小璇璇APPLE
编译 | 李言
Nature , 8 April 2021, Volume 592 Issue 7853
《自然》 2021年4月8日，第592卷，7853期
天文学 Astronomy
Five carbon- and nitrogen-bearing species in a hot giant planet’s atmosphere
在炎热巨型行星大气层中的五种含碳和氮的物质
作者：Paolo Giacobbe, Matteo Brogi, Siddharth Gandhi, Patricio E. Cubillos, et al.
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摘要
先前对热木星的观测表明，它们在其主星前面经过时大气层中经常存在水蒸气和一氧化碳；这已经通过在通常的化学平衡假设下根据太阳的比例组成进行了研究。
氰化氢和这两种分子都在HD 209458b的大气中被发现。HD 209458b是一个被充分研究过的热木星（平衡温度在1500 k左右），曾经检测出氨，但随后被否认。
在此，我们报告HD 209458b的观察结果，显示存在水、一氧化碳、氰化氢、甲烷、氨和乙炔，每个分子5.3到9.9个标准偏差。辐射和化学平衡的大气模型表明，探测到的物质具有富碳化学成分，碳氧比接近或大于1，高于太阳的值（0.55）。
根据现有的关于大气化学与行星形成和迁移情景的模型，这可能表明HD 209458b在远离目前位置的地方形成，随后向内迁移。
Abstract
Previous observations of hot Jupiters as they transit in front of their host stars have revealed the frequent presence of water vapour and carbon monoxide in their atmospheres; this has been studied in terms of scaled solar composition under the usual assumption of chemical equilibrium. Both molecules as well as hydrogen cyanide were found in the atmosphere of HD 209458b, a well studied hot Jupiter (with equilibrium temperature around 1,500 kelvin), whereas ammonia was tentatively detected there and subsequently refuted. Here we report observations of HD 209458b that indicate the presence of water ( H2 O), carbon monoxide (CO), hydrogen cyanide (HCN), methane (C H4 ), ammonia (N H3 ) and acetylene ( C2H2 ), with statistical significance of 5.3 to 9.9 standard deviations per molecule. Atmospheric models in radiative and chemical equilibrium that account for the detected species indicate a carbon-rich chemistry with a carbon-to-oxygen ratio close to or greater than 1, higher than the solar value (0.55). According to existing models relating the atmospheric chemistry to planet formation and migration scenarios, this would suggest that HD 209458b formed far from its present location and subsequently migrated inwards.
考古学 Archaeology
Innovative Homo sapiens behaviours 105,000 years ago in a wetter Kalahari
发生在105000年前卡拉哈里盆地中的人类创新行为
作者：Jayne Wilkins, Benjamin J. Schoville, Robyn Pickering, Luke Gliganic, et al.
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摘要
非洲的考古记录为智人复杂的符号和技术行为的出现提供了最早的证据。然而，保存完好、年代学较强的晚更新世地层遗址在南非内陆非常罕见，因此海岸假说仍未得到验证。
在此，我们展示了与大约10.5万年前南部非洲沿海地区的人类发明相似的早期人类发明，他们大约在同一时期生活在600多公里外的内陆地区。我们报告了有意收集非实用物体（方解石晶体）和鸵鸟蛋壳的证据。
这些证据来自对于卡拉哈里盆地南部的一个层状岩石矿床的挖掘现场，我们通过光释光测年技术确定其距今约10.5万年。残存凝灰岩矿床的铀钍定年法表明，这里偶尔会有大量淡水流动；这些岩层中最古老的可以追溯到11至10万年之间，与考古发现相一致。
我们的结果表明，南部非洲内陆人类的创新行为并不落后于靠近海岸的人群，而且这些创新行为可能是在潮湿的大草原环境中发展起来的。
Abstract
The archaeological record of Africa provides the earliest evidence for the emergence of the complex symbolic and technological behaviours that characterize Homo sapiens. However, stratified Late Pleistocene sites with good preservation and robust chronologies are rare in the interior of southern Africa, and the coastal hypothesis therefore remains untested. Here we show that early human innovations that are similar to those dated to around 105 thousand years ago (ka) in coastal southern Africa existed at around the same time among humans who lived over 600 km inland. We report evidence for the intentional collection of non-utilitarian objects (calcite crystals) and ostrich eggshell from excavations of a stratified rockshelter deposit in the southern Kalahari Basin, which we date by optically stimulated luminescence to around 105 ka. Uranium–thorium dating of relict tufa deposits indicates sporadic periods of substantial volumes of fresh, flowing water; the oldest of these episodes is dated to between 110 and 100 ka and is coeval with the archaeological deposit. Our results suggest that behavioural innovations among humans in the interior of southern Africa did not lag behind those of populations near the coast, and that these innovations may have developed within a wet savannah environment.
