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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256281]
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·定义·
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尤其是对“生命”这个概念的阐述，时至今日，几乎所有科学读物的回答都提炼自薛定谔这本小册子的第六章《有序、无序和熵》，虽然各自表述不同，但总的来说都等价于这样一句话：
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生命是维持在非平衡态上的物理系统，这通过从环境中汲取“负熵”实现。[1]
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前半句中所谓“平衡态”，是指一种“泯灭了一切差异，而变得处处均匀”的状态——绝大多数物理系统，如果没有得到专门的维护，没有从外界获得物质和能量的支持，那么它的任何运动都会使自己更加接近这种平衡态。
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如果需要一些例子，那最简单的是：桌子上有颗滚动的玻璃珠，它最后总会因为各种阻力而变得相对静止[2]。再比如，屋子里有一杯水，它的温度如果不是室温，就会变成室温，接下来，这些水还要不断蒸发，最后成为水蒸气，与屋子里的空气成为均匀的一体。还比如，冲速溶咖啡的时候，我会丢一块方糖进去搅一搅，但就算我不搅拌，那块方糖也迟早会溶解在咖啡里，变成均匀的一杯[3]。反过来，加糖咖啡里不会自动结晶出一块方糖。
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不过既然是说“绝大多数”，就应该有一些反例。有些人会想到机械，比如一辆燃烧汽油前进的车辆，我们似乎可以发现它在制造速度的差异和能量的不均。但请注意，所有零件都会在接触中持续磨损，燃烧和摩擦产生的热量也会加速钢铁、橡胶和油漆的氧化。汽车开够一定的里程，就将变成一堆不能动的废铁，如果没有人来翻新它，这堆废铁将比新车更快地与空气发生氧化反应，最后灰飞烟灭，完全融入地球这个整体中去——所以汽车行驶的过程，恰恰是它走向平衡的过程。
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当然，已经存在的任何机械都不过如此，哪怕21世纪最先进的仿生机器人，那些精妙的动作也都只会让那个平衡诅咒早日成谶罢了，都不是这个规律的反例。
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不过，既然提到了仿生机器人，那么我们就来看看“生”这种事情，它的确是长期以来最令人困惑的“反例”了。
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生命的起源：所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的？ [:1700256282]
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·持存·
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是啊，刚才的定义很明确地说“生命是维持在非平衡态上的物理系统”，也就是说，生命活动非但不会泯灭系统内部的差异，不会把自己变成一团均匀的物质，而且会维持各种尺度上的差异，形成复杂而有序的结构。任何人只要稍稍观察，就会发现这是一种异常强烈的对比。
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正所谓“吴宫花草埋幽径，晋代衣冠成古丘”，“野草溪花媚晚凉，残基犹说晋咸康”，诗人们总在无生命的宫殿土崩瓦解之时，被周遭葳蕤茂盛的野花杂草唤起伤感——因为离开了人的维护，坍圮的废墟必将不可阻挡地陷入混沌的平衡，而这些植物却因为没有了人的干预，自由地制造着秩序。
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与那些土崩瓦解的断井颓垣不同，无论多么柔弱的植物，都会开枝散叶，向上生长和攀缘，争取高处的阳光[4]，它们在形态上充满了精致的细节，让古往今来的艺术家从中汲取了无限的创作素材，其中到处都是物质分布的差异、组织分化的差异、材料应力的差异。如果你能进入细胞内的微观世界，还会发现到处都是千姿百态的分子机器，比伊斯坦布尔的集市还要熙熙攘攘，比波音公司的流水线还要井井有条，其中到处都是分子浓度的差异、扩散方向的差异和电子势能的差异。
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复杂而有序的又何止植物呢？那些怀古的诗人也同样是最好的例子，因为不论他们的内心是多么凄凉，身体却散发着恒定的热量，与环境形成了持续的温度差异，这是因为他们体内的细胞分化成了各种不同的组织，形成了不同的器官，构成了不同的系统。“食饱拂枕卧，睡足起闲吟”，诗人的消化系统从上一餐的饮食里汲取了糖分，呼吸系统从空气中获得了氧，它们通过循环系统抵达全身的每一个细胞，经过各种生化反应，在维持一切生理活动之余制造了大量的热——那个感喟不朽的大脑就消耗20%的热量，它包含了约220亿个神经细胞，每一个都在细胞膜两侧积累了堪比雷暴的电势差，由此形成的神经冲动一刻不停地穿梭往来，形成了已知宇宙中最复杂的信息处理系统。
