生命的實驗室（簡體書）

談到生命演化，我們往往從生物學的角度進行研究和探索，然而這些演化機制其實被一隻“看不見的手”――物理定律――所控制。本書從鳥群、昆蟲、微生物、細胞、原子等角度，逐級剖析隨機或固定的物理機制如何驅動遺傳和生化作用。這是一本橫跨物理學、化學、生物學等多個學科，從全新的視角解鎖生命本質的集大成之作。地球上的生物千姿百態，每種生物都有它自己的存在方式。本書將揭示這些存在方式背後的物理學、化學、生物學規律，告訴你地球之所以是今天的模樣，並非出於偶然。本書討論了地球上生命的結構特性，並告訴讀者，物理原理是所有生命存在的核心，它塑造了每一種生物的構成。你周圍可見的生物都是基於物理原理的必然結果。無論從哪種角度探討生命的構造，我們都發現其適用於最基本的物理學原理。這些原理決定了椋鳥的繁衍生息，以及構成生命的基本結構――分子。對於這個問題生物學界曾經存在爭論：一些人認為生命是由一些基本原理主宰的；另一些人則認為生命只是隨機變異的產物，在生命這趟如過山車一般驚險的旅程中，是達爾文進化論所描述的變異決定了今天豐富多彩的物種形式。但其實這兩種說法都沒有錯，真正的答案更像是兩者的結合物。達爾文進化論決定了生物的物種更加多樣化，從恐龍到澳洲野犬，種類繁多，不一而足。但生物的進化之旅同樣也受到一些基本原理的影響，這裡所說的原理並不是指生僻的生物理論，而是最簡單、最基本的物理法則。這些物理法則對生命的塑造起著決定性作用，使得生物的演化沿著一定的方向進行。作者將沿著生物進化的階梯由高到底逐級講述。從最高階段――生物群落講起，接著講述了昆蟲、微生物、細胞、DNA、分子結構等，最後講到了亞原子結構中元素的構成。通過分析這些層面的物理和化學原理以及生物結構，你將瞭解到以下問題的答案，比如，鳥類為何佈陣群飛？狗為什麼沒有輪子一樣的結構？魚為什麼不需要推進器就能遊走？地鼠為何不會被坍方的土石流壓死？螞蟻巢穴如何被利用成為建築基準？安全帽的頭部傷害指數應如何計算？……最後，作者還探討了其他星球是否存在生命的問題。作者認為，如果我們確實發現了地外生命的存在，那麼我們會發現這些地外生命的演化步驟與地球生命的演化步驟非常相似。因為，我們這個世界就是生命產生的模板。本書的精彩之處在于深刻而有力地剖析了地球生物系統的奇妙之處。通過審視自己和地球生命，我們將對生命的本質有更全面且深入的認識，物理學的分析角度也給我們帶來一種對生命的新體會，並發現所有生命的內在聯繫。

查理斯·科克爾(Charles S. Cockell)，英國愛丁堡大學天體生物學教授，英國天體生物學中心主任。多年來，他致力於對惡劣條件下的生命特徵、外星生物的宜居性，以及太空探索和移居等課題的研究。他曾在美國國家航空航天局和英國南極觀測站工作，對北極和南極以及其他惡劣天氣環境下的生命特徵都有研究，發表過300多篇論文和多部著作。

前 言 III
第1章 生命的無聲指揮官 001
第2章 螞蟻的組織性 017
第3章 瓢蟲與物理學 037
第4章 鼴鼠的趨同演化 059
第5章 被包裹起來的生命 085
第6章 生命的極限 109
第7章 生命的編碼 131
第8章 三明治與含硫化合物 151
第9章 生命的基本溶劑——水 173
第10章 不可取代的碳原子 189
第11章 尋找外星生命之路 219
第12章 生物演化與物理學的統一 241
致 謝 259
注 釋 263