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生命的起源与生物演化
大千世界,芸芸众生;世间万物,纷繁各异;生生死死,花开花落。
越过悠悠岁月之河,我们看到了什么?当第一缕生命之火燃起,照亮的是整个宇宙;人类对自身和自然的认识从幼稚走向成熟。
起初,有不少科学家相信“自然发生说”,认为低等生命物质可以从无生命物质中自然产生出来,这是因为他们看到腐肉中会生出蛆来,放久的粮食中能生出蛀虫,在我国古代也有“腐草化为萤”的说法。
当时一些大科学家如笛卡儿(1596～1650)、牛顿(1642～1727)等都对这个学说深信不疑。
意大利医生雷迪(1626～1687)对这种自然发生说产生怀疑,1668年他做了一个实验,他把一块块肉放入一个容器中,有的外面包上纱布,有的不包。
结果证明,只有不包纱布被苍蝇叮过的肉才生蛆,包有纱布的肉没有生蛆。
后来随着科学的发展,显微镜出现,人们可以通过显微镜看到一些微生物,于是有人又认为,至少微生物可以从非生命物质中产生,所以,在雷迪实验以后的一个世纪里,微生物的自然发生说一直盛行不衰。
1765年,意大利一位博物学家斯帕朗扎尼(1726～1799)做了一个实验,他用两组瓶子,一组盛入肉汤后敞口,让空气可以自由出入,另一组瓶子盛入肉汤煮沸后封口,结果观察到,头一组瓶子里肉汤上长满霉菌,而封口的一组瓶子里仍然清新,因此他认为,即使对微生物自然发生说也不能成立。
随着现代科学的不断发展和科研水平的提高,关于生命起源问题,虽然一些细节还没有完全清楚,但大致答案已经得出了。
原来,原始生命物质还是来自无生命物质。
但这和我们前面提到的自然发生说没有一点共同之处。
因为原始生命物质是从无生命物质经过一系列的化学变化而形成的。
那么,无生命的物质怎么能变成有生命的物质呢?随着科学技术的发展,特别是对有机化学和生物化学的深入研究,人们对生命物质有了更广泛的认识。
原来构成生命物质主要成分的两种有机物是蛋白质和核酸,这两种物质都是高分子物质(分子质量较大的物质)。
蛋白质分子是由一系列的低分子物质——氨基酸所构成。
核酸是由一系列低分子物质——核苷酸构成,这些低分子的有机化合物又是由无机物合成的。
于是有人推断,在原始地球上,可能就是先由无机物合成这些低分子的有机物,进而再形成原始的生命物质。
地球上这种原始生命的出现大约在46亿年前,此时,地球上的大气仍然处于缺氧状态,所以这样的原始生命只能进行简单的新陈代谢,它们悬浮在海水中,从周围海水中取食也只能通过简单的渗透作用进行。
当时,地球的环境还很恶劣,地震和火山爆发喷出的岩浆可以把大片的海水煮沸;强大的宇宙射线,对原始生命的威胁更大。
为何如此恶劣的环境条件没有把原始生命扼杀呢?这是因为当时原始海洋的面积已占地球的1/10,且这些原始生命在海洋中悬浮,有的处于上层,有的处于中层,也有的处于下层。
而处于中层的这些原始生命可以说得天独厚,它们可以不受海面上的各种射线和海底放射性喷出物的影响。
后来,大自然的雷电和太阳光紫外线的作用产生了臭氧,在地球周围离海面约20～25km的高空形成了一层臭氧层,阻止了宇宙射线对原始生命的杀伤作用,为生物的进化开创了良好的条件。
大约在三四十亿年前,原始生命经过极其漫长的演化过程,其内部的运动和外界条件相结合,原始界膜内的物质结构也日趋复杂化,并逐渐产生了细胞膜代替了原始的界膜,对内外的物质交换的控制作用更加完备,出现了简单的细胞。
细胞的出现是生物进化史上又一次质的飞跃。
又经过好几亿年的进化,其中的一些细胞产生了色素,现在植物绿叶里的叶绿素就是一种细胞色素,它可以利用太阳光进行光合作用,产生氧气。
以后才出现了喜氧的细胞,利用氧气进行呼吸要比无氧状况下进行发酵产生更多的能量。
15亿到14亿年前,地球上出现有真正细胞核的细胞,称为真核细胞。
真核细胞,无论在结构或代谢能力方面都大大地超越了原核细胞。
真核细胞的构成较为复杂,有完整的细胞膜、细胞质和细胞核。
膜系结构已较为复杂,在细胞质和细胞核之间有了明显的膜结构。
真核细胞的出现是生物进化史上又一里程碑,真核细胞,使地球进入了一个生机勃勃的新时代,今天世界上的生物除细菌和低等藻类如蓝藻外,其他高等的植物和动物都是由真核细胞衍生和发展而来的(图1-19)。
图1-19 生命的演化过程
那么人们究竟是怎么认识细胞的呢?在此只进行一些简单的叙述。
“细胞”这个词的出现,最早是在1665年英国化学家胡克的《显微图谱》一书中。
当时胡克用显微镜观察了软木片的切面,他发现“软木片上充满了气孔,是个多孔的结构,形如蜂房”,软木片中除了围绕气孔的四壁或者说除了形同小盒的“细胞”外,几乎什么物质都没有,胡克所看到的细胞其实也就是细胞壁。
胡克当时所画的刺荨麻叶腹面的显微图谱也同样清楚地显示了细胞壁轮廓。
之后格鲁又把植物结构的研究推进了一步。
19世纪30年代,德国植物学家施莱登和动物学家施旺通过更高级显微镜的观察建立了真正的细胞学说,他们所观察到的细胞才是具有完整结构的细胞。
