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Big History 01:宇宙的起源与生命的偶然

大爆炸之后

138亿年前的某天,没来由的,伴随着“砰”的一声无声巨响,这个宇宙诞生了。没有人知道在这之前是什么样子,我也想不出任何词可以形容之前的那个“世界”,每当我想起这个的时候,我的大脑就会陷入一阵迷茫与抽搐之中。

后来有人告诉我,在宇宙爆炸之前所有的一切都毫无意义,是的,以我们目前的认知水平来看,它真的毫无意义。有兴趣的朋友可以去自行百度一下 “普朗克时间”,这里不多做阐述。

每当我仰望星空的时候,我都会想起一些元问题,比如我们从何而来?这个世界从何而来?我所看到的万事万物,这个宇宙中所有的,一切的物质与能量,以及我们的思想究竟从何而来?甚至在过去的某一段时间里,我不太相信这个宇宙是源于一场大爆炸,我像一些古代希腊哲学家一样,坚信这个宇宙是有限的,坚信这个宇宙从始至终都是如此,它恒古不变,至少,它一直是存在的,因此也就没有起点与终点。

这一切看起来都太令人匪夷所思了,想想看,本来是一个很小很小的,微乎其微的,肉眼都看不到的奇点,在某一刻,就这么突然间炸开了,在极短的一刹那,它以超光速膨胀,你根本还没反应过来,它就从一个比原子还要小的东西涨成了一个堪比星系的庞然大物。经历了无数漫长的岁月,变成了如今我们所看到的多姿多彩的世界,妙趣横生的宇宙。

我们从小就知道“能量守恒定律”,然而在宇宙之初,似乎更像是一场“无中生有”的宴会。天呐,这太难以想象了,就光我们地球上的能量,都是数以万兆,这些都只是来源于一场大爆炸,究竟需要多大的能量才能转换成我们如今所看到的宇宙?也许,“这个宇宙从始至终都是如此”会更容易让人接受吧。

阳光照耀在我的身上,光子轻轻拍打着我的皮肤,不知是否穿过了我的身体。闭上眼睛,我仿佛还能听到喧嚣的马蹄声已渐渐离我远去,永远被定格在了记忆中。爱情令我陶醉,人生令我痴迷,我庆幸自己今生生而为人,而不是一个不思进取的爬虫。这所有的一切都归根于138亿年前的那场无中生有的大爆炸,这真是太有趣了,不是吗?

爆炸之初,温度极高,根本不可能存在任何物质,只有无穷无尽的基本粒子,他们相互碰撞,相互厮杀,相互湮灭。每一万个负粒子当中,就会存在着一万零一个正粒子,而当他们相遇的时候,他们并不会友好地微笑打招呼,而是彼此之间同归于尽,同时,他们会释放出巨大的能量。

爱因斯坦曾说过,物质与能量是可以相互转换的,其遵循方程E=mc²,也就是说,如果给予一定的高压,所有的物质都能产生核聚变。阿基米德曾说过:给我一根杠杆,我能够撬动地球。如今我想说:给我一个无穷大的压力让我核聚变,我能炸了整个太阳系。据说,30g的物质与反物质就可以摧毁整个地球,而欧洲的那帮科学家们正在研制反物质。我亲爱的上帝,我现在关心的不是地球的和平问题,而是地球的安全问题。不过请放心,等到那帮“疯子”研制出30g的反物质的时候,那已经是猴年马月的事了。

其实我想说,每个人都是伟大的,每个人都是神圣的,所以请不要自卑,你的一根脚趾头,都储藏着摧毁整个地球的能量。

三十万年后,整个宇宙的温度降了下来,粒子的运动速度也随之减缓,这使得带正电的质子能够俘获带负电的电子,这就是原子,分子,它们之间又复核成了通常的气体,气体逐渐凝聚成星云,星云又进一步形成各种各样的恒星和星系,最终形成了我们如今看到的宇宙。

恒星不仅仅只是一个提供光和热的星体,它还是一个元素加工厂。氢是这个宇宙中最常见也是最基本的元素,据说占据了如今宇宙中的72%,而这个比例,将随着无数恒星内部的核聚变而降低。恒星就像一个巨大的机器,无数的氢元素聚合在一起,在恒星内部发生着核聚变,氢元素被二次加工后,转化成了氦元素,铁元素,甚至是更重的金元素。铁元素是一个临界点,它的内能是最小的,因此,核聚变到铁元素这边终止,时间一长,在恒星内部就形成了一个铁球。随着铁元素的堆积,核聚变发生的频率越来越小,所产生的向外扩散的力也越来越小,而后,恒星内部的引力占据上风,将被抛出去的物质又拉了回来,当这些物质撞击到铁元素的时候,就像是给恒星注入了一团新的活力。

