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《万物简史》
铛铛铃2025-09-14【科普】1人已围观
简介
今天为你解读一本涉及面很广的《万物简史》。这是美国作家比尔·布莱森写的一部科普著作。
如书名所说，大到我们可以观测的宇宙，小到科学家们至今还在探寻的基本粒子；早到宇宙从虚空中诞生，晚到我们还在惴惴不安地等待着自然灾害。一言以蔽之，几乎所有的事情这本书都谈了。
比尔·布莱森并不是职业科学家，正因为如此，才有可能从一个有着一般常识的普通人的角度去提这些问题。为了得到解答，他花了3年时间去探访各个领域的行家，最后写出了这本有关几乎所有事情的历史。这正是英文书名的直接翻译。
如果整本书纯粹是讲宇宙万物的演变，那我们大概等于是得到一份各专业期刊的核定本。作者比尔·布莱森少年时吃够了这类科普读物的苦头，所以在讲每件事情的时候，一块石头或者一只昆虫的演化，一定会告诉你是哪些人发现的，当时经历了怎样的探索过程。这里没有上帝视角，所有的认识都是像你我一样的普通人发现的，因此也是能被普通读者所理解的。当然这里头的观点也有可能不对，但这就是人类现在所能达成的认识。所以我觉得这本书也可以叫做《万物探索简史》。
这本书会帮助你理清楚这样六个问题：
第一，宇宙如何诞生，有多大尺度；
第二，大爆炸之后，我们现在看到的宇宙是怎样形成的；
第三，人类如何发展出一套知识体系来解读宇宙；
第四，地球处在一个怎样的状态；
第五，生命是如何出现和进化的；
第六，人类从哪里来，又要到哪里去。
从宇宙到生命，读懂《万物简史》，这本书你也就读懂了身边的万事万物。我会分上下两集来解读。这本在上集回答前三个问题，聊聊我们身处的宇宙和这个宇宙遵循的一些规律；下集讲述后三个问题，聊聊地球和地球上的蓬勃生命。
翻开这本书的第一章，就遇到了这样一个问题：宇宙是怎么来的？主流的看法是，最初有一个大爆炸。因为我们从恒星发来的光谱发现，任何星体和星体之间都在相互远离，往前倒推，更早的时候，宇宙岂不是一个小点儿？根据计算，宇宙是在大爆炸发生后极短的时间内产生的。时间有多短呢？十的-43次方秒，或者说成是1000亿亿亿亿亿分之一秒，要连说五个亿字。大爆炸理论，这以后才有了时间、空间以及引力，其他那些电力、核力，核力是稍后极短的时间内产生的。再后来就出现了大批基本粒子，这若干亿分之一秒不到的时间产生了我们现在这个宇宙的所有材料，也包括物理定律。之前的事情是怎样的，我们只能说是什么也没有，物质守恒的定律管不到那个时候。换句话说，无论你想象宇宙大爆炸发生之前是什么样子，一律是错的，因为那里既不存在时间，也不存在空间。
同样不可想象的是，我们现在的宇宙有多大。按照英国天文学家马丁·里斯的说法，广义的宇宙或者说超宇宙的尺度是多少光年呢？是一后面接几百万个零这么大，这远远超过了我们可以观测到的宇宙范围。这么说吧，你想象到的任何可以称为宇宙边缘的地方，天文学家会告诉你：“哦，那其实还没有走出去多远呢。”
为了说明此言绝非夸大其词，先试试我们的想象能不能到达太阳系的边缘吧。发射一束光，到达月球只要一秒多，可是到太阳却要500秒。地球到太阳这么一个距离，天文学家用起来比较趁手，把它叫做一个天文单位。冥王星就一下子远了40个天文单位，你以为这就到了太阳系的边缘？当然不是，更远的地方比较大的行星是没有了，但还是有些小东西绕着太阳转，比如彗星，这里显然还是太阳系的势力范围。从这里再延伸出去10万个天文单位，连彗星也没有了，才算是到了太阳系的边缘。
到了现在，天文单位用起来也不方便了，改用光年。光年不是时间单位，它是光在一年里走的距离。一光年大约6万多个天文单位。太阳系最近的邻居比邻星，离我们4.3光年。刚刚我们说了，整个宇宙有一后面接几百万个零光年那么大，可见宇宙的辽阔。