现在的“细胞”这一名词并非胡克当时所指的只有细胞壁的细胞,只是沿用胡克所提出的名词。
细胞学说指出:“一切生物皆由细胞构成,细胞是生物体的结构和功能单位。
”此后,普金叶使用“原生质”这一术语来描写细胞中的物质。
生物形态的演化是指直接的物种形式的生命形式的演变或演化过程,分为两个阶段:早期生物演化阶段和以后的生物演化阶段。
早期生物演化阶段是指细胞形成以后到动植物分化这一阶段的生物演化阶段。
生物是以单细胞形式存在的。
由于环境变化的原因,进一步分化为原始的植物和动物,生物演化的高级阶段从植物和动物的分化开始,进入以后的生物演化阶段。
这个阶段也称为生物演化的自组织阶段。
其特点是食物的供给不再只依赖于外部环境的提供,而是在利用外部环境简单物质的同时,主要以生物界内部的循环式利用为主。
这个演化阶段可分为单细胞生物演化阶段和多细胞生物演化阶段两个部分。
在单细胞生物演化阶段,原核生物的植物种属分化为细菌和含有叶绿体的藻类,一部分原核植物演化为真核植物,出现了真菌和真核藻类。
典型的单细胞动物是原生动物,为真核生物,原核生物中的动菌属于一种亚动物。
动菌虽然能够运动,但和不动菌的取食方式却是一样的。
原核生物向真核生物的演变过程,目前科学上还没有研究清楚,可能是不同种类的原核生物彼此之间接触共生,例如像链状的葡萄球菌那样,以后逐渐进化变异、合并为一体,演化为同一细胞的不同细胞器而形成的。
多细胞生物的出现,则是生物界进一步发展的产物,这个过程历时很长,最初大约发生在5亿年以前,这是大气中游离氧积累到一定阶段的结果,生物体由此获得了更多的制造能量的物质,单细胞的生物体组织分化,向更复杂的生物体形式演变,更多的细胞共同生活成为可能,原来的单细胞生物逐渐发生了进一步的身体结构变化,形成了新的多细胞的同体,生长细胞组织功能分化器官形成,植物界大致从低等植物中的菌藻类开始,到高等植物中的苔藓植物、裸子植物和被子植物。
动物界则大体是从单细胞的原生动物到多细胞的腔肠动物、线形动物、节肢动物等无脊椎动物进化为脊椎动物。
地球生命是怎样形成的？
地球的形成：在地球形成之前，宇宙中有许多小行星绕著太阳转，这些行星互相撞击， 形成了原始的地球，当时的地球还是一颗灸热的大火球,随著碰撞渐渐减少，地球开始由外往内慢慢冷却，产生了一层薄薄的硬壳--地壳，这时候地球内部还是呈现炽热的状态。
地球内部喷出大量气体， 其中带著大量的水蒸气，这些水蒸气就形成了一圈包围在地球外围的大气层，地球距离太阳的位置不会太近而致使水蒸气被太阳蒸干，地球本身的大小又有足够的引力将大气层拉住，所以地球才会有得天独厚的大气环境， 大气层形成之后就开始降雨，而形成了原始的海洋。
大约在47亿年前，宇宙中尘埃聚集，形成了地球及其所在的太阳系的其他星球。
当时的空气中不含有氧气，而含有很多二氧化碳（碳酸气体）、氮气。
最初的地球很小，但不断有宇宙中的尘埃及小的星体撞击，体积不断增大。
而且撞击时能量聚集，温度不断上升，最终融化为液体。
不久，星体撞击的次数减少，地球表面的温度降低，形成地壳。
这就是今天的地表。
但是，地球内部的岩浆不断喷涌，形成大量的火山。
火山灰中的水蒸气冷却凝结为水，从而形成海洋。
生命的形成：在40亿年前的地球水环境中，原子组合成分子，形成新的四力平衡体，而且地球在形成过程中，已聚合了极多的星际有机分子，这些分子组合成大分子，利用彼此的引力场和反引力场来寻找合适的组合对象。
大分子、分子、原子三间也是依靠彼此形成的力场来寻找合适的组合对象，形成新的复杂四力平衡体，其中引力场起到远距吸引作用（5－20个原子直径），这也就限制了大分子在大范围获得所需的组合对象，因此大分子彼此组合成一种能移动的组织形式，即最原始的海洋微生物。
能移动的大分子团主要采用定向释放电磁力的方法，逐渐发展成能在水中游动的原始组织，因此它们能获得大量所需的食物（四力平衡体），并在体内积存了一些分子，这些分子在原始微生物母体力场导引下，组合成与母体相似的新微生物，这些原始微生物实质上就是一些复杂大分子团形成的四力平衡体，这也是生物基因复制的雏形。
这些大分子团还不是现代意义上的蛋白质与核酸的聚合体，只是多种氨基酸、核苷、磷酸、碳水化合物及其它一些有机小分子的无序聚合体，当核苷和磷酸组成成核苷酸，并逐渐形成核苷酸链，这些核苷酸链形成的力场就对周边的氨基酸形成力场束缚作用，进而组装出肽链。
或者先由多种氨基酸组合成肽链所形成的力场对周边的核苷酸形成力场束缚作用，进而组装出核苷酸链，随着形成的肽链和核苷酸链越来越长，分子量越来越大，最终形成核酸和蛋白，核酸与蛋白的形成是彼此相互作用的产物，是同时产生的。
上述“大分子团”就相当于团聚体或类蛋白微球，只不过其中有机物成分更复杂一些，除了多种氨基酸外，还有构成核苷酸链的组件（核苷、磷酸）及一些如碳水化合物之类的有机分子。
