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音像生命的实验室查尔斯·科克尔
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前 言 III章 生命的无声指挥官 001第2章 蚂蚁的组织 017第3章 瓢虫与物理学 037第4章 鼹鼠的趋同演化 059第5章 被包裹起来的生命 085第6章 生命的极限 109第7章 生命的编码 131第8章 三明治与含硫化合物 151第9章 生命的基本溶剂——水 1730章 不可取代的碳原子 1891章 寻找外星生命之路 2192章 生物演化与物理学的统一 241致 谢 259注 释 263
查尔斯•科克尔(Charles S. Cockell),英国爱丁堡大学天体生物学教授,英国天体生物学中心主任。多年来,他致力于对恶劣条件下的生命特征、外星生物的宜居,以及太空探索和移居等课题的研究。他曾在美国航空航天局和英国南极观测站工作,对北极和南极以及恶劣天气环境下的生命特征都有研究,发表过300多篇和多部著作。
前言在传统领域的交叉地带,一些令人迷的问题仍然只有模糊的科学。这些学科本来不存在,它们只是人类后来划分出的概念。从知识管理的角度而言,将科学问题分门别类地划入不同的学科领域是有益的,但这种行为有时也会适得其反。宇宙中的不受控过程无法与这些整齐的分类一一对应。宇宙就是宇宙,只有文明才可以对它提出质疑。本书试图去理解横跨生物界及非生物界的不同科学领域,探索物理学和演化生物学之间不可分割的联系。这些联系反映出:生命只是宇宙中存在的许多有趣而独特的物质类型中的一种可以进行复制和演化的形式。读者首先应明白,这本书并不是徒劳地想要明演化是一种完全可预测的物理学产物。历史巧合和机遇确实从中发挥了作用,这一点是无可争辩的。我们从地球上发生的大型演化实验中观察到的大量细节与繁多形式正是由此而诞生的。如果去印度尼西亚的龙目岛和巴厘岛旅行,你会发现尽管这两座岛屿在规模和位置上相似,而且仅仅相距35千米,但岛屿上的动物群却截然不同。两座岛屿上的生命以华莱士线(WallaceLine)为界各自演化而来,这条无形的华莱士线穿过龙目岛海峡的深水,将巴厘岛置于东南亚独特演化旅程的历史轨迹中。巴厘岛的森林中回荡着亚洲啄木鸟和巨嘴鸟的声音,然而坐落于澳大拉西亚演化树范围内的龙目岛却充斥着凤头鹦鹉和食蜜鸟的尖锐叫声。但是,这场混乱的演化实验背后仍然存在着不可动摇的物理学原理。我在这本书中所讨论的正是这些原理,从亚原子尺度到种群规模,它们越来越能解释生物学的方方面面,而人们此前一直认为这些生物学现象只是不可预测的偶然历史结果。生命的哪些特征是由物理学定律决定的,又有哪些特征只是由掷色子般的偶然事件决定的呢?在提及生命及其演化时,这仍然是力且趣的谜题之一。我并不打算对这个问题做出明确的答复,我相信现在也没人能回答这样的问题。不过,我确实想要向读者深入阐释对在生命结构的各个层次都起到引导作用的物理学原则,以及这些不断扩充的知识体系是如何明生命根植于塑造宇宙万物的基本定律的,这可能要比粗略地瞥一眼地球上的动物群落有用得多。从这种生命观中得出的结论,有些人可能会觉得发人深省,有些人可能会觉得毛骨悚然,还有一些人或许会感到振奋与欣慰。对于那些和我一样对地球生命着迷的人来说,我们越来越能确定,地球生物看似极为丰富多样,但背后都遵循着适用于所有物质的简单原则。喜欢猜测星球上的生命(如果确实存在的话)的人可能会得出这样一个结论:外星生命的所有结构层次,看起来可能都与我们所熟知的地球生命出奇地相似。人类的古老传统认为生命与无生命物质是泾渭分明的,因此我们总是担心,把人类及生命交付给决定宇宙中大多数物质命运的平淡乏味的物理学是一件危险的事情。然而,如果我们将这种传统观念抛之脑后,我们可能会发现这种担心是毫无事实根据的。相反,进化论和物理学的统一丰富了我们的生命观,我们从掌控与限制生命形式的简单规则中学会了欣赏非凡之美。
遥远的恒星与地球上的生命有联系吗?宇宙中的天体和生物有关系吗?如果在地球之外确实存在生命,它们的形式与我们地球上的生命形式会是一样的吗?本书将试图回答这些问题。 地球上的所有生物都受到统一 定律的影响,并且即便星球也存在生命,其构成原理也将与我们大同小异。天体生物学的前沿研究将告诉我们未知生命的可能组成与基础构造,为你揭开我们知晓和不知晓的未来。 英皇学会前会长马丁•里斯勋爵、《大图景》作者肖恩•卡罗尔、《50亿年的孤寂》李•比林斯、慕尼黑大学进化生物学教授安德烈亚斯•瓦格纳等联袂|《书单》《柯克斯书评》。
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