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生命究竟是什么？是如何起源的？英國著(zhù)名科普作家約翰·格里賓認為，答案就在關(guān)于宇宙運行方式的七大科學(xué)發(fā)現之中，他稱(chēng)之為科學(xué)七柱；從碳原子到銀河系，七大科學(xué)支柱支撐了我們的存在，以及宇宙中其他生命的可能存在。作者在本書(shū)中環(huán)環(huán)相扣地解釋了這七大支柱，以緊湊的篇幅和簡(jiǎn)潔準確的表述，出色地展示了人類(lèi)對生命的理解所基于的那些令人驚訝的秘密。

本書(shū)以精心設計的結構和幽默機智、深入淺出的行文風(fēng)格，將生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物化學(xué)等多種學(xué)科知識熔為一爐，站在科學(xué)發(fā)展的最前端來(lái)回顧科學(xué)史，既能引導讀者了解當代科學(xué)發(fā)展的現狀，也能啟發(fā)思考今日科學(xué)成就背后的歷史原因。用現代科學(xué)的七大重要發(fā)現來(lái)解釋生命之謎，關(guān)乎每個(gè)人對自身的認識，適合所有有好奇心的讀者。

◎ 作者介紹

約翰·格里賓(John Gribbin)，英國著(zhù)名科學(xué)讀物作家。他是劍橋大學(xué)天體物理學(xué)博士,現在是薩塞克斯大學(xué)的客座天文學(xué)研究員。1974年，他以其關(guān)于氣候變遷的作品獲得了英國最佳科學(xué)著(zhù)作獎。約翰·格里賓著(zhù)有50多部科普和科幻作品，如《尋找薛定諤的貓》（In Search of Schr?dinger’s Cat）《愛(ài)因斯坦的杰作：1915 和廣義相對論》（Masterwork: 1915 and the General Theory of Relativity）等，還與妻子瑪麗·格里賓合著(zhù)有《理查德·費曼：科學(xué)中的生命》（Richard Feynman: A Life in Science）、《科學(xué)：100 個(gè)實(shí)驗的歷史》（Science: A History in 100 Experiments）等。格里賓的書(shū)已被譯成多種語(yǔ)言，曾入圍“2019英國皇家學(xué)會(huì )洞察投資科學(xué)圖書(shū)獎”（Royal Society Insight Investment Science Book Prize），并被《旁觀(guān)者》（Spectator）雜志稱(chēng)為“世界上最優(yōu)秀、最多產(chǎn)的科普作家之一”。

◎ 譯者介紹

鐘遠征，1986年生，復旦大學(xué)外國哲學(xué)博士，現為鄭州大學(xué)哲學(xué)學(xué)院講師、碩士生導師，主要研究方向為現代英美哲學(xué)、科學(xué)哲學(xué)。譯有《戰時(shí)家族》《別掙扎了，你該分手了！》《無(wú)所樂(lè )觀(guān)的希望》等。

前 言　智慧七柱

序 章 別處的世界：或許我們并不孤獨

支柱一 固體幾乎是虛空

支柱二 恒星就是太陽(yáng)，我們知道它們的構成

支柱三 生命之力不存在

支柱四 銀河系：儲存生命原材料的倉庫

支柱五 碳原子的巧合

支柱六 生命之書(shū)由三個(gè)字母寫(xiě)就

支柱七 冰難以置信的輕

結 語(yǔ) 瓶頸：或許我們是孤獨的

進(jìn)一步閱讀

譯后記

太陽(yáng)是一個(gè)自然事物的說(shuō)法，震驚了阿那克薩戈拉的同胞們，以至于他因異端言論被捕并被永遠驅逐出家鄉雅典。兩千多年后，直到 17世紀，另一位試圖將太陽(yáng)解釋為自然現象的思想家伽利略，也被指控為異端。