有机生命的产生过程大致分为三步：先是原始地球简单的无机化合物形成原始的有机物质（碳氢化合物及其最简单的衍生物），二是在第一步基础上，逐渐发展为复杂的有机化合物（糖、核苷酸、氨基酸）和它们的聚合物多糖、核酸和蛋白质，以及其它有机物质，三是随着地球上自然条件的演变，上述物质进行复杂的相互作用，最后产生具有新陈代谢特征、能生长、繁殖、遗传、变异的原始的有机生物。
在各种“类太阳系”的类地行星上，其拥有的碳、氢、氧、氮、硫、磷等有机生物演化必需的化学元素都是相同的，地球有机生物的演化模式在其它类地行星上也适用，那些外星有机生物必然经历从RNA到DNA，从单细胞到多细胞的演化过程。
因为在36—40亿年前的地球上，各种有机生物进化繁演模式之间进行着激烈地竞争，最终是最具适应力的RNA繁演模式胜出，这种模式从单一的源扩展到全球，其它有机生物繁演模式被淘汰。
也就是说，地球上最初的有机生物繁演模式是最佳的，这种模式可以推广到宇宙中其它类地行星上；当然，核苷酸和氨基酸的种类可能有所不同，而且由于类地行星环境各有不同，有机生物此后的演化之路是大相径庭的，特别是在DNA的基因编码与蛋白质种类上是丰富多彩、千奇百怪的。
各种生物DNA中都有很多不表达的、似乎无用的基因，但生物的进化是非常注意节约的，在生物体最重要的部位（DNA）却有如此多的无用之物，这是不合常理的。
笔者认为，这些“无用基因”实际上是“备用基因”-+，这些都是生物经过35亿年进化的结晶，它伴随着生物经历了无数风雨（如生存环境、食物来源的变化），这是生物的最大财富，正是这些“备用基因”使生物具有极强的适应力，保留这些旧的基因编码比重新建立要快速得多，使生物具有更强的适应力，也许当地球某些区域极度干旱时，某些哺乳动物会重新演化出爬行动物的抗旱鳞片，也许在未来的水世界中，某些陆地动物会重新演化出鳃。
在人类新生儿中，会出现一些反祖现象，如多毛、长尾巴，这是因为在胚胎的基因复制过程中出错，将某段“备用基因”表达出来。
生物进化的原动力就是为了维持自身的复杂四力平衡，不断地从外界获取所需的四力平衡体（能量、营养）。
在竞争中，大分子团比小分子团有竞争力，因为前者的力场强，单细胞生物又比大分子团有竞争力，多细胞生物比单细胞生物有竞争力；能先敌发现的生物更有竞争力，因此进化出眼睛，有锋利牙齿或爪子的生物更有竞争力，体积大的生物更有竞争力，因为他们在搏斗中产生的电磁力大。
随体积增大，它们发展出一种通讯机制，使体内的大小分子团能充分协同，因此进化出神经系统和原始的脑；能学会捕食技巧的生物更有竞争力，因此进化出更大容量的脑。
复杂的竞争环境促成生物进化。
地球生物圈就是几百亿种四力平衡体互相竞争、互相协同的统一体。
地球微生物之所以进化出植物和动物两大类不同的四力平衡体，是因植物和动物夺取的是不同类型的小四力平衡体，两者是互补的，即食草动物夺取的是植物的四力平衡体，食肉动物夺取的是食草动物的四力平衡体，而微生物夺取的是植物、动物的四力平衡体，植物则吸收经微生物分解后的四力平衡体，这就构成一种循环，三者都有生存的空间。
动物、植物、微生物实质上就是一种聚合了几万――几亿亿个大分子团的“集成四力平衡体”，这种联合的目的就是为了更好地夺取外界的四力平衡体，这是生物进化的原动力。
生物体就象一种联合作战的分子集团军，各种分子各司其职，部分分子聚合成接收可见光的眼睛，用于寻找有用的四力平衡体（食物），部分分子聚合成能定向释放电磁力的肌肉，用于捕获食物，部分分子聚合成神经细胞，用于联络机体内各种协同作战的分子兵团（组织、器官），部分分子聚合成消化系统，将捕获的各种“集成四力平衡体”（动物、植物），分解成可供体内分子使用的小分子（氨基酸、糖等）。
生物体获得的各种四力平衡体也由各种分子合理分配。
在行星上只要有液态水存在，加上碳、氮、磷等元素，就能形成有机分子，并进一步聚合成最原始的生物，而宇宙大部分恒星的最终产物正是上述化学元素，星际中飞舞着极多的生命种子—“有机分子”，另外一小部分大质量恒星最终产生的是金属类重元素，也是生物进化所必需，宇宙及生命的演化是经过设计的，这就是宇宙程序。
宇宙就是一种超级的信息处理交换系统，在运行奇子级、引力子级、粒子级、原子级、分子级、生物级程序的过程中，各种信息编码（引力子、反引力子、粒子、原子、分子）进行着非常频繁的交换和处理，在协同和自组织中演化出纷纭复杂的宇宙万物，生物体可说是这种信息处理交换系统的一种小集成，它们频繁地输入宇宙中的各种粒子、原子、分子、引力子、反引力子，经复杂处理后，转换成对自身有用的信息编码（如各种生化反应），获得有用能量，维持生物级程序的运行，并将无用的编码通过各种渠道排泄出来（肺、皮肤、排泄口）。
生物进化是生物基因程序通过与外界的粒子级、原子级、分子级、引力子级程序的信息交换来实现的，当自然环境发生变化，即上述宇宙程序的协同运行环境发生变化，生物基因程序通过接收上述程序的信息编码（粒子、原子、分子、引力子、反引力子），使部分生物基因发生变异，修改生物基因程序，以适应新的自然环境，即新的宇宙程序协同运行环境，形成生物的进化。
