快捷操作: 按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页 按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页 按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部! 如果本书没有阅读完，想下次继续接着阅读，可使用上方 "收藏到我的浏览器" 功能 和 "加入书签" 功能！



第一章　　　宇宙是如何创造出生命的
生命来自何处，这个问题人类已经讨论了几千年，但至今也没有定论，生命的起源像是一个无解之谜。那么，生命之谜真的难以解开吗。随着现代宇宙学和生物学的发展，生命起源的真相其实正在渐渐露出水面，解开生命之谜的时刻可以说近在咫尺。

　　解释生命起源问题，其关键在于通过什么途径，是靠主观臆想进行推断，还是利用科学的方法去论证。过去那些对生命起源的解释为什么不能令人信服，关键在于这些解释多为传说或主观想象，因此这些说法难免会出现自相矛盾和不合逻辑的地方。随着科学的发展，人认识生命的方法发生了转变，现代科学对于宇宙和物质结构研究方面都有很大的进展，这使得现代人在面对生命问题时不再像古人那样迷惘和无助，人们可以利用科学发展的成果来解释生命起源这个古老又神秘的问题。

　　科学方法是自然赋予人的一种能力，也是人唯一可依靠的认知途径。现代人类对宇宙认识的已经进入到一个新的阶段，现代科学对于宇宙的形成，物质的形成和演化过程有了更深入的研究，这使得我们可以用新的眼光来审视世界和生命，客观地认识宇宙的形成以及生命的演化过程，从而从唯心的思维模式中解脱出来。在这个宇宙中，无论是宏观的还是微观的变化，它们都遵循着一定的规律，我们可以通过对宇宙运行规律的掌握来认识生命的过去和未来。

　　我们的宇宙是在不断变化的，从现代宇宙学观点看，宇宙有着一个形成和演化过程，宇宙中的物质形态或结构是随时间发生变化的，从宇宙起始阶段的微观物质形态到现阶段复杂的生命形态经历了一个漫长过程，今天的生命产生于宇宙物质结构的演化过程中。换句话说，宇宙中之所以会有生命出现，是因为宇宙物质形态及结构在不断变化，并且是按照一定的规律进行演变。

　　自宇宙诞生之日起，它就在不断地创造新物质，这个过程也是宇宙作用力结构及关系的演化过程。早期宇宙物质形态及结构并不是像今天这个样子，宇宙中只存在着中子、质子、电子、光子和中微子等一些基本粒子形态的物质，随着这些基本粒子在一定条件下的相互作用，不断有新的物质形成，然后由这些物质构成我们今天所知的星球以及星系，而生命则在随后的物质演化过程中被创造出来。

　　由微小的宇宙粒子演化到生命经历了漫长的时光，那么宇宙为什么会不断地创造出新的物质，即如何由早期的微观物质演化到今天的具有复杂结构生命，这其实就是生命产生问题的关键所在。在宇宙中，物质的运行依据一定的规律，在这样的规律作用下，物质形态在不断发生变化，这就是说生命的出现与宇宙物质运行规律有关。

　　所以，我们现在的问题就在于，宇宙中新物质的出现和存在与宇宙运行规律之间有什么联系，再进一步研究新的物质结构的出现与生命的产生之间有什么关联，如果我们搞清楚这样的问题，也就能对生命的起源及本质有一个客观明确的认识。

　　我们所知的宇宙中任何存在都不是恒定的，包括物质结构以及整个宇宙的存在形态。从现今的宇宙观看，宇宙实际上是一个巨大的物质作用体系，在这个作用体系中，有各种形态的物质存在，或各种作用力结构的存在，它们依据一定的规律相互关联和作用，而宇宙中的种种变化实际上是各种力之间相互作用所产生的结果。

　　在物理学中，对于一种物质存在，它也可以被表述为一种作用力结构，像基本粒子、原子、分子这些存在可以定义为某种作用力结构。对于一种物质存在，它的形态不过是作用力结构的外在表现形式，物质形态的变化其实也就是作用力结构的变化。宇宙中存在有四大基本相互作用力，它们分别是引力、电磁相互作用和强相互作用以及弱相互作用力，这四大基本作用力按照一定的定律在物质演化中起作用，是它们决定着宇宙中发生的一切事情。

