Born as a Human - CN
第五章 三、人类起源之“神创论”
三、人类起源之“神创论” 佛教、基督教、伊斯兰教，被称为世界三大宗教。一提到宗教，很多人会与“伪科学”联系起来，认为宗教是“封建迷信”。借用恩格斯的一句话：原始宗教是自发的，而自发的宗教“在它产生的时候，并没有欺骗成分”。 在三大宗教中，基督教和伊斯兰教是“单一神论宗教”，即有崇拜的唯一的神明；而佛教是“非神论宗教”，其核心是通过佛菩萨开示，为人们讲解生命的实相，获得解脱和内心平静。 基督教传播于公元1世纪的罗马帝国。基督教徒认为，耶和华（耶稣，Jehovah）是神的儿子和救世主，他出生在马槽中，成年后传讲上帝的教义，后来被钉在十字架上，为人类的罪恶付出了生命的代价，并在死后第三天复活，成为基督（Jesus Christ）。基督教的支持者们相信，通过信仰和接受耶稣基督的生命、死亡和复活，可以得到永生。基督教的教义强调爱、仁慈、善良、和平、谅解和宽容，并分支出众多教派，如天主教、东正教、新教等。 伊斯兰教始于公元7世纪，所有穆斯林信仰唯一的真主安拉（Allah）。穆罕默德（Muhammad）被认为是伊斯兰教的创始人和最后一位先知。穆斯林们的目标是遵守真主教诲，并致力于寻求真理、和平、爱和尊重。穆斯林相信，在死后的生命中，人们将被送到天堂或地狱，这取决于教徒在生活中的行为。 世界原本也没有那么复杂。包括基督教、犹太教、伊斯兰教关于人类起源的描述均是上帝创造亚当和夏娃，后他们被驱逐出伊甸园的故事，也都有史前大洪水的记录，只不过各自教派的创始人（神之子）有不同的名字而已。只是，对于人类起源的问题，“神创论”与“进化论”几乎完全相反，是真正意义上的“退化论”。 让我们先从巨著《圣经》说起。《圣经》是基督教、犹太教信徒们每日捧在手心中的“葵花宝典”，在全世界的信众近25亿人，用2000多种语言翻译的《圣经》已发行超过100亿册，是当之无愧的全球发行量最大的书籍。 中国的佛经浩如烟海，但《圣经》仅一本，为什么能有如此大的吸引力？这么神奇的书籍是谁写的？一般认为，《圣经》是由多位作者在不同时间撰写。《旧约》中，摩西被认为是前五卷的撰写者，《新约》中的《福音书》则分别由马太、马可、路加和约翰等人撰写。整部《圣经》历经1600多年才完稿。大部分教徒认为，《圣经》是照着神的启示原文记录下来的，而整本《圣经》就是记录神的话语。 《圣经》的第一卷《创世纪》中记载了上帝创世和人类的诞生，是一个非常生动的故事。 起初，天地一片混沌，仿佛黑暗笼罩的深渊，天主的神（上帝）在水面上运行。上帝说：“要有光。”于是，就有了光。祂把光和黑暗分开，称光为“昼”，黑暗为“夜”。晚间过去，清晨来临，这就是第一天。 第二天，上帝命令：“在水与水之间要有穹苍，将水上下分开。”于是，上帝创造了穹苍，并称之为“天”。 第三天，上帝说：“天空下面的水要聚集到一处，好使大地出现。”上帝称大地为“陆”，汇集在一起的水为“海”。上帝又说：“陆地要生长各种各样的植物，有产五谷的，也有结果子的。”于是，陆地上长出了各类植物。 第四天，上帝命令：“天空要有光体来分别昼夜。”祂创造了太阳支配白天，月亮管理黑夜，又造了星星。 第五天，上帝说：“水里要繁殖各种动物，天空要有各种飞鸟。”于是，祂创造了巨大的海兽、水里的各种动物和天空的各种飞鸟。祂赐福给这些动物，让鱼类在海洋繁殖，让飞鸟在陆地增多。 第六天，上帝命令：“大地要繁殖各类动物：牲畜、野兽、爬虫。”接着，上帝说：“我们来创造人，他们要跟我们相像，让他们管理鱼类、鸟类，和一切动物。”于是，上帝用地上的灰土做了一个人，将“生气”吹在他的鼻孔里，他就成了有灵魂的活人，叫亚当（希伯来语意思是“用泥土造的人”）。上帝将亚当安置在了东方伊甸园内，使地面生出各种好吃好看的果树，有一条河流有四个分支，灌溉这个乐园。上帝让亚当耕种，看守乐园。但是祂也命令道：“乐园中各树上的果子，你都可以吃，只有善恶树上的果子不可以吃，因为你吃了，必定要死”。上帝看亚当太孤单，说：“我要找一个合适的伴侣来帮助你。”于是，上帝把各种动物和飞鸟带来让他取名。亚当给动物一一取名，但是，它们当中没有一个适合作他的伴侣。于是，上帝在亚当睡着的时候，用他的一根肋骨创造了一个女人，把她带到了亚当面前。亚当说：“这终于是我骨中的骨，肉中的肉，我要叫她‘女人’（Eva夏娃，和男人的希伯来语发音相近）。”上帝赐福给亚当和夏娃说：“你们要生养许多儿女，使你们的后代遍满全世界。我要你们管理鱼类、鸟类和所有动物。”（图5.7） 图5.7：《伊甸园中的亚当与夏娃》油画（梵蒂冈博物馆） 宇宙万物都造好了，第七天，上帝因为完成了创造歇工休息。上帝祝福了第七天，并定为圣日，即安息日。 在这之后，亚当和夏娃就生活在美好的伊甸园里，他们都光着身体，然而他们并不害羞。可是后来，夏娃由于受到蛇的诱惑没忍住，就偷吃了善恶树上的果子，之后她又摘了一枚让亚当吃了。之后，他们彼此对望，明白了男女有别，也意识到自己是裸体，就有了羞耻之心。上帝发现后十分气愤，祂惩罚了蛇，罚它用肚子在地上爬行，还将亚当和夏娃赶出了伊甸园，并说：“从今往后，夏娃必受分娩之苦，亚当必须累得满头冒汗才能活下去，劳作一生，归于尘土。” 亚当和夏娃被赶出伊甸园后，生的第一个孩子叫该隐，是地球上第一个耕种者；第二个孩子叫亚伯，是地球上第一个牧羊人。过了些日子，该隐带了些土特产，亚伯选了最好的小羊，献给上帝。上帝喜欢亚伯，接受了他的祭品，却拒绝了该隐。该隐很生气，把弟弟杀死了。上帝非常愤怒，将该隐流落到伊甸园以东的地方居住。后来该隐成婚，有了自己的孩子，取名以诺，并在这里建造了早期的城市。 亚当130岁时又生了一个儿子，取名塞特，之后在930岁的时候死去。塞特在105岁时生了儿子，取名以挪士，活到了912岁。以挪士90岁生子，名该南，活到905岁…… 这时人口开始迅速增加，但人们的寿命显著缩短。《以诺书》记载：上帝从天堂派来了200名天使来守望地球，这些天使在地球上各个片区内，执行着自己的保护任务。但是随着时间的推移，天使们似乎爱上了地球的生活，渐渐地被人类同化了。上帝很生气，称他们为“堕落天使”。堕落天使们过上了普通人类的生活，教会人类很多的语言、文字和知识，随即开启了人类的文明。堕落天使与地球上的女子成婚，生下的孩子身材异常高大，就是我们传说中的巨人。但是，巨人们不仅吃光了人类的储备，还攻击各种飞禽走兽，互相残杀。上帝看见人世间罪恶遍地，已经无药可救，于是决定发动一场毁天灭地的大洪水，昼夜降雨让地球重新再来一次。 在大洪水来临之前，他只通知了一个叫诺亚的人，让他打造大船，船分三层，除了诺亚的家人外，把世上凡有血肉的活物，每样两个，一公一母带入方舟，以保证生命的延续。这就是“诺亚方舟”和许多古文明中都记载的“上古大洪水”。 关于上古这场毁天灭地的大洪水，人类有着共同的记忆。不光是信奉《圣经》的希伯来文明，华夏文明的《山海经》以及“大禹治水”的传说、美索不达米亚平原的苏美尔文明、南美洲的玛雅文明、中国台湾的阿美族文明和泰雅族文明、北美的印第安文明，甚至古希腊文明，均有关于大洪水的记载。一个传说是传说，一致的传说会不会是真实历史记录呢？ 不过，仅仅是洪水不可能达到“灭世”的效果。俄罗斯“火星男孩”波力斯卡回忆说：“公元前4500年或者更早，地球上发生了前所未有的大洪水，最高水位达到5000米；欧洲人全部被灭种了，亚洲人生活在昆仑山、海拔5000米以上的土著亚洲人活了下来……” 《亚当与夏娃的故事》（参见英文原版）以大洪水开篇，翻译节选如下： 随着一声低得几乎听不见的隆隆声，声音逐渐增大，骤然爆发成一声震耳欲聋的轰鸣，山脉像风中的蕨类一样摇晃，巨大的太平洋后退，堆积成超过两英里高的水山，以千军万马之势，向东奔跑，横穿大陆。愤怒的大西洋越积越高，追随着尖叫的风向东方前进。伴随着超音速的狂风，每一个生命都被撕成碎片。地震无处不在，液态熔岩冲破了地表，狂暴的海洋巨墙紧随其后，将受风蹂躏的城市埋入两英里深的沸腾海水之下。在仅仅几小时前还有数百万人行走的地方，几乎没有一块石头留下来。 整个世界都遭受着同样的灾难：飓风、地火、洪水和冰冻。阿尔卑斯山、乌拉尔山脉等在水墙到来之前都经历了猛烈的颤抖。丛林动物被风撕成碎片，堆积成肉和骨的山，被海水和泥浆埋葬。除了非洲边沿，大陆几乎没有动植物能够幸免于洪水和冰冻，大部分地区仍然处于海平面以下。 风暴和洪水的狂怒持续了六天六夜。在第七天，海洋开始在它们的新家中安定下来，海水冲刷后，大平原上又形成了另一层深厚的泥土，全球的海洋上升了200英尺（约61米）以上，地球再次移动了它厚达60英里（约96千米）的地壳，极地在几乎一天的时间里移动到了赤道附近，澳大利亚成为了北温带地区的新大陆，埃及从地中海的淹没中重新浮现…… 灾难已经完成了它的使命，将剩下的那些可怜的幸存者驱赶到了一个新的石器时代，一切文明都从头开始。...