自然界中的自组织、协同现象，本质上就是众多四力平衡体从竞争（混沌）中逐渐建立秩序的过程。
自然界的有些混沌现象是因地球引力场使地球自转，而使地球上的流体（如水、空气）呈现螺旋形运动。
分子、原子、粒子世界出现的混沌现象是因微观物质中的各种引力场和反引力场的相互干扰造成的。
经济学、社会学领域的混沌现象，是因地球上的每一种物质如动物（人）、植物、微生物、矿物、水、空气都是四力平衡体，这种混沌现象与生物体内的混沌现象是类同的，将人比作生物体内的每种分子，将城镇比作细胞、器官、组织，将道路比如血管，将政府比作中枢神经系统，将地球的自然资源比作生物体所需的能量和营养，差别在于每个人都拥有独立思考的大脑，而生物体内的分子却没有，所以社会的运行不及生物体有序。
生命的宇宙_科学探索概要该文旨在研究宏观天体和微观粒子的相互转化机理与天体循环演化规律。
质疑大爆炸的宇宙观，并通过物理运动和化学运动相结合,描述星球由产生至消亡的全过程和“代生”特征，采用先天八卦图展现宇宙天体的演化规律。
在此基础上，阐明彗星是由外恒星系进入太阳系的星体和解释星系形成螺旋状态的机理。
1. 现有宇宙成因假说今天，虽然科学技术已经有了重大进步，但关于宇宙成因，仍处在假设阶段，归纳起来，大致有以下几种假说：第一种是：“宇宙大爆炸”假说。
到目前为止，许多科学家倾向于“宇宙大爆炸”的假说，这一观点是由美国著名天体物理学家加莫夫和弗里德曼提出来的。
这一假说认为，大约在200亿年以前，构成我们今天所看到的天体的物质都集中在一起，密度极高，温度高达100多亿度，被称为原始火球。
这个时期的天空，没有恒星和星系，只是充满了辐射。
后来不知什么原因，原始火球发生了爆炸，组成火球的物质飞散到四面八方，高温的物质冷却起来，密度也开始降低。
在爆炸两秒钟之后，在100亿度高温下产生了质子和中子，在随后的自由中子衰变的11分钟之内，形成了重元素和原子核，大约又过了年的时间产生了氢原子和氦原子。
在这年的时间里，散落在空间的物质便开始了局部的联合，星云、星系的恒星就是由这些物质凝聚而成的。
在星云的发展中，大部分气体变成了星体，其中一部分物质受到引力的作用，变成了星际介质。
得出这一假设主要观测依据是星系谱线红移和星空背景微波辐射。
1929年，哈勃对24个星系进行了全面的观测和深入的研究。
他发现这些星系的谱线都存在明显的红移。
根据物理学中的多普勒效应，这些星系在朝远离我们的方向奔去，即所谓的退行。
而且哈勃发现这些星系退行的速度与它们的距离成正比。
也就是说离我们越远的星系，其退行速度越大。
这种观测事实表明宇宙在膨胀着。
那么，宇宙从什么时候开始膨胀？已膨胀多久了？根据哈勃常数H=150公里/（秒.千万光年），这个意义是：距离我们1000万光年的天体，其退行速度为每秒150公里，从而计算出宇宙的年龄为200亿年。
20世纪60年代天文学中的四大发现之一的微波背景辐射认为，星空背景普遍存在着3K微波背景辐射，这种辐射在空中是各向同性的。
这似乎是当年大爆炸后产生的余热，从某种意义上这也是支持了大爆炸宇宙学的观点。
第二种是“宇宙永恒”假说。
这种假说认为宇宙并不向人们所说的那样动荡不定，自开天辟地以来，宇宙中心的星体，星体密度以及它们的空间运动都处在一种稳定状态，这就是宇宙的永恒假说，这种假说是由英国天文学家霍伊尔、邦迪和戈尔特等人提出来的。
霍伊尔把宇宙中的物质分成以下几大类：恒星、小行星、陨石、宇宙尘埃、星云、射电源、脉冲星、类星体、星际介质等，认为这些物质在大尺度范围内处于一种力和物质的平衡状态。
就是说一些星体在某处湮灭了，在另一处一定会有新的星体产生。
宇宙只是在局部发生变化，在整体范围内则是稳定的。
第三种是“宇宙层次”假说。
这种假说是法国的天文学家袄库勒等人提出来的，他们认为宇宙结构是分层次的，如恒星是一个层次，恒星集合组成星系是一个层次，许多星系组成星团是一个层次，一些星团组成超星团又是一个层次。
综合起来看，以上种种假说虽然说明了模式的部分道理，但都未能系统解释宇宙物质运动规律和演化机理，许多问题尚待进一步探明。
2. 宇宙大爆炸理论不能成立的几点看法2.1. 用星系红移的退行效应来说明宇宙在膨胀，是大爆炸理论产生的主要前提。
加莫夫和弗里德曼提出这一理论并未给予大爆炸原动力来源一个合理的物理解释。
2.2.凭星系红移的多普勒效应，断定星系退行值得商榷：对于宇宙谱线红移，从可能性的角度分析存在三种形成谱线频移的原因，即：距离效应、多普勒效应、康普顿效应。
见《谱线频移效应所导致的宇宙观念和物理观念》志勰2002年7月25日著。
2.3.“大爆炸前的原始火球的物体的密度极高，质子和中子都未产生”那物质是由何种离子所构成？“天空没有恒星和星系，只是充满辐射”，那么辐射由何种反应所产生？这点大爆炸理论并未交代清楚。
作为此种高密度的物质，既无法作相应的物理试验，也没有一个合理化学解释，难以令人信服。
