人类诞生的起点,居然这么随便?(人类的起始点)
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文:士明| 主播:简宁
“于千万年之中,时间的无涯的荒野里,没有早一步,也没有晚一步,刚巧赶上了,那也没有别的话可说,惟有轻轻的问一声,哦,你也在这里吗?——张爱玲《爱》
这段令很多读者心旌荡漾的话出自张爱玲的散文《爱》,刘若英还有一首歌的名字就叫做《原来你也在这里》,但其实在我看来这不仅仅是一句简单的情话,而是时间乃至宇宙间一切关于缘分和巧合的表达,也包括我们人类的诞生。
/ Part 01
「巧合无处不在,地球能够诞生生命亦是如此」
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20世纪30年代,著名物理学家爱丁顿、狄拉克等人注意到,电子、质子间静电相互作用和引力之比,即电子电荷,质子质量电子质量,牛顿引力常数组成的无量纲数,同以基本粒子尺度为单位所测得的宇宙年龄,是数值近乎相同的大数,均约为10的39次方。
生命诞生中的巧合不止一处,它贯穿了宇宙诞生至今的每一步,大爆炸以后宇宙的膨胀速度也“恰到好处”,如果这个膨胀速度稍微快一点,物质就会四散飞开,无法形成恒星、星系,反之,如果膨胀速度稍微慢一点,引力就会把所有的物质都拉到一起,宇宙将重新坍缩成一个奇点。稍有差异就会使它们的形成变为不可能。
再来看看我们的母星地球,众所周知地球位于太阳系的宜居带,水星、金星靠近太阳,地表温度极高,液态水无法存在;而木星、土星、天王星、海王星远离太阳,因此异常寒冷,如此极端的条件下生命难以存活。同处宜居带的火星和月球,月球表面没有大气,火星表明没有液态水源,地球是太阳系中唯一一个囊括了智慧生命诞生条件的星球。
太阳系在银河系中的位置同样优越,构成生命的氧、碳、氮、硅、铝、铁、镍等重元素主要来自恒星核合成,因此恒星特别是大质量恒星多的地方重元素较多。在星系的中心,虽然重元素密集且丰富,但对于生命来说依然不适合生存,这里不但有巨型黑洞在不停发射出强烈的伽马射线,还有各种大型天体构成的复杂引力环境,使得行星运动难以稳定。
丨位置优越的太阳系
太阳系恰好处在了银河系的“宜居带”,既有生命产生所需的足够物质,又有生命发展所需的稳定的环境。
地球对生命的贡献不仅仅在地理位置优异这一点,其本身也还有诸多“优点”:
地球的大气层气体含量正好适中,过多会导致失控的温室效应,过少又会让生命暴露于夺命的宇宙射线中;
地球表面的反射率也刚刚好,过高保存不了温度,会使寒冰覆盖全球,过低而导致的高温又会使生命消亡;
地球磁场也恰到好处,太弱,我们就会被宇宙射线摧毁,太强,我们又会被电磁风暴摧毁;
丨时刻保护我们的地球
地球的位置正所谓得天独厚,通过精巧的地日、地月作用,相互制约并达到某种和谐状态,它们通过共同的努力缔造了生命的神话。
正因为宇宙是如此的精巧,又谜团重重,曾经有很多科学家、哲学家认为世界是被设计出来的。
丨只有造物主才能设计出如此精妙的宇宙
正如盖格尔在1621年的《政治之钟》中写道:
