宇宙怪谈 发表于 5 天前

深度科普:从宇宙大爆炸到人类诞生的宏伟史诗!(超6000字)

人类到底从何而来?
让我们从遥远的138亿年前,宇宙的诞生时刻谈起。

这一学说虽广被接受,即使不真实,其所揭示的某些观测结果仍不容置疑。正如相对论的出现并未否定经典力学的价值。
让我们来简短回顾。
大约两亿年后,银河系初见雏形。

紧接着,在大约133亿年前,第一代恒星开始闪耀。当时氢和氦占了元素的99%以上(未计入暗物质等尚未发现的物质),几乎不存在其他元素,生命在此时无从谈起。
星系中的恒星,环绕星系中心旋转。根据万有引力的计算,现有质量产生的引力,不足以束缚恒星,它们会被旋转抛出。

因此,一定存在我们尚未发现的物质,即暗物质。
暗物质不发光、不吸收光、不反射光,因此无法通过任何常规手段探测到,但它可能时刻穿透我们的身体。在我们和它的关系中,我们相当于光与玻璃。

约50亿年前,众多超新星爆炸产生了少量的各种金属元素(金属元素在天文学中除氢、氦外皆称为金属),为生命的形成提供了基本物质。太阳系开始形成。
太阳系形成之前,是一片由稀薄星云构成的区域。

这片星云拥有大爆炸以来从未被利用的氢,以及来自各恒星的金属物质和残留氢氦。星云内的原子不停地运动,方向四面八方。后来,随着星云的冷却收缩,占统治地位的运动决定了太阳系的旋转方向和各大行星的轨道面。

在无数的碰撞中,行星分离、合并,最终形成了八大行星以及其他小行星和彗星。小行星带可能是一个行星奋斗失败的例子,因为那里原本应有一个大行星。

大约46亿年前,地球形成,初期为熔融状态,只有岩浆,可能伴随水汽。随后逐渐冷却。
44.25亿年前,一颗名为忒伊亚(以希腊神话中月神之母命名)的行星与地球相撞。

在太阳系形成初期,找不准位置的天体众多,这类撞击事件屡见不鲜。我们只称它为忒伊亚。
这次撞击再次使地球熔化。忒伊亚与火星大小相当,携带大量物质,部分地球物质和忒伊亚物质混合,被抛至太空。部分太空物质永远离开,部分留存下来,形成地球的星环。星环聚集,变为月球。

以上便是月球形成的一种假说。为何认为月球是撞击产物?证据之一便是它与地球成分相似,如同双胞胎。旁边的火星就不是如此,木星更是大相径庭。
我们对天体动能和势能的想象力匮乏。即使不用火星般大小的天体,仅需将月球缓缓放至地面,一松手,月球和地球便化为虚无。8个月球才抵得上1个火星。
又过了亿年,地球终于冷却。
38亿年前,生命诞生。

生命出现后,却并非一帆风顺。在接下来的30多亿年里,生命几乎没有任何变化。
期间经历了数次大冰期。有时,整个地球变成一颗冰球,连赤道也不例外。大海结出数千米厚的冰层。
其中,最早的大冰期叫新太古代大冰期,也称休伦冰期。
这是由蓝藻造成的,它们制造了氧气,减少了大气中的温室气体二氧化碳和甲烷。大气氧化事件由此发生。同时,氧气对早期生命来说,是致命毒气。但当时生命均为单细胞生物,灭绝并不彻底。