2.4.“大爆炸前的原始火球的物体的温度100多亿度，在爆炸两秒钟之后才产生质子和中子，在随后的自由中子衰变的11分钟之内，形成了重元素和原子核，大约又过了年的时间产生了氢原子和氦原子。
”没有质子和中子就没有原子核，没有原子核，就没有热核反应，那么原始火球100多亿度的物体温度由何而来？2.5.将“3K微波背景辐射的观测结果，推测为宇宙大爆炸后200亿年后遗留的余热”。
那布满宇宙无数的恒星所释放的热量和其星系暗星天体所反射的热量，又由何体现？各方同向性的微波背景辐射，说明我们的宇宙天空到处充满恒星热核反应的能量，如果是大爆炸理论，只有在其中心点测量，才能得出各向同性的微波，难道地球又回到哥白尼前的“宇宙中心”？关于大爆炸理论也许人们还有更多的疑问，在这里用老子早在2千多年前的至理名言：“孤阳不生，孤阴不长”来回答，更为简明。
3. 星球产生的机理与代生特征几百年来，人们一直在探寻星球的起源以及变化规律，尽管历代科学家进行了不懈的努力，但都未能对星球的产生和消亡的演化规律给予系统的解释。
由英国天文学家霍伊尔、邦迪和戈尔特等人提出来的宇宙的永恒假说，也未能进一步阐明支持宇宙物质无限循环运动的机理。
在爱因斯坦创立量子力学和狭义相对论后，人们对微观粒子运动获得了更深入的了解，并一直在探索宏观天体运动规律和微观离子运动规律相协调的统一场论---广义相对论。
随着天文观测的不断深入，人们发现广袤宇宙空间存在着各种运动形态的星际物质：恒星、行星、卫星、彗星、流星、星际尘埃，超新星、脉冲星、中子星、电磁辐射、恒星离子流（太阳风）、星光等，有的天文学家甚至推测有黑洞的存在。
人们还发现，由这些星际物质组成的星系和由星系组成的星系团，遵循着一定的运行规律。
那么是什么自然规律支配它们永无止境地运动或相互转化呢？下面我们将结合微观物质的运动，探讨宏观天体的演化过程及星球“生命”运动变化的规律,为了便于读者直观理解请先参阅“星际物质循环运动周期表”:天文观测已证实天空中的发光星体大部分是恒星，恒星不断向太空高速喷射各种离子。
太阳是影响地球最直接的恒星，离地球1.5亿公里，它的直径约为140万公里，大小约为地球的倍。
太阳是悬浮在空中的天然核反应堆，它通过核聚变释放出惊人的能量。
这些能量造成太阳上的风暴，能量的一部分被高速粒子带到太空之中。
当由这些带电粒子以太阳风的形式吹向地球的时候，地球磁场由于受到它的干扰，而变成椭圆球的形状。
夜晚地球两极上空绚丽极光就是由太阳带电粒子与地球大气层反应所至。
太阳表面的能量还以可见光、紫外线和X射线的形式向外辐射，他们的力量足以穿透地球大气层，其功率竟高达100万亿千瓦，也就是说地球每平方米都受到1.35千瓦来至太阳的辐射，科学家把这个数字称为太阳常数。
透过天文望远镜，人们可以看到太阳表面到处是氢的海洋，而“粘附”在太阳表面不断抖动着的“微细纤维”，实际上是正在喷射到30万公里高处的数以10亿吨计的物质。
恒星的热核反应是太空粒子的发射源，根据热传递原理这些粒子在远离发射源后，温度会逐渐降低，与所处的空间环境温度进行热平衡。
由恒星物质受热核聚变所裂解并被抛射到太空的质子、中子、电子的粒子群，在冷凝作用下又重新聚合，组成原子，不同性质的原子又会在化合作用下，产生不同结构的分子，由大量分子群集合成分子气团。
在高速运动中它们遵守量子力学的运动规则。
恒星粒子的释放和冷凝与工业材料等离子热喷涂加工的工作原理是一致的。
分子气团进一步冷凝结就会形成沙粒状的宇宙尘埃，这些尘埃在自身电场的弱相互作用引力下继续聚合组成陨石，并不断吸收比其微小的粒子，在漫长的星际旅行中渐渐长大。
与此同时在宇宙空间里又充满了来自各星体的磁场，这些低速运行的小质量星际物质，将受到来自附近较大星体磁场的约束，此时这些星际物体内部分子运动，继续遵守量子力学的运动规则，而系统整体却遵守经典物理引力运行规则。
离恒星、行星或卫星轨道较近，而自身运动速度又达不到这些较大星体的逃逸速度的陨石，将成为流星落入这些星体。
自身运动速度与较大星体的逃逸速度相等时，陨石将围绕大星体旋转演变成其卫星。
若陨石逃逸速度，大于行星、小于恒星，它就会演变成小行星，其速度与引力的关系确定了它在行星环中的轨道层。
若陨石或行星逃逸速度大于本恒星系的控制，在长途的星际旅行中，若被其它恒星磁场捕获，它将成为别的恒星家族成员。
不过这个天体扮演的却是彗星角色。
而这颗彗星运行的大轨道偏心方向应与原恒星所在方向有关联，因为此彗星进入新的恒星系后，受引力作用，将加速向恒星中心运行，若该彗星的矢量方向正对该恒星，则会坠入其中。
若该彗星的矢量方向偏出恒星中心，必然受到恒星强大的引力拉动所折返，即便产生偏角，也能通过天体运动的数学模型，计算出其原轨道来源方向。
过去人们关于彗星的形成，有以下四种假设，提出来供大家参考：第一种是丹麦天文学家詹.汉德瑞克.奥特于1950年指出：太阳系形成之时，由于它的中心产生的引力无法充分束缚外部大量的宇宙尘埃和气体星云等原始物质。
由“奥特云”聚合产生彗星。
第二种彗星起源假说（由澳大利亚天文学家提出）认为彗星来自太阳边缘的彗星带。