第五章 三、人类起源之“神创论”
三、人类起源之“神创论” 佛教、基督教、伊斯兰教，被称为世界三大宗教。一提到宗教，很多人会与“伪科学”联系起来，认为宗教是“封建迷信”。借用恩格斯的一句话：原始宗教是自发的，而自发的宗教“在它产生的时候，并没有欺骗成分”。 在三大宗教中，基督教和伊斯兰教是“单一神论宗教”，即有崇拜的唯一的神明；而佛教是“非神论宗教”，其核心是通过佛菩萨开示，为人们讲解生命的实相，获得解脱和内心平静。 基督教传播于公元1世纪的罗马帝国。基督教徒认为，耶和华（耶稣，Jehovah）是神的儿子和救世主，他出生在马槽中，成年后传讲上帝的教义，后来被钉在十字架上，为人类的罪恶付出了生命的代价，并在死后第三天复活，成为基督（Jesus Christ）。基督教的支持者们相信，通过信仰和接受耶稣基督的生命、死亡和复活，可以得到永生。基督教的教义强调爱、仁慈、善良、和平、谅解和宽容，并分支出众多教派，如天主教、东正教、新教等。 伊斯兰教始于公元7世纪，所有穆斯林信仰唯一的真主安拉（Allah）。穆罕默德（Muhammad）被认为是伊斯兰教的创始人和最后一位先知。穆斯林们的目标是遵守真主教诲，并致力于寻求真理、和平、爱和尊重。穆斯林相信，在死后的生命中，人们将被送到天堂或地狱，这取决于教徒在生活中的行为。 世界原本也没有那么复杂。包括基督教、犹太教、伊斯兰教关于人类起源的描述均是上帝创造亚当和夏娃，后他们被驱逐出伊甸园的故事，也都有史前大洪水的记录，只不过各自教派的创始人（神之子）有不同的名字而已。只是，对于人类起源的问题，“神创论”与“进化论”几乎完全相反，是真正意义上的“退化论”。 让我们先从巨著《圣经》说起。《圣经》是基督教、犹太教信徒们每日捧在手心中的“葵花宝典”，在全世界的信众近25亿人，用2000多种语言翻译的《圣经》已发行超过100亿册，是当之无愧的全球发行量最大的书籍。 中国的佛经浩如烟海，但《圣经》仅一本，为什么能有如此大的吸引力？这么神奇的书籍是谁写的？一般认为，《圣经》是由多位作者在不同时间撰写。《旧约》中，摩西被认为是前五卷的撰写者，《新约》中的《福音书》则分别由马太、马可、路加和约翰等人撰写。整部《圣经》历经1600多年才完稿。大部分教徒认为，《圣经》是照着神的启示原文记录下来的，而整本《圣经》就是记录神的话语。 《圣经》的第一卷《创世纪》中记载了上帝创世和人类的诞生，是一个非常生动的故事。 起初，天地一片混沌，仿佛黑暗笼罩的深渊，天主的神（上帝）在水面上运行。上帝说：“要有光。”于是，就有了光。祂把光和黑暗分开，称光为“昼”，黑暗为“夜”。晚间过去，清晨来临，这就是第一天。 第二天，上帝命令：“在水与水之间要有穹苍，将水上下分开。”于是，上帝创造了穹苍，并称之为“天”。 第三天，上帝说：“天空下面的水要聚集到一处，好使大地出现。”上帝称大地为“陆”，汇集在一起的水为“海”。上帝又说：“陆地要生长各种各样的植物，有产五谷的，也有结果子的。”于是，陆地上长出了各类植物。 第四天，上帝命令：“天空要有光体来分别昼夜。”祂创造了太阳支配白天，月亮管理黑夜，又造了星星。 第五天，上帝说：“水里要繁殖各种动物，天空要有各种飞鸟。”于是，祂创造了巨大的海兽、水里的各种动物和天空的各种飞鸟。祂赐福给这些动物，让鱼类在海洋繁殖，让飞鸟在陆地增多。 第六天，上帝命令：“大地要繁殖各类动物：牲畜、野兽、爬虫。”接着，上帝说：“我们来创造人，他们要跟我们相像，让他们管理鱼类、鸟类，和一切动物。”于是，上帝用地上的灰土做了一个人，将“生气”吹在他的鼻孔里，他就成了有灵魂的活人，叫亚当（希伯来语意思是“用泥土造的人”）。上帝将亚当安置在了东方伊甸园内，使地面生出各种好吃好看的果树，有一条河流有四个分支，灌溉这个乐园。上帝让亚当耕种，看守乐园。但是祂也命令道：“乐园中各树上的果子，你都可以吃，只有善恶树上的果子不可以吃，因为你吃了，必定要死”。上帝看亚当太孤单，说：“我要找一个合适的伴侣来帮助你。”于是，上帝把各种动物和飞鸟带来让他取名。亚当给动物一一取名，但是，它们当中没有一个适合作他的伴侣。于是，上帝在亚当睡着的时候，用他的一根肋骨创造了一个女人，把她带到了亚当面前。亚当说：“这终于是我骨中的骨，肉中的肉，我要叫她‘女人’（Eva夏娃，和男人的希伯来语发音相近）。”上帝赐福给亚当和夏娃说：“你们要生养许多儿女，使你们的后代遍满全世界。我要你们管理鱼类、鸟类和所有动物。”（图5.7） 图5.7：《伊甸园中的亚当与夏娃》油画（梵蒂冈博物馆） 宇宙万物都造好了，第七天，上帝因为完成了创造歇工休息。上帝祝福了第七天，并定为圣日，即安息日。 在这之后，亚当和夏娃就生活在美好的伊甸园里，他们都光着身体，然而他们并不害羞。可是后来，夏娃由于受到蛇的诱惑没忍住，就偷吃了善恶树上的果子，之后她又摘了一枚让亚当吃了。之后，他们彼此对望，明白了男女有别，也意识到自己是裸体，就有了羞耻之心。上帝发现后十分气愤，祂惩罚了蛇，罚它用肚子在地上爬行，还将亚当和夏娃赶出了伊甸园，并说：“从今往后，夏娃必受分娩之苦，亚当必须累得满头冒汗才能活下去，劳作一生，归于尘土。” 亚当和夏娃被赶出伊甸园后，生的第一个孩子叫该隐，是地球上第一个耕种者；第二个孩子叫亚伯，是地球上第一个牧羊人。过了些日子，该隐带了些土特产，亚伯选了最好的小羊，献给上帝。上帝喜欢亚伯，接受了他的祭品，却拒绝了该隐。该隐很生气，把弟弟杀死了。上帝非常愤怒，将该隐流落到伊甸园以东的地方居住。后来该隐成婚，有了自己的孩子，取名以诺，并在这里建造了早期的城市。 亚当130岁时又生了一个儿子，取名塞特，之后在930岁的时候死去。塞特在105岁时生了儿子，取名以挪士，活到了912岁。以挪士90岁生子，名该南，活到905岁…… 这时人口开始迅速增加，但人们的寿命显著缩短。《以诺书》记载：上帝从天堂派来了200名天使来守望地球，这些天使在地球上各个片区内，执行着自己的保护任务。但是随着时间的推移，天使们似乎爱上了地球的生活，渐渐地被人类同化了。上帝很生气，称他们为“堕落天使”。堕落天使们过上了普通人类的生活，教会人类很多的语言、文字和知识，随即开启了人类的文明。堕落天使与地球上的女子成婚，生下的孩子身材异常高大，就是我们传说中的巨人。但是，巨人们不仅吃光了人类的储备，还攻击各种飞禽走兽，互相残杀。上帝看见人世间罪恶遍地，已经无药可救，于是决定发动一场毁天灭地的大洪水，昼夜降雨让地球重新再来一次。 在大洪水来临之前，他只通知了一个叫诺亚的人，让他打造大船，船分三层，除了诺亚的家人外，把世上凡有血肉的活物，每样两个，一公一母带入方舟，以保证生命的延续。这就是“诺亚方舟”和许多古文明中都记载的“上古大洪水”。 关于上古这场毁天灭地的大洪水，人类有着共同的记忆。不光是信奉《圣经》的希伯来文明，华夏文明的《山海经》以及“大禹治水”的传说、美索不达米亚平原的苏美尔文明、南美洲的玛雅文明、中国台湾的阿美族文明和泰雅族文明、北美的印第安文明，甚至古希腊文明，均有关于大洪水的记载。一个传说是传说，一致的传说会不会是真实历史记录呢？ 不过，仅仅是洪水不可能达到“灭世”的效果。俄罗斯“火星男孩”波力斯卡回忆说：“公元前4500年或者更早，地球上发生了前所未有的大洪水，最高水位达到5000米；欧洲人全部被灭种了，亚洲人生活在昆仑山、海拔5000米以上的土著亚洲人活了下来……” 《亚当与夏娃的故事》（参见英文原版）以大洪水开篇，翻译节选如下： 随着一声低得几乎听不见的隆隆声，声音逐渐增大，骤然爆发成一声震耳欲聋的轰鸣，山脉像风中的蕨类一样摇晃，巨大的太平洋后退，堆积成超过两英里高的水山，以千军万马之势，向东奔跑，横穿大陆。愤怒的大西洋越积越高，追随着尖叫的风向东方前进。伴随着超音速的狂风，每一个生命都被撕成碎片。地震无处不在，液态熔岩冲破了地表，狂暴的海洋巨墙紧随其后，将受风蹂躏的城市埋入两英里深的沸腾海水之下。在仅仅几小时前还有数百万人行走的地方，几乎没有一块石头留下来。 整个世界都遭受着同样的灾难：飓风、地火、洪水和冰冻。阿尔卑斯山、乌拉尔山脉等在水墙到来之前都经历了猛烈的颤抖。丛林动物被风撕成碎片，堆积成肉和骨的山，被海水和泥浆埋葬。除了非洲边沿，大陆几乎没有动植物能够幸免于洪水和冰冻，大部分地区仍然处于海平面以下。 风暴和洪水的狂怒持续了六天六夜。在第七天，海洋开始在它们的新家中安定下来，海水冲刷后，大平原上又形成了另一层深厚的泥土，全球的海洋上升了200英尺（约61米）以上，地球再次移动了它厚达60英里（约96千米）的地壳，极地在几乎一天的时间里移动到了赤道附近，澳大利亚成为了北温带地区的新大陆，埃及从地中海的淹没中重新浮现…… 灾难已经完成了它的使命，将剩下的那些可怜的幸存者驱赶到了一个新的石器时代，一切文明都从头开始。...
