大历史，小世界：从大爆炸到你（出书版） 作者:辛西娅·斯托克斯·布朗/译者:徐彬/ 于秀秀/刘晓婷
第 13 章
·地球磁场发生了什么？
地球磁场的历史尚不明晰。地球的磁场似乎已经以不规律的间隔，发生了300次左右翻转。磁场翻转的间隔，从最短几十万年到最长1000万年不等。据推测，最后一次磁场翻转发生在大约78万年前。科学家是通过研究岩石中的矿物质的磁极得到这个数据的。岩石中矿物的磁极会在岩石形成的时候固定下来。而每次磁场翻转据估计会花费几百或几千年的时间。没有人知道磁场为什么会翻转。
你觉得未来一个世纪内，会不会发生磁场翻转呢？地质学家认为，地球或许会再次发生磁场翻转，这是因为在过去的几百年中，磁场强度一直在不断下降。
磁场翻转过程会导致地球所有磁性在一段时期内暂时消失。由于没有磁偏转的阻挡，宇宙辐射就会长驱直入，导致地球上发生比常态下更多的突变。这到底意味着什么，尚无人确知，毕竟上一次地磁翻转发生在78万年前，当时地球上还没有人类存在，没有人能够记录发生了什么。持续关注吧。
太阳、地球和我们
太阳为人类提供生命之光。没有太阳的能量，地球的温度很快就会降至240摄氏度（464华氏度）左右，人类根本无法生存。
人类以前一直依靠太阳直接获取温暖或食物。现在，我们还依靠储存在化石燃料中的太阳光来驱动机器，并生产粮食。（参见第10章）
所以，毫不奇怪，为什么有那么多人类文明都崇拜太阳，或把太阳当成他们至高无上的神。古希腊人把太阳神命名为赫利俄斯（Helios），氦的英文名“helium”就是来自他的名字；阿兹特克人认为太阳是在牺牲自己（的确如此），因此，他们认为需要活人献祭才能让太阳持续燃烧（大错特错）。
古埃及最伟大的神之一是拉（Ra），即太阳神。埃及人认为，每天晚上，女神努特都会横穿天际，吞掉拉，第二天早上再把他生出来。
日本神道教将太阳视为女神，取名为“天照大神”，月亮是她的兄弟，名为“月读”。
一年到头，我们所感知的太阳是不同的。因为地轴倾斜，我们能经历四季交替，它主导了人类的生活，即便生活在城市中，人们也受到四季交替的影响。
说到地球，我们已经了解了地球适合生命生存的特点。20世纪60年代之前，人类还没有地球的照片，当时的人们只能想象地球在太空中的样子。
1970年1月，《生活》杂志封面刊载了在绕月轨道上拍摄的第一张地球的彩色照片。终于，人们得以一睹这颗在太空中飘浮的美丽星球的芳容，她被水蒸气组成的螺旋形白云包围着。这颗生机勃勃的星球，放在太空的背景下，看起来却是那样脆弱。
每次呼吸，充满肺部的氧气都曾是地球、大海和天空的一部分。作为二氧化碳的组成部分，几十亿年前，氧原子通过火山喷发喷出地表，与雨水一道，落到蒸气腾腾的地球表面。可以说，你吃掉的植物中的每一个碳原子，都已经通过火山、天空、降雨、大海和岩石，循环了大约30次（每循环一次大约需要1.5亿年）。
比如吃一个苹果，苹果中的电子穿过人体细胞，驱动人体新陈代谢。而苹果中的电子则来自于土壤里的矿物质和水，以及空气中的二氧化碳。这些电子在地球的系统中已经循环了亿万年，或许甚至来自其他的星系。它们可能是大爆炸后38万年就开始存在于宇宙中的物质，不断循环。你每天喝的水当中，大部分是小行星输送给地球的。
回到本章开始的问题——地球有哪些特点，使得生命有可能在此诞生？看看你能不能给出一个令人满意的答案。
1969年，月球上看到的地球升起
1969年7月29日，美国阿波罗8号的宇航员首次登陆月球，这张照片就是登月的宇航员拍摄的。这张照片具有世界性的影响力，因为人类第一次看到自己所在的星球飘浮在太空中的样子。
继续探索
初级
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& M., and Trefil, James.(1991 &amp; 2009). Sce matters: Ag stifi<B><a /<B>:" target="_blank">/<B>:</a> A siom’s odyssey from the Big Bah... an<B><a /<B>:" target="_blank">/<B>:</a> Little, Broa pebble: A jourh’s dee<B><a /<B>:" target="_blank">/<B>:</a> Oxford Uy Press.
