生命是如何演化的

生命的演化

早期的地球是一个没有生命的世界，经过漫长的演化，逐渐产生了有助于生命物质诞生的环境。在太阳辐射和其他条件下，经过长期的进化过程，终于缓慢演变出原始生物。

原始海洋中藻类的光合作用，释放出氧气，逐步形成了臭氧层。臭氧层吸收了致命的紫外辐射，从而创造了生物有海洋登上陆地，向更高级生命形式进化的条件，、。如果地球上空没有出现一层厚厚的大气的话，那么生命或许仍然停留在非常原始的阶段。

7亿年前，海洋里出现了低等植物和低等动物。有些海生植物被冲到岩石上，并在那里生存了下来。迄今发现的最原始的陆上植物---顶囊蕨，约生存在45亿年以前。越来越多的植物在高低不平的地面上生长，跟着出现了动物。鱼类逐渐演变成了两栖动物，鳍像腿一样帮助它们爬过被海水冲刷的沼泽地，鱼鳃后来也发展成为肺，能呼吸氧气，青蛙蛤蟆是它们的后裔。

距今约在3 5亿年以前，生物开始大规模地想陆地移居。在整个地球表面上遍布了生有绿叶的新型植物，进行光和作用和呼吸作用。大气中的氧气，有3/4是有植物的光和作用产生的。接着爬行类动物登场了，恐龙是这个时代横行海陆空繁荣霸主。

7000万年前，地面又发生了翻天覆地的变化。沼泽干涸，山脉隆起，寒冷干燥的空气横扫大地，多汁的羊齿植物逐渐枯死，不可一世的恐龙适应不了环境的巨变，终于灭绝了。现在只能在博物馆里看到它们的化石。

哺乳类动物继承了这座江山。其中的一支作为人类远祖的灵长类，就是在6000万年前出现的。从这些早期的灵长类，发展出猿猴，还有人。

人类的起源可推溯到300万年前，当然它们不是现代的人，而是猿人。40万年前，在北京周口店附近，就生活着一群北京猿人。在生存斗争中，他们逐渐学会了根据自己的意图制造并使用简单的工具。

细想一下，只有人类不受自己身体的限制，人没有翅膀，可以飞得比鹰更高；没有鳍，可以在水面航行；没有厚软的柔毛，可以到冰天雪地的南北极探险；没有锐利的牙齿和爪子，可以对付任何凶猛的野兽。人所以这样坚强有力，就因为人能够制造工具，使用工具。此外，人类具有完全直立的姿势，解放了双手，复杂而有音节的语言以及特别发达善于思维的大脑。人从一般的生物中脱颖而出，跃居生物世界的“出宰”地位。

在人类出现之前，各种动物的生死存亡，嗾使有自然环境的变化决定的。这就是达尔文在环球航行中发现的自然旋择的规律：生物如果能国适应大自然的变化，就能过生存下来，得到发展，否则，就回死亡、灭绝。然而，生物进化是一个十分漫长的进程，有低级到高级，有简单到复杂，循序渐进，永无止境。动物如此，植物也是如此。

生命起源是一个亘古未解之谜，地球上的生命产生于何时何地？是怎样产生的？千百年来，人们在破解这一谜底之时，遇到了不少陷井，同时也见到了前所未有的光明。生命起源之说，第一个谜是生命起源的时间问题。第二个是生命起源的方式问题，生命是怎样起源的？它在什么地方起源的？

从古至今，有很多说法来解释生命起源的问题。如西方的创世说，中国的盘古开天地说等。但直到十九世纪，伴随着达尔文《物种起源》一书的问世，生物科学发生了前所未有的大变革，同时也为人类揭示生命起源这一千古之谜带来了一丝曙光，这就是现代的化学进化论。生命起源的化学进化论首先在1953年首先得到了一位美国的学者米勒的证实，米勒描述的生命起源的事件应该是什么样子的呢？那就是在早期，地球上因为它含有大量的还原性的原始大气圈，比如说甲烷、氨气、水、氢气，还有原始的海洋，当早期地球上闪电作用把这些气体聚合成多种氨基酸，而这多种氨基酸，在常温常压下，它可能在局部浓缩，再进一步演化成蛋白质和其他的多糖类、以及高分子脂类，在一定的时候有可能孕发成生命，这就是米勒描述的生命进化的过程。

地球上的生命也许就产生在距今38亿年到40亿年之间，但是我们应该清醒的明白，我们距离揭开生命起源这一亘古之谜，还有一段遥远的科学历程。从无机物到有机物，到有机化合物到有机生命体的演化，同时还具有很多的偶然性，并不是有这种环境，有这种形成条件，它就能产生生命。有人曾经比喻说，这些无机物好像一个垃圾堆里面什么都有，塑料、塑料瓶子、铁，废弃金属、油，而生命，一个单细胞，就像一辆精美的奔驰车，在一阵台风过后，这些垃圾组装成了一个奔驰车。因此我们可以想像，这个生命起源的过程是非常非常地艰难。因此，也许我们在这个蓝色的星球，是生命的惟一的乐园，因此请保护我们的地球，珍惜地球上的生命，我们不能奢望地球上第二次的生命起源。

在中世纪的西方，《圣经》上描绘的上帝，在七天之内造就万物之说，也是非常流行。今天看来，生命起源并不像这些古老传说，或神话描绘的那样，但表明了人类长期以来，对生命起源之谜倾注了极大地热情和关注。但生命起源应该是怎样发生的？科学又是怎样对这一千古之谜进行探索的？我们已经取得了哪些进展？还有哪些问题没有解决？这就是我今天要给大家介绍的内容。