　　强作用力是最强的力，它存在于强子之中，核能是靠它产生的，但这种力只有在原子核范围内起作用。弱作用力的作用是能使质子衰变为中子，并释放出射线，这个力是核聚变不可缺少的。电磁力是大家熟知的一种力，虽然它比强力弱得多，但它有更远的延伸力，电磁力的特点是有正负的极性，因它的存在构成了宇宙世界最丰富的物质演化。引力是最弱的力，但它无所不在，并在宇宙演化中起着关键作用。

　　宇宙演化过程中包含着非常复杂的变化，宇宙中的变化之所以复杂，是因为这些变化的背后隐含着复杂的作用力关系形式。物质作为一种作用力结构，它的存在形态是不稳定的，会受到其它物质（作用力）存在的影响，这是由各种作用力之间的作用定律所决定的。在宇宙演化过程中，作用力关系及物质结构有着由简单向复杂演化的趋势，这种趋势的存在是因各种力相互之间不断作用而产生的，而这也是生命这种复杂物质结构能够产生的原因。

　　宇宙演化经历了这样几个阶段，开始由一些基本粒子合成原生物质，然后由原生物质构成星云，由星云再演化为恒星，在恒星的演化过程中，各种元素被熔炼出来，这些元素在某个阶段被抛撒出来，形成围绕恒星旋转的行星，并在适宜的条件下（如地球环境），更加复杂的物质结构便产生了。　

　　关于宇宙的创生和演化现在人们普遍接受的是大爆炸理论，尽管宇宙如何产生和演化问题的争论仍在继续。大爆炸理论比较成功地解释了我们现在的宇宙及其特性，特别是在　有关宇宙膨胀、微波背景辐射及各种轻元素的不同丰度等方面。

　　自宇宙形成那一刻起，各种力之间的相互作用就开始了，或者说开始了创生新物质的过程。现代物理学是这样描述宇宙诞生及演变过程，在离绝对时间开端最近的时刻，宇宙内的所存物质和能量都聚集到很小的区域内，此时宇宙处于绝对高热和稠密的状态，卷曲的时间和空间使之成为一碗搅浑的热浓汤。现今宇宙起作用的四大基本相互作用力，即引力、电磁相互作用和强相互作用以及弱相互作用力，在此阶段被认为还是某个统一的“超力”而未分化。

　　接下来叫所谓的大统一时期，此刻开始，超力逐渐分划成我们今天看到的部分作用力。由于膨胀能量引发了宇宙的大爆炸，整个宇宙一下子从比一个亚原子还小的尺寸，膨胀到比我们今天测量手段所及的宇宙空间还大的程度。这个过程中，卷曲的时空也一下子变得平滑起来。注入于膨胀中的能量开始按照爱因斯坦那著名的质能关系式E=mc2生成物质粒子，最初大部分的物质粒子，只要是正物质和反物质相遇，很快湮灭留下一堆辐射，然后剩下只有随机分布的正物质弥漫整个空间。

　　到此为止即所谓电弱时期，电磁相互作用和弱相互作用之前还是一种力，到此刻两种力分开，（外加引力和强相互作用力）形成我们今日能够观察到总共四种相互作用力的局面。宇宙继续膨胀，当它逐渐冷下来之后，此时便出现了我们今天看到的基本粒子，质子，中子等，而构成质子和中子的粒子，则是夸克。

　　当宇宙温度降到10亿摄氏度，质子和中子开始形成原子核—带电原子的内核。之后，由于整个宇宙温度已下降到一定的低点，此时形成氢核和氦核这两种宇宙中最简单也最常见的元素。

　　随着时光推移，宇宙冷却到1000摄氏度，温度低到电子开始登场并结合原子核形成大量的原子。这段时间又称重组时期，宇宙大约由百分之七十五的氢原子和百分之二十五的氦原子组成。随着电子在原子中的跳跃（放出或吸收光子），整个宇宙因为有了光而变得明亮起来。

　　随后宇宙的温度继续下降，原子间的引力也终于战胜扩散压力和辐射压，在它的作用下渐渐形成了一个个物质密度较大的地区，并继续向中心收缩，原始星云就这样形成了。体积小而密集的星云气体在引力下开始塌缩，产生的热量足以引发氢核聚变，它们形成了点亮整个宇宙的恒星。