材料科学 Material Science
Entropic evidence for a Pomeranchuk effect in magic-angle graphene
魔角石墨烯中波梅兰丘克效应的熵证据
作者：Asaf Rozen, Jeong Min Park, Uri Zondiner, Yuan Cao, Daniel Rodan-Legrain, et al.
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摘要
20世纪50年代，波梅兰丘克预测，液态氦-3加热后可能会凝固，这与我们的直觉相反。这种效应是由于固相中原子在空间局部的高过量核自旋熵引起的。在此，我们发现在魔角扭曲双层石墨烯中也发生了类似的效应。
使用局部和全局电子熵测量，我们发现，在每摩尔单胞填充近一个电子时，电子熵显著增加到约每单胞1 k B。这个巨大的过量熵被指向其磁源的平面内磁场淬灭。可压缩性随电子密度的变化而急剧下降，伴随着费米能级的重置回到狄拉克点附近，标志着两相之间的清晰边界。
我们将这种跃变映射为电子密度，温度和磁场的函数。这揭示了一个相图，与波梅兰丘克一样，温度和磁场驱动了从低熵电子液体到具有几乎自由磁矩的高熵相关态转变。
相关态的特征是表面上相互矛盾性质的不寻常组合，一些与流动的电子有关——例如缺乏热力学间隙、金属性和狄拉克式的可压缩性——另一些与局部矩有关，例如大的熵及其在磁场下的消失。
Abstract
In the 1950s, Pomeranchuk predicted that, counterintuitively, liquid 3He may solidify on heating. This effect arises owing to high excess nuclear spin entropy in the solid phase, where the atoms are spatially localized. Here we find that an analogous effect occurs in magic-angle twisted bilayer graphene. Using both local and global electronic entropy measurements, we show that near a filling of one electron per moiré unit cell, there is a marked increase in the electronic entropy to about 1 k B per unit cell ( k B is the Boltzmann constant). This large excess entropy is quenched by an in-plane magnetic field, pointing to its magnetic origin. A sharp drop in the compressibility as a function of the electron density, associated with a reset of the Fermi level back to the vicinity of the Dirac point, marks a clear boundary between two phases. We map this jump as a function of electron density, temperature and magnetic field. This reveals a phase diagram that is consistent with a Pomeranchuk-like temperature- and field-driven transition from a low-entropy electronic liquid to a high-entropy correlated state with nearly free magnetic moments. The correlated state features an unusual combination of seemingly contradictory properties, some associated with itinerant electrons—such as the absence of a thermodynamic gap, metallicity and a Dirac-like compressibility—and others associated with localized moments, such as a large entropy and its disappearance under a magnetic field.
Isospin Pomeranchuk effect in twisted bilayer graphene
扭曲双层石墨烯的同位旋波梅兰丘克效应
作者：Yu Saito, Fangyuan Yang, Jingyuan Ge, Xiaoxue Liu, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, et al.
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摘要
在此，我们展示了一种机制来描述魔角扭曲双层石墨烯中自旋和波谷同位旋的有限温度动力学。
值得注意的是，在超晶格填充因子 1附近，高温时电阻率出现峰值，而在低温极限时则没有出现相应的相。倾斜磁场的磁输运和面内磁矩的热力学测量表明，电阻率峰值与系统发展为有限同位旋极化的有限场磁相变有关。这些数据提示了一种波梅兰丘克型机制。
在这种机制中，相对于同位旋未极化的费米液相，铁磁相中的无序同位旋矩的熵在更高的温度下使相稳定。
Abstract
Here we show that a similar mechanism describes the finite-temperature dynamics of spin and valley isospins in magic-angle twisted bilayer graphene. Notably, a resistivity peak appears at high temperatures near a superlattice filling factor of 1, despite no signs of a commensurate correlated phase appearing in the low-temperature limit. Tilted-field magnetotransport and thermodynamic measurements of the in-plane magnetic moment show that the resistivity peak is connected to a finite-field magnetic phase transition at which the system develops finite isospin polarization. These data are suggestive of a Pomeranchuk-type mechanism, in which the entropy of disordered isospin moments in the ferromagnetic phase stabilizes the phase relative to an isospin-unpolarized Fermi liquid phase at higher temperatures.
Diversity-oriented synthesis of polymer membranes with ion solvation cages
基于离子溶剂化聚合物膜的多样性取向合成
作者：Miranda J. Baran, Mark E. Carrington, Swagat Sahu, Artem Baskin, Junhua Song, et al.
