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生命是偶然的奇迹

(2008-12-24 21:46:38) 下一个



首先,宇宙象我们现在看到的这个样子,就完全是巧合。


巧合之一就是暗物质与普通物质的比例正好是五到六比一。可别小看这样一个比例,因为这个比例如果稍稍偏离一点点,宇宙的形态就完全不同。如果暗物质太多,对普通物质的引力就会增加,普通物质之间的引力就不足以形成大规模的星系结构。反之,如果暗物质太少,没有足够力量抵消普通物质之类的相互吸引,普通物质之间的凝聚会大大加强,结果可能就是星球和星系的数量大大减少而质量大大增加。不管是哪种情形,那样的宇宙都不可能支持我们所知的意义上的生命。


大爆炸瞬间暗物质和普通物质是通过完全不同的途径产生的。理论上两种物质之间的比例有无穷多的可能性。为什么宇宙正好就是现在这个样子呢?这个又有两种理论解释。一是Multiverse理论。也就是说,我们所知道的宇宙并不是唯一的。另外还有无穷多的宇宙。它们的暗物质和普通物质的比例各不相同,而只有我们这个宇宙正好具有五到六比一的比例。另一个是Big bounce 理论。就是说宇宙扩张到一定程度就会由于自身引力而塌缩,回到接近奇点(singularity)的状态,然后再开始新一轮的膨胀。每次形成的宇宙都跟上一个不一样。我们现在所处的宇宙已经是n世宇宙,正好具有这样的暗物质和普通物质比例。


一个life-permissible的宇宙构架只是生命存在的最最基本的物理条件。更进一步基本的条件,目前认为就是水。已知的维持生命的重要的物理或化学过程,几乎都离不开水。所以NASA耗费大量的人力物力在宇宙中寻找生命的迹象,主要找的就是水。当然水只是生命存在的必要而非充分条件。有水并不一定就有生命。


有水之后,其他构成生物体的基本元素,例如碳和氮,又是如何整合到构成生物体的有机小分子,例如氨基酸,核糖和碱基里面去的呢。在已经形成的生物体里面,这些分子的合成都是通过酶促反应实现的。在当时还没有酶存在的条件下,合成这些小分子都是极其困难的事,得经过极端的手段。据猜测就是闪电或者外来星体撞击早期海洋─一锅混沌的富含各种无机物的珍珠翡翠白玉汤。这样,地球上的某个地方的一潭浑水,经过电光石火的洗礼,溅起了生命开始的第一朵火花,虽然形成的这些有机小分子都还没有自我复制能力,只是生命的前体,不是生命。真正生命的形成要等这些分子连接成能自我复制的DNA或RNA之后。另外一种假设是地球上的生命来自外星球。这些生命或者是产生生命的有机分子是搭载陨石或者小行星来到当时死气沉沉的地球上的。即使是这样,那九死一生的旅途,那些乘客经历缺氧和超高温的考验还能存活下来,也是够令人惊叹的。


之后就是进化。在当时的环境下,那些缺乏多样性的没经受过考验的脆弱的原初生命,被恶劣的环境淘汰而全军覆没的可能性非常高。所以原初生命能够经受自然选择的考验而延续至今,又是一个奇迹。其他不说,光是人类的进化就几经周折。由猿到人进化过程中的几个分支,包括曾经在亚洲生活的Homo erectus, 以及在欧洲生活过的Homo neanderthalensis,都已经被自然淘汰而灭绝,咱们智人Homo sapiens是硕果仅存的一个种了。


一个物种的灭绝是个不可逆的过程。就象恐龙灭绝以后,其他物种会继续进化,可是由于基因突变和自然选择的双重不确定性,基本上是不可能再进化出跟原来一样的恐龙了。同样,如果由于某种原因所有生命都从地球上绝迹,也许在到地球本身寿终正寝的那一天都不会再次出现生命了。

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评论
thunder_bird 回复 悄悄话 补充一下,最原始的生命大概出现于38亿年前。目前为止发现的最古老的化石是生活在35亿年前的微生物的化石。反正有生命出现的时候地球还相当年轻就是了。
thunder_bird 回复 悄悄话 关于水的问题请看上文。

现有证据表明地球年龄是45.4亿年左右,而我们这一“季”生命起源于大约40亿年前。生物进化是个漫长过程,40亿年时间不算长。此外,所有证据(例如化石资料)都表明地球上的生命只有一季。不存在一季生命全数灭绝后另一季生命重新开始所形成的断层。

地球无所谓复苏,它象其他星体那样,从诞生之日始就慢慢走向衰亡。你大概是说地球上生命的复苏。首先,正如本文所说,地球上的生命是来之不易的,是非常偶然的产物。其次,如果地球上的生命有一天全数灭绝,说明那时地球上的条件已经不再适合生物的生存,要再次产生生命就更加不可能了。
艾丽思笔记 回复 悄悄话 没有都看懂,我的科学常识少得可怜。

有两点我一直困惑,一个是都说水是维持生命的必然要素,但这是从地球生命的角度讲的,难道宇宙中就真的没有不靠水也能生存的生物吗?

另外,地球的球龄也有四十多亿年了,难道除了我们这一次的人类文明,真的从未有过其他的文明出现?从我们这一季的原初生命到现在,也不过几百万年吧,对于地球来说不过是弹指一挥间,我总觉得每一季的文明毁灭之后,地球还是有复苏机会的。

恐龙也是和我们一季的,按照这一次的生物文明算起。
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