縱覽各大陸發展歷程，我們可以看到相似的發明序列。世界各地所有技術進程都符合明顯相似的順序。石片發明之後是火的控制，接着是石刀和石球武器。接下來是赭土顏料、埋葬屍體、捕魚器具、輕型拋射工具、在石上打孔、縫紉、雕像雕刻品。這個序列相當統一。刀尖總是在火的使用之後產生，屍體埋葬總是在刀尖之後，彎拱技術總是先於粘接技術。有很多序列是“自然”過程。製作斧子前，顯然需要掌握刀刃技術。紡織總是在縫紉之後，因爲任何類型的織物都需要線。但是其他很多排序不存在簡單的因果邏輯。爲什麼巖畫作品總是先於縫紉技術出現？目前還沒有公認的原因，儘管每種文明都是這樣。金屬製品沒有理由一定產生於陶土製品（陶器）之後，可是事實總是如此。
地理學家尼爾·羅伯茨（NeilRoberts）分析了4塊大陸上人類馴養穀物和動物的相似過程。因爲每塊大陸潛在的天然生物資源差異非常大（賈裡德·戴蒙德在《槍炮、病菌與鋼鐵：人類社會的命運》一書中詳細探討了這一主題），導致多塊大陸出現只有一些本土穀物或動物物種首先實現家養的情況。與此前的猜想相反，農業和畜牧業不止一次獨立形成並在全世界傳播。正如羅伯茨闡述的那樣，更準確地說，“全面的生物考古證據顯示，馴化技術在全球擴散主要發生在過去的500年間。基於3種重要穀物——小麥、稻米和玉米——的農耕體系都有獨立的起源中心”。目前的共識是農業被（重複）發明了6次。這裡的“發明”指的是一系列新技術，一連串生物馴化和工具。各地區發明和馴化的順序近似。例如，多塊大陸上的居民在養駱駝之前已經開始養狗，種植穀物之後纔開始種植塊莖作物。
考古學家約翰·特倫（JohnTroeng）記錄了農業出現之後的53種史前發明，它們獨立產生次數不止2次，而是3次，分別在3個與世隔絕的偏遠地區：非洲、歐亞大陸西部和東亞/澳大利亞。其中22項也被美洲居民開發出來，意味着這些發明同時在4塊大陸誕生。這4個地區分隔程度非常高，足以令特倫相信起源於這些大陸的所有發明都具有獨立的趨同性。就像科技始終表現的那樣，一項發明爲後來者奠定了基礎，技術元素的每個領域都按照似乎預先確定的順序進化。
在一位統計學家的幫助下，我分析了這53項發明的4種序列的相似程度，發現它們與標準序列的關聯度是：3個地區係數爲0.93，全部4個地區爲0.85。通俗地說，係數高於0.50表示非隨機關聯，達到1.00就??完美匹配，也就是說，0.93表明各地區的發明序列幾乎完全相同，0.85稍次。考慮到不完整記錄和史前年代測定的誤差，這樣的序列重合度具有重要意義。本質上說，科技發展方向任何時候都是相同的。
爲了進一步證明存在這樣的方向，研究館員米歇爾·麥金尼斯（MicheleMcGinnis）和我共同編輯了一張表格，內容是關於前工業化時期的發明——例如織布機、日晷、拱頂和磁鐵——何時在下列5個主要大陸出現：非洲、美洲、歐洲、亞洲和澳洲。其中一些發明產生的時代，通信和出行比史前年代更加頻繁，因此它們的獨立性不太確定。我們發現了83項新技術在多塊大陸獨立出現的史前證據。當對它們進行匹配時，又一次出現這種情況：亞洲展現的技術序列與美洲和歐洲達到極高的相似程度。
我們可以這樣總結，在歷史時期和史前時代，世界各個分隔地區的新技術發展路徑相同。技術元素獨立於發源地的不同文化、統治者的政治體系和可供使用的自然資源儲備，沿着一條普適的軌跡一路走來。科技的總體進程是預設好的。
人類學家克羅伯警告說：“從文化角度看，各種發明是被預先確定的，這樣的論述不應當被賦予神秘的含義。例如，它並不意味着，從時間起點開始活字印刷術就被預定要由德國人於1450年左右發明，同樣1876年美國人發明電話也應該這樣理解。”它僅僅表明，當過去的技術孵化出的全部必要條件準備就緒時，新的技術就會水到渠成。“作爲先決條件的知識和工具到位了，新發明實質上就是必然要出現的。”社會學家羅伯特·默頓說道，他研究歷史上的同步發明。一個社會的已有技術以前所未有的規模混合在一起，產生了充滿活躍潛能的過飽和的母體。當合適的理念被植入這個母體時，必然的發明就會突然成形，如同水凝結成冰。但是正如科學展現的那樣，水在溫度足夠低的情況下注定要成爲冰晶，儘管如此，沒有兩片雪花是完全相同的。水凝固的軌跡是預定的，但是其預定狀態的個性化表現具有相當大的靈活性、自由度和美感。儘管每片雪花的典型形態肯定是六邊形，但是實際形態是不可預測的。如此簡單的微小顆粒圍繞意料之中的核心架構產生的變化無窮無盡。對於現在極爲複雜的發明，這個結論的真實性甚至更高。白熾燈、電話或蒸汽機的精華結構具有必然性，但其不可預測的表現形式可以有上百萬種變化，取決於它的進化環境。
