宇宙的最初三分钟及終結

最初三分钟

宇宙的最初源头是一个奇点，即所谓的“宇宙蛋”，它凝聚了所有的时空质能，孕育着未来物质世界的一切，包括天体和生命。大约150亿年以前，宇宙蛋在一场无与伦比的大爆炸中猝然爆发。大爆炸震撼出时空，物质世界破壳面出，宇宙史的纪元从此开始。


刚刚诞生的宇宙，空间从无到有并急剧猛增，仅仅10-32秒后，就暴胀到大约1光年的直径。在1 秒钟时，由于大爆炸产生的极强高能辐身均匀地充满整个空间，宇宙成为100亿k高温的熔炉，所有物质被熬成一锅基本粒子汤。
紧接着，一场肆虐的原始宇宙风暴开始了，基本粒了之间发生猛烈撞击，中了熔入质子形成了氦核。这个过程延续了大约三分钟，直至所有的中子消耗殆尽为止。有约22%质量的物质聚合成氦核，余下的物质几乎为没有聚合的质子，即氢核，仅有十万分之几属于同位素氦3和氘，百亿分之几归之于锂。原始星云形成。

星系形成

构建原始宇宙的原生物质（主要是约78%的氢和22%的氦）的产生过程，在宇宙史的最初三分钟便告完成；在此后宇宙由于膨胀面冷却，如此大规模的核合成过程再也不可能发生了，而小规模的核合成也只有等到恒星产生以后。初生宇宙的空间充斥着极强壮的高能辐射，炽热惊人。原生物质氢核和氦核均匀分布在整个太空，它们之间的引力微弱，远不足以克服巨大的扩散压力和辐射压，因此列法凝聚成团。看来要打破这种物质均匀分布的状态，还有竺宇宙冷却到足够的程度。
光阴一分分，一年年地流逝着，30万年过去，宇宙的温度温度隐降到了4000K，然而其均匀状态依然如故；1000万年过去，宇宙中高能辐射冷却变成微波背景辐射，氢核和拟核形成了各自的原子，原子间的引力也终于战胜扩散压力和辐射压，在它的作用下渐渐形成了一个个物质密度较大的地区，并继续向中心收缩；原始星云就这样形成了。在宇宙诞生1000万年以后，由氢拟两种元素构成的巨大原始星云弥漫着太空，虽然非常稀薄，却表明宇宙物质不再处于均匀分布的状态，这预示了宇宙星光灿烂的未来。

恒星形成


原始星云在引力的作用下继续向中心聚集，并因星云间的潮汐作用开始旋转，渐渐形成一双凸透镜的形状。星云收缩使引力不断增强，从而促使旋转不断加速，而旋转加速又导致星云缘不稳定，从而裂成两个旋臂。旋臂上发生局部的凝结，每个凝块具有适当体积，可以在我们所见的恒星狭小限度内形成恒星。

以上过程不断进行着，整个星云最终演化成星系。宇宙中最初形成星系的时间大约是大爆炸后十亿年。通过哈勃太空望远镜，可以发现在我们星系以外的遥远空间里正在形成的其它星系，那正是几十亿年前形成这些星系的情形。目前用天文望远镜观测的星系总数须以10亿来计算，我们所在的银河系只是其中的普通一员而已。这些星系都是庞大的恒星集团，且距离我们极其遥远，因此称之为“岛宇宙”。十几个或几十个星系由引力维系在一起，组成星系团；随着宇宙的膨胀，星系团间正彼此远离。

恒星的生命历程


恒星是宇宙物质凝聚到一定程度的产物，它起源于旋涡星云臂上的一块区域。在这块区域物质较密集的部分，由于自身的引力较强，就会使物质聚集得更快，温度也上升更快，旋转得更快。这一过程逐渐加剧，当某一区域的中心温度上升到约1000万k时，就会引发热瓜反应，向外发放辐射，恒星的生命历程便开始了；而旋转速度达到一定值时，恒星就会分裂成互相绕行的双星或多星。 双星（或多星）是恒星演化的正常规程，而伴有行星的单星（例如太阳）则是恒星演化中极其 罕见的事件，大约在十万个恒星中才有一个，它的起源过程至今仍然只是一个猜想：在恒星演化的某一早期阶段，两个气体星运行到彼此邻近时，便产生了潮汐波。及至两星接近到某一临界距离时，这潮汐波即射出长臂状的物质，然后再裂成具有适当大小与特性的物体，形成像地球这样的行星。起源于原始星云中的恒星为第一代恒星，它们是由原生物质组成的气体星球。宇宙史纪元50亿年时，第一代恒星产生了，它们照亮了幽暗的太空，从此一个新的宇宙时代来临了。

