極簡人類史：從宇宙大爆炸到21世紀：1 前傳開端之前_大衛·克裡斯蒂安

在人類歷史以外，還存在一個更大的範疇，即地球史甚至整個宇宙的歷史。本章「前傳」正是希望在這個更大的範疇之內，講述人類過去的歷史——這也正是「大歷史」研究的範疇。正如我們需要用世界歷史，來幫助我們理解特定區域的歷史一樣，我們也需要一個更大的背景，來幫助我們看清人類歷史在地球史乃至宇宙史中的位置。如果我們要進行超越人類自身歷史的思考，我們就需要「大歷史」。

20世紀中葉以前，大多數天文學家認為宇宙沒有歷史，它始終存在著。但我們有理由對此假設持懷疑態度。20世紀20年代，美國天文學家埃德溫·哈勃（Edwin Hubble）找出證據，發現大多數遙遠的星系一直在離我們遠去。這些證據表明宇宙可能一直在膨脹。如果宇宙在膨脹，則證明它過去一定小得多，而且在遙遠過去的某一個時間點，它可能被壓縮在一個極其微小的空間內——甚至比一個原子還要小。

20世紀中葉，大部分天文學家積累了足夠的證據，證實上述猜測正是以前發生過的事實。我們發現，人類並非唯一擁有歷史的創造物。地球有自己的歷史，整個宇宙也有自己的歷史。自20世紀中葉以來，我們開始能夠講述這段歷史，並將人類歷史視為一部更宏大、更科學的「創世史」的一部分。本章人類史「前傳」希望以21世紀的知識視野，向大家提供這部大歷史的概覽。（幾乎人類的每個社會都有一套自己的解釋宇宙起源的故事，這些創世故事——對那些相信它的人來說並非「神話」——試圖為所有生命賦予意義，這些意義通常反映了他們各自的文化來源。）

宇宙出現在大約138億年前，源於宇宙學家所說的「大爆炸」。這是所有歷史日期的開端，我們對大爆炸之前的世界一無所知：我們不知道在此之前是否存在時間、空間甚至虛無，我們缺少任何與此有關的信息或是理論；這也正是創世故事開始的時候。但是其實，從宇宙出現的那一刻開始，我們便能夠講述一個符合現代科學基本理念的創世故事——這個故事建立在大量且仍在不斷增加的證據之上。

當宇宙剛剛出現時，它極其微小，很可能比一個原子都小。然而，在其內部蘊含著組成宇宙所需的所有物質和能量。此時的宇宙溫度極高，（幾乎無法用數字衡量！）以至於物質、能量、粒子、空間和時間全都混雜在一起。隨後，在巨大能量的作用下，宇宙發生急劇膨脹，其速度可能比光速還要快。在暴脹過程中，宇宙逐漸冷卻。正如蒸汽最終會凝結成水一樣，宇宙在冷卻過程中，也會經歷一系列不同的「階段變化」。從宇宙誕生的第一秒開始，各種截然不同的力量就出現了，包括引力（一種將萬物拉攏聚合的力量）與電磁力（一種促使異性電荷相吸，同性電荷相斥的力量）。組成物質的基本粒子夸克此時也出現了。然而誕生初始的宇宙變化劇烈，大部分粒子一出現就消失，轉化成宇宙中的純能量。

下一秒，宇宙暴脹的速度慢了下來。此時的宇宙已經出現了我們今天熟知的各種物質，包括質子和電子（組成原子的基本成分）以及至少四種基本形式的能量。這時的宇宙仍比太陽中心還要熾熱，充斥著「等離子體」，這是一種由能量和帶電粒子組成的雜亂的混合。大約38萬年後，宇宙開始經歷另一個「階段變化」。此時的宇宙溫度繼續下降，使得帶正電的質子能夠捕獲帶負電的電子，形成最早的原子。原子呈電中性，於是突然之間，物質不再與電磁輻射相互作用。在今天所謂的宇宙背景輻射中，我們仍可以探測到宇宙在這個歷史節點上釋放的能量。宇宙背景輻射可以對老式電視機產生靜電干擾，它的存在是上述故事真實可靠的最有力證據之一。

