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◆ 推荐序 >> 大约130亿年前的大爆炸，根据20世纪宇宙学家的推测，我们所居住的宇宙就是从那时开始膨胀与变化的。随着时间与（或许）空间开始出现，物质与能量彼此分离，以不同的密度散布各处，而不同速度的能量四处游荡，形成各种强弱不等的力，这一过程持续至今。物质在引力的作用下凝聚成块，成为耀眼的恒星并形成星系。围绕着这样的结构，周围逐渐产生了新的复合状态和新的能量流。接着，大约46亿年前，围绕着一颗恒星即太阳旋转的行星——地球开始形成，并很快成为包括生命以及生命的全部形式在内的更为复杂过程演进的场所。 >> 就在25万年以前，人类又增加了另一种层次的行为，那时候，语言和其他符号的使用形成了一种新的能力，也就是克里斯蒂安所说的“集体知识”（collective learning）。这又导致人类社会具备一种独一无二的能力：共同协作，改变并且分别拓展他们周围各不相同的生态系统中的生态龛，直到今天在我们周围形成了唯一的全球体系。 ◆ 2011年新版序言 >> 诺贝尔奖得主、气候学家保罗·克鲁岑（Paul Crutzen） 认为在今天我们进入了新的地质学时代，称其为“人类纪”（Anthropocene），这是在地球诞生至今，第一个由单一物种——我们人类——支配生物圈形态的纪元。 ◆ 导论：一部现代创世神话吗？ >> 创世神话提供了一个普遍坐标，通过这个坐标，人们就能够在一个更大的框架里想象自身的存在，并且扮演自己的角色。创世神话是强有力的，因为我们在精神上、心理上，以及社会上有一种深层次的需要，那就是要有一种定位感、一种归属感，而创世神话正好满足了这种深层次需要。 >> 正因为它们提供了基本的定位，所以经常被深深整合进最深层的宗教思想，就像创世记的故事被整合在犹太教——基督教——伊斯兰教中一样。 >> 诺贝尔奖得主、物理学家默里·盖尔曼（Murray Gell-Mann）从物理学家的角度出发，清晰传神地论述了以更为统一的方式来描述现实世界的理由。我们生活在一个专业化日渐增长的年代里，原因很清楚。人类一直在每一个研究领域孜孜以求，随着专业的成长，它又分出下属的专业。这个过程一再地发生，而且这是必需的、可取的。然而，目前以综合化辅助专业化的需求也正在日益增长。原因在于，要描述复杂的、非线性的系统，通过将其分割为预先定义的子系统或方方面面是远远不够的。如果对于这些彼此间处于强烈相互作用的子系统或各个方面只是分别加以研究，那么不管这种研究有多么细致，将其研究结果加在一起，也并不能获得关于整体的有用的图景。从这个意义而言，有一句古老的谚语蕴含着深刻的真理，即“整体要大于每个部分的总和”。因此，人们必须舍弃这种想法，以为严谨的工作就是在一个狭隘的学科里将一个定义明确的问题弄个水落石出，而将广泛的综合性思维放逐到鸡尾酒会中去。在学术生活里、在官僚机构里，在其他任何地方，综合工作并没有得到应有的重视。这位圣塔菲研究所学人还补充道：“要寻找那些有勇气对系统展开整体性粗略观察，而不仅仅是以传统方法研究系统的某些局部行为的人。” >> 世界史学家威廉·麦克尼尔写道：看来人类实际上是属于整个宇宙的，而且同样具有多变的、不断发展的特性……在人类中所发生的与在恒星中所发生的，具有一个进化的历史，其特征就是自发地出现一种复杂性，这种复杂性能够在每一层面的组织——从最小的夸克和轻子到星系，从长长的碳元素链到有生命的生物体和生物圈，从生物圈到人类生息劳作的那些符号性的宇宙——中产生出新的行为方式，这些组织各自都试图想从我们周围世界得到比我们所想要得到的以及所需要的更多的东西。 >> 创世故事也是如此，起源于特定的人类社会和他们所想象的宇宙之间的关系。 >> 大历史的核心主题就是在不同的范围内探寻变化的规则有何不同。人类历史与宇宙的历史有所不同，但并非截然不同。 >> 知识体系就像地图一样，乃是一个由现实性、灵活性、有用性以及灵感所混合而成的复杂事物。它们必须对现实做出某种程度上与常识经验相符合的描述。但是这种描述也必须是有用的。必须有助于解决那些每个共同体都需要加以解决的问题，无论是精神的、心理的、政治的或者是机械的问题。 ◆ 起源问题 >> 所有的解释都面临同样一个难题：某种事物如何从无到有。这是一个普遍的难题，因为万物的开端是无法解释的。 >> 最小的物质，亚原子粒子（subatomic particles）在一瞬间从无到有，并不存在什么中间状态。 >> 公元前1200年左右古印度诗歌总集《梨俱吠陀》（Rig-Veda）中的一首颂诗。该诗描述了创世之前似有还无的一处神秘之地：无既非有，有亦非有；无空气界，无远天界。何物隐藏，藏于何处？谁保护之？深广大水。死既非有，不死亦无；黑夜白昼，二无迹象。不依空气，自力独存，在此之外，别无存在。其光一闪，横向射出，或在于上，或在于下。有施种者，有宏大者。自力为下，冲力为上。谁真知之？谁宣说之？彼生何方？造化何来？世界先有，诸天后起；谁又知之，缘何出现？世间造化，何因而有？是彼所作，抑非彼作？住最高天，洞察是事，惟彼知之，或不知之。 >> 现代核物理学也正是这样理解真空观念的：它虽然是空无，但能够拥有形状和结构，（正如粒子加速器的实验所证实的那样）能够从虚无中爆发出“物质”和“能量”。 >> 法国人类学家马塞尔·格里奥勒（Marcel Griaule）曾经向一位多贡人[插图]（Dogon）的智者奥格特梅利（Ogotemmeli）请教一个神话的细节内容，这个神话是说，许多动物拥挤在一级极小的台阶之上（就像在挪亚方舟上的动物一样）。奥格特梅利略带烦躁地回答说：“所有这些都必须用语言文字表述，但台阶上的每一事物都是一个象征……不管有多少象征都可以在那个一尺台阶上找到自己的空间。” >> 伊斯兰教对祆教徒解开这些谜团所作尝试的一个概括。