首先，生命起源之说，第一个谜是生命的时间，起源的时间问题。在中世纪的西方，人们对《圣经》的上帝造人的故事是深信不疑的，在1650年，一位爱尔兰大主教根据圣经上所描述的，计算出上帝创世的确切时间是公元前4004年，而另一位牧师甚至把创世时间更加精确地计算到公元前4004年10月23号上午九点钟。也就是说，生命起源距今的话，是六千年前，这当然不是真的，而真的是什么呢？真的就是用科学的回答，科学是怎么回答这个生命起源的时间呢？那就是说用化石，是保存在岩石中的化石来回答。我们知道，生物死亡后，它们的遗迹在适当的条件下，就保存在岩石之中，我们把它们称作化石。地质历史中形成的岩层，就像一部编年史书，地球生物的演化历史，就深深埋藏在这些岩石之中，年代越久远的生物化石，就保存在岩层的最底层。

迄今为止，我们发现了最古老的生物化石是来自澳大利亚西部，距今约三十五亿年前的岩石，这些化石类似于现在的蓝藻，它是一些原始的生命，是肉眼看不见的。它的大小只有几个微米，到几十个微米，因此我们可以说，生命起源它不晚于三十五亿年。同时我们知道地球的形成年龄大约在46亿年前，有这两个数据我们就可以看到生命起源的年龄，大致可以界定在46亿年到35亿年之间。今天，随着科学的发展，地质学家认为，在地球形成的早期，地球受到了大量的小行星和陨石的撞击，它是不适合生命的生存。与其说当时地球上有生命，还不如说它在毁灭生命，因此地球上生命起源的时间，它不早于40亿年。另外，在格陵兰的385亿年的岩石中发现了碳，这个碳的话，我们知道，碳分两种，一个无机碳，一个有机碳。另外，这个碳的话，它有重碳和轻碳之分，因此我们可以根据这个碳之中的轻碳和重碳之比，就来可以推测这些碳的来源。科学家根据碳的同位素分析，推测这些碳它是有机碳，是来源于生物体。也就是说，这样我们把生命起源的时间大大缩短了，也就是在距今40亿年到38亿年之间，自从地球上生命起源之后，一直到现在45亿年，就是生生不息的生命演化史。

好，首先我们现在已经有了生命起源的时间概念，是距今40亿年到38亿年之间。那生命是怎样起源的？它在什么地方起源的？这样我们不得不回顾一些有关生命起源的假说。

第一个是创世说，在《旧约全书》的第一章写到，上帝在七天之内创造了世间之万物，在中世纪的西方大家普遍接受这个观念，可以说一直到现在，这种观念还被很多人接受，当然这也不是真的。第二个呢，是自生论，比如说希腊人认为，昆虫生于土壤，春天万象更新，种子从泥土里萌发，昆虫从去年留下的卵壳中破壳而出。但这不是生命的起源，而是生命的延续，可以说这个自生论，现在已经被彻底抛弃了。与这个类似的说法，还有比如说埃及人认为生命来自于尼罗河，在中国古代也有腐草生萤之说。

第三个有关生命起源的假说，就是有生源论，这个在19世纪的西方也相当地流行，有生源论认为，生命是宇宙生来就固有的，你要问我生命从哪里来的，你首先给我回答一个问题，宇宙怎么起源的？物质怎么来的？你给我回答了物质是怎么来的，生命我就可以说是从哪儿来的，其实这是一个不可知论。在20世纪的后半叶，有生源论逐渐发展到现在的宇宙胚种论，直到现在，有许多科学家认为，生命必须的酶，像蛋白质，和遗传物质的形成，需要数亿年的时间，在地球早期并没有可以完成这些过程的充足时间段。因为它就两亿年，因此他们认为生命一定是以孢子或者其他生命的形式，从宇宙的某个地方来到了地球，这种观念也是有一定的依据的。

二十世纪四十年代以来，人类用天体物理的手段，在地球之外探测了近百种有机分子，像甲醛，氨基酸等等。其中两种天体可以与地球上的生命有关，它可能给地球带来生命或者有机分子，一个是彗星，一个是陨石。我们知道这两颗天体里边它含有大量的有机分子，比如我们把一些彗星称为脏雪球。它们不仅含有固态的水，还有氨基酸，铁类，乙醇、嘌呤、嘧啶等有机化合物，生命有可能在彗星上产生而带到地球上。或者在彗星和陨石撞击地球时，由这些有机分子经过一系列的合成而产生新的生命。当然这种胚种论也存在着不同的观念，它有两种致命的弱点，一个是生命是否能在宇宙中进行长期的迁移？还能不能够存活？我们知道天体之间的距离是以光年为计算的，天体之间交流可能需要成千上万年，从一个星球到了另外一个星球。那在这种真空里面，暴露在这种大量的宇宙射线之中，活的生命它是不是在千万年中还能够继续萌发呢？这是一个最大的问题，第二个从无机分子到有机化合物的过程，这种过程，比如说彗星上我们看到有机小分子形成，在地球上也能够形成，这是不用置疑的。

1859年，伴随着达尔文《物种起源》一书的问世，生物科学发生了前所未有的大变革，同时也为人类揭示生命起源这一千古之谜带来了一丝曙光，这就是现代的化学进化论。生命起源的化学进化论首先在1953年首先得到了一位美国的学者米勒的证实，既然你说地球早期温度都是比较高，又充满了很多还原性气体，还有水，那么我就把这些气体，把水放在一个瓶子里面，看看它是不能产生生命，或者产生有机化合物。米勒在1953年把氨气、氢气，还有水、一氧化碳放在一个密封的瓶子里面，在瓶子里面两头插上金属棒，完了通上电源，通过这个类似于闪电的作用，确实在几天之后产生了大量的氨基酸。那么就是说在地球上面，在闪电下，在常温下，也能成为无机分子，合成有机分子。我们知道，你氨基酸的话，是组成蛋白质的最重要的物质，可以说，组成生命起源最重要的物质。因此，米勒描述的生命起源的事件应该是什么样子的呢？那就是在早期，地球上因为它含有大量的还原性的原始大气圈，比如说甲烷、氨气、有水、有氢气，还有原始的海洋，当早期地球上闪电作用把这些气体聚合成多种氨基酸，而这多种氨基酸，在常温常压下，它可能在局部浓缩，再进一步演化成蛋白质，蛋白质和其他的多糖类，以及高分子脂类，在一定的时候有可能孕发成生命，这就是米勒描述的生命进化的过程。