在這個階段，物質的存在形式都極其簡單。大多數物質都由自由移動的氫原子和氦原子組成。氫原子由一個質子和一個電子組成，而氦原子由兩個質子和兩個電子組成。歷經千百萬年，早期宇宙就是由這種氫原子和氦原子構成的大片星雲組成的。那時的宇宙沒有星體，唯一將其點亮的是穿行其中的巨大能量。

▣ 思想實驗

人類試圖瞭解自己在宇宙中的位置，但不一定能達成共識。參考一下作家馬克·吐溫的看法，他寫道，人類總是把自己視為宇宙的中心——或者至是整個歷史的中心。1903年，在題為「世界是為人類而造的嗎？」（「Was the World Made for Man？」）的文章中，馬克·吐溫寫道，「如果埃菲爾鐵塔代表宇宙的歷史，那麼它頂端的球形構造上，那層薄薄的油漆就代表著我們人類的歷史，沒有人會認為那層薄薄的油漆是建造埃菲爾鐵塔的目的。但我想有人就是這麼認為的。」想一想我們該如何回應馬克·吐溫的這篇文章。我們人類是否應當一直把自己視為宇宙的中心？或者我們可以換個角度思考？人類如何看待自己在宇宙中的位置，這一點重要嗎？

隨後，這個現代創世故事出現最神奇的轉折之一，物質由此開始變得複雜起來。第一個出現的複雜物質是恆星，造就早期恆星的「工程師」當屬引力。早在17世紀，艾薩克·牛頓就已經向我們展示了物體和物體之間存在引力，這解釋了為什麼我們能牢牢站立在地球上。阿爾伯特·愛因斯坦在20世紀早期進一步證明，物質和能量其實是同一實質的不同形式，這解釋了為什麼能量也會產生引力。就這樣，引力逐漸將飄浮在早期宇宙中的大片氫原子和氦原子雲拉攏聚合。接下來，數以億計的星雲出現了，並在重力的作用下收縮。在收縮過程中，它們開始升溫。隨著溫度上升，星雲內部的原子運動得越來越快，相互間的碰撞也變得越來越激烈。最終，當星雲中心的溫度達到10℃左右，氫原子開始聚合，在此過程中，原子的一部分轉化成純能量。氫彈爆炸時，其內部氫原子的聚合也是如此。此時，由這些星雲內部「超級氫彈」爆炸釋放出的能量衝破引力的阻擋，向寒冷、空寂的星際空間傾瀉而出。在宇宙出現的大約2億年後，第一批恆星誕生了。它們中間的大多數，比如太陽，將持續燃燒幾十億年。

在引力的相互作用下，恆星開始聚合成為「星系」。每個星系都由數以億計的恆星組成，比如我們所在的星系——銀河系。接下來，星系還可以組合成星系團。從最高的層面來看，引力的拉攏力量實在太弱，不足以抵抗宇宙的擴張力。因此，儘管星系在引力的作用下聚合在一起，它們之間的距離還是隨著宇宙的膨脹變得越來越遠。

恆星能產生新的物質，使宇宙進一步變得複雜。最大的恆星產生最大的壓力，通常也產生最高的溫度。在恆星中心，聚合反應迅速發生，直至它誕生數百萬年後，恆星逐漸耗盡自身的氫元素。此時，恆星的中心坍縮，產生更高的溫度，直到氦原子開始聚合，產生更複雜的元素，比如碳。經歷一系列這樣的劇烈坍縮，新的元素不斷誕生，直至出現原子核中擁有26個質子的鐵元素。產生含有更多質子的元素需要更高的溫度，沒有恆星（無論其體積大小）能達到如此高的溫度。當一顆體型巨大的恆星坍縮時，它會在巨大的爆炸中走向消亡，成為一顆「超新星」。正是在此過程中產生了各種重元素，直到最重的元素鈾，其原子核中含有92個質子。至此，組成我們世界的化學元素大多在大體積恆星的死亡劇痛中產生了。超新星使得化學反應成為可能，沒有它們，人類就不會存在，地球也不會存在。

