生命是一场持续了40亿年的无可奈何

何为生命

著名的量子物理学家埃尔文薛定谔（Erwin Schrodinger)在1944年写了一本书——《生命是什么》，对生命的本质作出了精彩且准确的陈述——生命以负熵为生。

「熵」是指一个系统的混乱程度，即熵越大，混乱程度越高。而根据热力学第二定律，任何孤立（这是重点）的系统内的秩序总是会走向越来越大的混乱，直到达到混乱的最大化，又称「熵增定律」。

例如一个苹果，从树上掉落后，内部秩序从有序走向无序，熵不断增加，从腐烂到变质，最终融入大自然。一块石头作为孤立的系统，其结果就是不断风化，熵增加的过程。

“生命以负熵为生”，「负熵」则意味着生命可以对抗热力学第二定律，即生命有着持续维持自己系统内混乱程度不会增加甚至降低的本事。

而如何保持「负熵」状态，答案也在热力学第二定律中。不知道你注意没有，在我描述热力学第二定律时强调的系统必须是孤立的。什么是孤立系统——没有外界能量和物质的输入、输出。

如果有能量持续的输入，那么在一定空间和时间内，熵增是可以被遏制的。因此，生命从来不是一个孤立的系统，它必须不断向外界汲取能量，才能保证自己不会从有序走向无序。

薛定谔曾说过，一个生命想要活着（抵抗熵增），就得持续不断的吃下去混乱度比较低、熵也比较低的食物，然后排泄出混乱程度比较高，熵也比较高的粪便。

说到这里，生命便可以定义了——只要是能从外界摄取能量以抵御自身系统熵增的物质，都可以被描述成生命现象。

因此，生命可能并不是你想象中的必须要有“自我意识”才能被称作生命，它可以是某种细菌，某种病毒，甚至是某种蛋白质分子（事实上，进化生物学家们推测出，三四十亿年前，一个被取名为LUCA的蛋白质分子机器，是地球生命的共同祖先）。

LUCA模拟图

生命的起源

定义了何为生命，那就可以追寻第一次生命现象的发生是在什么地方，什么时候了。

在大洋底部，特别是地球板块之间，存在着一些非常深的裂缝，这些裂缝能一直通到地壳的深处，甚至地幔。而在这些地方温度是非常高的，于是处于裂缝深处的海水被加热到了四五百摄氏度，然后滚烫的水便沿着裂缝喷涌而出，形成了海底喷泉。在喷出的过程中，也把来自地幔和地壳的很多化学物质给顺道带了出来。

在这些海底喷泉和海水接触的界面上，便天然形成了非常高的离子浓度差。你可以想象平常看到的喷泉，假如你离得近一点，喷出来的水滴很容易就会打在脸上，浓度很高，但是如果离得远一点就很难了，顶多是一些水雾而已，浓度较低。

我们在中学课本上都学过，一旦产生了非常高的离子浓度差，就会积累势能。而势能就相当于能量的一种，这就可以为生命出现提供可能性了。

在解释这个问题之前，我想先说说水力发电是怎么回事。

首先，人们需要在河流上用大坝截断水流，这样一来，水坝上游的水位就会比下游的水位高很多，两者之间形成了水位差，这个水位差的产生便蕴含了巨大的势能。

然后，在水坝上开一个可调节的孔，水便会从高处往低处流。人们在出水位置装一个水力发电机，通过水流不断冲击发电机的叶片，就能产生电能了。

所以，如果有一种分子的结构跟水力发电机相似，那么它就可以利用海底喷泉所形成的势能为自己提供能量，抵御熵增。

那么恰巧出现这种分子结构，又，这种分子恰巧出现在海底喷泉附近的概率是多大呢？我只能说很小，也许是亿分之一。但是，如果把时间长度拉长，这件事看起来就不那么困难了。

地球自诞生之初已经有46亿年的历史，而距生物学家推测，生命的出现大概是40亿年前左右。可见，从地球形成到生命诞生，这期间相差了6亿年，在这个时间尺度下，即使类似水力发电机一样结构的分子出现概率是亿分之一，根据大数定律，其也是必将发生的。

于是，在40亿年前某月的某一天，某个海底喷泉附近，在无数分子随机的碰撞组合下，突然诞生了一种分子（这种分子属于蛋白质，后来被人们称为ATP合成酶）。它能把喷泉附近的势能摄取利用，抵抗自身系统的熵增，而正是这个巧合，拉开了生命的序章。

