《起源故事》 孟尧解读
《起源故事》| 孟尧解读
关于作者
大卫·克里斯蒂安，历史学家，任教于澳大利亚麦考瑞大学。20世纪80年代以来开设大历史课程，综合物理、生物、化学和地理等学科，讲述从宇宙诞生到全球化时代的历史。2011年，凭借自己的 TED 演讲赢得了更多的关注。
关于本书
这本书是作者多年来研究成果的总结，整合了多门学科的庞杂知识，从能量和信息的突破时刻来标记宇宙和人类的历史。比尔·盖茨在推荐语中说，它综合了自然科学和历史，把理论和事实依据巧妙地编织起来，十分具有启发性和可读性。
核心内容
一、“能量”是贯穿宇宙138亿年历史的关键词，那么在宇宙形成初期，能量是怎么推动物质形成的？ 二、地球具备了哪些概率极小的必备条件，才孕育出生命？生命又是怎么从多次灭绝的危机中存活下来的？ 三、人类是唯一能够改变地球的物种，人类是怎么做到的？
你好，欢迎每天听本书。本期音频要解读的是比尔·盖茨推荐的一本英文书 Origin Story: A Big History of Everything，直接译成中文就是“起源故事：万物大历史”。这本书从宇宙大爆炸讲起，一直讲到今天，跨度达到138亿年。
如果我问你，从大爆炸到地球诞生，从地球上的第一个单细胞生物到人类出现，从原始部落到今天的全球化，这么漫长的138亿年，有哪些恒常不变的力量在起作用，你会想到什么？坦白说，回答这个问题，是非常困难的。但这本书的作者，为我们找到了两个穿透历史的力量，那就是能量与信息。
能量造就了星辰大海，孕育了生命；生命依赖信息才得以存活和发展。
作者用能量和信息这两把标尺，把宇宙大历史划分成了8个门槛，每跨越一个门槛，代表着宇宙复杂程度的一次飞跃。我先给你介绍一下这8个门槛，分别是：物质的诞生、恒星与星系的出现、原子与分子的形成、地球和月球的出现，接下来是生命的诞生、人类的出现，再接下来就是人类进入农业社会和工业社会，以及现在的人类世代。换句话说，这其中的每一个门槛，都是万物演化过程中的里程碑。接下来，我会从能量和信息这两个角度，去分析这一次又一次的演化。
这本书的作者大卫·克里斯蒂安，是一名历史学家。从80年代开始，他在澳大利亚麦考瑞大学设立大历史课程，综合物理、生物、化学和地理学科，讲述从宇宙诞生到全球化时代的历史。2011年，他在 TED 演讲上用18分钟讲完了宇宙演进的138亿年。如今，在比尔·盖茨的支持下，克里斯蒂安在继续研究和普及大历史的项目。
介绍完作者的情况，我就来给你详细分享书的内容。本书主旨就是它的标题，“万物起源”。围绕这个主旨，我给你提炼出了三个重点内容：
第一个重点内容是，“能量”是贯穿宇宙138亿年历史的关键词。那么，在宇宙形成初期，能量是怎么推动物质形成的。
第二个重点内容是，地球具备了哪些概率极小的必备条件，才孕育出生命？生命又是怎么从多次灭绝的危机中存活下来的？
第三个重点内容是，人类是唯一能够改变地球的物种，人类是怎么做到的？
我们先来分享第一个重点内容：在宇宙形成初期，能量是怎么推动物质形成的。在能量的支配下，宇宙中形成了物质，出现了恒星与星系，然后有了原子和分子，再往后出现了我们的地球和月球。
物质是什么呢？现在的科学家们认为，物质就是能量的一种形式，不过是被高度压缩过的形式。大多数科学家都认可宇宙起源于大爆炸的说法，大爆炸后，宇宙的温度非常高，变成充满能量的海洋。在温度下降的过程中，能量又转化为四种不同形式，就是今天所说的四种基本作用力：引力、电磁力、强相互作用和弱相互作用。我们主要说说引力和电磁力：引力把茫茫宇宙中的物质聚在一起，形成天体；而电磁力安排电子和原子核的配对关系，形成原子和分子。