從大爆炸到現在，宇宙進化經歷了大約138億年時間。科學家將宇宙進化劃分為8個層次，分別為物理進化、化學進化、天體演化、地質演變、生物進化、社會進化、人工自然進化。人類歷史只是宇宙進化過程中最後出現的簡短片刻。

第一批超新星很可能是在大爆炸發生10億年內消亡的。從那時起，超新星就一直將更複雜的化學元素拋撒到星際空間。儘管氫和氦仍是宇宙中佔絕對優勢的主導元素，但是其他元素的儲量也有了顯著的積累和提高。這些元素可以通過各種複雜的方式合成化合物，進而形成更加複雜的物質——包括我們人類本身。

行星是第一批由這些更加複雜的物質組成的天體。在像銀河系一樣的大星系中，星際空間中遍佈這些新型化學元素。因此，當新恆星誕生時，形成它們的物質不僅來自氫、氦組成的星雲，還來自於碳、氧、氮、金、銀、鈾等其他元素組成的星雲。事實上，所有化學元素週期表中的元素都可以在這些星雲中找到。我們的太陽正是45億年前，由這些物質組成的星雲構成的。這片「太陽星雲」（人們這樣為其命名）在重力的作用下坍縮，直至氫原子開始在中心發生聚合，形成我們稱之為「太陽」的恆星。大部分的太陽星雲被太陽本身吞噬了，只有極微量的物質繼續在年輕太陽的外部空間沿軌道繞行。在每一條繞日軌道上，原子相互碰撞、擠壓，最終慢慢形成大一點的物質，這有點兒像滾雪球。（事實上，一些彗星就類似巨大的雪球，是行星形成過程中的遺留物。）這些物質相互碰撞、擠壓，逐漸形成較大的天體，如隕石或微小行星，我們將其統稱為「小行星體」。隨後，在每一條繞日軌道上，所有碎片相互碰撞、擠壓，逐漸形成各種星體，我們將這些星體稱作「星子」（Planetesimols）。太陽的熱量將氣態物質從星系中心驅散，這解釋了為何內圈行星（水星、金星、地球和火星）呈固態，而外圈行星（木星、土星、天王星和海王星）呈氣態。

早期地球是一個炎熱、危險的地方。它被隕石和小行星輪番撞擊，隨著體積越來越大，壓力使地球中心溫度上升，而大量的放射性物質加快了熱量積累。很快，早期地球由於溫度過高開始熔化，在此過程中發生了我們稱之為「重力分異」的現象。比較重的元素，如鐵和鎳，沉積到地球中心，形成了地核。金屬構成的地核能夠產生磁場，保護我們免受太陽的一些有害輻射。稍輕的物質組成了熔融態、瓜瓤狀的中層，我們稱之為「地幔」。更輕的物質則停留在了表層。這些物質迅速冷卻，形成了蛋殼一般薄薄的一層，我們稱之為「地殼」。地殼僅有幾千米厚。而最輕的物質是氣體，這些氣體從地球表面的火山噴薄而出，形成了早期的大氣層。

40多億年前的地球歷史被劃分為「冥古宙」。那時的地球酷熱難耐，不斷遭受小行星的輪番撞擊，大氣層中也沒有游離氧。此時還沒有生物能夠在地球生存。隨後地球開始慢慢冷卻，最終，水蒸氣組成巨大的雲團在地球上空循環，逐漸形成降雨，造就了早期的海洋。

