简介
我们要讲的故事实在太老，又太新了。 这本书要讲述的事情发生在40多亿年前的冥古宙，那时候整个太阳系也才刚刚安定下来，地球的一天只有9个多小时。月亮距离地球也比今天近得多，在天空中占据的面积足有太阳的9倍大，它正对地球的那一面上还有许多尚未冷却的岩浆海，焕发着暗红色的光，如同一只愤怒的眼睛。地壳还带着凝固时的余温，活跃的地质运动此起彼伏，到处都是裸露的岩石。大气中的降水汇集成了年轻的海洋，海水是弱酸性的，与今天的成分相当不同。 总之一切都是那样的陌生，而如今一切生命的共同祖先，DI Yi批细胞，正是在这样陌生的世界里出现的。根据2017年找到的新证据，最初的生命大约诞生在42.8亿年前到37.7亿年前的深海热液喷口，而地球是在45.4亿年前形成的。如果沿用那个经典的类比，把地球的历史浓缩成24小时，那么，这本书讲的就是凌晨3点钟之前的事情。 但在这个故事之后的整个“白天”，地球上的生命大都是些显微镜才能看清的单细胞生物，宏观的动物直到6亿年前才渐渐繁荣起来，那已经相当于晚上八九点的光景了。至于被无数科学读物津津乐道的“进化奇观”，更是集中在现存的动植物身上，那些独特的性状通常只有区区几百万年，甚至几十万年的历史，都是那浓缩的24小时里最后几分钟的事情。 你看，这本书要讨论的东西，的确是非常古老的。 所以，如果要追究遥远的冥古宙是如何出现了DI yi批细胞，我们必须拥有先进的技术，能够潜入细胞里面的微观世界，从那形形色色的分子与反应中探寻起源的蛛丝马迹。因此，你会在这本书里看到生命科学在最近60年中取得的许多成果，尤其是最近20年来的突破，其中的大部分还没来得及与公众“见面”。 你看，这又必然是崭新的东西。 在这古老与崭新之间，这本书最雄心勃勃的地方，就是要给出一个其他科学读物都不曾给出的完整回答，这个回答不再是面对海洋与星空的浪漫畅想，而要从无机世界的二氧化碳和氢气开始，一步一步地讨论活跃的有机物要如何产生，遗传基因和新陈代谢要如何建立，直到DI Yi个细胞出现并成熟，获得独立生存的能力。 我们不能从哪一次研究，或者哪一位研究者那里获得一个完整的答案，而必须调查生命科学的众多领域，搜集不同研究者对每个子问题的回答，再设法像拼拼图一样，把这些局部的回答组织成一个完整的回答。 40亿年前那个诞生了生命的环境也超越了所有人的生活经验——它不但是古老的，而且是微观的。那是一个万有引力可以忽略不计，分子间的电磁作用却强大得不可抗拒，物质的运动充满了随机性，在不可测量的瞬间里飘忽闪现的诡异世界。 要理解它，我们就会不可避免地接触许多陌生的知识，尤其是要接触许多化学的术语，这或许会让有些读者感到厌烦与抵触，但这是根本不可能避免的：我们已知的一切生命都是化学反应的集合，要了解它的起源却不想接触化学，这与修建空中楼阁是同一种不可能的贪婪。 但愿这会成为一本值得你在许多年里反复阅读许多遍，仍能找到新的收获的书。
作者介绍
刘大可，1987年出生于呼和浩特，2011年本科毕业于北京交通大学计算机与信息技术学院，2014年硕士毕业于中国传媒大学动画与数字艺术学院。自2016年底开始活跃于新浪微博的科普与人文艺术领域，“刘大可先生”是他的ID，这是他的DI Yi本书。
部分摘录：
生命是什么？ 这不是一个生物学问题
薛定谔在1943年出版了一本名为“生命是什么？”的小册子，开创性地把生命现象与普遍的热力学现象统一起来，这给后世带来了深远的影响。但遗憾的是，数不清的科学读物往往只是不厌其烦地复述着薛定谔的看法，却极少把这个问题更进一步地拓展下去。
那么，在这本书里，我们不但会详细地讨论薛定谔给出的定义，还要尝试着向前迈进一步：薛定谔把生命纳入了一般的热力学现象，并无神秘之处，那么，生命的起源，也是一个一般的热力学现象，这是必然的吗？
因此，这一章虽然没有讨论任何生命起源的细节问题，但它给整本书提供了根本的纲领。
要讨论生命的起源，我们理应先来回答“生命是什么”这个更基本的问题。
但这个庞大的问题实在让人茫然无措，因为地球上的生命形态已然丰富到更仆难数，宇宙中的其他地方还有怎样离奇的生命形态越发无从想象，要从现象中归纳一个定义，实在不知从何说起。
所以不妨倒过来，换个问法，事情反而容易很多：如果外星飞船上扔下来一个东西，行为复杂极了，那么你准备怎么判断它是外星生命还是外星机器，是活的还是死的？
显然，从地球生命身上获得的生物学常识在这里派不上用场，因为我们没有任何理由认为外星生命拥有和地球生命一样的器官、组织或细胞，甚至有机分子，也就不能用生物知识辨别从它身上切下来的那个东西到底是什么。我们只能从头开始，把它当作一个普通的物理对象，用物理学上的各种研究方式弄清楚它的运作原理，最后再根据研究结果，判断它作为物理对象能否被归入有生命的那一类。
所以你看，“生命是什么”并不是一个生物学的问题，而是一个物理学的问题，如此也就毫不奇怪，这个问题被认可程度最高的答案来自一个最重量级的物理学家——薛定谔，就是那个提出“既死又活的猫”的薛定谔。
1933年，薛定谔因建立薛定谔方程而荣获诺贝尔物理学奖。之后，他又对生命现象表现出了极大的兴趣，开始投入这个崭新的研究领域。约10年之后，也就是1944年，他出版了小册子《生命是什么？》，给我们带来许多深刻的启示。在此后的半个多世纪，生命科学的许多重大突破都印证了这个伟大物理学家的远见卓识。
·定义· 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：
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。
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。
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。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。反过来，加糖咖啡里不会自动结晶出一块方糖。
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。
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。
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。
·持存· 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。
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。
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，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。
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。
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。
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”