　　恒星的演化开始了宇宙物质结构演变的新阶段。恒星的寿命取决于质量的大小，恒星越大，寿命越短，这是由于在巨大引力作用下引发强烈的核聚变造成的，而像我们太阳这样的恒星内的核聚变要温和得多。恒星形成后，在引力、电磁力等的作用下，首先进入氢燃烧阶段，氢的原子核聚变成氦，并向外发放光和热。接着在密度很大温度极高的星球中心部分开始发生氦的燃烧，氦核聚变成铍，碳和氧。　氦的燃烧阶段结束时，星球中心区域收缩，温度重新上升，碳和氧的燃烧得以开始，结果形成了钠，镁，硅和硫等元素。当恒星中心部分的碳和氧消耗殆尽并富含硅时，便开始了硅的燃烧阶段，硅转化成硫，氩和其它一些更重的元素。如果恒星通过收缩，内部温度继续升高，便形成铁及附近的一些元素。铁吸收中子及能量后，在恒星熔炉的最后阶段炼出了金，铅，铀等更重的元素。

　　恒星熔炼出的元素对宇宙发展的进程有着非凡的意义，宇宙的活力在于它的不断变化，就各种物质元素的形成而言，完整的元素序列为今后一些事件的发生做了准备。这些元素根据原子核结构的不同有着不同的力学属性，相互之间呈现规律性的关系，在一定条件下通过相互作用会形成更加复杂并且具有新的属性的物质。

　　大恒星的演化历程最终以大爆炸结束，这就是超新星爆发。超新星的物质弥漫之后，引力将再次将爆炸的残留物凝聚成天体，大的塌缩成恒星，小的形成行星，如果这颗恒星有较长的寿命，而它的周围有若干合适的行星围绕，那么，这个长寿的核能和比较靠近它的行星上丰富的元素之间的相互作用，就有可能产生我们今天所知的最复杂的物质结构——生命。所以，大恒星寿命虽短，但它却是高效制造元素的“工厂”，伴随恒星的剧烈爆发，将恒星外围的物质抛入广阔无垠的太空，这些抛撒物构成了围绕恒星旋转的行星，形成像我们今天所见的太阳系。当像我们太阳系这样的天体形成后，如果有像我们地球这样具有多元素存在的星体，这些具有特定力学属性的元素，在一定条件下相互作用，物质的结构演化便进入到一个新阶段。

　　宇宙的演化，是按照力学定律一步步走下来的，宇宙物质的演化史是一部作用力结构及关系的演化史。纵观整个宇宙演化过程，我们能够发现，宇宙能态有由高向低变化的趋向，作用力关系及结构有着由简单向复杂变化的趋向，表现在物质结构及关系上有着由简单向复杂演化的过程，即不断有新的物质结构和关系形式产生。

　　宇宙演化是一个非常复杂的过程，在今天，我们还不能够很好地解释宇宙变化的各个细节，因为一种变化的产生往往是各种力叠加所产生的结果，我们尚难以对一些力之间的相互作用做精确的定义。但无论如何，宇宙的变化说到底是作用力关系以及结构的变化，是各种作用力相互作用所产生的结果，而外在表现为宇宙物质体系及物质结构的变化。

　　对宇宙的变化研究可以发现，宇宙中的变化其实可概括为两个方面，一方面是物质形态及结构的变化，另一方面是物质存在体系的变化，并且这两方面的变化之间存在着相互对应的关系。在宇宙演化过程中，不断有新的物质存在体系的形成和新的物质形态出现，这样的对应变化关系贯穿着宇宙演化的整个过程。

　　在宇宙演化的不同阶段，有着不同的作用力体系和与之相对应的物质形态。我们这样来理解宇宙的演化，宇宙环境在不断变化，当某种环境形成后（环境实际为各种作用力的总和），就有与此环境相适应的物质（作用力）结构产生。与此相对应的，当新的物质出现之后，它们又构成了新的环境，这是一个循环推进的过程。在宇宙的演化过程中，作用力结构及关系不断趋向复杂，即不断有新的物质形态出现。

　　我们今天知道的各种元素、无机分子、以及随后出现的有机分子，它们都是在宇宙各种力相互作用的过程中产生的，表现为作用力关系结构的变化。而对于一种更加复杂的物质结构——生命体，它的出现不是宇宙中的一个突发事件，而是在其它一些物质出现和存在的基础上产生的，或者说当环境演化到一定阶段形成的，是宇宙物质存在及其体系持续演化的结果。