随之,核聚变又一次产生了,铁元素又转化成了元素周期表之后的众多元素。在宇宙诞生最初的几十亿年里面,是一个看上去死气沉沉却又充满活力的世界,从“人择原理”的视角来看,一切都在为了我们的今天而准备着,探究宇宙为何会爆炸,以及宇宙为什么会是今天这个样子等问题,似乎是一道永远也没有解的方程式,科学家们于是提出了“人择原理,这条原理很复杂,但简而言之,即:正是人类的存在,才能解释我们这个宇宙的种种特性,包括各个基本自然常数。因为宇宙若不是这个样子,就不会有我们这样的智慧生命来谈论它。

太阳是第二代甚至是第三代恒星,在这之前,一颗超新星在太阳系所在的地方爆炸,无数年来被二次加工之后形成的氧,铁,硅等被甩了出去,太阳是一颗不大不小的恒星,它身上的所有物质都来源于上一代恒星的残骸。由于太阳风,一些较轻的气体被吹到了太阳系外层,这也就是土星,木星,海王星等,而一些较重的物质,则留在了太阳系内层,在日后形成了金星,火星以及地球。

太阳光从太阳表面到地球,需要大概八分钟的时间,因此我们所看到的太阳,其实是八分钟之前的太阳。但是别以为这些光子的寿命也只有八分钟,光子从太阳内部,历经漫长的旅程到达太阳表层,需要100万年的时间。

地球在最初并不是这个样子,在早期的太阳系里面,有无数块固体状的小石块,就像彗星一样,在太阳的引力下围绕旋转,小石块之间发生碰撞融合,这就是内陆行星的形成。每天都发生着这样的“交通事故”,所幸那时候还没有生命,不然整个生命史又会增添多少的悲壮与伟大。

在地球扫清其轨道上的障碍之后,温度慢慢降了下来(碰撞会产生热量),铁元素及一些较重的元素下沉,形成了地壳,而那些较为轻的则浮出地表。地球内部也发生着运动,因此不间断会有火山喷发,将一些地心深处的元素喷到了地表,这也就是为什么我们可以在地表也能采集到一些银矿和金矿。由于铁是金属,在地球内部又会形成磁场,这有助于阻挡可以摧毁地球上一切生命的太阳风。由于温度的降低,水蒸气漂浮在天空,随之而来的是数万年,乃至数十万年的连续降雨,这就是海洋的形成。如今的地球,海洋占据了70%的表面积,可想而知,那是一场多么漫长而又有恒心的“雨季”,就连萧敬腾也望洋兴叹,自愧地低下了头。

关于生命是如何起源的,我想,这纯粹只是一场偶然,生命的本质,无非就是一些元素的不同排列组合,外加一些外部力量,比如闪电等,这听起来有点像渡劫,没错,最初的生命就是在这种环境下诞生的。我们都知道,任何高级一点的生物都离不开氧气,但是神奇的是,生命如果要自发地诞生,必须在一个无氧状态下才能形成。这听起来很不可思议,但是的确如此。因为空气中的自由氧是一个极其活泼的元素,对于一些有机物来说,它也是最致命的杀手。一有可能,在缓慢燃烧的形态下,氧气就会把有机体分解成二氧化碳和水。

1952年,有两个美国人做了这么一个实验:他们在一个巨大的密封的曲颈瓶中注入了甲烷,水和氨,制造了一个早期的大气模型,然后,加热混合剂,用通电的方式输入一些自由能量,来模拟早期地球上空必然存在的闪电。一个星期之后,他们在曲颈瓶中发现了约20余种最重要的氨基酸,它们以不同的模式链接在一起,形成了在有机物及所有生命中最重要的蛋白质。

所有生物的一个本能,就是尽可能地掠夺身边的资源,早期的有机体亦是如此,他们通过混合,吞噬周边的元素,再加上偶尔的变异,生命变得越来越复杂。如今看来,细菌是一个很简单,很笨的生物,但是在早期的地球上,有机体相互融合与分解,能形成细菌,已实属不易了。生命越是复杂,也就越脆弱,这个很好理解,细菌可以在无氧高压的环境里存活,而换一个比较高级一点的生物就不行,蟑螂的历史比恐龙还要悠久,如今也会光顾许多人的家庭厨房,但是在我们人类看起来,它只是一个臭虫而已。

如果蟑螂里面有一些比较聪明的“亚里士多螂”,亦或是“牛螂”,或许他们可以谱写一篇史诗般的《蟑螂史》,相信我,如果写出来了,一定非常精彩。他们抖抖头上的触须,宛如一个个“智螂”,用一种低沉而又具有年代感的声音说:“噢,恐龙?老天,我还挺怀念这帮大家伙的。”

下一篇,我将带您走入生命的进化与历程,它将会告诉你,唯有合作才是发展的硬道理!

推荐书目:《极简宇宙史》   加尔法德

         《时间地图》     大卫.克里斯蒂安

         《时间简史》     霍金

END

图文编辑 |余襄子

 图片来源 | 网络

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—大爆炸之后—

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