欢迎来到生命奇迹
在上一节中，介绍了在现代生命科学出现之前，人们对生命物质有三种典型的错误认知：
神秘主义，机械主义和活力论
这三种理论的共同点在于，它们都认为生命现象的出现，是因为生命体内存在某些特殊的东西，要么是灵魂，要么是机械，要么是活力物质。
对生命有错误认识本身并不奇怪。但奇怪的是，直到19世纪，机械主义和活力论思想，甚至是古老的灵魂论，仍然在欧洲大行其道。
19世纪，已经是什么时候了？
距离牛顿发现万有引力定律都过去了一个半世纪了；而工业革命的爆发，也已经是上个世纪的事了。
但这时人类甚至还无法理解到底是什么构成了自己，什么驱动了生命。
解释生命现象，居然还需要动用类似灵魂、活力这样有点不知所云的概念。
不知道你有没有觉得有点悲哀？面对复杂的生命现象，人类当时的无知远远超出了今天的想象。
第一道裂缝总会打开，第一道光终会降临。
维勒实验：击穿活力论
放进这第一缕光的人，是德国化学家Friedrich Wohler
有点讽刺的是，他是贝采利乌斯的学生。就是那个提出“活力论”的瑞典人。
先来复习一下活力论。它认为，生命之所以是特殊的，是因为生命带有“活力”，而活力来自于生命独有的化学物质和化学反应。这些物质在自然中找不到，这些反应也不会在自然中发生。
但1824年的一个实验改变了一切
这年，试图在实验室中合成一种新的化学物质。实验的结果出乎他意料，烧瓶底生成的白色晶体看起来有点陌生。
实际上，维勒一直到1828年才最终确认这东西是什么，而这个结果对于贝采利乌斯的学生来说太魔幻、太难以接受了。
原来，这个东西是尿素。
顾名思义，这是一种存在于生物尿液中的东西。长久以来，人们一直认为尿素就是一种典型的活力物质。
请注意，维勒的实验里面，两种原材料都是可以从自然中获取的。
烧杯里合成尿素的化学反应
所以这个结果说明，生命体内的物质是可以在实验室里从无到有制造出来的，没什么特别的。“活力论”的天花板就这样被捅了个大窟窿。
插个八卦。1982年，维勒去世100周年的时候，德国专门发行了一枚邮票纪念维勒的实验，因为这个实验除了成功合成了尿素以外，还有更深远的意义。
邮票上面的圆球和短棒结构模拟了尿素的化学结构
稍微引申一下，那些传统上认为只有生命体才有的活力物质，居然可以在实验室里很方便地合成。既然如此，地球生命的物质基础好像也没有什么特别的。
顺着这个逻辑继续往下推演，可能不光是物质，也包括生命体内进行的化学反应，还有生命体的结构、繁殖和生存方式，甚至是智慧的存在形式，是不是也都没什么神秘的，也都可以在实验室里很方便地解剖、分析、甚至制造呢？
换句话说，就是从维勒实验开始，人们才开始觉得生命现象是可以被理解、被操纵，甚至是可以被预测和改造的。
从这时开始，人类科学家真正开始了理解生命现象的探索过程。
烧瓶里的原始地球：生命物质不特殊
当然了，不管我们怎么引申维勒实验的结果，尿素毕竟还只是一种不那么复杂的生命物质。我们必须追问一句：
构成生命躯体的核心复杂物质，比如DNA、蛋白质，是不是仍然只有生命才能生产呢？
如果是，那么似乎还可以说生命物质存在某些独特性。仅仅是维勒实验，并没有让“活力论”死透。
彻底葬送生命特殊论的杀手在1952年出现了，此时距离维勒实验已经过去了128年。
这个杀手叫Stanley Miller
这个生命科学史上赫赫有名的人物，现在还是芝加哥大学的博士新生。他对地球生命的起源问题产生了浓厚的兴趣，成功说服了自己的导师，做了一个特别有科幻色彩的实验。
实验本身其实很简单，但野心却非常大
米勒模拟远古地球的环境，准备了一个大大的烧瓶，里面盛上水，模拟海洋，然后在烧瓶底下加热，模拟原始海洋的高温。
在烧瓶里充上气体，包括甲烷，氨气，氢气，模拟原始的地球大气。
除此之外，他还在烧瓶里通上电，激发出电火花，模拟远古地球大气上的雷鸣电闪。
水在通电的气体烧瓶（左上）和加热的液体烧瓶（右下）之间循环往复，从而模拟了原始地球海水沸腾、电闪雷鸣、暴雨倾盆的情景