宇宙起源于大爆炸，而现在的宇宙如此广阔，第二个问题，宇宙是如何形成的呢？如果宇宙大爆炸的理论是对的，必然有一些蛛丝马迹让我们找到证据。早在20世纪40年代，出生于苏联的天文学家乔治·伽莫夫认为，大爆炸肯定会残留一些宇宙背景辐射。贝尔实验室的两个工程师偶然发现了宇宙背景辐射的存在。从背景辐射里，科学家发现大爆炸的产物只有氢、氦、锂这几种，氢是元素生命的材料，碳是不包括在内的，更别说硅和铁了。鉴于大爆炸只能有一次，我们的探索很快就从大尺度的膨胀转到局部的收缩过程上来，那里正在制造重的元素。最初全空间一边膨胀一边冷却，终于有些质子和电子可以聚集到一起，这些单独的粒子在空间分布不均，浓厚一些的地方由于静电力会加速聚集，这样的区域动辄达几百上千亿公里，聚集得足够近的时候，这样天量的物质显示出强大的引力，所有这些物质堆在一起，巨大的压力使原子核之间发生核聚变，产生更重的元素。这一团核聚变的火球就是恒星，可以持续几十亿年。大多数烧完以后，因为质量变小也就散了，可以用灰飞烟灭来形容。但有极少数个头特别大，相当于10~20个太阳的火球，烧完的时候，就像木柴垛垮塌下去一样发生坍缩，刹那间释放出1000亿个太阳的能量，持续几个星期，这就是超新星爆发，方圆十光年内玉石俱焚。还好我们地球附近500光年远才有这么一个巨大的恒星，叫做参宿四。
你也许会问，离我们最近的恒星不是太阳吗？太阳只是这种爆发的产物，它不是原装的，而是组装的，二手货出现于宇宙大爆炸后90亿年。那时一个超新星爆发，产生1亿摄氏度的高温，所有我们现在吃的、喝的、用的重元素已经聚变产生，在一两个月内，方圆241 km内一片乌烟瘴气，然后大部分尘埃再次聚拢，形成太阳重放光明，漏掉0.1%的渣渣，由于静电荷引力，用几万年功夫互相吸引，形成幼小的心，又是幼小的行星，再有2亿年的光景，搜罗了不少在太空游荡的碎片，形成了行星们，这里面有一个正是我们美丽的地球。
地球成型以后，和其他七个大行星，还有数不清的小行星绕着太阳转，这种运动影响着地球上的一切。17世纪末，牛顿第一个给了这种运动一个理由，万有引力。这一理由连同它的三大运动定律一起，遇见了一个事情，地球不是一个正圆，而是一个赤道略微鼓起的圆，就像一个橘子。牛顿一句话让英法两国学者跑断了腿，他们在全球到处找测量地点，最终证实了牛顿的推论，果然赤道附近半径比较大。确定了地球的形状之后，英国化学家卡文迪许又确定了引力常数，因而也测定了地球的重量。人们以为在这场地球的体检中，很快会知道地球的年龄，却没料到弄清楚这个年龄拖了200年。直到19世纪末，大名鼎鼎的开尔文勋爵还在想，地球大概只有2400万年那么古老。作为热力学的专家，他把太阳的燃烧当成一个化学反应了，自然不像核反应一样可以烧几十亿年。其他注定失败的一些尝试也可以列举一下，有人把圣经当史料，推测地球产生于公元前4000多年，连准确的时辰都有；有人希望通过海洋里盐的变化确定地球年代；有人通过地热的散失速度推测年代；博物学家达尔文甚至用地质进程中的概念给出了精确到100年的年龄，他的推测是约3亿年。
20世纪40年代，科学家发现，通过检测岩石中放射性物质的衰变速度，就可以推测出地球的年龄了。一时间，那些化石、岩石的年龄都被破解了，地球年龄的难题也跟着迎刃而解。1953年，芝加哥大学的克莱尔·彼得森宣布，地球存在了45.5亿年，地球终于有了一个公认的官方年龄。
到这里我们明白了宇宙的形成过程，大爆炸产生的氢元素不断聚集，成为巨大的恒星，恒星燃烧殆尽，发生了超新星爆发，产生的尘埃重新聚拢收缩，成为太阳之类的恒星或者地球之类的行星。这个过程我们现在说起来轻巧，人类为了发展出一套知识体系来解读宇宙，也是费了好大一番功夫的。
接下来我们就回顾一下17世纪之后科学研究的蓬勃发展，这也是上集要回答的最后一个问题。我们分别来说说化学和物理学。
从1661年英国化学家波义耳发表《怀疑的化学家》一文开始，化学脱离了炼金术。一些里程碑式的事件如下：1675年，德国人布兰德从人的尿液里提炼出磷；1772年，瑞典人谢勒分离出氧；十几年后，法国人拉瓦锡发表化学命名法，给这些元素起了名字，第一次告诉人们，化学反应是物质的转化，而不是产生或消失；1808年，道尔顿出版《化学哲学的新体系》，建立了现代意义的原子概念，给出不同物质原子的大小结合规律。这一时期的化学可以说是商人的科学，那些与煤炭、烧碱、染料打交道的，大多利欲熏心，比不得搞地质学、博物学和物理学的那帮人看上去志趣高雅，化学家很长时间处于科学家鄙视链的下游，肯定有这个原因。1799年，一个出生于美国的伦福德伯爵在英国创建了皇家科学研究所，算是把化学引向了专门的研究方向。这个研究所发现了越来越多的元素，最后由遥远的俄国人门捷列夫整理排序，排序的根据当然是化学性质，它弄出来的这个排列你中学肯定学过了，它叫元素周期表。一开始这张表并不是填满的，门捷列夫在元素周期表中为尚未发现的元素空出了位置，这预示着化学家们的研究完全可以有的放矢。在19世纪最后几年，法国的居里夫妇为这张表填上两个新成员，钋和镭，同时宣告了放射性元素的存在。镭的词根radio就是放射性的意思，这意味着人们终于要进入原子内部一探究竟。居里夫人获得了一个诺贝尔化学奖和一个诺贝尔物理学奖，也说明物理学的研究方法即将接管化学那一摊子事儿。