第三种假设认为，彗星可能来自木星喷发。
第四种假设彗星是由太阳的姐妹“复仇星”在绕太阳旋转的轨道上周期性地把致命的彗星释放到地球上。
我们形成彗星由外恒星物质进入，这种判断的理由是：其一，它的公转运行轨道与行星有很大差别，其椭圆的偏心很大。
哈雷彗星其近日点可穿透九大行星的各层轨道面，远点得76年才能往复一趟。
若它是由本恒星所抛射的粒子群，在太阳磁力线边缘地带冷凝形成，早期陨石般的小星体必然受太阳引力的作用，产生公转，并逐步成为外轨道行星。
满足大偏心的椭圆运行轨道，应有一个进入该星系天体速度惯性和恒星引力的共同作用。
其二，彗星与行星另一个不同点是，它在运行中不断向外释放物质，其体积和质量逐步减少，甚至出现解体。
对于小体积的陨石而言，与演变成彗星这种较大体积是矛盾的。
其三，假定彗星是在本恒星系磁场边缘地带形成，由于某种原因运行速度降低，受太阳引力作用而向中心地带切入，那么它的运行周期应该越来越短。
可是，从历史的观察记录来看，彗星回归时间间隔却是一致的。
所以我认为：彗星是外星系所逃逸“流浪” 星体，被太阳引力捕获，而成为太阳系的“家庭” 成员，并在太阳系内逐步解体，被其他星体吸收。
关于行星的形成过程我们已知有两种途径：一种是太阳还在其行星时期所捕获的星际物质形成的卫星，这些卫星随着太阳演变为恒星后，便进升为行星。
另一种途径，是太阳已成为恒星后，在其磁力线内新冷凝的陨石组成的小行星，这些星体物质一部份来源太阳喷发的粒子体，另一部分来源于其它恒星。
这种小行星的分布轨道，如果离太阳系内大行星轨道接近，很容易受大行星引力场影响，被其捕获，而成其为流星，坠入的流星物质又成为大行星的组成部分。
由于行星在围绕恒星的长期公转过程中，不断吸收恒星释放的辐射、粒子体、气体分子、陨石、流星、彗星散落物等，体积与日俱增，随着质量的增加，引力和地心压力也不断升高。
由于行星体的物质性状基本由分子结构呈现，在增压过程中，必然导致分子密度增加，分子与分子中间的距离靠近，迫使分子电子云之间相互接触的机会增加。
电子与电子相互摩擦或碰撞会将电子高速旋转的动能以热能的形式释放出来，而造成球体升温。
现在地球已在这种高压作用下，将地核升温为数千度的岩浆，火山爆发就是这种内热向外释放的体现。
如果行星长期通过冷凝和引力吸收物质，随着球体的进一步增大，地核的内温也会随着增高，并传导到地表。
如果地表的平均温度上升到1000℃时，这个行星就演升为红巨星了。
红巨星这种高温高压状态，会使分子运动进一步加剧，由电子与电子的碰撞，发展到原子核与原子核的碰撞，原有分子裂解形成核聚变，向外猛烈爆发，释放能量和射线，形成超新星。
这样，一个新的恒行便产生了。
恒星是星体最强大、最壮丽的阶段，也是其生命走向衰亡的幕年阶段，由于热核反应不断向外释放物质，最终将耗尽能量，形成引力坍塌，人们通常议论的黑洞就处于这个阶段。
恒星的残余物质形成冷却收缩，由于质量下降对原星系的引力控制能力也逐步丧失，各行星公转的离心力大于恒星的引力，它们将随惯性的作用，在公转的过程中增加切向量逐步远离原中心点，这颗恒星也就完成了其历史使命。
宇宙星系的所有天体和物质，就是在这样的星际生命周期的大循环中，一代一代由小到大、由弱到强、由强转衰、由衰亡孕育新的“生命”。
这种生存、繁衍、消亡的代生机理，是天体运动和转化的自然规律。
4. 星系的旋臂在天文观察中，大部分星系会呈现盘状螺旋形，即天文学界所称的旋臂。
我们在认识星体的周期循环运动后，对这一现象就有了新的解释。
由于行星、卫星等不发光天体的反射光很弱，构成我们所见星系的光斑，主要由恒星所产生。
恒星的这种螺旋分布是经过许多代恒星的生成与消亡所产生的结果。
一个星系的中心，早期是由一个恒星产生，这颗恒星也是经过漫长的星际旅行和由小天体不断吸收天空中的其它恒星释放物质逐步演变而成。
在恒星还未爆发之前，由于自身的引力场作用，会在磁力线内捕获来自太空其他恒星的粒子，组成自己的卫星。
当自己爆发后也会向自己的卫星和太空释放物质，原来的卫星成长为行星，这些行星也会产生自己的卫星，较大体积的卫星同样也会捕获小天体物质，成为自己的卫星。
这些天体运动，除了自身自转，还围绕母星公转。
当母恒星核聚变爆发，质量不断损失，其引力逐步下降。
星系中，子星体的运行轨道将满足以下函数：vt为周转半径增加的速度，wt为公转的角速度。
这个轨迹就呈现阿基米德螺线。
（此公式的数学论证详见本人所著《等速度螺线运动方程问题》）其各层螺旋轨道面的行星，也会在不断的吸收中演化为恒星，而它的子星在其退化时，同样以螺旋方式逐步远离母星。
由于后代各子星呈放射状远离母体，在星系的中心交叉的机会多于边缘，当这些星体生成恒星以后，远处观测就会发现大星系中心的星体更为密集，中心密集的星体的观测亮度也会高于边缘地带，这就是星系产生旋臂的缘故。
生命的起源与生物的演化
1.生命的起源
图1-6 地球上生命起源示意图
（转引自刘本培、全秋琦，1996，有简化）
