宇宙與生物起源及演化的時序特征

大約140億年或更久以前，宇宙起始于一次大爆炸，在這次大爆炸中，時間、空間和物質隨之誕生，而且宇宙在大爆炸以后并沒有靜止不動，它還在不斷地膨脹，不斷地冷卻，太空中所有的物質都在向彼此相反的方向移動，這就是目前天文學和物理學研究的熱點——宇宙大爆炸假說。與該學說類似的觀點最早由比利時天文學家勒梅特在1927年提出，而后這一觀點得到不斷修正，20世紀30年代美國的加莫夫描畫了宇宙大爆炸以后的整個演化過程，即宇宙后來形成各種星系和星球的整個過程。隨著人類空間探測技術的發展，這一假說在20世紀下半葉，特別是21世紀初得到廣泛的證實。大爆炸與其它宇宙模型相比，能更好地說明天文觀測事實，所以也是目前科學界最為公認的宇宙起源理論。地球以至生命的產生與發展，和宇宙的演化有著密切的關系，但在這兩方面的綜合研究目前還比較薄弱。

1.大爆炸的起點

研究者認為，大爆炸起點（即大爆炸的起始點）的密度無限大，熱量無限高，體積卻無限小。在大爆炸開始后的1秒鐘內，宇宙中不存在現在已知的有質量的物質，充斥宇宙的是各種能量很高的電磁輻射，這個時候引力對微觀粒子的影響很小，宇宙是充滿了微觀粒子的時空區域，人們形象地稱之為“煮鍋”，在這個不斷擴大著的鍋里翻滾著由光子、電子、中微子和它們的反粒子組成的滾燙的熱流，其中夾雜著少量的中子和質子。

2.大爆炸100秒后

在各種作用下，宇宙進一步發展、演化，在爆炸發生的100秒以后，宇宙的體積擴大了天文數字的許多倍，溫度降低到10億攝氏度，這個溫度為更重的粒子的出現提供了環境，這是因為溫度的降低使粒子的運動速度也降低下來，于是它們之間開始在更強大的作用下相互結合在一起。粒子在這樣的溫度下交換著強大的能量，許多粒子開始結合在一起，如中子和質子結合在一起，形成氫的同位素氘和氚，而這兩者又是主要的核聚變原料。

3.大爆炸30分鐘后

宇宙的溫度降低到了3億攝氏度，因為降低的幅度太大，以至于核子之間難以接近，也難以合成重核。于是宇宙形成初期的合成反應終止了，宇宙的擴張更加明顯。

4.大爆炸30萬年后

在大爆炸發生大約30萬年以后，宇宙的溫度降低到3 000℃，在電磁作用下，中性原子開始出現。這些中性原子遇到了其它爆炸區域的原子，它們碰撞在一起，于是宇宙開始分化，一些區域因為物質密集而能夠維持自己的溫度，并產生強大的萬有引力，氫分子以螺旋線的方式向著質量中心移動，這個區域因為強大的萬有引力而開始收縮，收縮的同時物質的運動變得劇烈起來，因此溫度增加，相應的輻射也增強——第一批恒星誕生了！昏暗的宇宙開始有了明亮的光源。

5.大爆炸40億年后

宇宙仍在不斷地膨脹和演化，在大約100億年以前，太陽誕生了。太陽系所在的古星系被銀河系所吸引，然后發生碰撞，并使前者成為銀河系的一支懸臂，但我們現在還不知道太陽形成于這次星系碰撞之前還是之后。

6.距今至少46億年以前

人類生命的搖籃——地球誕生了。水是地球上生命的最佳載體，可我們不知道水是何時出現于地球之上的，宇宙中本來就存在著富含水分子的星云，原始地球很可能形成于這樣的星云中，水或許是地球與生俱來的，而生物就起源于地球本身的海底熱液。但也有學者認為地球上的水來自外太空的冰彗星雨，這些彗星上攜帶的有機質，或許才是地球上生命的最早起源。

地球在誕生之后的幾億年或更久一段時間內形成了巖石圈(地殼)、水圈(海洋)、大氣圈。當時的大氣中含有CO、CH4、H2S、NH3等有毒氣體，且當時地表溫度接近于100℃，但正是這種惡劣環境有利于合成各種有機物，而在距今38億年的地球最早期形成的海相地層中，也發現了或許是這類有機物形成的物質。

7.距今約35億年

地球最早期的生命出現了。距今35 億年海相地層中的細菌和藍細菌(藍藻)化石，就是人們見到的最早期的原核細胞化石，盡管這是最原始、連細胞核都沒有的單細胞生物，但它卻是有生命的，是地球上生命的開始。

8.距今約20億年

在距今20 億年前后地球迎來了生長過程需消耗氧的有核細胞時代。因只有在這一時期的地層中才找到了有核細胞的大型球狀疑源類、螺旋狀宏體化石和大的綠藻、紅藻、褐藻等化石。由于氧氣不斷增多，多細胞的動物——蠕蟲類終于在距今10 億年前后出現了，它開創了多細胞后生生物的新時代，遺憾的是多細胞植物到較晚的地層中才被發現。

9.距今約6億年

到了距今6 億年寒武紀生物大爆發之前，生命多細胞化、組織化、雌雄分化、多樣性等進一步發展，形成了地球上生命的第一次輻射(或大發展)，各種多細胞植物——高等的藻類及疑源類、瓶狀生物和肯定屬動物的海綿、水母及各種后生動物在我國貴州、湖北等地被廣泛發現。多細胞生物群也出現在世界各地，在澳大利亞距今約5.15 億年的地層中，所發現的埃迪卡拉化石群引起人們極大興趣，我國云南發現的澄江動物群也在21世紀初引起地學界的很大轟動。這些動物群不僅奇形怪狀，全為無骨骼的痕跡化石，而且身體多扁平而大——這可能與當時氧氣僅占大氣中的8%有關(氧氣現占大氣的比例為20%)，因身體面積越大，吸收氧的效率就越高。

10.距今約2.51億年

顯生宙以來（寒武紀至今），海洋生物界發生了5 次大的集群絕滅事件，而二疊紀—三疊紀界線(PTB，距今約251Ma)集群絕滅是其中規模最大的一次。據統計，當時生物科數減少52%，種數減少約90%以上，陸生植物穿過PTB 的多樣性變化也與之一致。在該次事件中，一些生物門類（如蜓目、四射珊瑚亞綱、床板珊瑚亞綱、始鉸綱腕足類、喙殼綱等）完全滅絕，一些門類（如古腹足目、海百合綱、大羽羊齒類、兩棲類、獸孔目爬行類等）急劇衰落。關于二疊紀末期生物集群滅絕的原因眾說紛紜，有海平面變化、地磁極性反轉、小行星撞擊等因素。在此次生物集群絕滅事件之后，地球進入了中生代爬行類生物繁盛的新時期。

11.距今約6 500萬年

在這一時間的白堊紀末期，又發生了生物集群滅絕事件，這主要是在中生代繁盛的爬行類動物——恐龍的滅絕。關于恐龍滅絕的原因，目前最為流行的學術觀點是天體碰撞說，這一學說的證據也較為豐富。近年來，恐龍滅絕的其它原因，如宇宙射線說、微量元素污染、地球環境惡化等也被提出。在這次地質事件之后，哺乳類生物占據了陸地生存空間并逐漸成為地球的主宰。▲