這與自然界的差別不大。任何物種的誕生都有賴於其他物種組成的生態系統是否準備好養分和生存空間，激勵它的新生。我們稱之爲共同進化，這是因爲物種會相互影響。在技術元素領域，許多發現需要以其他科技物種——合適的工具或平臺——的發明爲前提。只有在望遠鏡發明一年後，很多人才觀察到木星的衛星。但是工具本身不會發現新事物。預測天體存在的是天文學家。因爲沒有人預測到細菌，顯微鏡發明200年後，安東尼·範·列文虎克才發現了微生物。在方法和工具之外，新發現還需要合適的理念、預期、詞彙、解釋、專業知識、資源、資金和發表結果的意願。而這些也是由新技術驅動的。
過於超前的發明或發現毫無價值，沒有人可以深入研究。理想的情況是，一項創新只打開與已知世界相鄰的新領域的大門，引導文化向前躍進。過度新潮的、非常規的或者不切實際的發明可能開始會失敗（也許缺乏至關重要的還未發明的材料、關鍵市場或者正確的理解），但是如果此後由支撐理念構成的生態系統發育完善了，這樣的發明也許能夠獲得成功。格里戈·孟德爾1865年發表的基因遺傳理論是正確的，可是被忽視了35年。他的睿智見解未被大衆接受，一是因爲它沒有解釋當時生物學遇到的問題，二是因爲他的闡述無法通過已知的方法付諸實踐，所以他的發現超出了早期接納者的理解範圍。數十年後，科學麪對的緊迫問題正是孟德爾的成果可以回答的。現在他的真知灼見距離大衆只有一步之遙。又過了幾年，3位不同的科學家——雨果·德弗里斯、卡爾·埃裡希·科倫斯和埃裡希·切爾馬克——各自獨立地重新發現了孟德爾已被遺忘的成果，當然這個成果始終存在。克羅伯斷言，如果有人阻止這三人重新發現孟德爾的成果，再過一年，6位科學家，而不是隻有3位，將揭開這片當時已經顯而易見的新領域。
技術元素的固有順序嚴重阻礙社會向前跳躍式發展。如果某個缺乏一切科技基礎設施的社會可以一步跨入100%清潔、輕質的數字科技時代，而跳過沉重、骯髒的工業化階段，這將是不可思議的。數十億發展中國家的窮人購買廉價手機，避免長時間等待安裝工業時期的固定電話，這一事實給了我們希望：其他技術也可以引導社會躍進至未來。但我對手機在中國、印度、巴西和非洲的使用作了認真分析，發現世界手機市場的繁榮伴隨着銅質電話線市場的相似增長。手機沒有減少電話線。相反，手機出現的地方，銅線隨之而來。手機讓新近受過教育的消費者感覺到需要更高帶寬的互聯網和更高質量的語音傳輸，從而使銅線的市場擴大了。與其說手機、太陽能電池板及其他潛在的跳躍式技術使社會跨過工業時代，不如說它們飛速發展，加快了早應到來的工業化的步伐。
新技術以舊技術爲基礎，其依賴程度是我們觀察不到的。儘管負載信息的電子構成現代經濟必不可少的層面，但是每天發生的事情中很大一部分完全屬於工業化領域：作爲物質基礎的原子正在移動、正在重組、正在採掘、正在燃燒、正在精煉、正在堆砌。手機、網頁和太陽能電池板都依賴重工業，而工業依賴農業。
人腦的機理完全相同。我們的大腦活動大多消耗在我們甚至覺察不到的初級行爲上，例如行走。另一方面，我們唯一意識到的剛進化出來的單薄的認知層是以傳統過程的穩定運轉爲基礎並與之息息相關的。會計數纔會做運算。同樣，會生產電話線纔會製造手機。工業化完成後才能建造數字基礎設施。舉例來說，最近有一個爲埃塞俄比亞所有醫院配置電腦的宏偉計劃失敗了，因爲這些醫院沒有穩定的電力供應。根據世界銀行的研究，引入發展中國家的高端技術在計劃終止前通常只達到5%的普及率。在傳統的基礎技術設施完善之前，尖端技術無法深入傳播。明智的做法是，低收入國家繼續快速吸收工業技術。爲使高科技設備運轉，需要建設高預算的基礎設施——公路、水廠、機場、機器製造廠、電力系統和發電廠。《經濟學人》一篇關於技術跨越的報道這樣總結：“未能利用舊技術的國家在吸收新技術時處於不利地位。”
這是否意味着，如果我們打算在一個像地球一樣的無人星球上殖民，需要再現歷史，從尖棍、煙霧信號和泥磚房屋開始，然後逐一經歷每個歷史階段？難道不能嘗試運用已有的最尖端技術從零開始建立新社會？
我認爲我們應該嘗試，但會以失敗告終。如果我們要使火星文明化，推土機會像無線電設備一樣發揮重大作用。如同低級功能支配我們的大腦一樣，工業化進程支配着技術元素，雖然表面塗抹了信息化的亮色。高科技的去大衆化有時不過是假象。儘管技術元素的確做到了以更少的物質完成更多的工作，但信息技術不是虛擬的無源之水。物質仍然重要。隨着技術元素的進步，信息與物質合爲一體，有如信息和秩序被嵌入DNA分子的原子中。先進技術是比特和原子的無縫融合。它向工業注入智能，而不是消除工業，只留下信息。
科技如同有機組織，需要連續發展而達到特定階段。各種發明遵循這個在所有文明和社會中都存在的統一的發展順序，不依賴人類天賦。我們事實上無法實現想要的跳躍式發展。但是當一項發明的支撐技術網絡準備就緒時，它會迅速地降生，立刻出現在衆人面前。人類創新進程以多種方式向物理和化學法則控制的具體形態演變，這些形態的序列由複雜性規律決定。我們把這稱爲科技的規則。