但是这种温暖水池说，也遇到一些问题，其中有两个问题，第一个问题是现在地质学家认为，地球早期大气圈它并不是含有大量的还原性气体，它是含有大量的二氧化碳和氮气，比米勒的这个气体多一些惰性。在闪电的情况下，你并不能形成大量的氨基酸。第二个，温暖的水池在地球早期并不能长期形成，为什么呢？因为当时地球早期，刚才说过它有大量的陨石、流星，还加上地球本身的放射性，温度很高，你这个温暖水池一旦生命产生了，一个陨星过来，温度在瞬间之内可能达到上千度、甚至几千度，生命已经绝灭了，只能再来一次生命的起源。但是我们现在就这么想，现今的地球上是不是有温度比较高，还有还原性气体，还有生物存在呢？那么，有两件工作可以说具有划时代的意义，一个是1967年美国学者布莱克，在黄石公园的热泉中发现了大量嗜热生物，我们知道蛋白质一般的话超过六十度，就会凝固的，煮鸡蛋六十度七十度以上鸡蛋就熟了，但是生物，是不是在六十度以上还能够生活呢？在以前是不敢想的。

第二个就是1977年克里斯，他在太平洋底的热泉中，同样也发现了大量的嗜热微生物，这个温度它要更高，它可能达到二百到三百度。它压力呢，也有二百到三百个大气压，它的环境是什么样子呢？它确实有大量的还原气体，有硫化氢、有甲烷、有氢气、还有一氧化碳，这个环境确实非常类似于四十亿年前早期地球的环境，那么生命起源它是不是就在这个时候产生的呢？这是我们现在看到的情况，但是化石中有没有在火山喷口或者是热泉中发现的微生物呢？确实有，我们在这方面，我们在化石方面也取得了非常重要的进展，比如说在2000年，罗斯玛森，澳大利亚的一个科学家，他在澳大利亚距今大概32亿年左右的火山沉积里面发现了大量的保存完好的丝状体。这说明在32亿年前，生命在热泉的附近已经大量生存，那么这是现在最新的，最流行的，也可以说迄今为止最科学的有关生命起源的假说，就是生命起源于热泉，或者海底热泉，俗称“黑烟囱”的附近。

海底热泉和陆地上的热泉它们都有很多共同的特点。第一个它温度高。第二个它含有大量的还原性气体，除了二氧化碳以外，还有一氧化碳、氢气、氨气还有硫化氢。第三个特点就是它们都含有大量的生物，比如说蓝藻、光合细菌、硫细菌，特别是一类古细菌，在高温下异常地繁盛，它在超过一百度的时候大量繁盛，而离开了这样的环境，比如温度一降下来，它马上就进行休眠，而且并不能正常的生活，那么这些生物是不是就代表了最早的，最原始的，地球生命起源的时候，这种原始的生命形式呢？

第一个早期地球温度都很高，产生的最早生命形式，应该是一些能适应高温的生物，而热泉中，生物恰恰就是嗜热的微生物。第二个，热泉的环境与早期的地球环境有很多类似之处，比如说它有高温，还有大量的还原性气体、一氧化碳、氢气、氨气，还有硫化氢等等。第三个，在高温的热水环境的话，它是有利于小分子的有机化合物脱水，聚合成有机高分子，比如说现在我们用有机小分子氨基酸合成蛋白质的话，它就是在热水中，通过这个热聚合反应，脱水以后形成这样的高分子，特别是在这种热水口附近的话，形成了黄铁矿，俗称“愚人金”。它是由硫和铁组成的，在它的表面的话，它非常有利于高分子的合成，因为这个硫化铁表面是一个非常好的一个天然的催化剂。第四个有利的证据是热泉口向外层海水之间它有一个温度，和水化学鉴别的梯度，这个梯度的话，也是有利于各种化学的连续反映，我们知道热泉口它喷出来的时候，它的温度可能到达二百度到三百度，特别是在海底洋中脊附近，而海水的温度的话，这种海底的温度一般在0到4度，这样的话，从三百度，一直到四百度，它有一个温度梯度，这种温度梯度的话，对有机化合物合成的话，可以说存在一个连续的反映。第五个也是最重要的一点，就是现在热泉中的生物的话，它确实是生物演化速度的最根部的类型，也就是说它的基因是最古老的类型。

现代生物学家，他通过生物分子学的研究，他把热泉中的一些嗜热古细菌，跟现在的普通细菌进行了基因的对比，发现它们基因的相同点，不超过60％。那么就是说这些古细菌它们含有非常多的古老的基因，也就是说，它们很有可能就是生命起源时候的这种类型。应该说，生命起源我们研究生命起源它最好的证据，还是在地球上，40亿年到38亿年间的岩石和化石所包含的信息。但是，经过40亿年的变化，地球已经面目全非，现在的地球即使你有40亿年到38亿年的岩石，它也进入了大量的变种，信息也几乎全无。