但就在阿那克薩戈拉之后的幾百年，另一位希臘哲學(xué)家埃拉托色尼使用完全相同的數據進(jìn)行了一個(gè)略有不同的計算。你或許聽(tīng)過(guò)這個(gè)版本的故事。埃拉托色尼假設地球是球形的，并猜測太陽(yáng)離地球如此之遠，以至于太陽(yáng)發(fā)出的光線(xiàn)是沿著(zhù)平行線(xiàn)到達地球的。根據這一假設，在尼羅河三角洲測得的垂線(xiàn)外7度角與從地球中心測得的從三角洲到賽依尼的距離在地球表面所對應的角度相同。這使得計算地球半徑成為可能。因為角度一樣，答案也是一樣的——4000英里。但它現在被解釋為地球的半徑，而不是太陽(yáng)和地球的距離。因為埃拉托色尼是“正確的”，他的版本被記入教科書(shū)和通俗的故事中，而阿那克薩戈拉就被忽視了。但這件事的意義不在于誰(shuí)對誰(shuí)錯。好的理論有其基礎，并根據可靠的證據做出可被檢驗的預測。如果理論通過(guò)了這些測試，它將繼續被使用；如果它沒(méi)有通過(guò)這些測試，就將被拒絕。綜合起來(lái)，希臘哲學(xué)家的兩個(gè)理論（嚴格說(shuō)來(lái)是假說(shuō)，但我不會(huì )計較措辭）告訴我們，要么地球是平的，太陽(yáng)距其約4000英里；要么地球是一個(gè)半徑約 4000英里的球，太陽(yáng)處在一個(gè)遙遠但未知的距離。后來(lái)的觀(guān)察和測量，才使我們有可能決定哪一個(gè)更能描述真實(shí)的世界。

這個(gè)故事還有令人警惕的方面。即使一個(gè)激進(jìn)而富于遠見(jiàn)的思想家，在尋求真理的過(guò)程中敢于直面當時(shí)的權威，也無(wú)法擺脫地球是平的這一先入之見(jiàn)。但阿那克薩戈拉卻從未考慮過(guò)其他選擇?？茖W(xué)史上充滿(mǎn)了類(lèi)似令人遺憾的觀(guān)點(diǎn)，它們雖建構于無(wú)可挑剔的邏輯并且完全準確，但卻是基于對某些被事實(shí)證明完全不真實(shí)的東西的未經(jīng)反思的信念?？茖W(xué)不應是關(guān)于信念的，而應關(guān)乎對深信不疑的信念的懷疑。但這并不是說(shuō)，這總能讓生活歸于平靜，正如喬爾丹諾·布魯諾付出沉痛代價(jià)所發(fā)現的那樣。請注意，布魯諾似乎是特意和自己的生活過(guò)不去，而不僅僅是為了追求科學(xué)。

固體的內部竟是虛空？果真如此，它們又是如何結合在一起的？

通常人們所認為的“生命力”真的存在嗎？如果不存在特別的“生命力”，那又如何區分生物和無(wú)生命物體？

巨大的冰山為什么能漂浮在水面上？

縱觀(guān)歷史，科學(xué)一直在思考著(zhù)不可思議的問(wèn)題。那些表面看來(lái)違背常識的答案，都與基礎性的重大科學(xué)發(fā)現有關(guān)。這些答案在科學(xué)史上都一度聳人聽(tīng)聞，有些到現在依然令人驚訝。

著(zhù)名科普作家約翰·格里賓以七大科學(xué)支柱為阿里阿德涅之線(xiàn)，解讀宇宙基本秩序與地球生命的起源，思索亙古以來(lái)人類(lèi)關(guān)心的問(wèn)題：生命是怎么產(chǎn)生的？我們在這個(gè)宇宙里究竟是不是孤獨的？

作者巧妙地連點(diǎn)成線(xiàn)，展示出一幅宏大圖景，這幅圖景比其組成部分的總和更令人感到驚奇。此外，本書(shū)也貫穿了對科學(xué)本質(zhì)特征的思考：科學(xué)不應是關(guān)于信念的，而應關(guān)乎對深信不疑的信念的懷疑。