真正开创原子时代的人物是英国物理学家欧内斯特·卢瑟福，他马上注意到放射性元素衰变成另一个元素的指数衰减规律，利用这个规律，就可以倒推出一个元素衰减了多长时间，于是关于地球或更古老事物的年龄的争论可以终结了。
照理说，我们现在可以回到关于地球诞生的话题，生命紧接着就该出现了。不要着急，因为宇宙里的有些事情我们还没有谈清楚，那是现代物理的话题，所以《万物简史》这本书索性接着化学的发展进入物理学。
过去大家认为原子像一块糕点，质地均匀，电子像葡萄干一样嵌在其中，卢瑟福却发现原子的全部质量就集中在一个很小的核心上，电子是在绕着原子核运动。有时候你只是没有细想，我们坐在一把椅子上，其实是悬浮在极薄的空中，是椅子里的电荷和你身体上的电荷互相排斥，排着你呢。这些电荷是怎么抬着你的，由后来20世纪前30年里更年轻的一代物理学家回答，他们是波尔、海森堡、薛定谔、狄拉克、泡利这些人，他们用不同的数学形式描述了电子的行为，并且不仅仅是电子，任何小到这种程度的物体行为如出一辙，研究这些微观粒子的学科就是量子力学。科学家利用量子力学发明出晶体管，正是有了晶体管，才能制造出集成电路，最终才有了我们今天已经离不开的电脑和智能手机。
探幽入微之路是没有穷尽的，从原子的内部进入到原子核的内部，电力马上不值一提，那是合力的主场。在研究到达质子、中子这一层面时，人类创造了原子弹和氢弹，它们的威力几乎超出了人类的控制，到了一个危险的地步。要研究微观粒子，我们没有办法拿个显微镜观察，也不能对它进行解剖，物理学家在这条路上最主要的办法就是用加速到接近光速的粒子去敲打另一个粒子，看看在微观层面的碰撞能发生什么，于是发现了比质子中子更小的粒子，但不妙的是，这些所谓的基本粒子反而种类更多，以至于情况不是更简单，而是更复杂了，就不得不整理成一个所谓的标准模型，包括六种夸克、六种轻子、五种已知的玻色子和一种还没有找到的希格斯玻色子，希格斯玻色子也被称为上帝粒子，其实是为了弥补标准模型不能解释质量而假设的，这模型显然有先天的缺陷，到目前为止，还不知道标准模型能不能像元素周期表那样成功。现在，探寻世界构成的基本理论中又引入了一个超弦理论，涉及11个维度，这中间加入了很多猜想，对一般人的想象力也是一个挑战。我们普通读者就此到站下车休息一会儿，留这些思维的勇士孤独地战斗一会儿，也许寻找世界构成的根本就没有终点。当然，物理学家一般没工夫说这种话，这是一位科学哲学家卡尔·波普尔说的。
无论如何，这样一步一步走到微观世界深处的时候，物理学家发现日常尺度的经验完全不管用。与此同时，宏观世界里往大尺度的一头走去，也仿佛跟过去的经验有了冲突。这事情要从估算宇宙年龄说起，如果你足够细心，会发现宇宙的年龄没办法算，因为物质衰变的规律可以用在岩石上，甚至更古老的陨石上，但前面我们已经说过，宇宙形成的前几个阶段是没有铅啊、氧啊这类重元素的，这怎么办呢？天文学家哈勃发现，天体之间相互远离的速度和它们之间当前的距离成正比，这个比值就是著名的哈勃常数，说是常数，其实它随着岁月的流逝是在慢慢变小。粗略地看，哈勃常数的大小和宇宙膨胀了多久有一个简单的关系，它的倒数就是宇宙膨胀的时间。如果我们认定宇宙的历史就是一部不断膨胀的历史，那可以得到宇宙年龄大约是137亿年。
在这么大尺度里，测量天体之间的距离很不容易，物理学家常常用光来测距离，但是按照牛顿时代的时空观念，恒星发出的光的速度，那必定是光速加上恒星自己运动的速度，流动的水里光的速度，必定是光速加上水流的速度，也就是说，光速是会变化的。可是用实验来检测，似乎光速从来都没有变过，这就出现矛盾了。如果不从根本上改变时空的观念，这个问题是无解的。1905年，爱因斯坦在瑞士伯尔尼专利局当职员的时候，发表了论文《论动体的电动力学》，解决了上述问题。他把时间乘上个系数，当做空间的第四个分量处理，于是无论在什么场合，计算出来的光速都不变，这就跟实测的结果一致了，这是狭义相对论的奠基石。1915年，爱因斯坦又发表了广义相对论，他在理论上把引力给消解了，引力其实就是有质量的物体把它周围的空间给弄弯了，弯曲的空间又对物体产生了引力的效果，所以星体会在弯曲的轨道上运行。