因此我们把目光不要局限在只是在地球上，如果说生命是宇宙之中一个普遍的现象的话，除了地球之外的其他天体上，是否也有类似于地球早期的这样的环境呢？如果有的话，也许能为研究生命起源打开新的窗户，我们第一个目标是什么地方呢？不是火星是月球，现在地质学家认为，月球是40亿年前，一颗大的行星撞击地球，而从地球上迸发出去。形成了当今的月球，这个时间正好是40亿年，如果地球上有生命起源的话，我们在月球上看看，那不就是解决这个问题了吗。在中国的古代神话中有嫦娥奔月的这个说法，月球上有月桂、有月兔，还有浪漫的爱情故事，但是二十世纪六十年代到七十年代，随着前苏联和美国的宇航员登陆的成功，这个神话彻底破灭了，月球其实是一个没有生命，没有水，没有氧气，不适合生命生存的荒漠的星体。

那么我们第二个目标是什么呢？第二个目标是火星，因为火星也许在40亿年以前，有着跟地球类似的经历，火星的物质成分跟地球非常近似，它的轨道也跟地球非常近似，那么火星上是不是有生命呢？我们到火星上去干什么呢？我们寻找生命起源，要从哪几点入手呢？一般来说是三点，第一个在火星上寻找是不是有活的生命？如果有活的生命，那好了。那生命的话，可能真是在宇宙中起源的，或者地球上的生物也许来自火星，或者来自其他的彗星。第二个我们寻找液态水，因为我们知道，水是万物之源，水是生命之源。现在地球上我们所理解的生命形式是离不开水的，所以寻找液态水也是非常重要的一个指标。第三个寻找与生命有关的化合物，如果我们现在没有活的生物的话，过去有没有呢？过去的生物是不是形成了一些化合物？它是不是以化石的形式保存在这些岩石之中呢？所以我们到火星上寻找生命，抱着三个目的。

1957年美国的海盗号航天器发回到地球的信息时，火星上没有生命，没有液态水的存在，它是一个荒芜干渴的红色的星球。但是人类并没有气馁，20世纪90年代，美国宇航局加大了对火星的探测力度，通过火星探测者号、火星拓荒者号航天器和哈博望远镜得到的，和其他的有关天体物理的信息资料显示，火星上过去很可能有过液态水的存在。一些航天资料显示，火星上有类似于像我们发生大洪水山前的冲积扇的构造，还有水、河道、像地球上干涸的河床的河道，还有水侵蚀岩石的痕迹。另外还有非常特别的一点，在火星的两极，发现了类似于地球上冻土解冻的情况，这是我们的航天资料。

但是我们如果有仪器，带上仪器带上人，在火星上去进行探索，或者获得一块石头，进行分析一下，这些事情不是一目了然了吗？所以在1999年初，美国呢，发射了一个火星极地着陆器，它带着了精密的分析仪器，准备在火星的极地进行仔细地研究。但是非常不幸，在1999年底，本指望这些仪器能够得到有关火星上是否有水的直接的信息的话，但就在进入火星的大气层中，跟地球上失去了联系。

地球的形成：

在地球形成之前，宇宙中有许多小行星绕著太阳转，这些行星互相撞击， 形成了原始的地球，当时的地球还是一颗灸热的大火球,随著碰撞渐渐减少，地球开始由外往内慢慢冷却，产生了一层薄薄的硬壳--地壳，这时候地球内部还是呈现炽热的状态。地球内部喷出大量气体，

其中带著大量的水蒸气，这些水蒸气就形成了一圈包围在地球外围的大气层，地球距离太阳的位置不会太近而致使水蒸气被太阳蒸干，地球本身的大小又有足够的引力将大气层拉住，所以地球才会有得天独厚的大气环境，

大气层形成之后就开始降雨，而形成了原始的海洋。

大约在47亿年前，宇宙中尘埃聚集，形成了地球及其所在的太阳系的其他星球。当时的空气中不含有氧气，而含有很多二氧化碳（碳酸气体）、氮气。

最初的地球很小，但不断有宇宙中的尘埃及小的星体撞击，体积不断增大。而且撞击时能量聚集，温度不断上升，最终融化为液体。

不久，星体撞击的次数减少，地球表面的温度降低，形成地壳。这就是今天的地表。但是，地球内部的岩浆不断喷涌，形成大量的火山。火山灰中的水蒸气冷却凝结为水，从而形成海洋。

生命的形成：

在40亿年前的地球水环境中，原子组合成分子，形成新的四力平衡体，而且地球在形成过程中，已聚合了极多的星际有机分子，这些分子组合成大分子，利用彼此的引力场和反引力场来寻找合适的组合对象。大分子、分子、原子三间也是依靠彼此形成的力场来寻找合适的组合对象，形成新的复杂四力平衡体，其中引力场起到远距吸引作用（5－20个原子直径），这也就限制了大分子在大范围获得所需的组合对象，因此大分子彼此组合成一种能移动的组织形式，即最原始的海洋微生物。能移动的大分子团主要采用定向释放电磁力的方法，逐渐发展成能在水中游动的原始组织，因此它们能获得大量所需的食物（四力平衡体），并在体内积存了一些分子，这些分子在原始微生物母体力场导引下，组合成与母体相似的新微生物，这些原始微生物实质上就是一些复杂大分子团形成的四力平衡体，这也是生物基因复制的雏形。

这些大分子团还不是现代意义上的蛋白质与核酸的聚合体，只是多种氨基酸、核苷、磷酸、碳水化合物及其它一些有机小分子的无序聚合体，当核苷和磷酸组成成核苷酸，并逐渐形成核苷酸链，这些核苷酸链形成的力场就对周边的氨基酸形成力场束缚作用，进而组装出肽链。或者先由多种氨基酸组合成肽链所形成的力场对周边的核苷酸形成力场束缚作用，进而组装出核苷酸链，随着形成的肽链和核苷酸链越来越长，分子量越来越大，最终形成核酸和蛋白，核酸与蛋白的形成是彼此相互作用的产物，是同时产生的。