第五章 二、物种起源之“进化论”
二、物种起源之“进化论” 从15世纪后半叶的文艺复兴到18世纪，是近代自然科学形成和发展的时期。这个时期在科学界占统治地位的观点是“生物不变论”。正如牛顿所述：地球由于所谓“第一推动力”而运转起来，以后就永远不变地运动下去，生物物种本来是这样，以后也是这样。 上文提到的法国生物学家拉马克，是最早提出“生物进化学说”的科学家。拉马克在1809年出版的《动物哲学》一书中详细阐述了他的生物转变论观点，为后来查尔斯·达尔文（Charles Darwin）提出的“进化论”（Theory of evolution）提供了理论基础。 拉马克学说的核心观点是“用进废退”论，指的是生物体的器官和功能，如果经常使用就会变得发达；反之，如果不经常使用就会逐渐退化。 举个例子，长颈鹿的脖子为什么这么长呢？以“用进废退”的观点来看：长颈鹿祖先生活的地区，因自然条件变化而成为干早地带，牧草稀少；长颈鹿为了生存，必须取食于高大树木上的叶子充饥；为达此目的，长颈鹿就特别努力伸长脖子；由于经常使用的器官愈用愈发达，不使用的器官就退化。生物具有“获得性遗传”的本领，更为优秀的基因被一代一代地延续下去，千载万代，长颈鹿的脖子就逐渐变长了。（图5.4左） 图5.4：拉马克的“用进废退”与达尔文的“适者生存” 这种观点在当时看起来很超前，不过今天的小伙伴们肯定不能同意。照这么说，如果你的爸爸智商很高，理所当然会把高智商的基因遗传给你；如果你的爸爸通过后天训练，成为拥有发达肌肉的健身达人，那么你一出生就应该也拥有发达的肌肉。 尽管如此，拉马克这一“猜想”启蒙并触动了少年达尔文。正所谓“读万卷书不如行万里路”，1831年，年仅22岁的达尔文乘坐“贝格尔号”从英国出发，开始了长达5年的随船航行，在旅行中收集生物素材。1859年，达尔文发表了《物种起源》（Origin of Species），在这期间，他一共思考了28年。他发现很多物种都有着相似甚至相同的身体结构，与曾经灭绝的物种也有一定的相似度；他坚信地球上不同的物种之间一定是连贯的，是一步步慢慢进化到今天的；生物的变异、遗传和自然选择作用能导致生物的适应性改变。随后，他提出了著名的“进化论”，核心观点与“用进废退”截然不同：物竞天择，适者生存。 还拿长颈鹿的进化为例。达尔文认为：在古代的长颈鹿中，由于个体不同，它们的颈有长有短；在气候干旱，地面青草干枯，灌木死亡的自然条件下，那些拥有长脖子基因的长颈鹿，能吃到更高的树叶，选择范围更大，因此在生存竞争中就更具优势，这样的个体就更容易保留下来，而短脖子基因的长颈鹿就没有了优势，逐渐被淘汰。这就是大自然选择的过程（图5.4右）。 达尔文的观点，随着生物分子学、基因学、胚胎学、考古学等科学体系的不断发展，有了大量的具有说服力的证据，让生物进化论发展成了一门严谨的科学理论，写进了全世界各国的教科书。 有趣的是，生物学家将哺乳动物的胚胎与人类胚胎发育过程进行比较后发现：在胚胎发育前期，根本无法区分哪个胚胎是人类胚胎，因为人类胚胎与猪牛羊等哺乳动物的胚胎太像了（图5.5）。只有到了胚胎发育中后期，才能辨别出哪个是人类胚胎。 图5.5：动物胚胎发育（鱼、蝾螈、龟、鸡、猪、牛、兔、人） 这个事实可能说明了人类与猪牛羊等哺乳动物拥有共同的祖先，或者是几乎同时出现的？不过，生物学家认为，相对来讲，人类与黑猩猩的“亲戚”关系最近，大约在600万年前，人类才与大猩猩分道扬镳，走向了不同的进化道路（图5.6）。这一观点，都出现在中学生物和历史教科书中。 图5.6：人科的进化过程 不过，达尔文对“进化论”的描述远比后人想象得要“老谋深算”得多。世人都觉得人类与类人猿有着共同的祖先，是从“进化论”考证而来的，而《物种起源》通篇洋洋洒洒12万单词，从遗传变异讲到自然选择，讲的全是动物，没有一句话说过：人类是由猿猴变的！或许，人类起源在当时实在过于敏感，在没有经过严密论证之前，达尔文当时的想法只是：“进化论”的“坑”我来挖，但是关于人类的“锅”，我肯定不背。 话说回来，地球上的碳基生命体，在生命进化过程中，生物基因差距都不是太大。科学家研究发现，人类和黑猩猩的基因相似度大约是96%，似乎间接证明了人类和黑猩猩的近代祖先是同一个物种。不仅如此，猫和人类的基因相似度高达90%；在蛋白质方面，老鼠和人类的基因相似度高达85%，所以生物药物实验多用小鼠；人类和香蕉的基因相似度高达60%！？如此看来，相似度也说明不了太多问题！ 达尔文的“进化论”也并非毫无破绽。进化论认为：生物的进化一定是从简单到复杂、从低级到高级、连续而又缓慢的变化过程。当时的工业革命时期，其他生物学家也普遍认为，细胞就是生命最简单的结构，故事通常是这样开头的：很久很久以前，大海里先是出现了一个单细胞动物，然后慢慢演化为多细胞动物，之后爬上大陆…… 直到100年后，电子显微镜被发明出来，科学家才发现，原来，细胞可一点也不“简单”，每个细胞里有细胞核、细胞质、DNA、RNA等，它们有的负责运输、有的负责转化能量，好像全自动工厂一般。从这里看，生命的演化，根本不是从简单到复杂，而是从极端复杂到无法解释的复杂。 鞭毛虫就是典型的单细胞生物，可以用鞭毛游泳。2015年的一篇科学论文中，研究团队指出，鞭毛虫的鞭毛就好似一个生物马达，由开关、齿轮、传动轴、推进器、发动机组成，每分钟可达10万转，只要1/4秒就可以改变方向，而这种生物马达已经简化到了极致，上述零部件一个都不能少。按照达尔文的理论，这一套巅峰级的生物马达应该是一个零件一个零件，由简单到复杂地演化而来的，但事实上，鞭毛虫就是一个最简单的单细胞生物，它如何能一次性突变出这种技术的巅峰。说好的“从低级到高级”呢？ “老谋深算”而又“滴水不漏”的达尔文也想到了这一点，他在《物种起源》中写到：“如果可以证实，确有某种复杂器官，是不可能由无数渐进而微小的变异产生，那我的理论就彻底崩溃了。” 此外，按照达尔文所说：生命的进化是连续而又缓慢，看起来是匀速的（又称“均变论”）。可是，却有两个显而易见的“地质断层”，让“进化论”无法自圆其说：一个是寒武纪，一个是白垩纪。 面对5亿年前“寒武纪生命大爆炸”的事实，生物学界争议纷纷，出现了“百年未有之大混乱”。按照生物学家的说法，在寒武纪之前地球上仅存在数量贫乏而结构简单的生物，它们没有资格作为“寒武纪生命大爆炸”中的众多生物种类的前辈。仅在寒武纪区区不到4000万年里，一下子就出现了已知的海陆空所有动植门类，有的甚至一上来就是超级庞然大物（如恐龙、猛犸象）。“奇怪的是，我们在早期的化石中至今还无法找到它们的发展痕迹。它们好像是突然间一齐冒出来的，而且都已经完全成熟，彻底地进化了，并具备了所有的功能，有着尖利的牙齿和闪闪发光的鳞片。没有人知道是什么力量造就了它们，或者为什么造就它们。 ”—《文明的疑踪》 这就好比上一秒才知道有矿石，下一秒就造出了航空母舰，“进化论”根本无法解释，简直就像“见鬼”了差不多。 这边寒武纪还只能视作“超自然现象”，白垩纪就以“大灭绝”的姿态摆在眼前，包括恐龙在内的95%的物种又瞬间消失了。说好的“物竞天择”、“缓慢进化”呢？ 按说，在此后的的千万年间，完全可以“重演历史”，再次发生“生命大爆炸”，产生更多的生物门类。事实上并没有，寒武纪动物比现今的动物表现出更大的差异性，寒武纪的动物门类比现今还要多得多，不仅如此，包括恐龙在内的很多门类就这么彻底消失了。说好的“连续进化”呢？ “过渡物种极其稀少”这一事实，一直是化石学和考古学界难以启齿的“秘密”。生物学家们于是“大胆地”猜想：有没有可能，所有的动物种类都是突然出现的，不存在演替过程？而一类动物是另一类动物的祖先的说法则完全是主观臆断，没有任何事实根据。这样一来，需要回答的是：谁让这些动物种类们突然出现在地球上的呢？...