这些科学史上的巨人和他们的理论，我们一度认为是神一般的存在，但是《万物简史》忠实地传达了他们的另一面，或许能让我们看待事情、看待人类荣耀的眼光更现实一些。爱因斯坦坚决不同意量子理论，这是一个流芳百世的门捷列夫年纪大了以后，拒不承认有放射性这回事儿，也不承认电子这类新鲜玩意儿，要是在课堂上和实验室有人跟他提这些，他会愤怒到直接下课。好吧，这些事情我们还可以看成是人畜无害的小任性，那18世纪的瑞典化学家谢勒的任性就要命了。化学家是我们现在给他的名头，当时他的职业是药剂师，前面提到过他分离出氧元素，但是他的好奇心太重了，什么都要尝他一口，剧毒物质氢氰酸就是他发现的，结果他43岁死在实验室里，实验台上的有毒的东西太多了，后人都不知道他是尝了哪种以后死掉的。知道了化学品有毒又怎么样呢？100多年后，居里夫人在大铁锅里熬沥青的时候，可曾想到过穿上防护服？没有啊，谁也想不到放射性也是要命的，最后居里夫人因为白血病去世。
在1938年之前，美国的牙膏一类的消费品里是添加放射性物质的，天哪，你知道这样做是为什么？就因为听说放射性代表着大量的能量，消费者买这个账。接下来的事情按理说不能算是科学史上的事，但是肯定可以算人类探索自然的过程中一个顺理成章的延伸，反映了人类进取精神中不那么光彩的一面。前面提到过一个叫克莱尔·彼得森的地质学家，他不是首次宣布了地球的年龄是45.5亿年吗？紧接着做了一件伟大的事，调查大气里的铅含量，发现1923年以前，大气几乎不含铅，而后铅含量飙升，美国社会出现了骨头疼、内脏疼、精神错乱等等各种病，越是工厂里的人越是明显。1923年发生了什么？是通用汽车、杜邦、新泽西标准石油三家公司合资成立的一家叫乙基汽油的企业，开始生产含铅的汽油添加剂四乙基铅，这种添加剂可以防止发动机爆震。它的发明者是一个叫小托马斯·米利奇的工程师，这个米利奇在公司应对公关危机的时候，当着记者的面，又是闻又是往手上淋含铅汽油，“看，没事吧”，背地里能躲多远就躲多远，因为前不久他本人还因为沾染这个产品大病一场。四乙基铅在商业上大获成功以后，米利奇发明了氯氟烃，这东西在商业上有多厉害？早先冰箱、空调里的制冷剂全是，这是统称为氟利昂的化工产品里的一种。这东西破坏起环境来有多厉害啊，一克氯氟烃可以消灭70 kg臭氧。臭氧分布在大气高层，可以阻挡紫外线，可惜呢，平均只有2 mm，薄薄的一层不多，按照本书的观点，这可能就恰恰是我们能够生存并长期适应的一个量，没有紫外线，人会得软骨病，紫外线多了，人会得皮肤癌。不多说了，总之，今天的科学家对臭氧层这么看重的道理也就在这里。
和铅顽强较劲的过程中，实际上，克莱尔·彼得森跟这个社会的商业力量打这一场战争，商业巨头的影响无处不在，连相对中立的学术机构和政府卫生机构都受到影响，政府资助的研究项目莫名其妙的被取消，官方调查大气含铅危害的调查组里居然不含这位本领域内的重要专家。不过彼得森坚持到了最后，由于他的努力，终于在1986年，美国停止了销售一切含铅汽油，美国人的血铅水平立刻下降了80%，很可喜，是不是回到了一个世纪以前血铅浓度的625倍，这还不清楚吗？我们有不可遏制的探究和创新冲动，但只要是能让效率突飞猛进的技术革新，几乎最后都搞得人类自己都收拾不了。其他例子，我们今天的世界上还有好几个，化学杀虫剂、塑料袋、食品添加剂等等。
在科学史告一段落的时候，我们重提一下克莱尔·彼得森，诺贝尔奖牌榜上没有他，因为没有地质学这个奖项，但是有理由认为他是20世纪最有影响的地质学家。可笑的是，大多数地质学的教材里竟然也没有彼得森的名字，在读到这本书之前，我根本没有听说过这个名字。好吧，如果你对地球到底有多老这件事没那么关心，请记住，是克莱尔·彼得森这个地质学家让我们知道皮蛋里的铅对人体有害。
好，《万物简史》上集就讲完了，听书笔记在音频下方，我们下集再见。
在上一集，我们走进了辽阔的宇宙和深邃的原子世界，人类的智力走得很远很远。可是现在猛一回头看看我们脚下，发现所知甚少。我们对太阳内部构成的了解，比对地球内部的了解还清楚。是时候回到地球，把我们身边的疑问整理整理了。下集我们来说说脚下的地球和地球上的生命。这部分会回答三个问题：第一，地球处在怎样的状态；第二，生命是如何进化的；第三，人类是从哪里来，又要到哪里去。