上述“大分子团”就相当于团聚体或类蛋白微球，只不过其中有机物成分更复杂一些，除了多种氨基酸外，还有构成核苷酸链的组件（核苷、磷酸）及一些如碳水化合物之类的有机分子。

有机生命的产生过程大致分为三步：先是原始地球简单的无机化合物形成原始的有机物质（碳氢化合物及其最简单的衍生物），二是在第一步基础上，逐渐发展为复杂的有机化合物（糖、核苷酸、氨基酸）和它们的聚合物多糖、核酸和蛋白质，以及其它有机物质，三是随着地球上自然条件的演变，上述物质进行复杂的相互作用，最后产生具有新陈代谢特征、能生长、繁殖、遗传、变异的原始的有机生物。

在各种“类太阳系”的类地行星上，其拥有的碳、氢、氧、氮、硫、磷等有机生物演化必需的化学元素都是相同的，地球有机生物的演化模式在其它类地行星上也适用，那些外星有机生物必然经历从RNA到DNA，从单细胞到多细胞的演化过程。因为在36—40亿年前的地球上，各种有机生物进化繁演模式之间进行着激烈地竞争，最终是最具适应力的RNA繁演模式胜出，这种模式从单一的源扩展到全球，其它有机生物繁演模式被淘汰。也就是说，地球上最初的有机生物繁演模式是最佳的，这种模式可以推广到宇宙中其它类地行星上；当然，核苷酸和氨基酸的种类可能有所不同，而且由于类地行星环境各有不同，有机生物此后的演化之路是大相径庭的，特别是在DNA的基因编码与蛋白质种类上是丰富多彩、千奇百怪的。

各种生物DNA中都有很多不表达的、似乎无用的基因，但生物的进化是非常注意节约的，在生物体最重要的部位（DNA）却有如此多的无用之物，这是不合常理的。笔者认为，这些“无用基因”实际上是“备用基因”-+，这些都是生物经过35亿年进化的结晶，它伴随着生物经历了无数风雨（如生存环境、食物来源的变化），这是生物的最大财富，正是这些“备用基因”使生物具有极强的适应力，保留这些旧的基因编码比重新建立要快速得多，使生物具有更强的适应力，也许当地球某些区域极度干旱时，某些哺乳动物会重新演化出爬行动物的抗旱鳞片，也许在未来的水世界中，某些陆地动物会重新演化出鳃。在人类新生儿中，会出现一些反祖现象，如多毛、长尾巴，这是因为在胚胎的基因复制过程中出错，将某段“备用基因”表达出来。

生物进化的原动力就是为了维持自身的复杂四力平衡，不断地从外界获取所需的四力平衡体（能量、营养）。在竞争中，大分子团比小分子团有竞争力，因为前者的力场强，单细胞生物又比大分子团有竞争力，多细胞生物比单细胞生物有竞争力；能先敌发现的生物更有竞争力，因此进化出眼睛，有锋利牙齿或爪子的生物更有竞争力，体积大的生物更有竞争力，因为他们在搏斗中产生的电磁力大。随体积增大，它们发展出一种通讯机制，使体内的大小分子团能充分协同，因此进化出神经系统和原始的脑；能学会捕食技巧的生物更有竞争力，因此进化出更大容量的脑。复杂的竞争环境促成生物进化。

地球生物圈就是几百亿种四力平衡体互相竞争、互相协同的统一体。地球微生物之所以进化出植物和动物两大类不同的四力平衡体，是因植物和动物夺取的是不同类型的小四力平衡体，两者是互补的，即食草动物夺取的是植物的四力平衡体，食肉动物夺取的是食草动物的四力平衡体，而微生物夺取的是植物、动物的四力平衡体，植物则吸收经微生物分解后的四力平衡体，这就构成一种循环，三者都有生存的空间。动物、植物、微生物实质上就是一种聚合了几万――几亿亿个大分子团的“集成四力平衡体”，这种联合的目的就是为了更好地夺取外界的四力平衡体，这是生物进化的原动力。生物体就象一种联合作战的分子集团军，各种分子各司其职，部分分子聚合成接收可见光的眼睛，用于寻找有用的四力平衡体（食物），部分分子聚合成能定向释放电磁力的肌肉，用于捕获食物，部分分子聚合成神经细胞，用于联络机体内各种协同作战的分子兵团（组织、器官），部分分子聚合成消化系统，将捕获的各种“集成四力平衡体”（动物、植物），分解成可供体内分子使用的小分子（氨基酸、糖等）。生物体获得的各种四力平衡体也由各种分子合理分配。

在行星上只要有液态水存在，加上碳、氮、磷等元素，就能形成有机分子，并进一步聚合成最原始的生物，而宇宙大部分恒星的最终产物正是上述化学元素，星际中飞舞着极多的生命种子—“有机分子”，另外一小部分大质量恒星最终产生的是金属类重元素，也是生物进化所必需，宇宙及生命的演化是经过设计的，这就是宇宙程序。

宇宙就是一种超级的信息处理交换系统，在运行奇子级、引力子级、粒子级、原子级、分子级、生物级程序的过程中，各种信息编码（引力子、反引力子、粒子、原子、分子）进行着非常频繁的交换和处理，在协同和自组织中演化出纷纭复杂的宇宙万物，生物体可说是这种信息处理交换系统的一种小集成，它们频繁地输入宇宙中的各种粒子、原子、分子、引力子、反引力子，经复杂处理后，转换成对自身有用的信息编码（如各种生化反应），获得有用能量，维持生物级程序的运行，并将无用的编码通过各种渠道排泄出来（肺、皮肤、排泄口）。生物进化是生物基因程序通过与外界的粒子级、原子级、分子级、引力子级程序的信息交换来实现的，当自然环境发生变化，即上述宇宙程序的协同运行环境发生变化，生物基因程序通过接收上述程序的信息编码（粒子、原子、分子、引力子、反引力子），使部分生物基因发生变异，修改生物基因程序，以适应新的自然环境，即新的宇宙程序协同运行环境，形成生物的进化。