恒星的生命历程


恒星形成后开始进入生命周期中的氢燃烧阶段，氢的原子核聚变成氦，并向外发放光和热。当恒星中的氢消耗掉10%时就发生收缩，恒星中心部位的温度升高到1 亿k以上。同时，由于恒星内部的活动，恒星外层被中心区域推开，膨胀的恒星变成一颗红巨星。于是，在星球密度很大温度极高的中心部分开始发生氦的燃烧，氦核聚变成铍，碳和氧。这一阶段一直延续到恒星中心部分的氦消耗殆尽，碳和氧所占的比例大致相等时才结束。 氦的燃烧阶段结束时，星球中心区域收缩，温度重新上升。在一些质量足够大（质量至少是太阳的4倍）的恒星里，中心的温度可以达到10亿k，碳和氧的燃烧得以开始，结果形成了钠，镁，硅和硫等元素。当恒星中心部分的碳和氧消耗殆尽并富含硅时，便开始了硅的燃烧阶段，硅转化成硫，氩和其它一些更重的元素。如果恒星通过收缩，能使内部温度升到30亿k左右，那么恒星便开始了它生命周期中的平衡阶段，形成铁及附近的一些元素。铁在所有元素中，其原子核最为稳定，因此一颗恒星能燃烧到生命的终结，将形成一个铁球，它的末日也便来临了。
垂死的恒星与自身的引力作着最后抗争，但最终还是跌进了引力深渊之中。外围各层数以万亿吨计的物质以每秒几成公里的速度朝核区坍缩，与核区发生了极为强烈的碰撞，这就是“超新星爆发”。爆发的巨大能量使恒星外围物质得以加热，铁吸收中子及能量后，在恒星熔炉的是最后阶段炼出了金，铅，铀等更重的元素。以上过程表明目前人类所利用的核 能（确切说应该是核裂变能）归根到底是久远的超新星爆发能，正如煤，石油所含的化学能是古老的太阳能一般。超新星爆发产生的巨大激波，将恒星外围的物质抛入广阔无垠的太空；这些物质由恒星各个燃烧阶段产生的92种元素构成。恒星的一生灿烂辉粕，它的光和热孵育了生命；它亦是宇宙中神奇的炼金炉，组成我们及地球的每一个原子，都曾在那些久已熄灭的古老恒星中经受熔炼。

恒星的物质循环


第一代恒星消亡了，它归宿于白矮星，中子星和黑洞。然而悲壮的死亡中酝酿着灿烂的新生，在它们的废墟上将升起新一轮的恒星，一个有生命的宇宙时代即将拉开序幕。超新星爆发抛出的物质，在广袤的星际空间漫无目的地遨游，在碰撞和辐射的作用下，被原始星支携带着运行。几百万年过去了，这些物质因膨胀而变香稀薄，最终与原始星云混而为一了，因此宇宙中的星云不再只是由原生物质氢和氦构成，而是遭到重元素的污染；由开这种污染，恒星之外有了出现自然景观，生命，技术和能源的可能。在宇宙史纪元100亿年时，这种被“污染”的星云在引力作用下收缩，坍缩和碎裂。核子活动再度爆发，第二代恒星及行星诞生了，太阳便是其中一例。这些恒星也将开始其生命历程，最终与会因缺乏燃料而死去；它们的碎屑又与尚示聚集成恒星的原生物质一道凝聚成下一代恒星。但这各物质的再循环并非永无止境的，原生物质会一点一点地并入新生的恒星，直至全部用完。当最后一代恒星走完它们的生命轮回而死亡时，宇宙永恒的长夜就来临了。

生命的形成与进化


生命是宇宙物质演化的最高级形式，也有人认为生命只是宇宙演化的副产物中微不足道的偶然现象，由于发生了种种时间和空间的巧合，才得以在地球上出现。的确，在宇宙中满足生命形成与演化所必需的地方，即使不是唯有地球，也是很少的，地球所绕转的太阳是恒星中少有的单星，例得它外围有稳定的生态圈存在；太阳又是第二找恒星，使得其行星从一开始形成就有生命所必需的碳，氧等重元素存在；太阳大小适宜，使它既有足够的存在时间供生命形成与进化，又有足够的光和热去孵育和羊育生命，地球本身也是一个特殊的行星，它的轨道全部在太阳的生态圈内；它大小适宜，使 它的引力能保留住水和大气，且大气层厚薄适当，即挡掉了大多数紫外线，又不至于遮住过多的阳光；地球有较强的磁场，使生命免遭宇宙带电粒子的致命轰击……,总之地球在许多方面拥有得天独厚的生命存在条件,使其成为宇宙中少有的生命家园.地球在46亿年前形成后,便开始了生命形成历程：原始地球中的无机物在太阳紫外线的作用下,形成了简单有机物,它们通过水流汇集于海洋,在那里化合成复杂的有机物:这些复杂有机物形成生命的过程,至今仍然是个疑案,但其中必定有不计其数的巧合,在地球形成生命的过程中幸运地发生了;这样,原始生命在地球形成15亿年后出现了。原始生命在漫长的岁月里不断进化:16亿前有细胞核的单细胞生物出现,7亿年前多细胞生物出现,3.7亿年前陆地生物出现,2.8亿年前爬行动物出现,1.8亿年哺乳动物出现,7000万年前灵长目动物出现,3500万年削类人猿出现,400万直前原人出现,50万年削直立人出现,直至3.5万年前出现了现代人类;于是在宇宙史纪元150亿年时,宇宙中便月了智慧生物创造的技术和文明.我们目前所知的生命仅限于地球生命,而科学家对地外生命和文明的乐观估计是:仅银河系就可能有6亿个行星有生命存在,其中拥有技术和文明的的行星也多达100万个!