海底喷泉

关于永生

当地球上第一批生命形式出现，到今天有了你和我，这是靠着自我复制，传宗接待才得以实现。

你肯定和我有着类似的疑问——为什么生命非要搞繁殖这一套，如果可以永生，岂不就不需要复制了么？能够永葆青春的生命，或许是我们每个人内心深处的一个愿望。

那么这种生命形式是否存在，或者说曾经存在，答案是很有可能的，只是在某个时间灭绝了而已。

给你打个比方，假设你现在获得了永生，你大概每年会坐两次飞机。

按每百万次飞行发生的有人员死亡的空难事故的次数计算，1991年是1.7次，1999年首次降到1次以下，2000年再次下降到0.85次。按2000年的概率算，也就是117.65万次飞行才发生一次死亡性空难。

如果你每年坐两次飞机，要588198年才遇上一次空难，就算60万年吧。看似时间很长，概率低到几乎你不会发生空难，但生命开始距今已经有40亿年，假设你是永生的，你知道你会死多少次吗——6666次。所以，在这么长的时间尺度下，任何永生的猜想都是毫无意义的。

永生导致生命抵抗意外的能力非常弱，即便是再小的发生概率，如果乘以三四十亿年的时间，那么就相当于必然会发生。换句话说，也许在过去的某个时间点，确实有我们梦寐以求的永生生命形式存在，而我们今天之所以见不到它们，一定是因为它们已经毁于某种意外事故了。

而且，不光是意外，地球环境不是永恒不变的。对于我们每个人区区几十年的人生，或许地球环境没什么太大变化。但还是那句话，放在地球自身的时间尺度下，那变化可谓是沧海桑田。

再举个例子。也许你会发现今天几乎所有的生物都需要氧气才得以生存，特别是对于我们人类而言，不光对氧气依赖，甚至合适的氧气浓度更重要。

在海拔四五千米的青藏高原，氧气浓度会下降到10%多一点，只有正常水平的一半，这时候人体就会出现缺氧的症状；

相反，如果呼吸的氧气浓度过大，人体也会出现所谓的“氧中毒”，结果就是神经系统、肺和眼球都会受到严重的损伤。

如果我们回看地球的自然历史，就会意识到一个事实——今天大气层的氧气含量，绝对不是专门给人类准备好的——细思极恐有没有！

其实在二十多亿年前，大气层中根本没有氧气。当时的生命基本上都是厌氧生物，即可以在没有氧气的环境中生存。

但在某个时候，地球发生了一次重大的环境变化：大氧化事件。这导致了厌氧生物的灭绝，因为对它们来说，氧气就是毒气。

所以，永生并不能，且，一定不能保证你活得长。

自我复制

生命形式最终都选择了自我复制作为延续自身基因的一种方法，经过了地球数十亿年的考验，依旧没被淘汰，这一定有它存在的原因。

其实任何生命存在都是为了抵抗和适应两种变化，第一种是自我系统的熵增，第二种是外部环境的变化。对于抵抗熵增而言，只要能从外部摄取能量，这个问题就能解决。而对于第二种变化，不仅要能规避和承受各种意外的突发，还要能适应地球环境的改变。而自我复制便可以很好的解决这个问题。

对于意外，因为自我复制能不停的制造出越来越多的子孙后代。这样的话，即使其中一些个体由于意外而消亡，但其他活下来的个体还能保证不会被灭绝的惨剧。

对于地球环境的变化，自我复制其实有个特点，那就是每次复制都不是百分百的克隆母体，而是带有突变性质的复制，即不够精确的自我复制。这种跟母体不一样的个体差别程度有时候很低，有时候则惊天动地。

在这个过程中，自我复制发生的变化，一定是比地球环境变化得快的，后者的尺度动辄以千万年计数。于是，当地球环境发生变化时，这些不够精确的自我复制的子代总会有一部分由于其突变出来的某种功能符合变化后的环境，从而最终可以生存下来。

说得直白一点，自我复制提供了大量在地球环境中试错的样品。谁能活下来，谁就是胜利者，但这种胜利不是胜利者本身能决定的，是地球环境决定的——不同时刻的变迁决定了不同时刻的胜利者，胜利者本人没有什么发言权。

所以，生物采取自我复制来延续生命并不是什么命中注定，只是无可奈何。也许在地球曾经的某个环境下，你童年幻想的那些稀奇古怪的生物都曾出现过，只是由于地球“打了个喷嚏”，它们便消亡了——我们人类会在什么时候凉凉呢，想想还真“赤鸡”。

