生命的起源pdf+txt+mobi+epub+azw3

banner

刘大可 所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的(廖祥忠、马伯庸、邢立达、河森堡、刘朋昕诚挚推荐! 这本书给出一个其他科学读物都不曾给出的完整回答, 请不要把这当作一本常规的“科普书”)

生命的起源 封面

生命起源的时间与方式

生命,宇宙,一切,最终的答案是什么。

从远古以来,人类祖先就开始追问什么是实在,冥思苦想着这些关于真实的深层问题。所有的东西都从哪里来,往哪里去?宇宙到底有多大?这是多么令人着迷的问题,几乎全世界的人类文明都对它着迷。为了这个目的,人们创造了各种各样的创世神话、传说和宗教信仰。这两个问题如此难以回答,因此没有一个全球一致的答案(见图0-2)。假如一切文化都倾向于统一的世界观,那它说不定就会是“最终的现实”。不过,事情并不简单,每个文化给出的答案各不相同,有些则反映了人们不同的生活方式。比方说,古埃及的创世神话就是说尼罗河使地球肥沃,而我们的世界是从水中诞生的;在我的家乡瑞典,冰和火是生命的重要来源,因此古挪威神话认为生命起源于冰与火。

很神奇吧!

在这本书中,图0-2一直以来,很多思想家都对这本书中涉及到的有关宇宙的许多问题感到迷惑不解,但全球的答案却一直没有统一的答案。这张图片是由MIT毕业生DavidHernandez为我的2011年宇宙学课设计的。这个简单的分类方法当然不是很严格,所以你可以有所保留。由于很多宗教有多种分支和不同的解释,有些宗教可以分为多种类型。举例来说,印度教可以在创世神话的三种类型中占有一席之地,因为据传说,创世神梵天(图中的大神)和我们的宇宙都是从一个蛋里出来的,这蛋也是从水里出来的。

对于这些最终的问题,古代人所给出的答案多少有些激进。那么,真正的和真实的是什么呢?脱离了肉眼所能看到的世界,是真实存在的吗?是的!

这个答案是柏拉图2000年前给出的。人类就像被关在洞穴里,面朝一片空白的洞壁,后面的篝火把一切的影子都投射到洞壁上,使人误以为婆娑的影子是真的。在柏拉图看来,所有我们人类认为是“现实”的日常事物,不过是现实世界中的扭曲和限制的幻象。要真正了解现实世界,就必须打破思维的束缚。

在物理方面,我从柏拉图学到了这一点:现代物理学以无穷无尽的事例证明了现实世界的根本本质并非其表面所见。但是,如果物理学并不像我们想的那样,它会是什么样子?那么,我们大脑内部的现实和外部真实之间有什么联系呢?事物到底是由什么构成的?地球如何运作?为什么呢?

所有事物,都有终极意义吗?假如有的话,那是什么?就像著名科幻小说作家道格拉斯·亚当斯(DouglasAdams)在其科幻小说《银河系漫游指南》(TheHitchhiker’sGuidetotheGalaxy)中对此进行了追问:“生命,对宇宙与万物这一根本问题的答案到底是什么?

生命的起源 目录

生命起源的四个过程

这四十亿年来生命的历史可以概括为这样一句话:生物在不断地与行星和宇宙环境相互作用中进化。生命的原始形式很简单,但是随着时间的流逝,生命就会分化出许多物种。首先,大量单细胞微生物继续存在,另一方面,更复杂的生物已经出现。尽管生活史曾因五次大灭绝而中断,生命复杂性也会短暂地急剧减少,但是,人生的长期趋势是,各种生物从单纯的生物向日益复杂的转变。

不像没有生命的大自然,有机体更加复杂,需要主动获取物质和能量。的确,主动获取本身也需要能量。因此,自人生之初,衡量成本和收益的机制就开始运作。对恒星、行星和星系等无生命的复杂实体来说,这一取舍机制没什么作用,因为他们不需要主动获取物质和能量。不过,更为复杂的生命形式的出现与这种成本增加的权衡是密切相关的,也就是说,为了达到更高的复杂性,投入的成本不可能大于收益和产出。

这个过程主要是由种群内以及种群间的竞争所推动的,竞争决定了哪些有利于生存和繁殖,哪些是不利的。举例来说,五亿四千万年前出现的复杂动物比它的竞争者们能够捕获和自卫。很明显,新的复杂性带来的好处足以与此成本相抵。
为了保持生命本身的复杂性,生命体必须获得足够的物质和能量,这是一个不可忽视的硬道理。所以,生活的故事首先要说的是生命体如何获得和合理利用物质和能流,而不是其它生物之囊中的物质和能量。它并非新鲜事,而是人们几十年来热切地探索的话题。一切分析都会运用这个观点,或者隐含或直接地运用这个观点,认为能够通过某一特定的金凤花环境中的物质流动是产生不同复杂层次的基本原因。

与宇宙演化不同的是,宇宙的进化最初是很有活力的,但是后来缓慢的,而前者是不断地加速的。生物起源于35亿年前。一直到二十亿年前,生命体的形态都非常简单,但是从那以后就形成了复杂的细胞。然后,在大约5亿4千万年前,复杂生物开始扩散,这是在五亿四千万年前。从那时起,生物的种类急剧增加。[3]人类史上也有类似的加速现象,在这期间,人口数量和技术水平都出现了急剧增长。

生物学与人类史之所以加速发展,其深层次原因可能是因为两者都是由学习过程所驱动。在这方面,学习的过程首先涉及到获取足够的物质和能量,并维持自己的复杂性。在达尔文和华莱士的"自然选择"或"物竞天择"(或者说"非随机排除")的压力下,不断地重新评估维持复杂性的代价与收益。这个过程的原则是消灭有害的物种基因和不完全的文化能力,因为生物进化的一个硬道理就是物种能否成功繁殖,是否是生,而非消灭。

所以,不同形态的生命体有时被称为“复杂适应系统”(complexadaptivesystems)。这个概念由美国圣达菲研究所的MurrayGell-Mann和他的同事提出,该研究所致力于以多学科视角研究复杂性。[4]不像没有生命的自然,各种形态的生命体都能适应外部世界,但通常也会改变外部世界以适应自身的生活。对于所有生命,要么学习去适应环境的改变,要么就是随机地消失。

由于这一学习过程,生物进化和人类史都具有某种正反馈(positivefeedback)机制。生物进化是基于某些特定分子内硬结合的遗传学习(geneticlearning),而文化学习主要发生在脑和神经细胞,更多地以“软件”形式进行。长期来看,这一学习过程具有自我强化的性质,但只有当学习者为生存而获得足够的物质和能量,才能复制并维持其复杂性。生物进化与人类史显示了相似的加速发展趋势。