第五章 二、物种起源之“进化论”
二、物种起源之“进化论” 从15世纪后半叶的文艺复兴到18世纪，是近代自然科学形成和发展的时期。这个时期在科学界占统治地位的观点是“生物不变论”。正如牛顿所述：地球由于所谓“第一推动力”而运转起来，以后就永远不变地运动下去，生物物种本来是这样，以后也是这样。 上文提到的法国生物学家拉马克，是最早提出“生物进化学说”的科学家。拉马克在1809年出版的《动物哲学》一书中详细阐述了他的生物转变论观点，为后来查尔斯·达尔文（Charles Darwin）提出的“进化论”（Theory of evolution）提供了理论基础。 拉马克学说的核心观点是“用进废退”论，指的是生物体的器官和功能，如果经常使用就会变得发达；反之，如果不经常使用就会逐渐退化。 举个例子，长颈鹿的脖子为什么这么长呢？以“用进废退”的观点来看：长颈鹿祖先生活的地区，因自然条件变化而成为干早地带，牧草稀少；长颈鹿为了生存，必须取食于高大树木上的叶子充饥；为达此目的，长颈鹿就特别努力伸长脖子；由于经常使用的器官愈用愈发达，不使用的器官就退化。生物具有“获得性遗传”的本领，更为优秀的基因被一代一代地延续下去，千载万代，长颈鹿的脖子就逐渐变长了。（图5.4左） 图5.4：拉马克的“用进废退”与达尔文的“适者生存” 这种观点在当时看起来很超前，不过今天的小伙伴们肯定不能同意。照这么说，如果你的爸爸智商很高，理所当然会把高智商的基因遗传给你；如果你的爸爸通过后天训练，成为拥有发达肌肉的健身达人，那么你一出生就应该也拥有发达的肌肉。 尽管如此，拉马克这一“猜想”启蒙并触动了少年达尔文。正所谓“读万卷书不如行万里路”，1831年，年仅22岁的达尔文乘坐“贝格尔号”从英国出发，开始了长达5年的随船航行，在旅行中收集生物素材。1859年，达尔文发表了《物种起源》（Origin of Species），在这期间，他一共思考了28年。他发现很多物种都有着相似甚至相同的身体结构，与曾经灭绝的物种也有一定的相似度；他坚信地球上不同的物种之间一定是连贯的，是一步步慢慢进化到今天的；生物的变异、遗传和自然选择作用能导致生物的适应性改变。随后，他提出了著名的“进化论”，核心观点与“用进废退”截然不同：物竞天择，适者生存。 还拿长颈鹿的进化为例。达尔文认为：在古代的长颈鹿中，由于个体不同，它们的颈有长有短；在气候干旱，地面青草干枯，灌木死亡的自然条件下，那些拥有长脖子基因的长颈鹿，能吃到更高的树叶，选择范围更大，因此在生存竞争中就更具优势，这样的个体就更容易保留下来，而短脖子基因的长颈鹿就没有了优势，逐渐被淘汰。这就是大自然选择的过程（图5.4右）。 达尔文的观点，随着生物分子学、基因学、胚胎学、考古学等科学体系的不断发展，有了大量的具有说服力的证据，让生物进化论发展成了一门严谨的科学理论，写进了全世界各国的教科书。 有趣的是，生物学家将哺乳动物的胚胎与人类胚胎发育过程进行比较后发现：在胚胎发育前期，根本无法区分哪个胚胎是人类胚胎，因为人类胚胎与猪牛羊等哺乳动物的胚胎太像了（图5.5）。只有到了胚胎发育中后期，才能辨别出哪个是人类胚胎。 图5.5：动物胚胎发育（鱼、蝾螈、龟、鸡、猪、牛、兔、人） 这个事实可能说明了人类与猪牛羊等哺乳动物拥有共同的祖先，或者是几乎同时出现的？不过，生物学家认为，相对来讲，人类与黑猩猩的“亲戚”关系最近，大约在600万年前，人类才与大猩猩分道扬镳，走向了不同的进化道路（图5.6）。这一观点，都出现在中学生物和历史教科书中。 图5.6：人科的进化过程 不过，达尔文对“进化论”的描述远比后人想象得要“老谋深算”得多。世人都觉得人类与类人猿有着共同的祖先，是从“进化论”考证而来的，而《物种起源》通篇洋洋洒洒12万单词，从遗传变异讲到自然选择，讲的全是动物，没有一句话说过：人类是由猿猴变的！或许，人类起源在当时实在过于敏感，在没有经过严密论证之前，达尔文当时的想法只是：“进化论”的“坑”我来挖，但是关于人类的“锅”，我肯定不背。 话说回来，地球上的碳基生命体，在生命进化过程中，生物基因差距都不是太大。科学家研究发现，人类和黑猩猩的基因相似度大约是96%，似乎间接证明了人类和黑猩猩的近代祖先是同一个物种。不仅如此，猫和人类的基因相似度高达90%；在蛋白质方面，老鼠和人类的基因相似度高达85%，所以生物药物实验多用小鼠；人类和香蕉的基因相似度高达60%！？如此看来，相似度也说明不了太多问题！ 达尔文的“进化论”也并非毫无破绽。进化论认为：生物的进化一定是从简单到复杂、从低级到高级、连续而又缓慢的变化过程。当时的工业革命时期，其他生物学家也普遍认为，细胞就是生命最简单的结构，故事通常是这样开头的：很久很久以前，大海里先是出现了一个单细胞动物，然后慢慢演化为多细胞动物，之后爬上大陆…… 直到100年后，电子显微镜被发明出来，科学家才发现，原来，细胞可一点也不“简单”，每个细胞里有细胞核、细胞质、DNA、RNA等，它们有的负责运输、有的负责转化能量，好像全自动工厂一般。从这里看，生命的演化，根本不是从简单到复杂，而是从极端复杂到无法解释的复杂。 鞭毛虫就是典型的单细胞生物，可以用鞭毛游泳。2015年的一篇科学论文中，研究团队指出，鞭毛虫的鞭毛就好似一个生物马达，由开关、齿轮、传动轴、推进器、发动机组成，每分钟可达10万转，只要1/4秒就可以改变方向，而这种生物马达已经简化到了极致，上述零部件一个都不能少。按照达尔文的理论，这一套巅峰级的生物马达应该是一个零件一个零件，由简单到复杂地演化而来的，但事实上，鞭毛虫就是一个最简单的单细胞生物，它如何能一次性突变出这种技术的巅峰。说好的“从低级到高级”呢？ “老谋深算”而又“滴水不漏”的达尔文也想到了这一点，他在《物种起源》中写到：“如果可以证实，确有某种复杂器官，是不可能由无数渐进而微小的变异产生，那我的理论就彻底崩溃了。” 此外，按照达尔文所说：生命的进化是连续而又缓慢，看起来是匀速的（又称“均变论”）。可是，却有两个显而易见的“地质断层”，让“进化论”无法自圆其说：一个是寒武纪，一个是白垩纪。 面对5亿年前“寒武纪生命大爆炸”的事实，生物学界争议纷纷，出现了“百年未有之大混乱”。按照生物学家的说法，在寒武纪之前地球上仅存在数量贫乏而结构简单的生物，它们没有资格作为“寒武纪生命大爆炸”中的众多生物种类的前辈。仅在寒武纪区区不到4000万年里，一下子就出现了已知的海陆空所有动植门类，有的甚至一上来就是超级庞然大物（如恐龙、猛犸象）。“奇怪的是，我们在早期的化石中至今还无法找到它们的发展痕迹。它们好像是突然间一齐冒出来的，而且都已经完全成熟，彻底地进化了，并具备了所有的功能，有着尖利的牙齿和闪闪发光的鳞片。没有人知道是什么力量造就了它们，或者为什么造就它们。 ”—《文明的疑踪》 这就好比上一秒才知道有矿石，下一秒就造出了航空母舰，“进化论”根本无法解释，简直就像“见鬼”了差不多。 这边寒武纪还只能视作“超自然现象”，白垩纪就以“大灭绝”的姿态摆在眼前，包括恐龙在内的95%的物种又瞬间消失了。说好的“物竞天择”、“缓慢进化”呢？ 按说，在此后的的千万年间，完全可以“重演历史”，再次发生“生命大爆炸”，产生更多的生物门类。事实上并没有，寒武纪动物比现今的动物表现出更大的差异性，寒武纪的动物门类比现今还要多得多，不仅如此，包括恐龙在内的很多门类就这么彻底消失了。说好的“连续进化”呢？ “过渡物种极其稀少”这一事实，一直是化石学和考古学界难以启齿的“秘密”。生物学家们于是“大胆地”猜想：有没有可能，所有的动物种类都是突然出现的，不存在演替过程？而一类动物是另一类动物的祖先的说法则完全是主观臆断，没有任何事实根据。这样一来，需要回答的是：谁让这些动物种类们突然出现在地球上的呢？...
