來源:科技日報
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對於萬物起源,我們並非全然無知,譬如過目難忘的那張圖表——將138億年的宇宙歷史濃縮成1年,大爆炸發生在1月1日凌晨0點,待到12月31日的最後8分鐘,現代人類方才出現——可幫助我們直觀感受一鱗半爪。然而細究其原委,又充滿曖昧不明之處:或是對術語的理解,或是對過程的推演,或是在回答孩子的窮根究底時露了怯。
那麼,不妨把解釋權交給《起源:NASA天文學家的萬物解答》一書,作者是英國天文學教授巴赫拉姆·莫巴舍爾。在本書中,莫巴舍爾不僅對自己精通的天文學知識如數家珍,也展現了跨專業的博學和融通。這是一種超然的視野:大到宇宙中的某項奇觀,小到解決一個實際問題,將之簡單地歸入某一門學科往往徒勞無功。不問學科,任由好奇心馳騁,融合所知,方能求得真知。
在全書開篇的兩個章節,莫巴舍爾從宇宙大爆炸說到原子、分子、大分子的形成、生命的進化、種群的形成,漸至生態系統、生物圈的形成;介紹了科學思想的發展,包括許多我們耳熟能詳的名字,他們既是在完成具體的探索,也在承繼和發揚科學精神,倘非如此,便不會有我們今天對宇宙萬物的瞭解。
在其後真正的探索之旅中,莫巴舍爾帶我們親歷了萬物起源現場。宇宙誕生於大爆炸,這已經是共識,但科學家又是如何知曉138億年前發生的事?不同的觀察證據指向了同一結論,關於大爆炸,有三項證據。其一是埃德溫·哈勃的發現,星系之間互相遠離,遠離的速度和星系之間的距離成正比,由此反推,在過去的某個時間點,它們的距離很近,近到是一個單一的點。第二項證據是喬治·伽莫夫提出的,他總結了大爆炸合成過程,質子和中子結合成氘的原子核,兩個氘原子核又聚合成氦,天文學家據此預測了宇宙中輕元素(即氘、氦、痕量的鋰、鈹)的丰度,與實際觀察相吻合。其三是宇宙背景輻射,被視為“大爆炸的餘暉”,均勻充滿整個宇宙,138億年來的空間膨脹令背景輻射的溫度下降。
雖然在這部起源的歷史中,我們的地球姍姍來遲,但行星系的起源一章已經讓人倍感親切了。說到行星的宜居條件,莫巴舍爾娓娓道來,一顆能夠養育生命的行星必須滿足五大條件:它的母恆星必須壽命足夠長,使得生命有時間發展;它須處於離母恆星一定距離的宜居帶,不太冷也不太熱,有液態水的存在;它須有足夠質量來維持大氣;它須含有支援生命必需的化學成分;它須是一顆類地行星。我們驚歎身處的這顆藍色星球無比珍貴,而尋找地外文明這一引人入勝的話題,不只是科幻故事裡的天馬行空,也當立足科學的根基,遵循真實的線索。
即便有了合適的環境,孕育生命的過程也是複雜的。模擬一鍋地球“原始湯”,嘗試從中培育出生命,想法雖然有趣,然而有多少無功而返的科學家,就說明實現生命從無到有是多困難。其中赫赫有名的是本書中提及的米勒—尤里實驗,得名於兩位科學家斯坦利·米勒和哈羅德·尤里。他們分別用兩個連通的玻璃燒瓶模擬早期地球的海洋和大氣——一個燒瓶裝滿水,一個燒瓶裝滿甲烷和氨。前一個燒瓶加熱產生水蒸氣,後一個燒瓶引入電火花反應,並冷凝液體,模擬地球水迴圈。持續1周後,在最終產物裡發現了氨基酸和有機分子。不過,有了簡單的分子,只是孕育出生命的第一步。它們還得結合成長鏈蛋白質、學會自我複製、再堆積到由膜包圍的封閉結構中,形成原始細胞……每一步都需要更加苛刻的條件和偶然性。就連細胞的大小都有門道!莫巴舍爾解釋,當物體體積增大的時候,表面積的增加幅度相對沒那麼大,所以為了更有效率地運輸物質、排出廢物,細胞都是小小的。如是觀之,那些被我們稱作“低等生物”的早期生命,在演化之路上也是有策略的佼佼者,它們可一點都不低等。
從我們靈長目的祖先到人類文化的起源,只佔了全書一個半章節的篇幅,古老文明不過彈指一揮。但關於起源的所有故事,我們探索未知的所有努力,我們理解世界的口口相傳,又何嘗不是共同的歷史,將我們與周遭萬物緊密相連。物理公式和化學元素,地理疆域和細胞演化,不是我們需要去記憶、去學習的知識,而是等待我們去欣賞的畫卷,充滿著細節的精彩註腳,構築起對世界、對未來的熱忱。◎樂倚萍