地球上一共经历了五大冰期。

第一次是24亿年前至21亿年前的休伦冰期,持续了3亿多年。
第二次是8亿多年前至6亿3千5百万年前的瓦兰吉尔冰期,持续时间超过1亿年。此后,生物多样性开始兴起,出现了后来的寒武纪生命大爆发。
第三次是4亿5千万年前至4亿2千万年前的安第-撒哈拉冰期,持续了3千万年。
第四次大冰期发生在3亿6千万年前至2亿6千万年前的卡鲁冰期,持续了1亿年。
第五次冰期,也就是200-300万年前结束于1万年以前的第四纪大冰期。所以第四纪冰期是第五次冰期,并没有前三纪冰期。持续时间相对较短,仅有几百万年。
与前几次相比,这次似乎短暂了些。因为这只是课间休息的十分钟。至于接下来的课程,无人知晓。但人类也改变了大气成分,可能会影响冰期。
6亿年前,多细胞植物、动物相继出现。也就是说,生命诞生以来,近六分之五的时间里,演化几乎停滞。
多细胞出现后,生物的进化似乎打开了封印。

5.42亿年前,地球进入了著名的寒武纪生命大爆发。短短数百万年内,各类无脊椎生物祖先突然同时出现!原因尚未明确。可能之前已经做好铺垫。
4.5亿年前,最简单的鱼类诞生。鱼类是两栖爬行哺乳鸟类的共同祖先。
4.4亿年前,85%的物种突然灭绝。这是冰期再次来临的结果。全球变冷。这是第一次生物大灭绝。
灾难过后,万物复苏。
第二次大灭绝发生在3.65亿年前,75%的生物灭绝。地球的岩浆涌出,将大海煮沸。许多生物被小面积沸腾煮死,更大面积的生物因升温和毒死。接着,陆地也无法幸免,酸雨连绵,天空被灰尘遮蔽,凛冬降临,长达200万年不见阳光。极热至极冷,折磨了500万年,大多数物种永远消失。而好处是,两栖类生物得以发展。
喷涌十几万年的岩浆,下了数万年的酸雨,飘了数年的大雪,以及200万年的漫漫长夜。这便是超级地幔柱灭绝事件。

然后,1亿年没有毁灭性灾难。
第三次生物大灭绝发生于2.51亿年前的二叠纪末期,这是五次物种大灭绝事件中最严重的一次,造成了98%的海洋生物以及96%的陆地生物在50万年内突然消失,大量的生物“蒸发”殆尽,整个海洋、陆地的生命迹象几乎消失。这是一次最严重的灭绝事件。我们熟知的三叶虫就在此时灭绝。
2.3亿年前,恐龙诞生。

2.2亿年前,哺乳动物诞生,体型较小。
第四次大灭绝发生,但这次灭绝带来好处,因为海平面下降后上升,主要灭绝了海洋生物。估计有76%的物种消失。灾难并未留下明显痕迹,只发现海平面下降后上升,出现了大面积缺氧的海水,致使水中生物缺氧而死。
又是一亿年的好日子。

0.66亿年前,一颗陨石撞击地球,几分钟内将地球变成炼狱。这是第五次生物大灭绝,恐龙灭绝。不要责怪恐龙脆弱,它们在灾难发生后挣扎了100万年,0.65亿年前才彻底灭绝。而且,不止恐龙,85%的物种都灭绝了。
只有小型动物存活下来。
不知是否巧合,恐龙灭绝后,灵长目动物诞生。

6000万年前,茂密丛林中的哺乳动物进化出灵长目动物。
又过了几千万年,约500万年前,古猿变成古人类。

之后,演化成能人、直立人、早期智人、晚期智人等阶段。 11万年前,进入末次冰期。 大约10万年前进化成晚期智人。
那时候的地球至少生活着六种人(可能还有其他未被发现的),他们分别是智人、尼安德特人、海德堡人、丹尼索瓦人、佛罗勒斯人以及马鹿洞人。我们只是其中一员,并自称智人。

7万年前,人类面临恶劣环境,仅剩2000人。
短短7万年前,只有2000人。现在,你应该明白为何人的差别(肤色不同)比狗的差别(藏獒、吉娃娃)小。所以,人人生而平等,人类实际上是同一物种。
之所以人类只有一种,也是因为我们的祖先打压甚至消灭了其他大部分人种。
人类所携带的基因序列中,有着尼安德特人的痕迹。
以前我们以为,除了非洲本土居民,其他各大洲的人类都拥有这2%左右的尼安德特人血统。