自然界中的自组织、协同现象，本质上就是众多四力平衡体从竞争（混沌）中逐渐建立秩序的过程。

自然界的有些混沌现象是因地球引力场使地球自转，而使地球上的流体（如水、空气）呈现螺旋形运动。分子、原子、粒子世界出现的混沌现象是因微观物质中的各种引力场和反引力场的相互干扰造成的。

经济学、社会学领域的混沌现象，是因地球上的每一种物质如动物（人）、植物、微生物、矿物、水、空气都是四力平衡体，这种混沌现象与生物体内的混沌现象是类同的，将人比作生物体内的每种分子，将城镇比作细胞、器官、组织，将道路比如血管，将政府比作中枢神经系统，将地球的自然资源比作生物体所需的能量和营养，差别在于每个人都拥有独立思考的大脑，而生物体内的分子却没有，所以社会的运行不及生物体有序。

生命的宇宙_科学探索

概要

该文旨在研究宏观天体和微观粒子的相互转化机理与天体循环演化规律。质疑大爆炸的宇宙观，并通过物理运动和化学运动相结合,描述星球由产生至消亡的全过程和“代生”特征，采用先天八卦图展现宇宙天体的演化规律。在此基础上，阐明彗星是由外恒星系进入太阳系的星体和解释星系形成螺旋状态的机理。

1 现有宇宙成因假说

今天，虽然科学技术已经有了重大进步，但关于宇宙成因，仍处在假设阶段，归纳起来，大致有以下几种假说：

第一种是：“宇宙大爆炸”假说。到目前为止，许多科学家倾向于“宇宙大爆炸”的假说，这一观点是由美国著名天体物理学家加莫夫和弗里德曼提出来的。这一假说认为，大约在200亿年以前，构成我们今天所看到的天体的物质都集中在一起，密度极高，温度高达100多亿度，被称为原始火球。这个时期的天空，没有恒星和星系，只是充满了辐射。后来不知什么原因，原始火球发生了爆炸，组成火球的物质飞散到四面八方，高温的物质冷却起来，密度也开始降低。在爆炸两秒钟之后，在100亿度高温下产生了质子和中子，在随后的自由中子衰变的11分钟之内，形成了重元素和原子核，大约又过了10000年的时间产生了氢原子和氦原子。在这10000年的时间里，散落在空间的物质便开始了局部的联合，星云、星系的恒星就是由这些物质凝聚而成的。在星云的发展中，大部分气体变成了星体，其中一部分物质受到引力的作用，变成了星际介质。

得出这一假设主要观测依据是星系谱线红移和星空背景微波辐射。1929年，哈勃对24个星系进行了全面的观测和深入的研究。他发现这些星系的谱线都存在明显的红移。根据物理学中的多普勒效应，这些星系在朝远离我们的方向奔去，即所谓的退行。而且哈勃发现这些星系退行的速度与它们的距离成正比。也就是说离我们越远的星系，其退行速度越大。这种观测事实表明宇宙在膨胀着。那么，宇宙从什么时候开始膨胀？已膨胀多久了？根据哈勃常数H=150公里/（秒千万光年），这个意义是：距离我们1000万光年的天体，其退行速度为每秒150公里，从而计算出宇宙的年龄为200亿年。20世纪60年代天文学中的四大发现之一的微波背景辐射认为，星空背景普遍存在着3K微波背景辐射，这种辐射在空中是各向同性的。这似乎是当年大爆炸后产生的余热，从某种意义上这也是支持了大爆炸宇宙学的观点。

第二种是“宇宙永恒”假说。这种假说认为宇宙并不向人们所说的那样动荡不定，自开天辟地以来，宇宙中心的星体，星体密度以及它们的空间运动都处在一种稳定状态，这就是宇宙的永恒假说，这种假说是由英国天文学家霍伊尔、邦迪和戈尔特等人提出来的。霍伊尔把宇宙中的物质分成以下几大类：恒星、小行星、陨石、宇宙尘埃、星云、射电源、脉冲星、类星体、星际介质等，认为这些物质在大尺度范围内处于一种力和物质的平衡状态。就是说一些星体在某处湮灭了，在另一处一定会有新的星体产生。宇宙只是在局部发生变化，在整体范围内则是稳定的。

第三种是“宇宙层次”假说。这种假说是法国的天文学家袄库勒等人提出来的，他们认为宇宙结构是分层次的，如恒星是一个层次，恒星集合组成星系是一个层次，许多星系组成星团是一个层次，一些星团组成超星团又是一个层次。

综合起来看，以上种种假说虽然说明了模式的部分道理，但都未能系统解释宇宙物质运动规律和演化机理，许多问题尚待进一步探明。

2 宇宙大爆炸理论不能成立的几点看法

21 用星系红移的退行效应来说明宇宙在膨胀，是大爆炸理论产生的主要前提。加莫夫和弗里德曼提出这一理论并未给予大爆炸原动力来源一个合理的物理解释。

22凭星系红移的多普勒效应，断定星系退行值得商榷：

对于宇宙谱线红移，从可能性的角度分析存在三种形成谱线频移的原因，即：距离效应、多普勒效应、康普顿效应。见《谱线频移效应所导致的宇宙观念和物理观念》志勰

2002年7月25日著。

23“大爆炸前的原始火球的物体的密度极高，质子和中子都未产生”那物质是由何种离子所构成？“天空没有恒星和星系，只是充满辐射”，那么辐射由何种反应所产生？这点大爆炸理论并未交代清楚。作为此种高密度的物质，既无法作相应的物理试验，也没有一个合理化学解释，难以令人信服。