“……这位大师将自己塑造为伟大的钟表匠,赋予自己智慧与能力来制造钟表机构。的确,凭借他的全知,他创造了无比神圣的天空和钟表机构,太阳、月亮、行星、星座、恒星等等。而且,通过他的全能和智慧维持它们的运作秩序至此时此刻....... ”
这就是自然科学中十分著名的“钟表隐喻”——“世界是一座大钟,上帝无疑就是一位钟表匠”。
但随着科学的发展,原本用来赞美上帝设计世界的钟表隐喻却变成了自然科学家手中的武器,传统基督徒认为上帝设计了“世界钟”,并且可以随时对这个钟进行维护——即上帝对人世的影响。但德国科学家莱布尼茨反驳道:
“上帝必须不时地为他的‘钟表’上紧发条,否则它就会停下来。他似乎缺乏足够的预见力以使其钟表能够运转不息。……上帝所造的这个机器是如此不完美,以至于他不得不时时通过一种非常规的协助来给它清洗,甚至需要加以修理,就像钟表匠修理他的钟表那样;这个钟表匠越是时常需要把他的钟表进行修理和矫正,他就越是一个蹩脚的钟表匠。”
丨德国哲学家、数学家戈特弗里德·威廉·莱布尼茨(1646-1716)
上帝不能将“世界钟”设定的十全十美,这就违背了上帝全知全能的能力,世界大钟不再需要干预,上帝成为了无所事事的钟表匠。人们甚至开始怀疑这部可以自行运作的钟表是否还需要超自然的开端。尽管钟表隐喻经过不断的发展已经失去了它最初的本意,但宇宙令这些顶尖头脑的科学家也难以解释的精妙也由此体现。
/ Part 02
「是宇宙诞生了人,还是人选择了宇宙」
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即使到了现今,生命的诞生仍然无法准确的解释,但设计论还是令人难以接受。随着量子力学的发展,观测概念的引入,新的原理出现并驳斥了设计论。
英国籍天体物理学家布兰登·卡特,在1973年哥白尼诞辰500周年时提出了人择原理。其核心内容是选择效应,即观察者对于被观察的宇宙具有选择作用。人择原理具有多种不同的版本。
其中一个观点认为,我们居住的位置虽不处在宇宙的中心,但是我们作为观测者的存在却需要特定的物理、化学环境,在这方面我们具有某种特殊的地位,人们往往把这种看法称为弱人择原理。弱人择原理可以解释为宇宙中被观察到的现象,必须允许观察者的存在。
简单来说便是茫茫宇宙何其浩瀚,总会在某个时间段,某一处环境适宜智慧生命的生存,而在此处诞生的生命,观测到的物理规律就是如此。
丨宇宙竟是由人“决定”的?
相比于弱人择原理,强人择原理显得如此“不讲道理”,强人择原理指出:宇宙必须具备允许智慧生命在其某个历史阶段得以在其中发展的那些性质。其实这更像是弱人择原理利用奥卡姆剃刀的推论,由于没有孕育出智慧生命的宇宙缺乏观测者,因此这个宇宙的一切定律既不能证明也无法证伪,因此这个宇宙无意义,根据剃刀原理“无意义”等价于“不存在”。因此宇宙一定会诞生出智慧生命并产生与之向匹配特质。
犹如“我思故我在”一般的唯心推论并不是终点,与量子多重宇宙结合后的最终人择原理更令人难以置信,最终人择原理:智慧信息处理必须存在于宇宙中,一旦存在,它就不会消失。由此引出的量子自杀悖论更为人所熟知,我若是开枪自杀,由于多重宇宙无穷多,总会至少有一个因为各种原因令我仍然活着的世界,我已经死亡的宇宙对于我的意识来说是“无意义”的,我的意识必然会在我“存活”的宇宙中延续,所以当一个意识出现后便不会消亡,我是永生的!