宇宙的终结


宇宙的未来命运如何?科学家、哲学家和神学家都提出了自己的观点。一个目前被普遍认同的观点是：宇宙作为物质世界的全部，也就遵守物质自身和规律；而根据热力学第二定律，得出的结论实在令人难以接受：宇宙将在遥远的未来走向死亡——永恒的死亡。
设想在非常非常遥远的未来，所有恒星因缺乏燃料而熄灭，宇宙一片黑暗。在这漆黑的浩瀚太空中，潜伏着许多带自转的黑洞、离散的中子星和黑矮星，另外还有一些行星级的天体，它们在引力的作用下进行着一场战争，战争的结局是星系解散了，绝大多数天体被引力弹弓抛入星系际空间，永远漫游在膨胀着的太空中；而星系中心的黑洞取得了兼并战的局部胜利，它吞并了百分之几的天体，形成了更大的黑洞。这场战争持续时间长得超乎想象，大约是今天宇宙年龄的十亿倍。
在又一段长长得超乎想象的时间里，当宇宙背景辐射由于膨胀降至足够低的程度时，所有的黑洞最终都会在一阵快辐射中一下子化为乌有，在宇宙永恒夜幕中划出一道道瞬现即逝的闪光；而其它天体也将在这漫长和时间里发生衰变而渐渐蒸发，直至完全消失，变成正电子或其它粒子；宇宙变成一锅令人难以置信的稀汤，其中有光子、中微子及数量正在逐渐减少的电子和正电子。宇宙曾经拥有的辉煌，包括闪烁的群星及智慧生命创造的无数奇迹，都湮没在这荒凉而又空虚的宇宙中，不留下任何记忆，只有时间在无休止地流逝，空间在无止境地膨胀……

the selfish gene

随着人类基因组工程完工，基因一词也被广大媒体以极大的热情四处传播，已经从教科书上走入大众的生活领域。确实我们是父母基因的产物，长期以来我们仅仅是把基因看成是构建我们机体的一份蓝图，而有意或无意的忽视了它对我们的行为的影响。　　毕竟我们自认是万物之灵，有着自由意志，可以判断是非善恶。并且我们有着强烈的愿望将人类社会的价值观强加给自然界，诸如勤劳的蜜蜂等幼读故事，将我们身边的自然界塑造成天堂的模样，除了让人尴尬的食肉动物。所以我们完全理解大灰狼注定了得不到好名声，甚至到今天我们已经对生态系统的认识有了长足的进步之后，也是如此。　　错误的观念甚至比无知更糟糕，伴随着现代生物学的迅猛发展，我们终于有了正确认识自然乃至我们自身的机会和可能。虽然真相总是让人难堪，然而鸵鸟政策决不是明智的举动。重要的是我们不能将事物是怎样和事物应该怎样混为一谈，人生没有意义，不等于我们不能去追求意义。事实上，现代生物学最重要的教益就是明白无误的告诉我们，生活的意义仰赖于我们自己。　　不过要将艰深的专业知识以通俗易懂并且正确的方式表述出来并非一件容易的事。而英国生物学家里查德.道金斯所着的《自私的基因》一书可以称为此类科普书籍的典范。在这本杰出的以现代新综合进化生物学为理论基础的书中，道金斯对生命本质——自私的基因——的全新阐述，以及由此引发的对人本身的重新思考，彻底颠覆了我们梦想中的伊甸园。足以使任何一个对自然以及渴望了解我们自己的读者陷入深深的思考之中。　　太古以来，聚集在海洋、或某个冒着强烈硫磺气息的接近于沸腾的池塘里一些寻常的有机小分子，在纯粹的物理化学原理作用下发生各种随机的聚合。一定有某个刹那，这世界上诞生了第一个具有自我复制能力的有机分子，它具有非凡的能力能够利用基本的原料制造自己，当然复制并非完美。它的后代子孙在这星球上繁衍不绝，穿越四十亿年的时光长河将这世界改造得面目全非。如今它的后代子孙遍布这星球的天空、陆地、海洋，不过它已经将自己深深的藏匿，直到1953年人们才真正明白了它们的地位，今天我们把这些分子中的某些片断称为——基因。而我们眼中的形形色色的生命形式都是由它们所创造用来延续它们自己的生存、繁衍的机器，包括我们自己。　　虽然将自私这样一个纯粹人类道德领域中的词，用来修饰一种分子，有些荒唐，然而这确实有助于我们的理解。在深受大家喜欢的动物世界中各种动物在求偶期间的各种仪式、战斗，都只是由隐藏在这些漂亮而杰出机体中的自私基因的驱使下完成它们的终极使命，将这些自私的基因延续下去。在这里确实没有什么美德，这些穿越了难以想象的漫长岁月的分子，都注定了是自私的。　　或许有些读者会提出异议，毕竟我们在这自然界中看到了大量的利它主义，看到了伟大的母爱。这些难道是可以用自私的基因可以解释的吗？这里面涉及到稍微复杂的算计，如果牺牲自己可以拯救更多的自己，那么具有这样行为的动物，将会更加成功。这就是我们在自然界中观察到的无数具有亲缘关系的动物中，所表现出动人的利它主义乃至自我牺牲行为，也是我们常说的血浓于水的生物学含义。实际上生命延续到今天，早已进化出各种各样让人眼花缭乱的复杂行为模式，不过归根到底它们都不能违背自私这一基本的原则。这就是在道金斯的《自私的基因》一书中所全力阐述的内容。　　道金斯在本书中，将自达尔文以来所创建的进化的生命观，打磨成一件锋利的武器，以前所未有的胆略揭示生命世界中隐藏极深的秘密，使我们能够穿越千变万化的具体生命形式而直指核心。他不仅颠覆了我们对自然界的幻觉，同时也开启了另一道完全不同且更加壮丽、精彩的生命画卷。