先来熟悉一下我们脚下的地球，咱们从地球的结构说起。20世纪30年代，人们在研究地震的时候，注意到地震波在地下几十千米的深度会有个反射，这显然是一层质量和弹性发生改变的界面，便以发现它的克罗地亚地震学家的名字命名为莫霍面。它分开了地壳和地幔。往地幔里去是一种叫橄榄岩的岩石，150千米深处基本都是这样，但是再往下走就不清楚了。到了离地心将近一半的距离，材料又不一样了，这个地方是地核的外核，这是一层液态的铁磁性物质，最里面又是一层坚硬的内核，主要由铁和镍组成。你可以理解为一个滚烫的大铁球，这大体上就是地球的分层结构。
地底下我们是了解一些了，地面上的大洲、大洋是怎么形成的呢？这就不得不说说大陆漂移说。早在20世纪初，德国气象学家阿尔弗雷德·魏格纳提出了大陆漂移说。他在无意中发现，大西洋两岸的轮廓惊人的吻合，会不会非洲大陆与南美洲大陆原本是贴合在一起的，后来大陆分裂漂移，才形成了如今海陆分离的状态。但是基本上大家都不信，因为没有人知道地球内部到底是什么。直到1964年，实在是有太多的迹象表明，地球表面连同坚硬的内部，不能用一个静态的模型说明，必须是移动的。最主要的证据是，海底发现了山脉还有裂缝，一条U字形的山脉从北大西洋绕过非洲大陆，经印度洋到达北太平洋，长达75000千米；大西洋底还有一个19000千米长的裂缝，宽达20千米。比起大陆上的岩石动辄几十亿年的年龄，海底山脉的年龄只有不到2亿年。这是什么意思啊？分明是说海底不断地挤出，要不就是吐出大片地壳。这时人们才接受了地壳在移动的现实。
到1968年，人们创造了一个更恰当的词：板块。是板块在漂移，而不仅仅是大陆。板块为什么会漂移？首先动力来自于地幔不平坦，这么重的板块不可能不往下滑。那地幔不是岩石吗？难道支撑不住板块的重量？这个要解释一下，不管多么坚硬的物质，只要不是严格意义上的晶体，那它就跟沥青、蜂蜜这样粘稠的东西本质是一样的，都有流动性，只不过流动得无比的慢。欧洲那些古老教堂的窗玻璃，现在都是下端比上端厚，所以在地质年代这种跨度下，地壳就像铺在沥青上一样，在重力的作用下，准确地说真的是在漂，而不是滑动。
这样一颗不安分的星球，会面临哪些问题呢？从形态上看，地壳不是均匀的，一般说有山的地方，地壳向下延伸60到90千米深，而在海里的地壳反而往下不深，只有十几公里，这勾画出板块中间是厚实的，边缘比较薄。如果跟另一个板块冲撞了，那地方老容易发地震，比如日本处于欧亚板块和太平洋板块交界地带，地震多发。除了地震，还有更具杀伤力的火山。地壳下面那层流动的岩石，会感受到来自地心的温度，那里的温度估计在4000到7000℃，到达地幔上层，有些薄弱的地方还热得足以把岩石融化，形成岩浆。岩浆喷出来就是火山，如果岩浆被岩石包住，喷不出来，上方正好有水池或地下水，就可以形成热喷泉，甚至喷出水蒸气。你下次去泡温泉，就知道自己坐在一个冒不上来的火山上了。
火山的喷发有周期性，但不精确。位于美国中西部的黄石公园，地下有一个巨大的熔岩库，一旦爆发，1000千米内是待不住人的，漫天的火山灰可能要几年才能落地，太阳照不到地面，全世界估计都得遭殃。一般的火山你还可以找到火山口，上世纪60年代调查黄石公园的时候，科学家根本就没找到火山口，后来在卫星照片儿的帮助下才知道，乖乖，整个公园9000平方公里就是一个大火山口。你要问火山有预报吗？黄石国家公园的地质学家鲍勃·多斯介绍说，有啊，火山地区发地震、地面隆起、间歇泉和喷气孔异常，这都是征兆。问题是这些事情全部都在发生，而且算出来60万年该喷发一回，现在离上次喷发已经过了63万年。唉，算了，不管他了。如今黄石国家公园就是一个火药桶，可游客们谁也不担心，这就是我们身处的环境。
比火山更凶险的还有小行星撞击地球。在地球轨道前方，有1亿颗小的行星或陨石横穿而过，其中尺寸大到可以毁掉全人类的有2000个。在6500万年前，就有这样一块2.5千米大的岩石，把现在美国依阿华州砸了一个大坑，扬起的尘土带着宇宙金属沉降到包括南极洲在内的整个地球表面。现在多数学者同意，恐龙的灭绝与这事有关。
地球的磁场好像最近也有点烦躁，过去一个世纪减弱了6%。地磁场从我们头顶上横空划过，让带电粒子早早侧拐弯偏离地球，不至于破坏大气上层，那里的臭氧层对防紫外线至关重要。地球磁场的南极和北极经常对调，平均50万年一次，调换的过程中，会有一段时间磁场强度很弱，失去防护功能，这也可能是个大麻烦。