（a）原始大气；（b）有机物形成；（c）原始生命的物质交换
许多学者认为，生物的形成和发展是在地球上进行的。
地球上的无机物在特定的物理化学条件下，形成了各种有机化合物，这些有机化合物后来再经过一系列的变化，最后转化为有机体。
生命产生的这一过程可以概略归纳为三个阶段（图1-6）：①原始海洋中的氮、氢等元素和水、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氯化氢以及甲烷等无机化合物，在紫外线、电离辐射、高温、高压等一定条件影响下，形成氨基酸、核苷酸及单糖等有机化合物；②氨基酸、核苷酸等低分子有机化合物在原始海洋中聚合成复杂的有机化合物，如甘氨酸、蛋白质及核酸等“生物大分子”；③许多生物大分子聚集凝缩而形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系，呈现出初步的生命现象，既能从周围环境中吸取营养，又能将“废物”排出体系之外，构成有生命的原生体。
这种原生体的出现使地球上产生了生命，把地球的历史从化学进化阶段推向了生物进化阶段。
这是生物界演化史上的第一件大事。
2.早期生物的发生和演化
保存于地球上前寒武纪岩石中的化石为最早期生物的演化提供了证据。
这些化石证据表明早期生物演化存在四大飞跃：一是从非生物的化学进化发展到生物进化；二是生物的分异；三是原核生物向真核生物的演变；四是后生动物的出现。
尽管地球年龄约为46亿年，但生物化石仅在38亿年前的地层中发现。
在南非东部Barberton 镇的无花果树组的燧石（燧石年龄约38亿年）中发现了许多有机体，从中分离出了棒状的Eobactewrium islatum和球状的Archaeospheroides barbertonensis单细胞生物。
前者可以和现代许多细菌的细胞壁结构和大小相比较。
球状生物较大，直径为17～20μm，可能是一些藻类的演化先驱。
此外，在西澳大利亚皮尔巴（Pilbarn）地质时代为35亿年的Warrawoona群炭质燧石中发现了叠层石的丝状细菌。
在南非昂威瓦特系（Onverwacht Series，约34亿年前）发现可能为蓝藻和细菌的球形或椭圆形有机体。
以上这些最早的化石记录就是从非生物的化学物质向生物进化转变时出现的最早生物。
早期生物演化的第二次飞跃是生物的分异，即多样性的增加。
这可从加拿大Ontario西部苏必利尔湖沿岸的前寒武纪Gunflint 组中发现的生物化石得到证明。
Gunflint 组的燧石形成于大约20亿年前，其间出现8属12种微化石。
数量最多的是具丝状结构的微化石，据其形态可分成4属5种，它们很像现代蓝绿藻中具丝状结构的Oscillatoria，其中一个属与现代的氧化铁细菌Crenthrx相似。
第6个属的微化石为Eoastion，由星状和由放射状排列的丝状体组成，与现代和古代的生物无明显的相似性，但在某些方面相似于氧化铁锰的Metallogenium personatum。
最为特殊也最多的为Kakabekia，它有一个具短柄的球茎，上面有一个类似伞状的构造，这三部分构造的大小随种而不同。
第8个属的有机体为Eosphaera，由内外两个同心层组成。
这些生物的存在证实经过10亿年的演化，原核生物已发展到相当繁盛的程度，这可能与后期富氧大气圈的出现有关。
早期生物演化的第三次飞跃是从原核生物演化出真核生物。
在澳大利亚北方Amadens盆地的Bitter Spings 组的燧石（年龄约为10亿年）中，发现了4个属的微化石。
其中一个属像丝状的蓝绿藻，类似现代的Oscillatoria 和Nostoc。
另三个属保存的内部结构像绿藻（真核生物）而非蓝绿藻。
进一步的研究证实，此处共有3个像细菌的种，20个可能是蓝绿藻的属和2个绿藻属，2个菌种和2个有疑问的生物，其中的一个绿藻为Glenobotrydion aenigmatis。
在我国华北雾迷山组的黑色燧石（约12亿～14亿年）中发现真核的多核体型藻类，属于绿藻纲管藻目多毛藻科。
在印度、美国、加拿大等国家时代大体相同的地层中均有发现，说明此时真核生物已较多。
在我国距今17.5亿年的串岭沟组中发现属于真核生物的宏观藻类（可能为Vendotaenides），这表明真核生物的出现大约在18亿年前，只是此时仍以蓝绿藻和细菌等原核生物为主，而真核生物的繁盛在10亿年前。
后生动物出现的时期一般认为在距今6亿～7亿年，主要是软体的腔肠动物、蠕形动物中的一些门类。
澳洲南部伊迪卡拉崩德砂岩中的伊迪卡拉动物群（图1-7）就是一个代表。
伊迪卡拉动物群（其年代范围为5.9亿～7亿年）中，67%是腔肠动物，包括水母、水螅、锥石、钵水母类的其他类别，珊瑚虫纲（海鳃类）的代表；环节动物占25%，节肢动物占5%，以及其他亲缘关系不明的化石和痕迹化石。
该动物群分子在西南非洲纳马群、加拿大的康塞普辛群、西伯利亚北部文德系、英国强伍德森林（Charnwood forest）地区、瑞典北部的托内湖区及我国的震旦系等都有发现。