网址
[domain] 维基百科描述碳循环。
[domain] NASA提供的月球样本实验室之旅。
[domain] NASA介绍近地天体计划。
[domain] 《行星的力量：罕见的地球》（2007）皇家地理学会通过YouTube提供的关于板块构造的介绍视频。
第6章 临界点5：生命的进化（a）——细菌和病毒
（35亿年前至今）
我们已经知道，人体内的许多原子都来自早期宇宙，其他的原子则是大型恒星爆炸将复杂的原子散布到我们的银河系中而逐渐出现的。那么，现在就要问了：生命是如何起源的？原子和分子是怎么进化成生物的呢？
两个词
生物学是研究生物体的学科，从本章开始我们将用生物学继续讲述这个故事。生物学领域最基本的两个词是“生命”和“进化”。
那么“有生命”到底是什么概念呢？恒星有生命吗？地球有生命吗？宇宙有生命吗？当科学家和哲学家开始考虑自己学科以外的内容的时候，就提出了上面的问题。不同的语境中，对于生命定义的讨论一直没有停止。
给“生命”下个定义，并不容易。物质元素既构成有生命的实体，也构成无生命的实体。那么这两种实体的区别在哪呢？有生命的物体是“细胞”构成的，而细胞是小型的“化工厂”。除此之外，生物学家对生物体的3个特性也达成了共识：新陈代谢、繁殖和适应。
“新陈代谢”是指生物积极地从环境中摄取物质和能量、补充化学成分而同时不失去其本身特点的过程；“繁殖”是生物繁育跟自己相似的后代的过程；“适应”是指生物为适应环境的变化而能够经过多个世代发生改变的现象。
“进化”同样也不好下定义，它指的是现在的生物都是从早期形式演变发展而来的。生物体繁殖时，部分基因在转录过程中出现错误，导致突变（基因结构发生变化）。通常，这些突变是有害的，会导致生物体死亡，且无法繁殖后代。偶尔，有的突变会对特定时间特定环境下的生物体有益，这些突变会传给下一代，改变整个种群，并最终产生新的物种。
19世纪中期，两位英国博物学家——查尔斯·达尔文（Charles Darwin，1809—1882）和阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士（Alfred Russel wallace，1833—1913）——大体弄明白了这一过程。达尔文称之为“自然选择”带来的“饰变演替”，并就此撰写了巨著《物种起源》（inthe Species ，1859）。
到了19世纪50年代，欧洲已经有许多人认识到，动植物随时间推移发生了变化。证据非常明显——化石（1842年，一位英国解剖学家首次命名了“恐龙”）和家畜育种（也叫人工选择）。通过家畜育种，农民使绵羊和牛的身形增大，也培育出专门的猎犬。
达尔文意识到，自然（环境）从个体变异中，选择哪个动物能够存活并繁衍后代，这与饲养员选择哪个动物育种，是一个道理。自然选择往往需要很长时间，不过细菌变异却很快。
但达尔文的知识还有不完整的地方。他认为地球只有3亿年的历史，在这个时间内，不足以发生所有的变化。而且，对于基因突变的机制，他尚不理解。直到1953年，两位分子生物学家詹姆斯·沃森（James watson,1928—）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick，1916—2004）在剑桥大学的卡文迪许实验室弄清楚了DNA结构、遗传的分子基础等问题，人们才理解了基因突变机制。
以下是沃森和克里克已经明确的问题：DNA是脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid）的缩写，是每个细胞中心的一个大分子，结构类似于扭曲的梯子。梯子两侧是糖分子，梯级由4个碱基分子构成。4个碱基分别是腺嘌呤［A］和胸腺嘧啶［T］，胞嘧啶［C］和鸟嘌呤［G］。只有A和T，G和C相互吸引，适配良好。每个梯级上都有一对碱基分子，是AT、TA、GC、CG 4种中的一种。DNA在碱基对的中间分裂开，复制自己。最初的双螺旋线分裂成两半，每一半都吸引互补碱基，就这样形成了两个原始基因的副本。
目前，进化论是生物学领域的核心理论或核心思想。换句话说，进化论是生物学的核心范式。生物学家之所以依然称进化论为“理论”，是因为这是科学家遵循的一种传统（参见第1章）：任何思想，只要有足够的证据支撑，科学家就将其称为理论。从早期生物进化为现代生物，科学家已经有了坚实的证据，进化论旨在对这些观察做出解释。不断出现的新的发现，也有助于准确解释进化的过程。
