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寂寞的地球:宇宙唯一有複雜生命的行星

Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe

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內容簡介

我們是宇宙間的孤兒嗎?
頂尖地質學家與天文學家共同探索,為何我們可以在地球上誕生?

  ◎2017年經典重出全新增訂版,增齊參考資料與註釋
  ◎古生物學家程延年博士推薦序〈我們是宇宙間的孤兒嗎?〉
  ◎泰晤士報、紐約時報年度選書
  ◎美國AMAZON讀者四顆半星推薦


  宇宙間是否處處有生命?
  哪些地質條件構成了高等生命演化的基礎?
  地球是否為宇宙間唯一的生命行星?

  宇宙間是否有其他複雜生命?
  亙古以來,我們仰望星空時,都會產生「這個宇宙到底有沒有其他複雜生命呢?」的好奇,而眾多的UFO目擊報告,也加深了我們對於自己是否為宇宙間唯一的文明的疑惑。華德與布朗李這兩位地質學與天文學的頂尖教授,將在這本書中展開一趟深度的科學探索,這也是第一次系統性地、科學性地回答這一個命題。

  第一次以科學證據出發,全面檢視宇宙行星中生命誕生的條件
  兩位作者從地球的各種地質證據開始,從最貼近我們的地球海床深處,擴及宇宙天文上的發現,遠至木星的衛星歐羅巴,逐一比較討論地球發展出生命的各種條件可能。他們認為,在宇宙中,微生物或等同微生物的生命型態應該非常普遍,但是複雜生命,尤其是動物和維管束植物,可能遠少於一般假設的數量,因為高等生物演化與生存所需的條件──DNA的形成、板塊運動和月球所扮演的角色等,非常複雜,是一連串偶然要素的相遇,才形成了地球上的複雜生物。兩位作者並結合簡單生命普遍和複雜生命稀少這兩種推測,形成所謂的「地球殊異假說」,同時深入解釋此種假說的根據,試著加以檢視,若此假說為真,對我們的文化到底有何意義。

  為什麼複雜生命會在地球上誕生呢?
  宇宙中真的有其他複雜生命嗎?地球是宇宙間唯一的孤星嗎?複雜生命為什麼會在地球上誕生呢?其實,在本書作者所探討的這些亙古以來,不斷質問「為什麼」的研究中,其實也是我們人類對於自身為何存在、存在的意義是什麼的最深質問。

名人推薦

  ◎古生物學家程延年博士專文導讀
  ◎建國中學地球科學教師曾世彬深刻推薦
  ◎北一女中地球科學學習網站地球科學讀物推薦選書
 

作者介紹

作者簡介

華德 Peter D. Ward


  華德為美國地質學家,現職為華盛頓大學西雅圖分校以及阿德萊德大學史賓格地球生物學研究中心地質學教授,曾任NASA天體生物學研究所、加州理工學院等的研究職位。他是大滅絕研究的權威,專門從事白堊紀、二疊紀-三疊紀滅絕事件,之前的著作有《遠方長毛象的呼喚》、《演化的目的》、《論麥修撒拉之路》等,《論麥修撒拉之路》更獲得美國地質學會所頒發的「金三葉蟲獎」,表彰他在地質學領域上傑出的貢獻。

布朗李 Donald Brownlee

  布朗李為美國天文學家,現職為華盛頓大學西雅圖分校天文學教授,同時為NASA星塵任務的領航研究員,也是美國國家科學委員會之成員,專長為太陽系之起源、天體生物學、彗星和宇宙塵埃。他原本於加州大學柏克萊分校的時候主修為電機工程,之後在華盛頓大學獲得天文學學位,並曾任芝加哥大學的傑出客座教授。1991年,小行星3259號以布朗李命名,此外,國際礦物學協會將一種從彗星中發現的褐鐵礦以布朗李為名,表彰他在太空研究的貢獻。他曾榮獲美國國家科學院的「勞倫斯‧史密斯」徽章,以及美國氣象學學會的「倫納德」獎章,更於2007年獲得NASA所頒發的特殊科學成就獎章。

譯者簡介

方淑惠


  東海大學外文系、台師大翻譯研究所筆譯組畢。

余佳玲

  政大外交系、台師大翻譯研究所筆譯組畢。
 

目錄

作者自序
中文版序 我們是宇宙間的孤兒嗎? 程延年
導論 天體生物學革命和地球殊異假說
宇宙的死寂區
地球殊異要素

第一章 宇宙可能處處有生機
絕地生物
古菌
接觸火星
「適居區」的條件

第二章 宇宙的適居區
放逐至適居區外的行星
其他星球系統的適居區
星系之適居區
宇宙適居的地帶與時機
行星適居性的終了
結論

第三章 建造適居的地球
元素的創造
建構地球
完工

第四章 地球生命首次出現
生命如何開始?
建構生命的祕方
建立遺傳密碼
形成生命所需的時間
生命形成之地點
行星的交會
生命之樹與嗜極生物之起源

第五章 動物之形成
古老之二分法
「核」之一族
真核生物演化的環境條件
氧革命
真核生物形式與功能之演化
動物門之兩大分化事件
動物演化:是生物突破抑或環境刺激?