太陽(yáng)是一個(gè)自然事物的說(shuō)法，震驚了阿那克薩戈拉的同胞們，以至于他因異端言論被捕并被永遠驅逐出家鄉雅典。兩千多年后，直到 17世紀，另一位試圖將太陽(yáng)解釋為自然現象的思想家伽利略，也被指控為異端。

但就在阿那克薩戈拉之后的幾百年，另一位希臘哲學(xué)家埃拉托色尼使用完全相同的數據進(jìn)行了一個(gè)略有不同的計算。你或許聽(tīng)過(guò)這個(gè)版本的故事。埃拉托色尼假設地球是球形的，并猜測太陽(yáng)離地球如此之遠，以至于太陽(yáng)發(fā)出的光線(xiàn)是沿著(zhù)平行線(xiàn)到達地球的。根據這一假設，在尼羅河三角洲測得的垂線(xiàn)外7度角與從地球中心測得的從三角洲到賽依尼的距離在地球表面所對應的角度相同。這使得計算地球半徑成為可能。因為角度一樣，答案也是一樣的——4000英里。但它現在被解釋為地球的半徑，而不是太陽(yáng)和地球的距離。因為埃拉托色尼是“正確的”，他的版本被記入教科書(shū)和通俗的故事中，而阿那克薩戈拉就被忽視了。但這件事的意義不在于誰(shuí)對誰(shuí)錯。好的理論有其基礎，并根據可靠的證據做出可被檢驗的預測。如果理論通過(guò)了這些測試，它將繼續被使用；如果它沒(méi)有通過(guò)這些測試，就將被拒絕。綜合起來(lái)，希臘哲學(xué)家的兩個(gè)理論（嚴格說(shuō)來(lái)是假說(shuō)，但我不會(huì )計較措辭）告訴我們，要么地球是平的，太陽(yáng)距其約4000英里；要么地球是一個(gè)半徑約 4000英里的球，太陽(yáng)處在一個(gè)遙遠但未知的距離。后來(lái)的觀(guān)察和測量，才使我們有可能決定哪一個(gè)更能描述真實(shí)的世界。

這個(gè)故事還有令人警惕的方面。即使一個(gè)激進(jìn)而富于遠見(jiàn)的思想家，在尋求真理的過(guò)程中敢于直面當時(shí)的權威，也無(wú)法擺脫地球是平的這一先入之見(jiàn)。但阿那克薩戈拉卻從未考慮過(guò)其他選擇?？茖W(xué)史上充滿(mǎn)了類(lèi)似令人遺憾的觀(guān)點(diǎn)，它們雖建構于無(wú)可挑剔的邏輯并且完全準確，但卻是基于對某些被事實(shí)證明完全不真實(shí)的東西的未經(jīng)反思的信念?？茖W(xué)不應是關(guān)于信念的，而應關(guān)乎對深信不疑的信念的懷疑。但這并不是說(shuō)，這總能讓生活歸于平靜，正如喬爾丹諾·布魯諾付出沉痛代價(jià)所發(fā)現的那樣。請注意，布魯諾似乎是特意和自己的生活過(guò)不去，而不僅僅是為了追求科學(xué)。