丨意识一旦出现便同宇宙永生
不过我“永生”的世界由于其他人观测不到而变的对于其他人来说无意义。这个理论也就没有任何科学意义。
同时霍金也对人择原理有着自己的看法:
“显然,当一个支持生命的星球上的生物检查他们周围的世界时,他们一定会发现他们的环境满足了他们所需要的生存条件。
可以将最后的陈述变成科学原则:我们的存在强加了规则,这些规则决定了我们从何处以及在何时观察宇宙。也就是说,我们存在的事实限制了我们所处的那种环境的特征。那个原则被称为弱人择原理。...比“人择原理”更好的术语是“选择原理”,因为该原则指的是,我们对自身存在的认识是如何强加到所有可能的可能性中进行选择的规则。” ——史蒂芬·霍金和伦纳德·姆沃迪瑙,《大设计》。
霍金认为,人择原理并不是人去选择宇宙历史,而是只有具有特定历史的宇宙才会演化出人。正是由于人的存在这个约束条件,才使我们只看到特定的宇宙,即具有特定的物理常数,特定的物理、化学环境等。为了更好地研究我们的宇宙,我们可以根据人择原理去推知它的初始条件及相应的科学定律,以降低科学研究的盲目性。
在他看来,人择原理不是科学理论,它起的作用更多是在于启发与解释,所以霍金虽然肯定人择原理的价值,承认人择原理是他思考宇宙学问题的背景,但是从来没有把它当作科学理论。只是在他面临要解释在宇宙学问题多个解中为什么要选择这一解而不是那一解时,他才说: “因为我们在这里”。对他来说,人择原理恐怕是一个无可奈何的理论。
/ Part 03
「人类的诞生是宇宙中最浪漫的巧合」
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按达尔文进化论,地球上每种生命,都不是来自有意识的设计,而是来自于无数次巧合,由元素形成单细胞,再经过无数次无比偶然的进化,形成复杂的生命。生命形成的奇迹程度就仿佛,你在浴池中放入汽车零件,不停的搅拌,最终搅出了一辆汽车。
生命从元素单质和简单的化合物开始,结合出糖、氨基酸、核苷酸、碱基等复杂的化合物。而这些化合物又需要更加复杂的过程和苛刻的条件,才能产生了多聚核苷酸(RNA)和蛋白质分子等具有基本生物特征的极其复杂的化合物。
蛋白质等大分子又需要经过极其漫长的时间和极其偶然的相互作用,才能自发聚合在一起形成一个封闭的整体——单细胞生命,它们在细胞内部合理分工、各负其责,共同维持这个整体的生存。
丨跨越亿年的生物演化
这个简单的生命体出现后,经过了漫长的自然选择和进化,才出现当今生物体所拥有的复杂高级的功能,比如眼睛、神经系统、循环系统等等。
生命的诞生如此奇迹,人类走到今天则更是充满了各种巧合。
第一个巧合便是那6500万年前恰巧砸向尤卡塔半岛的彗星。它灭亡了恐龙,使哺乳动物得以繁衍。
第二巧合是我们的身形大小足够大且刚好匹配直立行走。这里有一个反直觉的事实,那便是人类属于地球上的大型动物,99%的动物比我们小,虽然动物的体形大小和脑容量的比例没有什么相关性,但是只有拥有足够大的身体才能支持更大的大脑,倘若我们像蚂蚁一样小,是不足以产生现在的智力的:
“我们的技能和行为与我们身体的大小非常合适。我们不能比我们现在再高出两倍,那样的话,倒下的动能将增大16至32倍,而我们的净重(增加了8倍)会远远超过我们两条腿可以支撑的程度。人类中2.4米到2.8米的巨人或是早天,或是很早因为关节或骨骼疾病而跛足。如果我们的身体再小一半,我们将没有足够的力量使用棍棒猎捕大型动物(因为动能会减少到1/16至1/32);我们没有足够的力量使用矛和弓箭,我们无法用原始的工具劈开木头,或用镐和凿子采矿。因为这些都是我们历史发展的本质活动,所以我们必然认为我们进化的途径只有由与我们身体大小接近的生物来完成。”
——《自达尔文以来》