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摘要
在此，我们描述了一种面向多样性的微孔聚合物膜合成策略，以识别具有FVEs的候选材料，作为锂离子的溶剂笼。
这一策略包括通过曼尼希反应使双联邻苯二酚单体多样化，从而在FVEs中引入锂离子协调功能，加强拓扑聚合使FVEs进入不同的孔结构，以及多种多样的孔几何和介电性能的聚合物反应。
具有离子溶剂化笼的候选膜比控制膜具有更高的离子电导率和更高的阳离子转移数，其中FVEs具有特异性，表明可以克服常规的膜渗透性边界和离子转移的选择性。
Abstract
Here we describe a persity-oriented synthetic strategy for microporous polymer membranes to identify candidates featuring FVEs that serve as solvation cages for lithium ions (Li+). This strategy includes persification of bis(catechol) monomers by Mannich reactions to introduce Li+-coordinating functionality within FVEs, topology-enforcing polymerizations for networking FVEs into different pore architectures, and several on-polymer reactions for persifying pore geometries and dielectric properties. The most promising candidate membranes featuring ion solvation cages exhibited both higher ionic conductivity and higher cation transference number than control membranes, in which FVEs were aspecific, indicating that conventional bounds for membrane permeability and selectivity for ion transport can be overcome.
地球科学 Geoscience
A 200-million-year delay in permanent atmospheric oxygenation
延迟了2亿年的永久大气氧化
作者：Simon W. Poulton, Andrey Bekker, Vivien M. Cumming, Aubrey L. Zerkle, Donald E. Canfield & David T. Johnston
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摘要
早期大气氧化发生在以多次全球冰期为标志的长期极端气候不稳定时期，氧浓度最初上升到目前大气水平的 10- 5 以上的时间则推定为24.3亿年前。然而，随后大气氧含量的波动一直持续到大约23.2亿年前，这代表了大气中不可逆氧化的估计时间。
在此，我们通过南非德兰士瓦尔超群的海洋沉积物，对古代早期最后两次冰期的大气和局部海洋氧化还原条件进行了高分辨率重建。利用多重硫同位素和铁-硫-碳系统，我们证明了大约23.2亿年前之后大气氧水平的持续振荡，这与海洋氧化还原化学和气候的主要扰动有关。
因此，在大约2亿年的时间里，氧气水平在目前大气水平的 10- 5 的阈值上下波动。永久的大氧化事件比目前估计的晚了大约1亿年。
Abstract
Early atmospheric oxygenation occurred over a protracted period of extreme climatic instability marked by multiple global glaciations, with the initial rise of oxygen concentration to above 10- 5 of the present atmospheric level constrained to about 2.43 billion years ago. Subsequent fluctuations in atmospheric oxygen levels have, however, been reported to have occurred until about 2.32 billion years ago, which represents the