24“大爆炸前的原始火球的物体的温度100多亿度，在爆炸两秒钟之后才产生质子和中子，在随后的自由中子衰变的11分钟之内，形成了重元素和原子核，大约又过了10000年的时间产生了氢原子和氦原子。”

没有质子和中子就没有原子核，没有原子核，就没有热核反应，那么原始火球100多亿度的物体温度由何而来？

25将“3K微波背景辐射的观测结果，推测为宇宙大爆炸后200亿年后遗留的余热”。那布满宇宙无数的恒星所释放的热量和其星系暗星天体所反射的热量，又由何体现？各方同向性的微波背景辐射，说明我们的宇宙天空到处充满恒星热核反应的能量，如果是大爆炸理论，只有在其中心点测量，才能得出各向同性的微波，难道地球又回到哥白尼前的“宇宙中心”？

关于大爆炸理论也许人们还有更多的疑问，在这里用老子早在2千多年前的至理名言：“孤阳不生，孤阴不长”来回答，更为简明。

3 星球产生的机理与代生特征

几百年来，人们一直在探寻星球的起源以及变化规律，尽管历代科学家进行了不懈的努力，但都未能对星球的产生和消亡的演化规律给予系统的解释。由英国天文学家霍伊尔、邦迪和戈尔特等人提出来的宇宙的永恒假说，也未能进一步阐明支持宇宙物质无限循环运动的机理。

在爱因斯坦创立量子力学和狭义相对论后，人们对微观粒子运动获得了更深入的了解，并一直在探索宏观天体运动规律和微观离子运动规律相协调的统一场论---广义相对论。

随着天文观测的不断深入，人们发现广袤宇宙空间存在着各种运动形态的星际物质：恒星、行星、卫星、彗星、流星、星际尘埃，超新星、脉冲星、中子星、电磁辐射、恒星离子流（太阳风）、星光等，有的天文学家甚至推测有黑洞的存在。人们还发现，由这些星际物质组成的星系和由星系组成的星系团，遵循着一定的运行规律。那么是什么自然规律支配它们永无止境地运动或相互转化呢？

下面我们将结合微观物质的运动，探讨宏观天体的演化过程及星球“生命”运动变化的规律,为了便于读者直观理解

请先参阅“星际物质循环运动周期表”:天文观测已证实天空中的发光星体大部分是恒星，恒星不断向太空高速喷射各种离子。太阳是影响地球最直接的恒星，离地球15亿公里，它的直径约为140万公里，大小约为地球的333000倍。太阳是悬浮在空中的天然核反应堆，它通过核聚变释放出惊人的能量。这些能量造成太阳上的风暴，能量的一部分被高速粒子带到太空之中。当由这些带电粒子以太阳风的形式吹向地球的时候，地球磁场由于受到它的干扰，而变成椭圆球的形状。夜晚地球两极上空绚丽极光就是由太阳带电粒子与地球大气层反应所至。

太阳表面的能量还以可见光、紫外线和X射线的形式向外辐射，他们的力量足以穿透地球大气层，其功率竟高达100万亿千瓦，也就是说地球每平方米都受到135千瓦来至太阳的辐射，科学家把这个数字称为太阳常数。透过天文望远镜，人们可以看到太阳表面到处是氢的海洋，而“粘附”在太阳表面不断抖动着的“微细纤维”，实际上是正在喷射到30万公里高处的数以10亿吨计的物质。

恒星的热核反应是太空粒子的发射源，根据热传递原理这些粒子在远离发射源后，温度会逐渐降低，与所处的空间环境温度进行热平衡。由恒星物质受热核聚变所裂解并被抛射到太空的质子、中子、电子的粒子群，在冷凝作用下又重新聚合，组成原子，不同性质的原子又会在化合作用下，产生不同结构的分子，由大量分子群集合成分子气团。在高速运动中它们遵守量子力学的运动规则。

恒星粒子的释放和冷凝与工业材料等离子热喷涂加工的工作原理是一致的。

分子气团进一步冷凝结就会形成沙粒状的宇宙尘埃，这些尘埃在自身电场的弱相互作用引力下继续聚合组成陨石，并不断吸收比其微小的粒子，在漫长的星际旅行中渐渐长大。与此同时在宇宙空间里又充满了来自各星体的磁场，这些低速运行的小质量星际物质，将受到来自附近较大星体磁场的约束，此时这些星际物体内部分子运动，继续遵守量子力学的运动规则，而系统整体却遵守经典物理引力运行规则。

离恒星、行星或卫星轨道较近，而自身运动速度又达不到这些较大星体的逃逸速度的陨石，将成为流星落入这些星体。自身运动速度与较大星体的逃逸速度相等时，陨石将围绕大星体旋转演变成其卫星。若陨石逃逸速度，大于行星、小于恒星，它就会演变成小行星，其速度与引力的关系确定了它在行星环中的轨道层。若陨石或行星逃逸速度大于本恒星系的控制，在长途的星际旅行中，若被其它恒星磁场捕获，它将成为别的恒星家族成员。不过这个天体扮演的却是彗星角色。而这颗彗星运行的大轨道偏心方向应与原恒星所在方向有关联，因为此彗星进入新的恒星系后，受引力作用，将加速向恒星中心运行，若该彗星的矢量方向正对该恒星，则会坠入其中。若该彗星的矢量方向偏出恒星中心，必然受到恒星强大的引力拉动所折返，即便产生偏角，也能通过天体运动的数学模型，计算出其原轨道来源方向。