星辰大海是怎么来的呢？这个过程要归功于引力。引力把宇宙中大量原子吸引到一起，这时候原子们觉得很拥挤，就会很烦躁，就像高峰期的地铁车厢。车厢里温度上升，情况变得很不稳定。原子的核心，也就是质子，再也留不住自己身边的电子，电子就开始体会“放纵”的滋味。而电子放纵起来，又吸引到很多其他的粒子，结果就是温度和密度都越来越高。当温度超过1000万摄氏度时，质子们再也无法忍受了，放弃了“红杏出墙”的电子，宁愿自己组成一对儿。当质子和质子结合在一起变成氦原子核，会失去一丁点质量，爆发出惊人的能量。这片空间中的巨大能量就像一座燃烧的熔炉，而且还在不断扩张。扩张的力量对抗着引力，这就是宇宙的第一颗恒星。某一片空间中的恒星越来越多，就形成了星系。最终，就出现了星辰大海。
再来说说电磁力的功劳。在分子的形成过程中，要大大仰仗电磁力。我们知道，电子在不同的轨道上围绕质子转动，每个电子都更喜欢靠近质子的轨道，因为最近的轨道是最省力的。不过质子身边的空间是有限的，呆在外层的电子很不安分，看到别的质子身边有位置，就会投怀送抱。但是电子这一走，原来的位置就空出来了，电磁力会安排有多余电子的原子过来，填补空位。有时候，电磁力会让两个原子核共享外层电子，像氢原子和氧原子就是这么形成水分子的。分子就是原子们各取所需、皆大欢喜的结果。
有这么多分子后，宇宙中就有了冰，有了土，有了金属。这些东西形成了围绕恒星的行星，和行星自己的卫星，也就是我们的地球和月球。
原书里用很长的篇幅，讲述了宇宙中很多原子和分子的形成过程，这里不再多说。从这个过程里我们能看出来，从物质诞生，到恒星与星系的形成，再到原子和分子出现，最后形成我们现在的地球和月球，能量都扮演了极其重要的角色。在地球与人类的历史中，我们还将看到这一主旨，贯穿始终。
说完了宇宙起源，接下来我们把目光聚焦到地球上。第二个重点内容要回答的是：地球具备了哪些概率极小的必备条件，才孕育出生命？生命又是怎么从多次灭绝的危机中存活下来的？
我们都知道，生命需要不断地从周围环境中获取能量，并且对抗混乱无序。对于生命来说，信息与能量同等重要，因为生命是一个复杂调节系统。说它复杂，是因为它有很多组成部分，每个部分都有自己的意志；说它是调节系统，是说每个部分会根据彼此的状态来调节自己，实现分工协作。那么，组成部分之间要怎么知道彼此的状态呢？这里就需要信息交流。信息，减少了不确定性，抵抗着混乱无序。
我们就来看看，地球具备了什么条件才能诞生生命。
生命的诞生其实是一个化学实验过程，必须在大量实验基础上才能成功。首先，太阳系与银河系中心的距离刚刚好，地球与太阳的距离也刚刚好。这个距离既保证了安全稳定，也保证了合适的温度和压力。然后地球也有适合化学反应的液体。为什么液体很重要呢？因为在气体中，原子们都太飘逸了，没办法让它们好好相处；在固体中，原子们又太呆滞了，根本不会互相交流。只有在液体中，原子们才能自由自在地结合，创造出其他原子和分子。最后，地球上还有足够多的实验原料，像氢、氦、碳、金属等元素，非常丰富，相比其他星球简直是化学宝库。在这些条件下，一些生命必备的简单小分子就形成了，比如构成蛋白质的氨基酸，承载着基因信息的核苷酸，储存能量的碳水化合物等等。
当然，这些小分子还不足以形成生命，还需要更复杂的大分子链才行。地球的海底裂缝，具备了形成大分子链的苛刻条件。这些裂缝远离地球表面的太阳射线，还有地底喷出的丰富化学物质，温度也适宜，更不用说到处都是适合实验的液态水了。在漫长岁月中，这些小分子尝试了无数种组合，终于形成了生命需要的大分子链。