对地球了解的越多，越觉得人类这个物种挺不容易的。不说远的，就是看一眼我们相邻的行星们，简直觉得我们作为生物，尤其是作为人类的存在，完全是侥幸。为什么地球能成为人类的家园？《万物简史》总结了这种侥幸的理由：第一是我们离太阳不远不近，太近水都是气体，太远水都变成冰；第二个理由是我们的行星本身很合适，恰好是前面提到的危险的地壳运动、火山这些东西帮了大忙。火山把气体从地球内部带出来，建立原始的大气层，板块挤压搞得地球表面高一块低一块，要不然整个地球都被水覆盖着。另外如果地球太小，就是建立了大气，也吸不住会跑掉；第三，碰巧月球够大，能够稳定地球的自转，不至于摇摆，别看地轴晃那么一两度，整个气候的反差会大到我们无法适应；第四是合适的时间，如果我们不等到恐龙灭绝就迫不及待地出现，可能在他的压制下，我们长到老鼠大小就得停下来。不过也许这些全是我们事后的牵强附会，地球对我们奇迹般的合适程度，也许和我们正好是地球人本来就是同一回事儿。如果地球不是这样，我们也许是别的一副样子，照样可以适应。假如有另一个文明来访，说不定会惊讶我们在一个充满氧气的危险环境里怎么活得下去，说不定我们食物中的钙铁锌会要了他们的命。我们已经是地球上的一个既成事实，与其在这里探讨人类存在的可能性，还不如去看看这个事实是怎么发生的。
首先我们看看最初的地球环境如何。当时的大气太差了，几乎没有氧气，空中弥漫着火山喷出来的酸性气体、氮气和二氧化碳，阳光照不到地面，水倒是不少，现在有多少，那时就有多少。诞生不久的地球很平整，被水均匀地覆盖着。在这样一片混沌的地球上，生命是如何出现和进化的呢？这是夏季的第二个问题。
第一个，生命是怎么出现的？其实现在还是一个谜。1953年，芝加哥大学的研究生斯坦利·米勒做了一个实验，在一个密闭的容器里装着甲烷、氨气和硫化氢，还有水，然后打了几次电火花，几星期后发现里面有了氨基酸、脂肪酸、糖和一些别的有机物，似乎生命出现的方式我们已经掌握。但这里有两个问题，米勒的气体成分比实际的早期大气已经高级了很多，单靠当时的氮气和二氧化碳，造不出这么有营养的汤。更关键的是，蛋白质太复杂了，典型的蛋白质由200来个氨基酸分子组成，光氨基酸就有20多种，要想用随机组合的方式组装成有各种功能的蛋白质，概率小到完全不会发生。更不用提从有机物走向生物的过程中，蛋白质是怎么跟DNA遇上的，他们的合作又是怎么谈妥的。反正大自然中经常发生这种自发的聚合，连无机物都有自组织作用，有时候还真的很像个样子。这提醒我们，自然界的聚合不应该完全排除某种目的、某种安排，仅仅依赖物理定律，恐怕不能了解这里的原委。如果相信大自然还有更高级一点的策略，就可以理解生命如今这么复杂，其实是一步一步演变过来的，在每一步也不会机会均等地朝任意的方向瞎撞，遇到了两难的时候，也不会笨到僵在那儿。比如说水是生命不可缺少的，但是在单体聚合的时候，一般是朝脱水的方向反应，比如酸遇到了碱，就生成了盐和水，而不是反方向，如果泡在水里，从能量的角度来说是个障碍，但是生命确实在水中先出现了，这是生物学上的一个大问题，目前我们还没有领会到，大自然在这里的策略。
好了，先不管是怎么产生的，反正生命出现了。第一个生命是38.5亿年前，一种叫早清菌的细菌，它分解水分子，留下了氢，排出了氧，创造了第一代光合作用。这种细菌在随后20亿年里，没有表现出进化的愿望。氧气对很多生命是致命的剧毒，很多微生物宁可待在湖底的淤泥里和人类的肠道里，也不愿出来见见光，但是早清菌不得不在自己的排泄物中活着，终于挺过来了，世界上的氧气也越来越多。到了20亿年后，有些勇猛的早清菌开始冲撞，抓获其他细菌，被抓到的细菌在功能上成了它的一个线粒体，彼此都觉得也还合得来，这线粒体可以专门利用充沛的氧气来制造能量。氧气使人有劲儿，这个道理在微生物界有时候也是对的，之前的早清菌慢慢就衰落了，目前仅在澳大利亚还发现有一个部落生活在叠层石上。早清菌这一类被称为原核生物，意思是连个像样的核都没有，而新出现的物种有了一个细胞核，叫真核生物。有一种卷曲藻，就是最古老的真核生物，不过它们没有像早清菌一样存在很久，它们的同类，比如变形虫，变得复杂了很多，在一个细胞的DNA里包含了4亿条遗传信息。
接下来又是11年，真核生物大大往前迈了一步。第一，它们开始从有机体摄取能量，甚至开始利用光合作用；第二，出现了有性生殖，使演化大大加快；最后，细胞和细胞结合在一起，形成多细胞生物，海藻和海苔首先亮相。这可不像前一次，一个细胞把另一个细胞一口吞下，这里的细胞之间既独立又合作，为发展出不同功能的组织乃至器官做好了准备。