estimated timing of irreversible oxygenation of the atmosphere. Here we report a high-resolution reconstruction of atmospheric and local oceanic redox conditions across the final two glaciations of the early Palaeoproterozoic era, as documented by marine sediments from the Transvaal Supergroup, South Africa. Using multiple sulfur isotope and iron–sulfur–carbon systematics, we demonstrate continued oscillations in atmospheric oxygen levels after about 2.32 billion years ago that are linked to major perturbations in ocean redox chemistry and climate. Oxygen levels thus fluctuated across the threshold of 10- 5 of the present atmospheric level for about 200 million years, with permanent atmospheric oxygenation finally arriving with the Lomagundi carbon isotope excursion at about 2.22 billion years ago, some 100 million years later than currently estimated.
灬筱筱筱灬
自己删减，不知可否？ 室内空气质量与健康 人的一生中有70-90%的时间是在室内度过，可见室内空气质量对人类健康的影响是多么重要。在人均居住面积没有解决的情况下，当然很难谈到改进室内空气质量。但在人们生活水平和居住条件不断改善的现在，改进室内空气质量提高人们的健康水平就成为必然的了。 室内环境对健康的影响主要分为两大类型：一种称之为不良建筑综合症（Sick Building Syndrome, 简称SBS），另一种称之为建筑相关疾病（Building Related Illness, 简称BRI）。不良建筑综合症（SBS）指的是在建筑物内生活和工作时会出现的症状。主要症状表现为：注意力不集中，抑郁，嗜睡，疲劳，头痛，烦恼气味，易感冒，胸闷，黏膜、皮肤、眼睛刺激等。一旦离开这种环境，症状会自然减轻或消失。建筑相关疾病（BRI）指的是由于建筑选址、设计、选材不当，造成室内空气质量不良引起的疾病，主要有呼吸道感染，心血管疾病，军团病及各种癌症（如肺癌）。离开了引起建筑相关疾病的环境，症状也不会消失。无论是不良建筑综合症，还是建筑相关疾病，都可通过改善居住环境，提高室内空气质量，从而降低这些症状的发生率。 人类对空气污染引起健康危害的认识是有一个过程的。人类最早关注的空气污染物是二氧化硫（SO2），二氧化氮（NO2），一氧化碳（CO），臭氧（O3），和铅（Pb），可把它们统称为‘传统空气污染物’。一般来讲，传统空气污染物种类比较少；除铅以外，不会在人体内累积；主要是引起呼吸系统疾病；除氮氧化物以外，对其引起的健康效应已有相当的了解；一般在摄入几分钟（急性）到数年（慢性）内会出现反应。随着工业的发展和人类的进步，出现了越来越多的空气污染物，可把这些统称为‘非传统空气污染物’。一般来讲，非传统空气污染物种类多，在人体内都有生物累积，可以引起人体内各器官的病变（人们最关心的是癌症），目前关于非传统空气污染物对健康影响的知识了解甚少。世界卫生组织（WHO）把人类的致癌物分为三类：第一类为已经证明了的人类致癌物质，这包括有砷、镍、六价铬、氡、吸烟、苯、苯并(a)芘、氯乙烯、双氯甲烷醚等。第二类为已经证明了的动物致癌物质。这里又把第二类分为两种：一种为2A类 – 已经充分证明为动物的致癌物，如丙烯腈、三氯乙烷、柴油机废气等；另一种为2B类 – 已证明为动物致癌物（但不充分），如乙醛、三氯甲烷、1,2二氯乙烷、短纤维等。第三类为新发现尚未分类的致癌物质，如1,1,2,2四氯乙烯。以上所有这些致癌物质都可能出现在人类生活环境中，引起人类癌症发病率的增加。以我国为例，廿世纪六、七十年代，我国肺癌死亡率不到十万分之十。但到九十年代末，城市地区已增加到十万分之四十。所以室内空气质量问题不能不引起我们的高度重视。 室内空气污染物主要有以下几种形式：一种是悬浮颗粒物。按粒径大小又可分为总悬浮颗粒物、粒径小于10微米的悬浮颗粒物（PM10）和粒径小于2.5 微米的悬浮颗粒物（PM2.5）。