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当然，考虑到我们给汽车报废留出了那么漫长的时间，对于生命的这种特质，我们也应该用威不可当的时间来检验一下。
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是的，在时间的洪流中，世间殊胜都不由分说地走向混沌和停滞。“祇园精舍的钟声，有诸行无常的声响；娑罗双树的花色，显盛者必衰的道理”，这让所有人都难免伤感，然而当初薛定谔在讨论生命的特征时，给出的第一版定义却是“（生命）……比一块无生命的物质在类似情况下保持下去的时间要长得多”[5]。
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这很难让人立刻信服。日月乃百代之过客，流年亦为旅人，无论野花杂草还是诗人终会老死——“采石江边李白坟，绕田无限草连云”，这和汽车锈成的废铁，宫殿荒弃后的坍圮，又有什么根本的不同呢？
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图2—2 这幅有书本、手卷、骷髅、怀表的静物画由荷兰画家埃弗特·科利尔（Evert Collier）绘于1663年左右。在巴洛克艺术里，“死亡”与“虚幻”是最常见的题材，比如在这幅画里，骷髅和胫骨当然象征死亡，刚刚熄灭的油灯也当然是“人死灯灭”的象征；骷髅头上戴的葡萄叶花冠是酒神的象征，也是感官欢愉与激情冲动的象征；笛子象征音乐——音乐是转瞬即逝的东西；怀表和后面的沙漏象征时间，时间是不断消逝的东西；各种玻璃器皿都是美丽但脆弱易碎的东西，表面上的浮光掠影也都是假象；后面鼓囊囊的钱袋象征财富，然而财富生不带来，死不带去；书籍象征人间的知识，但在科学革命以前，追求《圣经》之外的知识都被贬低为虚无的野心……这样的作品，就被统称为“香遇浮华”（Vanitas，也译“虚空派”），旨在提醒世人生命短暂，尘世虚无，敦促人们虔诚于上帝。但讽刺的是，恰恰因为这幅杰出的作品，画中这一切虚无短暂的东西都将在人间永恒地流传下去——这幅画现藏于日本国立西洋美术馆，在1999年到2006年完成了数字化，2011年之后被Google（谷歌）艺术与文化项目收录，向全世界的互联网用户免费公开，如今已在世界各地的计算机里保存了无数复本，我们可以乐观而浪漫地宣布，人类文明不灭，这份作品就永不消逝。
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然而它们千真万确有着根本的不同：汽车的机械活动是汽车报废的原因，而生命活动不是衰老和死亡的原因。恰恰相反——这恐怕会颠覆绝大多数读者的认知——生命活动的结果是永恒。
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几乎所有的单细胞生物和真菌，还有几乎所有的木本植物，等等，排除损伤和疾病等外在致死因素之后，本来都有无限的预期寿命。只是物种数量最多的两群宏观生命，也就是大部分的动物和植物，在获得种群永恒的同时付出了个体死亡的代价。但即便是动物和植物也早就把同样的事实明白无误地展示在我们面前：一块肉长在动物身上，可以随着那只动物的生命绵延许多年而保持新鲜，如果把它切下来，就会迅速地腐败分解；一片叶长在植物的茎上，就可以随着那株植物的生命延续漫长的时间而保持鲜嫩，如果把它掐下来，也会很快干枯朽烂。
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你看，一个复杂的结构，有生命的时候，总比没有生命的时候更能长久存在。
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当然，人类也是一个付出了死亡代价的物种，因此陷入“有生必有死”的狭隘视角不能自拔也是情理之中的事情。对于那些因为认知被颠覆而感到好奇的读者，这本书的第一篇增章《我们为什么放弃永生？》会单独讨论此事，但在这里，我们只需清醒地意识到这样一件事：在宏观层面上，我们习惯说“父母死了，子女活着”，但在微观层面上，“亲细胞分裂成子细胞”的过程中并没有发生任何死亡事件，而纯粹是生命在延续。这就如同一条河在下游分成几条支流，你不能说原先那条河的水流断绝了。
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因此，从第一批细胞诞生直到今日，曾经出现的与现存的一切生命，其实是同一个不绝如缕绵延了40亿年的“总生命”的局部而已。我们在其中识别出无数的“物种”，恰如万里长江在蜀地叫“川江”，在湖北部分地方就叫“荆江”，在安徽一些地方就叫“皖江”，过了南京又叫“扬子江”一样。
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不过，生命要比长江坚毅多了。40亿年的漫长岁月足以湮灭一切高山大河，反转无数沧海桑田，让行星的核心冷却凝固，让大型的恒星爆发毁灭。然而当初的一小撮细胞却没有重归混沌，反而在适者生存的进化中越来越复杂有序，形成了大千世界里的芸芸众生，在公元2019年到2020年的某段时间，其中的38万亿个细胞还联合起来，写出了你手中的这本书。