《自私的基因》一书首版于1976年发行，作者于1989年重新修订。在这本受到无数赞誉和攻击的书中，作者将进化的选择单位从个体定位到创造个体的基因上，这一在76年显得颇为激进的观点，现在已经逐渐成为进化生物学界的主流。随着本书的中译本的出版，很多人认为进化的故事让人绝望，他们假想的世界被生物学进展粉碎而过分伤心，完全忽视了人类社会和动物世界的重大区别。这就是，我们拥有文明和教育，事实上我们的命运并非完全由基因决定，我们所拥有的由自私的基因所赋予的神经系统完全可以帮助我们逃离困境。只要我们能够知己知彼，而不是在不知不觉间沦为基因的工具。毕竟基因不关心道德，我们本来就只是它们的工具。我们所要警惕的正是创造我们并不可或缺的基因。　　自私的基因不会思想，但由这些基因所创造的我们不仅可以理解我们自身，同时也获得了前所未有的机遇摆脱它们无声无息的控制。正如作者所言：“让我们设法通过教育把慷慨大度和利他主义灌输到人们头脑中去吧！因为我们生来是自私的。让我们懂得我们自私的基因居心何在。因为这样我们至少可以有机会去打乱它们的计划，而这是其他物种从来未能希望做到的。”　　在这本让某些人绝望的书中，作者对人类文明的诠释，可能是这本书最大的价值所在。道金斯在书中玩笑式的用meme（中文译为拟子或迷米）这个生造的词描述人类头脑中的观念，对于这些观念的传播和存亡，道金斯认为可以用达尔文的进化论加以探讨，现在已经开始有了初步成果。这个生造的词已经被牛津英语字典收录，已经广泛进入到心理学、社会学、文化学、哲学等领域，由英国心理学家苏珊·布莱克尔所着的《迷米机器》一书，正是这种观念的进展。　　《自私的基因》一书，自诞生以来已经产生了许多回响，唤起了无数人对认识自身的渴望，甚至改变了一些人的命运，它将远离寻常人生的科学和我们自己密切相联。当我们依赖智慧而不是蛮力从自然界中脱颖而出的时候，自私的基因的地位或许该被人类社会中的观念所取代。现代生物学告诉我们，即便是我们的子孙后代，事实上也无法真正延续我们自己。我们的身体只是一群彼此协同也勾心斗角的基因组所暂时构建以延续它们自己的机器，在生物界不朽的甚至不是构成我们自己的基因组而仅仅是基因，按照有性生殖的模式，我们的子代事实上只能继承我们基因组的一半，数代的传递之后，我们同子孙之间的亲缘关系同任何一个陌生人之间可能就已经相差无几。而在人类社会中，代代相传的更重要的东西是文化传统和观念，是它们将人群凝聚在一起。而我们拥有什么样的未来，从根本上来说取决于我们相信什么.