那具备了这些条件后，生命是怎么诞生的呢？有这么几个必备要素：一个是细胞膜，一个是新陈代谢，还有一个是自我复制。细胞膜能给细胞提供重要的保护，保证细胞结构。自从有了细胞膜，就有了最原始的原核生物。新陈代谢机制能消耗能量，维持生物的生存。而自我复制的能力，让原核生物开始繁衍生息，不再把自己的生活局限在海底裂缝中，而是在整个海洋中畅游，这一切发生在大概38亿年前。
这仅仅是一个开始。生命诞生后，还有差不多40亿年的历程，才有了今天的我们。在这40亿年里，地球上发生过很多次生物灭绝事件，无论哪一步走错了，生命就不复存在了。像25亿年前，发生过氧气大屠杀，7亿年前可能发生过彗星撞地球，后来又发生了好几次原因不明的生物灭绝。那么，地球上的生命，是怎么逃过40亿年里不止一次的劫难的呢？
对于生命来说，最大的劫难肯定是来自宇宙的巨大力量，比如彗星撞击。不过这算是小概率事件，除此之外，最大的威胁就是地球自身气候的突然变化。生物大灭绝大多因为温室气体和氧气交替控制了地球的温度。温室气体太多，生物会热死；氧气太多，气温太低，生物又会冻死。只有两者平衡，温度才适合生存繁衍。要维持两者的平衡，离不开地球的两个调节系统：也就是地理系统和生态系统。
首先是地理系统的碳循环，就像空调一样自动调节着地球温度。地球上的温度是由两种热量决定的：一种来自太阳，另一种来自地球深处，而大气层决定了多少热量会留在地球表面，又有多少会消散到宇宙中去。其中最关键的是我们今天熟悉的温室气体，比如二氧化碳和甲烷。
碳循环是一个什么样的过程呢？首先，温室气体在降水中溶解为碳酸，大量碳元素随着水流进入海洋，一部分跟随板块运动沉入地球深处。接着，板块运动造成的火山喷发，又会把碳带到地表。如果温室气体多了，温度变高，降水就会增多；如果温室气体不够，降水会变少，碳元素就不会大量流失到地球深处，火山也会慢慢补充一些温室气体。这一过程就是碳循环。有了碳循环，大气中的温室气体就不会越来越多，而是处在动态平衡中。温室气体稳定了，地球上的温度也就稳定了。
这只是第一个调节系统，是纯粹地理的。第二个调节系统来自生物圈，生物们也在帮助平衡温室气体和氧气。
氧气对于人类生命不可或缺，但对于习惯了无氧环境的生物来说，氧气是有毒的。35亿年前，原核生物学会了光合作用。光合作用把太阳变成了取之不尽、用之不竭的能量宝库，这对整个地球生物来说，本来是一件划时代的大好事。然而，蓝绿藻的光合作用又把水和二氧化碳，变成了碳水化合物和氧气，氧气在25亿年前并不是什么好东西，它带来了生物圈的第一次大劫难：也就是氧气大屠杀。
大量原核生物就这么灭绝了，剩下的一部分赶紧又缩回到海底环境中去。不仅如此，地球温度也改变了。因为光合作用消耗了二氧化碳，生成的氧气也破坏了甲烷，这样一来，温室气体就急速减少，地球急速降温，冰川从两极一直漂到赤道。生物们只能瑟瑟发抖，聚集在海底火山口，靠着地球深处的热量来取暖。
不过，这些海上的大面积冰川，遮盖了阳光，也中止了光合作用，而海底火山一直在贡献温室气体，就这样，经过一段时间，大气中的氧气含量下降了许多，温室气体又开始保护地球生物了。生物们侥幸逃过一劫。
这样毕竟不是长久之计，因为地理调节系统实在过于缓慢，生物们不能永远走钢丝。于是，生物圈的第一位英雄站了出来，那就是真核生物。真核生物有什么伟大之处呢？它们终于可以吸收氧气，不会中毒了。真核生物利用呼吸作用，产生二氧化碳、水和能量。这就平衡了地球上的氧气和温室气体，让地球气温稳定下来，为接下来的十亿年，创造了稳定的气候环境。