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自 1995年以來(lái)，人們發(fā)現了更多的“太陽(yáng)系外”的行星系統，其中有許多藏匿著(zhù)熱木星，而且現在已知它們有多個(gè)，以各種各樣的形態(tài)圍繞著(zhù)中心恒星運轉?！靶隆毙行堑陌l(fā)現不再是新聞，更不用說(shuō)頭條新聞了，除非這是新聞媒體喜歡稱(chēng)之為“類(lèi)地球”的行星。但要提防這類(lèi)頭條新聞。他們的意思無(wú)非是，這顆行星可能是巖石質(zhì)的，質(zhì)量是地球的幾倍而已；它和地球一般大小，卻不是像地球一樣。為了澄清兩者之間的區別，我們只需看看我們在太陽(yáng)系中最近的鄰居金星，它的軌道比我們更接近太陽(yáng)。金星的大小和地球幾乎完全一樣。它是多巖石的，總體上是一個(gè)更好的行星，比媒體上鼓吹的任何一顆太陽(yáng)系外行星都更像地球。金星與地球有相似的大小、質(zhì)量、密度和表面重力，但是它表面的溫度是462 ℃，熱到足以熔化鉛。這種溫度并不是因為金星比我們更靠近太陽(yáng)，而是由于它厚厚的二氧化碳大氣層產(chǎn)生了強烈的溫室效應。金星表面的大氣壓是地球表面氣壓的92倍，相當于我們海洋表面下一公里處的壓強。

這使我們回到布魯諾和他的啟示：有許多行星上居住著(zhù)許多生命形式，包括人類(lèi)在內。這樣的行星有很多。每一顆類(lèi)似太陽(yáng)的恒星，甚至每一顆恒星，都可能有一個(gè)行星家族。所以，我們不必太過(guò)悲觀(guān)。我們的家鄉星系“銀河系”，像宇宙中的一座島嶼，其中有數千億恒星。即使宇宙之中只有一小部分星系擁有像我們太陽(yáng)系這樣的行星系統，即使其中只有一小部分系統中至少有一顆行星比金星更像地球，在我們考慮更多奇異的可能性之前，像我們這樣的生命形式就可能有數百萬(wàn)個(gè)潛在的家園。1000億的1%畢竟是10億，10億的 1%是 1000萬(wàn)。行星，甚至像地球這樣的行星，在宇宙中是很常見(jiàn)的。也許我們并不孤單，生命的家園或許只是平常事。但是生命本身呢？我們是怎么來(lái)的？答案取決于關(guān)于宇宙運行方式的七個(gè)驚人的發(fā)現 ——七大科學(xué)支柱支撐了我們的存在，以及宇宙中其他生命的可能存在。

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這樣的星系中恒星的數量，計算出了這種事件的普遍性。天文學(xué)家們通過(guò)觀(guān)察大致指出了引力波來(lái)自的方向，并在其被探測到的幾個(gè)小時(shí)內就把望遠鏡對準了那個(gè)方向。他們在距我們大約1.3億光年遠的星系NGC4993中發(fā)現了一個(gè)短暫的明亮天體。那是一顆千新星。光譜學(xué)表明，千新星確實(shí)產(chǎn)生了很多重元素，比如鈾、黃金和鉑金，其中包括200倍于地球質(zhì)量的黃金和500倍于地球質(zhì)量的鉑金。當這些在此次爆炸中產(chǎn)生的元素數量被乘以計算出的中子星合并的頻率時(shí)，結果顯示，這樣的爆炸確實(shí)可以產(chǎn)生那些“丟失”了的諸重粒子的一半。除此之外，這還意味著(zhù)，如果你有一個(gè)結婚戒指或其他一些由金或鉑金制成的物品，你蠻可以確定這個(gè)物體中的許多原子都是在兩顆中子星碰撞時(shí)產(chǎn)生的。這些原子在巨大的爆炸中被擴散到太空中，產(chǎn)生了形成太陽(yáng)和地球的塵埃云。

由此我們知道，這些元素是如何在恒星中形成的，知道這些元素在太空中被結合成復雜的有機分子，也知道了這些復雜的分子在地球形成后不久就被輕輕地帶到了地球表面，并在那里成為生命的關(guān)鍵成分。但是這些成分是如何協(xié)同工作來(lái)制造像我們人類(lèi)這樣的存在的呢？答案涉及另一個(gè)令人驚訝的科學(xué)支柱。

