32《起源:万物大历史》从宇宙大爆炸到人类命运共同体

“我们不仅与同类偕行…还有其他形式的生命体,甚至是无生命体…行进的过程可能多姿多彩,也可能嘈杂诡秘,虽然人类可能有一天会离开行进的队伍,但行进本身还会继续…还会有其他旅客加入而后又离开,最终,行进的队伍会逐渐稀少。很久很久以后,万物终将形同晨曦中的鬼魅悄然消逝,融入无边的能量之海,最初万物正是从那里萌生的。”

——大卫·克里斯蒂安

大家好,我是漫游。

今天和您分享的是《起源:万物大历史》,作者大卫·克里斯蒂安。

驱动宇宙演化的力量是什么?

人类凭借什么成为地球的主宰?

万物的归宿是什么?

关于本书

“大历史”(Big History)从大尺度研究世界史,不仅包括人类共通的历史,还涵盖生命、地球、星系乃至整个宇宙的演化史。通过融会现代科学各领域的证据与洞见,大历史向我们讲述世间万物是如何彼此关联、发展演进的,并为未来指明方向。


本书作者大卫·克里斯蒂安是“大历史”学派创始人,国际大历史学会首任创会主席,致力于在大学及中学中推广大历史教育。本书是大历史课程教材的缩写本,是一部面向普罗大众、基于科学的现代“创世记”。全书分为四篇,讲述宇宙、生物圈、人类、未来的演进故事。

八个节点:宇宙到星系、生命到人类的关键转折

不同于世界各地迥异的传统起源故事,大历史叙事的核心观念是复杂性不断提升。现代创世故事始于宇宙大爆炸,伴随八个“节点”依次展开。在这些“节点”时刻,都出现了新的、更复杂的、具有新涌现或突变性质的存在。


节点一:138亿年前,宇宙大爆炸

“大爆炸学说”是现代科学认知的一个基本范式,其关键证据是20世纪60年代天文学家首次探测到的宇宙微波背景辐射(CMBR),即大爆炸过后残留的能量,至今仍散落在宇宙中。

大爆炸的瞬间,能量由原点爆出,宇宙成为一片能量之海。随即,能量发生相变,分化出四种不同位态的力-引力、电磁力、强核力和弱核力。能量被压缩,形成物质的原始结构-亚原子粒子。除了能量和物质,还形成基本的运作规则-物理学定律。几分钟之内,质子与中子发生配对,产生万物最基本的构成要素:原子,其中绝大部分是结构简单的氢原子、氦原子。

节点二:星系与恒星

宇宙具备了制造最初恒星和星系涌现的条件:引力、物质。引力把原子拉得更紧密,彼此碰撞,温度升高。当温度超过1000万摄氏度,质子对发生聚变形成氦核,同时释放出巨大能量,恒星诞生了。恒星通过内核聚变发散的能流得以维持,其寿命取决于其初始形成之际自身物质的数量。

据天文学家估算,仅在可观测宇宙中至少拥有大约2万亿个星系,而未观测宇宙中星系总量可达500万亿个。星系结构各异,但大多数呈螺旋型。一个星系往往有数十亿颗恒星缓慢围绕着核心运行,其核心通常是一个密度极高的黑洞。

节点三:新元素与不断提升的化学复杂性

大爆炸后的10亿年间,化学元素绝大多数只有氢和氦以及少量的锂、铍。宇宙制造更多元素需要足够数量的质子和足够高的温度。

伴随恒星的寿终正寝,巨大的能量被释放,新元素生成的条件就具备了。在距离恒星适当距离的星际尘埃云之中,电磁力和自由能催生了各种更复杂的化学元素,比如金属、硅、氧等等。

节点四:从分子到卫星、行星和太阳系


在附近有较丰富化学元素的恒星星际空间中,在电磁力的作用下,不只能够制造出简单的分子,如构成行星的水和硅酸盐,还有许多生命赖以成形的基本分子,如作为蛋白质主要成分的氨基酸。这些简单化学分子提供了构建行星、卫星等新天体的原材料。

约46亿年前,巨型物质云团收缩形成了太阳星云,其中之一变成了太阳。经过化学分选、吸积、链锯雕塑等漫长过程,行星地球也逐渐变成了我们所熟悉的模样。

节点五:生命

通过放射性衰变测定技术,科学家测定地球的年龄约45亿年,而生命的起源大约在40亿年前。年青的地球为生命诞生提供了罕见的诸多条件:丰富的化学元素、适合的温度区间、液体环境、恰好的活化能。

生命具有统一性,所有生物在基因上都是有关联的。那些不参与基因编码的DNA总处于随机变异的过程中,且速度相对一致。生物学家大致清楚不同类型基因组分化的速度,因此能准确追踪所有生物之间的基因关联,并推断出分化的大致时间。

生物学家给所有现存物种的共同祖先起了一个名字:卢卡。进化的真正起步是在卢卡的后代-原核生物建构了DNA之后。DNA既保证了遗传的稳定性,又让演化具备多样性。复杂性逐渐提升,生命陆续演化出单细胞真核生物,多细胞生物以及大型生命体。

地球(大气、水、岩石)与生物共同构成了包括众多反馈机制的系统:生物圈。这个动态平衡的系统,是人类存在必不可少的条件。

节点六:人类

现代遗传学推断,在六七百万年前还生活着某种猿类,现代人类和黑猩猩都是其后裔。目前在非洲发现的约700万年前的乍得沙赫人(或乍得人猿)是在时间上最接近该理论时段的考古遗存。