总结一下这一部分，地球在宇宙中的合适位置，以及地球上丰富的液体和化学元素，具备了生命产生的必备条件。地球上的地理系统和生物系统，又起到了调节作用，保护生命。反复无常的宇宙造成的灾难是偶然，生物演化的大趋势却是必然。在演化过程中，生物的复杂程度不断提高，有了更多的细胞、更大的体型、分工更明确的器官、更发达的神经系统等等。在这种趋势下，我们终于走到了至关重要的一道门槛，跨过了这一道门槛，人类就诞生了。
接下来是我们要讲的第三个重点内容，人类是唯一能够改变地球的物种，那人类是怎么做到的？
人类诞生至今只有10万年，却已经开始改变生物圈，从来没有单一物种能做到这一点。人类为什么能在短时间内做到呢？还是要说到两大关键词，能量和信息。人类能利用的大量能量，来源于农业社会和工业社会。
人类最初的主要生存方式是游猎，寒冷的冰川期过去后，气候逐渐转暖，人类跨越了又一道门槛，进入了农业时代。为什么农业时代是一道门槛呢？因为农业打开了一座能量宝库。以前的游猎部落，只从野生动物身上获取能量。有了农业之后，农作物通过光合作用得到能量，人吃掉这些食物，就等于从光合作用中获得了能量。不仅如此，人还学会了驯养动物，把野生的变成家养的。人吃掉这些家养动物，也等于间接从光合作用中获得能量。在同样面积的土地上，农业养活的人更多。在游猎社会中，每平方公里只能养活0.2-0.3个人，也就是四五平方公里才能养活一个人。农业使人们在每平方公里内能养活20到30人，是游猎的100倍。
社会网络和社会结构都因为农业而变得更复杂了。社群里人一多，就可能出现纷争，就要有解决纷争的权威人士，这就是等级制和领袖的起源。农业生产也带来了剩余财富，剩余财富多了之后，有一部分人可以不必参与农业生产，有条件从事别的工作，这就出现了劳动分工。古代社会的专业分工程度，取决于农民能生产多少剩余食物。在大多数农业社会，10个农民供养1个不用劳动的人。这种少数人从多数人身上汲取资源的模式，就是国家的雏形。
对于每个国家来说，最重要的就是汲取资源的能力。如何汲取更多的资源呢？古代统治者主要有三种方法：第一是扩大生产，提高生产力；第二是提高税率，收更多的税；第三是最常见的，就是发动对外战争。除了汲取资源，获取信息也是维持国家运转的重要条件。
古代的每一个农业大国，都十分重视文书工作，因为要经常做人口普查，还要详细记录历史。为了把信息传递到帝国的每个角落，还必须修建四通八达的道路。不过，随着人类社会的复杂程度提高，维持基础设施和国家机器，就要支付更高的代价。虽然2000年前的人类，比起冰川期末期，大部分人的生活水平并没有太大改变，但是，他们所消耗的能量总量增长了7倍。这增长的能量，一小部分是统治阶级享受的奢华生活，其余大部分都是复杂社会为了维持运转消耗掉的。
近代科技诞生后，科技又帮助人类获取了更多能量。比如瓦特的蒸汽机大大提高了从化石燃料获得能量的效率，把人类带进了工业时代。化石燃料蕴含着亿万年积累下来的光合作用的能量。从冰川期末期到农业社会，能量增长了7倍；而在过去的200年里，从农业社会到工业社会，能量增长了21倍。能量越来越便宜，这就鼓励了更多的商业和技术创新。我们有了铁路运输，有了汽车，有了电。
学者们认为，人类已经进入“人类世”，意思就是“人类的世代”。这是人类历程最重要的一道门槛。在有生命记载的40亿年里，这是唯一一个单独物种拥有力量，能主导地球上的重要变化。这种变化有好的一面，比如人类社会的经济在二战后飞速发展，全球卫生条件得到了极大改善，人均寿命大大延长，人们的思想观念也在进步。同时，变化也有不好的一面，人类使用化石燃料，增加了温室气体，打破了原来的碳循环。再比如物种灭绝速度在加快，最近一百年的灭绝速度比过去百万年间加快了几百倍。
人类是怎么做到主导地球的呢？因为人类有优势，能够最大限度地利用能量和信息，把其他物种远远抛在后面。人类的这种优势，表现在两个方面，一个是大脑构造，另一个是集体学习。我们先来看看大脑构造。