第六章 雪團地球
禁錮於冰中
逃脫
第二次全球冰川作用
行星表面溫度和生命出現

第七章 寒武紀大爆發之謎
寒武紀大爆發何時發生?
寒武紀大爆發中出現何種動物?
寒武紀大爆發是否無可避免?
如果有原因,那是什麼原因引發了寒武紀大爆發?
寒武紀大爆發是否只是人類對化石紀錄的穿鑿附會?
寒武紀大爆發,寒武紀結束
多樣性與體軀變異性
寒武紀大爆發後:多樣性的演變
套用到其他行星上生命之頻率

第八章 大滅絕和地球殊異假說
為大滅絕下定義
行星災難的種類
大滅絕的頻率
大滅絕的影響
風險和複雜度
地球上大滅絕的歷史:十次事件
比較大滅絕的嚴重性
歷來的滅絕風險
複雜度的利弊得失:風險和多樣性
懸涯邊的行星
行星滅絕的模式

第九章 分外重要的板塊運動
板塊運動
板塊運動對生命的重要性
板塊運動停止的影響
板塊運動是全球恆溫器
板塊運動和磁場
為何板塊運動僅發生於地球?
地球板塊運動開始的過程與時間
板塊運動是否抑制了地球動物生命的形成?
地球殊異假說最重要的要素為何?

第十章 月球、木星與地球生命
太陰星
木星

第十一章 檢視地球殊異假說
高等生命
太陽系中的微生物

第十二章 評估機會
假想實驗
爭取時間:維持海洋和適中的溫度
我們大月球的重要性和全憑機運的出現
他處動物生命和智慧的機率
有行星的恆星是否極不尋常?
行星頻率和德雷克方程式

第十三章 來自星星的信差
觀看宇宙
從人類史看地球
我們稀有的地球
中英對照表
 
 

推薦序

我們是宇宙間的孤兒嗎?


  改變世界的一天

  一九九六年八月七日午后,艷陽的黃金餘暉,鋪灑到白宮翠綠的草坪。美國總統柯林頓緩步移向群集的媒體記者,正式宣稱發現了火星上生命跡象的確鑿證據。在這一刻之前,全世界僅有七個人知道這件祕辛(兩位地質學家、一位古生物學家、一位電子顯微鏡影像專家、一位分析化學家與兩位天文科學家),他們為美國航太總署效命,謹守誓言,密而不宣。這塊源自火星上的岩石,將會徹底改變我們對宇宙間生命的看法嗎?這果真是繼哥白尼、伽利略推翻托勒密式地球中心論,達爾文、華萊士推翻古典創生論之後,科學革命另一波的高潮嗎?我們在生命演化的漫漫長途中,不再是宇宙間的孤兒,「智慧」的生命形式遍存各處?來自火星上的訊息提供第一道確鑿的證據,讓我們在思維的網絡中,重新思考「我是誰?我來自何方?又歸於何處?」這一類亙古幽冥的議題。

  一九九七年,天文學家兼科普作家高史密斯發表《尋找宇宙生命》專書,詳述人類竭盡心力追尋外太空「小綠人」的努力,以及火星之旅的未來遠景,如何牽動著「科學」成為人類生活的方式與因子。媒體上聳動的標題,誇張的向世人宣告:我們不是獨一無二的,火星上有一群「智慧的生命」!宇宙間遍存著生命的形式!ET將再度造訪地球!十九世紀盛極一時的胚種論認定:「宇宙之間,所有生殖體都是全能的,只要具有適合環境,就能發育而繁盛」。這種論調,像是幽靈再現,再次掀起軒然大波。

  地球演化與生命演化的革命性思維

  真理,是天邊的彩霞;科學,是另一種信仰;信仰,定奪著我們對大自然的觀點;而大自然是神祕的。愛因斯坦曾說過:「神祕,是人類所能經歷過最奇妙的經驗,它是所有真實科學與藝術之源泉。」科學是演化的,科學革命的本質有兩個誘發、推動的面相:一是思維上的躍進,一是科技上的突破﹔兩者之間相輔相成,相依相偎。

  地球的演化,從水成論、火成論,靜態地球觀,到大陸漂移、海洋擴張、板塊構造體系的動態地球觀;生命的演化,從創生論、伊甸園、諾亞方舟大洪水的靜態生命觀,到演化論,遺傳基因密碼、分子鐘、親緣系譜建構的動態生命觀。從達爾文的物競天擇,到洛夫洛克的互動共生;都是擁抱著另一種信仰,另一種價值,另一種哲學。

  科學的詮釋,建構在信仰的堅持,引領著另類可能的假說與結局。科學革命,從托勒密的地球中心論,到哥白尼、伽利略的宇宙天體論;從創生論到達爾文的演化論;從牛頓的萬有引力運動律,到愛因斯坦的相對論;到尼采的基督之死;到弗洛依德的下意識觀;從秩序的追尋,到混沌說、碎形論、複雜觀。宇宙間果真有行諸四海皆為準的真理存在嗎?我們果真能掌握到(並傳授)終極的答案嗎?當「科學」遇到「神學」,信仰的定義與分際又在哪裡?