过去人们关于彗星的形成，有以下四种假设，提出来供大家参考：第一种是丹麦天文学家詹汉德瑞克奥特于1950年指出：太阳系形成之时，由于它的中心产生的引力无法充分束缚外部大量的宇宙尘埃和气体星云等原始物质。由“奥特云”聚合产生彗星。第二种彗星起源假说（由澳大利亚天文学家提出）认为彗星来自太阳边缘的彗星带。第三种假设认为，彗星可能来自木星喷发。第四种假设彗星是由太阳的姐妹“复仇星”在绕太阳旋转的轨道上周期性地把致命的彗星释放到地球上。

我们形成彗星由外恒星物质进入，这种判断的理由是：其一，它的公转运行轨道与行星有很大差别，其椭圆的偏心很大。哈雷彗星其近日点可穿透九大行星的各层轨道面，远点得76年才能往复一趟。若它是由本恒星所抛射的粒子群，在太阳磁力线边缘地带冷凝形成，早期陨石般的小星体必然受太阳引力的作用，产生公转，并逐步成为外轨道行星。满足大偏心的椭圆运行轨道，应有一个进入该星系天体速度惯性和恒星引力的共同作用。其二，彗星与行星另一个不同点是，它在运行中不断向外释放物质，其体积和质量逐步减少，甚至出现解体。对于小体积的陨石而言，与演变成彗星这种较大体积是矛盾的。其三，假定彗星是在本恒星系磁场边缘地带形成，由于某种原因运行速度降低，受太阳引力作用而向中心地带切入，那么它的运行周期应该越来越短。可是，从历史的观察记录来看，彗星回归时间间隔却是一致的。所以我认为：彗星是外星系所逃逸

“流浪” 星体，被太阳引力捕获，而成为太阳系的“家庭” 成员，并在太阳系内逐步解体，被其他星体吸收。

关于行星的形成过程我们已知有两种途径：一种是太阳还在其行星时期所捕获的星际物质形成的卫星，这些卫星随着太阳演变为恒星后，便进升为行星。另一种途径，是太阳已成为恒星后，在其磁力线内新冷凝的陨石组成的小行星，这些星体物质一部份来源太阳喷发的粒子体，另一部分来源于其它恒星。这种小行星的分布轨道，如果离太阳系内大行星轨道接近，很容易受大行星引力场影响，被其捕获，而成其为流星，坠入的流星物质又成为大行星的组成部分。

由于行星在围绕恒星的长期公转过程中，不断吸收恒星释放的辐射、粒子体、气体分子、陨石、流星、彗星散落物等，体积与日俱增，随着质量的增加，引力和地心压力也不断升高。由于行星体的物质性状基本由分子结构呈现，在增压过程中，必然导致分子密度增加，分子与分子中间的距离靠近，迫使分子电子云之间相互接触的机会增加。电子与电子相互摩擦或碰撞会将电子高速旋转的动能以热能的形式释放出来，而造成球体升温。现在地球已在这种高压作用下，将地核升温为数千度的岩浆，火山爆发就是这种内热向外释放的体现。

如果行星长期通过冷凝和引力吸收物质，随着球体的进一步增大，地核的内温也会随着增高，并传导到地表。如果地表的平均温度上升到1000℃时，这个行星就演升为红巨星了。

红巨星这种高温高压状态，会使分子运动进一步加剧，由电子与电子的碰撞，发展到原子核与原子核的碰撞，原有分子裂解形成核聚变，向外猛烈爆发，释放能量和射线，形成超新星。这样，一个新的恒行便产生了。

恒星是星体最强大、最壮丽的阶段，也是其生命走向衰亡的幕年阶段，由于热核反应不断向外释放物质，最终将耗尽能量，形成引力坍塌，人们通常议论的黑洞就处于这个阶段。恒星的残余物质形成冷却收缩，由于质量下降对原星系的引力控制能力也逐步丧失，各行星公转的离心力大于恒星的引力，它们将随惯性的作用，在公转的过程中增加切向量

逐步远离原中心点，这颗恒星也就完成了其历史使命。

宇宙星系的所有天体和物质，就是在这样的星际生命周期的大循环中，一代一代由小到大、由弱到强、由强转衰、由衰亡孕育新的“生命”。这种生存、繁衍、消亡的代生机理，是天体运动和转化的自然规律。

4 星系的旋臂

在天文观察中，大部分星系会呈现盘状螺旋形，即天文学界所称的旋臂。我们在认识星体的周期循环运动后，对这一现象就有了新的解释。

由于行星、卫星等不发光天体的反射光很弱，构成我们所见星系的光斑，主要由恒星所产生。恒星的这种螺旋分布是经过许多代恒星的生成与消亡所产生的结果。

一个星系的中心，早期是由一个恒星产生，这颗恒星也是经过漫长的星际旅行和由小天体不断吸收天空中的其它恒星释放物质逐步演变而成。在恒星还未爆发之前，由于自身的引力场作用，会在磁力线内捕获来自太空其他恒星的粒子，组成自己的卫星。当自己爆发后也会向自己的卫星和太空释放物质，原来的卫星成长为行星，这些行星也会产生自己的卫星，较大体积的卫星同样也会捕获小天体物质，成为自己的卫星。这些天体运动，除了自身自转，还围绕母星公转。当母恒星核聚变爆发，质量不断损失，其引力逐步下降。星系中，子星体的运行轨道将满足以下函数：

vt为周转半径增加的速度，wt为公转的角速度。这个轨迹就呈现阿基米德螺线。（此公式的数学论证详见本人所著《等速度螺线运动方程问题》） 其各层螺旋轨道面的行星，也会在不断的吸收中演化为恒星，而它的子星在其退化时，同样以螺旋方式逐步远离母星。由于后代各子星呈放射状远离母体，在星系的中心交叉的机会多于边缘，当这些星体生成恒星以后，远处观测就会发现大星系中心的星体更为密集，中心密集的星体的观测亮度也会高于边缘地带，这就是星系产生旋臂的缘故。