我們幾乎可以確認，正是在這些早期海洋中，一種新的復合體開始出現：這就是生命。液態水為化學反應提供了適宜的環境：在空氣中，原子運動太快，無法配對；而在固體中，原子又幾乎一動不動；水是最適宜的，化合物運動不快不慢，所以一旦它們相遇，便可配對形成更加複雜的化合物。在當時地球的某一個地方（很可能就是在早期海洋的深處），由於那裡既有來自深海火山活動的能量，又有充足的化學物質，越來越多更加複雜的化合物開始形成。距今大約35億年前，也就是地球誕生後的10億年內，這些化合物中的一部分形成了地球上第一批生物。生物學家把這些微小、簡單、單細胞的生物命名為「原核生物」。直至今天，原核生物仍是地球上最普遍的生物。像所有的原核生物一樣，最早的這批生物太小，肉眼無法看見。但它們的一舉一動都足以證明，它們是有生命的，全然不同於沒有生命的物質。它們能通過生物學家稱之為「新陳代謝」的化學反應，從周圍的環境中汲取能量。它們還可以利用令人驚歎的龐大而複雜的分子（我們稱之為「DNA」，脫氧核糖核酸的英文縮寫）的特性進行自我複製。原核生物通過分裂成兩個幾乎一模一樣的個體，或者「克隆」，進行自我繁殖。儘管如此，由於在生殖過程中總是會有微小差異，這就意味著個體之間總是會出現細微的差別。由於存在這些差別，一些個體在獲取能量方面會優於其他個體，而且這些個體更容易存活，並能更有效地進行繁殖，將這些優點和特性遺傳給自己的後代。通過這種方式，生物開始逐步改變、進化，順應各種各樣的環境，演化出千百萬個不同的物種。這個過程，查爾斯·達爾文稱之為「自然選擇」。正是這種機製造就了今天我們看到的奼紫嫣紅、萬物生長的大千世界。隨著越來越多的物種出現，地球表面被一層薄薄的生命體覆蓋，我們稱之為「生物圈」。迄今為止，地球是宇宙中已知唯一存在生命的行星。當然，將來我們也可能在宇宙的其他地方發現某種形式的生命存在，而且從理論的角度來說，這種可能性非常大。

從化石遺跡來看，第一批原核生物出現在距今35億年前。通過自然選擇，它們中間的一部分已經學會進行光合作用。這是一種直接從陽光中汲取能量，並將其儲存在體內的能力，今天所有的植物仍在使用這種方法。我們知道光合作用出現的時間很早，因為科學家發現了一種名為「疊層石」的古老化石，這是一種巨大的、類似珊瑚的物體，它們是由大量類似藻類的微生物遺骸組成的，這種生物能夠進行光合作用。光合作用有一個明顯的附加作用：這種化合反應需要從陽光中汲取能量，並且產生氧氣這個附加產品。因此，隨著進行光合作用的生物呈幾何倍數增長，越來越多的氧氣被釋放到大氣層中。對某些生物來說，這完全就是災難，因為氧氣極其活躍，可能變得極具破壞性。如果你懷疑這種說法，可以想想火——火就是氧氣和其他元素發生的劇烈反應。事實上，地質學家能夠追蹤游離氧在地球上的逐漸積累，因為他們發現了赤鐵帶：赤鐵就是鐵與游離氧結合的產物，這是一種緩慢形式的燃燒，我們通常稱之為「生銹」。

儘管如此，仍有一些物種成功地適應了含氧量日趨豐富的大氣層。其中一些還開始利用氧原子的高能量驅動自身的新陳代謝。於是通過這種方式，在距今約20億年前，真核生物出現了，它的出現標誌著生物複雜性邁上了一個新台階。這些早期真核生物與原核生物一樣，是單細胞生物。真核生物大多比原核生物體積大，它們通常將脫氧核糖核酸（DNA，遺傳信息載體）保護在一個細胞核中，這能夠確保它們更加精準地繁殖。其中一些物種還可以在繁殖前替換部分遺傳信息片段，這意味著它們的後代具有父本、母本的雙重特點。這是一種新型繁殖方式的開始，我們稱之為「有性繁殖」。有性繁殖可以產生更豐富的多樣性，因為後代和親本不可能完全相同，這樣，自然選擇的節奏就大大加快了。這就是為什麼在地球歷史最近的10億年中，生物物種的多樣性比以前提高得更快。

距今約6億年前，第一批多細胞生物出現，這是生物圈歷史上具有重大意義的變革之一（此外，還有「人類世」帶來的變革，這將在最後一章討論）。在震旦紀及隨後的寒武紀岩層中，突然出現已經可以用肉眼直接看到的大體積化石。從那時起，儘管大多數生物仍屬於單細胞的原核生物或真核生物，但是古生物學家已經追蹤到多細胞生物日趨豐富的多樣性。每一種這樣的生物都含有數十億的真核細胞，它們密切配合，共同構成一個生命個體。多細胞生物的出現，標誌著生物複雜性的進一步提高。