其中，创造者是一个被称为“时间”的永恒实体，他创造了一个变化的宇宙。这个宇宙由两个相互对立的原则所支配，就是阿胡拉马兹达（Ohrmazd）和阿里曼（Ahriman）两个神。除了时间，所有的事物都是被造的。时间是创造者，时间是无限的，没有顶点也没有底端。它一直存在，永远存在。没有任何智者能说出时间何时到来。尽管所有的伟大都围绕着它，却没有人称它为创造者；因为它还没有带来什么创造。于是它创造了火和水，当它把水火放在一起，阿胡拉马兹达就存在了，同时时间就成了它所创造的事物的创造者和主。阿胡拉马兹达就是光明，就是纯净，他是善良、仁慈的化身，具有统治一切善良事物的力量。然后，他向下俯视，看见了远在96000帕勒桑（parasang）之外四处为害、令人厌恶、象征着黑暗与邪恶的阿里曼；阿里曼惧怕阿胡拉马兹达，因为他是可怕的对手。当阿胡拉马兹达看见了阿里曼，他想：“我必须完全摧毁这个敌人。”于是开始考虑使用什么手段能够毁灭他。然后，阿胡拉马兹达开始了他的创造工作。无论阿胡拉马兹达做什么，他都需要时间的帮助；阿胡拉马兹达所需要的所有美德，都已经被创造出来了。 >> 《时间简史》（1988年）一书中，斯蒂芬·霍金指出，起源问题已被人为地歪曲了。如果我们把时间设想成一条线，自然是会问到它的起点何在。但是宇宙是否会有不同的形状呢？也许时间更像一个圆。没有人会问圆的起点和终点在哪里，就像没有人会在北极问北面在哪里。没有彼岸，没有边界，宇宙的每一属性都完全是自我包含的。霍金写道：“宇宙的边界条件是它没有边界。” ◆ 早期关于宇宙的科学论述 >> 热力学理论，这个理论提出，宇宙的可用能量恒定减少（或者说熵正在不断增加。其结果是，在一个无限古老的宇宙里将会没有可用的能量来创造任何东西——然而这很显然不是事实。或许这可能表明，宇宙并不是无限古老的。 >> 开普勒指出，如果真的有无数颗恒星，那夜晚的天空应该布满耀眼的光芒。这个问题现在又称“奥伯悖论”。唯一的答案只能假设宇宙并不是无限的。这可以解释奥伯悖论，但同时却产生了另一个问题：牛顿指出，如果宇宙不是无限的话，那么引力就会把所有的物体拉向宇宙中心，就像集油槽里面的油一样。 ◆ 大爆炸：从原初的混沌到最早的有序 >> 大爆炸宇宙学。它解决了熵的问题，说明宇宙并不是无限古老的；它解决了奥伯悖论，指出宇宙处在有限的时间和空间内；它还指出，宇宙正在迅速膨胀，引力（还来不及！）将所有事物都拉扯成一团，这也合理地解释了引力的悖论。 >> 大爆炸宇宙学描述了一个有开端、有历史的宇宙，因此，把宇宙学变成了一门历史科学，变成了一种变化和进化的叙述。 >> 大爆炸理论认为，宇宙从一个无限小的奇点开始迅速膨胀，并且至今仍在膨胀。 >> 1927年，大爆炸宇宙学的创始人之一乔治“·勒梅特（Georges Lemaoître）提出，早期宇宙就像原初的原子”（primordial atom）。 >> 物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）形象地说明了原子的大小：如果把一只苹果扩展到地球那么大，那么组成苹果的每一个原子的体积就相当于最初的那只苹果。）[插图]这个像原子般大小的宇宙温度高达好几万亿度。在这样的温度下，物质和能量是可以相互转化的——正如爱因斯坦所说，其实物质差不多就是能量的一种凝聚形式。这种“能量/物质”高度致密的混沌，颇类似于各种传统创世神话所说的原初的无序状态。 >> 随着宇宙的膨胀，它的同质性开始降低。初始的平衡被打破，不同的范型开始出现，物质和能量获得了我们今天所见到的形式。 >> 现代核子物理学能够说出在怎样的温度下会出现怎样特定的能量或物质形式，就像我们能够说出在怎样的温度下水会转化为冰一样。 >> 在大爆炸后第一秒内，夸克出现了，它构成原子核的主要成分——质子和中子。夸克和原子核由支配我们宇宙的四种基本力之一的强核力结合在一起。 >> 粒子以两种形式出现，组成了几乎等量的物质和反物质。反物质的粒子除了拥有相反的电荷之外，与物质的粒子一模一样。当二者相遇，彼此相互抵消，而且它们的质量百分之百转化为能量。因此，大爆炸后的第一秒钟之内，在原子内部上演了一出逆向的抢座位游戏，其中夸克是游戏者，反夸克就是座位，10亿个夸克中找不到反夸克座位的那一个夸克才是胜利者。构成我们宇宙的物质是由10亿个粒子中找不到反物质伙伴的那个粒子所组成的。找到伙伴的粒子以宇宙背景辐射的形式转化为纯粹的能量，这些能量至今仍遍及宇宙。[插图]这一过程或许可以解释为什么在今天的宇宙中，物质的粒子与能量的光子的数量之比为1∶10亿。 >> 在大爆炸之后的几秒钟内，电子出现了。电子带着一个负电荷，而质子（由夸克构成）带着一个正电荷。电子与质子之间的关系由另一种基本力——电磁力所控制，电磁力也出现在宇宙历史的第一秒之内。 >> 在早期炽热的宇宙中，携带电磁力能量的光子与物质带电的粒子纠缠在一起。 >> 在这个“辐射的时代”，就像埃里克·蔡森所解释的，物质只不过像“一个极其微小的、用显微镜才能看见的凝结物，悬浮在由耀眼的放射线所构成的浓‘雾’中”的存在。 >> 可能在大爆炸发生30万年之后，宇宙的平均温度下降到绝对零度以上4000℃，温度的下降可能是宇宙历史最根本的转变之一。 >> 从一种状态到另一种状态的转变，而且答案无非是不同的力——如引力、压力、热力、电磁力等——出现不平衡。 >> 随着宇宙的膨胀，宇宙温度降低，在宇宙间流动的光能量大为减弱，使得带正电荷的质子能够捕获带负电荷的电子，产生稳定而中性的原子。 >> 由于原子是中性的，因而不再与光子发生强烈的相互作用（虽然少数相互作用仍在发生）。因此，光量子如今可以自由地在宇宙中飘荡。在大多数场合，物质和能量停止了相互作用。 >> 物质和能量成了两个彼此分离的不同领域。这一衰退过程之后的时代可以描述为“物质阶段”。 >> 最早出现的原子极为简单。大部分为氢原子，由一个质子和一个电子构成。