生命物质的演化

稍微具有点唯物主义常识的人大概都不会否认,生命肯定是物质的。不论是动物类的生命还是植物类的生命,乃至于微生物类的生命,它们的表现状态可以千奇百异,但从根本上说,它们都符合马克思主义哲学关于物质的两个基本观点,即“客观实在性”以及“运动性”。任何生命状态,不管它是多么神趣妙奇,也不管它是多么普常平凡,支撑它的一切生命活动的基础终究必然是物质。如果硬要抬杠——确实难以否认,生命——特别是高级生命,的确存在着精神、意识、心理等非物质性的表现,但同样难以否认,精神、意识、心理等非物质性表现的基础肯定必然是物质。由此可见,一切生命以及生命的表现状态,追根溯源求其根本,不外乎物质而已。要探索生命的演化过程,如果不从物质处着手,那便无异于捞水中月、采镜中花、拥梦中美姬、揽琼楼繁华,不要说最终结果如何,便是从起点处就已注定必然是万错千差。

(一)生命的物质前提

生命是物质的,物质的存在状态丰富多彩。从生命体的整体来说,任何生命体都是物质的存在形式;从生命形式的组成部分来说,构成生命的任何部分都是物质的有机组合……,直到把生命体分解成最基本的生命单元——细胞,现代科学也会非常明白地告诉我们,构成细胞的大量元素即是碳、氢、氧、氮、磷、硫、镁、氯、钙、锌等一系列化学物质。可见,无物质不可能有细胞,无物质肯定也就不可能有生命。

既然没有物质就不可能有生命,那么生命的演化必然始于物质的演化。如果顺着生命演化的逻辑顺序向前推寻,已知生命来自于生命物质,而生命物质来自于非生命物质,再接下来肯定就是对非生命物质源何而来的追问。在早期的宗教学说或神话传说中,大多倾向于认为世间万物源自于神和上帝的创造,然而现代科学认为,宇宙间构成生命以及并不构成生命的一切物质,最初皆来自于宇宙大爆炸。

(二)宇宙物质的发生过程

1.宇宙大爆炸概说　宇宙大爆炸理论是当今科学界对宇宙起源比较公认的解释。该理论认为,大约在140亿年以前,当时并没有宇宙或宇宙物质,也没有所谓的时间和空间,甚至没有一切所谓的客观存在。在距今大约137亿年前,由一个至密至热的奇点产生了超级剧烈的大爆炸,于是产生了至今仍然在不断膨胀着的宇宙。科学家们在将近一个世纪的时间里,对宇宙大爆炸理论进行了大量的研究,特别是通过对星系红移现象的观察和解释,对宇宙微波背景的细致测量以及对宇宙空间结构相关函数的观测,宇宙大爆炸理论正在得到科学界越来越确切的承认。近百年来,宇宙大爆炸理论在逐步系统化的过程中,相继表现出一系列诸如奇点来源问题、星系晕尖点问题、重子不对称问题等众多困惑,但其中不少难题已经随着科学技术的进步而得到了合理的解决。特别是科学家们通过对热核爆炸超新星的观测、对宇宙背景辐射强度的测量,以及对星系相关函数的计算,从这样三个自成体系的方面分别推算宇宙的年龄,得到的结果竟集中指向137±2亿年,由此更强化了人们对宇宙大爆炸理论的钟情与肯认。

今天的宇宙大约在初始状态仅是一个比原子还小的奇点,那时并不存在什么物质,能够有的或许仅有能量。在宇宙大爆炸的过程中,初始的温度超过10万亿度,随着爆炸温度的逐步下降,大爆炸的能量形成了一些基本粒子,如中子、质子、电子、光子和中微子等。随着爆炸产生的冲击波效应急剧扩散和膨胀,宇宙温度在膨胀的过程中急剧下降,也正是在温度急剧下降的过程中,爆炸产生的基本粒子形态完成了向化学物质的转化。

2.宇宙大爆炸背景下物质的产生过程　根据科学家们的研究,宇宙大爆炸导致物质产生的具体过程大致为:

大约137亿年前,大爆炸开始时,宇宙几乎什么也没有,仅是一个体积极小、温度极高的奇点;

宇宙大爆炸初始的10-43秒,宇宙从量子背景出现;

宇宙大爆炸发生之初的10-35秒,宇宙呈指数增长速率膨胀,同一场分解为强力、电弱力和引力;

宇宙大爆炸发生之初的10-14秒,宇宙半径增长到约3英尺,温度已迅速下降,原子的构成成分、夸克以及电子开始形成;

宇宙大爆炸发生之初的10-5秒,温度下降到10万亿度,夸克聚集成质子和中子,同时质子和中子聚集成原子核,而原子核和电子形成了原子;

宇宙大爆炸发生之初0.01秒,温度下降到约1000亿度,物质密度下降到约1011克/立方厘米,宇宙中的物质成分以电子、光子、中微子等为主,质子、中子仅占10亿分之一,体系急剧膨胀;

宇宙大爆炸发生1秒之后,温度下降到100亿度,此时宇宙主要含有光子、电子、中微子及其反粒子,此外还有一些质子和中子,在此阶段中微子向外逃逸,出现正负电子湮没反应,进入元素形成阶段;

宇宙大爆炸发生13.8秒后,温度下降到约30亿度,中子开始失去自由存在的条件而与质子结合,形成重氢(氘)原子核,氘核再与更多的质子和中子结合成氦核,从而导致氘、氦类稳定化学元素的形成;

宇宙大爆炸发生35分钟后,温度下降到约3亿度以下,早期形成化学元素的过程趋于结束,核过程停止,此时氦的含量占总质量的25%～30%,氘占1%左右,其余的大部分是氢,但此时尚不能形成中性原子;

宇宙大爆炸发生约1万年后,随着宇宙的膨胀和温度的下降,气体状态的实物密度逐步增大,部分气体物质受引力影响逐渐凝聚而形成气体云,进而再逐步凝聚便产生了各种各样的星系;

宇宙大爆炸发生30万年后,温度下降到3000度,化学结合使中性原子形成,物质与辐射相分离,宇宙逐渐由非透明状态变成透明状态,各种恒星及恒星系统逐渐形成;

宇宙大爆炸发生100万年后,宇宙中已形成许多原子,此后又逐渐演化成星体中的重元素,最终产生出可供诞生生命并维系生命的物质,包括碳、氢、氧、氮、磷、硫、镁、钾、钙、锌等。

以上便是始发于宇宙大爆炸而产生宇宙物质的基本过程。截至目前,宇宙大爆炸理论还存在着很多令人不可思议的未解之谜,特别是导致发生大爆炸的那个无质量、无时间、无空间的数学奇点,长期以来一直是科学家们百思不得其解的“思维黑洞”。尽管如此,宇宙大爆炸理论在激烈的学术争论中正在得到越来越多的承认却是不争的事实。

如果旁置那些尚未弄清的细节,从总体上接受宇宙大爆炸理论的话,那么即可理解构成生命的所有物质以及那些虽然不参与构成生命但却直接或间接支持生命的所有物质,全都来源于宇宙大爆炸。正是因为137亿年前发生的那次莫名其妙的爆炸,无中生有地产生了宇宙,产生了包括生命物质在内的一切物质,产生了时间和空间,产生了星系和天体,产生了自然万物发生与演变的一切前提和一切可能。虽如此,我们却不可以说宇宙大爆炸产生了生命,特别是不能说产生了具有生物学意义的生命,因为生命的前提——物质的产生和演化并不必然导致生命的产生。至今人类尚可凭肉眼观察到的星球约6973颗,而借助天文望远镜等科学仪器可观测到的那些可拥有数百亿到数万亿颗恒星的星系约1250亿个,如此似恒河沙数般不胜穷数的星球,目前人们已确认有生命存在的仅地球而已。同是宇宙大爆炸的产物,各个星球拥有相近、相似或相同的宇宙物质,为什么仅独独在地球上演化出了生命?对此问题的回答必然涉及生命演化的环境问题。