　　对于物质形态与物质存在体系的对应变化关系，也可被理解为宇宙作用力结构演化规律，在这样的规律支配下，宇宙万物被创造出来。而对于生命如何产生这样的问题，其实我们需要从研究物质形态的变化和物质存在体系的变化之间关系来着手，生命的奥秘也就隐藏在各种作用力的关系变化中。在我们这个宇宙中，作用力定律适用于一切物质创造，正是它赋于了生命这种物质结构以活力。

　　人们知道，生命产生和存在于地球，研究一下地球产生和演化历史可以发现，地球不是从来就存在的，它是在宇宙长期演化过程中形成的，天体的运行反映宇宙作用力结构及关系的演化，地球的外在环境和内在物质构成与宇宙的形成和演化趋势有关，这样的物质结构体系存在于一种特定的宇宙作用力结构之中。

　　在地球形成以后，由于地球特定的物质构成和在天体中的位置，这为地球上某些新的复杂的物质结构的形成和演化提供了有利条件，在这里物质结构及关系的演化进入到一个新的阶段，从而为生命这种复杂物质结构的出现创造了条件。在地球上，物质演化经历了物理变化、化学变化、生物变化这样几个阶段，每个阶段对应不同的环境条件。生命是一种复杂的作用力关系结构，这种结构的存在反映了地球这个物质作用力体系的发展状况。

　　所以，从宇宙运行趋势看，宇宙物质结构和物质存在体系有着由简单不断趋向复杂的趋势，这样的趋势由宇宙物质演化规律所决定的。生命是一种复杂的物质结构，或者说是一种复杂的作用力关系结构，这种复杂结构的出现从宇宙演化趋势上讲是必然的，生命如果不是以这种形式或许还会以其它的形式出现。

　　从以上的论述可以看出，宇宙中之所以有生命的存在，是因为有宇宙物质结构和物质存在体系对应变化关系的存在，如果我们从宇宙作用力结构及关系的演化就可以比较容易理解生命的产生与发展。生命是地球上物质形态渐进演化的一种结果，它以一种复杂的物质作用力结构形式对应于地球某一发展阶段的环境状况。

　　从宇宙初始阶段相对简单的作用力关系结构，到今天生命体所具有的复杂的作用力关系结构，反映了不同能态下各种作用力之间的关系。自宇宙诞生的那一刻起，它就按照一定的规律在运行，宇宙在不断变化，包括它的整体形态以及其中存在的事物。

　　所以，在我们认识生命的时候，有必要将它放在宇宙演化的大趋势中，从物质结构与物质存在体系的对应变化关系来看待生命的产生与发展，这样我们就会对生命的过去和现在有客观和系统的认识。

　　从哲学意义上讲，存在和变化是互为前提的，没有变化也就无所谓存在，由于宇宙不断产生新物质所以它存在，更因为创造出了能够思考宇宙存在的生命而存在。由宇宙中微小的基本粒子演化到今天复杂的生命体，这是一件非常神奇的事，现在我们的疑惑不是关于生命起源问题，而是要问究竟是谁创造了宇宙物质演化规律，是谁制定了作用力关系法则。

第二章　　　地球生命的产生和演化
过去人们对于生命的起源感到困惑，主要因为无法解释非生命物质与生命体之间是如何过渡的，那么我们应该如何来解释这个问题。

　　在探讨生命起源问题之前，这里先解释一下什么是环境。简单地说，环境可以被理解为各种物质的存在，也可理解为各种作用力的关系结构，即环境是各种物质存在及作用关系表现的总和。

　　在宇宙的演化过程中，环境对物质的存在结构或形态会产生影响，不同的环境实际上表现为不同的物质作用力关系结构。在不同的环境条件下，物质会表现出不同的存在形态，这些条件可表述为温度、压力、引力、辐射、其它的物质存在等。环境变化实际就是物质存在条件或相互作用关系发生改变，在新的环境条件下，会出现新的物质形态或结构，也可以这样理解，新的物质形态反映了新的环境状况。而在另一方面，物质形态的存在又影响了环境，新的物质结构及其关系体系又构成了新的环境