还有三分之一的氦原子，氦原子由两个质子和两个电子构成 >> 所有的原子都很微小，直径约为一千万分之一厘米。但它们内部仍然主要是真空。质子和中子结合在一起形成原子核，电子遵循着自己的轨道在远处围绕着它们运行。 >> 理查德·费曼指出：“如果我们有一个原子，并希望看到它的原子核，那我们必须把这个原子放大到像一间大房子的尺寸，这样原子核才差不多是一颗可以用肉眼辨认的微粒，但原子所有的重量几乎都集中在这个极其微小的原子核内。” >> 宇宙依然是很简单的。它差不多全部由真空构成，由氢和氦组成的巨大云团四处飘荡，携带着巨大的能量。 >> 大约大爆炸之后30万年，所有的创造物都已经出现了：时间、空间、能量，以及物质宇宙的基本粒子，包括质子、电子和原子核，如今这些粒子的大部分已组成了氢原子和氦原子。从那一刻起，已没有什么真正意义上的变化了。同样的能量和同样的物质延续至今。 >> 一切不变，但是一切皆变。尽管各种事物似乎独立存在、特征各异，但实际上每个事物又是相同的。形式和质料是其背后同一本质的不同表达形式，意大利人乔尔丹诺·布鲁诺于1584年在《论原因、本原与太一》中就提出了这个观念。同样的观念也出现在极为深奥的宗教和哲学思想中。佛教最为尊贵经典之一的《心经》有云：“色不异空，空不异色。色即是空，空即是色。” ◆ 大爆炸宇宙学的证据 >> 在6个月的运行路线中，地球绕着太阳公转改的位置。其结果就是附近恒星的位置经过一年的时间看上去有点儿移动；距离越近、体积越大的恒星，位置的变动就越明显。（由于观察者的运动而引起目标的位移这就是视差。）通过仔细测量这一变动，可以用初等三角学来确定这颗恒星离地球的真正距离。这是确定宇宙真正范围的首要方法。对于远一些的恒星，由于角度太小而无法操作，所以必须使用其他方法。 >> 美国天文学家埃德温·哈勃（Edwin Hubble）利用洛杉矶郊外威尔逊山天文台的望远镜观测造父变星，试图为广阔的宇宙空间绘制地图。他起先发现，许多造父变星显然存在于我们所在的银河系之外。这意味着宇宙并不是由一个而是由许多个银河系组成的，因此证明了德国哲学家伊曼努尔·康德在近两个世纪之前提出的观点。 >> 每一条光带，或者说每一种颜色，都代表着一定能量或频率的光线，而且光线一旦通过这种途径分离之后，对每个能量层级都可以分别进行研究。在包括我们太阳在内的恒星光谱中，在某些特定频率的光线中都会出现狭窄的暗线。 >> 实验室研究表明，这些暗线之所以产生，是因为在前往地球的旅途中，光线所穿越的物质吸收了其特定频率的能量，使得这些特定的频率到达我们这里的时候已被减弱了。这些暗线被称为吸收线。每种吸收线都与一种特殊的元素相应，正是这种元素吸收了特定频率的光的能量。显然，这意味着通过研究星光中的吸收线，我们就可以知道恒星内存在什么元素，总量为多少。 >> 恒星光谱能够告诉我们这颗恒星以什么样的速度向我们靠近或是远离我们而去。这个原理就是多普勒效应 >> 光波似乎被拉长了，仿佛物体正在远离我们而去。物体离我们越远，那么红移的程度就越大。 >> 宇宙曾经是无限微小的，但是后来它膨胀了，而且至今仍在继续膨胀。哈勃的研究工作为大爆炸宇宙学提供了第一个而且是最基本的证据。 >> 哈勃还指出，科学家可以通过测量宇宙膨胀的速度来推算宇宙存在的时间。 >> 估计两个相距100万秒差的物体，其膨胀速度（又称哈勃常数）大约为500千米/秒（100万秒差的距离为光在326万年中的运行距离，大约为30.9×1018千米，或大约3000亿亿千米）。这个数字意味着宇宙只有20亿年的年龄。 >> 现代科学家除了造父变星之外，还运用了好几种其他的距离标志，表明哈勃常数在55—75千米/（秒·每百万秒差距）之间。这意味着宇宙的年龄是在100亿至160亿年之间，而最新的估算大约集中在130亿年。 >> 1922年，俄罗斯人亚历山大·弗里德曼（Alexander Friedmann）证明，事实上宇宙既在膨胀也在收缩。宇宙处于不稳定状态且正在不断地进化中。 >> 早期宇宙过于活跃，在好几十万年的时间内温度过高，无法形成原子。但是温度终于降低到足够低的程度，质子（带正电荷）开始捕获电子（带一个负电荷）。在这个临界值上，物质呈中性，能量与光线能够在宇宙中自由流动。 >> 宇宙背景辐射是现代宇宙学的核心：它试图描绘那些微小的变化，在不久的将来为我们提供关于早期宇宙性质的最有用的信息。 >> 宇宙学家马克斯·泰格马克（Max Tegmark）博士甚至说：“宇宙的微波背景对于宇宙学的重要性，就好比脱氧核糖核酸（DNA）对于生物学的重要性一样。” >> 大爆炸理论断言早期宇宙主要由一些简单元素组成，尤其是氢（大约占76%）和少部分的氦（大约占24%）。这与今天我们观测到的宇宙中元素的比率大致相似（虽然恒星内部的反应使得氢元素转变为氦元素，现在氢元素的数量下降至大约71%，而所有物质中的氦元素大约占到了28%）。 >> 林恩·马古利斯和多里昂·萨根写道：“我们身体中所含氢元素的状况反映了宇宙中氢元素的状况。” >> 通过特别精确的测量，可知在大爆炸中，氢元素还形成了少量的锂元素。这些也明显接近于大爆炸时元素构成理论所断言的数值。 >> 但是在90年代末，从研究遥远的Ia型超新星积累的证据表明，宇宙的膨胀速度并未在引力的影响之下减退，反而在逐渐增长， >> 意味着还有一些至今未知的力在不断地起着作用，从大爆炸以来保持并推进着宇宙膨胀的速度，但这种力极其微弱，根本察觉不到。这种力可能由“真空能”构成，这是量子力学预言的一种力，它会朝引力相反的方向发生作用，驱使物质与能量彼此分离，而不是将它们拉到一起。 >> 这个证据也许对大爆炸宇宙学是一次严重打击。另一方面，它意想不到地解决了暗物质问题，因为真空能就像一切的能量一样具有质量，这可以解释天文学家一直在寻找的巨量的物质。 >> 我们还是会认真对待大爆炸理论，原因在于它与大多数现代天文学、粒子物理学的经验性和理论性知识的组合相一致。 ◆ 关于指数的注解 >> 氢原子的质量可以写成指数形式为1.7×10-27千克。 >> 太阳的质量大约为2×1027吨， >> 它包含大约1.2×1057个原子。宇宙包含大约1022颗恒星。粗略地估算宇宙中原子的数量，我们可以将这两个数字相乘，即将二者的指数相加，得出1.2×1079个原子。 ◆ 本章小结 >> 随着宇宙不断膨胀，它的温度逐渐下降。物质和反物质彼此抵消，留下了极少量的残余物质。宇宙摆脱了早期那种强烈的不稳定状态，出现了不同的实体——质子、中子、光量子、电子——和不同的力，包括强作用力、弱作用力，以及引力和电磁力。 >> 几百年之后，宇宙的温度下降到质子与电子能够稳固地结合成原子的程度，宇宙中的物质电荷呈中性。其结果是，物质和能量停止了它们之间不断的相互作用，而放射线开始在宇宙中自由地流动。随着宇宙的膨胀，射线温度下降；如今作为宇宙的背景辐射我们能够检测到它。 ◆ 第2章 星系和恒星的起源 >> 星系群（group）（通常直径为几百万光年，拥有大约20个星系）和星系团（cluster）（最宽为2000万光年，包含着几百个甚至几千个星系）。星系群和星系团由于引力的作用而聚集在一起。 >> 超星系团（supercluster，最高宽度达1亿光年，大约拥有1万个星系 >> 最近人们已经清楚，即便超星系团在宇宙的历史中也仅仅是一个小角色。这意味着绝大部分的宇宙物质（90%或更多）是无法观测的，这些物质［称之为暗物质（dark matter）恰如其分］的确切性质至今还是一个谜。 >> 太阳位于银河系的一条臂上，距离其中心大约为27000光年。星云尘埃遮蔽我们的视野，因此看不清银河系的中心。选自尼科斯·普兰佐斯：《我们宇宙的未来：人类在宇宙中的命运》（剑桥：剑桥大学出版社，2000年），第97页 ◆ 早期宇宙和最初的星系 >> 大爆炸将能量与物质分离，引力又将它们重新聚集。牛顿认为任何形式的物体都会对所有其他形式的物体产生某种引力。爱因斯坦认为，引力之所以发生作用是由于巨大物体能够使时空发生弯曲。他进一步指出，引力能够对能量和物质产生相同的作用。 >> 爱因斯坦早就证明了物质实质上就是凝固的能量。他又进一步巧妙地论证，证明引力能够像弯曲物体一样弯曲能量。 >> 1919年的一次日食中，爱因斯坦的预言受到检验，其结果很令人吃惊，他的理论被证明是正确的。 >> 引力对物质和能量同时施加作用，从而造就了宇宙的形态和结构。 >> 牛顿指出，引力可以在很大范围内发生作用，但是距离越近，引力作用越强。准确地说，两个物体之间的引力与它们的质量（的平方）成正比，与它们之间的距离（的平方）成反比。 >> 这意味着引力能够使原本两个结合得很紧密的物体更加紧密，而对相距较远的物体影响甚小。 >> 引力对物质的塑造，其效果要比对能量的塑造更加明显。 >> 宇宙早期以及星系和恒星的大部分历史，可以被认为是大爆炸所产生的使宇宙膨胀的力量和使宇宙重新聚合的引力之间相互作用的产物。在这两种力之间存在着不稳定的、动态的平衡，膨胀力在大范围内占据优势，而引力则在较小的范围内占据优势（最多不超过星系团层次）。 >> 大爆炸之后的10亿年中，引力造就了许多由氢元素和氦元素构成的巨大星云。这些星云可能有几个星系团那么大，它们自身所产生的引力完全抵消了宇宙的膨胀。在更大范围内，大爆炸所产生的膨胀力仍居于统治地位，因此这些巨大星云之间的距离随着时间的流逝而不断增加。 >> 当温度上升到1000万摄氏度时，一对氢原子就会融合为一个拥有两个质子的氦原子。这种核反应被称为核聚变（fusion），也就是氢弹中心区域所发生的反应。 >> 根据爱因斯坦的公式E=mc2，当氢原子聚变为氦原子时，极少的物质转化成了巨大的能量，其释放的能量等于物质的质量乘以光速的平方。 >> 根据热力学第二定律，所有的复杂实体最终都将消亡，但是，结构越简单，其幸存的可能性就越大，这也是恒星的寿命比人类长得多的原因 >> 最早的恒星可能是在相对不成形的气态星云的混沌和迅速崩塌中形成的。它们的轨道不规则，而且缺乏比氢和氦——它们形成之际仅有的元素——更重的元素，我们今天因而能够测定其年龄。 >> 我们的太阳以每小时80万千米的速度，大约每2.25亿年围绕银河系中心运行一周。 ◆ 宇宙学巡礼：黑洞、类星体和暗物质 >> 引力将物质和能量挤压到几乎不复存在，从而形成黑洞（black hole）。 >> 黑洞的空间区域十分致密，以至于任何物质和能量，甚至连光都不能逃脱其引力的作用。 >> 黑洞的密度如此巨大，假如要把我们的地球变成黑洞，那必须把它压缩成一个直径1.76厘米的圆球。 >> 类星体是由黑洞以及恒星食物组成的。 >> 这些数量巨大的物质究竟是由什么构成的？ >> 第一种，这些物质是由微小的粒子组成的，每个粒子甚至比电子都小许多，但总体却要比其他形式的物质更重。它们被称为“弱相互作用大质量粒子（从某种意义而言它们也有着一定的质量）”，简称WIMP。 >> 另一种答案是，也许有许多我们看不见的巨大物体，因为它们并不发光，或者不能释放其他形式的射线。它们可能是由恒星的残骸或是行星状物体组成的，被称为“晕族大质量致密天体”，简称MACHO。 >> 第三种说法，这对于暗物质问题或许是一个很简洁的答案：暗物质可能实际上就是暗能量（dark energy）。 >> 大约70%的宇宙物质/能量是由所谓的真空能（vacuum energy）所构成的，它们发现于20世纪90年代晚期，这种能量加快了宇宙的膨胀速度。 139个想法 ◆ 恒星的生与死 >> 恒星最重要的单一特征乃是它们的体积，或者是恒星形成之前的原始物质星云的体积。体积决定恒星的许多特征，包括它的亮度、温度、颜色，以及它的寿命。 >> 大多数恒星的体积在远远小于太阳到太阳的8倍之间，而剩下的则是太阳的8—60倍。 >> 星云胚胎中物质的总量决定了星云的引力、收缩速度，以及星云中心的密度和热度。