都是进化而来的,是靠使用该语言的人不断修改和使用而演变来的,最重要的一个特点就是,所有语言中都会有歧义词/句(ambiguity),这是进化的系统本身的特点,如果从头设计一个新的语言来用来交流,则会尽量减少ambiguity,比如各种人工设计的计算机语言,数学语言等等。另外有研究显示歧义是语言进化的副产物,可以使得交流更加有效率(http://arxiv.org/abs/1402.4802
(2)机械系统和电子系统与生物系统:机械系统和电子系统都是通过不同的部件用线性思维的组合成的,但是生物系统则不是,如果考虑生物系统的发育过程可以很明显看出差别。
(3)化学反应系统和生物反应系统(代谢系统)。
(4)通信网络和社交/传媒网络。
(5)人工设计的很多游戏和金融市场。

归根结底,很可能是因为我们没有足够有效的数学工具/手段来理解/描述复杂的系统,自然导致了人工的系统是线性的可预测的,而进化的系统是非线性的和不可预测的。

回答第二个问题:
如果是在外星球遇到结构功能复杂的系统,除非该星球的智能生物发明/发现了更适用于描述和理解非线性系统的工具而设计和制造出了可以媲美进化的系统,我们才可能没办法区别进化的系统和人工的系统。除此之外,依靠分解和组装可以很容易反向工程以理解和区别该物体/系统。

这也就是为什么在工程上设计和制造的东西都是可以很容易被反向工程,而生物系统经过一百多年/社会系统经过三四百年的研究却从来没有办法很好的反向工程以理解和改造。

最后,人工设计的系统和进化的系统也在慢慢融合,很多方面已经开始有这些迹象了。步子啊具体阐述。让我突然想起了两个计算机领域中的例子:C++语言一路走过来不断进化颇有一些像进化的过程,不断添加新的特性,不断解决新的问题,结果变成庞然大物,复杂而强大;还有很多软件工程中不断打补丁,到最后可能可以用,但往往不是一个合格的工程产品,但是复杂到一定程度就需要推倒重来。

— 完 —

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【知乎日报】
你都看到这啦,快来点我嘛 Σ(▼□▼メ)

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