生命的出现
所有生物体均由细胞组成，或者是单细胞，或者是一组细胞。生物学家认为，最早的生物体都是单细胞生物，跟现在的单细胞生物一样，但由于太小，肉眼无法看到。最初的生物体是从无生命的分子集合自然产生的——那些分子在大约几百万年间越变越复杂。
第 13 章
恋耽美
第 13 章
·地球磁场发生了什么？
地球磁场的历史尚不明晰。地球的磁场似乎已经以不规律的间隔，发生了300次左右翻转。磁场翻转的间隔，从最短几十万年到最长1000万年不等。据推测，最后一次磁场翻转发生在大约78万年前。科学家是通过研究岩石中的矿物质的磁极得到这个数据的。岩石中矿物的磁极会在岩石形成的时候固定下来。而每次磁场翻转据估计会花费几百或几千年的时间。没有人知道磁场为什么会翻转。
你觉得未来一个世纪内，会不会发生磁场翻转呢？地质学家认为，地球或许会再次发生磁场翻转，这是因为在过去的几百年中，磁场强度一直在不断下降。
磁场翻转过程会导致地球所有磁性在一段时期内暂时消失。由于没有磁偏转的阻挡，宇宙辐射就会长驱直入，导致地球上发生比常态下更多的突变。这到底意味着什么，尚无人确知，毕竟上一次地磁翻转发生在78万年前，当时地球上还没有人类存在，没有人能够记录发生了什么。持续关注吧。
太阳、地球和我们
太阳为人类提供生命之光。没有太阳的能量，地球的温度很快就会降至240摄氏度（464华氏度）左右，人类根本无法生存。
人类以前一直依靠太阳直接获取温暖或食物。现在，我们还依靠储存在化石燃料中的太阳光来驱动机器，并生产粮食。（参见第10章）
所以，毫不奇怪，为什么有那么多人类文明都崇拜太阳，或把太阳当成他们至高无上的神。古希腊人把太阳神命名为赫利俄斯（Helios），氦的英文名“helium”就是来自他的名字；阿兹特克人认为太阳是在牺牲自己（的确如此），因此，他们认为需要活人献祭才能让太阳持续燃烧（大错特错）。
古埃及最伟大的神之一是拉（Ra），即太阳神。埃及人认为，每天晚上，女神努特都会横穿天际，吞掉拉，第二天早上再把他生出来。
日本神道教将太阳视为女神，取名为“天照大神”，月亮是她的兄弟，名为“月读”。
一年到头，我们所感知的太阳是不同的。因为地轴倾斜，我们能经历四季交替，它主导了人类的生活，即便生活在城市中，人们也受到四季交替的影响。
说到地球，我们已经了解了地球适合生命生存的特点。20世纪60年代之前，人类还没有地球的照片，当时的人们只能想象地球在太空中的样子。
1970年1月，《生活》杂志封面刊载了在绕月轨道上拍摄的第一张地球的彩色照片。终于，人们得以一睹这颗在太空中飘浮的美丽星球的芳容，她被水蒸气组成的螺旋形白云包围着。这颗生机勃勃的星球，放在太空的背景下，看起来却是那样脆弱。
每次呼吸，充满肺部的氧气都曾是地球、大海和天空的一部分。作为二氧化碳的组成部分，几十亿年前，氧原子通过火山喷发喷出地表，与雨水一道，落到蒸气腾腾的地球表面。可以说，你吃掉的植物中的每一个碳原子，都已经通过火山、天空、降雨、大海和岩石，循环了大约30次（每循环一次大约需要1.5亿年）。
比如吃一个苹果，苹果中的电子穿过人体细胞，驱动人体新陈代谢。而苹果中的电子则来自于土壤里的矿物质和水，以及空气中的二氧化碳。这些电子在地球的系统中已经循环了亿万年，或许甚至来自其他的星系。它们可能是大爆炸后38万年就开始存在于宇宙中的物质，不断循环。你每天喝的水当中，大部分是小行星输送给地球的。
回到本章开始的问题——地球有哪些特点，使得生命有可能在此诞生？看看你能不能给出一个令人满意的答案。
1969年，月球上看到的地球升起
1969年7月29日，美国阿波罗8号的宇航员首次登陆月球，这张照片就是登月的宇航员拍摄的。这张照片具有世界性的影响力，因为人类第一次看到自己所在的星球飘浮在太空中的样子。
继续探索
初级
[domain]
中级
& M., and Trefil, James.(1991 &amp; 2009). Sce matters: Ag stifi<B><a /<B>:" target="_blank">/<B>:</a> A siom’s odyssey from the Big Bah... an<B><a /<B>:" target="_blank">/<B>:</a> Little, Broa pebble: A jourh’s dee<B><a /<B>:" target="_blank">/<B>:</a> Oxford Uy Press.