图1-7 伊迪卡拉动物群复原图
（据Aubouin et al.，1975）
1—推测的海绵和海藻类；2—Dickinsonia（环节动物）；3—Trilbrarachidium；4—水母类；5—Rangea 和Charnia；6—Parvancorina；7—Spriggina（环节动物）；8—环节动物的虫管
3.显生宙生物的演化
显生宙生物演化的形式不同于早期生物演化。
（1）动物界的第一次大发展
震旦纪末期出现了具外壳的多门类海生无脊椎动物，称小壳动物群，在寒武纪初极为繁盛。
其特征是个体微小（1～2mm），主要有软舌螺类、单板类、腕足类、腹足类及分类位置不明的管壳类等。
代表分子有Cricotheca、Siphogonuchites等。
小壳动物群处于一个特殊的阶段，它是继震旦纪晚期的伊迪卡拉动物群之后首次出现的带壳生物，动物界从无壳到有壳的演化是生物进化史上的又一次飞跃。
特别值得注意的是，在我国云南澄江地区的寒武系底部有一无硬壳生物群和小壳动物群的混生带，称为澄江动物群，它代表了伊迪卡拉动物群向小壳动物群的过渡。
澄江动物群是我国古生物领域的重大发现之一，震动了国内外地质古生物界，成为古生物学研究的一大热点。
从目前所发现的这个动物群的组成看，有正常的三叶虫、金臂虫类、水母、蠕虫类、甲壳纲、分类位置不清楚的非三叶虫节肢动物、腕足类和藻类等。
保存有软体的有Naraoia、水母类、蠕虫类及非三叶虫的节肢动物等。
澄江动物群内正常三叶虫无附肢保存。
澄江动物群现已定名61属67种。
其中许多动物的软体都保存极好，栩栩如生，能提供有关生物解剖、生态、亲缘关系等多方面的珍贵信息，比世界著名的加拿大的不列颠哥伦比亚省中寒武统布尔吉斯页岩动物群（已被联合国教科文组织列入世界级化石遗产地名录）早了约1500万年，逼近了“小壳化石”大量出现的高峰期。
澄江动物群中生物体造型的分异度和悬殊度都很大，真可谓“创造门类的时代”。
寒武纪初期（距今约5.7亿年），动物界出现第一次爆发式的大发展，是以发展具有硬体的生物为特征，几乎所有的无脊椎动物门，绝大部分纲都已出现。
其中以节肢动物门的三叶虫纲最为发育，约占化石保存总数的60%；其次为腕足动物，约占30%；软体动物、蠕虫、古杯、海绵及节肢动物门的其他类别约占10%。
（2）动植物从水生到陆生的发展
在志留纪和志留纪以前的植物都是低等的菌藻类，完全生活在水中，无器官的分化。
志留纪末期至早、中泥盆世，地壳上陆地面积增大，植物界由水域扩展到陆地。
此时植物体逐渐有了茎、叶的分化，出现了原始的输导系统维管束，茎表皮角质化及具气孔等，这些特征使植物能够适应陆地较干燥的环境并不断演化发展，生存空间不断向陆地内部延伸。
具有叶子的植物在中泥盆世大量出现。
晚泥盆世已出现显花植物的古老代表。
“鱼形”化石在奥陶纪（约5亿年）就有无颌类化石碎片的记录。
有颌类最早出现于中志留世，它的出现是脊椎动物进化史上的一件大事，它标志着脊椎动物已能够有效地捕食。
脊椎动物从海生到陆上水生大约从志留纪晚期开始。
总鳍鱼类中的骨鳞鱼是四足动物的祖先。
具明显的从总鳍鱼类向两栖类过渡性质的化石发现于晚泥盆世地层中。
完全摆脱水生变成陆生，两栖类演化到爬行类。
爬行动物在胚胎发育过程中产生一种纤维质厚膜，称为羊膜，它包裹整个胚胎，形成羊膜囊，其中充满羊水，使胚胎悬浮在液体环境中，能防止干燥和机械损伤。
羊膜卵的出现使四足动物征服陆地成为可能，并向各种不同的栖居地纵深分布和演变发展，是脊椎动物进化史上又一件大事。
具羊膜卵的化石记录发现于北美早二叠世的沉积中。
但从两栖迷齿类到爬行类的演化，可能还要早，据推测可能在晚石炭世已完成到爬行类的演化。
4.动物界各门类的演化谱系
生物界发生和发展的历史过程完全符合客观物质世界从简单到复杂、从低级到高级的变化规律。
以动物界为例，一切最低级的动物由单细胞组成，称原生动物（图1-8）。
由原生动物演化出后生动物。
海绵动物是最原始、最低等的多细胞动物，动物机体仅由两层细胞组成，细胞虽有分化，但无组织产生，在胚胎发育中，胚层细胞具逆转现象，这与其他多细胞动物不同，所以这类动物在演化上是一个侧枝，称侧生动物。
腔肠动物是真正的后生动物，动物的身体由外胚层和内胚层构成，称两胚层动物。
但腔肠动物仅有简单的组织分化，还没有形成典型的组织与器官，为低等的后生动物，所有后生动物都是经过这两胚层阶段发展起来的。
由两胚层动物演化为三胚层动物，即动物身体由外胚层、内胚层和中胚层发育形成各种复杂的组织、器官和器官系统。
从原始的三胚层动物又发展出神经系统获得充分发展的脊椎动物，最后又在脊椎动物中发展出人类。
人类具有自觉的能动性，起源于动物界，是动物发展的高级阶段。
图1-8 动物界各门类的演化谱系
（据何心一、徐桂荣等，1987）
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