第五章 我们从哪里来？ 一、碳基生命
给小孩讲故事是为了让他睡着， 给大人讲故事是为了让他醒来。 一、碳基生命 了解地球，要从碳基生命说起。 碳基生命（Carbon-based life）是指以碳元素为基础构建的生命形式。不光是人类，地球上的所有生命体都是碳基生命体。所有生命的演化，都基于一个共同点，就是碳元素。 图5.1：化学元素周期表 回顾初中化学课本后面的元素周期表（见图5.1），地球上有这么多元素，生命为什么要以碳元素为基础进化而来呢？ 我们知道，化学反应的核心是“平衡”，化合物的形成过程就是化学反应的“配平”过程。元素周期表最右侧深绿色的一列，称为惰性气体。惰性气体之所以有“惰性”，原因是稳定，不会与其他元素发生反应，并总是以原子态的形式存在。惰性气体原子最外层的电子层完全充满了电子，既不会释放价电子，也不会吸收其他原子的价电子，形成一种超稳定的结构。 元素周期表中其他的元素就与惰性气体很不同了。以氧原子为例。氧原子外层电子层上只有6个电子，还缺少2个电子，才能形成稳定的结构。因此，一旦氧原子遇到了氢原子，就会结合起来。对于氧原子来说，加入两个氢电子，就形成了外壳8个电子的稳定结构，而两个氢原子，也都获得了氧原子中的一个电子（只有一层电子壳时，有两个电子就会形成稳定结构），所以氢也稳定了。（图5.2） 图5.2：水（H2O）分子中氢（H）原子与氧（O）原子的电子图 再看元素周期表的第14列（碳所在列），这一列的元素有一个共同点，就是最外层的电子壳都只有4个电子。碳（C）原子共有6个电子，2个在内层，4个在外层，因此，最多可以形成4个共价键。 虽然碳原子只占了元素周期表中不起眼的“一席之地”，却是整个元素周期表中最厉害的“百变魔术师”。它自身可以形成非常复杂的结构，常见的碳单质有多种，比如，钻石、金刚石、石墨烯（Graphene）、富勒烯C60、碳纳米管等。它们都是碳的同素异形体，结构不同，物理性质也大相径庭。石墨非常软，金刚石却是自然界中最坚硬的矿物质，更不用说具有超强性能的石墨烯了。 碳原子的独特性质是其成为生命基础的关键因素。碳原子能与其他原子形成4个共价键，从而构成各种稳定的有机分子，还可以与其他元素共同组成链状、环状和支链结构等数百万种碳基结构，参与大量的化学反应，从而形成复杂的有机化合物。这些有机化合物是构成生命的基础，在生物体内发挥着至关重要的作用，如蛋白质、核酸、嘌呤、嘧啶、糖类等关键元素。有机分子又可以相互结合，形成更大的分子，如多肽、多糖和核苷酸。大分子再通过特定的方式折叠和排列，形成具有特定功能的生物大分子或多种形态的聚合物链，如酶、抗体和DNA。这些生物大分子又可以通过特定的方式相互作用，形成具有特定结构的生物单元，如细胞膜、细胞核和线粒体，从而支持生命的多样性和复杂性。 说到DNA，它是脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid）的英文缩写。1953年，英国剑桥大学的詹姆斯·沃森（James D.Watson）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）发现了DNA的双螺旋结构，这是人类历史上最伟大的发现之一。他们不仅找到了遗传基因的密码，也让人类洞悉了生命的本质：遗传的目的就是传递信息。DNA是由核苷酸（Nucleotide）构成的，其中最主要的成分叫做五碳糖（Five-carbon sugar），顾名思义，是由5个碳原子通过共价键连接的，形成一个环状结构，在其中，起决定作用的就是碳元素。正是因为人类DNA携带着大量的信息，我们才成为地球上最高等的碳基生命。 在元素周期表（图5.1第14列）上，能够形成4价键的，不仅仅是碳原子，还有其他几种原子。碳原子下面的硅原子，能够形成硅基生命么？ 图5.3：碳（C）与硅（Si）的电子层 硅与碳原子的最外层都有4个电子，也能形成4个共价键，说明这两种元素有着相似的化学能力。区别在哪儿呢？从电子层的分布上看（图5.3）：碳（C）只有6个电子，而硅（Si）有14个电子，碳只有2层电子壳，而硅有3层，意味着硅的最外层电子离原子核要远一点，硅最外层电子形成的共价键远弱于碳的共价键。相比较来看，碳基分子比硅基分子的稳定性要强得多。 碳基分子能够形成生命，还有一个极其重要的原因，就是地球上无处不在的水（H2O）。因为碳基分子能够在水中溶解，所以生物体内的化学物质，就可以在水中进行运输、代谢和反应。比如，成年人身体内水的含量约占体重的60%～65%，水是人体内各种液体，如血液、淋巴液、细胞液的主要组成部分。水可以把营养物质，如葡萄糖、氨基酸、氧气等送达到身体的各个部位，为细胞提供能量和营养。因此，科学家一般认为：生命离不开水。 生命为什么离不开水呢？ 原核生命起源假说（RNA World Hypothesis）认为：地球上生命的起源可以追溯到约45～38亿年前，原始地球是一个被水包裹的星球，早期的生命形式是在水中出现的。这就是说，在相当长的一段时间里，地球表面最多的就是水。 那么，到底是水孕育了生命，还是生命因为环境而适应了水呢？ 科学家还无法做出解释。但是，从生命的历程上来看，水为碳基生命提供了稳定的化学环境，生命依靠水得以繁衍。水分子起到了催化、溶解、传递、稀释等多种作用。由于水在地球上随处可得，使生命根本没有准备好没有水的生存，在进化过程中，也就根本没有发展出自行合成水的功能。所以，今天人类和地球上的所有生物，都必须通过喝水或补充水分赖以生存。到目前为止，科学家还没有发现不需要水的碳基生命形式。虽然有极个别微生物，在极端干燥的条件下，也能生存很长的时间，但这些微生物仍然需要水来维持生命。 硅基与碳基的最大不同，就是硅基化合物对水的化学活性较低，在一般情况下，不会与水发生反应。尽管硅原子也能形成4个共价键，硅基却不能很好地利用水，无法自然产生硅基生命。...
第五章 我们从哪里来？ 一、碳基生命
给小孩讲故事是为了让他睡着， 给大人讲故事是为了让他醒来。 一、碳基生命 了解地球，要从碳基生命说起。 碳基生命（Carbon-based life）是指以碳元素为基础构建的生命形式。不光是人类，地球上的所有生命体都是碳基生命体。所有生命的演化，都基于一个共同点，就是碳元素。 图5.1：化学元素周期表 回顾初中化学课本后面的元素周期表（见图5.1），地球上有这么多元素，生命为什么要以碳元素为基础进化而来呢？ 我们知道，化学反应的核心是“平衡”，化合物的形成过程就是化学反应的“配平”过程。元素周期表最右侧深绿色的一列，称为惰性气体。惰性气体之所以有“惰性”，原因是稳定，不会与其他元素发生反应，并总是以原子态的形式存在。惰性气体原子最外层的电子层完全充满了电子，既不会释放价电子，也不会吸收其他原子的价电子，形成一种超稳定的结构。 元素周期表中其他的元素就与惰性气体很不同了。以氧原子为例。氧原子外层电子层上只有6个电子，还缺少2个电子，才能形成稳定的结构。因此，一旦氧原子遇到了氢原子，就会结合起来。对于氧原子来说，加入两个氢电子，就形成了外壳8个电子的稳定结构，而两个氢原子，也都获得了氧原子中的一个电子（只有一层电子壳时，有两个电子就会形成稳定结构），所以氢也稳定了。（图5.2） 图5.2：水（H2O）分子中氢（H）原子与氧（O）原子的电子图 再看元素周期表的第14列（碳所在列），这一列的元素有一个共同点，就是最外层的电子壳都只有4个电子。碳（C）原子共有6个电子，2个在内层，4个在外层，因此，最多可以形成4个共价键。 虽然碳原子只占了元素周期表中不起眼的“一席之地”，却是整个元素周期表中最厉害的“百变魔术师”。它自身可以形成非常复杂的结构，常见的碳单质有多种，比如，钻石、金刚石、石墨烯（Graphene）、富勒烯C60、碳纳米管等。它们都是碳的同素异形体，结构不同，物理性质也大相径庭。石墨非常软，金刚石却是自然界中最坚硬的矿物质，更不用说具有超强性能的石墨烯了。 碳原子的独特性质是其成为生命基础的关键因素。碳原子能与其他原子形成4个共价键，从而构成各种稳定的有机分子，还可以与其他元素共同组成链状、环状和支链结构等数百万种碳基结构，参与大量的化学反应，从而形成复杂的有机化合物。这些有机化合物是构成生命的基础，在生物体内发挥着至关重要的作用，如蛋白质、核酸、嘌呤、嘧啶、糖类等关键元素。有机分子又可以相互结合，形成更大的分子，如多肽、多糖和核苷酸。大分子再通过特定的方式折叠和排列，形成具有特定功能的生物大分子或多种形态的聚合物链，如酶、抗体和DNA。这些生物大分子又可以通过特定的方式相互作用，形成具有特定结构的生物单元，如细胞膜、细胞核和线粒体，从而支持生命的多样性和复杂性。 说到DNA，它是脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic Acid）的英文缩写。1953年，英国剑桥大学的詹姆斯·沃森（James D.Watson）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）发现了DNA的双螺旋结构，这是人类历史上最伟大的发现之一。他们不仅找到了遗传基因的密码，也让人类洞悉了生命的本质：遗传的目的就是传递信息。DNA是由核苷酸（Nucleotide）构成的，其中最主要的成分叫做五碳糖（Five-carbon sugar），顾名思义，是由5个碳原子通过共价键连接的，形成一个环状结构，在其中，起决定作用的就是碳元素。正是因为人类DNA携带着大量的信息，我们才成为地球上最高等的碳基生命。 在元素周期表（图5.1第14列）上，能够形成4价键的，不仅仅是碳原子，还有其他几种原子。碳原子下面的硅原子，能够形成硅基生命么？ 图5.3：碳（C）与硅（Si）的电子层 硅与碳原子的最外层都有4个电子，也能形成4个共价键，说明这两种元素有着相似的化学能力。区别在哪儿呢？从电子层的分布上看（图5.3）：碳（C）只有6个电子，而硅（Si）有14个电子，碳只有2层电子壳，而硅有3层，意味着硅的最外层电子离原子核要远一点，硅最外层电子形成的共价键远弱于碳的共价键。相比较来看，碳基分子比硅基分子的稳定性要强得多。 碳基分子能够形成生命，还有一个极其重要的原因，就是地球上无处不在的水（H2O）。因为碳基分子能够在水中溶解，所以生物体内的化学物质，就可以在水中进行运输、代谢和反应。比如，成年人身体内水的含量约占体重的60%～65%，水是人体内各种液体，如血液、淋巴液、细胞液的主要组成部分。水可以把营养物质，如葡萄糖、氨基酸、氧气等送达到身体的各个部位，为细胞提供能量和营养。因此，科学家一般认为：生命离不开水。 生命为什么离不开水呢？ 原核生命起源假说（RNA World Hypothesis）认为：地球上生命的起源可以追溯到约45～38亿年前，原始地球是一个被水包裹的星球，早期的生命形式是在水中出现的。这就是说，在相当长的一段时间里，地球表面最多的就是水。 那么，到底是水孕育了生命，还是生命因为环境而适应了水呢？ 科学家还无法做出解释。但是，从生命的历程上来看，水为碳基生命提供了稳定的化学环境，生命依靠水得以繁衍。水分子起到了催化、溶解、传递、稀释等多种作用。由于水在地球上随处可得，使生命根本没有准备好没有水的生存，在进化过程中，也就根本没有发展出自行合成水的功能。所以，今天人类和地球上的所有生物，都必须通过喝水或补充水分赖以生存。到目前为止，科学家还没有发现不需要水的碳基生命形式。虽然有极个别微生物，在极端干燥的条件下，也能生存很长的时间，但这些微生物仍然需要水来维持生命。 硅基与碳基的最大不同，就是硅基化合物对水的化学活性较低，在一般情况下，不会与水发生反应。尽管硅原子也能形成4个共价键，硅基却不能很好地利用水，无法自然产生硅基生命。...