可想而知，这个实验做起来是挺酷的，在烧瓶底部，海洋在不断翻滚，不断冒出水蒸气，与此同时呢，烧瓶上方阴云密布，时不时蹦出一个闪亮的电火花，甚至还有倾盆大雨。
他的野心很大，它希望直接检验在远古地球环境中，复杂的生命物质能不能被从无到有地制造出来。
这个野心远比合成一种活力物质还要大，它实际上检验的是在地球生命出现之前，地球生命所需要的物质，是不是就已经在地球上被准备好了。
结果，实验才做了一天，某些奇怪的事就发生了，海洋的颜色已经不再是澄清无色的了，而是变成了粉红色，这说明肯定有一些新的化学物质诞生了。
过了一个星期，米勒停止加热，打开烧瓶，检测海洋里面的化学物质成份。实验结果把他都惊呆了，原始海洋中居然出现了几种氨基酸。
氨基酸这个词，大家肯定都不陌生。我们知道人体内除了水之外，含量最多的就是各种各样的蛋白质。
蛋白质分子构成了我们身体的物理结构，也催化着每一个细胞内各种各样的有机化学反应，而氨基酸呢，就是组成蛋白质的最小单位。
如果我们要给地球生命选一种最重要的化学物质作代表，那氨基酸当之无愧。
说到这儿，你就能理解米勒的实验到底有多震撼了。
仅仅是利用地球海洋和大气的成分，在短短一周之内，就能在一个小烧瓶里，生产出几种氨基酸。你要知道，地球的时空尺度要比米勒的烧瓶大不知道多少倍。
所以在几十亿年的演化时间尺度上，在面积千万平方公里的广袤海洋里，构成生命的所有氨基酸，乃至化学物质，从逻辑上都应该能被从无到有地制造出来。
换句话说，至少可以从物质构成的角度上，认为地球生命没什么特别之处，使用的都是垂手可得的原材料，这就是米勒实验的重要意义。
米勒做实验时候的照片
这里必须加个插曲，米勒在1950年代做的实验，其实是有问题的。
一方面，他当时的化学检测手段还不够灵敏。在他去世之后，他的学生们又一次分析了米勒烧瓶中的化学物质，发现生产出来的氨基酸不止几种，而是多达数十种。
另一方面，后来的研究发现，远古地球大气中的主要成分可能并不是米勒所用的氢气、氨气、甲烷，反而是二氧化硫，二氧化碳，硫化氢更多一些。
但是即便如此，用新的大气成分来做米勒实验，同样可以生产出非常多样的生命物质。
从尿素合成到米勒实验，人类科学家终于可以说，至少在物质水平，生命没有什么特殊之处，完全可以被我们理解。
活力论，甚至是全部的生命特殊论，到这里也就被彻底抛弃了。
这个时候我特别想提一个人，他是著名的量子物理学家埃尔文·薛定谔。跨界写过一本生物科普书生命是什么，对生命的本质有精彩的预言，他指出：
尽管复杂的生命体中很可能会涌现出全新的规律，但是这些新规律绝对不会违背物理学规律。
1948年版的生命是什么
他的言论激励了大量物理学家投身生命科学研究，开启了生命科学研究的黄金时代。更厉害的是，此后半个多世纪的生物学突破，也一直在印证薛定谔自信的预言。
生命现象虽然确实高度复杂和多样，但是在科学原理方面，没什么了不起的。套用一句德国数学家的名言：
我们必将知道，我们必须知道
理解生命物质，人类有过什么错误理论？
“三种灵魂”理论：亚里士多德提出，用灵魂解释生命物质的特殊性；
机械论：笛卡尔提出，生命现象可以用简单的机械原理解释；
活力论：认为生命由特殊的活力物质构成，活的生物体内存在独有的生物化学反应。
结论：三种理论都认为生命物质是特殊的。
活力论的不同之处在于，它可以接受科学实验的检验，是人类智慧的一个进步。
对于生命物质的构成，人类如何获得了科学的理解？
维勒的尿素合成实验：在烧瓶里偶然合成了生命物质——尿素；
米勒的烧瓶实验：在烧瓶里模拟原始地球大气，生成了多种氨基酸。
结论：这两个实验说明，构成生命的物质材料不是特殊的，而是能够在自然界里生成的。从此，人类对生命物质的理解进入了新时代。
今天能够欣赏生命的精彩，能够亲手揭开更多生命的秘密，这是过去二三十万年的人类史上，不曾有人享有过的幸运，这是他们留给全人类的礼物。
文章进行到这里，已经知道了生命物质没有什么特别的。那生命的诞生还需要什么呢？
物质已经有了，但是物质简单堆积在一起，好像也不会自然的产生生命。那建筑生命大厦的驱动力从何而来呢？
下一节，带你进入生命的第2个元素：能量。下一节见。