我们都知道，人类相比其他哺乳动物，最大的优势就是一个发达的大脑。大脑新皮质，位于脑半球的顶层，负责一些高级功能，比如知觉、空间感和语言。新皮质越大，就越智能。一般哺乳动物的新皮质占大脑的10%到40%，灵长类占一半以上，而人类能占到80%。
这当然是生物演化大趋势的结果。生物想要适应环境，就必须从环境中获取更多的信息。获取信息靠的是感知环境的神经细胞。当信息量越来越大，就必须有个专门的信息处理器，因此，更多的细胞汇聚起来，形成了大脑。
有脑生物是生物演化过程中的一次飞跃。要知道，一般生物供养不起大脑。大脑因为细胞多，消耗的能量也非常多，是肌肉组织消耗的20倍。比如，有一种海洋动物，为了找到一片适合生殖繁衍的海域，需要大脑来导航。一旦它们找到了这片生活乐土，就会吃掉自己的脑子。哪怕是人类，作为哺乳动物的一员，大部分时间里，都是让情绪或习惯做主的，只在并不急迫的稳定环境下、有充足能量的时候，才会动用理性。
人类的厉害之处，不仅仅在于一个发达的大脑，更重要的是：分享信息。这就是人类优势的另一个方面，集体学习。人类会互相交流，会把一个人的信息，变成大家共享的信息。一个人的能力有限，但与他人合作，就会变得更加强大，因为掌握更多的信息，就意味着能获取更多的能量和资源。
从古至今，人类大脑组织没发生太大的变化，但是记忆能代代积累，学习能力也与日俱增，这个过程就是“集体学习”。能够集体学习的物种在竞争中活了下来。因为远古时期，除了我们的智人祖先，还有一些其他种类的人类，同时生存在地球上，竞争着有限的生存资源，其中就包括著名的尼安德特人。集体学习需要语言能力，因为大家要相互交换信息。最终，只有智人，率先跨越了语言能力这个难关，通过集体学习，在竞争中脱颖而出。
简单总结一下这一部分：人类的大脑构造和集体学习的优势，能最大限度地利用能量和信息，又在社会进步中获得了大量的能量，这就让人类成了唯一一个能给地球带来重大改变的物种。
这本书的精华内容就分享到这儿，下面，来简单总结一下这期音频的内容：
能量和信息这两个概念，在宇宙的138亿年历史里贯穿始终。
首先，在宇宙诞生初期，能量产生了物质，进而形成了原子和分子，再往后有了恒星和星系。在这个过程中，宇宙的复杂程度不断提高，最终诞生了我们赖以生存的地球。
其次，地球的合适位置，以及丰富的液体和化学元素，为生命准备了必要条件。地球上的地理系统和生物系统，又为生命提供了保护作用。生命出现后，在演化过程中，复杂程度不断提高，逐渐出现了更大的体型、分工更明确的器官，以及更发达的神经系统。生命终于跨过了至关重要的一道门槛，人类诞生了。
最后，人类具备独特的大脑构造，和集体学习的优势，这让人类能最大限度地利用能量，交换信息。从农业时代，到工业时代，再到现在的人类时代，人类在社会进步中获得了巨大的能量，给地球带来了重大的改变。
最后来分享一点我的感想。能量就像是水，水能载舟，亦能覆舟。掌握了巨大能量的人类，未来该何去何从，也是需要我们认真思考的问题。毕竟对于整个宇宙来说，人类还太年轻了。实际上，我们的宇宙也还算年轻，充满了活力，不过，“未知生，焉知死”，不了解起源故事，又如何面对未来呢？希望这部科学版的起源故事，可以带给你更多的启发。
撰稿：孟尧 脑图：摩西 转述：成亚
划重点
1.在宇宙诞生初期，能量产生了物质，进而逐步演化出复杂的宇宙。
2.地球的合适位置、地球上丰富的液体和化学元素、地球的地理和生物系统，使生命诞生并得以延续和演化。
3.人类独特的大脑构造，以及集体学习的优势，使人类得以最大限度地利用能量和信息，进而改变地球。