做饭和取暖时的室内燃烧，其它人类活动，都会使室内颗粒物浓度明显增加。许多化学污染物、生物污染物和氡衰变子体等都会附着在悬浮颗粒上，从而被人吸入体内造成危害。据研究PM10的危害大于总悬浮颗粒物，而PM2.5的危害又大于PM10。可惜现在对PM2.5的研究还很不够。第二种室内主要空气污染物是品种日益增多的化学物质。这包括上面提到的绝大部分传统空气污染物、非传统空气污染物以及其它人类致癌物质。第三种室内污染是放射性污染。主要是氡及其短寿命衰变子体、地面 g 照射量率等。放射性对健康的影响主要是引起癌症发病率的增加。第四种室内污染是生物污染。主要指细菌、病毒、霉菌、尘螨、花粉、孢子、蟑螂等造成的污染。目前国内对这方面的重视还不够，但WHO已相当重视，正在起草有关的建议书。严重急性呼吸综合症（SARS）即由生物污染引起。除此之外，物理因素造成的污染也不可忽视。主要表现为光、噪音、震动、属于非电离辐射的电磁辐射，超声，次声污染等。 有多种因素造成了室内环境质量不佳。一是建筑地点的选择。建筑地点要选择在通风、向阳、干燥的地方，有利于排水。要远离交通干线。地基土壤没有被污染。土壤中的放射性核素含量要在正常水平。在建筑设计上，要注意到卫生学要求。强调自然通风，要能做到每人每小时有30立方米的新风量。在建筑装修材料的选择上，要选择那些合乎标准的建筑装修材料，避免有害的化学溶剂、粘胶剂向室内释放。改掉不良生活习惯，也是保持室内良好空气质量的重要措施之一，重视值得。 保证良好的室内空气质量，当然要根据污染物的来源，采取适当措施。在所有措施中，加强室内通风，保持一定的新风量是最重要的措施。没有规矩，不能成方圆。在评价室内空气质量标准时，还必须要有室内空气质量标准。我们国家的“室内空气质量标准”已于2002年11月19日发布，并于2003年3月1日起实施。这是我们国家进行室内空气质量评价的依据。标准发布之后，只能在一段时间内起作用。随着对客观规律认识的加深和新的研究成果的出现，还需要不断对现有标准进行修订和补充。在我国的标准中，只对19中污染物给出了标准值，这当然还远远不够。各种污染物，尤其是化学污染物，要根据暴露时间给出不同的标准值。相信在下一步的修订中，必然会注意到这些问题。 影响空气质量的因素 城市空气污染状况取决于两个因素：污染物的排放情况和大气的扩散能力。在污染源相对稳定的情况下，污染物在大气中的扩散、迁移、流动和转化，与当时的气象条件密切相关，风向、风速、逆温层结、降水等气象因子对污染物的扩散起到重要作用。如当有降水出现，或有风的时候，往往有利于空气中污染物的扩散；反之当有雾或风很小时，往往容易出现空气污染加重。因此，开展空气质量预报使我们能够在实时监测空气污染状况的同时，根据未来气象条件的变化，预测未来空气质量状况，自觉减少或降低污染物的排放，从而达到从被动防御到主动预防的目的。 2、 空气质量对人体健康的影响 空气污染指数小于50，说明空气量良好，为一级优。 空气污染指数大于50，小于100，为二级良好。 空气污染指数大于100小于200，表明污染物浓度小于环境空气质量三级标准限值，为特定工业区所要求的空气质量；在这个指数期间，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状，心脏病和呼吸系统疾病患者应减少体力消耗和户外活动； 3、 吸烟对健康的危害 世界科学界公认，吸烟对健康危害很大，将近四分之一的癌症、大部分呼吸道疾病和心血管疾病与吸烟有密切关系。医学家证明，吸烟者在各种疾病中的死亡率比不吸烟者高，其中，肺癌高10.8倍，支气管炎、肺气肿高6.1倍，喉癌、口腔癌高3.4～4.1倍，胃、十二指肠溃疡高2.8倍，循环系统疾病高2.6倍。 吸烟的烟雾中可以分离出3000多种有害成分，主要有焦油、尼古丁、一氧化碳、一氧化氮、氰化氢和丙烯醛等。 一氧化碳是最有害的成分，在烟雾中的含量为1～5％，它同血红蛋白的结合力比氧大250倍左右，因此能减少血的带氧能力，还能使动脉内壁水肿，形成水泡，妨碍血液运行，为血小板和胆固醇的沉积创造条件，导致动脉粥样硬化。一氧化碳对慢性支气管炎和肺气肿的发生发展有很大影响，冬天易发生的“煤气中毒”也是一氧化碳中毒。空气中含万分之几的一氧化碳就可使人“煤气中毒”而死亡，可见其毒性之大。 尼古丁作用于交感神经节、副交感神经节、肾上腺，造成心率加速、血压升高，诱发心脏病。 吸烟对青少年的危害更为严重，因为青少年正处在生长发育阶段，身体各器官系统还没有成熟，比较娇嫩，所以受毒害更为严重。另外，青少年的大支气管比较直，当烟雾带着烟尘的微粒和有害物质进入呼吸道时，很容易长驱直入，进到各个细支气管和肺泡，使支气管和肺泡受到比较严重的侵害。
融发装修