最初，所有多細胞生物都生活在海洋。但從距今約5億年前開始，部分生物（極有可能是早期形態的植物或昆蟲）開始探索陸地。這絕非易事，因為它們是在水中進化的，需要水維持其新陳代謝並進行繁殖。因此，像今天所有的陸地生物一樣，它們必須進化出特殊的皮膚，以保護身體內部進行的各種化學反應，它們甚至為自己的後代進化出了精密複雜的保護機制，如蛋殼。從那時起，千百萬種大型生物先後在地球上出現，它們繁榮興旺，隨後又消亡滅絕，包括最早的兩棲類動物、爬行動物（如恐龍）和第一批哺乳動物。我們還知道，地球歷史上還多次出現劇變時期，在此期間，數以百萬計的生物在短時間內消失殆盡。有時，這些「滅絕事件」是由於地球和某些小行星碰撞引起的，而這些小行星直至今天仍環繞著太陽運行。這些碰撞掀起的塵煙猶如巨大的帷幕，遮天蔽日長達數月甚至數年，就像核戰爭一樣。此外，它們還可以引發破壞力巨大的海嘯。距今約6 500萬年前，很可能就是由於一顆小行星撞擊地球，導致絕大部分種類的恐龍滅絕殆盡。最早的哺乳動物極有可能是體型較小的穴居動物，類似於今天的鼩鼱。它們的袖珍體型和晝伏夜出的生活習性，使其比體型巨大的恐龍更有優勢，在小行星撞地球的災難中逃過一劫。

最早的生命原核生物誕生於太古宙（38億年至25億年前），緊隨其後的是真核生物。距今約6億年前的震旦紀（也稱埃迪卡拉紀），地球上出現了多細胞的「埃迪卡拉生物群」。地球進入古生代之後，進化速度大大加快。最早的兩棲動物、爬行動物和哺乳動物都在這一時期出現。距今2.5億年前，地球進入中生代，這一時期的生物圈幾乎被恐龍主宰。恐龍滅絕之後，地球進入新生代，現代生物開始出現，包括最晚進化出來的人類。

擺脫了恐龍這塊絆腳石，哺乳動物開始適應曾經被恐龍獨霸的多樣的自然環境。很快，我們發現，大量新型的哺乳動物出現在地球上。其中一種為靈長類動物，它們大多數時間生活在樹上。為了適應樹間生活，靈長類動物需要具備適於抓握的手，可以觀察立體圖像的眼睛和能夠處理大量視覺信息的大腦。從距今約2 000萬年前起，一部分靈長類動物（早期形態的猿）開始花更多時間生活在地面上。到了約700萬年前，在非洲某個地方，一些猿類開始用雙腳站立。這是第一批「類人猿」，這種兩足直立的猿是我們人類的直接祖先。

我們最有名的類人祖先或許就是「露西」了。她屬於名為「南方古猿」的類人族群，居住在距今約300萬年前的非洲埃塞俄比亞一帶。我們可以從露西脊柱和顱骨的連接方式得知，她是用兩足直立行走的。人類古生物學的先驅之一瑪麗·利基（Mary Leakey）也發現了兩個南方古猿的化石足跡，這是當初他們走過火山爆發散落的灰燼時留下的。露西比現代人個頭稍小，大腦和現代黑猩猩差不多大小，所以，即使我們遇見她，我們很可能也會把她當成一個黑猩猩。200萬年前，非洲東部出現了另一個類人物種，我們稱之為「能人」。這個物種的特別之處就在於它的成員可以製作簡單的石質工具。約50萬年前，地球上又出現了一個類人物種，名為「直立人」（Homo erectus，古生物學家至今仍在爭論該物種的確切命名）。該物種的成員和現代人類個頭相當，其腦容量也和我們相差無幾。他們製作的石質工具比能人更加精細複雜。隨後，這個物種的部分成員離開非洲，遷移到其他地區，歷經許多代，最遠的到達了今天的中國境內。

我們人類，即現代智人，出現在約25萬年前的東非。隨著人類的出現，我們進入了人類歷史時期。正如我們即將看到的，人類的出現標誌著生物複雜性邁上了一個更高的台階，這也是為何人類歷史和其他物種的歷史截然不同的原因。