新星中心的热度决定了它燃尽所有可用燃料的速度。因此，体积大的恒星比体积小的恒星温度更高 >> 大部分恒星，就像我们的太阳一样，比巨型恒星燃烧得更为缓慢。但最终它们都会消耗掉全部氢元素，届时其内核将充满氦元素。 >> 如果恒星足够大的话，最初的塌陷可以使内核的温度上升到1亿摄氏度。达到这一温度之后，以氦为燃料的聚变反应又开始了。但与氢聚变相比，氦聚变反应只能将很少的质量转化为能量，因此并不能持续很长时间。 >> 在此过程中，每一次反应都需要比前一次更高的温度，许多新的元素诞生了，其中最为丰富的是碳、氧和氮。例如，我们的太阳将连续发生这样的情形，直到开始产生碳元素为止， >> 就这样，逐渐衰老的恒星产生了许多元素周期表中位置靠前的元素；体积最大的恒星，在它们生命的最后阶段可以形成铁元素（原子序列号为26），这一创造过程所需的温度在40亿——60亿度之间。 >> 聚变反应所产生的新元素序列直到铁元素才告终结。 >> 当燃料耗尽，小型和中型恒星开始变冷，最终成为熄灭的恒星，称为白矮星。白矮星密度很大，体积与地球相仿。 >> 一颗超新星爆炸所产生的巨大能量与闪光，相当于1000亿颗恒星或整个星系，并且可以持续好几个星期。体积不超过太阳30倍的原始恒星，塌陷之后会形成中子星（neutron star）。在这种天体内，原子被紧紧压在一起，导致电子与质子融合并形成中子。中子星上相当于太阳质量的物质， >> 实际上，在极端的时间内，超新星爆炸可以制造出元素周期表中一直到铀为止的所有元素。 >> 在这场星系级炼金术的过程中，产生的氧元素最多，其次是少量的氖、镁和硅，这些都是恒星际空间里最常见的重元素。 >> 恒星的衰亡是地球生命故事中必不可少的一个章节，因为恒星不仅创造了形成我们这个世界的原材料，也创造了能使生物圈得以存在所必需的能量。 >> 构成我们这个世界的化学物质，分别形成于三个不同的场所：大爆炸产生了氢元素与氦元素，而从碳（原子序列号为6）到铁（原子序列号为26）的大部分元素是在中型和大型的恒星内部逐渐形成的，其他元素则形成于超新星的内部。 >> 推动生物圈的能量在很大程度上也源自恒星。太阳光是地球能源最重要的来源之一。 >> 地球许多重要的发展进程都是由地球内部的热引擎所推动的，而地球的热量一部分源自太阳形成的过程，一部分则来自超新星所产生的放射性元素。 ◆ 太阳的形成 >> 在形成太阳的星云中，原始气体占98%（大约72%为氢气，27%为氦气）。 >> 但其中还有许多其他的元素，包括碳、氮、氧（这些元素占宇宙所有物质的1.4%），以及铁、镁、硅、硫和氖（这些元素占据剩下的0.5%）。 >> 太阳的许多特征是由它的体积决定的。它是一颗黄色的恒星（光谱类型为G2），这意味着太阳属于中等亮度的恒星。 >> 它大致形成于46亿年前，还将存在40亿——50亿年的时间。迄今为止太阳的年龄是宇宙的1/3，它已走过了自身生命周期的一半。 >> 核爆炸使得氢原子聚变为氦原子，并释放出大量的辐射能。聚变反应产生以光子形式存在的能量，这些光子要从太阳致密的内核挣扎而出，到达表面，需要花费100万年的时间。太阳的表面温度降低为6000摄氏度。能量从太阳表面向外辐射，遍及整个太阳系，直至太空深处。光子一旦到达太阳表面，即开始以光速运动。光子用100万年的时间努力穿越亚原子微粒（subatomic particle）的堵塞之后，仅用8分钟即可抵达1.5亿千米之外的地球。 ◆ 宇宙的范围 >> 我们的地球在宇宙中所处的位置并不是任意的。我们之所以能够存在，只是因为我们处于一个非典型的区域。绝大多数的空间还是真空状态，而且十分寒6冷。 >> 我们的地球处于星系中物质较为丰富的区域，在这个巨大的星系内超新星产生了许多种元素。在这个星系中，我们居住在由一颗恒星所形成的区域内，距离那颗成年恒星很近。甚至在星系最为致密的地方，即圆盘处，真空区域通常每立方分子大约只含有一个原子。但在地球的大气层，在同样大小的空间内也许会有2500亿亿个分子。[插图]而输送这些物质的是太阳每一秒钟所释放出来的能量。 ◆ 第3章 地球的起源和历史 >> 在恒星形成的过程中，尽管引力并不是唯一活跃的作用力，却在总体上支配着整个过程。 ◆ 太阳系 >> 太阳包含了太阳系中大约99.9%的物质。 >> 太阳的形成经历了大约10万年，巨大的引力把太阳星云内的绝大部分物质拉到了中心。但是由于离心力的作用，一些尘埃和气体在一定的距离上环绕太阳运行，就像大型气态行星如土星、木星、天王星和海王星的行星环一样。 >> 太阳星云几乎全由氢元素和氦元素组成（约占其质量的98%），剩余的一小部分为其他元素。 >> 在太阳形成之后大约10万年，新形成的太阳向内侧轨道喷射残留的气体和尘埃，被称为金牛座T型星风（T Tauri wind）。 >> 近日行星（水星、金星、地球、火星和小行星）主要由硅酸盐（硅和氧的化合物）、金属和被引力所固定的气体构成。 >> 例如地球，它由氧（近50%）和少量的铁（19%）、硅（14%）、镁（12.5%），以及其他多种化学元素组成的。 >> 在宇宙范围内虽然与众不同，但并非绝无仅有。仅在银河系内，理论上存在生命的行星系统就可能数以百万计。 ◆ 早期地球：熔融及冷却 >> 月球没有大气层，其表面未被腐蚀，因此保留了早期历史的痕迹。在月球表面，深深地烙下了数百万颗流星撞击的痕迹，在晴朗的夜晚，甚至可以用肉眼看到。在地球的早期，大约也经历了10亿年这样剧烈的撞击过程，直到地球将自己轨道中的其他物质全部清除干净。 >> 在太阳系形成4000万年后，大部分偏重的金属元素，比如铁和镍，像炽热的淤泥一般陷入地心，这样就形成了一个以铁元素为主的地核。这个金属的地核使地球产生特有的磁场。 >> 磁场起到至关重要的作用：它可以使来自太空的高能粒子偏转方向，以确保最终产生生命的精密化学反应顺利进行。 >> 密度较高的硅化物形成了地核与地壳之间大约厚达3000千米的地幔。 >> 这些被称为花岗岩的较轻物质，形成了大约35千米厚的大陆地壳。 >> 最轻的物质，包括氢气与氦气，从地球内部冒向表面。 >> 它们包括氢、氦、甲烷、水蒸气、氮、氨气和硫化氢。其他物质，包括大量的水蒸气，是彗星撞击所带来的。 >> 大部分的氢和氦逃逸了，但当地球完全形成时，它还是大到足以用引力场保留住剩余的气体，从而形成地球第一个稳定的大气层。 >> 最早的海洋在35亿年前形成，因为我们知道那时已经有活的有机体存在； >> 海洋溶解了大气中的二氧化碳，人们所看到的天空渐渐变成了蓝色。 >> 地表的液态水对我们而言具有十分重要的意义，这意味着地球的温度已经适宜于构成最早生命形式的复杂而脆弱的分子的出现 >> 早期地球大气中的许多成分（包括其中大部分的水），以及形成生命最初形式的有机化学物质，可能是地球历史上第一个10亿年中彗星撞击所带来的。 ◆ 早期地球的证据 >> 可以利用震波，即地震产生的震动，来断定那里有什么。有三种震波：主波、次波和表面波。每一种波都有不同的移动速度，在通过不同物质时受到的影响也不同。所以，通过分析不同震波到达地表的速度，可以知道大量有关地球内部结构的情况。 >> 地球上最古老的、能够确定年代的岩石（来自格陵兰岛）年龄大约在38亿年，这是地球形成大约8亿年之后。 ◆ 现代地质学的起源 >> 直到20世纪初发现了射线活动，居里夫人发现放射性物质能够产生热量，人们才认识到太阳和地球自身就拥有热量源。 ◆ 魏格纳和现代板块构造论 >> 魏格纳依据大量证据证明，所有的大陆曾经是聚合在一起的。 >> 现代板块构造论起源于第二次世界大战期间发展起来的技术。新的战争形式推动了探测潜艇的声呐技术的发展。 >> 其中之一便是有一条海底山脉，穿越大西洋中央，也穿越了其他海洋。海岭中央是火山链，喷涌而出的熔岩堆积在两旁的海床上。 >> 正是地球内部的热量，为板块的移动提供了所需的能量。热量产生于地球内部的放射性物质，而这些物质又形成于太阳系诞生之前的超新星大爆炸。 ◆ 地球和大气层的简史 >> 地球历史上的冥古宙从45.6亿年前地球形成之际开始，延续了6亿年左右。 >> 在这个时期，地表温度很高、火山活动频繁，极不稳定，同时它还不得不忍受彗星以及其他当时还幸存的小行星的持续撞击。 >> 大约38亿年前，地质学家称之为太古宙的时期开始了 >> 当时的地球大气层主要由二氧化碳、氮气和主要由彗星带来的硫化氢组成。几乎没有氧气，因为氧非常容易与其他元素发生反应而形成化合物。 >> 大约2.5亿年前，大多数的大陆板块聚合成一块被魏格纳命名为“泛古陆”的超级大陆。它被名为“泛古洋”的浩瀚大海所围绕。 >> 大约2亿年前，泛古陆分裂为两大块陆地。北面是劳亚古大陆（Laurasia），包括今天亚洲、欧洲和北美洲的大部分地区；南面为冈底瓦纳大陆（Gondwanaland），包括今天南美洲、南极洲、非洲、澳大利亚和印度的大部分地区。随后，劳亚古大陆和冈底瓦纳大陆各自开始分裂。 >> 最新发现的证据证明，在泛古陆存在之前大约5亿年，地球上曾有一块更为古老的罗迪尼亚（Rodinia）超级大陆。 ◆ 第4章 生命的起源及进化论 >> 薛定谔指出：我们能够像解释物理学、化学那样科学地解释生命。 >> 像所有的复杂事物一样，活的生物体控制着大量的能源与物质流，所以它们一定具有某种新陈代谢的形式。它们吸收并排泄着能量与营养。 >> 宇宙总体趋向于无序，因而生物所能够达到的有序性就非常令人注目了。“在生物体的生命周期中所显示的事件都表现出令人赞叹的规律和秩序，这是我们所能见到的任何无生命的物体所根本无法比拟的。” >> 薛定谔有一句名言，每一个生物体似乎都拥有令人吃惊的“不断从它周围环境中吸收秩序”的能力。 >> 恒星和行星可以存在数十亿年，最长寿的生物（至少就我们所知）也只能活几千年，大多数只能存活几天或几年。最复杂的结构消亡如此之快，这也是生物处理超密集能量流的困难程度的一种衡量尺度：这正是生物顽强抵抗热力学第二定律所付出的代价。 >> 在地球6亿年的诞生过程中，生命的确出现了。 >> 与恒星或水晶这些普通的、无目的的负熵构造不同，在与熵展开更为灵活的游击战争的过程中，生物体能够不断适应新的地形以及新的挑战。 >> 维持这些复杂实体的不同能源从何而来？答案很明确：最根本的源头就是引力。我们知道，正是引力创造了恒星——密度和温度极高的物体。 >> 生命形式主要是由控制原子运动的电磁力（electromagnetism）与核作用力（the nuclear forces）决定的。这些力决定了原子如何聚集又如何构成更大、更复杂的分子。 >> 处理巨大的能量流是一项细致的工作，它需要极为精确的结构，创造和再创造这种结构的规则必然是复杂而精确的。 >> 高度精确的新陈代谢需要一个高度精确（但并不完美）的繁殖。这就是为什么像我们人类这样的大型活的生物体需要比细菌更多的遗传学信息。 >> 从化学到生命的转变是宇宙史上的一个巨大转变。按照精确的新蓝图所复制的复杂生物体引入了一种历史变迁的新类型 >> 要了解生物，我们就需要一个新的范式，一个能带领我们超越核物理学、化学或地质学规则，而进入生物学领域的范式。 ◆ 达尔文和进化论 >> 现代科学试图把生命的诞生解释为各种无生命的力与过程所造成的结果，正如它对太阳和地球的形成所做出的解释一样。 >> 现代生物学用以解释生命起源和发展的基本观点就是通过“自然选择”（natural selection）而展开的“进化”（evolution）。该理论由查尔斯·达尔文于1859年在他的著作《物种起源》中第一次做了系统阐述。 >> 他认为生物的变化是一个开放性的过程。 >> 一个物种就是一大批个体生物，它们彼此有足够的相似性而能够杂交，但相互之间又不完全相同。物种是根据这些个体生物所共有的特征，而不是它们之间微小的差异而定义的。 >> 达尔文认为，从长远来看，最有可能得以存活和繁殖的是这样一些个体，它们幸运地继承了其父辈能够稍稍更好地适应周围环境的特征。接着，它们会把这些相同的特征遗传给后代。 ◆ 现代进化论的起源 >> 能够繁衍的个体与不能繁衍的个体之间有什么差别？达尔文认为答案就是“适应性”（fitness）。 >> 在统计学意义上，那些幸存下来并繁衍出健康后代的个体比未能存活和繁衍的个体要略微健康一些。它们之所以能够繁衍后代，就是因为它们健康，可以生存得更为长久，并且有健康的配偶。 >> 个体与其父母的差异是细微的，但是这种差异本质上是随机的。不管怎样，它们不是“试图”去适应。“进化”的不是个体，而是物种的总体特征。 >> 因为任何物种的许多个体，周期性诞生，但是其中只有少数能够存活。我把每一个有用的微小变异得以保存下来的这一原理称为“自然选择”。 ◆ 通过自然选择进化的证据 >> 一些化石看起来的确是现存动物类型的中间物种。其中最有名的化石就是生活在1.5亿年前的始祖鸟，一种像鸟一样的恐龙。始祖鸟的样子看起来既像是爬行动物，又像是鸟类。第一个化石样本于1862年被发现， >> 达尔文理论如今之所以被广泛接受，是因为在20世纪可以直接观察到进化的作用。研究像果蝇这一类繁殖很快的小物种，是最容易观察到进化的过程的。新形式细菌出现以回应抗生素的使用，我们也可以从中看到进化的作用 >> 与达尔文同时代的格里格·孟德尔（Gregor Mendel）早就指出了遗传的基本原理，他指出，尽管有性繁殖的生物从双亲那里遗传了特性（或者说是基因），但这种遗传处在一种分散的状态——一些特性从父系这里遗传，另一些特性则从母系这里遗传。 >> 我们还确切地了解了基因是怎样一代代遗传下去的。脱氧核糖核酸即DNA，将遗传信息从生物体极精确地传递给它们的后代，因此物种具有极大的稳定性。 >> 当脱氧核糖核酸在复制自己的时候，平均在每十亿个遗传信息中可能会出现一个错误，其概率相当于一名打字员在输入50万页文字中出现一处错误。 >> 现代微生物学还证实了达尔文的另一个基于直觉的想法：地球上所有的生物体都是有联系的。 >> 所有活的生物体，从最简单的细菌到最大型的现代哺乳动物，都包含使用同样基本化学过程和途径的细胞，而且它们都使用相同的遗传密码。 ◆ 地球生命的起源 >> 在17世纪，通过使用最新发明的显微镜，研究证明空气中充满微小生物， >> 所有的生物都是以有机分子为基础的——也就是说，这些分子的主要成分是碳。因为碳元素能以复杂的方式结合在一起，它可以形成比其他任何元素都要复杂且有着较大差异的分子。 >> 水晶，它们自身保持着稳态且会生长出新的水晶体。当水晶生长之际，那些繁殖出最稳定的“后代”（也就是说这些后代最能适应周围的环境）的化学物质，要比后代不能很好存活的化学物质生长得更为迅速。 >> 化学进化是如何产生最早的活的生物体的？必须把问题分成几个层面。首先，我们需要解释生命的基本原材料如何生成：这是化学的层面；其次，我们需要进一步解释这些简单的有机物怎样聚合成更为复杂的结构；最后，我们还需要解释在所有生物中都存在的脱氧核糖核酸（DNA）精确繁殖机制编码的起源。 >> 生物大多由碳和氢构成，由于碳元素极具活性，所以是最关键的。再加上氢、氮、氧、磷以及硫，这些成分总共占了生物净重的99%。 >> 事实证明，只要条件适宜，这些化学物质充足，就很容易制造出简单的有机分子，其中包括氨基酸（合成蛋白质的材料，所有生物的基本结构材料）与核苷（合成遗传密码的材料）。 >> 今天的大气中含有大量的自由氧，对于有机分子而言这是一个极为恶劣的环境。氧是很活泼的元素，当它起反应的时候会产生热量（我们通常都会意识到它在火灾中的破坏力）。 >> 奥巴林和霍尔丹指出，在早期地球的大气中几乎不存在自由氧。也许生命是在寒武纪之前，在一个没有氧气的大气中出现的，如此就确保了简单的有机分子长期生存，使得化学进化所必需的复杂而缓慢运动的化学过程得以发生。 >> 美国科学家哈罗德·尤里（Harold Urey）和他的研究生斯坦利·米勒（Stanley Miller）所做的一项十分著名却又特别简单的实验所证明。他们在一个巨大的密封曲颈瓶中注入甲烷、水和氨，制造了这样一个早期大气的模型。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。7天之后，他们在曲颈瓶中发现了暗红色的软泥。其中包含20种最重要的氨基酸中的若干种。氨基酸是简单的有机分子（大约由20—40种原子构成），它们以不同的模式链接在一起，形成在有机物及所有生物结构中占主导地位的蛋白质。 >> 在所有这些理论中，水扮演了至关重要的角色。氨基酸和核苷一旦形成，只要它们在水里，在某种程度上就能得到保护。 >> 2001年，在被研究者形容为海床上“消失的城市”的一大片区域里，也发现有原始细菌。在那里，热量并不是由火山活动产生的，而是来自一种名为橄榄石（olivine）的绿色岩石与海水之间发生的化学反应。 >> 所有现代生命形式的关键似乎就是核苷的分工问题，核苷储存并阅读制造有机物（基因组）的指令，而蛋白质则运用这些指令构成一个生物体。大体而言，核苷操纵复制的过程，而蛋白质掌控新陈代谢。 >> 当今（除一些病毒以外）一切生物遗传密码的关键就是脱氧核糖核酸，它是一种极其复杂的分子，包含数十亿个原子。如果解开人类的一个脱氧核糖核酸分子，其长度将近2米。脱氧核糖核酸的原子以很精确的模式排列在一起，就像一份软件那样，包含创造一个生物所需的全部信息。 >> 在生命中核糖核酸扮演双重角色；它能自行繁殖，并提供一整套繁殖的指令。它既是硬件也是软件。 >> 那些至今在现代细胞中还在发生的各种新陈代谢过程的不断进化。其中一个至今仍然存在于所有生物之中的新陈代谢过程，便是在一个被称为ATP（三磷酸腺甙）的分子内储存能量。 ◆ 第5章 生命和生物圈的进化 >> 生物复杂性不断增长的历史，可以概括成一系列的重大转型。其中包括生命本身的起源、真核细胞的出现、有性繁殖，一如我们自己这种多细胞生物体的形成，以及形成社会团体的多种生物体的出现。 >> 我们原来以为，构成人体必须有6万到8万个基因，但是事实并不如此，我们只达到这个数目的一半，大约为3万个左右。圆虫有我们基因数目的2/3（大约1.9万），果蝇恰好有我们基因数目的一半（大约1.3万），甚至埃希氏菌属的大肠杆菌，一种居住于我们内脏中的细菌，其基因数目也有4000个之多。 ◆ 太古宙：细菌的年代 >> 大约38亿年前，因为这一时期的格陵兰岛礁石包含有通常与生命的出现相关联的C12同位素层。35亿年前生命的存在则是肯定的，这一时期南非和澳大利亚西部的岩石似乎含有类似现代藻青菌（蓝青藻）的细菌的微化石。 >> 藻青菌细胞含有叶绿素分子，它们能够通过被称为光合作用的基本化学反应而加工阳光。 >> 分子是由原子通过化学键联结组成的。然而，创造化学键需要能量，而化学键的破坏也能够释放能量。因而，化学键可被视作能量储藏器。活的生物体通过破坏化学键获得储藏在有机分子如葡萄糖中的能量。 >> 破坏化学键同样需要能量，诀窍在于破坏了这个化学键后所释放的能量要大于破坏所用的能量。这就是酶的工作。 ◆ 元古宙：复杂性的新形式 >> 早期形式的光合作用是将硫化氢中的氢分解出来以储存来自日光的能量。 >> 最初，自由氧很快通过化学反应被再吸收，例如包围铁外层的铁锈（元古宙大量铁锈的出现是我们获知当时自由氧不断增加的原因之一）。 >> 大约25亿年前开始，自由氧产生得太快，以至难以通过这种方式被吸收，大气层中便开始出现氧气。大约到20亿年前，自由氧约占大气中气体的3%；在最近的10亿年里，这个数字上升到了21%。 >> 富氧大气层的出现是地球生命史上最伟大的革命之一。 >> 直到20亿年前，主宰地球的生命形式都是生活在海洋里的简单的、单细胞生物体。生物学家把这些生物体称为原核生物。 >> 大多数原核生物都是微小的，大约只有0.001毫米——0.01毫米之间，而真核细胞通常要比它们大得多。大多数真核细胞在0.01毫米——0.1毫米之间 >> 真核细胞比原核生物包含了多得多的遗传信息，并能够获得更多强大的能量来源，因而具备更多的新陈代谢技巧，并且能够产生更复杂的生物体。 >> 真核细胞比原核生物拥有更具灵活性和适应性的隔膜，而这种隔膜能使它们更为精确地与它们的环境交换能量、食品和粪便。真核细胞同时还有一个特殊的内部容器，保护它们精致的遗传机器——核子。 >> 真核细胞因而是第一个“多细胞”生物体。马古利斯和萨根写道：“随着真核细胞的出现，生命迈出了另外一步，超越了自由遗传传递的网络，而走向共生现象的协同作用。独立的生物体相互混合，创造出比它们的总和还要大的新整体。” >> 有性繁殖以及真核细胞生物体的出现被认为是地球上生命历史的重大转折点之一。 ◆ 寒武纪生命大爆发：从微观世界到宏观世界 >> 最早的多细胞生物体（与仅仅是生物体的集群，如叠层石等，大不相同）可能早在20亿年前就逐渐形成了。[插图]但是只在最近的10亿年里才开始变得普遍。 >> 最早的多细胞生物体化石的大量出现，可以追溯到大约5.9亿年前的埃迪卡拉纪。 >> 相近的种集合为属，相关的属构成科和超科，而超科以上分别为目、纲、门，最后是界和总界。 >> 就像所有的原核生物，原始细菌没有核子，但是与原核生物不同的是，它们不是从日光和氧气中，而是从其他化学成分中获取能量。 >> 多细胞生物体很快就被分为三大界：植物（通过光合作用获得能量的生物体）、动物（消费其他生物体的生物体）和霉菌（从外部消化其他生物体后，再从其中汲取营养的生物体）。 >> 奥陶纪时期（5.1亿——4.4亿年前）孢子化石的发现表明，植物是最早离开海洋迁移到陆地的多细胞生物体。 >> 最初的产种子的树出现在泥盆纪时期（4.1亿——3.6亿年前），它们形成了巨大的森林，现代煤炭储备大多即来源于此。 >> 首先迁移到陆地上的可能是节肢动物，有点儿像巨型昆虫。我们知道，节肢动物的出现是在志留纪（4.4亿——4.1亿年前），其中包括类似于现代蝎子的动物 >> 最早的脊椎动物是在5.1亿到4.4亿年前的奥陶纪，由海洋中像软体虫子一样的祖先进化而来。最早的脊椎动物还包括早期鱼类和鲨鱼。 >> 所有的脊椎动物都有脊柱、肢体和神经系统，神经系统的部件集中于末端，即头部。 >> 尽管最早的意识形式是在大海里进化的，但意识却在陆上颇为壮观地繁荣起来了。 >> 脊椎动物（即有脊梁骨的动物）最早在泥盆纪后期迁移到陆地上来，而最早的陆地迁移可能始于志留纪。 >> “大灭绝”是指大约2.5亿年前（二叠纪末期）的生物的大量灭绝，就像后来的白垩纪的生物灭绝一样，它可能是由一颗巨大的小行星碰撞所引起的。 ◆ 哺乳动物和灵长目动物 >> 哺乳动物最早出现在三叠纪，大约与最早的恐龙出现的时间相同。 >> 化石记录表明，最早的人型总科动物大约出现在2500万年前的非洲。 >> 分子断代技术表明，大约500万年到700万年前，人亚科原人与大猩猩亚科的进化序列分离。现代人类是现存唯一的人亚科原人成员，但是这个群体还包括许多已经灭绝了的物种，其中就有我们的直系祖先 ◆ 进化与地球的历史：“盖娅” >> 大约600万年前，地中海成为一个半封闭式的内海，封锁了大约世界上海洋盐分的6%。其余的海洋由于盐的浓度较低，比较容易结冰，南极冰冠开始迅速扩张，造成全球温度急剧下降。 ◆ 本章小结 >> 大约从6亿年前，一些细胞聚集在一起形成多细胞生物体，这是地球上最早的不用显微镜就可观察到的生物体。自从寒武纪的生命大爆发后，树、花、鱼、两栖动物、爬行动物、灵长目动物都进化了。 2019.2.24 |
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