东亚地区的居民血统中的尼安德特人基因占比甚至稍高。然而,最新的研究表明,非洲居民的体内同样携带这些基因。更令人瞩目的是,这些基因是早期尼安德特人的遗留。似乎在遥远的年代,智人追杀尼安德特人,从非洲开始,逐渐遍布全球。东亚地区的居民,可能是追击战中最早离开非洲的那一批。
至于不同的人种是否存在生殖隔离,既然被分类为不同的物种,隔离现象应当是存在的。但隔离的程度并非一成不变。例如马和驴产生的后代骡子,由于骡子不能繁衍后代,因此在生物学界中常被用来指代生殖隔离的现象。然而,还有其他一些情况,如某些后代能继续繁衍,或者某些后代虽能生存且繁殖,却存在异常,容易死亡。这些现象,都可以看作是基因在不同物种间交流的桥梁。
最为奇特的是线粒体,被认为是我们的远古祖先。在单细胞生物时代,我们的祖先发现线粒体拥有进行有氧呼吸的能力,便将它收为己用,关在了自己的细胞之中。当然,我们的祖先也给予了线粒体充分的营养和安全保障。自此,线粒体和真核生物世代共生。在我们祖先尚未拥有牛的年代,他们就已经相当了不起了。
线粒体本身也拥有其独特的DNA和基因。

对于人类而言,线粒体的遗传途径只有母体,相对稳定。因此,我们可以探寻线粒体的起源,寻找线粒体的夏娃。更何况现代人类还在进行着转基因技术。这些都是基因在物种间进行交流的方式。尽管物种间存在交流,但人类似乎更喜欢与自己截然不同的生物,而对与自己相近的动物则充满反感。即便如此,我们还是将其他生物驱逐至灭绝。
大约五万年前,智人经历了一次快速的进化。我们开始学会雕刻和绘画,甚至有了早期的宗教信仰。一万两千年前,最后一个佛罗勒斯人灭绝,同时消失的还有猛犸象。

我们这一支人类从2000人开始,逐渐扩散繁衍,最终占据了整个地球。大约一万年前,地球进入间冰期,气候开始转暖。尽管变暖的过程仅持续了一万年,人类却在这段时间里取得了前所未有的进步!
几千年前,气候持续变暖,冰川融化加速。世界各地,无论是东方的《大禹治水》还是西方的《诺亚方舟》,都有关于大洪水的传说。近几百年来,科技发展加快步伐。近几十年,科技基本发展到了目前的状态。几年前,我们似乎触及到了智能化的门槛。

就在几分钟前,我还在不断敲击键盘。这过程可以说是厚积薄发,非常激励人心!
然而,人类的智力缺陷依旧存在。例如,人脑对于图画、视频的编码分析和压缩,以及有效信息的提取能力非常强,可以说是显卡性能卓越。然而,相比之下,人脑的存储能力(即记忆)则逊色不少,时常出现遗忘现象。浮点运算更是让人失望,不借助纸笔,我们很难心算两位数。从宇宙大爆炸到人类的今天,就是这个过程。
必须指出的是,上述论述极其笼统。事实上,物种灭绝事件不止发生过五次。每一次的灭绝都伴随着一次复苏。在历史长河中,大陆、气候、甚至一年的天数、月球的距离、大气的成分,都与现在有巨大差异。

比如大陆,1.65亿年前,所有大陆都还合而为一,名为盘古大陆。这并非小说中的虚构,而是学术界的命名!古老的大陆像《三国演义》般分久必合,合久必分,不止一次。
有人看到这里,可能会感到悲伤与绝望。这不是我的本意。
到了这里,我得谈谈“意义”这个话题。让我们从量子力学谈起,因为量子力学突破了我们常规的理解。
比如海森堡的测不准原理。