而真正使人类有别于其他生命存在的,是人类能够集体掌控有关周围环境的信息,不仅能收集信息,还会分享、传递信息。通过“集体知识”,人类获得了更大更多的能流和资源,并且具有不断创新和变革的能力。

节点七:农耕

农耕活动本质上是对自然环境的一种操控。人类改造环境、驯化物种,学会了从生物圈中分得更多的能流和资源。

集体知识与新能流成为颠覆性的变革力量,驱动人类社会步入农业文明。剩余产品催生社会分工与等级制,村落、乡镇、城市直至国家出现,人类社会的结构发生根本性改变。

节点八:化石燃料

化石燃料革命使人类能够利用远超通过农耕获取的巨大能流,即自3.6亿年前石炭纪便开始积累的,呈固态、液态、气态的太阳能量。

化石燃料就像一剂能量脉冲,开启了一种全球范围的链式反应,人类社会进入工业文明,并仍在加速前进中。集体知识爆炸式发展,人类成为行星地球的主宰力量,因此科学家将当前我们所处的时段命名为“人类世”。

能量与物质:从虚无中诞生万物

若想无中生有,必先创造宇宙。”(卡尔·萨根《宇宙》)宇宙最初是一个体积比原子还要小的点,由于大爆炸,万物从“虚无”中诞生。量子物理学和粒子加速器已经证实,真实的物质确实能够在真空的“虚无”中诞生。爱因斯坦质能公式E=mc2也告诉我们:物质不过是能量经过高度压缩的一种存在形式

大爆炸后的数秒,宇宙温度快速下降,极少量的粒子残留下来,之后再也没有什么力量能够将它们还原成纯能量,这些残留的粒子就是整个宇宙间的物质构成基础。此外,宇宙中还存在大量不为人知的暗物质和暗能量:暗物质的引力决定了星系的结构和分布;暗能量则导致宇宙加速膨胀。

宇宙中全部的原子数量大致是1080个,世间万物不过是这些原子不同的结构化组合。物质的组合方式既遵循经过物理学定律筛选的必然性,也呈现在剩余可能性中随机拣选与组合的偶然性

复杂性与熵:偶然性与必然性始终偕行

宇宙呈现一种由秩序走向混沌的趋势,物理学称之为“”。凡物欲变得更复杂,熵必然要求其中有更大的能流;凡物复杂了,则必然也已找到足够量的自由能流维持其存在。复杂实体比简单实体更容易发生崩溃。

生命代表了一种新型的更高水平的复杂性,因此注定要永无休止地与熵对抗。复杂性对人类至关重要,因此弄清复杂事物究竟如何涌现以及涌现需要什么样的条件对理解人类和世界的本质意义非凡。

复杂适应系统(如生命)不同于复杂物理系统(如星系),后者按宇宙最基本的运作规则-物理定律行事,可以预测;而前者似乎还有额外的难以察觉的规则:系统中每个部件都是有自身意志的能动者(agent),能够依据其他部件的行为不断地调整自身的行为,这种运作异常复杂,而结果无法预测。

可持续发展:人类能否跨越节点九

人类心智连缀在一起构成的智慧网络已成为驱动世界变化的主导力量,人类世正加速奔向未来。在我们享受改造世界善的成果时,恶的一面也越发严峻。

行星边界”问题研究显示,9个关键临界点(生物圈超出自我修复的极限)中,我们已临近甚至踏过若干边界:已然踏过生物多样性的边界,正在接近气候变化边界,已然跨过影响磷和氮流动的关键边界,正在接近土地使用尤其是森林毁损的边界……

历史告诉我们,进化是在间断中行进的。未来100年,最重要的是避免人类社会发生崩溃。相比生命,人类更具有一致性,人类命运是一个共同体。我们必须转变发展模式,创造出一种新式的、更加稳定的复杂存在,唯此方可成功过渡到可持续发展的世界。

万物的归宿:终点或许是另一个起点

未来会是什么模样?万物的归宿又是什么?不同尺度下的预测难度也不尽相同。

近期看,人类社会是复杂适应系统,能否跨越节点九仍未可知,也许会像历史上发生过的数次大灭绝一样,我们也不过是行星地球的过客之一。数千年的中期范围最难预测,无数未知的未知数,只能交由科幻来畅想。宏观预测反而容易,决定宇宙未来的变量其实不多,关键是其能量/物质的多少以及变化速度。

大致一亿年后,地球大陆各板块会重新聚到一起,就像历史上数次发生过的那样。用不了几十亿年,太阳会膨胀变成红巨星,地球升温会导致仅有原始细菌能存活,但它也难逃消失的命运,最终地球也将被蒸发。

1015年以后,宇宙进入老年,最后的恒星也停止燃烧,到处是恒星和行星冷却后的残骸,它们会被黑洞吞噬。黑洞之间又会互相吞噬,直到最后只剩下少许巨大的黑洞,然后慢慢析出能量。这个过程也许会耗时10100年,最终黑洞完全蒸发。

熵最终会破坏所有结构和秩序。宇宙只是一个巨大的能量海洋,貌似永恒的万物其实不过如过眼云烟般短暂,类似人类的存在不过是转瞬即逝、微不足道的一点萤火,而我们所谓的时空也可能只不过是更大的多重宇宙中的少许微波。

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