为什么地球上会有生命?为什么会有人类?如果你对这些问题考虑得越多,如果你从不同的学科不同的角度找到的答案越多,那么你会越来越强烈地感觉到:“这是个奇迹!”
生命之于地球,是一系列偶然和必然的结果。说它是偶然,是因为产生生命的必要条件太多了,以至于在这许许多多的条件里,只要有一样不满足,地球便不能象这样生机活泼。说它是必然,那就是不论是物理、化学,还是生物,实际上是环环相扣的,有其一必有其二。如果想在已经产生生命的数不清的必要条件里去找一个例外,那么世界或许会象多米诺骨牌一样彻底倒掉,面目全非。
它最终形成这样的一个结局,以至于象我这样的一个生物体,可以打着键盘,把自己脑子里东西用一种符号表达出来,这不是奇迹还是什么呢?
前一段时间看到一篇文章《寻找外星人》,我又大大地为此感叹一番,天哪,这真是一个奇迹!
行星要不大不小,离开太阳的距离要真正好好,它得有颗卫星来维持自转的稳定以避免表面温度大起大落,它还得有个大好几百倍的兄弟(木星)吸收了各种彗星的撞击。另外还得感谢太阳,它呆在银河系的位置和它自身的大小也要真正好好,它得和银河系的旋臂同步而不穿越,否则的话,银河系旋臂里的星际气体和强大的辐射也会让地球不能称之为“地球”。等等。
一连串的偶然与巧合,让人不得不相信地球是“孤独的”。
言规正传,现在来谈谈水。
作为生命之源,水是当仁不让的,因为迄今为止,还没有发现什么生命体可以离开水生存。人类在探索地球的兄弟行星上是否有生命迹象的时候,首先要看看其上是否有水的痕迹。
地球早期的原始生命是浸泡在被喻为“原始营养汤”的原始海洋里的,靠着一层膜才得以建立起最原始的“自我”来。从这个角度,也许可以解释生命体,包括我们的人类,绝大部分物质是水,因为我们的细胞得被浸泡才能正常工作,营养物质需要液体才能被传送。
水是无色无味的,“无色”是一种客观现象,它很少吸收或者发射光线,外来的光线对它而言几乎是穿肠而过。
但“无味”或许仅仅是一种主观的感觉,这或许是进化的结果。试想,如果我们能感觉到水的味道,而它又是无处不在,那么是不是会干扰正常的饮食?高级生物之所以有味觉,乃是辅助其寻找食物的,对于有营养的物质标以美好的味道,对于没有营养的物质或者有害的物质,如果标以不好的恶心的味道,生物会自然而然避开。这也是一种进化的结果,有正常味觉的动物生存几率高,而味觉紊乱或没有味觉的动物,十有八九被淘汰掉了。另一方面,如果我们无处不在地都能感觉到水的味道,久而久之,它便没有味道了。
水分子是由一个氧原子和两个氢原子组成的,氢原子分开120o分别粘在氧原子的外测。其大小比例,好比是一个网球粘上了两个乒乓球。如果能够把两个氢原子朝上氧原子朝下的话,小朋友或许立刻会认出来它很像米老鼠的头像。
一般的物质总是遇热膨胀遇冷收缩,作为液态的水,在这一点上看起来并没有什么特殊,所以用水壶烧开水不要超过其警戒水位,否则的话水加热到一定温度之后会满出来。
但是,当水的温度下降,到了结晶(也就是结冰)的温度,情形就大不一样了。
一般的物质,当它结晶的时候,其原子总是密集地堆积着,所以体积是变小了。比如盐,化学名称是氯化钠,固体状态下,其中的氯原子和钠原子分别居于立方体的顶点上,无穷多个立方体堆积,一个氯原子周围一定是围着6个钠原子,而一个钠原子周围一定围着6个氯原子。
但是,水分子,由于氢原子分开的角度是120o,所以其结晶的时候,分子和分子手拉手,形成了一种象蜂巢一样六边形的格局(这也是雪花为什么是六角形的缘故),如此,空洞就出来。水结冰,体积却会变大,原因就在于此。
当冰被加热到融化的时候,这种晶体结构被打破,坍塌,就像一个房子,倒塌之后的瓦砾堆一定没有房子的体积大。但是随着加热继续,液态的水分子运动加快,分子与分子之间撞击增强,推进其向外围扩张,于是体积也跟着增大,这是普通的热胀冷缩的原理。
世界是如此的奇妙,让人不由得感叹生命是一连串奇迹的结果。
假设,作为生命之源的水,在结冰的时候,体积不会变大而是变小,后果将会怎么样呢?
我们知道同样质量的物质,体积变大的时候密度一定会减小,这就是冰为什么浮在水面上的缘故。
如果水结冰的时候体积变小密度增大了,那么冰一定会沉下去。如此,经过一个冬天之后,水下一定集聚了一定量的冰。
来年春天,太阳从天空辐照大地,最先加热的是水面上的水。我们知道,水本身是热的不良导体,在中学时就曾学过这样的实验,试管底部养了一条小鱼,倾斜试管,加热上部的水,小鱼仍然活得自在。当太阳加热表面的水的时候,水下的冰也会“活”得很自在,即使是酷暑炎热的夏天。
冬天来临的时候,表面的水又会凝固下沉,次年春天,水下的冰并不会融化。如此,年复一年,不消多少年,河成了不再流动的冰河,海成了可以开汽车的冰海。只有在夏天,或者赤道地带,才能看见薄薄的一层水。
可以想象,假设这些是事实的话,无论地球和太阳,它们的大小和位置有多么得真正好好,地球的温度又是多么得适宜生命的成长,只有一层薄薄的水到冬天又被冻住的原始海洋,无论如何也演化不出来如此纷繁复杂的世界来。