  稀罕地球假說的提出,是一位卓越的地質學家與一位上窮碧落下黃泉的天文學家,攜手共鳴譜出的暮鼓晨鐘,發人深省。近十年來,在古生物學與演化生物學領域裡突破性的發掘與發現:像是深水海域中黑色煙囪,煉獄式硫細菌為基底建構的食物鏈、生態系,迥異於以光合作用為基石的生態圈;深水中大堡礁的海底花園,以甲烷細菌建構的另一處私密花園;對微生物群集中,所稱「嗜極端份子」細菌的開始理解;對三十五億年前第一顆生命的起始,到六億年前第一個複雜生命形式的遲滯演化,出現於化石紀錄的深層省思。再度激發起科學家重新審視生命起源、適應、優勢、變異、式微與滅絕、再復甦,多面相、多層級的複雜模式。

  蓋婭,后土─大地之母

  地球這顆太陽系中獨一無二的藍色星球,這個我們棲居的家園,是一處安適的伊甸園嗎?科學哲學家寇夫曼發表的專著《居之安:追尋自我組構與複雜性的律法》(一九九五年),試圖闡明大自然中的律法。我們─智人是天地間一群孤獨的種群嗎?天文學家高史密斯發表的專著《尋找宇宙生命》(一九九七年),傾訴著宇宙間遍存生命的夢想。地球的演變與生命的演變,在時空布局的亙古蒼芎中,到底是如何運作?科學哲學家洛夫洛克發表巨作《尊崇蓋婭》(二○○○年),宣揚唇亡齒寒、生命共同體的真義,五雷灌頂,發人深省。貓頭鷹翻譯這本《寂寞的地球》專著,我們深信字裡行間的假說精義,將是未來十年科學界持續爭議辯駁的重要議題。讓我們一睹為快,細細品味並加深思。

程延年 美國德州大學(達拉斯)地球科學博士,現為國立自然科學博物館古生物學組資深研究員。
 

詳細資料

  • ISBN:9789862623213
  • 叢書系列:貓頭鷹書房
  • 規格:平裝 / 352頁 / 25k正 / 14.8 x 21 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣
 

內容連載

導論
 
天體生物學革命和地球殊異假說
 
每晚,許許多多的外星生物出現在世界各地的電視機和電影銀幕中,從「星際大戰」、「星艦迷航記」到「X檔案」所傳遞的訊息很清楚:宇宙中充滿了各式各樣的外星生命形式,其體軀藍圖、智能和慈悲程度都大不相同。很明顯的,我們的社會對外星生命充滿期待,不但認為在其他行星上有生物,且全宇宙中,智慧生物,甚至是文明,出現的頻率極高。
 
這種對於他處智慧生命的偏見,半因希望(或說是害怕)實情即是如此,半因天文學家德雷克和沙根的知名著作;文中二人為估計銀河系中可能存在的先進文明數量,設計出「德雷克方程式」。此方程式是根據各項資料,推測銀河中行星的數量、可能育有生命的行星比率,和行星上生物不但能夠生存且進化到擁有文化的比例。德雷克和沙根從當時最佳的估算結果推出驚人的結論,亦即有智慧生物應該十分常見,遍布銀河。事實上,沙根在一九七四年推論,單就銀河系而言,就可能有一百萬種文明。我們的銀河系只是宇宙無數星系之一,因此智慧外星種族的數量必定極多。
 
銀河系中有一百萬種智慧生物文明,這種想法令人驚嘆,但可信嗎?德雷克方程式的解中隱藏有許多假設,需要重新加以檢視。最重要的是,方程式假設生物一旦在行星上出現,就會進化成更複雜的生命,最後許多行星都會發展出文明;這正是發生在地球上的情形。生命在大約四十億年前出現,然後自單細胞有機體演化成具組織和器官的多細胞生物,最終形成動物和高等植物。這種生命歷史,即生物的複雜性不斷增加,最後演化出動物的情況,是否是演化的必然結果,或甚至是普遍發生的情形?還是,這事實上是非常特殊的例子?
 
在本書中,我們會討論到,在我們的銀河系和宇宙中,不只是智慧的生命、甚至連最簡單的動物生命形態都是極為稀有的。但這並非意味著生命是稀有的,只有動物生命是如此。我們認為微生物、或等同於微生物的生命形態,在宇宙中非常普遍,或許甚至比德雷克和沙根所想像的更為常見;然而複雜的生命,即動物和高等植物,可能遠少於一般假設的數量。我們結合簡單生命普遍和複雜生命稀少這兩種推測,形成所謂的地球殊異假說。接下來我們會解釋此種假說的根據,試著加以檢視,並說明若此假說為真,對我們的文化可能有何意義。

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