第四章 五、熵增定律
熵（Entropy）起初是一个描述热力学状态的函数，后发展为系统混乱程度的度量。系统越无序，熵就越大；系统越有序，熵就越小。1850年，德国数学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）对热功转换问题进行了深入研究，总结为热力学第二定律，并于1856年在《热学之第二定律的修正形式》(“On a modified form of the second fundamental theorem in the mechanical theory of heat”)一文中引入了“熵”的概念，用于表述这种不可逆的过程，并用反证法证明了熵增定律的存在。熵增定律（Principle of entropy increase）指在孤立且封闭的系统内，任何变化不可能导致熵的总值减少。换句话说：任何一个系统，只要是封闭的，且无外力赋能做功，它就会不断趋于混乱，直至该系统崩溃。 走出物理和化学实验，熵增定律亦无处不在。 1998年，企业家贝佐斯（Jeff Bezos）在致亚马逊的股东信里说：“我们要反抗熵增（We want to fight entropy）。”管理学大师彼得·德鲁克（Peter Drucker）也说过：“管理就是要做一件事情，如何对抗熵增。” 一家公司，创业之初，精兵简政，目标高度一致，执行力和效率都很高，但随着公司发展，人员越来越多，流程和规定也越来越多，资源内耗，效率降低，所以百年公司真要实现，何其之难？一个房子，刚刚搬进去的时候，窗明几净，整洁有序，可是住着住着，东西越堆越多，放置越来越随意，混乱到经常找东西。万物亦是如此。开水放着会变凉，衣服会越来越旧，手机是越用越卡…… 人，又何尝不是？ 世间的爱情犹如一场历“心”的游戏，不管当初是如何情投意合、你侬我侬，但是这任何关系，走到最后，总是归于平淡，或阴差阳错、一声叹息，能相伴到老的，又能有多少？绝大多数，不过是“相识一场”。有多少人能悟到：有心者，必有所累；无心者，亦无所谓；相识是缘，缘尽则散；情出自愿，何来亏欠，放下便好。...
第四章 五、熵增定律
熵（Entropy）起初是一个描述热力学状态的函数，后发展为系统混乱程度的度量。系统越无序，熵就越大；系统越有序，熵就越小。1850年，德国数学家鲁道夫·克劳修斯（Rudolf Clausius）对热功转换问题进行了深入研究，总结为热力学第二定律，并于1856年在《热学之第二定律的修正形式》(“On a modified form of the second fundamental theorem in the mechanical theory of heat”)一文中引入了“熵”的概念，用于表述这种不可逆的过程，并用反证法证明了熵增定律的存在。熵增定律（Principle of entropy increase）指在孤立且封闭的系统内，任何变化不可能导致熵的总值减少。换句话说：任何一个系统，只要是封闭的，且无外力赋能做功，它就会不断趋于混乱，直至该系统崩溃。 走出物理和化学实验，熵增定律亦无处不在。 1998年，企业家贝佐斯（Jeff Bezos）在致亚马逊的股东信里说：“我们要反抗熵增（We want to fight entropy）。”管理学大师彼得·德鲁克（Peter Drucker）也说过：“管理就是要做一件事情，如何对抗熵增。” 一家公司，创业之初，精兵简政，目标高度一致，执行力和效率都很高，但随着公司发展，人员越来越多，流程和规定也越来越多，资源内耗，效率降低，所以百年公司真要实现，何其之难？一个房子，刚刚搬进去的时候，窗明几净，整洁有序，可是住着住着，东西越堆越多，放置越来越随意，混乱到经常找东西。万物亦是如此。开水放着会变凉，衣服会越来越旧，手机是越用越卡…… 人，又何尝不是？ 世间的爱情犹如一场历“心”的游戏，不管当初是如何情投意合、你侬我侬，但是这任何关系，走到最后，总是归于平淡，或阴差阳错、一声叹息，能相伴到老的，又能有多少？绝大多数，不过是“相识一场”。有多少人能悟到：有心者，必有所累；无心者，亦无所谓；相识是缘，缘尽则散；情出自愿，何来亏欠，放下便好。...
第四章 四、能量守恒定律
四、能量守恒定律 能量这个词仿佛谁都懂，但却很值得从科学的角度来说一说。 能量（Energy）是质量的时空分布可能变化程度的度量，用来表示物理系统做功的本领。我们在日常经常听到这个词汇，泛指物体做功的能力或比喻人在某一方面的活动能力，比如政治能量、精神能量等。 能量是怎么形成的呢？是由物质内部的运动或振动产生的。小到原子、分子，大到天体运行，都在不断的运动和振动。爱因斯坦的老师——量子物理学家普朗克（Max Planck）有一个著名的能量公式：E=hf（能量=量子常数×振动频率），即能量E等于普朗克常数乘以频率。带入前一节我们提到的波长公式，λ=v/f（波长=波速/频率）,则每一个光子的能量为E=hf=hv/λ。电磁波（光波）是能量的一种，各种光子的能量是不同的，波长越短、频率越高的光子能量就越强，反之则越弱。 光子是宇宙中数量最多的存在，无论是白天还是黑夜，在我们周围都充满了光子，随便手一拍，就有无数的光子打在我们的手心手背上。凡是高于绝对零度（-273.15℃）的物体，凡是能够释放出能量的物体,都会释放出电磁波，且温度越高，电磁波频率就越高，波长就越短。由此可见，世间一切有形、无形的物质皆是不同的运动周期和不同的振动频率形成的能量，只是周期和频率各不相同，因而产生不同的表现形式。 我们再来看初中物理的入门定律：“能量守恒定律”，百度百科在介绍能量守恒定律的时候的第一条注释就是“适用于一切领域”。 能量守恒定律(Law of conservation of energy)是自然界普遍存在的基本定律之一。一般表述为：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化为另一种形式，而在转化或转移的过程中，能量总量保持不变。也可以表述为：一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。能量守恒定律发现于19世纪40年代，值得感叹的是，它是由来自5个国家、各种不同职业的10余位科学家从不同领域各自独立发现的。 科学界对能量守恒定理的进一步认识，是爱因斯坦狭义相对论中的质能方程式：E=mc2（其中m为质量，c为光速），这个公式告诉我们，由于光速不变，质量和能量是可以相互转化的。物体的能量每增加△E，相应的惯性质量也必定增加一定比例的△m；反之，每减少△m的质量，就意味着释放出△E的巨大能量。这一公式被后人誉为“改变世界的方程”，它不仅意味着一个相对“静止”的物体仍然有能量，还意味着少量的质量能够转换为十分惊人的能量，为原子能的利用和宇宙学的发展奠定了理论基础。（图4.10） 图4.10：爱因斯坦与质能方程式 爱因斯坦告诉我们：世界上的一切存在都可以用能量去换算，同样，我们就可以把一切物质当成能量去看待，包括意识和思想。不同行业、不同职业、不同学历、不同性别、不同年龄的人都有相对应的能量（或频率）。人们很多时候感受不到能量，但它却一直存在，正像人们一直生活在空气中，而眼睛却看不见空气一样。 如果人的精神（或意识、魂）有能量，那么它也一定有质量。 灵魂21克的最初来历，源于美国麻省的马萨诸塞州医学博士邓肯·麦克杜格尔（Duncan MacDougall）基于3年中数十位志愿者的实验结果，《关于灵魂是物质的假说并用实验证明灵魂物质的存在》一文1907年被发表在《美国医学》杂志上，震惊世界。1987年，墨西哥心灵学家胡力安·马尔撒斯公布了一张病人死亡瞬间疑似灵魂出壳的照片，在科学界引起一阵骚动与热烈讨论。照片中，在病人死亡的瞬间，有一道白色的东西从身体内离开。心灵学家解释说，这是“灵魂素粒子”离开躯壳，之后人体只剩下一具没有灵魂的躯壳，不久就会腐坏。美国北卡罗莱纳州维克森林医学院大学教授兰萨（Robert Lanza）也声称，从量子物理学角度出发，有足够证据证明当人的肉体停止活动之后，意识讯息却仍会以量子的形式存在。2005年，英国心理学家大卫·丰塔纳（David Fontana）出版了一本名为《是否有来世》（Is There An Afterlife）的书，回顾了过去150年里累积的一些死后世界证据的系统研究。2020年，诺贝尔物理学奖颁发给了提出人死后灵魂以“量子形态”继续延续的英国物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose），这位科学家将“人死不灭”的观点坚守了20载。之后这几年的诺贝尔物理学奖，每年皆与“量子纠缠”领域的突破密不可分。（图4.11） 图4.11：灵魂出壳模拟图与《是否有来世》 这里提一下，科学家们认为：离开人体的“灵魂素粒子”通常如水中浮萍般，漂浮在空中，没有附着点，呈现微粒子状态（量子态），有时候，这些微粒子会集合成肉眼可看见的物体，这就是人们眼中的“幽灵”，只有极少的时候幽灵在拍照过程中会出现。因此，互联网照片或视频中呈现的“灵魂照片”或“磁场”图片，大概率都是“后期合成”之作，可信度微乎其微。因为灵魂的量子态不足以吸收和反射光线，非人类肉眼可见，正如我们看不见磁场，也看不见大自然万物的“魂”（阴性态），摄像机或照相设备的工作原理更无法捕捉呈像。 但是，摄像机拍摄不到的东西，人眼未必不可见。《金刚经》中，世尊与须菩提等弟子讨论了佛陀具备的“五眼（肉眼、天眼、慧眼、法眼和佛眼）六通”能力。从凡夫至佛位，“五眼”代表了修行的次第，对于事物现象终始本末的考察功能。寻常人没有这样的能力，不过，幼儿或某些特异功能人士有可能可以捕捉到事物的阴性态。 再记住，同维为真，高维为假。 看过一则视频，一禅小和尚问师父，人生的意义是什么？师父说：“清泉流过时，不错过甘甜；花光灿烂时，有人陪伴；风雨飘摇时，有所守护。”这一切都是处于三维时空的你最真实的体验。我们以肉体凡胎，身在人间的时时刻刻都是千真万确的，所有的伤害、侮辱都是锥心的疼，所有的疾病、割舍都是刺骨的痛，喜怒哀乐、悲欢离合、酸甜苦辣、五官六感、七觉八识、爱恨情仇，都是切身体会，不能再真实！只是佛菩萨站在高维，看到众生从“投影源”中受因果业力牵引的累世轮回，开示人们跳出角色的“像”，放下“贪嗔痴慢疑”的执念，关注此一世的真实意义，累积自身升级的能量。 同样，当我们离开这个世界的时候，灵魂离开三维空间，我们也会看到自己和万事万物呈现出的阴性态，有山有水、有路有桥，活着的人没有切身体会而判定为“假”，但只有在另一个维度空间，才知灵体也会悲伤、疼痛、饥饿、满足……《玉历宝钞》、《阴律无情》等古籍记载着冥府和地狱对罪灵进行审判后用刑，疼痛到灵体昏厥后反复行刑已作惩戒，都是真真实实的痛苦。所以，不要以为自己感受不到灵魂之苦就在现世胡作非为，不要以为作恶的时候天地不知，只是还身处三维空间的你当下暂时感受不到而已。
