时机。宇宙是一个极其变化无常、充满事件的地方,我们在其中的存在本身就是一个奇迹。如果不是一个可以追溯到46亿年前左右的漫长而难以想象的复杂事件序列,在特定的时间以特定的方式展开——仅举一个明显的例子,如果恐龙没有在它们那个时代被一颗流星消灭——你很可能现在只有六英寸长,长着胡须和尾巴,在一个洞穴里读这篇文章。
我们并不真正确定,因为我们没有其他可以用来比较自身存在的参照物,但似乎很明显,如果你希望最终成为一个中等发达、有思想的社会,你需要处在一个非常长的结果链的正确末端,这个链条涉及合理时期的稳定,其间穿插着恰到好处的压力和挑战(冰河时代在这方面似乎特别有帮助),并且完全没有真正的灾难。正如我们将在剩下的篇幅中看到的那样,我们非常幸运地发现自己处于这样的位置。
说到这里,现在让我们简单地谈谈构成我们的元素。
地球上有九十二种天然存在的元素,另外还有大约二十种是在实验室里创造出来的,但其中一些我们可以立刻放在一边——实际上,化学家们自己也往往这样做。我们地球上的不少化学物质出人意料地鲜为人知。例如,砹,几乎没有被研究过。它有名字,在元素周期表上也有位置(紧挨着玛丽·居里的钋),但几乎没有其他信息。问题不在于科学上的冷漠,而在于稀有。砹实在太少了。然而,最难以捉摸的元素似乎是钫,它如此稀有,以至于据认为我们整个星球在任何特定时刻可能都含有不到二十个钫原子。总共只有大约三十种天然存在的元素在地球上广泛分布,而对生命至关重要的仅有六种左右。
正如你可能预料的那样,氧是我们最丰富的元素,占地壳的近50%,但在那之后,相对丰度往往令人惊讶。例如,谁会猜到硅是地球上第二常见的元素,或者钛是第十常见的元素呢?丰度与我们对它们的熟悉程度或用途关系不大。许多更不起眼的元素实际上比更知名的元素更常见。地球上的铈比铜多,钕和镧比钴或氮多。锡几乎排不进前五十名,被镨、钐、钆和镝等相对默默无闻的元素盖过了风头。
丰度也与检测的难易程度关系不大。铝是地球上第四常见的元素,占你脚下一切物质的近十分之一,但直到十九世纪汉弗莱·戴维发现它之前,人们甚至都不知道它的存在,而且在此后很长一段时间里,它都被视为稀有而珍贵。国会差点在华盛顿纪念碑顶上铺一层闪亮的铝箔,以显示我们国家变得多么高雅和繁荣,而同一时期的法兰西皇室则丢弃了国家银质餐具,换上了一套铝制餐具。这种时尚即使刀具不锋利,也是最前沿的。
丰度也不一定与重要性相关。碳仅是第十五常见的元素,只占地壳非常微不足道的0.048%,但没有它我们就无法生存。碳原子的独特之处在于它极其“滥交”。它是原子世界的派对动物,能与其他许多原子(包括它自己)结合并紧密相连,形成极其坚固的分子长队——正是这种自然界的诀窍,构成了蛋白质和DNA。正如保罗·戴维斯所写:“如果没有碳,我们所知的生命就不可能存在。可能任何形式的生命都不可能存在。”然而,即使在如此依赖它的人类体内,碳也并非那么丰富。你身体中每200个原子,有126个是氢,51个是氧,只有19个是碳。[30]
其他元素之所以关键,并非因为它们创造生命,而是因为它们维持生命。我们需要铁来制造血红蛋白,没有它我们就会死亡。钴是制造维生素B12所必需的。钾和极少量的钠对你的神经确实有益。钼、锰和钒有助于保持你的酶正常运转。锌——谢天谢地——能氧化酒精。