又过了几亿年，来到了寒武纪，这一时期发生了物种大爆发。三叶虫是早期的代表，有腿、有腮、有触角、有眼睛，神经系统中似乎连大脑都有了，已经相当成型，而且三叶虫不是只有一种，它们有十几种。这一时期是一个无人能解的奇迹，之前几十亿年，生命一直缓慢前行，突然在1000万年内成就了今天生物的形体，不仅形态上跨度大，而且种类繁多。在加拿大洛基山脉布尔吉斯山区发现了140个品种，这让很多人怀疑起物种进化是否一定沿着既定方针稳步前进。当然，对寒武纪大爆发这个事件的戏剧性，也有报纸杂志的评论员推波助澜的功劳。重新检查寒武纪的化石，发现许多奇异的种类也不是那么异常，考古学家的研究其实包含了一些低级错误，比如误把背上的刺当腿，或者把动物的一截肢体当成完整的动物等等。还有一些同属那个时期的物种，在遥远的格陵兰岛和中国都有发现，说明他们有共同的祖先，可能早就存在，只不过体型太小，不容易留下化石。如果说寒武纪时由于气候或什么原因，使得大家体型猛增，这在几百万年内发生，其实也不算什么啊。总之寒武纪大爆发还是可以有，只是没那么不可思议罢了。
寒武纪始于5.7亿年前，到4.5亿年前，植物开始爬上岸，随后动物也上了岸，不是鱼，而是一些小虫子，应该是凶猛的鲨把它们赶上来的，它们的甲壳对留住水分和支撑体重很有帮助。那时大气中氧的成分达到35%，于是动植物疯长，节肢动物，也就是这些本来不大的虫，能长到一米多，石松跟松树没有关系，是一种像芦苇那样的植物，能长到40米。
跟人类有关的脊椎动物是哪一种，怎么上岸的，缺少有关的化石，不过我们还是大约看到了几波陆生动物的兴衰。比较早的是原始两栖动物，后来是鳖和其他几种爬行动物，其中一只进化成原始哺乳动物，再后来是恐龙。恐龙奇怪的消失后，哺乳动物的形体骤然变大，种类也变多，开始统治陆地。
有兴盛就有衰落，生命出现以来，经历了五次大的灭绝和许多小的灭绝事件。4.4亿年前的奥陶纪，消灭了80%的物种，但之后鱼类和大型水生爬行动物得到大发展；3.65亿年前的泥盆纪，同样消灭了80%的物种，随后动植物大批上岸；二叠纪灭掉了95%的物种，恐龙开始繁盛；之后三叠纪又一次灭掉了70%的物种，恐龙幸存下来，统治了接下来的侏罗纪；最终恐龙没有逃过白垩纪的再次70%的清洗，让位于哺乳动物。这时候距今天6500万年。
哺乳动物中有一种，它们的后代在繁衍中产生了分野，一只通向人类，一只通向老鼠，从此再无交集。从这个星球的总体看来，大灭绝不应该全是悲剧，前面物种的灾难往往是后面物种的机会，如果恐龙一直不灭，也就没有人类走上食物链顶端的可能。
说到生命的进化，我们不得不提进化论的鼻祖达尔文。作为一个博物学家，达尔文最初可能并没有打算开创一种理论，也许只是想增加他的收藏，以数量扬名立万。1831年，22岁的查尔斯·达尔文搭了一趟顺风船——英国海军测绘船贝格尔，开始环游世界。经过大西洋，绕南美洲到达太平洋，再绕过澳大利亚进入印度洋，然后绕过非洲回到大西洋，最后回到英国。5年多的时间里，达尔文收集了够他研究一辈子的标本和化石。生物进化这个概念并不是达尔文提出的，达尔文真正的洞察力表现在他构造了一个进化机制，一句话完全可以概括：物竞天择，适者生存。在海岛上，你可以看到海鸟不同形态的翅膀，要么极大，要么极小，狂风暴雨就是这些鸟所处的环境，如果没有强大的翅膀，那还不如在洞穴里呆着，长着中等大小翅膀的海鸟，常常被吹到海里去，这样的物种大概是留不下来的。
达尔文坚持认为进化都是渐进的，突变论者则认为物种是由一种状态跃迁到另一种状态，因为化石没有提供进化过程中的中间形态，这就让达尔文的进化论遭到突变论者的质疑。现在我们也不能排除这种质疑，姑且把进化论作为一种观念，而不是经过验证的理论来了解。不过这些质疑里一个更细节化的疑问，晚些时候得到了解答，那就是达尔文没有解释为什么生物这些有利的特征会被持续加强。按道理出现了一只带着大翅膀的海鸟和一般翅膀的海鸟，生出来的下一代翅膀大小应该被中和一些，若干代之后，大翅膀的特征不能保持下去。遗传学之父孟德尔做了大量的豌豆培育试验，发现这个渐渐中和的道理是不对的，能够遗传的特性总是分成显性和隐性两种，非此即彼，掌管这些特性的因子在个体中结成对子，对了，这就是后来说的基因嘛。生殖细胞的结合就是拆对子和结对子，这些因子不管是主张显性的，还是主张隐性的，都会完整的保留到下一代身体里去，所以特性不会被折中，至于哪个保留，哪个丢掉了，这要看个体的运气，大量的培育还是会出现有规律的特性，这是概率决定的。