第四章 四、能量守恒定律
四、能量守恒定律 能量这个词仿佛谁都懂，但却很值得从科学的角度来说一说。 能量（Energy）是质量的时空分布可能变化程度的度量，用来表示物理系统做功的本领。我们在日常经常听到这个词汇，泛指物体做功的能力或比喻人在某一方面的活动能力，比如政治能量、精神能量等。 能量是怎么形成的呢？是由物质内部的运动或振动产生的。小到原子、分子，大到天体运行，都在不断的运动和振动。爱因斯坦的老师——量子物理学家普朗克（Max Planck）有一个著名的能量公式：E=hf（能量=量子常数×振动频率），即能量E等于普朗克常数乘以频率。带入前一节我们提到的波长公式，λ=v/f（波长=波速/频率）,则每一个光子的能量为E=hf=hv/λ。电磁波（光波）是能量的一种，各种光子的能量是不同的，波长越短、频率越高的光子能量就越强，反之则越弱。 光子是宇宙中数量最多的存在，无论是白天还是黑夜，在我们周围都充满了光子，随便手一拍，就有无数的光子打在我们的手心手背上。凡是高于绝对零度（-273.15℃）的物体，凡是能够释放出能量的物体,都会释放出电磁波，且温度越高，电磁波频率就越高，波长就越短。由此可见，世间一切有形、无形的物质皆是不同的运动周期和不同的振动频率形成的能量，只是周期和频率各不相同，因而产生不同的表现形式。 我们再来看初中物理的入门定律：“能量守恒定律”，百度百科在介绍能量守恒定律的时候的第一条注释就是“适用于一切领域”。 能量守恒定律(Law of conservation of energy)是自然界普遍存在的基本定律之一。一般表述为：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一个物体转移到另一个物体，或者从一种形式转化为另一种形式，而在转化或转移的过程中，能量总量保持不变。也可以表述为：一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。能量守恒定律发现于19世纪40年代，值得感叹的是，它是由来自5个国家、各种不同职业的10余位科学家从不同领域各自独立发现的。 科学界对能量守恒定理的进一步认识，是爱因斯坦狭义相对论中的质能方程式：E=mc2（其中m为质量，c为光速），这个公式告诉我们，由于光速不变，质量和能量是可以相互转化的。物体的能量每增加△E，相应的惯性质量也必定增加一定比例的△m；反之，每减少△m的质量，就意味着释放出△E的巨大能量。这一公式被后人誉为“改变世界的方程”，它不仅意味着一个相对“静止”的物体仍然有能量，还意味着少量的质量能够转换为十分惊人的能量，为原子能的利用和宇宙学的发展奠定了理论基础。（图4.10） 图4.10：爱因斯坦与质能方程式 爱因斯坦告诉我们：世界上的一切存在都可以用能量去换算，同样，我们就可以把一切物质当成能量去看待，包括意识和思想。不同行业、不同职业、不同学历、不同性别、不同年龄的人都有相对应的能量（或频率）。人们很多时候感受不到能量，但它却一直存在，正像人们一直生活在空气中，而眼睛却看不见空气一样。 如果人的精神（或意识、魂）有能量，那么它也一定有质量。 灵魂21克的最初来历，源于美国麻省的马萨诸塞州医学博士邓肯·麦克杜格尔（Duncan MacDougall）基于3年中数十位志愿者的实验结果，《关于灵魂是物质的假说并用实验证明灵魂物质的存在》一文1907年被发表在《美国医学》杂志上，震惊世界。1987年，墨西哥心灵学家胡力安·马尔撒斯公布了一张病人死亡瞬间疑似灵魂出壳的照片，在科学界引起一阵骚动与热烈讨论。照片中，在病人死亡的瞬间，有一道白色的东西从身体内离开。心灵学家解释说，这是“灵魂素粒子”离开躯壳，之后人体只剩下一具没有灵魂的躯壳，不久就会腐坏。美国北卡罗莱纳州维克森林医学院大学教授兰萨（Robert Lanza）也声称，从量子物理学角度出发，有足够证据证明当人的肉体停止活动之后，意识讯息却仍会以量子的形式存在。2005年，英国心理学家大卫·丰塔纳（David Fontana）出版了一本名为《是否有来世》（Is There An Afterlife）的书，回顾了过去150年里累积的一些死后世界证据的系统研究。2020年，诺贝尔物理学奖颁发给了提出人死后灵魂以“量子形态”继续延续的英国物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose），这位科学家将“人死不灭”的观点坚守了20载。之后这几年的诺贝尔物理学奖，每年皆与“量子纠缠”领域的突破密不可分。（图4.11） 图4.11：灵魂出壳模拟图与《是否有来世》 这里提一下，科学家们认为：离开人体的“灵魂素粒子”通常如水中浮萍般，漂浮在空中，没有附着点，呈现微粒子状态（量子态），有时候，这些微粒子会集合成肉眼可看见的物体，这就是人们眼中的“幽灵”，只有极少的时候幽灵在拍照过程中会出现。因此，互联网照片或视频中呈现的“灵魂照片”或“磁场”图片，大概率都是“后期合成”之作，可信度微乎其微。因为灵魂的量子态不足以吸收和反射光线，非人类肉眼可见，正如我们看不见磁场，也看不见大自然万物的“魂”（阴性态），摄像机或照相设备的工作原理更无法捕捉呈像。 但是，摄像机拍摄不到的东西，人眼未必不可见。《金刚经》中，世尊与须菩提等弟子讨论了佛陀具备的“五眼（肉眼、天眼、慧眼、法眼和佛眼）六通”能力。从凡夫至佛位，“五眼”代表了修行的次第，对于事物现象终始本末的考察功能。寻常人没有这样的能力，不过，幼儿或某些特异功能人士有可能可以捕捉到事物的阴性态。 再记住，同维为真，高维为假。 看过一则视频，一禅小和尚问师父，人生的意义是什么？师父说：“清泉流过时，不错过甘甜；花光灿烂时，有人陪伴；风雨飘摇时，有所守护。”这一切都是处于三维时空的你最真实的体验。我们以肉体凡胎，身在人间的时时刻刻都是千真万确的，所有的伤害、侮辱都是锥心的疼，所有的疾病、割舍都是刺骨的痛，喜怒哀乐、悲欢离合、酸甜苦辣、五官六感、七觉八识、爱恨情仇，都是切身体会，不能再真实！只是佛菩萨站在高维，看到众生从“投影源”中受因果业力牵引的累世轮回，开示人们跳出角色的“像”，放下“贪嗔痴慢疑”的执念，关注此一世的真实意义，累积自身升级的能量。 同样，当我们离开这个世界的时候，灵魂离开三维空间，我们也会看到自己和万事万物呈现出的阴性态，有山有水、有路有桥，活着的人没有切身体会而判定为“假”，但只有在另一个维度空间，才知灵体也会悲伤、疼痛、饥饿、满足……《玉历宝钞》、《阴律无情》等古籍记载着冥府和地狱对罪灵进行审判后用刑，疼痛到灵体昏厥后反复行刑已作惩戒，都是真真实实的痛苦。所以，不要以为自己感受不到灵魂之苦就在现世胡作非为，不要以为作恶的时候天地不知，只是还身处三维空间的你当下暂时感受不到而已。
第四章 三、光波的应用
三、光波的应用 人类能够直观地感知世界，除了声波外，最重要的便是光波。 物理学上，常把声波称为力学波（机械波），光波称为电磁波（Electromagnetic wave）。前者的传播需要媒介（比如空气、水、固体），后者可以在真空中传播。因为电磁波都是由光子组成的，它们在空间中传播直到与物质相互作用。一些波被吸收，另一些波被反射。电磁波在这个世界上无处不在，它们以不同的形式，让你看到、感觉到，或看不到、也感觉不到。 通常电磁波被分为7种类型：分别是无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线（见图4.5）。 图4.5：电磁波谱 无线电波 无线电波（Radio）是频率最低，波长最长的电磁波，与声波相似，具备极强的穿透力，传输过程中能量损失较小。无线电波的波长很长，每秒可以达到数百，甚至数千米。不光是手机、电视发射塔等会产生无线电波，许多天然石材也会发出无线电波,比如水晶、玛瑙、翡翠等，这些天然玉石常被人佩戴，用于安神或护身，也有更为稀有的品类，常被皇室或宗教作为法器，或镶嵌在权力的象征物上。 无线电波可以用来传递信息。利用共振原理，无线电波可以用天线发射或接收，将相关信号传输到接收器，这些接收器随后将这些信号转换为可用信息。我们生活中的电视、移动电话、无线网络、对讲机、遥控玩具等，都使用无线电波来传递信息。通过调变，可将信息加载于无线电波之上，常见的调变方式有收音机里常用的调幅AM、调频FM之类。 著名的“旅行者1号”探测器1977年出发，飞行近50年，还不停地用无线电波与NASA保持联络。旅行者1号探测器目前距离地球大约为200～250亿公里,传送回地球的无线电信号大约需要18～22个小时，其信号的传输速度等同于光速。此外，恒星，行星和其他宇宙物体也会发出无线电波，正是由于人类多次收到宇宙神秘信号，才更加相信外星人的存在。 微波 微波（Microwave）是频谱中第二低的频率波。无线电波的波长可长达数公里，而微波的波长仅有1毫米至1米之间。由于频率较高，微波可以穿透会干扰无线电波的障碍物，例如云、烟和雨。 家家户户的微波炉是微波最普遍的应用场景。常规加热（如火焰、蒸汽等）都是利用热传导、热辐射将热量首先传递给被加热物表面，再通过热传导逐步使中心温度升高，即常称的外部加热。它要使中心部位达到所需的温度，需要一定的热传导时间，而对热传导率差的物体所需的时间就更长。