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科技知识之科学前沿2

Tag: 科学 知识 科技 2010-02-14    来源:江苏公务员资讯网 【 打印 】 我要提问我要提问

2.宇宙起源

    宇宙发端于距今100多亿年前的大爆炸,起初不仅没有任何天体,也没有粒子和辐射,只有一种单纯而对称的真空状态以指数方式膨胀着(这种膨胀比后来弗里德曼模型中的膨胀剧烈得多,称为暴胀)。今天我们所知道的自然界中四种基本相互作用力,即引力、强力、弱力和电磁力,那时是不可区分的。随着宇宙的膨胀和降温,真空发生一系列相变(如同水在降到零摄氏度时变成冰那样):在大爆炸后10-44秒,发生超统一相变,引力作用首先分化出来,但强、弱、电三种作用仍不可区分,夸克和轻子可以互相转变;到大爆炸后1036秒,大统一相变发生,强作用同电、弱作用分离,物质和反物质之间的不对称性(即质子、电子等这类物质多于反质子、正电子之类反物质的现象)开始出现;1010秒以后,弱电相变发生,弱作用和电磁作用分离,完成了四种相互作用逐一分化出来的历史。

    从3分钟以后经过约70万年,宇宙的温度降到3000K,电子与原子核结合成稳定的原子(这个过程称复合),光子不再被自由电子散射,从此宇宙变得透明。又过了几十亿年,中性原子在引力作用下逐渐凝聚为原星系,原星系聚在一起形成等级式结构的星系集团。与此同时,原星系本身又分裂形成千千万万的恒星。恒星的光和热是靠燃烧自己的核燃料提供的。其后果是合成碳、氧、硅、铁这些早期宇宙条件下不能产生的重元素。在恒星生命即将结束时,它将通过爆发形式抛出富含重元素的气体和尘粒。这些气体和尘粒又构成新一代恒星的原料。在某些恒星周围,冷的气尘会坍缩成一个旋转的薄盘。这些尘粒通过相互吸引碰撞粘合,最后形成从小行星到大行星的形形色色天体。

3.生命起源

    (1)生命的本质。生命现象最本质的内容是自复制(可以自我繁殖)和自组织。DNA携带着决定蛋白质结构的遗传信息,是最重要的生物大分子。

    (2)生命的起源,在还没有生命的地球上,由于自然的原因,通过化学作用,由简单的物质逐渐演变成复杂的物质,产生出多种有机物和大分子。也就是说,在自然选择下长期进化的生命系统出现之前,就存在着另外一种进化,即“化学进化”,这种化学进化的作用是造就一种分子型材料,这些分子型材料形成了氨基酸、糖等通用的“结构单元”,现存的生物就来自这些“结构单元”。化学进化大致包括四个阶段。①从无机小分子物质生成有机小分子物质;②从有机小分子物质形成有机高分子物质;③从有机高分子物质组成多分子体系;④从多分子体系演变为原始生命。

从多分子体系演变为原始生命,这是生命起源过程中最复杂和最有决定性意义的阶段,它直接涉及原始生命的发生。目前,人们还不能在实验室里验证这一过程。不过,我们可以推测,有些多分子体系经过长期不断的演变,特别是由于蛋白质和核酸这两大主要部分的相互作用,终于形成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命。以后,80年代初,分子生物学家凯奇和奥特曼提出,RNA可能是最早出现的能自我复制的分子。根据化石记录,在45亿年前,即地球形成后的头10亿年内,出现了这种物质。1986年,瓦特提出了"RNA"世界这一术语,认为第一批诞生的生物体由简单自我复制的RNA分子组成,随着它们的进化,它们学会了合成蛋白质和脂类,前者可以帮助它们的复制,后者可以形成细胞壁或膜,最后这种RNA生物体产生DNA,起着一个更可靠的遗传信息库的作用,从而为生物的进一步进化打下了基础。

    综上所述,地球上的生命大约起源于45亿年前。



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