网址
[domain] 维基百科描述碳循环。
[domain] NASA提供的月球样本实验室之旅。
[domain] NASA介绍近地天体计划。
[domain] 《行星的力量：罕见的地球》（2007）皇家地理学会通过YouTube提供的关于板块构造的介绍视频。
第6章 临界点5：生命的进化（a）——细菌和病毒
（35亿年前至今）
我们已经知道，人体内的许多原子都来自早期宇宙，其他的原子则是大型恒星爆炸将复杂的原子散布到我们的银河系中而逐渐出现的。那么，现在就要问了：生命是如何起源的？原子和分子是怎么进化成生物的呢？
两个词
生物学是研究生物体的学科，从本章开始我们将用生物学继续讲述这个故事。生物学领域最基本的两个词是“生命”和“进化”。
那么“有生命”到底是什么概念呢？恒星有生命吗？地球有生命吗？宇宙有生命吗？当科学家和哲学家开始考虑自己学科以外的内容的时候，就提出了上面的问题。不同的语境中，对于生命定义的讨论一直没有停止。
给“生命”下个定义，并不容易。物质元素既构成有生命的实体，也构成无生命的实体。那么这两种实体的区别在哪呢？有生命的物体是“细胞”构成的，而细胞是小型的“化工厂”。除此之外，生物学家对生物体的3个特性也达成了共识：新陈代谢、繁殖和适应。
“新陈代谢”是指生物积极地从环境中摄取物质和能量、补充化学成分而同时不失去其本身特点的过程；“繁殖”是生物繁育跟自己相似的后代的过程；“适应”是指生物为适应环境的变化而能够经过多个世代发生改变的现象。
“进化”同样也不好下定义，它指的是现在的生物都是从早期形式演变发展而来的。生物体繁殖时，部分基因在转录过程中出现错误，导致突变（基因结构发生变化）。通常，这些突变是有害的，会导致生物体死亡，且无法繁殖后代。偶尔，有的突变会对特定时间特定环境下的生物体有益，这些突变会传给下一代，改变整个种群，并最终产生新的物种。
19世纪中期，两位英国博物学家——查尔斯·达尔文（Charles Darwin，1809—1882）和阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士（Alfred Russel wallace，1833—1913）——大体弄明白了这一过程。达尔文称之为“自然选择”带来的“饰变演替”，并就此撰写了巨著《物种起源》（inthe Species ，1859）。
到了19世纪50年代，欧洲已经有许多人认识到，动植物随时间推移发生了变化。证据非常明显——化石（1842年，一位英国解剖学家首次命名了“恐龙”）和家畜育种（也叫人工选择）。通过家畜育种，农民使绵羊和牛的身形增大，也培育出专门的猎犬。
达尔文意识到，自然（环境）从个体变异中，选择哪个动物能够存活并繁衍后代，这与饲养员选择哪个动物育种，是一个道理。自然选择往往需要很长时间，不过细菌变异却很快。
但达尔文的知识还有不完整的地方。他认为地球只有3亿年的历史，在这个时间内，不足以发生所有的变化。而且，对于基因突变的机制，他尚不理解。直到1953年，两位分子生物学家詹姆斯·沃森（James watson,1928—）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick，1916—2004）在剑桥大学的卡文迪许实验室弄清楚了DNA结构、遗传的分子基础等问题，人们才理解了基因突变机制。
以下是沃森和克里克已经明确的问题：DNA是脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid）的缩写，是每个细胞中心的一个大分子，结构类似于扭曲的梯子。梯子两侧是糖分子，梯级由4个碱基分子构成。4个碱基分别是腺嘌呤［A］和胸腺嘧啶［T］，胞嘧啶［C］和鸟嘌呤［G］。只有A和T，G和C相互吸引，适配良好。每个梯级上都有一对碱基分子，是AT、TA、GC、CG 4种中的一种。DNA在碱基对的中间分裂开，复制自己。最初的双螺旋线分裂成两半，每一半都吸引互补碱基，就这样形成了两个原始基因的副本。
目前，进化论是生物学领域的核心理论或核心思想。换句话说，进化论是生物学的核心范式。生物学家之所以依然称进化论为“理论”，是因为这是科学家遵循的一种传统（参见第1章）：任何思想，只要有足够的证据支撑，科学家就将其称为理论。从早期生物进化为现代生物，科学家已经有了坚实的证据，进化论旨在对这些观察做出解释。不断出现的新的发现，也有助于准确解释进化的过程。
生命的出现
所有生物体均由细胞组成，或者是单细胞，或者是一组细胞。生物学家认为，最早的生物体都是单细胞生物，跟现在的单细胞生物一样，但由于太小，肉眼无法看到。最初的生物体是从无生命的分子集合自然产生的——那些分子在大约几百万年间越变越复杂。
第 13 章
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