不知道你有没有怀疑过，仅仅人类的一张脸就有这么多微妙的不同，要是一个基因就管鼻子大一点还是小一点儿，那还要多少基因来管鹰钩鼻子或蒜头鼻子，这么多的性状。没错，如果事情就这么简单，我们的基因数就是再多十倍也不够用。幸亏《万物简史》这本书写得够晚，晚到了分子生物学已经有足够多的研究，这才能给出一个答案。遗传的密码藏在细胞核中，记载在DNA上，DNA像是一条旋转的拉链，拉链的齿是一对对碱基，编码着遗传信息，达到一定长度的一段可以表达一个完整的意思，比如说黑头发或者是黄头发，这就是一个基因。基因是掌管性状的基本单元，我们说基因片段，就是指这个长长螺旋里的一段。了解了DNA的结构以后，使人困惑的事情来了，人类只有3.5万到10万个基因，一棵野草就有这么多的基因，10万个基因怎么演绎出这么复杂的生命特征？科学家给出的答案是，基因不是一一对应到人体的各种性状，换句话说，前面说的头发颜色，不会是由单一的一段基因说了算的，基因可能是联合起来，多对多的反映到外部特征上去，这样生命才可以无限复杂。那基因之间是怎么协作的，有什么样的默契，短时间内怕是无解。研究人员还做了些实验，把人类的DNA片段移植到果蝇的某些细胞中，果蝇能够接纳它们，就像是自己的基因一样。类似的实验做过多次，并且我们现在知道，人类基因有60%和果蝇是一样的，这意味着芸芸众生仿佛共用了一张设计图，上帝原来也偷懒。
生命进程中的最后一段故事是关于我们自己的，人类是从哪里来，又要到哪里去。刚才在生命的进化中讲到，白垩纪第五次大灭绝后，人和老鼠从同一个祖先那里分道扬镳。后来一直到1500万年前，人类这一支又和猿，然后是猩猩分家。距今700万年左右，出现了几种人科动物，考古学家在非洲不同的地区发现了人科动物的化石，根据骨骼很容易判断，他们全是用两只脚走路。哪一只是人类的祖先呢？其中最早发现的是南方古猿，这是人科下的一个属，跟我们人属是并列的属。一度有人认为他是人类的祖先，但是后来又发现，他的大腿骨跟人类不是很相似，也没有发现南方古猿使用过工具。最晚到距今200万年前，非洲大陆上至少有六个人科动物群同时生活，其中就有南方古猿属和新出现的人属，人属的大脑比南方古猿大了50%。人属之前的事情我们所知甚少，看法比较一致，也就是由于气候干旱，大片森林变成了草原，不管南方古猿也好，人属的前辈也好，从树上下来到地上生活。这个气候变化是因为地质运动，导致了巴拿马地峡上升，使得南美洲和北美洲连接起来，隔断了太平洋流入大西洋的洋流，才使得非洲部分地区变得干旱少雨。
100多万年前，不知道怎么回事，人科其他那些属全部在非洲消失了，只有人属存留下来。人属中最早出现的是直立人种，这个人种恐怕现在要用人字旁的他或女字旁的她了，因为这个人种出现了人类特征，洗衣服、烧饭、带孩子都留下了证据，体型也更接近我们今天的审美。同一时期还有一件大事，就是直立人种开始走出非洲，原因可能也是气候不宜人，这一点大家都认可了。接下来的事情虽然有些争议，但是大致上还是有个主流意见的。100多万年前，那次出走的方向是世界各地，在亚洲进化成爪哇人和北京人，在欧洲进化成海德堡人和尼安德特人，但是不幸，这几批老移民在等着被新移民灭掉。那些留在非洲没走的直立人，继续繁衍了很多代，直到10万年前进化成智人人种，并且形成了第二次走出非洲的浪潮，这回他们所向无敌，占领了所有的地方，是我们人类唯一认证的祖先，并且在6万年前继续开拓，在白令海峡水位下降的时候，从东北亚走到了美洲。所以我们现在看，70亿人类有着惊人一致的基因，全人类也许来自于一个非洲种群，这个种群不超过1万个人。这就是迄今为止，我们给自己作为一个生物种的一个说法。
从人类的基因发展来看，我们好像跟多样性有仇。200万年前，人科的其他属被我们干掉了，或者客气点说，在我们强烈的竞争下淘汰掉了；10万年前，我们人属的其他种也被我们怎么说呢，淘汰掉了。作者比尔·布莱森不无忧虑地说，我们是被选中来照料地球上这些邻居的，但是很不幸成了那些海牛、渡渡鸟的噩梦。等到人类意识到这一点为时已晚，由于人类活动而引起的物种灭绝速度，是地球演化过程中平均物种消失速度的100倍，尤其在刚过去的这个世纪，物种灭绝了200万种。作为人类，我们和其他生命一起来到这个星球是幸运的，并且还有机会主导这个星球上的生命，这是双重的幸运，但是机会只有一次，所以还是要好好珍惜好。《万物简史》这本书就全部讲完了，听书笔记在音频下方，我们明天见。
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