科技知识之科学前沿2

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10—36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；10—10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。