丨虽然个体相对弱小,但数十万年前人类这个种群已然处于食物链顶端
第三个巧合是对于火的使用,一个巧合人类学会了使用火,对于简单的工具的应用其实很多动物都可以做到,但人类是唯一克服本能去主动引发并使用火的。火的使用使原本就很强的古人类跃升到了食物链的最顶端。
第四个巧合是人类的社会属性,现今人类在个体意义上来说是“退化”的,不像其他哺乳动物出生不久变可以独立行动,人类的新生儿要经历近一年时间才可以直立行走。这是因为我们每个人都是“早产儿”,人类为了维持较大的脑容量,头部发育的很大,而直立行走导致盆骨内缩,产道缩小,为了保证婴儿能够出生,人类自然而然地演化到了不等婴儿骨骼发育完全就生产。骨骼不够硬虽然让婴儿能够出生,但也导致了婴儿还要在母体外继续发育骨骼。
此外维持大脑的运作相当昂贵,虽然大脑只占体重的2%,但它要接受心排血量的15%,全身耗氧量的20%以及总葡萄糖利用量的25%。人脑的均值血流量为57毫升每100克每分钟,大脑要从动脉血液中提取约50%的氧气和10%的葡萄糖。
在人类脑量增加且日趋复杂化的同时,肠道却在缩小。早期人类的肠道的功率密度事实上比大脑还要高,因为消化食物需要很多能量,现今的人类很难消化完全不经处理的食物了。人类胃肠道的退化,那正是脑袋增大的代价。
英国生物学家阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士说过:“在满足自然选择的要求方面,大猩猩的脑已经足够用了。”因为对于个体而言,大脑增大的缺点,必然是大于其优势的。但恰好人类是社会性动物,在合作分工的前提下,发达的大脑有了用武之地,正因为如此本应被自然选择而淘汰的大脑发育过大这个“进化病”,反而被人类保留了下来。
丨社会性为人类进化起到关键作用
虽然浩瀚的宇宙中我们可能并不是独一无二的高级智慧生命,但对于我们每个人来说,每个个体意识的出现确实万里挑一的,太阳系的位置不远不近,地球的温度不高不低,生命的祖先从单细胞到各种复杂生命形态奇迹般的演变,数次大灭绝之后仍留下了生命的火种;再到古猿第一次直立行走,200万年前我们的祖先从非洲草原历经无数岁月来到华夏大地,经历了16个朝代更迭,经历了地震、旱灾、洪水、瘟疫的洗礼,我们每个人如今的存在正是证明了我们的祖先至少安然存活到留下基因的那一刻。所以说我们在座的每一位都是真正的宇宙骄子,是宇宙最浪漫的巧合下诞生的结晶。
宇宙诞生于距今约137亿年的一次大爆炸,人类的出现距今约500万年,有历史记录和文明遗迹不过8000年。人类出现至今的500万年,对于宇宙的历史来说,不过弹指一挥。作为宇宙如此巧合之下诞生的生命,更应该努力让自己甚至自己的文明能在宇宙的历史长河中,留下一丝痕迹。
正如法国数学家、物理学家布莱士·帕斯卡所说:To the time to life, rather than to life in time .(给岁月以生命,而不是给生命以岁月)
【本期话题】你印象里生活中还有怎样精妙的巧合?欢迎在评论区留言。
参考文献
【1】古尔德;《自达尔文以来》
【2】霍金;《大设计》、《果壳中的宇宙》
【3】理查德·道金斯;《盲眼钟表匠》
【4】尤瓦尔·赫拉利;《人类简史》
【5】吕天择;科学革命中的钟表隐喻
【6】江光华;霍金的科学思想研究
本文作者简介
士明,一个爱上了文学的理工男,科幻文学深度中毒者,喜欢发呆,喜欢在科学文献中参点禅,上官文露读书会签约撰稿人,北京电影学院数字媒体专业学士,中央戏剧学院导演专业硕士,
本文主播简介
简宁
声音控,电台主播。世界如此喧嚣,愿用声音给你这一刻心灵的安宁。
音频制作:上官文露声音工作室—昊泽
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