而微波加热则属于内部加热方式，电磁能直接作用于介质分子转换成热，且透射性能使物料内外介质同时受热，不需要热传导。由于内部缺乏散热条件，内部温度很容易高于外部温度，加速了水分的迁移蒸发，所以微波炉加热鸡蛋等食品很容易“爆炸”（一般建议日常菜品在放入微波炉时加盖，以防过分干燥）。家用微波炉主要用于加热饭菜、解冻食品、烹饪美食，工业微波炉可用于消毒杀菌、脱水干燥、熟化保鲜等。 微波在通信领域的应用极为广泛，微波通信（Microwave communication）是直接使用微波作为介质进行的通信，当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。利用微波进行通信具有超大带宽容量、高精度、低时延、建设速度快、通信过程稳定、维护便捷等特点，因此是国家通信网的一种重要通信手段。我们日常手机用到的移动、联通、广电网络，都是使用微波通信。 由于微波在空中的传播特性与光波相近，也就是直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，因此数字微波通信的主要方式是视距通信。受地球曲面和空间传输衰减的影响，要进行远距离的通信，需要接力传输，即利用基站对信号进行多次中继转发，可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的传输质量，这就是民族企业华为公司的主营业务。 另外，无线网络通信技术WiFi使用低强度微波来传递信息。由于其无法绕过障碍物的特点，不同房间信号衰减很快。家庭一般会采取安装多个WiFi路由器或增加信号放大器的方式，来维持信号稳定。 红外线 红外线（Infrared）是波长在0.76～1000微米（1微米=10-6米）的电磁波，是频率比红光低的不可见光。在物理学中，凡是高于绝对零度（即-273.15℃）的物质都可以产生红外线（以及其他类型的电磁波），因此也称作红外辐射或热辐射。红外线具有热效应，能够与大多数分子发生共振现象，将光能（电磁波的能量）转化为分子内能（热能），太阳的热量主要就是通过红外线传到地球上的。 红外线的显著特征是热效应。跟微波不同，因为微波的波长是红外波长的近千倍，因此微波是深入内部加热，红外加热只是表面加热。较长波长的红外线（远红外线）产生热量较多，如火、太阳、白炽灯等发热物体发出的辐射；较短波长的红外线（近红外或短波红外）不会产生太多热量，可用于远程控制和成像技术。 红外线在日常生活中的应用无处不在。例如，将物体的红外辐射图像转换为可视化图像的高精度检测和疾病诊断，用于测量温度的“额温枪”，用于安防领域的夜视设备（监控摄像头），用于遥控电视机、空调的家用红外遥控器…… 远红外线具有深入皮肤和皮下组织、与人体内细胞分子的振动频率接近等特点,被广泛应用于医疗领域，能够使皮下深层温度上升,微血管扩张,有利于清除血管囤积物及体内有害物质,也能够辅助治疗肌肉酸痛、褥疮烫伤及伤口不易愈合等疾病。 红外夜视器材在现代战争中也发挥着重要作用。从1991年的海湾战争，到最近的俄乌战争，美军支援的枪支和火炮上都配备了红外夜视仪，能够通过接收各种物质发出的红外线，再把它们呈现出来。因此，即使在夜晚或硝烟弥漫的战场上，也能率先发现敌方，并开炮射击，抢占战场先机。 可见光线 可见光波（Visible light）让我们可以看到周围的世界，它是电磁波谱中能够作用于人的眼睛引起视觉的一个很窄的波段。频率在380～750太赫兹（1THz=1012Hz），波长在400～780纳米（1nm=10-9m米）。 我们见到的太阳光通常被描述为白色（或“无色”，所以佛家常言“色即是空”），实际上是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光混合而成的复色光（或聚合光）。1666...
第四章 三、光波的应用
三、光波的应用 人类能够直观地感知世界，除了声波外，最重要的便是光波。 物理学上，常把声波称为力学波（机械波），光波称为电磁波（Electromagnetic wave）。前者的传播需要媒介（比如空气、水、固体），后者可以在真空中传播。因为电磁波都是由光子组成的，它们在空间中传播直到与物质相互作用。一些波被吸收，另一些波被反射。电磁波在这个世界上无处不在，它们以不同的形式，让你看到、感觉到，或看不到、也感觉不到。 通常电磁波被分为7种类型：分别是无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线（见图4.5）。 图4.5：电磁波谱 无线电波 无线电波（Radio）是频率最低，波长最长的电磁波，与声波相似，具备极强的穿透力，传输过程中能量损失较小。无线电波的波长很长，每秒可以达到数百，甚至数千米。不光是手机、电视发射塔等会产生无线电波，许多天然石材也会发出无线电波,比如水晶、玛瑙、翡翠等，这些天然玉石常被人佩戴，用于安神或护身，也有更为稀有的品类，常被皇室或宗教作为法器，或镶嵌在权力的象征物上。 无线电波可以用来传递信息。利用共振原理，无线电波可以用天线发射或接收，将相关信号传输到接收器，这些接收器随后将这些信号转换为可用信息。我们生活中的电视、移动电话、无线网络、对讲机、遥控玩具等，都使用无线电波来传递信息。通过调变，可将信息加载于无线电波之上，常见的调变方式有收音机里常用的调幅AM、调频FM之类。 著名的“旅行者1号”探测器1977年出发，飞行近50年，还不停地用无线电波与NASA保持联络。旅行者1号探测器目前距离地球大约为200～250亿公里,传送回地球的无线电信号大约需要18～22个小时，其信号的传输速度等同于光速。此外，恒星，行星和其他宇宙物体也会发出无线电波，正是由于人类多次收到宇宙神秘信号，才更加相信外星人的存在。 微波 微波（Microwave）是频谱中第二低的频率波。无线电波的波长可长达数公里，而微波的波长仅有1毫米至1米之间。由于频率较高，微波可以穿透会干扰无线电波的障碍物，例如云、烟和雨。 家家户户的微波炉是微波最普遍的应用场景。常规加热（如火焰、蒸汽等）都是利用热传导、热辐射将热量首先传递给被加热物表面，再通过热传导逐步使中心温度升高，即常称的外部加热。它要使中心部位达到所需的温度，需要一定的热传导时间，而对热传导率差的物体所需的时间就更长。而微波加热则属于内部加热方式，电磁能直接作用于介质分子转换成热，且透射性能使物料内外介质同时受热，不需要热传导。由于内部缺乏散热条件，内部温度很容易高于外部温度，加速了水分的迁移蒸发，所以微波炉加热鸡蛋等食品很容易“爆炸”（一般建议日常菜品在放入微波炉时加盖，以防过分干燥）。家用微波炉主要用于加热饭菜、解冻食品、烹饪美食，工业微波炉可用于消毒杀菌、脱水干燥、熟化保鲜等。 微波在通信领域的应用极为广泛，微波通信（Microwave communication）是直接使用微波作为介质进行的通信，当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波传送。利用微波进行通信具有超大带宽容量、高精度、低时延、建设速度快、通信过程稳定、维护便捷等特点，因此是国家通信网的一种重要通信手段。我们日常手机用到的移动、联通、广电网络，都是使用微波通信。 由于微波在空中的传播特性与光波相近，也就是直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，因此数字微波通信的主要方式是视距通信。受地球曲面和空间传输衰减的影响，要进行远距离的通信，需要接力传输，即利用基站对信号进行多次中继转发，可以经过几十次中继而传至数千公里仍可保持很高的传输质量，这就是民族企业华为公司的主营业务。 另外，无线网络通信技术WiFi使用低强度微波来传递信息。由于其无法绕过障碍物的特点，不同房间信号衰减很快。家庭一般会采取安装多个WiFi路由器或增加信号放大器的方式，来维持信号稳定。 红外线 红外线（Infrared）是波长在0.76～1000微米（1微米=10-6米）的电磁波，是频率比红光低的不可见光。在物理学中，凡是高于绝对零度（即-273.15℃）的物质都可以产生红外线（以及其他类型的电磁波），因此也称作红外辐射或热辐射。红外线具有热效应，能够与大多数分子发生共振现象，将光能（电磁波的能量）转化为分子内能（热能），太阳的热量主要就是通过红外线传到地球上的。 红外线的显著特征是热效应。跟微波不同，因为微波的波长是红外波长的近千倍，因此微波是深入内部加热，红外加热只是表面加热。较长波长的红外线（远红外线）产生热量较多，如火、太阳、白炽灯等发热物体发出的辐射；较短波长的红外线（近红外或短波红外）不会产生太多热量，可用于远程控制和成像技术。 红外线在日常生活中的应用无处不在。例如，将物体的红外辐射图像转换为可视化图像的高精度检测和疾病诊断，用于测量温度的“额温枪”，用于安防领域的夜视设备（监控摄像头），用于遥控电视机、空调的家用红外遥控器…… 远红外线具有深入皮肤和皮下组织、与人体内细胞分子的振动频率接近等特点,被广泛应用于医疗领域，能够使皮下深层温度上升,微血管扩张,有利于清除血管囤积物及体内有害物质,也能够辅助治疗肌肉酸痛、褥疮烫伤及伤口不易愈合等疾病。 红外夜视器材在现代战争中也发挥着重要作用。从1991年的海湾战争，到最近的俄乌战争，美军支援的枪支和火炮上都配备了红外夜视仪，能够通过接收各种物质发出的红外线，再把它们呈现出来。因此，即使在夜晚或硝烟弥漫的战场上，也能率先发现敌方，并开炮射击，抢占战场先机。 可见光线 可见光波（Visible light）让我们可以看到周围的世界，它是电磁波谱中能够作用于人的眼睛引起视觉的一个很窄的波段。频率在380～750太赫兹（1THz=1012Hz），波长在400～780纳米（1nm=10-9m米）。 我们见到的太阳光通常被描述为白色（或“无色”，所以佛家常言“色即是空”），实际上是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光混合而成的复色光（或聚合光）。1666...