其实,这与你的仪器精度无关。哪怕你有绝对误差为零的仪器,你依旧无法准确测量,因为粒子的位置与动量本身就无法同时确定。一个量越是精确,另一个量就越是不确定。类似的不确定性也存在于能量和时间、角动量和角度等物理量之间。
现在,你应该明白“命中注定”的说法站不住脚。因此,不要悲观。你的努力,会带来回报,而不是什么命中注定。
例如,你今天多做一点,明天就会多得一点。这是人定胜天的道理。
反驳宿命论,可以利用证伪性。逻辑上不能证伪的事物,与现实世界并无联系。例如,一个人的结局是好是坏,都可以用一句“命中如此”来评论。

但“命中如此”能证明吗?如果不能证明,那就是命中注定不能证明。如果能证明,那就是命中注定能证明。
这从逻辑上就给你画了一个闭环,不给你反驳的机会。
这种“逻辑自闭”的理论,我一天能构想出121个来。为什么是121个而不是其他数字?因为奥特曼喜欢121。奥特曼来自M78星云,而7×8=56,5+6=11,11×11=121。不信你去找奥特曼求证啊。找不到是因为他们不想见你。他们不想见你,就一定能让你找不到。
再说,担心几十亿年后的事情,不正是杞人忧天吗?当然,如果未来技术真的有突破,也不要后悔生不逢时。因为到了人类为所欲为的时代,总会有无聊的后代,无聊到想要复活祖先来娱乐。无限的时间加上无限无聊的人,想想都令人激动。
所以,开心地生活吧。
还有些人在思考人生的意义。

这个问题我也思考过。人类的出现,已经是非常不可思议且充满巧合。在创造人类之前,大自然可能没有设定一个特定的意义,或者设定了却未告诉我们。
我建议大家不要刻意去寻找。寻找意义是全人类的任务,而不仅仅是一个人的责任。目前,寻找意义本身就已经是最有意义的事了。
当然,在寻找意义的过程中,先要把手头的事做好,不然会感到心烦。生活本身就充满乐趣。也许,生活就是我们要找的那个意义!
退一步说,人类这种奇妙的存在本身就是意义。存在即合理,同样存在即意义。用更玄妙的说法,你的存在符合天道。
我为这生命,虽只数十年,但,
数千年前,我开启智慧;
五百万年前,我成人形;
二亿年前,我是哺乳动物:
五亿年前,我是鱼类;
三十八亿年前,我是一颗海藻。

你善良也罢,邪恶也行;
慈悲也无妨,凶悍也随你;
你砸下陨石,你煮沸海洋;
你降下千年酸雨同时布下百万年黑夜,把大地从南极到北极冻成冰球;
对不起,我依然活着。
在科技之火的催化下,地球仿佛在亿年的时光长河中浓缩,只见短短的一瞬。若把一亿年比作一天,科技的迅猛发展就如同那日出前的最后一刹。
就像一个 138 岁的老者,自生命诞生起就对我们穷追不舍,在长达 38 年(对应生命诞生后的 38 亿年)的时间里。我逃窜过幽深的菌群,穿梭过鱼群的舞动,滑行过鼠辈的洞窟,跃过猴群的树梢,最终以人的形体落定。
仅用了一分钟,我抬头仰望天际,于星辰闪烁中领悟了科技的奥秘。
难道还有比这更令人热血沸腾的奇事吗?
难道还有比这更富有深意的探索吗?

因此,人类不该沉湎于悲观的海洋。我们所谓的神,早已洞悉一切,而非仅仅生活在满足之中。人类同样可以与神比肩,尽管我们尚未洞明世事,但也绝不意味着我们的生命已经走到尽头。
人类的诞生,本就是逆天而行的奇迹!续写传奇,只是时间的问题!
再者,我们创造了硅基生命——机器人,当这些机械体被灌注了我们的智慧,人类的脚步就能触及星辰,共享宇宙的寿命。
若你仍钟情于血肉之躯,也并无妨碍。我们可以双重形态并存。
机器人在适宜的星球,只需再造一个肉身即可。
而那个人人都能随手把玩恒星的时代,任何人都无法抹去它的存在。
那是何等的豪横与无忌!

人类是渺小的,人类是伟大的!

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