1)生命的起源一、米勒的实验：米勒在他的实验中假设在生命起源之初大气层中只有氰气，氨气和水蒸气等物，其中并没有氧气等，当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后，发现其中产生了些蛋白质，而蛋白质是生命存在的形式，因此他认为生命是从无到有的理论将可确立了。证明生命是进化而来的。但米勒的实验也有很多的疑点，例如所使用的能量大小，不同气体的配合等 虽然都产生了氨基酸、醣类等物质，但仍不能证明这就是生命的起源。因为他所假设的大气层不能证明是原始的大气层，所得的结果就是不确定的。米勒本身也承认他的实验与自然界生命起源相距仍很遥远。并且现代科学发现在火星上有氧气存在却没有生命，那么米勒假设大气层中没有氧气存在故没有生命之说就不成立，因此无法证明生命起源是由单细胞进化而来的。二、DNA的形成：在1953年科学家发现了DNA双螺旋结构之后，解开了遗传基因的秘密。因为基因正是DNA中的一环，由DNA转化为RNA再衍变为氨基酸，而蛋白质即由氨基酸所构成，因此知道这DNA的不同组合产生不同的物质。这转换的过程中又需要很多蛋白质的配合，所以我们可以知道若要DNA自己组合形成一个细胞的可能性微乎其微。生命的基本特性需具有新陈代谢与繁衍的功能，因此更可以确定地说，无机物不可能转变成有机物。一个生命的细胞不可能从无变有。这一定是由神创造而开始的。三、化石中找不到生命进化的证据：如果达尔文的进化论是可信的，一切生命是由无机物到有机物，是由单细胞变为多细胞，进而由低等动物进化到高等动物的话，那么在化石中应可以找到证据，但事实却不是这样。在寒武纪之前也就是大约六亿年之前，地层理根本找不到任何化石，而在寒武纪初期，又发现了很多的化石，这被称为寒武纪生命大爆炸。这一发现是无法以进化论来解释的。因为所有发现的动物化石都没有进化的次序可循。1984年在中国的澄江渠发现的一批化石群更是证实了在寒武纪之前没有任何生命的迹象，并且这群化石也再次证实了这些生物没有所谓的进化痕迹。四、地球的生命来自外星球？一连串的生物化石证明虽然强而有力地证实了达尔文进化论的不确定性，但仍有一群科学家不愿意接受神创造宇宙的信仰，而提出地球的生命是由外星球而来的，可能由陨石带来生命的细胞以致发展到整个地球生命的存在。1996年美国太空总署发表一篇报告说，他们在南极的一颗陨石上发现了一些迹象，显示这陨石来自火星，并在火星可能有生命存在。但是很多科学家也提出疑问：〔1〕这块陨石落在南极已有一万叁千年之久，这陨石上的生命迹象是直接来自火星，还是在落到地球之后的一万叁千年之中的地球上的生物化石呢？〔2〕以目前的研究发现，火星上没有适合生命生存的生态环境。并且，目前科学研究也发现在太阳系的行星中只有地球有适合生命生存的环境。因此，说地球生命是由外星球而来的理论，在目前不能被证实。若在将来即使证实了地球的生命来自外星球，那么外星球的生命又从何而来呢？所以，从根本解释，一切的生命都是来自神的创造，这是不可置疑的。2)宇宙的起源一、宇宙不是永恒的：从上一课热力学的第一、第二定律，我们知道了宇宙不是永恒的，它是有始有终的。宇宙不能自己开始，乃要有一个超自然的力量使它开始，那就是自有永有的神。神创造了宇宙。二、大爆炸理论：所谓大爆炸理论，简单地说就是宇宙开始的时候是由一个火球爆炸而形成的。近代科学研究发现宇宙不是永恒的，而是在不断的膨胀中。宇宙的不平衡现象最早是由一位德国的医生发现的。他在夜空观查星星时发现，每个星球间的距离并没有因为万有引力的关系而彼此靠近。那么，在星球之间必定存在另一种力量抵消了它们彼此之间的万有引力。他就把这现象假设为宇宙在不断地膨胀。后来科学家们又发现了红移现象，就是远距离星球射向地球的光以红光为多，近距离的则以紫光为主。这说明了星球在远离地球。接着爱因斯坦提出了广义相对论，他提出加速度不等于零的理论，其中即包含了宇宙膨胀的学说。1931年，美国天文学家以先进的天文望远镜发现，在银河系外仍有很多银河系，并且在不断地膨胀，这才使得宇宙膨胀的理论得到证实。到了40年代，科学家们预测宇宙是由大爆炸产生的，那么它爆炸之后必定会有残馀物质留在太空之中。这遗留的物质就是电子波〔辐射波〕，其所代表的温度约为零下273度。这假设在当时并没被证实。在60年代时，贝尔实验室的科学家为电讯研究架起天线时发现一直听到噪音，而这噪音所代表的温度为零下260度左右。在此同时普林斯顿大学的物理学家们也在凭理论找寻大爆炸后的馀波，后来这两组工作研究联合表示，这天线所收到的噪音即为大爆炸后的馀波，其温度约为零下270度，这一发表证实了大爆炸的理论。以大爆作为宇宙开始的说法仍需进一步的求证，因为宇宙在大爆炸后如何能维持这么的有次序是没有人能解释的。我们目前只能证实说，宇宙是由创造而来的，不是由进化而来的。宇宙是在不断的膨胀中，其它的学说则仍有待证实。三、大爆炸理论的超然性质：由于大爆炸理论可以解释宇宙的膨胀，并且各样研究的数据都与实际情况相符合，因此大爆炸理论为世人所接受。这理论的观点、推理等包含了许多超自然规律的性质，我们列举如下：1. 宇宙从无变有不符合热力学定律：科学家认为在大爆炸前宇宙是没有物质、能量、时间、空间的，一切都是从无变有的。