我们进化到能够利用或耐受这些东西——否则我们几乎不可能存在——但即便如此,我们也在狭窄的接受范围内生存。硒对我们所有人来说都至关重要,但只要摄入稍微过量一点,那就会是你做的最后一件事。生物体需要或耐受某些元素的程度是它们进化的遗迹。绵羊和牛现在并排吃草,但实际上它们的矿物质需求非常不同。现代牛需要相当多的铜,因为它们在欧洲和非洲铜丰富的地区进化。另一方面,绵羊则在小亚细亚铜贫乏的地区进化。通常,而且不足为奇的是,我们对元素的耐受性与它们在地壳中的丰度成正比。我们已经进化到预期,并且在某些情况下实际需要,那些在我们吃的肉或纤维中积累的微量稀有元素。但加大剂量,有时只需极少量,我们很快就会越过阈值。其中很多我们只了解甚少。例如,没有人知道微量的砷是否对我们的健康是必需的。一些权威人士说是;一些说不是。唯一可以肯定的是,过量的砷会杀死你。
当元素组合在一起时,它们的性质会变得更加奇特。例如,氧和氢是周围最易燃的两种元素,但将它们放在一起就变成了不可燃的水。[31]更奇怪的是钠和氯的组合,钠是最不稳定的元素之一,而氯是最具毒性的元素之一。将一小块纯钠放入普通水中,它会爆炸,威力足以致命。氯的危险性更是臭名昭著。虽然小浓度下可用于杀死微生物(漂白剂里闻到的就是氯气),但大量时却是致命的。氯是第一次世界大战中许多毒气的首选元素。而且,正如许多眼睛酸痛的游泳者可以证明的那樣,即使在极其稀释的形式下,人体也不喜欢它。然而,把这两种讨厌的元素放在一起,你会得到什么?氯化钠——普通的食盐。
总的来说,如果一种元素不能自然地进入我们的系统——比如说,它不溶于水——我们往往对它不耐受。铅会毒害我们,因为在我们开始用它制造食物容器和水管之前,我们从未接触过它。(顺便说一句,铅的符号是Pb,来自拉丁语plumbum,这是我们现代词语plumbing的词源。)罗马人还用铅给他们的葡萄酒调味,这可能是他们不再是曾经那股力量的部分原因。正如我们在别处看到的,我们自己处理铅(更不用说汞、镉和我们经常给自己服用的所有其他工业污染物)的表现,并没有给我们留下多少得意自满的余地。当地球上自然不存在某种元素时,我们就没有进化出对它的耐受性,因此它们往往对我们剧毒,比如钚。我们对钚的耐受性为零:没有任何水平的钚不会让你想躺下。
我带你绕了这么远的路,只是为了说明一个小观点:地球之所以看起来如此奇迹般地宜居,很大一部分原因在于我们进化到适应了它的条件。我们所惊叹的不是它适合生命,而是它适合我们的生命——这其实也毫不奇怪。也许许多使它对我们如此美好的事物——恰到好处的太阳、慈爱的月亮、合群的碳、多得你摇不动的大量岩浆,以及其他一切——之所以显得美好,仅仅因为它们是我们生来就依赖的东西。没有人能完全说清楚。
其他世界可能居住着感谢它们银色汞湖和漂浮氨云的生物。它们可能很高兴它们的星球不会用板块研磨把它们震得晕头转向,或者在景观上喷出凌乱的熔岩块,而是处于一种永久的、非构造性的宁静状态。任何来自远方的地球访客,几乎肯定至少会对我们生活在一个由氮气(一种懒洋洋地不愿与任何东西反应的气体)和氧气(它如此偏爱燃烧以至于我们必须在城市各处设立消防站来保护自己免受其更活跃影响)组成的大气层中感到困惑。但即使我们的访客是呼吸氧气的两足动物,有购物中心并喜欢动作片,他们也不太可能觉得地球是理想的。我们甚至无法给他们提供午餐,因为我们所有的食物都含有微量的锰、硒、锌和其他元素颗粒,其中至少有一些对他们来说是有毒的。对他们来说,地球可能根本不像一个奇妙宜居的地方。
物理学家理查德·费曼过去常常拿所谓的“后验结论”开玩笑。“你知道吗,今晚发生了一件最神奇的事,”他会说。“我看到一辆车牌是ARW 357的车。你能想象吗?全州数百万个车牌中,我今晚看到那个特定车牌的几率是多少?太神奇了!”他的意思当然是,如果你把任何平庸的情况当作命中注定,就很容易让它看起来非同寻常。
因此,导致地球生命崛起的事件和条件可能并不像我们喜欢想的那么非同寻常。尽管如此,它们也足够非同寻常了,而且有一件事是肯定的:在我们找到更好的之前,它们必须够用。