生命是一场持续了40亿年的无可奈何

世界上的生物都在以不同的生存方式来抵抗熵增，而这些生存方式的出现来源于生物感知世界的不同。

例如：

蝙蝠由于长期生存在黑暗环境，在黑暗中，它不能用视觉来识别前面的障碍物和猎物，于是就进化出了“超声波”这种认知世界的能力。它可以发出超声波，然后超声波反弹回来，它根据反弹的时间和速度，就能准确识别前面目标物跟它之间的距离。

再比如老鹰一般会从2000米的高空往下看猎物——只有飞得高，搜寻猎物的范围才足够大，而如果它眼睛的视域不够大的话，飞得再高也没用。鹰的眼睛有点儿像手机的双镜头，视觉范围很广，可以扫描到13平方公里以内的猎物，两个“中央凹”里的视锥细胞密度是人的六七倍，辨识度很高，而且能够变焦——当老鹰在2000米的高空看到了猎物，迅速往下蹿的时候，它的眼睛能够死死盯住猎物，聚焦在猎物上，不至于在快速坠落中看花眼。

还有，

小老鼠的嗅觉感受器比人多一倍还多；

猫头鹰对微弱光线的感受远比人厉害；

皮皮虾对色彩的感知是人类的百亿倍；

......

也就是说，在不同生物的脑海中，世界各不一样（从这个方面来看，我们看到的世界其实并不是一个真实的世界，没有任何生物可以见到真正的世界是什么样子）。

之所以会这样，并不是生物主动选择的结果。之前文章提到过，生命必须从外界摄取能量才能够抵抗熵增。而在地球上能量的形式是多种多样的，这些能量又分布在不同的环境当中，同一种能量在不同的环境里其供给的方式也会不同。例如海底喷泉有势能，但如果某种生物无法在深海的高压下自由活动，也无法获得这种能量。

因此，不同能量和不同环境组成了千万种能量供给的特性，这些特性造就了多种多样的生态位，然后由于生态位的出现，就可能产生一个物种。而环境的改变又能让能量形式发生变化，比如地震使海底的裂缝消失，海底喷泉所提供的势能自然就没有了。

可以说，一个物种的产生和消失，完全是由环境所决定。据科学家们估计，在地球这颗星球上，可能已经超过50亿个物种诞生过，而今天地球上仅存的也就只有其中的百分之一。

「努力，奋斗」在生命的世界里是没有用的，生命只是环境的衍生品，从来都不是自己的主人。人类能活到现在完全是由于当时还身为猿族的我们，恰好繁衍的后代出现了基因（FOXP2基因）突变，而恰好环境对于这种突变是有利的。

于是，这群后代自己都不知道为什么会脱颖而出，反正就是莫名其妙的在残酷的生存战中活了下来。不仅如此，他们貌似还活得不错，最近还计划着登录火星，声称要建造星际文明......

宿命论的支持者从来都不是什么所谓的愚人，他们顶多算跟随者。大多数宿命论的支持者其实是科学家，尤其是生物学家，物理学家。因为这些人清楚的知道我们到底是怎么来的，世界可能是什么样的，且，我们能做的有限，甚至压根就没什么可以做的。

“生命是一场持续了40亿年的无可奈何”，这句话可不是我编的，是一位生物学大牛（王立铭，美国加州理工学院博士，浙江大学生命科学研究院教授）说的。强大到恐龙那个份上，该灭绝还是要灭绝；弱小到蟑螂那个份上，该存续还是要存续。

人类荣光在地球的眼里，不过是另一场海市蜃楼罢了，它才是正真的“翻手为云，覆手为雨”。而地球自己在太阳系的眼里，不过是可有可无的小卫星，一颗行星就能解决的事，又，太阳系在宇宙的眼里，微尘罢了。记得《三体》里有一句话——毁灭你，与你何干？这句话透露着被毁灭的物种何等的无奈，何等的绝望。

当然，就地球生命来说，绝望倒不至于，因为我们起码能通过复制把生命延续下去，虽然可能延续下去的生命早已不是我们现在的模样（还记得吗，所有物种的共同祖先是一个叫LUCA的蛋白质分子）——从这个角度看，地球上所有的生物都跟我们是亲戚......

但，生命的无可奈何确实是真的。我们时常说“不忘初心”，对于生命而言，初心可能就是那个LUCA吧，不是想忘，而是真的没有办法，生命演变成了今天这幅模样，不是它自己的选择，而是大自然选择了它，且，仅此而已。

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