这不符合热力学的第一定律，因为第一定律是说物质或能量只能由一种形式转换为另一种形式，它不可能从无变有。2. 原始火球熵质最高不符合热力学的第二律：热力学第二定律指出，一个过程的进行在自然情况下是由熵度低的向熵度高的方向发展，即由一个不均衡的状态进入一个均衡的状态，而大爆炸理论是由一个熵度极高的均衡状态发展成不均衡状态，与热力学定律完全相反。3. 宇宙膨胀的速度应保持均衡：因为如果膨胀的速度太慢，万有引力等定律就不能成立 若膨胀得太快，则星球不能存在。科学家们计算出宇宙的膨胀速度应保持在(1/10)的56次方之精确度，并且指出膨胀速度是远超过光速的。根据爱因斯坦的相对论，我们知道光速是一个物质的极限。又根据质能互变原理，当一个物体的速度达到跟光速一样时，它的质能则为无穷大，这是一件不可能的事。并且发现在大爆炸的瞬间宇宙温度为10的32次方摄氏度，在这样的温度下，所有的物质都会被熔解，不可能存在，这些都是在自然情况下无法解释的。4. 大爆炸遗留的微波辐射高度均匀：1992年，美国的太空卫星收集到遗留的微波，发现它们之间的辐射高度是相当均匀的，那么对大爆炸后所产生的元素、物质甚至整个宇宙的不均匀现象无法解释。由上四点，我们已能证明出宇宙有一个开始，且是超自然的开始，这一切是进化论模式所无法解释的。但若用创造论模式则很明显易懂：宇宙是由神所创造，他用他的大能、超自然的大能托住整个宇宙。四、宇宙的起源与科学家的信仰：1. 爱因斯坦理论的反应：当红移现象最早产生的时候，科学家发现了宇宙膨胀理论。进而爱因斯坦的相对论也证实了宇宙膨胀的理论，但爱因斯坦起初不愿承认，而设立了一个宇宙常数。最后他公开承认了宇宙膨胀理论的失误。2. 宇宙衡态论：当宇宙膨胀理论被确定之后，仍有一批科学家提出了宇宙衡态论，即认为宇宙膨胀之后，随时有物质加入，如氧气等，以填补宇宙因膨胀产生的空间，使宇宙的密度不变。他们以此解释宇宙没有一个开始，这是科学家们不愿接受宇宙创造论的辩词。3. 循环论的假说：即一群科学家提出他们接受宇宙膨胀的理论，但他们假设当宇宙膨胀到一个限度时，因万有引力的关系，宇宙又开始收缩，使密度温度升高到原始火球形态，又产生大爆炸，如此不断地重复。因此他们假说宇宙仍是没有开始的。这些假说在热力学中都不能被承认。综合以上的科学证实，有一群科学家说人类不得不承认有神的存在，并称颂神的作为使宇宙一切都这么有次序地运行着。3)生命的起源 地球在宇宙中形成以后，开始是没有生命的。经过了一段漫长的化学演化，就是说大气中的有机元素氢、碳、氮、氧、硫、磷等在自然界各种能源（如闪电、紫外线、宇宙线、火山喷发等等）的作用下，合成有机分子（如甲烷、二氧化碳、一氧化碳、水、硫化氢、氨、磷酸等等）。这些有机分子进一步合成，变成生物单体（如氨基酸、糖、腺甙和核甙酸等）。这些生物单体进一步聚合作用变成生物聚合物。如蛋白质、多糖、核酸等。这一段过程叫做化学演化。蛋白质出现后，最简单的生命也随着诞生了。这是发生在距今大约36亿多年前的一件大事。从此，地球上就开始有生命了。生命与非生命物质的最基本区别是：它能从环境中吸收自己生活过程中所需要的物质，排放出自己生活过程中不需要的物质。这种过程叫做新陈代谢，这是第一个区别。第二个区别是能繁殖后代。任何有生命的个体，不管他们的繁殖形式有如何的不同，他们都具有繁殖新个体的本领。第三个区别是有遗传的能力。能把上一代生命个体的特性传递给下一代，使下一代的新个体能够与上一代个体具有相同或者大致相同的特性。这个大致相同的现象最有意义，最值得我们注意。因为这说明它多少有一点与上一代不一样的特点，这种与上一代不一样的特点叫变异。这种变异的特性如果能够适应环境而生存，它就会一代又一代地把这种变异的特性加强并成为新个体所固有的特征。生物体不断地变异，不断地遗传，年长月久，周而复始，具有新特征的新个体也就不断地出现，使生物体不断地由简单变复杂，构成了生物体的系统演化。 地球上早期生命的形态与特性。地球上最早的生命形态很简单，一个细胞就是一个个体，它没有细胞核，我们叫它为原核生物。它是靠细胞表面直接吸收周围环境中的养料来维持生活的，这种生活方式我们叫做异养。当时它们的生活环境是缺乏氧气的，这种喜欢在缺乏氧气的环境中生活的叫做厌氧。因此最早的原核生物是异养厌氧的。它的形态最初是圆球形，后来变成椭圆形、弧形、江米条状的杆形进而变成螺旋状以及细长的丝状，等等。从形态变化的发展方向来看是增加身体与外界接触的表面积和增大自身的体积。现在生活在地球上的细菌和蓝藻都是属于原核生物。蓝藻的发生与发展，加速了地球上氧气含量的增加，从20多亿年前开始，不仅水中氧气含量已经很多，而且大气中氧气的含量也已经不少。细胞核的出现，是生物界演化过程中的重大事件。原核植物经过15亿多年的演变，原来均匀分散在它的细胞里面的核物质相对地集中以后，外面包裹了一层膜，这层膜叫做核膜。细胞的核膜把膜内的核物质与膜外的细胞质分开。细胞里面的细胞核就是这样形成的。有细胞核的生物我们把它称为真核生物。