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這一切發(fā)生在生命從海洋移到陸地之前，也就是說(shuō)，在雪球中幸存下來(lái)的物種一定分布在罕見(jiàn)的溫暖地域（可能與火山區有著(zhù)關(guān)聯(lián)，那里的坑洞中有液態(tài)水）——這讓人想起達爾文那溫暖的小池塘。這些幸存者包括細菌和較大的單細胞生物，如藻類(lèi)。在這一切發(fā)生的前后，最早的多細胞生物（還有像海綿一樣的生物）就進(jìn)化了出來(lái)。這正是你對一個(gè)與世隔絕、溫暖的小池塘所能期待的那種發(fā)展。在那里，新的“想法”可以有一個(gè)開(kāi)始，而不會(huì )冒著(zhù)被競爭對手吃掉的風(fēng)險。但就在解凍之后，事情開(kāi)始變得非常有趣了。

大約在5.7億年前，多細胞生命劇烈增殖，以至于這一點(diǎn)被廣泛地視作地質(zhì)時(shí)代新紀元——寒武紀——開(kāi)始的標志。這常常被稱(chēng)為“寒武紀大爆發(fā)”。多細胞生物由于其進(jìn)化優(yōu)勢而擴張，海洋中種類(lèi)繁多的復雜生物在這個(gè)時(shí)期也得以進(jìn)化。地質(zhì)學(xué)家把寒武紀之前的一切都歸為前寒武紀——大約35億年的地球歷史，在此時(shí)期，生命僅由單細胞生物作為代表。寒武紀爆發(fā)以來(lái)的數億年，幾乎包含了對多細胞生物來(lái)說(shuō)至關(guān)重要的一切。生命從海洋移到陸地上，地球產(chǎn)生了恐龍、橡樹(shù)、蘭花和我們人類(lèi)等多種多樣的生物。這一切都是從最近的雪球地球解凍融化之后開(kāi)始的。

自所有這一切之中，可以帶出兩個(gè)信息。首先，從人類(lèi)的角度來(lái)看，氫鍵是科學(xué)最重要的支柱。它關(guān)涉生命之所以可能的分子（確切而言是生命之水）。第二個(gè)信息是，生命會(huì )受到諸如雪球地質(zhì)時(shí)期等的巨大影響。如果沒(méi)有7億到6億年前的雪球事件和隨后的寒武紀大爆發(fā)，我們就不會(huì )在這里。而且，在解釋像我們這樣的生命形式如何在地球這樣的星球上出現時(shí)，這并不是人們遇到的唯一瓶頸。

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這確實(shí)是過(guò)去 2500萬(wàn)年中最大的一次噴發(fā)，可我們確實(shí)活了下來(lái)，對此你可能會(huì )感到如釋重負。但在不久的將來(lái)不會(huì )有另一場(chǎng)噴發(fā)了嗎？再想想吧。美國黃石公園下面的整個(gè)地區現在都被認為是一座等待著(zhù)噴發(fā)的超級火山。它的爆發(fā)是早晚的事，我們只能希望它遲點(diǎn)再來(lái)。

凡此種種所傳達的信息是明確無(wú)誤的。地球遭受著(zhù)反復的災難，有些來(lái)自?xún)炔?，有些?lái)自外部——我甚至沒(méi)有提到像“普通”冰河時(shí)代這樣的事件。在我們的星球上，在兩次災難之間的一段時(shí)間里，一個(gè)技術(shù)文明出現了，但只是初現端倪。也有一些證據表明，我們的星球在這方面特別受到眷顧。在合適的時(shí)間出現在銀河系的合適區位的太陽(yáng)系，形成了像地球這樣的行星。但在我們的太陽(yáng)系中，行星的異常排列，特別是木星的有利影響，使得災難之間的間隔時(shí)間變得異常地長(cháng)。所有這一切是否意味著(zhù)，生命之事在宇宙間縱然稀松平常，但像我們這般智慧的生命畢竟罕見(jiàn)。難道布魯諾也錯了嗎？這得交由你自己回答，但我個(gè)人的結論是，我們可能是孤獨的。