从此以后细胞在繁殖分裂时不再是简单的细胞质一分为二，而且里面的细胞核也要一分为二。真核生物（那时还没有动物，可以说实际上也只是真核植物）大约出现在20亿年前。性别的出现是在生物界演化过程中的又一个重大的事件，因为性别促进了生物的优生，加速生物向更复杂的方向发展。因此真核的单细胞植物出现以后没有几亿年就出现了真核多细胞植物。真核多细胞的植物出现没有多久就出现了植物体的分工，植物体中有一群细胞主要是起着固定植物体的功能，成了固着的器官，也就是现代藻类植物固着器的由来。从此以后开始出现器官分化，不同功能部分其内部细胞的形态也开始分化。由此可见，细胞核和性别出现以后，大大地加速了生物本身形态和功能的发展。 生命的起源 关于生命起源的问题，很早就有各种不同的解释。近几十年来，人们根据现代自然科学的新成 就，对于生命起源的问题进行了综合研究，取得了很大的进展。 根据科学的推算，地球从诞生到现在，大约有46亿年的历史。早期的地球是炽热的，地球上的一切元素都呈气体状态，那时候是绝对不会有生命存在的。最初的生命是在地球温度下降以后，在极其漫长的时间内，由非生命物质经过极其复杂的化学过程，一步一步地演变而成的。目前，这种关于生命起源是通过化学进化过程的说法已经为广大学者所承认，并认为这个化学进化过程可以分为下列四个阶段。 从无机小分子物质生成有机小分子物质 根据推测，生命起源的化学进化过程是在原始地球条件下开始进行的。当时，地球表面温度已经降低，但内部温度仍然很高，火山活动极为频繁，从火山内部喷出的气体，形成了原始大气(下图)。一般认为，原始大气的主要成分有甲烷（CH4）、氨 原始地球的想象图 (左)原始大气(右)有机物形成 （NH3）、水蒸气（H2O）、氢（H2），此外还有硫化氢（H2S）和氰化氢（HCN）。这些气体在大自然不断产生的宇宙射线、紫外线、闪电等的作用下，就可能自然合成氨基酸、核苷酸、单糖等一系列比较简单的有机小分子物质。后来，地球的温度进一步降低，这些有机小分子物质又随着雨水，流经湖泊和河流，最后汇集在原始海洋中。 关于这方面的推测，已经得到了科学实验的证实。1935年，美国学者米勒等人，设计了一套密闭装置(下图)。他们将装置内的空气抽出，然后模拟原始地球上的大气成分，通入甲烷、氨、氢、水 米勒实验的装置 蒸气等气体，并模拟原始地球条件下的闪电，连续进行火花放电。最后，在U型管内检验出有氨基酸生成。氨基酸是组成蛋白质的基本单位，因此，探索氨基酸在地球上的产生是有重要意义的。 此外，还有一些学者模拟原始地球的大气成分，在实验室里制成了另一些有机物，如嘌识、嘧啶、核糖，脱氧核糖，脂肪酸等。这些研究表明：在生命的起源中，从无机物合成有机物的化学过程，是完全可能的。 从有机小分子物质形成的有机高分子物质 蛋白质、核酸等有机高分子物质，是怎样在原始地球条件下形成的呢？有些学者认为，在原始海洋中，氨基酸、核苷酸等有机小分子物质，经过长期积累，相互作用，在适当条件下（如吸附在粘土上），通过缩合作用或聚合作用，就形成了原始的蛋白质分子和核酸分子。 现在，已经有人模拟原始地球的条件，制造出了类似蛋白质和核酸的物质。虽然这些物质与现在的蛋白质和核酸相比，还有一定差别 ，并且原始地球上的蛋白质和核酸的形成过程是否如此，还不能肯定，但是，这已经为人们研究生命的起源提供了一些线索；在原始地球条件下，产生这些有机高分子的物质是可能的。 从有机高分子物质组成多分子体系 根据推测，蛋白质和核酸等有机高分子物质，在海洋里越积越多，浓度不断增加，由于种种原因（如水分的蒸发，粘土的吸附作用），这些有机高分子物质经过浓缩而分离出来，它们相互作用，凝聚成小滴。这些小滴漂浮在原始海洋中，外面包有最原始的界膜，与周围的原始海洋环境分隔开，从而构成一个独立的体系，即多分子体系。这种多分子体系已经能够与外界环境进行原始的物质交换活动了。 从多分子体系演变为原始生命 从多分子体系演变为原始生命，过是生命起源过程中最复杂和最有决定意义的阶段，它直接涉及到原始生命的发生。目前，人们还不能在实验室里验证这一过程。不过，我们可以推测，有些多分子体系经过长期不断地演变，特别是由于蛋白质和核酸这两大主要成分的相互作用，终于形成具有原始新陈代谢作用和能够进行繁殖的原始生命。以后，由生命起源的化学进化阶段进入到生命出现之后的生物进化阶段。 关于生命起源的化学进化过程的研究，虽然进行了大量的模拟实验，但是绝大多数实验只是集中在第一阶段，有些阶段还仅仅限于假说和推测。因此，在对于生命起源，问题还必须继续进行研究和探讨。 蛋白质和核酸是生物体内最重要的物质。没有蛋白质和核酸，就没有生命。1965年，我国科学工作者人工合成了结晶牛胰岛素（一种含有51个氨基酸的蛋白质）。1981年，我国科学工作者又用人工的方法合成了酵母丙氨酸转运核糖核酸（核糖核酸的一种）。这些工作反映了我国在探索生命起源问题上的重大成就。希望对你有所帮助,祝你成功!
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